JP2014192498A

JP2014192498A - 巻線部品

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Publication number: JP2014192498A
Application number: JP2013069327A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takiguchi; 敬瀧口; Masami Miyamoto; 正実宮本
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: EP2980814A1; US9672972B2; WO2014155905A1; EP2980814A4; JP6152615B2; EP2980814B1; US20150380156A1

Abstract

【課題】大電流に対応する径寸法の大きな電線を用いてコイルからの引出し線とコアとの絶縁を確保することができるとともに、当該電線の巻線作業を容易に行うことができる巻線部品を提供する。
【解決手段】筒状の巻線部３の軸線方向両端に鍔部４が形成されたボビン２と、ボビン２の巻線部３に巻回されたコイル５と、コイル５の外周および鍔部４の端面を囲繞して閉磁路を形成するコア７を備えた巻線部品において、鍔部４にコイル５の端部５ａを外方に引き出すための切欠部６が外周縁から径方向内方に向けて形成され、かつ切欠部６を囲繞する壁部９が上記軸線方向外方に向けて立設されるとともに、巻線部３の切欠部６の形成位置に肉厚寸法が他よりも大きく形成された肉厚部８が形成され、壁部９の外周面とコア７との間に壁部９の外周面を覆う側壁部１０ｂと、側壁部１０ｂの軸線方向外方端部に形成されて壁部９の開口部９ａを覆う天板部１０ａとからなる蓋体１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コアの外周にコイルを巻回したチョークコイルやトランスなどとして、電子回路に使用される巻線部品に関するものである。

従来の巻線部品として、電気自動車や大型サーバー等に使用される電源トランスやＤＣ−ＤＣコンバータに用いられるトランスやチョークコイルなどがある。

一般的に、上記巻線部品を大電流で使用される場合、コイルを形成する線材に銅損を生じ、これによりフェライトコアの熱暴走や周辺材料の耐熱性に懸念を生じることにより、当該トランスの熱的成立を困難にするおそれが生じる。このため、例えば、コイルを構成する電線の径寸法を大きくすることにより、電気抵抗を軽減して、銅損が生じないようにしている。

ところで、コアの外周に電線を巻線する場合、図４に示すように、例えば、コア２５がＥ型コアの場合、このコア２５の中脚を絶縁材料からなるボビン２１に挿入し、このボビン２１の筒状の巻線部２１ａに、銅線などの電線ｔを巻回してコイル２３を形成する。このボビン２１は、鍔部２１ｂに形成された切欠部２２から引出し線２４を当該鍔部の外方に引き出すため、コア２５と電線ｔとの絶縁を確保する必要がある。また、巻線部品２０が筐体に取り付けられる場合には、ボビン２１に巻回されたコイル２３から引き出された引出し線２４と、当該筐体との絶縁も確保する必要がある。

このため、従来においては、図４（ａ）に示すように、ボビン２１の鍔部２１ｂに形成された切欠部２２と、コア２５との間に壁部２６を設けるとともに、引出し線２４を当該壁部２６から極力離して引き出す方法や、図４（ｂ）に示すように、ボビン２１の鍔部２１ｂに形成された切欠部２２を樹脂２７で覆う方法、さらに、図４（ｃ）に示すように、引出し線２４に絶縁チューブ２８を被せる方法などが提案されている。

しかしながら、巻線部品２０が大電流で使われる場合、とくに、電流が１０Ａ〜３０Ａ以上の大電量が流れる場合には、銅損を抑えるために電線を太くする必要がある。例えば、撚り本数の多いリッツ線を用いる場合、仕上げ径寸法が直径２〜３ｍｍになる。そのため、ボビン２１の鍔部２１ｂに設けられた切欠部２２とコア２５との間に壁部２６を設け、かつ引出し線２４を当該壁部２６から極力離して引き出す図４（ａ）に示す従来の方法では、引出し線２４の曲げ半径が大きくなり、コア２５と当該引出し線２４との沿面距離を十分に取ることができないという問題がある。

また、ボビン２１の鍔部２１ｂに形成された切欠部２２を樹脂２７で覆う図４（ｂ）に示す従来の方法では、一般的な実装上の理由から、当該切欠部２２を樹脂２７で覆う際には大きさが制限されるため、太い電線を収めるスペースを十分に確保することができない。このため、巻線作業時に引出し線２４が浮き上がったり、ボビン２１から外れるなど、作業性や品質が低下するという問題がある。

そこで、鍔部２１ｂに形成された切欠部２２から引き出される引出し線２４を治具などを用いて押さえ、巻線作業を行うことも考えられるが、一般的に切欠部２２を樹脂２７で覆った部分は狭く、当該治具が入るスペースを確保することが難しい。さらに、巻線部品２０が筐体に直接設置される場合には、下側に引き出される引出し線２４と当該筐体との絶縁距離が不足してしまうという問題もある。

さらに、コア２５とコイル２３との間に高い耐電圧が要求される場合、例えば、ＡＣ２０００Ｖの耐電圧が要求される場合、通常、引出し線２４とコア２５との沿面距離は、数ｍｍ以上確保できるように設計・製造する。また、巻線部品２０に安全規格が求められる場合には、引出し線２４とコア２５との間に大きな沿面距離を確保する必要がある。例えば、動作電圧４００Ｖ時における各種規格の要求沿面距離は、図５に示す通りである。

このように、コア２５とコイル２３との間に高い耐電圧が要求される巻線部品２０においては、従来、図４（ｃ）に示すように、引出し線２４に絶縁チューブ２８を被せる方法が用いられていた。この従来の方法では、引出し線２４に絶縁チューブ２８を被せた状態で、ボビン２１の鍔部２１ｂに形成された切欠部２２から当該引出し線２４を引き出していた。

しかし、大電流の巻線部品２０においては、電線ｔ自体が太くなるため、当該電線ｔに絶縁チューブ２８を被せる作業に手間が掛かるとともに、強化絶縁を満足する絶縁チューブ２８は高価であるために、製造コストが嵩むという問題がある。

また、絶縁チューブ２８自体も太くなり、この絶縁チューブ２８をコイル２３に巻き込むことによって、当該コイル２３が巻き太りしてしまうとともに、切欠部２２から引き出される引出し線２４が曲げ難くなり、引き回しの自由度が制約されてしまうという問題もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、大電流に対応する径寸法の大きな電線を用いてコイルからの引出し線とコアとの絶縁を確保することができるとともに、当該電線の巻線作業を容易に行うことができる巻線部品を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、筒状の巻線部の軸線方向両端に鍔部が形成されたボビンと、このボビンの上記巻線部に巻回されたコイルと、このコイルの外周および上記鍔部の端面を囲繞して閉磁路を形成するコアとを備えた巻線部品において、上記鍔部に、上記コイルの端部を外方に引き出すための切欠部が外周縁から径方向内方に向けて形成され、かつ上記切欠部を囲繞する壁部が上記軸線方向外方に向けて立設されるとともに、上記巻線部の上記切欠部の形成位置に、肉厚寸法が他の部分よりも大きく形成された肉厚部が形成され、上記壁部の外周面と上記コアとの間に、上記壁部の外周面を覆う側壁部と、この側壁部の上記軸線方向外方端部に形成されて上記壁部の開口部を覆う天板部とからなる蓋体が設けられていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記蓋体は、上記側壁部が連続した環状をなして、当該側壁部の上記軸線方向外方端部に天板部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜２に記載の本発明によれば、ボビンの鍔部に形成されたコイルの端部を引き出す切欠部に、この切欠部を囲繞する壁部が軸線方向外方に向けて立設されているとともに、当該壁部の外周面および開口部を覆う蓋体が設けられているため、上記コイルに径寸法の大きい電線を用いた場合でも、上記ボビンの上記巻線部への巻線作業を行った後に、上記蓋体を上記壁部に被せることにより、上記巻線作業を容易に行うことができるとともに、巻線不良などをなくし製品品質の向上を図ることができる。

また、上記巻線部の他の部分よりも肉厚寸法が大きい上記肉厚部が、上記鍔部に形成された上記切欠部の形成位置に形成されることにより、上記壁部の外周面と上記コアとの間に、当該壁部の外周面を覆う側壁部と、当該壁部の開口部を覆う天板部とからなる蓋体を設けることができるため、上記壁部と上記蓋体とを一体に成型することなく、上記コアから上記コイルの端部の沿面距離を確保することができる。この結果、上記コアと上記コイルの端部との絶縁を確保することができる。

そして、上記肉厚部を上記巻線部の一部分に形成するため、上記巻線部に巻回される上記コイルの巻線長の増加を抑えることができる。この結果、上記コイルの巻線長さが増すことに伴う銅損、および製造コストの増加を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記蓋体は、上記側壁部が連続した環状をなして、当該側壁部の上記軸線方向外方端部に天板部が形成されているため、上記切欠部から引き出された上記コイルの端部が、当該側壁部によって軸線方向内方に屈曲される。これにより、巻線部品を筐体などに取り付け場合に、当該筐体と上記引出し線との沿面距離を増大させることができる。この結果、上記筐体と上記引出し線との絶縁を確保することができる。

本発明の一実施形態の巻線部品を示し、（ａ）はボビンと蓋体の分解図、（ｂ）は巻線部を径方向に切断した状態を示す斜視図、（ｃ）はボビンの斜視図である。本発明の一実施形態の巻線部品の分解図である。本発明の一実施形態の巻線部品を示し、（ａ）は組立完成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図および部分拡大図、（ｃ）は筐体上に載置した状態の（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、従来の巻線部品の引出し線の絶縁方法を示す概略図である。巻線部品の動作電圧４００Ｖ時における安全規格を示す表である。

図１〜図３は、本発明に係る巻線部材の一実施形態を示すもので、この巻線部品１は、円筒状（筒状）の巻線部３の軸線方向両端に鍔部４が形成されたボビン２と、このボビン２の巻線部３に巻回されたコイル５と、このコイル５の外周および上記鍔部の端面を囲繞して閉磁路を形成するコア７とを備えて概略構成されている。

ここで、ボビン２は、絶縁性部材、例えば、合成樹脂などにより形成されている。そして、鍔部４には、コイル５の引出し線（端部）５ａを外方に引き出す切欠部６が形成されている。この切欠部６は、鍔部４の外周縁から径方向内方に向けて形成され、平面視において凹状に開口されている。

また、鍔部４には、切欠部６を囲繞する壁部９が軸線方向外方に向けて立設されている。この壁部９は、切欠部６の閉塞側の縁部に沿って立設されているとともに、鍔部４の円周方向において対向する切欠部６の縁部の上記閉塞側から各々略半分の長さ寸法の位置に立設され、平面視においてコ字状に形成されている。

そして、ボビン２の巻線部３には、鍔部４に形成された切欠部６の形成位置に肉厚部８が形成されている。この肉厚部８は、巻線部３の肉厚寸法Ａが、他の部分の肉厚寸法Ｂより大きく形成され、図１（ａ）に示すように、巻線部３の径方向の断面視において卵形に形成されている。この肉厚部８により、図１（ｃ）に示すように、壁部９とコア７との間に距離ｋが確保される。

さらに、巻線部３に巻回されるコイル５は、例えば、ボビン２の鍔部４に開口して形成された切欠部６を通じて、リッツ線ｔをボビン２の外部から巻線部３に導入して、巻線部３に巻回した後、もう一方の切欠部６から当該鍔部４の外方に引き出されている。

また、ボビン２の両端部に形成された鍔部４の外方側に、キャップ部材１１が配設されている。このキャップ部材１１は、鍔部４に立設されている壁部９を覆う蓋体１０と、この蓋体１０を支持するとともに、コア７が挿通され、かつ鍔部４の端面に当接されるドーナツ円板状の支持部１２から構成されている。

そして、蓋体１０は、壁部９の外周面とコア７との間に、当該壁部９の外周面を覆う側壁部１０ｂと、この側壁部１０ｂの上記軸線方向外方端部に形成されて、壁部９の開口部を覆う天板部１０ａとから構成されている。また、側壁部１０ｂは角環状に形成されて、平面視において長方形に形成された天板部１０ａの外周縁と一体に形成されている。

さらに、コイル５の外周および鍔部４の端面を囲繞して閉磁路を形成するコア７は、一対のＥ型のフェライトコアが用いられている。このＥ型のコア７は、長方形板状の背部７ａと、この背部７ａの長手方向の両端部に各々立設された略板状の外脚７ｂと、これら外脚７ｂ間の中央部に立設された円柱状の中脚７ｃにより構成されている。

そして、コア７の中脚７ｃをボビン２およびキャップ部材１１の支持部１２に挿入されているとともに、コア７の外脚７ｂおよび背部７ａにより、コイル５の外周および鍔部４の端面が囲繞され、日字状の閉磁路が形成されている。

上記構成からなる巻線部品１を組み立てる際には、まず、リッツ線ｔの片端を固定した後、ボビン２の粒部４に開口して形成された切欠部６を通じて、リッツ線ｔを巻線部３に導入する。そして、リッツ線ｔを巻線部３に巻回した後、もう一方の切欠部６から当該鍔部４の外方に引き出す。

次に、ボビン２の鍔部４の外方側にキャップ部材１１を配設するとともに、鍔部４に立設された壁部９に蓋体１０を被せる。その際に、蓋体１０の天板部１０ａが、壁部９の開口部９ａを覆うとともに、側壁部１０ｂが壁部９の外周面の全面を覆うに当接され、当該側壁部１０ｂの端部が巻線部３の肉厚部８を含む鍔部４の表面に当接される。

そして、一対のＥ型のコア７の中脚７ｃをボビン２およびキャップ部材１１の支持部１２に挿入する。これにより、コア７の外脚７ｂおよび背部７ａが、コイル５の外周および鍔部４の端面を囲繞して、日字状の閉磁路が形成される。その際、壁部９に被せた蓋体１０により、鍔部４の切欠部６から引き出された引出し線５ａは、コア７から絶縁させる。

なお、図３（ｂ）の部分拡大断面図に示すように、巻線部３の肉厚部８により、コア７と壁部９との間に、蓋体１０の側壁部１０ｂを挿入して、当該壁部９の開口部９ａを天板部１０ａにより覆うことにより、コア７の中脚から引出し線５ａまでの沿面距離ｍが形成されて、コア７の中脚と引出し線５ａとの絶縁が確保される。

さらに、完成した巻線部品１を筐体ｐに取り付ける。その際、図３（ｃ）に示すように鍔部４の切欠部６から引き出された引出し線５ａが、蓋体１０の連続した環状に形成された側壁部１０ｂによって、軸線方向内側に向かって屈曲され、筐体ｐから引出し線５ａまでの沿面距離ｎが形成される。

以上の構成からなる巻線部品１によれば、ボビン２の鍔部４に形成されたコイル５の引出し線５ａを引き出す切欠部６に、この切欠部６を囲繞する壁部９が軸線方向外方に向けて立設されているとともに、この壁部９の外周面および開口部９ａを覆う蓋体１０が設けられているため、コイル５にリッツ線ｔを用いた場合でも、ボビン２の巻線部３への巻線作業を行った後に、蓋体１０を壁部９に被せることにより、上記巻線作業を容易に行うことができるとともに、巻線不良などをなくし製品品質の向上を図ることができる。

また、巻線部３の他の部分よりも肉厚寸法が大きい肉厚部８が、鍔部４に形成された切欠部６の形成位置に形成されることにより、壁部９の外周面とコア７との間に、当該壁部９の外周面を覆う側壁部１０ｂと、当該壁部９の開口部９ａを覆う天板部１０ａとからなる蓋体１０を設けることができるため、壁部９と蓋体１０とを一体に成型することなく、コア７からコイル５の引出し線５ａの沿面距離を確保することができる。この結果、コア７とコイル５の引出し線５ａとの絶縁を確保することができる。

そして、肉厚部８が巻線部３の一部分に形成されているため、巻線部３に巻回されるコイル５の巻線長の増加を抑えることができる。この結果、コイル５の巻線長さが増すことに伴う銅損、および製造コストの増加を抑えることができる。

さらに、蓋体１０は、側壁部が連続した環状をなして、当該側壁部の上記軸線方向外方端部に天板部が形成されているため、上記切欠部から引き出された上記コイルの端部が、当該側壁部によって軸線方向内方に屈曲される。これにより、巻線部品を筐体などに取り付け場合に、当該筐体と上記引出し線との沿面距離を増大させることができる。この結果、上記筐体と上記引出し線との絶縁を確保することができる。

なお、上記実施の形態においては、肉厚部８として、鍔部４に形成された切欠部６の形成位置の巻線部３の肉厚寸法を他の部分の肉厚寸法より大きく形成した場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、巻線部３の肉厚寸法を同じに形成し、断面視において卵形になるように、鍔部４に形成された切欠部６の形成位置の壁部を外方に突出させても対応可能である。この場合も、図１（ｃ）に示すように、壁部９とコア７との間に距離ｋを確保することができる。

また、上記実施形態においては、ボビン２の巻線部３に巻回してコイル５を構成する電線ｔとして、リッツ線ｔを用いる場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、チョークコイルおよびトランスの仕様に基づいて、様々な線種の電線を用いることが可能である。

さらに、一対のコア７をＥ型のコア７を用いる場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｅ型とＩ型のフェライトコアを組み合わせても対応可能である。

電子機器などに実装されるコアの外周にコイルを巻回したチョークコイルやトランスなどに利用することができる。

１巻線部品
２ボビン
３巻線部
４鍔部
５コイル
５ａ引出し線（端部）
６切欠部
７コア（コア）
８肉厚部
９壁部
９ａ開口部
１０蓋体
１０ａ天板部
１０ｂ側壁部
１１キャップ部材
１２支持部
ｔリッツ線（電線）

Claims

筒状の巻線部の軸線方向両端に鍔部が形成されたボビンと、このボビンの上記巻線部に巻回されたコイルと、このコイルの外周および上記鍔部の端面を囲繞して閉磁路を形成するコアとを備えた巻線部品において、
上記鍔部に、上記コイルの端部を外方に引き出すための切欠部が外周縁から径方向内方に向けて形成され、かつ上記切欠部を囲繞する壁部が上記軸線方向外方に向けて立設されるとともに、上記巻線部の上記切欠部の形成位置に、肉厚寸法が他の部分よりも大きく形成された肉厚部が形成され、上記壁部の外周面と上記コアとの間に、上記壁部の外周面を覆う側壁部と、この側壁部の上記軸線方向外方端部に形成されて上記壁部の開口部を覆う天板部とからなる蓋体が設けられていることを特徴とする巻線部品。
上記蓋体は、上記側壁部が連続した環状をなして、当該側壁部の上記軸線方向外方端部に天板部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。