(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記外周壁の内面の一方から前記中空部に向けて突出する押圧部が前記ボビンに形成してあり、前記押圧部が、前記コア部材を、前記外周壁の内面の他方に押し付けている請求項1〜3のいずれかに記載のコイル装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、耐衝撃特性に優れたコイル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
長手方向に細長いコア部材と、
前記コア部材が内部に収容される中空部を持つボビンと、
前記ボビンの前記外周壁にワイヤが巻回されて形成してあるコイル部と、
内部に前記コア部材が収容されて前記外周壁にコイル部が形成してあるボビンが収容される収容凹部を持つ外装ケースと、
前記収容凹部の内部に充填されて前記コイル部が形成してあるボビンの周囲を覆うポッティング樹脂と、を有するコイル装置であって、
前記ボビンの前記外周壁と前記収容凹部の底壁との間には、ガイド部材が配置してあり、
前記ガイド部材の縦弾性率が、前記ボビンおよび前記外装ケースの縦弾性率よりも低いことを特徴とする。
【0007】
本発明のコイル装置では、ボビンに形成してある凸部が外装ケースの底壁に接触するのではなく、ボビンは、外装ケースの内部で、直接に接触することがなくなり、ガイド部材を介して外装ケースの底壁に接触する。ガイド部材は、ボビンおよび外装ケースの縦弾性率よりも低い縦弾性係数を有する。また、ボビンと外装ケースとの間の隙間には、ポッティング樹脂が充填してある。ポッティング樹脂の縦弾性率は、ボビンおよび外装ケースの縦弾性率よりも低いため、ガイド部材と協同して、衝撃を有効に吸収することができる。
【0008】
したがって、本発明のコイル装置では、ボビンに形成してある凸部が外装ケースの底壁に接触する従来のコイル装置に比較して、耐衝撃性が10倍以上に向上する。すなわち、ボビンの内部に配置してあるコア部材に加わる衝撃力(落下試験などによる)を、従来の1/10以下にすることができる。そのため、本発明では、コア部材が破損するなどの事態を有効に防止することができる。
【0009】
前記ガイド部材の縦弾性率は、前記ポッティング樹脂の縦弾性率よりも高くてもよいが、ボビンおよび外装ケースの縦弾性率よりも十分に低いため、コア部材に加わる衝撃力を十分に弱めることができ、コア部材が破損するなどの事態を有効に防止することができる。ただし、ガイド部材50の縦弾性率を、ポッティング樹脂の縦弾性率よりも低くすることで、衝撃緩和特性がさらに向上する。
【0010】
前記中空部を構成する外周壁には、前記ボビンの内外を連通させる開口部が形成してあってもよい。開口部を形成することで、開口部を通して、ボビンの内部にも、ポッティング樹脂が回り込むので、耐衝撃特性が向上し、コア部材の破損などをさらに有効に防止することができる。
【0011】
前記外周壁の内面の一方から前記中空部に向けて突出する押圧部が前記ボビンに形成してあり、前記押圧部が、前記コア部材を、前記外周壁の内面の他方に押し付けていてもよい。このように構成することで、コイル部が形成してあるボビンに対して、コア部材が位置決めされ、コイル部に対するコア部材の位置ズレが防止され、コイルとしての特性ズレなどを避けることができる。
【0012】
前記外周壁の内面の一方から前記中空部に向けて突出する第1押圧部が前記ボビンに形成してあり、
前記外周壁の内面の他方から前記中空部に向けて突出する第2押圧部が前記ボビンに形成してあり、
前記ボビンの中空部の内部で、前記コア部材が、前記第1押圧部と前記第2押圧部との間に挟まれて位置決めされていてもよい。
【0013】
このように構成することでも、コイル部が形成してあるボビンに対して、コア部材が位置決めされ、コイル部に対するコア部材の位置ズレが防止され、コイルとしての特性ズレなどを避けることができる。さらに、この場合には、コア部材とボビンとの間の隙間が、コア部材の両側に形成され、それらの隙間にポッティング樹脂が回り込み、耐衝撃特性がさらに向上する。
【0014】
前記ガイド部材は、前記ボビンの周方向の少なくとも一部を覆っていればよいが、リング形状であっても良い。リング形状のガイド部材は、ポッティング樹脂の注入前に、ボビンに取り付けやすく、作業性が向上する。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【0017】
第1実施形態
図1A〜
図2A、
図3Aおよび
図4(A)に示す本発明の第1実施形態に係るコイル装置2は、たとえばドアノブなどの内部に取り付けられる自動車用アンテナ装置、マンションや住宅のドアノブなどに内蔵されるアンテナ用コイルなどとして用いられる。このコイル装置2は、X軸方向に細長くZ軸方向に薄くY軸方向に幅広の偏平平板状のコア部材4を有する。なお、図面において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に垂直である。
【0018】
コア部材4の寸法は、特に限定されないが、たとえばX軸方向の長さは、30〜120mmであり、Y軸方向の幅は、5〜20mmであり、Z軸方向の厚みは、1〜10mmである。本実施形態では、コア部材4は、X軸方向に細長い単一のコア部材4で構成してあるが、ボビン20の内部でX軸方向に分割された複数のコア部材を単に配置してあるものを用いてもよく、それらを接着剤で接合したものであっても良い。
【0019】
コア部材4は、たとえばフェライト、金属磁性体、パーマロイ 、圧粉などの磁性体、あるいは、アルミナ、セラミックなどの非磁性体で構成しても良い。コア部材は、好ましくは、比透磁率μが1000以上、さらに好ましくは3000以上、特に好ましくは5000以上の磁性体材料で構成されることが好ましい。一般に、コア部材4の縦弾性率は、100000〜160000MPaである。
【0020】
コア部材4は、ボビン20の内部に形成してあるX軸方向の中空部22に挿入されるようになっている。ボビン20の中空部22は、コア部材4の周囲を覆うような形状を持ち、
図1Bに示すように、ボビン20のX軸方向長さL1は、コア部材4の軸方向長さをL0とした場合に、L1/L0が0.6〜1.3となるように決定される。すなわち、コア部材4は、ボビン20のX軸方向端部から飛び出していても良いし、ボビン20の内部に完全に収まっていても良い。好ましくは、コア部材4の大部分がボビン20の中空部22の内部に入り込むようになっており、少なくともワイヤ10が巻回されてコイル部12が外周部に形成してあるボビン20の内部に、コア部材4が位置するようになっている。
【0021】
ボビン20の外周壁24の周囲には、X軸方向に単一(または複数)のワイヤ10がらせん状に巻回してありコイル部10が形成してある。ワイヤ10としては、特に限定されないが、樹脂被覆ワイヤ、撚り線ワイヤなどを用いることができる。また、ワイヤ10の線径は、特に限定されないが、50〜500μmが好ましい。
【0022】
コイル部12を形成するワイヤ10の両端は、
図1Aに示す電子部品収容部70に収容してある部品ケースに配置してある各種電子部品に接続してある。各種電子部品としては、たとえばアンテナ装置として必要な抵抗素子、コンデンサなどが例示される。電子部品収容部70は、外装ケース40の収容凹部42内で、ボビン20の一方のX軸方向端部位置に形成され、収容部70のX軸方向長さは、特に限定されないが、ボビン20のX軸方向長さL1(
図1B参照)の1/10〜1/2程度の長さである。
【0023】
図1Bに示すように、ボビン20の外周壁24の内、Z軸方向の上面と下面には、ボビンの内外を連通する開口部26が、X軸方向に沿って上下面で交互に形成してある。本実施形態では、ボビン20の外周壁24の上面には、2以上の偶数個の開口部26がX軸方向に所定間隔で形成してあり、その下面には、上面の開口部26の相互間に位置するように、奇数個の開口部26が形成してある。なお、外周壁24の上面に奇数個の開口部26を形成し、その下面に偶数個の開口部26を形成してもよい。
【0024】
本実施形態では、
図1Bおよび
図2Aに示すように、外周壁24の上面に形成された開口部26の内、X軸方向の略中央部に位置する複数の開口部26には、外周壁24の内面から中空部22に向けて突出する押圧片(押圧部)28が外周壁24に一体化して形成してある。本実施形態では、押圧片28は、開口部26のY軸方向の中央部で開口部26のX軸方向の開口縁部を下凸形状に連結する円弧片で構成してある。押圧片28のY軸方向の幅は、開口部26のY軸方向の幅よりも狭く、押圧片28の両側は、開口部26を塞がないようになっている。
【0025】
なお、押圧片28のY軸方向の幅は、開口部26のY軸方向の幅と同じであっても良い。その場合でも、押圧片28は、外周壁24の内面からZ軸方向の下に突出し、押圧片28のY軸方向の両側には、切り込みが形成される。切り込みは、外周壁24の内外を連絡する開口となる。ただし、押圧片28は、開口部26に対応して形成される必要はなく、開口部26が形成されていない外周壁24の一部に形成されていても良い。
【0026】
本実施形態では、
図2Aに示すように、押圧片28は、Z軸方向の上面に位置する外周壁24にのみ形成してあり、コア部材4のZ軸方向の上面に押圧片28のスプリング力で接触している。このためコア部材4のZ軸方向の下面は、ボビン20の中空部22を構成する外周壁24の内底面に押し付けられている。その結果、コア部材4は、後述するポッティング樹脂60が充填される前、あるいはポッティング樹脂60が外装ケース40の内部に注入されている途中においても、コア部材4がボビン20の内部でX軸方向(Y軸方向およびZ軸方向も同様)に移動することが防止される。
【0027】
ボビン20は、たとえば射出成形により形成され、PBT、PET、ナイロン、LCP、PPS、フェノールなどの合成樹脂で構成される。ボビン20の縦弾性率は、1000〜20000MPaである。
【0028】
外装ケース40は、内部にコア部材4が収容されて外周壁24にコイル部12が形成してあるボビン20が収容される収容凹部42を持つ。収容凹部42は、Z軸方向の上部が開放してあり、ボビン20が内部に収まり、ボビン20の周囲がポッティング樹脂60で囲まれる程度の大きさを持つ。すなわち、収容凹部42のZ軸方向の深さD0(
図2A参照)は、ボビン20のZ軸方向高さの1.3倍〜2倍の深さを持つ。ポッティング樹脂60の充填深さD1は、収容凹部42のZ軸方向の深さD0の0.5倍〜1倍程度である。ポッティング樹脂60の充填深さD1は、ボビン20のZ軸方向高さの1.1倍〜1.5倍が好ましい。
【0029】
外装ケース40は、たとえば射出成形により形成され、PBT、PET、ナイロン、LCP、PPS、フェノールなどの合成樹脂で構成される。外装ケース40の縦弾性率は、8000〜10000MPaであり、ボビン20と同じであっても良く、異なっていても良い。
【0030】
外装ケース40の収容凹部42の内部に充填されるポッティング樹脂60は、注入後も軟質なシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などで構成され、ポッティング樹脂の縦弾性率は、好ましくは0.1〜100MPaである。ポッティング樹脂は、コイル部12が形成してあるボビン20の周囲のみでなく、ボビン20とコア部材4との隙間、ボビン20と外装ケース40の内壁面との間の隙間にも回り込んで充填される。ポッティング樹脂60の充填は、外装ケース40の収容凹部42における上部開口から行われる。
【0031】
本実施形態では、外装ケース40の収容凹部42の内部にポッティング樹脂60が充填される前に、
図1Bに示すように、コイル部12が形成してあるボビン20のX軸方向の両端外周に、それぞれリング状のガイド部材50が取り付けられる。コア部材4は、その後に、あるいはガイド部材50を取り付ける前に、ボビン20の中空部22に挿入されて位置決めされていればよい。いずれにしても、外装ケース40の収容凹部42の内部に、ポッティング樹脂を充填する前に、コア部材4とコイル部12とガイド部材50とを有するボビン20が収容凹部42の内部に配置されていることが好ましい。
【0032】
リング状のガイド部材50は、たとえばシリコーン、ウレタン、EPDM、天然ゴム、クロロプレン、フッ素ゴムなどのゴム、あるいはエラストマーなどの合成樹脂、あるいは発泡樹脂または発泡ゴムで構成される。
【0033】
ガイド部材50の縦弾性率は、好ましくは250MPa以下であり、ポッティング樹脂の縦弾性率に近いことが好ましく、さらに好ましくは1〜100MPaである。ガイド部材50の縦弾性率は、ポッティング樹脂の縦弾性率よりも高くてもよい。ポッティング樹脂60の注入前または注入時に、外装ケース40の内部で、ガイド部材50が外装ケース40の内底面に接触し、ボビン20の下面と外装ケース40の内底面との間の隙間を確保し、その隙間にポッティング樹脂を回り込ませやすくするためである。ただし、ガイド部材50の縦弾性率を、ポッティング樹脂の縦弾性率よりも低くすることで、衝撃緩和特性がさらに向上する。
【0034】
ガイド部材50の横断面形状は、
図4(A)に示す断面円形に限らず、
図4(B)に示すようにX軸方向に長いオーバル形状でもよく、
図4(C)に示す四角形状、あるいは
図4(D)に示す長方形形状、あるいは
図4(E)に示す三角形状、あるいはその他の形状でも良い。いずれにしてもガイド部材50の横断面におけるZ軸方向の厚みは、ワイヤ10の線径よりも大きいことが好ましく、さらに好ましくは0.1mm以上であり、特に好ましくは0.4〜2mmである。
【0035】
ガイド部材50は、
図3Aに示すように、ボビン20の前周囲を囲むように接触することが好ましいが、
図3Dに示すように、ボビン20のZ軸方向の下面と外装ケース40の内底面との間に少なくとも介在してあればよい。すなわち、
図3Bに示すように、ボビン20の両側面と下面のみにガイド部材50が配置してあってもよく、ボビン20の片側面と下面のみにガイド部材50が配置してあってもよい。
【0036】
なお、
図3A〜
図3Cにおいては、外装ケース40の内側面とガイド部材50との間には隙間が形成してあるが、これらは接触していることも好ましい。外装ケース40の内部でのボビン20のZ軸方向の位置決めのみでなく、Y軸方向の位置決めも行うことが可能になり、ボビン20やコア部材4に作用するZ軸方向の衝撃力のみでなく、Y軸方向の衝撃力も緩和することが期待できる。
図2Aに示すように、コア部材4のX軸方向の端部には、ガイド部材50が設けられていないが、これらの部分にもガイド部材50を設けてもよい。
【0037】
図1A〜
図2Aに示す本実施形態のコイル装置2は、
図2Dに示す比較例に係るコイル装置2Cとは異なる。
図2Dに示す比較例に係るコイル装置2Cでは、ボビン20cのZ軸方向の下面に形成してある脚部(凸部)25が外装ケース40の内底壁に接触してあり、外装ケース40の収容凹部42の内部にポッティング樹脂が充填してある。
【0038】
これに対して、本実施形態では、
図1A〜
図2Aに示すように、ボビン20は、外装ケース40の内部で、直接に接触することがなくなり、ガイド部材50を介して外装ケース40の内底壁に接触する。ガイド部材50は、ボビン20および外装ケース40の縦弾性率よりも低い縦弾性係数を有する。また、ボビン20と外装ケース40との間の隙間には、ポッティング樹脂60が充填してある。ポッティング樹脂60の縦弾性率は、ボビンおよび外装ケースの縦弾性率よりも低いため、ガイド部材と協同して、衝撃を有効に吸収することができる。
【0039】
実験によれば、本実施形態のコイル装置2では、
図2Dに示す比較例に係るコイル装置2Cに比較して、耐衝撃性が10倍以上に向上することが判明した。すなわち、ボビン20の内部に配置してあるコア部材4に加わる衝撃力(落下試験による)を、比較例の1/10以下にすることができることが確認できた。そのため、本実施形態では、コア部材4が破損するなどの事態を有効に防止することができる。
【0040】
なお、ガイド部材50の縦弾性率は、ポッティング樹脂60の縦弾性率よりも高くてもよく、ボビン20および外装ケース40の縦弾性率よりも十分に低いため、コア部材4に加わる衝撃力を十分に弱めることができ、コア部材4が破損するなどの事態を有効に防止することができる。ただし、ガイド部材50の縦弾性率を、ポッティング樹脂の縦弾性率よりも低くすることで、衝撃緩和特性がさらに向上する。
【0041】
また、本実施形態では、中空部22を構成する外周壁24には、ボビン20の内外を連通させる開口部26が形成してある。このため、開口部26を通して、ボビン20の内部にも、ポッティング樹脂60が回り込むので、耐衝撃特性が向上し、コア部材4の破損などをさらに有効に防止することができる。
【0042】
さらに本実施形態では、ボビン20には、押圧片28を具備させているため、コイル部12が形成してあるボビン20に対して、コア部材4が位置決めされ、コイル部12に対するコア部材4の位置ズレが防止され、アンテナ用コイルとしての特性ズレなどを避けることができる。
【0043】
さらにまた、本実施形態では、ガイド部材50をリング形状にすることで、ポッティング樹脂の注入前に、ガイド部材50をボビン20に取り付けやすく、作業性が向上する。
【0044】
第2実施形態
図2Bに示すように、本実施形態のコイル装置2Aは、第1実施形態のコイル装置2に比較して、以下に示す部分が相違するのみであり、その他の構成および作用効果は、同様なので重複する説明は省略する。
【0045】
本実施形態では、ガイド部材50が、ボビン20のX軸方向の両端と、X軸方向の中間位置に具備してある以外は、第1実施形態と同様である。ガイド部材50を二箇所以上の複数箇所に設けることで、ボビン20が長い場合でも、ポッティング樹脂の充填前に、外装ケース40の内部にボビン20を良好に位置決めして保持することができる。
【0046】
第3実施形態
図2Cに示すように、本実施形態のコイル装置2Bは、第1実施形態のコイル装置2に比較して、以下に示す部分が相違するのみであり、その他の構成および作用効果は、同様なので重複する説明は省略する。
【0047】
本実施形態では、ボビン20を構成する外周壁24のZ軸方向の上面から中空部22に向けて突出する押圧片(第1押圧部)28がボビン20に形成してあると共に、外周壁24のZ軸方向の下面から中空部22に向けて突出する押圧片(第2押圧部)28がボビン20に形成してある。本実施形態では、ボビン20の中空部22の内部で、コア部材4が、Z軸方向の上下の押圧片28の間に挟まれて位置決めされている。
【0048】
図2Cに示す実施形態では、ボビン20の上側に形成してある押圧片28が2つで、下側に形成してある押圧片28が3つであるが、これらの数は、特に限定されず、少なくとも上側に2つで下側に1つ、あるいは少なくとも下側に2つで上側に1つの押圧片28があれば良い。
【0049】
このように構成することでも、コイル部12が形成してあるボビン20に対して、コア部材4が位置決めされ、コイル部12に対するコア部材4の位置ズレが防止され、アンテナ用コイルとしての特性ズレなどを避けることができる。さらに、この場合には、コア部材4とボビン20との間の隙間が、コア部材4のZ軸方向の両側に形成され、それらの隙間にポッティング樹脂60が回り込み、耐衝撃特性がさらに向上する。
【0050】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0051】
たとえば、上述した実施形態では、押圧部として、円弧状の押圧片28を例示したが、ボビンに形成される押圧部としては、円弧状の押圧片に限らない。押圧部は、円弧状以外の形状であっても良く、ボビンの中空部の少なくとも一方の内面から引き離す方向にコア部材4をスプリング力で押圧できる構造であれば、どのような形状でも良い。
【0052】
また、電子部品収容部70に収容してある部品ケースはボビンに一体で成形されていてももよい。部品ケースのZ軸方向の底部には、外装ケース40の底内面に接触する脚部が形成してあってもよい。また、電子部品収容部70に収容してある部品ケースの近くには、必ずしもガイド部材50を配置する必要はない。X軸に沿って電子部品収容部70と反対側に位置するボビン20の端部に単一のガイド部材50を設けるのみで、ボビン40のZ軸方向下面と外装ケース40の底内面との間に隙間を設けてポッティング樹脂を回り込ませることができる。