JP2009188331A - コイル巻線方法及びコイル巻線体 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルボビンに巻回されたコイル（線材）のアイソレーション性をより一層向上させることにある。
【解決手段】線材１０６の巻き始め部分がコイルボビン１０１の下部側フランジ部１０４の平板部１２４の下面１２４ｂに沿って引き出され、コイルボビン１０１の円筒部２８に沿って複数段に積層された後、前記コイル積層体１０８の巻き終わり部分が前記下部側フランジ部１０４の平板部１２４の上面１０４ａに沿って前記巻き始め部分と交差状に引き出され、前記巻き始め部分と巻き終わり部分との間に樹脂製材料で形成された前記下部側フランジ部１０４の平板部１２４を介在させて非接触状態とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、電磁弁や電磁アクチュエータ等の電磁装置に組み込まれるコイル（ソレノイド）の巻線方法、及び前記巻線方法によって形成されたコイル巻線体に関する。

従来から、例えば、ソレノイドを構成するコイル巻線体を励磁し電磁力を発生させることにより、可動コアを固定コア側に吸引して弁体を作動させる電磁弁等の電磁装置が知られている。この電磁装置では、電気的絶縁性（アイソレーション性）を確保するために、例えば、モールド成形等によって前記コイル巻線体の外表面を樹脂製材料によって被覆することが行われていた。

そこで、本出願人は、特許文献１に示されるように、円筒状のボビンレスコイルの内周面を除いた外周面及び軸方向の両端面に合成樹脂のコイルカバー（コイル被覆体）を一体的にモールドすることにより、ボビンレス組立体を製造するボビンレスコイル組立体の製造方法を提案している。

このボビンレスコイル組立体の製造方法では、ボビンレスコイルの用意工程において、円形断面からなる導線を円筒状に巻回してボビンレスコイルを形成しているが、前記導線の具体的な巻き方については、従来通りの巻線方法を行っていた。
特開２００７−６７０９０号公報

本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、コイルボビンに巻回されたコイル（線材）のアイソレーション性をより一層向上させると共に、前記アイソレーション性を確実に確保することが可能なコイル巻線方法及びコイル巻線体を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、コイルボビンの巻線部に対し線材を巻回してコイル積層体を形成するためのコイル巻線方法である。

本発明によれば、先ず、線材の巻き始め部分がコイルボビンのフランジ部に設けられた一対の巻き留め部中の一方の巻き留め部に巻き留められた後、前記フランジ部の一面（例えば、下面）に沿って引き出される。続いて、前記線材を前記フランジ部の一面から前記一面とは反対側の他面（例えば、上面）に露呈させて前記フランジ部の外周部から内周部に引き出した後、前記コイルボビンの巻線部の周面に沿って前記線材を巻回してコイル積層体を形成する。さらに、前記線材をフランジ部の他面に沿って内周部から外周部に引き出した後、前記線材の巻き終わり部分を前記フランジ部に設けられた他方の巻き留め部に巻き留めする。この場合、前記一方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き始め部分と前記他方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と前記一面と反対側の他面とにおいて交差状又は非交差状に配置され前記フランジ部が介在することにより非接触状態に設けられる。

すなわち、本発明では、コイル積層体の巻き始め部がフランジ部の一面（例えば、下面）に沿って引き出される共に、前記コイル積層体の巻き終わり部分がフランジ部の他面（例えば、上面）に沿って引き出され、しかも、一方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き始め部分と他方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き終わり部分とが、前記フランジ部の一面と他面に沿って配置される。この結果、本発明では、前記巻き始め部分と巻き終わり部分との間に、例えば、樹脂製材料等の電気的絶縁性を有する材料で形成されたコイルボビンのフランジ部を介在させ、前記フランジ部の一面と他面とにおいて交差状又は非交差状に配置して非接触状態とすることにより、アイソレーション性をより一層向上させると共に、前記アイソレーション性を確実に保持することができる。

このように本発明では、コイルボビンの巻線部に整列されたコイル積層体のアイソレーション性を好適に保持することができると共に、外部に露呈する前記コイル積層体の巻き始め部分及び巻き終わり部分のアイソレーション性を確実に確保することができる。

さらに、コイル巻線体に係る本発明は、コイルが巻回される筒状の巻線部と、前記巻線部の軸方向に沿った両端部にそれぞれ設けられるフランジ部とを有するコイルボビンと、前記コイルボビンの巻線部に巻回されて複数段に積層されたコイルを有するコイル積層体と、前記フランジ部に設けられ、前記コイルの巻き始め部分及び巻き終わり部分をそれぞれ巻き留める一対の巻き留め部とを備え、前記一対の巻き留め部の一方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き始め部分と他方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と前記一面と反対側の他面とに沿ってそれぞれ設けられることを特徴とする。

この場合、前記一方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き始め部分と前記他方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と前記一面と反対側の他面とに沿ってそれぞれ交差状又は非交差状に設けられるとよい。

コイル巻線体に係る本発明によれば、例えば、樹脂製材料等の電気的絶縁性を有する材料で形成されたコイルボビンにフランジ部を設け、コイル積層体の巻き始め部分と巻き終わり部分とが、前記フランジ部の一面と前記フランジ部の他面とに沿ってそれぞれ設けられることにより、前記巻き始め部分と巻き終わり部分とが非接触状態となり、アイソレーション性をより一層向上させると共に、前記アイソレーション性を確実に保持することができる。

線材を巻回して簡便にコイル積層体を形成することができると共に、巻回されたコイルのアイソレーション性をより一層向上させると共に、前記アイソレーション性を確実に確保することが可能なコイル巻線方法及びコイル巻線体を得ることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るコイル巻線方法によって製造されたコイル巻線体の拡大斜視図、図２は、前記コイル巻線体を構成するコイルボビンの底面図、図３は、前記コイルボビンを構成する下部側フランジ部の一部省略拡大斜視図、図４は、前記下部側フランジ部の一部切り欠き側面図、図５は、前記コイルボビンに対して線材を巻回するコイル巻線装置の概略構成図である。

先ず、本実施形態に係るコイル巻線方法が適用されて製造された完成品であるコイル巻線体１００について説明する。なお、後記する線材１０６の巻き取り段階において、軸方向を線材１０６の列方向、径方向を段方向とする。

このコイル巻線体１００は、例えば、樹脂製材料やセラミックス材料等の非導電性材料によって一体的に形成されたコイルボビン１０１を有する。前記コイルボビン１０１は、外周面に線材１０６が巻回されて巻線部として機能する略円筒状の円筒部１０３と、前記円筒部１０３の軸方向に沿った両端部に拡径した略円板状に形成された上部側フランジ部１０２（以下、上部側フランジ部１０２の上面１０２ａ、下面１０２ｂとする）及び下部側フランジ部１０４（以下、下部側フランジ部１０４の上面１０４ａ、下面１０４ｂとする）とを有する。

前記円筒部１０３には、前記上部側フランジ部１０２と下部側フランジ部１０４との間に線材（導線）１０６が巻回されて複数段に積層されたコイルからなるコイル積層体１０８が設けられる。

前記コイルボビン１０１の下部側フランジ部１０４には、半径外方向に向かって突出する一対の巻き留め部（一方の巻き留め部及び他方の巻き留め部）が設けられる。この一対の巻き留め部は、線材１０６の巻き始め部分（又は巻き終わり部分）が巻き留められる横断面略Ｌ字状の第１巻き留め部１１０ａと、線材１０６の巻き終わり部分（又は巻き始め部分）が巻き留められる横断面略Ｌ字状の第２巻き留め部１１０ｂとから構成される。

なお、前記第１巻き留め部１１０ａ及び第２巻き留め部１１０ｂには、それぞれ、次工程において、図示しない一対のターミナル端子が加締め止めされて、前記線材１０６の巻き始め部分及び巻き終わり部分と電気的に接続される。

また、前記第１及び第２巻き留め部１１０ａ、１１０ｂに近接する下部側フランジ部１０４には、半径外方向に向かって所定長だけ突出する矩形状の平板部１２４（平板部１２４の上面１２４ａ、下面１２４ｂとする）が一体に形成される。この場合、前記平板部１２４の下面１２４ｂ（図２参照）は、フランジ部の一面として機能するものであり、前記平板部１２４の上面１２４ａは、フランジ部の他面として機能するものである。

前記下部側フランジ部１０４の平板部１２４の下面１２４ｂには、図２に示されるように、第１巻き留め部１１０ａに巻き留められた線材１０６の巻き始め部分を、前記第１巻き留め部１１０ａから下部側フランジ部１０４の外周部に向かって案内する曲折したガイド溝１２６が形成される。

さらに、図３に示されるように、前記下部側フランジ部１０４の上面１０４ａには、接線方向に延在する断面凹形状の溝からなり、前記線材１０６の巻き始め部分を下部側フランジ部１０４の外周部から内周部に向かって案内するガイドスロープ１３０が形成される。このガイドスロープ１３０は、図４に示されるように、内周部側が浅く外周部側に向かって徐々に深くなる所定角度傾斜した傾斜面（溝底）からなるように形成される。

また、コイルボビン１０１の上部側フランジ部１０２及び下部側フランジ部１０４の外周面には、例えば、次工程においてコイル巻線体１００を溶融樹脂によって被覆するモールド成形を遂行する際、図示しない金型装置の溶融樹脂供給ポートから吐出された溶融樹脂が当接して前記溶融樹脂を半径内方向に向かって流動させる突起部１３２（図１参照）が設けられる。

下部側フランジ部１０４と対向する上部側フランジ部１０２の下面１０２ｂには、縦断面円弧状の複数の溝が連接して形成された図示しない案内溝が形成され、この案内溝は、線材１０６が複数段に積層されて折り返すときに前記線材１０６を案内して整列させる機能を発揮する。

次に、図５に基づいて、本実施形態に係るコイル巻線方法を実施するコイル巻線装置１０について概略説明する。

このコイル巻線装置１０は、線材１０６が未だ巻回されていないコイルボビン１０１が装着され、モータＭの回転駆動作用下に矢印Ｘ１又はＸ２方向に沿って回転自在に支持された治具１２を有する。

前記治具１２は、略円筒状を呈する治具本体部２０と、装着されたコイルボビン１０１を支持する台座２２と、前記治具本体部２０の軸線と直交する方向に突出し線材１０６の巻き始めの一端部を係止する一対の係止部２４とを備える。

さらに、コイル巻線装置１０は、前記コイルボビン１０１の円筒部１０３の周面に対して線材１０６を送給するノズル３０と、前記ノズル３０を相互に直交するＸＹＺの３軸方向に変位させる３軸アクチュエータ３２と、前記ノズル３０から送給される線材１０６に対して適度の張力を付与するテンショナ３４とを有する。

本実施形態に係るコイル巻線方法を実施するコイル巻線装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、前記コイル巻線方法について以下、図６に基づいて詳細に説明する。

先ず、モータＭが滅勢状態にあって治具１２が静止した状態において、３軸アクチュエータ３２の駆動作用下にノズル３０を変位させ、前記ノズル３０から送給された線材１０６の巻き始めの一端部を治具本体部２０の係止部２４に係止した後、図６（ａ）に示されるように、コイルボビン１０１の下部側フランジ部１０４の向かって左側に設けられた第１巻き留め部１１０ａの外周面を下側から時計周り方向に１巻きする（矢印ａ１、ａ２参照）。なお、ノズル３０から送給される線材１０６には、テンショナ３４によって適度の張力が付与されているため、巻回された線材１０６がほつれることを好適に防止することができる。

続いて、３軸アクチュエータ３２の駆動作用下にノズル３０を横方向に沿って変位させ、下部側フランジ部１０４の向かって右側の第２巻き留め部１１０ｂの下面に形成されたガイド溝１２６に沿って線材１０６を挿通させた後（図６（ａ）の部分斜視図参照）、矢印ａ３に示されるように、下部側フランジ部１０４の上面１０４ａに形成されたガイドスロープ１３０に沿って線材１０６が案内されるように前記下部側フランジ部１０４の外周部から内周部に向かって線材１０６を導出する。

線材１０６が前記ガイドスロープ１３０の傾斜面に沿って案内されてコイルボビン１０１の円筒部１０３の周面の最下部に到達したとき、モータＭを付勢して治具１２を矢印Ｘ１方向に沿って一体的に回転させる。

さらに、ノズル３０が上方に向かって変位し線材１０６が、矢印ａ４に示されるように、コイルボビン１０１の円筒部１０３の周面の列方向（軸方向）に沿って複数巻回されると共に（図６（ｂ）参照）、前記ノズル３０が軸方向に沿って往復動作することにより、線材１０６が円筒部１０３の周面の径方向に沿って順次積層される（図６（ｃ）参照）。

治具１２が一体的に回転すると共にノズル３０が下部側フランジ部１０４と上部側フランジ部１０２との間を複数回往復しながら線材１０６が送給されて複数段からなるコイル積層体１０８が形成された後、前記治具１２の回転を停止した状態において、図６（ｃ）の矢印ａ５〜ａ７に示されるように、線材１０６の巻き終わり部分を下部側フランジ部１０４の上面１０４ａの内周部から外周部に向かって導出し、さらに、向かって右側の第２巻き留め部１１０ｂの外周面を上側から時計周り方向に１巻きした後、図示しないカッタ手段によって線材１０６の巻き終わり部分を切断する。

このようにして、所定距離だけ離間する上部側フランジ部１０２と下部側フランジ部１０４との間に、線材１０６が整巻されて軸方向において整列したコイル積層体１０８を得ることができる。しかも、外部に露呈する前記コイル積層体１０８の巻き始め部分と巻き終わり部分とが、近接する第１巻き留め部１１０ａ及び第２巻き留め部１１０ｂにそれぞれ巻き留められ、且つ下部側フランジ部１０４の平板部１２４の上下面１２４ａ、１２４ｂにそれぞれ分離して交差状（クロス）に配置されることにより（図７（ａ）、（ｂ）参照）、前記巻き始め部分及び巻き終わり部分を含むコイル積層体１０８のアイソレーション性を確保することができる。

このようにして、コイルボビン１０１にコイル積層体１０８が設けられたコイル巻線体１００が構成された後、前記コイル巻線体１００が図示しない把持機構を介して取り出されて、次工程に搬送される。

本実施形態では、所定間隔離間して配置された上部側フランジ部１０２及び下部側フランジ部１０４間の円筒部１０３の周面に線材１０６を巻回して簡便にコイル巻線体１００を形成することができる。

また、本実施形態では、上部側フランジ部１０２及び下部側フランジ部１０４間に整列されたコイル積層体１０８のアイソレーション性を好適に保持することができることは勿論のこと、外部に露呈する前記コイル積層体１０８の巻き始め部分及び巻き終わり部分が、左右方向に離間する第１巻き留め部１１０ａ及び第２巻き留め部１１０ｂにそれぞれ巻き留められ、且つ平板部１２４の上面１２４ａ及び下面１２４ｂに分離してそれぞれ交差状に引き出されることにより、前記コイル積層体１０８のアイソレーション性をより一層向上させることができると共に、前記アイソレーション性を確実に確保することができる。

換言すると、本実施形態では、コイル積層体１０８の巻き始め部分がガイド溝１２６を介して樹脂製の下部側フランジ部１０４の平板部１２４の下面１２４ｂに沿って引き出される共に、前記コイル積層体１０８の巻き終わり部分が下部側フランジ部１０４の平板部１２４の上面１２４ａに沿って前記巻き始め部分と交差するように引き出され、しかも、前記巻き始め部分と巻き終わり部分との間に樹脂製材料で形成された下部側フランジ部１０４の平板部１２４を介在させて非接触状態とすることにより、前記コイル積層体１０８のアイソレーション性をより一層向上させることができると共に、前記アイソレーション性を確実に保持することができる。

なお、前記の実施形態に係るコイル巻線方法では、第１巻き留め部１１０ａが一方の巻き留め部として機能し、第２巻き留め部１１０ｂが他方の巻き留め部として機能しているが、これは相対的なものであって、例えば、図７（ｃ）に示されるように、第２巻き留め部１１０ｂを一方の巻き留め部として線材１０６の巻き始め部分を巻き留めしてガイドスロープ１３０ａに沿って延出し、第１巻き留め部１１０ａを他方の巻き留め部として線材１０６の巻き終わり部分を巻き留めるようにしてもよい。前記図７（ｃ）に示されるコイル巻線方法では、モータＭによる治具１２の回転方向が前記とは逆転して矢印Ｘ２方向に回転駆動される。

図８（ａ）〜（ｃ）は、図７（ｃ）のコイル巻線方法を具体的に示したものであり、矢印ｃ１〜ｃ９に沿って巻回することにより、図１と同様なコイル巻線体１００が製造される。なお、図８（ａ）において、下部側フランジ部１０４の上面１０４ａに形成された一方のガイドスロープ１３０ａは、線材１０６の巻き始め部分を下部側フランジ部１０４の外周部から内周部に向かって案内するものであり、他方のガイドスロープ１３０ｂは、線材１０６の巻き終わり部分を下部側フランジ部１０４の内周部から外周部に向かって案内するものである。

また、図７（ｄ）に示されるように、線材１０６の巻き始め部分を平板部１２４の上面１２４ａに形成されたガイドスロープ１３０ｂに沿って導出し、線材１０６の巻き終わり部分を平板部１２４の上面１２４ａのガイドスロープ１３０ａから下面１２４ｂのガイド溝１２６に向かって導出させるようにしてもよい。

さらに、前記図７（ａ）〜（ｄ）及び図８に示されるコイル巻線方法では、平板部１２４の上面１２４ａと下面１２４ｂとにおいて線材１０６の巻き始め部分と巻き終わり部分とが交差するように巻回されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、線材１０６の巻き始め部分と巻き終わり部分とが交差しない非交差状に設けられてもよい。この場合、線材１０６の巻き始め部分と巻き終わり部分とを平板部１２４の上下面１２４ａ、１２４ｂにおいて非交差状に設けることにより、より一層アイソレーション性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るコイル巻線方法によって製造されたコイル巻線体の拡大斜視図である。 前記コイル巻線体を構成するコイルボビンの底面図である。 前記コイルボビンを構成する下部側フランジ部の一部省略拡大斜視図である。 前記下部側フランジ部の一部切り欠き側面図である。 前記コイルボビンに対して線材を巻回するコイル巻線装置の概略構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、コイルボビンの円筒部に対して線材を巻回するコイル巻線方法の順序を示す一部省略斜視図である。 （ａ）は、図６に示すコイル巻線方法の巻き始め部分と巻き終わり部分との関係を示す平面図、（ｂ）は、前記巻き始め部分と巻き終わり部分との上下関係を示す一部切り欠き斜視図、（ｃ）は、巻き始め部分を第２巻き留め部に巻き留めた他のコイル巻線方法を示す平面図、（ｄ）は、さらに他のコイル巻線方法を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図７（ｃ）に示すコイル巻線方法の順序を示す一部省略斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、線材の巻き始め部分と巻き終わり部分とが非交差状に設けられたさらに他のコイル巻線方法を示す平面図である。

符号の説明

１００ コイル巻線体
１０１ コイルボビン
１０２ 上部側フランジ部
１０３ 円筒部
１０４ 下部側フランジ部
１０６ 線材
１１０ａ、１１０ｂ 巻き留め部
１２４ 平板部

Claims (4)

1. コイルボビンの巻線部に対して送給される線材を巻回してコイル積層体を形成するためのコイル巻線方法であって、
   前記線材の巻き始め部分が前記コイルボビンのフランジ部に設けられた一方の巻き留め部に巻き留められた後、前記フランジ部の一面に沿って引き出される工程と、
   前記線材を前記フランジ部の一面から反対側の他面に露呈させて引き出した後、前記巻線部の周面に沿って前記線材を巻回してコイル積層体を形成する工程と、
   前記線材を前記フランジ部の他面に沿って引き出した後、前記線材の巻き終わり部分を前記コイルボビンのフランジ部に設けられた他方の巻き留め部に巻き留めする工程と、
   を有し、
   前記一方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き始め部分と前記他方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と他面とにそれぞれ配置されることを特徴とするコイル巻線方法。
2. 請求項１記載のコイル巻線方法において、
   前記一方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き始め部分と前記他方の巻き留め部に巻き留められた前記線材の巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と他面とにそれぞれ交差状又は非交差状に配置されることを特徴とするコイル巻線方法。
3. コイルが巻回される筒状の巻線部と、前記巻線部の軸方向に沿った両端部にそれぞれ設けられるフランジ部とを有するコイルボビンと、
   前記コイルボビンの巻線部に巻回されて複数段に積層されたコイルを有するコイル積層体と、
   前記フランジ部に設けられ、前記コイルの巻き始め部分及び巻き終わり部分をそれぞれ巻き留める一対の巻き留め部と、
   を備え、
   前記一対の巻き留め部の一方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き始め部分と他方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と前記一面と反対側の他面とに沿ってそれぞれ設けられることを特徴とするコイル巻線体。
4. 請求項３記載のコイル巻線体において、
   前記一方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き始め部分と前記他方の巻き留め部に巻き留められた前記コイルの巻き終わり部分とは、前記フランジ部の一面と前記一面と反対側の他面とにそれぞれ交差状又は非交差状に設けられることを特徴とするコイル巻線体。

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