JP2009146937A - コイル - Google Patents

Abstract

【課題】ケースに充填される樹脂の充填量が抑えられることにより小型化され、かつ信頼性も確保されたコイルを提供する。
【解決手段】コイル１００は、ケース１と、巻線ボビン２と、出力ピン３ａ，３ｂと、巻線用電線４と、エポキシ樹脂部５とを有している。ケース１は、内面側に突起している凸部１７ａ，１７ｂを有し、かつ上方側に開口している。巻線ボビン２はケース１内に配されている。出力ピン３ａ，３ｂは巻線ボビン２の上方に設けられている。巻線用電線４は、巻線ボビン２に巻かれたコイル部４ａと、出力ピンに固定されたピン巻付部４ｂとを有している。エポキシ樹脂部５は、コイル部４ａを覆うようにケース１内に充填されている。出力ピン３ａ，３ｂおよびピン巻付部４ｂと凸部１７ａ，１７ｂとの間に、少なくとも一部がエポキシ樹脂部５により充填された隙間１２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルに関し、特に、ケースを充填する樹脂部を有するコイルに関するものである。

従来から、入力電圧を昇圧するためのコイルが広く用いられている。このようなコイルを含む装置としては、たとえば特開２００３−４５６１１号公報に記載されたイオン発生装置がある。このイオン発生装置は、商用電源からの電圧を略４．６ｋＶの高電圧に昇圧してイオン発生に用いている。このイオン発生装置は、ケースと、昇圧コイルと、回路基板と、第１および第２の充填材とを有してる。ケースは上側に開口部を有している。また昇圧コイルには端子が設けられている。またケースにはコイル収容室が設けられている。このイオン発生装置の製造工程は、以下の工程を含んでいる。

まず、端子が上向きになるように昇圧コイルがコイル収容室に挿入される。次にエポキシ樹脂などの絶縁耐力に優れた樹脂材料がコイル収容室に充填されて固化されることで、昇圧コイルを絶縁モールドする第１の充填材が形成される。次にケースの内部に上側開口部を経て回路基板が挿入される。これにより昇圧コイルの上方に回路基板が配置される。次に昇圧コイルの端子と回路基板とが溶着される。次にウレタン樹脂などの流動性に優れた樹脂材料の充填と固化とが行なわれることにより、回路基板などを絶縁モールドする第２の充填材が形成される。
特開２００３−４５６１１号公報

上記の特許文献１の技術では、ケースに第１の充填材が充填される。この第１の充填材の体積が抑制されれば装置を小型化することができる。しかし、第１の充填材の充填が不十分となって、第１の充填材により保護されるべきコイルの巻線用電線が露出するため、コイルの信頼性が低下するという問題があった。

また上記の第１の充填材の充填が不十分な箇所に第２の充填材が充填されると、本来は第１の充填材により保護されるべきコイルの巻線用電線が、第２の充填材の熱膨張収縮によるストレスを受ける。第２の充填材として好適な流動性の高いウレタン樹脂などは熱膨張係数が大きいため、第２の充填材の熱膨張収縮により巻線用電線は大きなストレスを受ける。この結果、巻線用電線に断線などの不具合が生じるという問題があった。

特に、コイルの小型化のために直径０．０５ｍｍ以下の太さの巻線用電線が用いられている場合、巻線用電線の強度が高くないために、上記の各問題は、より深刻であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースに充填される樹脂の充填量が抑えられることにより小型化され、かつ信頼性も確保されたコイルを提供することである。

本発明のコイルは、ケースと、巻線ボビンと、端子部と、巻線用電線と、第１の樹脂部とを有している。ケースは、内面側に突起している凸部を有し、かつ上方側に開口している。巻線ボビンはケース内に配されている。端子部は巻線ボビンの上方に設けられている。巻線用電線は、巻線ボビンに巻かれた第１の部分と、端子部に固定された第２の部分とを有している。第１の樹脂部は、第１の部分を覆うようにケース内に充填されている。端子部および第２の部分と凸部との間に、少なくとも一部が第１の樹脂部により充填された隙間が形成されている。

本発明のコイルによれば、端子部および第２の部分と凸部との間に、少なくとも一部が第１の樹脂部により充填された隙間が形成されている。第１の樹脂部の形成時に、このような隙間内では、開放された空間と比して、より上方まで液状の樹脂が充填される。よって、樹脂の充填量を増やさなくても、第２の部分の近傍において、より上方まで巻線用電線を保護することができる。これにより小型であり、かつ信頼性の高いコイルを得ることができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、隙間は少なくとも一の種類の樹脂が液状状態の場合に毛管現象が生じる寸法を有し、第１の樹脂部は硬化状態の前記樹脂からなる。

第１の樹脂部の形成時に、この毛管現象に起因して、より上方まで液状の樹脂が隙間に充填される。これにより、より上方まで第１の樹脂部を形成することができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、凸部はケースの凸部以外の部分と一体成型されている。

これにより凸部の取り付け作業が不要となる。また凸部以外の部分と凸部との間の強度を大きくすることができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、隙間の上端の高さが第２の部分の下端の高さよりも高い。

これにより、この下端の高さよりも下方に存在する巻線用電線が第１の樹脂部により保護される。よって、コイルの信頼性を、より高めることができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、第２の部分が端子部にはんだ付けされた部分を有し、前記隙間の上端の高さがはんだ付けされた部分の下端の高さよりも高い。

これにより、はんだ付けされた部分の下方の、はんだ付けにより確実に固定されていない部分が、第１の樹脂部により保護される。よってコイルの信頼性をより高めることができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、巻線用電線の太さは直径０．０５ｍｍ以下である。
これにより、コイルの巻数を維持しつつ、コイルを小型化することができる。

上記のコイルにおいて好ましくは、コイルは、第１の樹脂部の上に設けられ、かつ第１の樹脂部の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する第２の樹脂部をさらに備えている。

これにより、巻線用電線は熱膨張係数の大きい第２の樹脂部から第１の樹脂部で保護された構成を有する。このため熱膨張収縮する第２の樹脂部からのストレスにより巻線用電線が断線したりする不具合の発生を防ぐことができる。

以上説明したように、本発明によれば、小型であり、かつ信頼性の高いコイルを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるコイルの構成を概略的に示す分解斜視図である。

図１を参照して、本実施の形態のコイル１００は、主に、ケース１と、巻線ボビン２と、出力ピン（端子部）３ａおよび３ｂと、巻線用電線４（電線）と、エポキシ樹脂部（第１の樹脂部）（図１において図示せず）とを有している。

ケース１は、上方側（図中の上側）に開口しており、内面側に突起している凸部１７ａおよび１７ｂと、ケース１のうち凸部１７ａおよび１７ｂ以外の部分である基部１６とを有している。凸部１７ａおよび１７ｂと、基部１６とは一体成型されている。巻線ボビン２は、ケース１内に配されており、凹部１８ａおよび１８ｂを有している。凹部１８ａおよび１８ｂのそれぞれに、凸部１７ａおよび１７ｂ各々の下部が嵌め込まれている。出力ピン３ａおよび３ｂは、巻線ボビン２の上方に設けられている。

巻線用電線４は、巻線ボビン２に巻かれた部分であるコイル部４ａ（第１の部分）と、出力ピン３ａおよび３ｂのそれぞれに固定された部分であるピン巻付部４ｂ（第２の部分）と、コイル部４ａおよびピン巻付部４ｂの間の部分である配線部４ｃ（第３の部分）とを有している。巻線用電線４の太さは、たとえば直径０．０３ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下である。この巻線用電線４のコイル部４ａを覆うように、エポキシ樹脂がケース１内に充填されている。

なおコイル１００は上記の構成に加えて、入力電圧が印加される入力ピン３３ａおよび３３ｂと、この入力ピン３３ａおよび３３ｂとのそれぞれに両端が接続された巻線用電線３４と、磁心４１とを有している。この構成により、入力ピン３３ａおよび３３ｂの間に印加された電圧が昇圧されて出力ピン３ａおよび３ｂの間に出力される。

図２は、本発明の実施の形態１におけるコイルの出力ピンの近傍を概略的に示す部分斜視図である。なお図２においては、図を見やすくするために、ケース１の基部１６およびエポキシ樹脂部を図示していない。

主に図２を参照して、出力ピン３ａの下部は、隙間１２を介して凸部１７ａと対向している。出力ピン３ａおよび凸部１７ａの間を隔てる隙間１２の寸法は、エポキシ樹脂が液状状態の場合に毛管現象が生じる寸法を有している。この寸法は、たとえば０．５ｍｍである。なお出力ピン３ｂ（図１）の下部も、同様の隙間を介して凸部１７ｂ（図１）と対向している。

図３は、本発明の実施の形態１におけるコイルの巻線用電線のピン巻付部の近傍を概略的に示す部分正面図である。なお図３においては、図を見やすくするために、ケース１の基部１６およびエポキシ樹脂部を図示していない。

図３を参照して、ピン巻付部４ｂはその上部に、はんだ部ＳＤを有している。このはんだ部ＳＤは、ピン巻付部４ｂのうちの、はんだ付けされた部分である。また出力ピン３ａおよびピン巻付部４ｂと、凸部１７ａとの間に隙間１２が形成されている。凸部１７ａの上端の高さＨｐは、ピン巻付部４ｂの下端の高さＨ１よりも高く、また、はんだ部ＳＤの下端の高さＨ２よりも高い。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。なお図４においては、図２と異なり、ケースの基部も示されている。

主に図４を参照して、ケース１（図１）の内部に、液状状態のエポキシ樹脂が充填されて硬化された部分であるエポキシ樹脂部５が設けられている。エポキシ樹脂部５のうち隙間１２から遠い部分の上面は、大部分が高さＨｍを有しており、巻線用電線４のコイル部４ａ（図１）を被覆している。エポキシ樹脂部５のうち隙間１２内の部分の高さは、高さＨｍよりも高く、凸部１７ａの上端の高さＨｐに近い高さである。このように隙間１２においてエポキシ樹脂部５の上面の高さが高められているのは、エポキシ樹脂部５の形成時に液状状態のエポキシ樹脂に毛管現象が生じたためである。

なお仮にケース１（図１）に凸部１７ａを設けずに出力ピン３ａ近傍で上記と同様の高さまでエポキシ樹脂部５を形成しようとすると、エポキシ樹脂部５の上面は図中破線に示すように上昇する。この結果、ケース１の大部分の位置において、エポキシ樹脂部５の上面の高さは、高さＨｍよりも高い高さＨｍＣとなる。

本実施の形態によれば、図３および図４に示すように、出力ピン３ａおよびピン巻付部４ｂと凸部１７ａとの間に、エポキシ樹脂部５により充填された隙間１２が形成されている。この隙間１２内でエポキシ樹脂部５の上面の高さが高められているので、エポキシ樹脂部５の充填量を増やさなくても、ピン巻付部４ｂの近傍において、より上方まで巻線用電線４を保護することができる。この結果、小型であり、かつ信頼性の高いコイル１００を得ることができる。

また、隙間１２はエポキシ樹脂が液状状態の場合に毛管現象が生じる寸法を有しているので、毛管現象により、隙間１２におけるエポキシ樹脂部５の上面の高さを高めることができる。

また、凸部１７ａおよび１７ｂのそれぞれはケース１の基部１６と一体成型されているので、凸部１７ａおよび１７ｂの取り付け作業が不要となる。また、基部１６と、凸部１７ａおよび１７ｂのそれぞれとの間の強度を大きくすることができる。

また、図３に示すように、隙間１２の上端の高さＨｐがピン巻付部４ｂの下端の高さＨ１よりも高い。これにより、この下端の高さＨ１よりも下方に存在する配線部４ｃが、エポキシ樹脂部５により確実に保護される。よって、コイル１００の信頼性を、より高めることができる。

また、図３に示すように、隙間１２の上端の高さＨｐがはんだ部ＳＤの下端の高さＨ２よりも高い。これにより、はんだ部ＳＤの下方のはんだ付けにより確実に固定されていない部分がエポキシ樹脂部５（図４）により確実に保護される。よってコイル１００の信頼性をより高めることができる。

また、巻線用電線４の太さは直径０．０５ｍｍ以下であるので、コイル１００の巻数を維持しつつ、コイル１００を小型化することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における、コイルを含むイオン発生装置の構成を概略的に示す一部断面正面図である。図６は、図５の破線部ＶＩの位置におけるコイルの概略的な部分断面図である。なお、図５においては、図を見易くするために、ウレタン樹脂部（第２の樹脂部）については、その上面位置のみを実線で示している。

図５および図６を参照して、本実施の形態のイオン発生装置２００は、実施の形態１において説明したコイル１００と、ウレタン樹脂部７（第２の樹脂部）とからなるコイルを有している。またこのイオン発生装置２００はさらに、装置用ケース８と、回路基板９と、配線４３と、イオン発生電極４２とを有している。装置用ケース８にはコイル１００が収納され、さらにウレタン樹脂部７が充填されている。これにより、エポキシ樹脂部５の上に、エポキシ樹脂部５よりも熱膨張係数の大きいウレタン樹脂部７が形成されている。回路基板９は、出力ピン３ａおよび３ｂのそれぞれと接続されている。イオン発生電極４２は、コイル１００の出力ピン３ａおよび３ｂに配線４３を介して接続されており、高電圧の供給を受けることができる。

なお仮にケース１（図１）に凸部１７ａを設けずに出力ピン３ａ近傍で実施の形態１と同様の高さまでエポキシ樹脂部５を形成しようとすると、エポキシ樹脂部５の上面は、図６の破線に示すように上昇する。すなわち、大部分の位置において、エポキシ樹脂部５の上面の高さは、高さＨｍよりも高い高さＨｍＣとなる。この結果、イオン発生装置２００の製造工程において回路基板９がコイル１００の上方に取り付けられる際に、図６に示すように回路基板９の底面とエポキシ樹脂部５の上面とが衝突してしまい、回路基板９に故障が発生する可能性がある。

本実施の形態のイオン発生装置２００に含まれるコイルによれば、図６に示すように、ウレタン樹脂部７がエポキシ樹脂部５上に設けられている。このエポキシ樹脂部５は、実施の形態１で説明したように、巻線用電線４（図１）のうちの不具合が生じやすい部分を被覆している。このため熱膨張係数が大きいことにより周囲にストレスを与えやすいウレタン樹脂部７により巻線用電線４が断線するなどの不具合が生じることが防止される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、ケースを充填する樹脂部を有するコイルに特に有利に適用され得る。

本発明の実施の形態１におけるコイルの構成を概略的に示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるコイルの出力ピンの近傍を概略的に示す部分斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるコイルの巻線用電線のピン巻付部の近傍を概略的に示す部分正面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。 本発明の実施の形態２における、コイルを含むイオン発生装置の構成を概略的に示す一部断面正面図である。 図５の破線部ＶＩの位置におけるコイルの概略的な部分断面図である。

符号の説明

１ ケース、２ 巻線ボビン、３ａ，３ｂ 出力ピン、４，３４ 巻線用電線、４ａ コイル部、４ｂ ピン巻付部、４ｃ 配線部、５ エポキシ樹脂部、７ ウレタン樹脂部、８ 装置用ケース、９ 回路基板、３３a，３３ｂ 入力ピン、４１ 磁心、４２ イオン発生電極、４３ 配線、１００ コイル、２００ イオン発生装置。

Claims (7)

1. 内面側に突起している凸部を有し、かつ上方側に開口しているケースと、
   前記ケース内に配された巻線ボビンと、
   前記巻線ボビンの上方に設けられた端子部と、
   前記巻線ボビンに巻かれた第１の部分と、前記端子部に固定された第２の部分とを有する電線と、
   前記第１の部分を覆うように前記ケース内に充填された第１の樹脂部とを備え、
   前記端子部および前記第２の部分と前記凸部との間に、少なくとも一部が前記第１の樹脂部により充填された隙間が形成されている、コイル。
2. 前記隙間は少なくとも一の種類の樹脂が液状状態の場合に毛管現象が生じる寸法を有し、前記第１の樹脂部は硬化状態の前記樹脂からなる、請求項１に記載のコイル。
3. 前記凸部は前記ケースの前記凸部以外の部分と一体成型されている、請求項１または２に記載のコイル。
4. 前記隙間の上端の高さが前記第２の部分の下端の高さよりも高い、請求項１〜３のいずれかに記載のコイル。
5. 前記第２の部分が前記端子部にはんだ付けされた部分を有し、前記隙間の上端の高さが前記はんだ付けされた部分の下端の高さよりも高い、請求項１〜３のいずれかに記載のコイル。
6. 前記電線の太さは直径０．０５ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のコイル。
7. 前記第１の樹脂部の上に設けられ、かつ前記第１の樹脂部の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する第２の樹脂部をさらに備えた、請求項１〜６のいずれかに記載のコイル。

Images