JP2007142151A - コイル装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心に線材を巻回した構成のコイル装置及びその製造方法に関し、小型で、組立性が良好なコイル装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、鉄心と、鉄心に巻回されたコイルとから構成されるコイル装置において、鉄心の端部に、コイルを外部に接続する外部接続用端子が一体に形成された接続部を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル装置及びその製造方法に係り、特に、鉄心に線材を巻回した構成のコイル装置及びその製造方法に関する。

例えば、内視鏡の位置を検出するために内視鏡のアーム部に複数のコイルを配置し、複数のコイルの電流を供給することにより複数のコイルに磁界を発生させ、複数のコイルに発生した磁界を外部から検出することによりアーム部の位置や状態を検出可能として操作性を向上させた内視鏡装置が開発されている。内視鏡は、非常に狭い部分に挿入されて、挿入された部分の視認するものであり、より狭い部分を視認するためには、アーム部の径をより細くする必要があった。このため、コイルの小型化、小径化が望まれていた。

従来のコイル装置は、例えば、鉄心に巻回された線材の一端を鉄心の一端に設けられたプリント配線板に半田付けし、プリント配線板に形成されたランドに外部リード線を半田付けする構成とされていた（特許文献１参照）。
特開平９−１２９４５４号公報

しかるに、従来のコイル装置では、プリント配線板を接続装置として用いていたため、半田付け部分などを考慮すると、ある程度の大きさが必要となり小径化が困難であった。

また、プリント配線板に半田付けを行なう必要があったため、作業効率が悪いなどの問題点があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、小型で、組立性が良好なコイル装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、鉄心と、鉄心に巻回された導電性線材とから構成されるコイル装置において、鉄心の端部に、導電性線材を外部に接続する外部接続用端子が一体に形成された接続部を有することを特徴とする。また、接続部は外部接続用端子を複数有することを特徴とする。

さらに、外部接続用端子は、一端に前記導電性線材の一端が接続され、他端が外部に接続される第１の端子と、一端に導電性線材の他端が接続され、他端が外部に接続される第２の端子とを有することを特徴とする。

第１の端子及び第２の端子は、両端が同一の方向に延出する形状とされていることを特徴とする。接続部は、外部接続用端子を外部に露出させ、放熱を行なう露出部を有することを特徴とする。鉄心及び接続部は、樹脂モールドにより一体化されることを特徴とする。外部接続用端子は、外部接続線材の延長方向に延出しおり、外部接続用端子と外部接続線材とがその延長方向に平行に接合されることを特徴とする。

本発明によれば、導電性線材が巻回される鉄心の端部に導電性線材を外部に接続する外部接続用端子が一体に形成された接続部を設けることにより、小型に構成できるとともに、組立性を向上させることが可能となる。

〔構成〕
図１は本発明の第１実施例の斜視図、図２は本発明の第１実施例の構成図を示す。

本実施例のコイル装置１００は、外径が略１．３ｍｍ、長さが略５．６ｍｍ程度の小型のコイル装置であり、内視鏡などに装着されて、内視鏡の位置及び状態などの検出に用いられる。コイル装置１００は、鉄心１１１、前面キャップ１１２、後面キャップ１１３、コイル１１４、端子キャップ１１５から構成されている。

図３はコイル装置１００の組立工程を示す図である。

まず、図３（Ａ）に示すように鉄心１１１及び端子キャップ１１５をインサートモールド型に装着する。

ここで、鉄心１１１について説明する。

図４は鉄心１１１の構成図を示す。図４（Ａ）は側面図、図４（Ｂ）は正面図、図４（Ｃ）は断面図を示す。

鉄心１１１は、Ｆｅ−Ｃｏ系の磁性金属材を、外径が略０．８ｍｍ、長さ略５ｍｍの円柱状に加工したものであり、コイル巻回部１２１及び係合部１２２、１２３、凹部１２４が一体に形成されている。コイル巻回部１２１には、導電線材１１４が巻回されてコイルが構成される。係合部１２２、１２３はコイル巻回部１２１の両端に形成されている。

係合部１２２、１２３は、それぞれツバ部１３１及び溝部１３２から構成されている。係合部１２１には第１キャップ１１２がインサート成形により固定される。また、係合部１２２には、第２キャップ１１３がインサート成形により固定される。このとき、係合部１２１、１２２のツバ部１３１及び溝部１３２に第１キャップ１１２、第２キャップ１１３を構成する樹脂がからみ、第１キャップ１１２、第２キャップ１１３と鉄心１１１との接合を強化することができる。

また、鉄心１１１の凹部１２４は、係合部１２２、１２３の端面に設けられている。凹部１２４は、コイル１１４の巻回時にコイル巻回用治具の回転軸に係合される。

第１キャップ１１２は、例えば、耐熱性、寸法安定性、低収縮率性などの特徴をもつＬＣＰ（ヒドロキシ安息香酸ポリエステル）樹脂を外径が略１．２４ｍｍ、厚さが略１．５５ｍｍの円環形状に鉄心１１１の係合部１２１にインサートモールドによって成形される。

また、第２キャップ１１３は、例えば、耐熱性、寸法安定性、低収縮率性などの特徴をもつＬＣＰ（ヒドロキシ安息香酸ポリエステル）樹脂を外径が略１．２４ｍｍ、厚さが略１．５５ｍｍの円環形状に鉄心１１１の係合部１２２にインサートモールドによって成形される。第２キャップ１１３の側面には、矢印Ｘ１、Ｘ２方向の端面に連通する溝部１４１、１４２が互いに対向する部分に形成されている。溝部１４１、１４２には、導電線材１１４が係合する。導電線材１１４が溝部１４１、１４２に係合することにより、第２のキャップ１１３の外側に導電線材１１４が突出することを防止でき、小径化に効果がある。

なお、これらのインサートモールド成形時に端子キャップ１１５もモールド型にインサートされ、鉄心１１１、第１キャップ１１２、第２キャップ１１３に一体化される。

図５は端子キャップ１１５の構成図を示す。図６は第１キャップ１１２及び第２キャップ１１３を鉄心１１１及び端子キャップ１１５をインサートしてインサートモールド成形した後の状態を示す図である。

端子キャップ１１５は、第１の端子１５１、第２の端子１５２、モールド樹脂部１５３から構成されている。第１の端子１５１及び第２の端子１５２は、金属板を打ち抜き加工することにより成形されており、モールド樹脂部１５３にインサートモールドされている。第１の端子１５１及び第２の端子１５２は、各々、コイル接続端子１６１及び外部接続端子１６２、連結部１６３を有する。

コイル接続端子１６１及び外部接続端子１６２は、その先端部分がモールド樹脂部１５３からコイル装置１００の長手方向であり、かつ、外部接続線材１１７の延長方向である、矢印Ｘ1方向に延出している。連結部１６３は、モールド樹脂部１５３の内部に埋設されており、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを連結している。

モールド樹脂部１５３は、例えば、第１キャップ１１２、第２キャップ１１３と同じ材料である耐熱性、寸法安定性、低収縮率性などの特徴をもつＬＣＰ（ヒドロキシ安息香酸ポリエステル）樹脂により第１の端子１５１及び第２の端子１５２を一体的にインサートモールド成形することにより成形されている。モールド樹脂部１５３には、開口部１７１、１７２、溝部１７３、１７４、中心孔１７５が一体に形成されている。

開口部１７１、１７２は、第１の端子１５１及び第２の端子１５２を構成する外部接続端子１６２の側面をモールド樹脂部１５３から露出させる。開口部１７１、１７２により第１の端子１５１、第２の端子１５２の放熱性を向上させることができる。これによって、例えば、溶接、半田付け時などに発生する熱を効率よく外部に放射することができる。よって、熱による導電線材１１４の断線などを防止できる。溝部１７３、１７４は、コイル巻回部１２１から延出される接続線材１１４をコイル接続端子１６１までガイドする。

第１キャップ１１２、第２キャップ１１３を鉄心１１１及び端子キャップ１１５をインサートしてモールド成形することにより、図３（Ｂ）に示すように第１のキャップ１１２、第２キャップ１１３、端子キャップ１１５が鉄心１１１に一体に成形される。このとき、同時に第２キャップ１１３の溝部１４１、１４２が形成される。図６に示されるように溝部１４１、１４２は、端子キャップ１１５の溝部１７３、１７４と連通するように形成される。これによって、コイル巻回部１２１から端子キャップ１１５の矢印Ｘ１方向側端面に連通する溝が形成される。
さらに、端子キャップ１１５の中心孔１７５には、第２キャップ１１３を構成する樹脂が入り込み、端子キャップ１１５と第２キャップ１１３との接合を強化される。

次に、導電線材１１４が端子キャップ１１５の第１の端子１５１のコイル接続端子１６１に巻回される。導電線材１１４は、コイル接続端子１６１に巻回された後、さらに、連通する溝部１４１、１７３を通して鉄心１１１のコイル巻回部１２１までガイドされる。導電線材１１４は、コイル巻回部１２１までガイドされた後、図３（Ｃ）に示すように鉄心１１１のコイル巻回部１２１に巻回される。導電線材１１４は、コイル巻回部１２１に所定数巻回されると、図３（Ｄ）に示されるように連通する溝部１４２、１７４を通って端子キャップ１１５の第２の端子１５２のコイル接続端子１６２に巻回される。

図７、図８は第１の端子１５１及び第２の端子１５２への線材の接合方法を説明するための図を示す。

次に図７（Ａ）に示すように第１の端子１５１の外部接続端子１６２を接地し、コイル接続端子１６１にアーク溶接用電極１８１を近接させて、高電圧を印加する。これによって、コイル接続端子１６１とアーク溶接用電極１８１との間にアーク放電が発生する。アーク放電によってコイル接続端子１６１が溶融して、導電線材１１４がコイル接続端子１６１に接合される。なお、第２の端子１５２においても同様な方法により導電線材１１４をコイル接続端子１６１に接合される。

次に、図７（Ｂ）に示すようにコイル接続端子１６１を接地し、外部接続線材１１７を外部接続端子１６２に係合させた状態で、アーク溶接用電極１８１を外部接続端子１６２に近接させて、高電圧を印加することによって、外部接続端子１６２とアーク溶接用電極１８１との間にアーク放電が発生し、外部接続線材１１７と外部接続端子１６２とがアーク溶接される。なお、第２の端子１５２においても同様な方法により外部接続線材１１７が外部接続端子１６２に接合される。

以上により、図８に示すように端子キャップ１１５の第１の端子１５１、及び、第２の端子１５２を介してコイルを構成する導電線材１１４と外部接続線材１１７とが接続される。

このとき、本実施例では、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを連結部１６３を介して連結することによって、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを十分に離間して配置できるため、上記のようなアーク溶接を行なうことが可能となっている。

なお、第１の端子１５１及び第２の端子１５２への導電線材１１４及び外部接続線材１１７への接合は、アーク溶接に限定されるものではなく、半田付けなどのよって行なうようにしてもよい。このとき、本実施例では、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを連結部１６３を介して連結することによって、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを十分に離間して配置できるため、半田付けの作業も容易に行なえる。本実施例のコイル装置１００は小型であり、導電線材１１４も細線であるので、導電線材１１４の断線を避けるため、これらの接合作業は手作業となっている。このとき、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを十分に離間して配置することにより、作業を容易に行なえ、作業効率を向上させることが可能となる。
また、本実施例では、端子キャップ１１５を予めインサートモールド成形しておき、後に、さらに、第２キャップ１１３をインサートモールド成形することにより、端子キャップ１１５と第２キャップ１１３とを一体化するようにしたが、端子キャップ１１５と第２キャップ１１３とを同時にインサートモールド成形して、一体化するようにしてもよい。

〔第２実施例〕
図９は本発明の第２実施例の構成図、図１０はコイル装置２００の組立工程を示す図である。

本実施例のコイル装置２００は、鉄心２１１、終端キャップ２１２、端子キャップ２１３、導電線材２１４から構成されている。鉄心２１１は、Ｆｅ−Ｃｏ系の磁性金属材を、外径が略０．８ｍｍ、長さ略５ｍｍの円筒状に加工したものであり、一端に終端キャップ２１２が取り付られ、他端に端子キャップ２１３が取り付けられる。

終端キャップ２１２は、例えば、耐熱性、寸法安定性、低収縮率性などの特徴をもつＬＣＰ（ヒドロキシ安息香酸ポリエステル）樹脂を外径が略１．２４ｍｍ、厚さが略１．５５ｍｍの円環形状にモールドによって成形されたものであり、内周部分に鉄心２１１の一端が圧入され、鉄心２１１の一端に固定される。

また、端子キャップ２１３は、例えば、終端キャップ２１２と同じ材料である耐熱性、寸法安定性、低収縮率性などの特徴をもつＬＣＰ（ヒドロキシ安息香酸ポリエステル）樹脂により第１の端子２２１及び第２の端子２２２をインサートして、一体的にインサートモールド成形することにより成形されている。第１の端子２２１、第２の端子２２２は、モールド樹脂部２２３と一体化されており、各々、コイル接続端子２３１及び外部接続端子２３２、連結部２３３を有する。

コイル接続端子２３１及び外部接続端子２３２は、その先端部分がモールド樹脂部２２３からコイル装置２００の長手方向であり、かつ、外部接続線材２１７の延長方向である、矢印Ｘ1方向に延出している。連結部２３３は、モールド樹脂部２３３の内部に埋設されており、コイル接続端子１６１と外部接続端子１６２とを連結している。モールド樹脂部２２３には、圧入部２４１及び中心孔２４２、溝部２４３が一体に形成されている。

端子キャップ２１３は圧入部２４１に鉄心２１１の他端を圧入することにより鉄心２１１に固定される。中心孔２４２は、鉄心２１１の内周部に連通している。溝部２４３は、端子キャップ２１３の側面に形成されており、導電線材２１４をガイドする。

次に、コイル装置２００の組立方法について説明する。

まず、図１０（Ｂ）に示すように鉄心２１１に終端キャップ２１２及び端子キャップ２１３を固定する。次に、図１０（Ｃ）に示すように導電線材１１４を第１の端子２２１のコイル接続端子２３１に巻回させる。さらに、図１０（Ｃ）に示すように導電線材２１４を溝部２４３に係合させ、鉄心２１１部分までガイドし、鉄心２１１に巻回させる。次に、図１０（Ｄ）に示すように導電線材２１４を鉄心２１１に所定数巻回した後に溝部２４３に係合させて、第２の端子２２２のコイル接続端子２３１までガイドして、コイル接続端子２３１に巻回する。

最後に、導電線材２１４及び外部接続線材２１７をコイル装置１００と同様に第１の端子２２１及び第２の端子２２２に接合させる。

本実施例によれば、簡単な工程で組み立てることができる。
なお、本実施例では、端子キャップ２１３と終端キャップ２１２とを別々に成形した後に鉄心２１１に装着するようにしたが、端子キャップ２１３及び終端キャップ２１２を第１の端子２２１、第２の端子２２２及び鉄心２１１とともにインサートモールド成形するようにしてもよい。

〔適用例〕
図１１はコイル装置１００、２００の適用例を示す図である。

本適用例は、内視鏡装置４００に本実施例のコイル装置１００、２００を搭載した状態を示している。内視鏡装置４００のアーム部４０１の延長方向に沿って、所定の間隔で複数のコイル装置１００、２００を設けている。このとき、コイル装置１００、２００の矢印Ｘ１、Ｘ２方向が内視鏡装置４００のアーム部４０１の延長方向となるように配置している。これによって、内視鏡装置４００のアーム部４０１の径を太くすることなく、コイル装置１００、２００を配置することができる。

本発明の第１実施例の斜視図である。 本発明の第１実施例の構成図である。 コイル装置１００の組立工程を示す図である。 鉄心１１１の構成図である。 端子キャップ１１５の構成図である 第１キャップ１１２及び第２キャップ１１３を鉄心１１１及び端子キャップ１１５をインサートしてインサートモールド成形した後の状態を示す図である。 第１の端子１５１及び第２の端子１５２への線材の接合方法を説明するための図である。 第１の端子１５１及び第２の端子１５２への線材の接合方法を説明するための図である。 本発明の第２実施例の構成図、図１０は コイル装置２００の組立工程を示す図である。 コイル装置１００、２００の適用例を示す図である。

符号の説明

１００ コイル装置
１１１ 鉄心、１１２ 前面キャップ、１１３ 後面キャップ、１１４ 導電性線材
１１５ 端子キャップ
１２１ コイル巻回部、１２２、１２３ 係合部
１３１ ツバ部、１３２ 溝部
１４１ 凹部
１５１ 第１の端子、１５２ 第２の端子１５２、１５３ モールド樹脂部
１６１ コイル接続端子、１６２ 外部接続端子、１６３ 連結部
１７１、１７２ 開口部、１７３、１７４ 溝部、１７５ 中心孔

Claims (9)

1. 鉄心と、該鉄心に巻回された導電性線材とから構成されるコイル装置において、
   前記鉄心の端部に、前記導電性線材を外部に接続する外部接続用端子が一体に形成された接続部を有することを特徴とするコイル装置。
2. 前記接続部は、前記外部接続用端子を複数有することを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
3. 前記外部接続用端子は、一端に前記導電性線材の一端が接続され、他端が外部に接続される第１の端子と、一端に前記導電性線材の他端が接続され、他端が外部に接続される第２の端子とを有することを特徴とする請求項２記載のコイル装置。
4. 前記第１の端子及び前記第２の端子は、両端が同一の方向に延出する形状とされていることを特徴とする請求項３記載のコイル装置。
5. 前記接続部は、前記外部接続用端子を外部に露出させ、放熱を行なう露出部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のコイル装置。
6. 前記鉄心及び前記接続部は、樹脂モールドにより一体化されることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
7. 前記外部接続用端子は、外部接続線材の延長方向に延出しおり、
   前記外部接続用端子と前記外部接続線材とがその延長方向に平行に接合されることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
8. コイル装置の製造方法であって、
   複数の端子が植設された端子キャップと鉄心とをモールド型にインサートして、前記鉄心一端をキャップする第１のキャップ、及び、前記端子キャップと前記鉄心との他端とを接合する第２のキャップをモールド成形する第１の工程と、
   導電線材を前記端子キャップの第１の端子にからげた後に、前記鉄心に巻回し、前記端子キャップの第２の端子にからげる第２の工程と、
   前記導電線材を前記端子キャップの前記第１の端子及び前記第２の端子に接合する第３の工程とを有することを特徴とするコイル装置の製造方法。
9. 前記第３の工程は、前記第１の端子に接続された第３の端子及び前記第２の端子に接続された第４の端子を接地し、前記第１の端子及び前記第２の端子にアーク溶接用電極を近接させることにより、アーク溶接を行なうことにより前記導電線材を前記第１の端子及び前記第２の端子に接合することを特徴とする請求項８記載のコイル装置の製造方法。

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