JP2014225545A

JP2014225545A - コイル装置及びその製造方法

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Publication number: JP2014225545A
Application number: JP2013103765A
Authority: JP
Inventors: 吉森　平; Taira Yoshimori; 平吉森; 俊吉森; Takashi Yoshimori
Original assignee: SHT Co Ltd
Current assignee: SHT Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-12-04

Abstract

【課題】組立工程の工数を削減すると共にボビンを作製するために用いる金型の構造を簡易化することが出来るコイル装置を提供する。【解決手段】コイル装置は、合成樹脂製のボビン１と、該ボビン１の内部を貫通する磁性コアと、該ボビン１の周囲に巻装されたコイルとを具えている。磁性コアは、複数のコア片に分割されると共に、ボビン１は、複数のボビンセグメント１１、１２、１３に分割され、互いに隣接する２つのボビンセグメントどうしが係止構造により互いに連結されている。そして、１つのボビンセグメント１１の内部に１つのコア片４が収容されると共に、他のボビンセグメント１２、１３に開設された空洞１０に他のコア片の端部が挿入されて、該他のコア片の端面と前記１つのコア片４の端面とが、前記１つのボビンセグメント１１に形成された隔壁部６１を介して、互いに対向している。【選択図】図５

Description

本発明は、磁性コアを収容したボビンの外周にコイルを巻装してなるリアクトル等のコイル装置に関するものである。

従来、この様なコイル装置は、筒部の両端に鍔部を突設してなるボビンを樹脂成型し、これによって得られたボビンの筒部の内部に磁性コアを挿入すると共に、ボビンの筒部の周囲に導線を巻回することにより作製されている。

この様なコイル装置においては、磁性コアを複数のコア片から構成し、組立工程では、その中の１つのコア片をボビンの内部に収容した後、該ボビンに対して他のコア片の端部を挿入することが行なわれている(特許文献１参照)。
これによって、コア片の対向面間に形成すべき磁気ギャップ部を、ボビンの一部に形成した隔壁によって正確に規定することが出来る。

特開２００５−１９７７６号公報

しかしながら、従来のコイル装置の組立工程においては、ボビンの筒部の周囲にコイルを巻回する作業が必要となって、工数が増大するばかりでなく、コア片の収容が可能なボビンの構造が複雑なものとなり、ひいては金型の構造が複雑となって、製造コストが嵩む問題があった。

そこで本発明の目的は、従来よりも組立工程の工数を削減すると共に、ボビンを作製するために用いる金型の構造を簡易化することが出来るコイル装置を提供することである。

本発明に係るコイル装置は、筒部Ｂの両端にそれぞれ鍔部Ｃを突設してなる合成樹脂製のボビン(１)と、該ボビン(１)の内部を貫通する磁性コア(30)と、該ボビン(１)の筒部Ｂの周囲に巻装されたコイル(５)とを具えている。

前記磁性コア(30)は、磁路方向に複数のコア片(４)(３)に分割されると共に、前記ボビン(１)は、前記筒部の軸方向に複数のボビンセグメント(11)(12)(13)に分割され、互いに隣接する２つのボビンセグメントどうしが係止構造により互いに連結されている。

そして、前記複数のボビンセグメント(11)(12)(13)の中の１つのボビンセグメント(11)の内部に、前記複数のコア片(４)(３)の中の１つのコア片(４)が収容されると共に、他のボビンセグメント(12)(13)に開設された空洞(10)に他のコア片(３)の端部が挿入されて、該他のコア片(３)の端面と前記１つのコア片(４)の端面とが、所定の磁気ギャップを介して、互いに対向している。

上記コイル装置の組立に際しては、ボビン(１)を構成すべき複数のボビンセグメント(11)(12)(13)が予め樹脂成型によって作製されると共に、コイル(５)が空芯コイルとして予め巻回されている。
又、１つのボビンセグメント(11)の内部には、１つのコア片(４)が例えばインサートモールドによって収容されている。

コイル装置の組立工程では、コイル(５)を間に挟んで複数のボビンセグメント(11)(12)(13)を互いに突き合わせる方向に押圧することで、互いに隣接する２つのボビンセグメントどうしを係止構造により互いに連結する。
これによって、複数のボビンセグメント(11)(12)(13)の筒部の周囲にコイル(５)が装着される。
次に、前記他のボビンセグメント(12)(13)の空洞(10)に前記他のコア片(３)の端部を挿入する。これによって、該他のコア片(３)の端面と前記１つのコア片(４)の端面とが、例えば前記１つのボビンセグメント(11)に形成された隔壁部(61)を介して互いに対向し、磁気ギャップＧが形成されることになる。

この結果、筒部Ｂの両端にそれぞれ鍔部Ｃを突設してなるボビン(１)が組み立てられ、該ボビン(１)の内部を貫通する磁性コア(30)が構成されると共に、該ボビン(１)の周囲にコイル(５)が巻装されることになる。

本発明に係るコイル装置によれば、複数のボビンセグメント(11)(12)(13)を互いに連結してボビン(１)を組み立てる過程で、予め巻回されたコイル(５)がボビン(１)の周囲に装着されるので、組立工程においてボビンの周囲にコイルを巻回する作業が不要となって、工数が削減される。又、ボビン(１)の分割構造によって各ボビンセグメント(11)(12)(13)を作製するため金型の構造が簡易となり、製造コストが削減されることになる。

図１は、本発明の一実施形態であるコイル装置の斜視図である。図２は、該コイル装置を構成する２つのボビンの斜視図である。図３は、一方のボビンの斜視図である。図４は、他方のボビンの斜視図である。図５は、一方のボビンの分解斜視図である。図６は、他方のボビンの分解斜視図である。図７は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８は、コイル装置の組立工程を示す図である。図９は、ボビンの他の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明の一実施形態であるコイル装置は、図１に示す如く、第１ボビン(１)と第２ボビン(２)とを並列に配置し、各ボビンにコイル(５)を巻装すると共に、両ボビン(１)(２)の内部に、両ボビン(１)(２)に跨って環状に延びる磁性コア(30)を挿入したものである。

各コイル(５)は、コイル装置の組立に際して、導線(50)を巻線治具(図示省略)の周囲に巻回することによって作製された空芯コイルであって、一方のコイル(５)から２本の引出し線(51)(54)が引き出されると共に、他方コイル(５)から２本の引出し線(52)(53)が引き出されている。そして、互いに並列接続すべき２本の引出し線(51)(52)の先端部が互いに結束されると共に、互いに並列接続すべき他の２本の引出し線(53)(54)の先端部が互いに結束されている。

図２に示す如く、第１ボビン(１)は、合成樹脂を一体成型してなる第１ボビンセグメント(11)、第２ボビンセグメント(12)及び第３ボビンセグメント(13)を互いに連結して構成されると共に、第２ボビン(２)は、合成樹脂を一体成型してなる第１ボビンセグメント(21)、第２ボビンセグメント(22)及び第３ボビンセグメント(23)を互いに連結して構成されている。

図３に示す如く、第１ボビン(１)には、第１ボビンセグメント(11)、第２ボビンセグメント(12)及び第３ボビンセグメント(13)が互いに連結された状態で、筒部Ｂが形成されると共に、筒部Ｂの両端に鍔部Ｃ、Ｃが形成されることになる。
又、図４に示す如く、第２ボビン(２)には、第１ボビンセグメント(21)、第２ボビンセグメント(22)及び第３ボビンセグメント(23)が互いに連結された状態で、筒部Ｂが形成されると共に、筒部Ｂの両端に鍔部Ｃ、Ｃが形成されることになる。

図５に示す如く、第１ボビン(１)を構成する第２ボビンセグメント(12)には、第１ボビンセグメント(11)へ向けて突出する一対のフック状を呈する係止片(16)(16)が一体に成形されると共に、第３ボビンセグメント(13)には、第１ボビンセグメント(11)へ向けて突出する一対のフック状を呈する係止片(16)(16)が一体に成形されている。一方、第１ボビンセグメント(11)の上面及び下面には、前記の４本の係止片(16)が係止されるべき４つの係止受部(62)が一体に成形されている。

又、第２ボビンセグメント(12)の鍔部Ｃの端部には、第３ボビンセグメント(13)の鍔部Ｃの端部へ向けて突出する突片(14)が一体に成形されると共に、第３ボビンセグメント(13)の鍔部Ｃの端部には、第２ボビンセグメント(12)の鍔部Ｃの端部へ向けて突出する突片(15)が一体に成形されている。

第１ボビンセグメント(11)の内部には、複数枚の磁性鋼板を積層してなるＩ字状コア片(４)がインサートモールドされており、第１ボビンセグメント(11)及びＩ字状コア片(４)によってボビン・コアアセンブリ(６)が構成されている。
尚、Ｉ字状コア片(４)をインサートモールドする構成に替えて、予め筒状に樹脂成型した第１ボビンセグメント(11)の内部にＩ字状コア片(４)を挿入する構成を採用することも可能である。
又、Ｉ字状コア片(４)は、複数枚の磁性鋼板を積層した構成に限らず、直方体状のフェライト片や圧粉磁芯によって構成することも可能である。

第１ボビンセグメント(11)には、第２ボビンセグメント(12)及び第３ボビンセグメント(13)との対向部にそれぞれ、Ｕ字状に拡がる隔壁部(61)が形成されている。
又、第２ボビンセグメント(12)及び第３ボビンセグメント(13)には、第１ボビンセグメント(11)へ向けて貫通する空洞(10)(10)が開設されている。

図６に示す如く、第２ボビン(２)を構成する第２ボビンセグメント(22)には、第１ボビンセグメント(21)へ向けて突出する一対のフック状を呈する係止片(26)(26)が一体に成形されると共に、第３ボビンセグメント(23)には、第１ボビンセグメント(21)へ向けて突出する一対のフック状を呈する係止片(26)(26)が一体に成形されている。一方、第１ボビンセグメント(21)には、前記の４本の係止片(26)が係止されるべき４つの係止受部(62)が一体に成形されている。

又、第３ボビンセグメント(23)の鍔部Ｃの端部には、第２ボビンセグメント(22)の鍔部Ｃの端部へ向けて突出する突片(24)が一体に成形されている。

第１ボビンセグメント(21)の内部には、複数枚の磁性鋼板を積層してなるＩ字状コア片(４)がインサートモールドされており、第１ボビンセグメント(21)及びＩ字状コア片(４)によってボビン・コアアセンブリ(60)が構成されている。
尚、Ｉ字状コア片(４)をインサートモールドする構成に替えて、予め筒状に樹脂成型した第１ボビンセグメント(21)の内部にＩ字状コア片(４)を挿入する構成を採用することも可能である。
又、Ｉ字状コア片(４)は、複数枚の磁性鋼板を積層した構成に限らず、直方体状のフェライト片や圧粉磁芯によって構成することも可能である。

第１ボビンセグメント(21)には、第２ボビンセグメント(22)及び第３ボビンセグメント(23)との対向部にそれぞれ、Ｕ字状に拡がる隔壁部(61)が形成されている。
又、第２ボビンセグメント(22)及び第３ボビンセグメント(23)には、第１ボビンセグメント(21)へ向けて貫通する空洞(20)(20)が開設されている。

第１ボビン(１)においては、第１ボビンセグメント(11)に対して第２ボビンセグメント(12)と第３ボビンセグメント(13)とを押し付けて、各係止片(16)を各係止受部(62)に係合させることにより、図３及び図７の如く第１ボビンセグメント(11)と第２ボビンセグメント(12)が互いに連結されると共に、第１ボビンセグメント(11)と第３ボビンセグメント(13)が互いに連結されている。

又、第２ボビン(２)においては、第１ボビンセグメント(21)に対して第２ボビンセグメント(22)と第３ボビンセグメント(23)とを押し付けて、各係止片(26)を各係止受部(62)に係合させることにより、図４の如く第１ボビンセグメント(21)と第２ボビンセグメント(22)が互いに連結されると共に、第１ボビンセグメント(21)と第３ボビンセグメント(23)が互いに連結されている。

上記コイル装置の組立工程においては、予め、図８(ａ)の如く導線(50)を巻回してなる空芯コイル(5a)を作製すると共に、図８(ｂ)の如く第１ボビンセグメント(11)(21)、第２ボビンセグメント(12)(22)及び第３ボビンセグメント(13)(23)を合成樹脂の一体成型によって作製する。ここで、第１ボビンセグメント(11)(21)にはＩ字状コア片(４)をインサートモールドする。

尚、空芯コイル(5a)としては、例えば特開２００３−８６４３８号に記載の空芯コイルの中間製品を採用することが出来る。該空芯コイルの製造工程においては、１本の導線を渦巻き状に巻回することにより、互いに異なる内周長を有する複数の単位巻部を巻き軸方向に連続して形成すると共に、該複数の単位巻部からなる単位コイル部を巻き軸方向に繰り返し形成して、中間製品を作製する。その後、該中間製品を巻き軸方向に圧縮して、各単位コイル部を構成する複数の単位巻部の内、内周長の大きな単位巻部の内側に内周長の小さな単位巻部を押し込むことにより、多層構造の空芯コイルを完成する。

そして、例えば図８(ｂ)の如く第１ボビンセグメント(11)(21)と第３ボビンセグメント(13)(23)とを互いに連結した後、図８(ｃ)の如く、これらのボビンセグメントの筒部に空芯コイル(5a)を装着した状態で、第２ボビンセグメント(12)(22)及び第３ボビンセグメント(13)(23)に対して第１ボビンセグメント(11)(21)を押し付け、空芯コイル(5a)を圧縮すると共に、第１ボビンセグメント(11)(21)に第２ボビンセグメント(12)(22)を連結する。
これによって、図８(ｄ)の如く第１ボビン(１)及び第２ボビン(２)の組立とコイル(５)の装着が完了する。

その後、図１に示す如く第１ボビン(１)と第２ボビン(２)とを並列に配置し、磁性鋼板を積層してなる一対のＵ字状コア片(３)(３)両端部を、前記空洞(10)(20)に挿入することによって、前記Ｉ字状コア片(４)(４)と該Ｕ字状コア片(３)(３)からなる環状の磁性コア(30)が構成される。

これによって、第１ボビン(１)内のＩ字状コア片(４)とＵ字状コア片(３)との間には、図７に示す第１ボビンセグメント(11)の隔壁部(61)が介在し、該隔壁部(61)の厚さによって磁気ギャップＧが形成されることになる。
同様に、第２ボビン(２)内のＩ字状コア片(４)とＵ字状コア片(３)との間には、第１ボビンセグメント(21)の隔壁部(61)が介在し、該隔壁部(61)の厚さによって磁気ギャップＧが形成されることになる。

この様にして得られたコイル装置においては、図１に示す如く、２つのコイル(５)(５)の一方の端部から引き出された２本の引出し線(51)(52)の基端部に、第１ボビン(１)に形成した１つの突片(14)が被さり、これらの引出し線(51)(52)の基端部がコイル(５)から離間することが阻止されると共に、２つのコイル(５)(５)の他方の端部から引き出された２本の引出し線(53)(54)の基端部に、第１ボビン(１)及び第２ボビン(２)に形成した２つの突片(15)(24)がそれぞれ被さり、これらの引出し線(53)(54)の基端部がコイル(５)(５)から離間することが阻止される。この結果、各コイル(５)を構成する導線(50)の緩みが防止される。

上述のコイル装置によれば、組立工程にてボビンの周囲にコイルを巻回する作業が不要となるばかりでなく、ボビンの鍔部にコイルの引出し線を係止する作業が不要となり、これによって、従来よりも組立工程の工数が削減されることになる。

又、ボビンが、Ｉ字状コア片をインサートモールドしたボビンセグメントと、他の２つのボビンセグメントとに分割されているので、各ボビンセグメントを作製するための金型が、従来の様にＩ字状コア片の収容を可能とした一体型のボビンを作製する場合の金型と比較して、構造の簡易なものとなり、これによって製造コストが削減されることになる。

更に又、ボビンを構成する複数のボビンセグメントに係止片及び係止受部からなる係止構造を一体成形して、該係止構造によって、隣接する２つのボビンセグメントどうしを互いに連結する構成を採用しているので、連結のために別部品を用いる構成と比較して、部品点数が削減されることになる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ボビン(１)(２)をそれぞれ３つのボビンセグメントに分割しているが、これに限らず、図９に示す如くボビン(７)を２つのボビンセグメント(71)(72)に分割し、一方の第１ボビンセグメント(71)にＩ字状コア片(４)がインサートモールドされ、一方のボビンセグメント(71)に係止受部(74)(74)を一体成形すると共に、他方のボビンセグメント(72)に係止片(73)(73)を一体成形することも可能である。

(１) 第１ボビン
(11) 第１ボビンセグメント
(12) 第２ボビンセグメント
(13) 第３ボビンセグメント
(14) 突片
(15) 突片
(16) 係止片
(２) 第２ボビン
(21) 第１ボビンセグメント
(22) 第２ボビンセグメント
(23) 第３ボビンセグメント
(24) 突片
(26) 係止片
(６) ボビン・コアアセンブリ
(61) 隔壁部
(62) 係止受部
(３) Ｕ字状コア片
(４) Ｉ字状コア片
(30) 磁性コア
(５) コイル

Claims

筒部の両端にそれぞれ鍔部を突設してなる合成樹脂製のボビンと、該ボビンの内部を貫通する磁性コアと、該ボビンの筒部の周囲に巻装されたコイルとを具えたコイル装置において、
前記磁性コアは、磁路方向に複数のコア片に分割されると共に、前記ボビンは、前記筒部の軸方向に複数のボビンセグメントに分割され、互いに隣接する２つのボビンセグメントどうしが係止構造により互いに連結されており、
前記複数のボビンセグメントの中の１つのボビンセグメントの内部に、前記複数のコア片の中の１つのコア片が収容されると共に、他のボビンセグメントに開設された空洞に他のコア片の端部が挿入されて、該他のコア片の端面と前記１つのコア片の端面とが、所定の磁気ギャップを介して互いに対向していることを特徴とするコイル装置。
前記係止構造は、互いに連結されるべき２つのボビンセグメントの内、一方のボビンセグメントに一体成形された係止部と、他方のボビンセグメントに一体成形されて前記係止部が係合すべき係止受け部とから構成される請求項１に記載のコイル装置。
前記ボビンは、前記筒部の軸方向に３つのボビンセグメントに分割され、中央に位置するボビンセグメントの内部に、前記コアを構成すべき第１のコア片が収容されており、両端の２つのボビンセグメントには、前記コアを構成すべき第２のコア片の端部が挿入されるべき空洞が開設され、中央に位置するボビンセグメントに一体成形された隔壁部が、前記第１のコア片の端面と第２のコア片の端面との間に介在して、磁気ギャップを形成している請求項１又は請求項２に記載のコイル装置。
筒部の両端にそれぞれ鍔部を突設してなる合成樹脂製のボビンと、該ボビンの内部を貫通する磁性コアと、該ボビンの筒部の周囲に巻装されたコイルとを具えたコイル装置の製造方法において、
互いに連結されて前記磁性コアを構成すべき少なくとも３つのコア片を作製する工程と、
互いに連結されて前記ボビンを構成すべき３つのボビンセグメントであって、中央に位置すべきボビンセグメントの内部には１つのコア片が収容されると共に、互いに隣接する２つのボビンセグメントどうしを互いに連結するための係止構造が形成された複数のボビンセグメントを作製する工程と、
前記係止構造により前記３つのボビンセグメントを互いに連結して前記ボビンを組み立てると共に、前記３つのボビンセグメントを互いに連結する過程でボビンセグメントの筒部の周囲に、予め巻回されたコイルを装着する工程と、
前記１つのボビンセグメント以外のボビンセグメントに開設された空洞に、前記１つのコア片以外の他のコア片の端部を挿入して、該他のコア片の端面と前記１つのコア片の端面とを所定の磁気ギャップを介して互いに対向させ、これによって前記磁性コアを組み立てる工程
とを有していることを特徴とするコイル装置の製造方法。