JP2005026637A - コイルの端部処理方法及びそれに用いるボビン - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒュージングが良好に適用できる、コイルの端部処理方法及びそれに用いるボビンを得る。
【解決手段】 フランジ１１を有するボビン１０に巻回し、前記フランジ１１を通して外面に導出させるコイルの端部処理方法であって、前記コイルの被覆線端１９は、前記フランジ１１に装備された仮係止部２１に係止してフランジ１１の外面に対し起立状態に支持され、前記フランジ１１の外面から離間配置したヒュージング用の電極４１，４２によってヒュージングが行われる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、インバータ方式の高周波加熱装置等の電源部となる昇圧トランスに巻回するコイルの端部処理方法及びそれに用いるボビンに関する。

インバータ方式の高周波加熱装置の電源部は、図６に示すように、プリント基板７１にトランス７２を実装したトランスユニット７３を内蔵している。

ここで、このトランスユニット７３の回路について図７を参照して説明する。

商用電源７４は、ダイオードブリッジ等の整流回路７５によって全波整流され、インバータ７６によって高周波電圧に変換されてトランス７２の１次巻線７７に印加される。これにより、トランス７２の２次巻線７８に数ｋＶの高周波の高電圧が発生する。そして、この高周波高電圧は、コンデンサ７９やダイオード８０からなる倍電圧整流回路８１によって整流される。これにより、マイクロ波発生器であるマグネトロン８２に高電圧が印加される。また、トランス７２のヒータ巻線８３は、マグネトロン８２のフィラメント８４に接続され、フィラメント８４を加熱する。そして、マグネトロン８２は、フィラメント８４の加熱と高電圧の印加によりマイクロ波を発振する。

図８に示すように、上記のトランスユニット７３に用いられるトランス７２は、１次巻線７７、２次巻線７８、及びヒータ巻線８３が同心状に巻かれたボビン８５を有し、このボビン８５の中心に、コア８６が両側から差し込まれた構造とされている。そして、このトランス７２は、図９に示すように、その底部に、１次用接続ピン８７、２次用接続ピン８８、ヒータ用接続ピン８９、及びアース用接続ピン９０を有しており、実装先のプリント基板７１のスルーホールに挿入されて、半田付けによりプリント基板７１の回路パターンに接続される。そして、プリント基板７１には、図６に示したように、トランス７２が実装される他に、コンデンサ７９やダイオード８０等の高電圧部品及び制御回路等の弱電圧回路を構成する各種部品が実装される。

なお、上記の図８に示される構成のトランスは、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００１−１８９２２１号公報（図３）

ところで、高周波加熱装置においては、コンパクト化が要求されているため、トランスユニットについても各部のサイズを縮小して、小型化の実現を目指している。

一方、上記したインバータ方式の高周波加熱装置等のトランスでは、高周波による巻線の発熱の増加を抑えることが大事で、そのために、例えば線径が太い線材を用いると発熱の増加を抑えることができるものの、巻線の巻回量が増えて小型化に逆行することになるため、耐熱性が向上した線材を用いて太径化させないことが有利となる。

また、巻線の発熱の増加を抑えるために、エナメル線等の樹脂被膜導線の集合線であるリッツ線が、トランスの１次巻線として用いられている。

このリッツ線の端部処理の一例として、例えば、エナメル線を鉛フリーはんだ槽に浸漬して表面のエナメル皮膜を剥離することにより、容易に中の導体と接続端子とをはんだ接続する方法がある。しかし、リッツ線に既述した耐熱性が向上した線材を使用した場合には、エナメル皮膜がはんだの溶融温度である５００〜５５０℃で剥離されないために、上記の端部処理方法を用いることができない。

そこで、溶融はんだに代わって、絶縁被覆（エナメル皮膜）を溶かして中の導体と接続端子とを機械的、電気的に接続するために、ヒュージング溶接が考慮できた。

ヒュージングは、巻線の被覆線端に係止させた接続端子を一対の溶接電極(ヒュージング用の電極)で加圧しつつ、電極に電流を流して発熱させることによって、絶縁被覆を剥がさず除去して、巻線と接続端子との接続を図ることができたものである。

そこで、ボビンに巻回した巻線に対しヒュージングを行う場合、図１０に示すように、先ず、１次巻線７７をボビン８５上の軸方向に離間した二つのフランジ９２，９５間に巻回し、その被覆線端８７を外方側に位置するフランジ９２外面に形成された係止部９１に係止して、１次巻線７７をボビン８５に巻き付ける。

ボビン８５に巻き付けられた１次巻線７７の被覆線端８７に対し、ヒュージング用の電極９３，９４は、スペース上の制約から、図１１に示すように、一方の電極９３が１次巻線７７に対応した上記のフランジ９２，９５に沿って移動した後、被覆線端８７を加圧するように、被覆線端８７に対してフランジ９２の鉛直方向より移動する。一方、他方の電極９４はフランジ９２の外面に対し鉛直方向より移動して、一方の電極９３の側面と被覆線端８７を挟んで対向配置される。そして、ヒュージングは、被覆線端８７に不図示の接続端子を外挿させて、この接続端子を両電極９３，９４で加圧しつつ、電極９３，９４に電流を流すことにより行われる。すなわち、１次巻線７７は、被覆線端８７の樹脂被膜が熱と加圧力により軟化して端子部から押し出されて、中の導体が端子と機械的、電気的に接続される。

しかし、上記した１次巻線（リッツ線）の端部処理方法では、トランス７２の小型化に伴って１次巻線７７の二つのフランジ９２，９５間隔も狭くなるので、このスペース上の制約に合わせてヒュージング用の電極９３，９４が小型、狭幅化されると、多数本のリッツ線ではおおよそ１０００Ｎを超える加圧力が必要なため、機械的な強度を低下させて、一方の電極９３が他方の電極９４よりの押圧力を受けた際に、図１１に仮想線で示すように、座屈や変形する虞があり、信頼性を低下させる要因となる。そこで、１次巻線７７を係止部９１から取り外して、スペース上の制約を受けない位置で被覆線端８７にヒュージングを行おうとすると、１次巻線７７はボビン８５に対する巻付力が緩んで、巻きほぐれを起こす虞があった。

また係止部９１は、図１０に示したように、プリント基板７１の部品面からの距離が大きくなり、その先端が位置規制されなくなって、実装が困難となる虞があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スペース上の制約を受けない位置でヒュージングを行い、しかも、線材の巻ほぐれを発生させないコイルの端部処理方法及びそれに用いるボビンを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイルの端部処理方法は、請求項１に記載したように、フランジを有するボビンに巻回し、前記フランジを通して該フランジ外面に導出させるコイルの端部処理方法であって、
前記コイルの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態に係止して、前記フランジ外面から離間配置した電極でヒュージングすることを特徴とする。

この構成すれば、コイルは、その被覆線端が起立状態に係止され、ボビンからの巻きほぐれが防止される。

しかも、コイルの被覆線端がフランジ外面に対して起立状態に設定されることで、ヒュージング用の電極は、スペース上の制約を受けない位置で、先端部同士を対向配置させることができて、小型・狭幅化しなくても済むために、機械的な強度の低下による座屈や変形等から回避される。

また、本発明に係るコイルの端部処理方法は、請求項２に記載したように、請求項１に記載したコイルの端部処理方法において、少なくとも前記コイルの巻き終わりの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態にする仮係止部に係止させることを特徴とする。

この構成すれば、コイルの被覆線端が確実に起立状態に保持され、被覆線端を一対の電極間の略中心位置に配置することができるため、ヒュージングが確実に実施できる。

また、本発明に係るボビンは、請求項３に記載したように、フランジを有し、コイルを巻回するボビンであって、
前記フランジ外面に、前記フランジを通って該フランジ外面に導出させた前記コイルの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態にする仮係止部を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、コイルの被覆線端は、ボビンのフランジ外面に装備した仮係止部によって起立状態に設けられて、ヒュージングの際、スペース上の制約を受けないフランジ外面から離れた位置に配置される。

また、本発明に係るボビンは、請求項４に記載したように、請求項３に記載したボビンにおいて、
前記フランジ外面に、前記コイルの被覆線端をヒュージングして接続した端子を固定させる係止部を更に備えたことを特徴とする。

この構成によれば、コイルの端部に接続した端子は、係止部によりフランジの周縁部より突出するため、トランスのプリント基板への実装を極めて簡単に行うことができる。

本発明に係るコイルの端部処理方法によれば、トランスを製造する際のコイルと接続端子との接続において、フランジの外面から離間した位置にヒュージング用の電極を配置してその作動領域が充分に確保されるので、電極の小型・狭幅化による座屈や変形等を招くことなく、ヒュージングを好適に行うことができる。

従って、耐熱性が向上した線材をコイルに用いてコイルと接続端子とをヒュージングによって機械的、電気的に接続することが可能となり、この耐熱性が向上した線材を用いてトランスの小型化を実現することができる。

また、本発明に係るボビンによれば、フランジの外面を利用して仮係止部及び係止部が装備されて、仮係止部は、ボビンに巻回したコイルの先端部をフランジの外面に対し起立状態に保持するので、コイルのボビンからの巻きほぐれを防止することができると共に、ヒュージング位置を常に安定化させて、ヒュージングが良好に行えるようにできる。

また、係止部は、コイル先端に装備された接続端子をフランジの外面に沿って固定配置するので、接続端子の回路パターンへの挿入を容易にして、トランスのプリント基板への実装を簡単に行わせることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態に係るコイルの端部処理方法及びそれに用いるボビンについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、高周波加熱装置のトランスについて、そのボビン及びボビンに巻回されるコイルの端部処理に関して説明する。

図１は本発明の一実施の形態に適用されるトランスユニットの外観斜視図、図２はトランスの外観斜視図、図３はヒュージング前のトランスにおけるボビンの要部拡大図、図４はヒュージングを行う際のボビンの外観斜視図、図５はコイルの端部に適用する接続端子の外観斜視図で、（ａ）はコイル軸線方向より外挿する端子例で、（ｂ）はコイル側方より外挿する端子例である。

図１に示すように、高周波加熱装置の電源部（以後、単に『電源部』と称することがある。）となるトランスユニット１は、プリント基板２上に、ヒートシンク４を配したダイオードブリッジ等の整流素子３ａ並びにスイッチング素子３ｂと、コンデンサやダイオード等の高電圧部品５及び図示せぬ制御回路等の弱電圧回路と、トランス６とが実装された構成である。

トランス６は、後述する１次巻線１３や２次巻線１６やヒータ巻線１７となるコイルが巻回されたボビン１０を有する。

ボビン１０は、対構造のフランジ１１，１２の間に１次巻線１３が巻回され、１次巻線１３と同心にして、対構造のフランジ１４，１５の間に２次巻線１６及びヒータ巻線１７が独立して巻回されている。そして、ボビン１０の中心を貫通するように不図示のコアが嵌挿されている。

ボビン１０を形成する１次巻線１３側のフランジ１１の外面には、図２に示すように、１次巻線１３の巻き始めの被覆線端１８を外部へ引き出すための導出溝２０ａと、１次巻線１３の巻き終わりの被覆線端１９を同じく外部へ引き出すためのフランジ２０ｂとが形成されている。

被覆線端１９を引き出すフランジ２０ｂの外周囲には、図３にも示すようにフランジ２０ｂに連続して一対の弾性係止片からなる仮係止部２１が突出形成されている。

この仮係止部２１は、被覆線端１９にヒュージングを適用するに際し、図４に示すように、被覆線端１９をフランジ１１の外面に対して起立状態に係止させることで、ヒュージングのためのスペース上の制約を解消する共に、１次巻線１３の巻付力が緩まないように保持してボビン１０からの巻きほぐれを防止する機能を有したものである。

図２に戻って、フランジ１１の外面には、ヒュージングにより１次巻線１３の端部に接続された接続端子２４，２５を、フランジ１１の周縁部に固定配置する係止部２２，２３が更に装備されている。

この係止部２２，２３は、接続端子２４，２５をフランジ１１の外面に沿って突出させて、トランス６をプリント基板２へ実装する際に、接続端子２４，２５の、回路パターンに形成されたスルーホールへの挿入を容易にする。

次に、コイルの端部処理方法について説明する。なお、この実施の形態では、１次巻線１３の巻き終わり部における被覆線端１９にヒュージングして接続端子２５を接続する端部処理方法について説明する。

先ず、１次巻線１３は、ボビン１０のフランジ１１，１２間に必要回数を巻回した後、図３に示すように、巻き終わりの被覆線端１９がフランジ２０ｂを通して、フランジ１１の外面に引き出される。引き出された被覆線端１９は、図４に示すように、更に仮係止部２１に係止して、フランジ１１の外面に対し起立状態になされる。

この仮係止部２１は被覆線端１９を係止することによって、既述したように、１次巻線１３のボビン１０からの巻きほぐれを防止することができる。

この実施の形態において、巻き終わりの被覆線端１９だけを端部処理の対象とした理由は、巻き始めは１次巻線１３が重ね巻きされて、必ずしも巻きほぐれを生じないことによる。

起立状態に保持された被覆線端１９に、図５に示した接続端子２５の電線接続部２５ａを軸線方向あるいは側方より外挿させて、ヒュージングを実施する。

ヒュージングは、一対のヒュージング用の電極４１，４２により行われる。

一対の電極４１，４２は、図４に示すように、フランジ１１の外面から離間した位置で、起立状態の被覆線端１９を挟むように対向配置されており、電極４１，４２相互は先端部が近接して被覆線端１９を押圧するように移動し、図示せぬ接続端子２５の電線接続部２５ａを圧潰すると共に、電流が印加されて被覆線端１９を加熱する。

電流は、最初、電極４１，４２から端子２５に伝って流れ、電極４１，４２の先端と図示せぬ接続端子２５とを発熱させて、端子に接している被覆線端１９の導体の温度を上昇させる。導体を覆っている絶縁被覆は、熱可塑性を有するため、熱と加圧力とにより軟化して電線接続部２５ａから押し出されて、導体と端子２５とを導通状態にする。そして、さらに加圧することにより、絶縁被覆カスを端子２５の外に押し出すことで、熱圧接による導通状態が完成する。

ヒュージングが終了したら、１次巻線１３は、図２に示したように、フランジ１１の外面に沿って曲げられて、接続端子２５が係止部２３に係止されて、端部処理工程が終了する。その際、１次巻線１３は、仮係止部２１から外れることになっても、端子２５が係止部２３に固定されてフランジ１１の外面に保持されるので、構わない。つまり、仮係止部２１は、ヒュージングを行うため、被覆線端１９を一時的に係止する仮止め手段と解することができる。

なお、１次巻線１３は巻き始めの被覆線端１８が同様に処理されて、接続端子２４が係止部２２に係止される。

上記した本実施の形態のコイルの端部処理方法によれば、１次巻線１３の被覆線端１８，１９をフランジ１１の外面に対して起立状態に係止させて、同じくフランジ１１の外面から離間配置したヒュージング用の電極４１，４２でヒュージングを行うようにした。これにより、１次巻線１３はボビン１０からの巻きほぐれが防止されると共に、ヒュージング用の電極４１，４２は、動作空間が充分に確保でき、しかも、電極４１，４２は加圧方向を同一直線上にして対向配置することができるため、小型・狭幅化による座屈や変形等が防止される。

また、１次巻線１３は、少なくとも巻き終わりの被覆線端１９が仮係止部２１に係止されて起立状態に保持されるので、ヒュージング位置が常に安定化して、作業性を向上させると共に、ヒュージング精度を向上させることができる。

また、本実施の形態のボビン１０によれば、フランジ１１の外面に仮係止部２１が設けられて、仮係止部２１は１次巻線１３の被覆線端１９を係止することができるので、１次巻線１３の巻きほぐれを防止すると共に、被覆線端１９を起立状態に係止させて、ヒュージングに支障を生じさせない位置に、１次巻線１３を配置することができる。

また、ボビン１０には、接続端子２４，２５を固定する係止部２２，２３が設けられて、係止部２２，２３は接続端子２４，２５をフランジ１１の周縁部より突出させるので、接続端子２４，２５をプリント基板２の回路パターンに接続する際の回路パターンへの挿入を容易にし、トランス６の実装を簡単に行わせることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜、変形，改良等が可能である。また、各構成要素の材質，形状，寸法，形態等についても、任意に設定可能であり、限定されない。

本発明の一実施の形態に適用されるトランスユニットの外観斜視図である。 図１に示すトランスの外観斜視図である。 図２に示すトランスの、ヒュージング前のボビンを示す外観斜視図である。 図２に示すトランスの、ヒュージングを行う際のボビンの要部拡大図である。 コイルの端部に適用する接続端子の外観斜視図で、（ａ）はコイル軸線方向より外挿する端子例で、（ｂ）はコイル側方より外挿する端子例である。 従来の高周波加熱装置の電源部の外観斜視図である。 図６に示した電源部の回路構成図である。 図６に示したトランスの断面図である。 図６に示したトランスユニットを下方から見た外観斜視図である。 従来の高周波加熱装置の電源部に用いたボビンの外観斜視図である。 図１０に示したボビンのコイル端部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ トランスユニット
２ プリント基板
６ トランス
１０ ボビン
１１，１２，１４，１５ フランジ
１３ １次巻線（コイル）
１８，１９ 被覆線端
２１ 仮係止部
２２，２３ 係止部
２３ 端子固定部
２４，２５ 接続端子
４１，４２ ヒュージング用の電極

Claims (4)

1. フランジを有するボビンに巻回し、前記フランジを通して該フランジ外面に導出させるコイルの端部処理方法であって、
   前記コイルの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態に係止して、前記フランジ外面から離間配置した電極でヒュージングすることを特徴とするコイルの端部処理方法。
2. 少なくとも前記コイルの巻き終わりの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態にする仮係止部に係止させることを特徴とする請求項１に記載のコイルの端部処理方法。
3. フランジを有し、コイルを巻回するボビンであって、
   前記フランジ外面に、前記フランジを通って該フランジ外面に導出させた前記コイルの被覆線端を前記フランジ外面に対し起立状態にする仮係止部を備えたことを特徴とするボビン。
4. 前記フランジ外面に、前記コイルの被覆線端をヒュージングして接続した端子を固定させる係止部を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載のボビン。

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