コア部品

本発明は、インダクタンスデバイス用のコア部品に関する。 このコア部品は、たとえば1つのチョークあるいは1つのトランスに使用することができる。

1つ以上のエッジが1つの対称的な丸め部、すなわち1つの対称的な斜面部の形態の移行部を備えるコア部品が知られている。

本発明の課題は、改善された特性を有するコア部品を提供することである。

本発明はフェライトコアとして形成されている1つのコア部品を提供する。このコア部品は、1つの移行部を有する少なくとも1つのエッジを備える。このエッジは、1つの第1の表面と1つの第2の表面との出会いによって形成される。この移行部は、具体的には2つの表面の間に形成されている。たとえば上記の第1および第2の表面は、互いに直角に配設されている。上記の移行部によって、上記のコア部品における亀裂形成が特に生じやすい鋭いエッジを避けることができる。好ましくはこのエッジは1つの内側エッジである。もう1つの実施形態においては、上記のエッジは1つの外側エッジである。

たとえば上記のコア部品は、異なる高さの領域(複数)を備える。たとえば上記のコア部品は、少なくとも1つの段部を備える。ここで上記のエッジは、上記の領域の間に異なる高さ、すなわち1つの段部が形成されている。上記の移行部により、上記の異なる高さの領域は互いに急激には移行しない。具体的には、この部品は、この移行部の領域において、この部品の第1および第2の高さの間にある高さを備える。

上記の移行部は非対称に形成されている。具体的には、この移行部は、仮想的な鋭いエッジの角度の半分のところでの鏡像に関し非対称に形成されている。非対称の移行部によって上記のコア部品の堅牢性が高められることが見出された。具体的には、上記のコア部品における機械的応力を低減することができ、そして応力の集中を避けることができる。

好ましくは上記の移行部は、異なる方向において異なるエッジ寸法を備える。ここで第1のエッジ寸法は、好ましくはエッジの延伸方向に対し直角である、上記の第1の表面の平面における移行部の大きさとなっている。ここで第2のエッジ寸法は、好ましくはエッジの延伸方向に対し直角である、上記の第2の表面の平面における移行部の大きさとなっている。

1つの実施形態においては、移行部のエッジ寸法は、それぞれ大きな引張応力が発生する方向において大きくなっている。たとえば、この引張応力は、動作中に、具体的には熱的または機械的な負荷で発生し得る。

代替としてまたは追加的に、機械的応力、具体的には引張応力は、上記のコア部品の製造の際に生成され得る。たとえばグリーン状態の1つのコア部品の押圧工程において密度差が発生し得る。この密度差は、特にこのコア部品の幾何的状態および具体的には移行部の幾何的形状に依存する。1つの実施形態においては、上記の非対称な移行部は、上記の密度差が出来る限り小さくなるように形成されている。

1つの実施形態においては、本発明によるコア部品は、1つの端面を備える。このコア部品の端面には、1つの凹部が形成されていてよく、この凹部は1つの非対称な移行部を有する1つのエッジを備える。上記の第1のエッジ寸法は、たとえば上記のコア部品の高さ方向に延伸し、そして上記の第2のエッジ寸法はこの第1のエッジ寸法に対して直角にかつこのエッジに対して直角に延伸している。たとえば上記の第2のエッジ寸法は、上記のコア部品の1つの断面で延伸している。たとえば上記のコア部品は、1つの柱状体、具体的には1つの中空円筒の基本形状を備えている。たとえば上記のエッジは、上記のコア部品の径方向に延伸している。

本発明によるコア部品の1つの実施形態においては、上記の移行部の第1のエッジ寸法は高さ方向において、この移行部の第2のエッジ寸法より小さくなっており、具体的にはこのコア部品の断面の平面内に延伸する第2のエッジ寸法よりも小さくなっている。このような幾何形状に形成された移行部では、このコア部品における亀裂をとりわけ良好に防止し得ることが判明した。具体的には上記の断面の平面における移行部の大きな寸法によって、製造工程において上記のコア部分に生成される密度差を小さくすることができる。上記の断面の平面内の移行部の正確な寸法は、このデバイスの幾何的な境界条件に従い、そしてデバイスにおける機械的応力を決定することによって最適化することができる。

1つの実施形態においては、第1の方向と第2の方向とにおけるエッジ寸法の比は1.1以上であり、好ましくはこの比は1.2以上である。1つの実施形態においては、このエッジ寸法の比は、1.0より大きくかつ2.5以下であり、好ましくはこの比は1.0より大きくかつ2.0以下である。1つの実施形態においては、上記のエッジ寸法の比は、1.1〜2.5であり、好ましくは1.2〜2.0である。

1つの実施形態においては、上記の移行部は、少なくとも部分毎に1つの直線状の輪郭を備える。この輪郭は、複数の直線状の部分を備えてよい。具体的には、これらの部分は、異なるスロープ傾斜を備えてよい。たとえば、この輪郭は2つの直線状の部分から成っていてよい。第1の直線状の部分は、たとえば仮想的な鋭いエッジの角度の半分の所まで延伸している。第2の直線状の部分は別の傾斜でそこに繋がっている。

1つの実施形態においては、上記の移行部は少なくとも部分毎に1つの楕円形状の輪郭を備える。1つの実施形態においては、上記の移行部は少なくとも部分毎に1つの放物線形状の輪郭を備える。

1つの実施形態においては、上記の移行部は、少なくとも部分毎にまたは完全に、奥側に向いて膨らんだ形状を備える。具体的にはこの移行部は凸状に形成されている。

1つの実施形態においては、上記の移行部は、鋭いエッジを有しない。具体的には、この移行部のエッジ領域は、丸められていてよい。たとえば、複数の互いに繋がった直線状の部分では、これらの部分の間の移行部領域は丸められている。

1つの実施形態においては、上記のエッジは、電気ワイヤを引き回すために形成されている。具体的には、このエッジによって、1つのワイヤを引き回すことができる凹部が形成される。このワイヤは、具体的には上記のコア部品または1つの別の部品の電気的接続のために形成されていてよい。たとえば、このコア部品は、1つの別の部品を収容するために形成されている。このエッジは、たとえばこの別の部品からの電気ワイヤを引き出すために形成されている。

本発明のもう1つの態様によれば、1つのコア部品と1つの別の部品とから成る部品構成体が提示される。この部品構成体のコア部品は、上記のコア部品の全ての機能的および構造的特性を備えることができる。上記の別の部品は、好ましくは上記のコア部品に収容される。

1つの実施形態においては、上記の別の部品は、ワイヤによって巻回された1つの部品として形成されている。このワイヤは、上記のコア部品のエッジを通って引き出されていてよい。上記の別の部品は、たとえば1つのコイルコア、具体的には1つのロールコアを備え、この周りに1つの電気ワイヤが巻回されている。この巻回されたコアは、チョークとして形成されていてよい。具体的にはこれは1つのパワーインダクタ(Leistungsinduktivitat)であってよい。上記の移行部を有する上記のエッジを備えるこの部品は、たとえば上記の別の部品の磁気シールドに用いられる。これは複数の部品を高い密度で取り付けることを可能とする。

上述した本発明によるコア部品の特徴は、1つのコア部品において互いに組み合わせられていても、あるいは1つが実現されていてもよい。上記のコア部品構成体についても同様である。さらに上記のコア部品に関して記載された特徴は、上記のコア部品構成体にも成り立つものであり、この逆もまた成り立つものである。

以下では、実施形態例の概略的かつ寸法の正確でない図を用いて、上記に説明したものを詳細に説明する。

1つの非対称の移行部を有する1つのコア部品の1つの断面を簡略化した断面図で示す。

1つの非対称の移行部を有する1つのコア部品の1つの第1の実施形態を側面図で示す。

図2Aのコア部品を斜視図で示す。

1つの非対称の移行部を有する1つのコア部品の1つの第2の実施形態を側面図で示す。

図3Aのコア部品を斜視図で示す。

1つの非対称の移行部を有する1つのコア部品の1つの第3の実施形態を側面図で示す。

特に、以下の図においては、異なる実施形態で同等な機能的ないし構造的部分を、同じ参照符号で示す。

図1は、1つのコア部品1の1つの断面を断面図で示す。好ましくはこのコア部品1は、フェライトコアとして形成されている。たとえばこのコア部品1は焼結されている。このコア部品1は、1つの別のコア部品と協働することができる。たとえば、この別のコア部品は、コイルコアとして形成されていてよく、1つの巻線によって巻回されていてよい。この本発明によるコア部品1は、巻線が無くともよい。上記のコイルコアのワイヤは、この本発明によるコア部品1から引き出され、そして電気的に接続することができる。たとえば、このコア部品1は、6mm〜12mmの範囲にある外径を有する。

上記のコア部品1は、1つのエッジ2を備える。このエッジは、たとえば内側エッジとして形成されている。たとえばこのエッジ2は、1つの凹部において電気ワイヤを引き出すために形成されている。このエッジ2は、異なる傾きの2つの表面3,4が出会うことによって形成される。第1の表面3は、水平に配設されており、第2の表面4は、垂直に配設されている。これら2つの表面3,4は、図の平面に対して直角に延伸している。これらの表面3,4が移行部無しに出会うと、このコア部品1は、1つの鋭いエッジ5を備える。このエッジはここでは点線で表されている。ここではこのエッジが90°角の1つの鋭いエッジ5であれば、このエッジはこの図の平面の向こうに延伸している。鋭いエッジ5は、しばしば潜在的な脆弱部であり、特に機械的または熱的な負荷による亀裂の開始点であり得る。

このコア部品1の堅牢性を高めるために、このエッジ2は移行部7を備える。この移行部7は、非対称に形成されている。具体的にはこの移行部7は、仮想的な鋭いエッジ5の角度の半分の部分に関して、あるいは3次元的に見た、角度を半分にする平面に関して、非面対称に形成されている。

具体的には、移行部7は、異なる第1および第2のエッジ寸法x、yを備え、これらは図では垂直方向あるいは水平方向に延伸している。垂直方向におけるこの第1のエッジ寸法xは、水平方向における第2のエッジ寸法yより小さくなっている。大きな引張応力が発生する方向、すなわちここでは水平方向におけるエッジ寸法が特に大きく設定されていると、有利であることが判明した。好ましくは、これらのエッジ寸法y,xの比は、1.1より大きく、とりわけ好ましくはこれは少なくとも1.2となっている。たとえばこの比は1.0より大きく2.0以下である。これらのエッジ寸法の正確な値は、特にコア部品1の寸法に依存している。たとえば垂直方向におけるエッジ寸法xは、1.0mmとなっている。

移行部7は、奥側に膨らんだ形状を備える。この移行部の輪郭15は、放物線状の延伸形状を備えている。この輪郭15の輪郭線は、第2の表面4と共に、20°より大きな鋭角を成している。この輪郭線は第1の表面3に漸近的に近づき、この表面3とその交点で出来る限り小さな角度で、たとえば5°未満の角度で繋がっている。

この本発明での移行部7は、図1と異なる他の延伸形状および他の向きを有してよい。具体的にはこの移行部7は、その中心軸の回りまたは任意の軸の回りで、0°〜360°で任意に回転されていてよい。

代替としてまたは追加的に、コア部品1は、非対称な移行部を有する1つの外側エッジを備えてよい。外側エッジにおいては、「移行部」なる用語の代わりに、「切除部」(“Abtragung”)なる用語が用いられる

図2Aは、1つの非対称な移行部7を有する1つのコア部品1の1つの第1の実施形態を側面図で示す。図2Bは、このコア部品1を斜視図で示す。このコア部品1は、1つの柱状体、具体的には1つの円柱の基本形状を備える。このコア部品1は、中空円筒として形成されている。このコア部品1の1つの端面8は、構造化されて形成されている。具体的には1つの凹部9が設けられており、この凹部を通ってたとえばワイヤを引き回すことができる。この凹部9のためにこのコア部品1は異なる高さの領域(複数)を備える。具体的には、このコア部品1は凹部9内で、具体的にはこの凹部9における表面3で、凹部9が形成されていない上記の端面8の領域でよりも小さな高さを有している。

この柱状体の円形または環状の底面は、単なる例示である。この底面は、たとえば矩形であっても、楕円または任意の他の形状であってもよい。たとえば上記のコア部品は、1つの円柱、具体的には1つの直方体の基本形状を備える。このコア部品は、柱状体形状として他の形状を備えてもよい。たとえば上記のコア部品は、1つの楕円体の基本形状を備える。

コア部品1は、凹部9内に1つの移行部7を有する1つのエッジ2を備える。この移行部は、第2のエッジ寸法yよりも小さい、第1のエッジ寸法xを有する。この第2の、大きい方のエッジ寸法yは、このコア部品1の1つの断面の平面上に延伸している。ここに示す図においては、この平面は図2Aに示すコア部品1を通る水平面となっている。この断面の平面における大きなエッジ寸法によって、このコア部品1の堅牢性が高められ得ることが判明した。

移行部7は、2つの直線状の部分10,11を有する1つの輪郭15を備える。図2Bのコア部品1の斜視図においては、この輪郭15のこれらの直線状の部分10,11が、2つの平坦な面領域16,17となっている。これらの直線状の部分10,11は、異なる傾きを有している。具体的には第1の直線状の部分10の傾斜は、第2の直線状の部分の傾斜よりも小さくなっている。これに応じて上記の2つの平坦な面領域16,17は異なる傾きとなっている。これらの直線状の部分10,11とこれに繋がる第1および第2の表面3,4との間で、それぞれ移行領域12,13,14が丸められている。

たとえば第1の直線状の部分10は、角度の半分の所まで延伸しており、そして第2の直線状の部分11はこれに繋がっている。

移行部7の幾何形状は、たとえば以下のようにして最適化することができる。1つのコア部品が製造され、このコア部品は図2Aおよび2Bのように形成されているが、ただし対称的な移行部、具体的には対称的な斜面部を備えている。このコア部品1は、実際にあるいはシミュレーション上で製造することができる。この斜面部は、たとえば1つの直線状の輪郭を備え、2つの表面3,4と45°の角度を成している。これらの表面3,4とのこの輪郭線の交点の正確な位置は、このコア部品1の幾何的な条件により決定される。次にこのコア部品1における機械的応力が、たとえばシミュレーションまたは実際の落下試験を行うことによって測定される。これに基づいて上記の移行部の、この移行部の領域における最も大きな機械的応力となる、仮想的な鋭いエッジの同じ側の角度の半分の部分にあるエッジ寸法が大きくされる。こうして新たな移行部は、1つの方向においては今までのエッジ寸法を有し、かつ他の方向において長くされたエッジ寸法を有する。この移行部の新しい輪郭は、たとえば直線状に形成されていてよい。代替としてこの新しい輪郭は、たとえば複数の直線状の部分から成ってよい。たとえば、エッジ寸法が保持されている側に属する、角度の半分の側ではこの輪郭は保持されている。次に上記の角度の半分の部分の輪郭線の交点から、上記の長くされたエッジ寸法に属する角度の半分の部分へ形成されている、もう1つの直線状の部分が形成され、こうしてこの移行部はこの方向において第2のエッジ寸法を有する。

図3Aは、1つの非対称の移行部7を有する1つのコア部品1の1つの第2の実施形態を側面図で示す。図3Bは、このコア部品1を斜視図で示す。ここに示すコア部品1は、ほぼ図2Aおよび2Bに示すコア部品1と同様に形成されているが、ただし他の幾何形状の非対称な形状の移行部7を備えている。

この移行部7は、1つの楕円形状の輪郭15を備える。高さ方向におけるエッジ寸法xは、この楕円の短軸に対応しており、エッジ寸法yはこの楕円の長軸に対応している。

落下試験において、図2Aおよび2Bに示すような非対称な移行部を有するコア部品1の剛性が測定された。比較のため、移行部が対称な斜面部で形成されたコア部品を用いた落下試験が実施された。この落下試験では、非対称な移行部を有するコア部品1が高い剛性を有することが示された。

図4は、1つの非対称の移行部7を有する1つのコア部品1の1つの第3の実施形態を側面図で示す。このコア部品1は、直方体として形成されている。直方体は矩形の、たとえば正方形の底面を有する柱状体となっていてよい。このコア部品1は、閉じた底部18を備える。たとえばこのコア部品1は1つのハウジングを形成する。このコア部品は、それぞれ1つの非対称の移行部7を有する2つのエッジ2を備える。この移行部7は、図2Aおよび2Bのように形成されている。

1 : コア部品 2 : エッジ 3 : 第1の表面 4 : 第2の表面 5 : 鋭いエッジ 6 : 引張応力 7 : 移行部 8 : 端面 9 : 凹部 10 : 第1の直線状の部分 11 : 第2の直線状の部分 12 : 移行領域 13 : 移行領域 14 : 移行領域 15 : 輪郭 16 : 第1の平坦な面領域 17 : 第2の平坦な面領域 18 : 底部 x : 第1のエッジ寸法 y : 第2のエッジ寸法