(57)【要約】【課題】コイルを形成する線材を細くすることなくＱ値を低くし、超音波センサの残響時間を短縮可能なトランスを提供する。【解決手段】トランス１１において、コイル１４はコア１３の少なくとも一部を包囲する。導電性のシールドケース１６は、前記コア１３および前記コイル１４を収容する。導電性の磁気抵抗付与部材１７は、前記シールドケース１６内に配置され、閉回路を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアの少なくとも一部を包囲するコイルと、
前記コアおよび前記コイルを収容する導電性のシールドケースと、
前記シールドケース内に配置され、閉回路を形成する導電性の磁気抵抗付与部材と
を備えることを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記シールドケース内に配置され、前記コアおよび前記コイルを包囲する磁性体を更に備え、
前記導電性の磁気抵抗付与部材は、前記磁性体の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記磁気抵抗付与部材は、前記コアの少なくとも一部を包囲していることを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
【請求項４】
前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルの少なくとも一部を包囲していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトランス。
【請求項５】
前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルと同一の材料から成ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトランス。
【請求項６】
前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルの一部により形成されることを特徴とする請求項５に記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサに用いられるトランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両のバンパは運転者の視界外に位置しているため、車両の走行時にバンパの角部等が人や物等の障害物に衝突する危険性がある。この問題を解消するため、車両のバンパ等に超音波センサを備えて構成されるコーナーセンサを取り付けることが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
超音波センサはスピーカより所定周波数の超音波を発信し、当該超音波が障害物により反射された反射波をマイクで受信する。車両に搭載され、超音波センサに接続されたコーナーセンサの制御部は、発信から受信までの時間差に基づいて障害物までの距離を算出し、当該距離が所定値よりも短い場合に警報を発するように構成されている。運転者は当該警報に基づいて車両と障害物の衝突を回避することができる。
【０００４】
スピーカを構成する振動子は超音波の発信を停止しても直ぐには振動が停止しない。そこで当該振動がマイクにより反射波として誤検出されるのを防止するために、振動が十分減衰するまでの間（残響時間）はマイクによる受信を不可能にしておく必要がある。具体的には、スピーカを駆動する発信信号の停止後、残響時間に対応する待機時間の経過後にマイクによる反射波受信を可能にする。したがって残響時間が短いほど待機時間を短くすることが可能であり、より近距離の障害物を検出することが可能になる。これはコーナーセンサの性能向上を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スピーカから超音波を発生させるためにはある程度高い電圧が必要であるため、コーナーセンサにおいては昇圧機能を有するトランスが使用される。本発明者が検討を重ねた結果、トランスにおけるコイルのＱ値を低くすることにより上記の残響時間を短縮可能であることを見出した。Ｑ値とは、一般にコイルの信号の通し易さを示す指標であり、よってＱ値を低くするためにはコイルを形成する線材を細くして抵抗値を大きくすればよい。しかしながら線材を細くすると線間短絡（ショート）や断線が発生し易くなり、トランスの信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、コイルを形成する線材を細くすることなくＱ値を低くし、超音波センサの残響時間を短縮可能なトランスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明によれば以下に列挙するものが提供される。
（１）：コアと、
前記コアの少なくとも一部を包囲するコイルと、
前記コアおよび前記コイルを収容する導電性のシールドケースと、
前記シールドケース内に配置され、閉回路を形成する導電性の磁気抵抗付与部材とを備えることを特徴とするトランス。
（２）：前記シールドケース内に配置され、前記コアおよび前記コイルを包囲する磁性体を更に備え、前記導電性の磁気抵抗付与部材は、前記磁性体の内側に配置されることを特徴とする（１）に記載のトランス。
（３）：前記磁気抵抗付与部材は、前記コアの少なくとも一部を包囲していることを特徴とする（１）または（２）に記載のトランス。
（４）：前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルの少なくとも一部を包囲していることを特徴とする（１）から（３）のいずれか１つに記載のトランス。
（５）：前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルと同一の材料から成ることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載のトランス。
（６）：前記磁気抵抗付与部材は、前記コイルの一部により形成されることを特徴とする（５）に記載のトランス。
【発明の効果】
【０００９】
電圧の印加に伴ってコイルから発生する磁束の一部は、磁気抵抗付与部材が形成する閉回路の内側を通過し、導電性の磁気抵抗付与部材の表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイルの抵抗値が増大し、結果としてコイルのＱ値が低下する。上記の構成によれば、コイルを形成する線材を細くする必要がないので線間絶縁や断線といった事態の発生を回避でき、トランスの信頼性を維持可能である。
【００１０】
磁気抵抗付与部材は例えば銅線を環状にするのみで形成可能な簡素なものであり、従来仕様のコイルにそのような部材を追加するのみで超音波センサの残響時間短縮が可能である。またコイルを形成する線材の一部や余り材を用いて作製できるため、部品コストの上昇を最小限に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトランスの外観を示す４面図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は右側面図である。
【図２】図１の（Ａ）における線II−IIに沿ったトランスの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るトランスを示す図１の（Ａ）における線II−IIに沿った断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るトランスを示す図１の（Ａ）における線II−IIに沿った断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るトランスを示す図１の（Ａ）における線II−IIに沿った断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るトランスを示す図１の（Ａ）における線II−IIに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について以下詳細に説明する。各実施形態間で同一、同等または同様の機能を有する要素には同一の参照番号を付与し、重複する説明については省略する。
【００１３】
本発明の第１の実施形態に係るコイルをコーナーセンサ用トランスに適用した例を図１および図２に示す。トランス１１は、絶縁性の基台１２と、第１コア１３と、コイル１４と、第２コア１５と、シールドケース１６と、ショートリング１７と、リード端子１８とを備えている。
【００１４】
基台１２は、液晶ポリマー等の熱可塑性絶縁樹脂から成り、４つのリード端子１８と一体成形されている。各リード端子１８はリン酸銅から成り、基台１２の側面から水平方向に突出する端子部１８ａとコイル接続部１８ｂを備えている。
【００１５】
端子部１８ａとコイル接続部１８ｂとは基台１２の内部で連結されており、電気的に連続である。トランス１１が図示しない回路基板上に実装される際に、端子部１８ａは回路基板上に設けられた所定の接点上に配置され、はんだ付けに供される。これにより端子部１８ａは回路基板上に形成された所定の回路と電気的に接続されると共に、回路基板上に固定される。
【００１６】
第１コア１３は円柱形状のニッケル系フェライトコアであり、その底部が基台１２に固定されている。第１コア１３の外周面には銅線が巻き回されてコイル１４を形成している。コイル１４から引き出された図示しない４本のリード部（一次側コイルの端末および二次側コイルの端末）は、各々対応するリード端子１８のコイル接続部１８ｂに接続され、はんだ付けにより固定および導通が為される。コイル１４を形成する線材は導電性を有していれば適宜の材料を選定可能である。
【００１７】
第２コア１５はニッケル系フェライトコアであり、上面が閉塞され、下面が開口された筒体である。この筒体は内部に第１コア１３と共にコイル１４を収容可能な寸法を有する。図１の（Ａ）および図２に示すように、第２コア１５の外周面にはねじ２１が形成され、上面には十字溝２２が形成されている。
【００１８】
第１コア１３およびコイル１４を包囲する第２コア１５をシールドケース１６内に配置することにより、外部への磁束漏れを減少させることができる。第２コア１５にはフェライト等の磁性体であれば適宜の材料を選択可能である。
【００１９】
シールドケース１６は銅合金製であり、内部に第２コア１５を収容可能な寸法を有し、下面が開口された筒体である。図１の（Ａ）および図２に示すように筒体の上面には第２コア１５の十字溝２２を露出させるための丸孔２３が形成されている。シールドケース１６はコイル１４に電圧を印加した際に発生する磁束が外部に漏れるのを防ぐと共に、外部より到来する妨害磁束を遮断する機能を有する。
【００２０】
シールドケース１６にはシールド機能を有する金属等の導電材料であれば適宜のものを選択可能である。
【００２１】
図２に示すように、シールドケース１６は内側ケース１６ａと外側ケース１６ｂから成る二重構造を有している。内側ケース１６ａには第２コア１５のねじ２１と螺合するねじ２４が形成されている。
【００２２】
このように構成されたトランス１１は、シールドケース１６の丸孔２３からプラスドライバ等の工具を差し込み、該工具の先端を第２コア１５の十字溝２２と係合して回転させると、第２コア１５がねじ２１およびねじ２４を介してシールドケース１６の内部をコイル１４の中心軸方向に沿って移動し、所望のインダクタンスが得られる。
【００２３】
ショートリング１７は、コイル１４を形成する銅線の余り材を数回（本実施形態では２回）巻いて作製された円環形状の部材であり、コイル１４の外周面の一部を覆うように配置されている。なお銅線の余り材を用いて作製された独立部材ではなく、第１コア１３の周囲に巻き回されてコイル１４を形成している線材の一部を引き出してショートリング１７を形成することも可能である。
【００２４】
コイル１４に電圧を印加すると磁束が発生する。その一部は閉回路を形成しているショートリング１７の内側を通過し、ショートリング１７の表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイル１４の抵抗値が増大し、ショートリング１７は本発明の磁気抵抗付与部材として機能する。結果としてコイル１４のＱ値が低下し、超音波センサの残響時間を短縮することができる。
【００２５】
上記の構成によれば、コイル１４を形成する線材を細くする必要がないので線間絶縁や断線といった事態の発生を回避でき、トランス１１の信頼性を維持可能である。また従来仕様のコイル１４にショートリング１７という簡素な部品を追加するのみで超音波センサの性能向上が図れる。またショートリング１７はコイル１４を形成する線材の余り材を用いて作製できるため、部品コストの上昇を最小限に抑えることが可能である。
【００２６】
ショートリング１７の磁気抵抗付与効果により超音波センサの性能が改善された事実を示す試験結果を表１に示す。ショートリング１７を形成する線材の巻数を変化させてＱ値および残響時間を測定し、ショートリング１７を設けない構成と同一測定条件下で比較してＱ値の減少率および残響時間の短縮率を求めた。この結果より、ショートリング１７を設けることでコイル１４のＱ値が低下して超音波センサの残響時間が短縮されていることが判る。またショートリング１７を形成する線材の巻数を増やすことにより磁気抵抗付与効果が増していることが判る。
【表１】
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【００２７】
磁気抵抗付与部材の要件としては、導電性を有すること、閉回路を形成できること、コイル１４より発生する磁束が閉回路の内側を通過する位置に配置されることのみが要求される。これらを満足すれば任意の材料、形状、配置を採ることが可能である。例えばショートリング１７の形状は上記の円環状に限定されず、矩形状や任意の多角形状を有する枠体としてもよい。
【００２８】
図３に本発明の第２の実施形態に係るトランス１１Ａを示す。本実施形態では、銅製の円環状部材であるシールドリング１７Ａが第２コア１５により画成される空間内に適宜の方法で固定配置されている。コイル１４に電圧を印加すると磁束が発生する。その一部は閉回路を形成しているショートリング１７Ａの内側を通過し、ショートリング１７Ａの表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイル１４の抵抗値が増大し、結果としてコイル１４のＱ値が低下する。
【００２９】
なおショートリング１７Ａは、ショートリング１７のようにコイル１４を形成する線材の一部あるいは余り材を用いて作製してもよい。
【００３０】
ショートリングの形状および配置は、コイルより発生する磁束の密度に応じて適宜に決定される。コイルの中心軸に対して同心であるか偏心であるかは問わない。一般に磁束密度の低い場所にシールドリングを配置する場合、所望の磁気抵抗付与効果を得るために磁束が通過する箇所の面積を大きくする必要がある。銅線を用いたショートリング１７の例の場合は、円環の直径を大きくするか銅線の巻数を増やして磁束の通過長を大きくすればよい。ショートリング１７Ａの場合、円環の直径を大きくするかコイル１４の中心軸に沿う向きの寸法を大きくして磁束の通過長を長くすればよい。このようなショートリングは銅板を円筒状あるいは角筒状に加工して作製することができる。
【００３１】
図４に本発明の第３の実施形態に係るトランス１１Ｂを示す。本実施形態では、銅製の円筒状部材であるシールドリング１７Ｂがコイル１４の外周面の略全体を包囲するように配置されている。コイル１４に電圧を印加すると磁束が発生する。その一部は閉回路を形成しているショートリング１７Ｂの内側を通過し、ショートリング１７Ｂの表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイル１４の抵抗値が増大し、結果としてコイル１４のＱ値が低下する。
【００３２】
本実施形態ではコイル１４の外周面にショートリング１７Ｂを設けるため、所望の磁気抵抗付与効果を得るにあたってショートリング１７Ｂの幅や位置の調整が容易である。
【００３３】
ショートリング１７Ｂのコイル１４の中心軸に沿う向きの長さ寸法は、所望する磁気抵抗付与効果に応じて適宜決定され、コイル１４の外周面の少なくとも一部を包囲する構成であればよい。
【００３４】
図５に本発明の第４の実施形態に係るトランス１１Ｃを示す。本実施形態では、銅製の円筒状部材であるシールドリング１７Ｃが第２コア１５の内周面に沿って配置される。コイル１４に電圧を印加すると磁束が発生する。その一部は閉回路を形成しているショートリング１７Ｃの内側を通過し、ショートリング１７Ｃの表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイル１４の抵抗値が増大し、結果としてコイル１４のＱ値が低下する。
【００３５】
本実施形態の構成によれば、ショートリング１７Ｃを予め第２コア１５の内周面上に設けておくことが可能であり、トランスの組立作業性が高まる。
【００３６】
ショートリング１７Ｃのコイル１４の中心軸に沿う向きの長さ寸法は、所望する磁気抵抗付与効果に応じて適宜決定され、コイル１４の外周面の少なくとも一部を包囲する構成であればよい。またショートリング１７Ｃは、ショートリング１７のようにコイル１４を形成する線材の一部あるいは余り材を用いて作製してもよい。
【００３７】
図６に本発明の第５の実施形態に係るトランス１１Ｄを示す。本実施形態では、銅製の円筒状部材であるシールドリング１７Ｄが、コイル１４の内側において第１コア１３の外周面の略全体を包囲するように配置されている。コイル１４に電圧を印加すると磁束が発生する。その一部は閉回路を形成しているショートリング１７Ｄの内側を通過し、ショートリング１７Ｄの表面に渦電流が流れる。この渦電流によって磁束に損失が生じるためコイル１４の抵抗値が増大し、結果としてコイル１４のＱ値が低下する。
【００３８】
本実施形態の構成によれば、ショートリング１７Ｄを予め第１コア１３の外周面上に設けておくことが可能であり、トランスの組立作業性が高まる。
【００３９】
ショートリング１７Ｄのコイル１４の中心軸に沿う向きの長さ寸法は、所望する磁気抵抗付与効果に応じて適宜決定され、第１コア１３の外周面の少なくとも一部を包囲する構成であればよい。またショートリング１７Ｄは、ショートリング１７のようにコイル１４を形成する線材の一部あるいは余り材を用いて作製してもよい。
【００４０】
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において改変され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれ得ることは勿論である。
【００４１】
上記の実施形態では円柱形状の第１コア１３を備えているが、角柱形状等の任意の断面形状を有するコアを用いることができる。また第１コア１３は、空芯コア、積層コア、トロイダルコアとしてもよい。コイル１４は第１コア１３の少なくとも一部を包囲するように形成すればよい。
【００４２】
上記の実施形態では二重構造を有するシールドケース１６を備えているが、一枚のシールド板のみを備える一重構造としてもよい。
【００４３】
上記の実施形態では第２コア１５の外周面と内側シールド１６ａの内周面に互いに螺合するねじ２１、２４が形成され、第２コア１５がシールドケース１６の内部をコイル１４の軸方向に沿って可動とされている。しかしながら第２コア１５がシールドケース１６の内部で固定配置される構成としてもよい。
【００４４】
本発明に係るトランスを用いた超音波センサの用途は、車両のバンパ等に取り付けられるコーナーセンサに限られるものではなく、車両の前部や後部に取り付けられる車間距離センサに用いられる超音波センサに適用してもよい。また車両への搭載用途のみならず、残響時間の短縮が期待される適宜の用途に用いられる超音波センサへの利用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  トランス
１２  基台
１３  第１コア（コア）
１４  コイル
１５  第２コア（磁性体）
１６  シールドケース
１７  ショートリング（磁気抵抗付与部材）
１８  リード端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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