JP3171315U - 磁性素子 - Google Patents

Abstract

【課題】振動が加わる環境下であっても、破壊を防ぐ基板に実装された磁性素子を提供する。【解決手段】磁性素子１は、第１磁性コア２０と、該第１磁性コア２０に所定回数で巻回されるコイル１０と、第１磁性コア２０に組み合わされる第２磁性コア３０と、該第２磁性コア３０に形成される金属端子４０を備える。金属端子４０は、実装基板に接続される実装部と、第１磁性コア２０及び第２磁性コア３０の外壁に沿って形成され、半田フィレットの形成を促す半田フィレット形成部と、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を固定する固定部を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、電子回路に実装され、継続して振動が加わるような環境であっても、性能を維持することを可能とする磁性素子に関する。

従来、自動車等に搭載される電子回路に実装され、インピーダンス等を調整する磁性素子が用いられていた。特許文献１には、従来の磁性素子に関する一般的な構成が開示されている。この磁性素子は、コイルと、コイルを内部に格納するフェライト製のドラムコア、ドラムコアを収納するリングコア、及び金属端子を備えている。コイルの両端は、リングコアとドラムコアとの間の隙間や穴部を通され、金属端子に接続されている。

特開２０１０−２０５７８３号公報

しかし、従来の磁性素子は、激しい振動が加わる機械（例えば、自動車）の電子回路に設けられる実装基板に実装される場合がある。この場合、実装基板には、金属端子の実装面が接続されているものの、継続的な振動が実装面に加わることにより、実装面と金属端子の接続部分が破壊されやすい。このため、実装基板から磁性素子が脱落したり、ドラムコアとリングコアの位置がずれたりすることによって機械の故障を引き起こすことがあった。

本考案はこのような状況に鑑みて成されたものであり、振動が加わる環境下であっても、実装基板に実装された磁性素子の破壊を防ぐことを目的とする。

本考案に係る磁性素子は、所定回数で巻回されたコイルを有する第１磁性コアと、第１磁性コアに組み合わされる第２磁性コアと、コイル及び実装基板を接続する金属端子を備える。そして、金属端子は、第１磁性コア及び第２磁性コアを組み合わせた状態で、第２磁性コアを組み合わせたまま固定する固定部により構成される。

本考案によれば、金属端子が第１磁性コアと第２磁性コアを固定するので、磁性素子全体の耐振動性が向上し、容易に破壊されない。

本考案の第１の実施の形態における磁性素子の斜視図である。 本考案の第１の実施の形態における磁性素子の分解斜視図である。 本考案の第１の実施の形態における第２磁性コアの側面図及び斜視図である。 本考案の第１の実施の形態における磁性素子を側面視した場合における構成図である。 本考案の第１の実施の形態における金属端子の斜視図である。 本考案の第２の実施の形態における磁性素子の斜視図である。

＜１．第１の実施の形態＞
以下、本考案の第１の実施の形態（以下、「本例」という。）について、図１〜図５を参照して説明する。本実施の形態では、継続して振動が加わるような自動車等の電子回路に設けられた不図示の実装基板に実装される磁性素子１に適用した例について説明する。

図１は、本例の磁性素子１の構成例を示す外観斜視図である。図１Ａは、磁性素子１を上面視した例を示し、図１Ｂは、磁性素子１を下面視した例を示す。

磁性素子１は、第１磁性コア２０と、第１磁性コア２０の巻軸２３（後述する図２参照）に導線が所定回数で巻回されたコイル１０と、コイル１０を内部に含み、第１磁性コア２０に組み合わされる第２磁性コア３０と、第２磁性コア３０に形成される金属端子４０を備える。金属端子４０は、面対称な形状として分割されており、各端子の絡げ部４４には、コイル１０の末端１１，１２が巻回され、不図示の半田により末端１１，１２が金属端子に接着される。

図２は、磁性素子１の分解斜視図である。
コイル１０は、両端に末端１１，１２を有し、第１磁性コア２０の巻軸２３に巻回される。
第１磁性コア２０は、コイル１０が巻回される巻軸２３と、巻軸２３の両端のそれぞれに設けられ、直径が不等である小鍔部２１及び大鍔部２２を有するドラムコアとして形成される。小鍔部２１は、巻軸２３より半径が大きく、大鍔部２２は、小鍔部２１より半径が大きい。

第２磁性コア３０は、第１磁性コア２０を囲むリング状のリングコアとして形成され、第１磁性コア２０が有する巻軸２３が挿入された状態で大鍔部２２に組み合わされる。そして、第２磁性コア３０の底面の略４辺には底面に垂直である周壁が形成されており、一の対向する２辺に形成された周壁の上面側端部には、第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２が形成される。

第１磁性コア２０の大鍔部２２の直径は、小鍔部２１より大きく形成され、第２磁性コア３０の周壁の下面の一部が大鍔部２２の上面に載せることにより、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０が一つの閉磁路となるように組み立てられる。なお、この閉磁路は、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０との間の空隙や塗布された非磁性材料が存在することにより、非連続な磁路として構成される。なお、非連続な磁路であることにより、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０が磁気飽和しにくく、磁性素子１全体の直流重畳特性を改善できる。

また、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０は、一般的にＭｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材料により製造されている。ただし、これらのフェライト材料に限らず、パ−マロイやセンダスト等の磁性材料を用いることも可能である。

そして、金属端子４０は、固定部４１、半田フィレット形成部４２、実装部４３及び絡げ部４４を備える。従来の金属端子は平坦に形成され、大きな実装面を持つため、実装基板に対する金属端子の接続強度が高いと考えられていた。しかし、板状に形成される実装面は変形しやすく、変形した実装面と各部品の間に隙間ができやすかった。このような隙間ができると、金属端子とドラムコアの間、金属端子と実装基板の間等における各部品の接続強度が弱まることがあった。
また、ドラムコアとリングコアは、両者の間に塗布される接着剤だけで接着固定されるので、大きい振動が加わると、リングコアがドラムコアから脱離することもあった。

ドラムコアからリングコアが脱落することを防止するために、金属端子４０が備える固定部４１の先端には第１切り欠け部３１又は第２切り欠け部３２に引っ掛けるためのツメが内側に折り曲げ形成されている。そして、実装基板に接続される実装部４３が第１磁性コア２０の大鍔部２２に接着され、金属端子４０の固定部４１は第２磁性コア３０に形成された第１切り欠け部３１又は第２切り欠け部３２の高さまで形成される。そして、固定部４１は、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を組み合わせた状態で、第２磁性コア３０を固定する。また、金属端子４０が変形することを防止するために、半田フィレット形成部４２は、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０の外壁に沿って形成される。半田フィレット形成部４２は、磁性素子１が実装基板に半田固定される際に実装基板との間で半田フィレットの形成を促すためにも用いられる。

図３は、第２磁性コア３０の側面図及び斜視図である。図３Ａは、第２磁性コア３０の側面図であり、図３Ｂは、第２磁性コア３０の斜視図である。
図４は、磁性素子１を側面視した場合における構成図である。

上述したように第２磁性コア３０の対向する周壁には、周壁の上面から実装面に向けて逆台形状の第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２が形成されている。第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２の底面３３は平坦であり、実装部４３の平面と略平行とされ、底面３３と第２磁性コア３０の周壁の上面３４との間には、斜面３５が形成される。

また、第２磁性コア３０の第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２が形成されている周壁の真下には、第２磁性コア３０の中心に向かって、凹部３６が形成されている。また、凹部３６の側面３７は、第２磁性コア３０に第１磁性コア２０が組み合わされた際における大鍔部２２に外接する正方形２４（図２参照）の各辺とほぼ同じ位置にある。これにより、凹部３６及び大鍔部２２の外縁と、金属端子４０の半田フィレット形成部４２との間には、図４に示すような空隙５１が存在する。同様に、第２磁性コア３０の対向する周壁には、切り欠け部３２の真下に凹部３６と同じ側面３７が形成され、側面３７及び大鍔部２２の外縁と金属端子４０との間に、空隙５２もできている。第２磁性コア３０の側面３７から半田フィレット形成部４２の内面までの幅は０．２ｍｍ以上であることが好ましい。

空隙５１には、金属端子４０と第１磁性コア２０との間に注入される接着剤が磁性素子１の外周にはみ出すことを抑える効果もある。このため、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０が接着剤により互いに接合される工程において、空隙５１には、接着剤の塗布部分からはみ出した余分な接着剤が流れ込む。空隙５１に接着剤が流れ込むと、第２磁性コア３０の外部に余分な接着剤が流れ出なくなる。そのため、余分な接着剤によって金属端子４０が接続不良を起こしたり、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０が接着不良を起こしたりするような不良の発生を抑える効果がある。

第２磁性コア３０の底面の四隅には、第２磁性コア３０の下面に沿って、コイル１０の末端１１，１２を引き出すために、４つの切り欠け部３８が設けられている。これらの切り欠け部３８を通して、コイル１０の末端１１，１２が自由に第２磁性コア３０から引出される。そして、磁性素子１に必要とされる仕様に基づいて、４つの切り欠け部３８から選択した切り欠け部より末端１１，１２を引出すことによって、コイル１０に巻回される導線のタ−ン数を、１／４、１／２又は３／４タ−ンずつ調整できる。

図５は金属端子４０の斜視図及び側面図である。図５Ａは、金属端子４０の斜視図である。図５Ｂは、金属端子４０の側面図である。

金属端子４０は第２磁性コア３０を固定する固定部４１、磁性素子１を実装基板に実装する際の接着強度を高める半田フィレット形成部４２、実装面へ接続される実装部４３、及びコイル１０の末端１１，１２を絡げる絡げ部４４を備える。金属端子４０は、コイル１０の末端１１，１２を絡げるための絡げ端子と、ユ−ザ端子の役割を兼ねる。

固定部４１は、半田フィレット形成部４２の上端面より、第２磁性コア３０の最も外側にある外周面に沿って、第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２の底面まで延伸される。固定部４１の先端はカギ状に内側に折り曲げられており、第１磁性コア２０に組み合わされた第２磁性コア３０の第１切り欠け部３１及び第２切り欠け部３２に掛けられ、第１磁性コア２０に対する第２磁性コア３０の組み合わせ時における位置を保持したまま第１磁性コア２０及び第２磁性コア３０を互いに固定する。半田フィレット形成部４２及び実装部４３は、磁性素子１全体を実装基板に固定する。これにより、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０は一体化され、実装基板から加わる激しい振動に耐えることができる。

半田フィレット形成部４２は、実装基板と金属端子４０の間で半田フィレットの形成を促すために設けられる。半田フィレット形成部４２は、大鍔部２２の周壁と、側面３７の端面より空隙５１と５２を介して、第２磁性コア３０の最も外周にある壁面に沿って、実装部４３の縁側から実装面に垂直し、内部に折り曲げて形成される。

半田フィレット形成部４２と実装基板との設置面積が増えると、半田クリームが塗布される実装面が大きくなり、金属端子４０と実装基板との間の接着強度が高まる。この結果、実装基板から磁性素子１が容易に脱落しない。また、半田フィレット形成部４２は、金属端子４０の一部を折り曲げ加工して形成されており、加工が容易であると共に、半田フィレット形成部４２の面積を任意に増やせる。このため、磁性素子１全体の耐振動性が向上することを期待できる。

また、半田フィレット形成部４２により、磁性素子１が実装基板に搭載される場合、実装部４３と実装基板との間に塗布される半田クリ−ムだけで固定することはない。つまり、半田フィレット形成部４２の外側と実装基板との間に半田フィレットが形成されるため、金属端子４０が実装基板に実装される際の接続強度が更に高くなる。さらに、半田フィレット形成部４２の幅が大きいほど、半田フィレットが形成される際における実装基板への半田の面積が大きく、接着強度も高くなるとともに、金属端子４０の変形も抑えられる。このため、半田フィレット形成部４２の幅は少なくとも固定部４１の幅より大きい。

半田フィレット形成部４２の幅を大きくするために、半田フィレット形成部４２の末端４５と切断面４６との距離は０．５ｍｍ以下に形成される。この距離は、更に、０．３５ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１磁性コア２０に対する金属端子４０の位置ずれの影響を抑えるため、第２磁性コア３０から流れ出た接着剤が半田フィレット形成部４２の上端を越えて、外部に逃されるような設計が望ましい。

また、絡げ部４４を半田処理する際に、半田が半田フィレット形成部４２につかないようにする空隙６１，６２が存在する（図５Ｂ参照）。この空隙６１，６２は、絡げ部４４の根元から半田フィレット形成部４２の根元の先端までの間に存在しており、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０、及び第２磁性コア３０と金属端子４０の間からはみ出した接着剤を収容し、絡げ部４４に巻かれた末端１１，１２の断線を防ぐために存在する。この空隙６１の幅は、０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

実装部４３は、巻軸２３の軸方向とほぼ垂直な平面に板状に形成され、その下面は半田クリ−ム等の導電性接着材料が塗布されることにより実装基板に接続される。また、実装部４３の上面には樹脂等の絶縁性接着剤が塗布されることにより、大鍔部２２の下面に接合する。

このように、第１磁性コア２０の大鍔部２２の上に第２磁性コア３０を設置することにより、第１磁性コア２０及び第２磁性コア３０を含むコイルセット全体が一体化される。また、金属端子４０が第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を固定できる。このため、磁性素子１全体の耐振動性が向上すると共に、第１磁性コア２０及び第２磁性コア３０並びに金属端子４０の互いの接続強度が高くなる。

次に、磁性素子１の製造工程について説明する。

始めに、導線が巻回された第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を組み合わせて接着する。次に、組み合わせた第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を金属端子４０に接着する。
その後、コイル１０の末端１１，１２を互いに外向きに絡げ部４４に絡げる。そして、末端１１，１２が絡げられた絡げ部４４を半田接合して、磁性素子１を製造する。

以上説明した第１の実施の形態に係る磁性素子１によれば、第１磁性コア２０と第２磁性コア３０を組み合わせた後、第２磁性コア３０を金属端子４０に接着し、さらに固定部４１により第２磁性コア３０を金属端子４０に固定することによって、磁性素子１を構成する各部品を強く固定することができる。このため、実装基板に実装された磁性素子１に機械振動が加わっても磁性素子１が容易に分解しない。また、予め第２磁性コア３０に形成した切り欠け部３１，３２に、金属端子４０の固定部４１の折り曲げた先端を合わせて接着剤で接着するため、固定強度が一層高まる。

また、第２磁性コア３０の側面３７と半田フィレット形成部４２の間に空隙５１，５２が存在することにより、第１磁性コア２０に注入した接着剤のうち、余分な接着剤が空隙５１，５２に流れ込む。このため、接着剤が磁性素子１の外部に流れ出さないようにすることができる。

また、第２磁性コア３０には、４つの切り欠け部３８が形成され、これらの切り欠け部３８からコイル１０の末端１１，１２が引き出される。このため、コイル１０のターン数を１／４、１／２及び３／４タ−ンずつ調整可能であり、磁性素子１の用途にコイル１０のターン数を合わせやすくなる。

また、金属端子４０には、半田フィレット形成部４２を設けたことにより、半田フィレット形成部４２の曲げ方向に対して垂直な方向に実装部４３が曲がりにくくなる。また、実装部４３は広い面積を有するため、実装基板に接する面積が大きくなる。また、半田フィレット形成部４２により、実装基板に接続する際における半田フィレットが形成されやすく、実装基板への接続強度が一層増す。また、金属端子４０は対称な２つの部品により構成されており、互いに離間することによって、十分に絶縁され、短絡を防いでいる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本考案の第２の実施の形態に係る磁性素子７０の構成について説明する。本実施の形態では、コイル１０が空芯コイルとして用いられる。

図６は、磁性素子７０の構成例を示す斜視図である。
磁性素子７０はコイル１０、一面が開放された箱状の第１磁性コア７１と、第１磁性コア７１の開放された一面にはめ込まれる板状の第２磁性コア７２及び金属端子７４により構成されている。また、磁性素子７０は、金属端子７４は第２磁性コア７２を固定する固定部７３、磁性素子７０が実装基板に接着される際の接着強度を高める半田フィレット形成部７５、及び実装基板へ接続される実装部７７を備える。そして、コイル１０の両端を固定する絡げ部が形成された金属端子７４に第１磁性コア７１に収納されるコイルから延ばされた末端が絡げられる。

ここで上述した第１の実施の形態に係る絡げ部４４に相当する箇所は、固定部７３と一体化になっている。即ち、コイルの末端を絡げるための凹部７６が固定部７３に形成されている。この構成により、第１磁性コア７１と、第２磁性コア７２が一体になり、激しい振動に耐えられる。また、半田フィレット形成部７５により、半田フィレット面積が増えるため、磁性素子７０と実装基板間の接続強度も高くなるという効果が期待できる。

また、本考案は上述した実施の形態に限られるものではなく、実用新案登録請求の範囲に記載した本考案の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

１…磁性素子、１０…コイル、２０…第１磁性コア、２１…小鍔部、２２…大鍔部、２３…巻軸、３０…第２磁性コア、３１…第１切り欠け部、３２…第２切り欠け部、３８…切り欠け部、４０…金属端子、４１…固定部、４２…半田フィレット形成部、４３…実装部、４４…絡げ部、７０…磁性素子

Claims (8)

1. 所定回数で巻回されたコイルを有する第１磁性コアと、
   前記第１磁性コアに組み合わされる第２磁性コアと、
   前記コイル及び前記実装基板を接続する金属端子を備え、
   前記金属端子は、
   前記第１磁性コア及び前記第２磁性コアを組み合わせた状態で、前記第２磁性コアを固定する固定部を有する
   磁性素子。
2. さらに、前記金属端子は、
   実装基板に接続される実装部と、
   前記第１磁性コア及び前記第２磁性コアの外壁に沿って形成され、前記実装基板との間で半田フィレットの形成を促す半田フィレット形成部とを有する
   請求項１に記載の磁性素子。
3. 前記第１磁性コアは、前記コイルが巻かれる巻軸と、前記巻軸の両端のそれぞれに設けられ、直径が不等である第１の鍔部及び第２の鍔部を有し、
   前記第２磁性コアは、前記第１磁性コアを囲むリング状に形成され、前記第１磁性コアが有する前記巻軸が挿入された状態で前記第１の鍔部に置かれ、
   前記金属端子の前記実装部が前記第１磁性コアの前記第１の鍔部に接着され、前記金属端子の前記固定部は前記第２磁性コアの切り欠け部の高さまで形成される
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁性素子。
4. 前記第１磁性コアに組み合わされた前記第２磁性コアの切り欠け部に前記固定部の先端が掛けられ、前記固定部が前記第１磁性コアに対する前記第２磁性コアの組み合わせ時における位置を保持する
   請求項１又は２に記載の磁性素子。
5. 前記金属端子は、前記コイルの両端が絡げられる絡げ部を有する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁性素子。
6. 前記絡げ部の根元と前記半田フィレット形成部の根元の間には、０．５ｍｍ以上の空隙が形成される
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁性素子。
7. 前記第２磁性コアの周壁には、前記切り欠け部の真下に、前記第２磁性コアの中心に向かって、凹部が形成されている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁性素子。
8. 前記コイルは空芯コイルであって、
   前記第１磁性コアは、前記コイルを収納し、一面が開放された箱形に形成され、
   前記第２磁性コアは、前記第１磁性コアの開放された前記一面を封止する蓋部として形成され、
   前記コイルの両端を固定する絡げ部が形成された前記金属端子に、前記第１磁性コアに収納される前記コイルから延ばされた末端が絡げられる
   請求項１記載の磁性素子。

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