JP2016123218A - コイル装置及びそれを用いた電気的駆動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】リード線に曲げ力等の負荷が加えられた場合であってもリード線の被覆が損傷することを防止できるコイル装置、及びこのコイル装置を用いた電気的駆動弁を提供する。【解決手段】少なくとも１つのコイルと、前記少なくとも１つのコイルを内包するハウジングと、前記コイルの末端が接続される複数の端子ピンと、前記複数の端子ピンに接続される複数のリード線と、前記複数の端子ピン及び前記複数のリード線の接続部を覆うカバー部材部材と、前記少なくとも１つのコイル、前記複数の端子ピンの一端及び前記複数のリード線を封止する樹脂封止部と、を備えたコイル装置であって、前記複数のリード線どうしの間に挿入される櫛歯状のリード線間隔調整部材がさらに設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、コイル装置及びそれを用いた電気的駆動弁に関し、特に、モータに給電を行うためのリード線の取付構造に特徴を有するコイル装置に関する。

従来、電気的駆動弁には、モータの回転力を弁軸の進退駆動に変換する電動弁や、ソレノイドの電磁力を弁軸の進退駆動に変換する電磁弁等があり、これらの弁はいずれもコイル装置を含んでいる。
これらのうち電動弁は、例えばステッピングモータの回転力を出力軸の中心軸線方向の進退運動に変換して弁軸又は弁棒を駆動させることにより、弁孔を開閉したり、その開口面積を制御する構造を有している。
上記のとおり、このようなステッピングモータは、コイルボビンと、コイルボビンに巻回されたコイルと、コイルの末端が接続される端子ピンと、端子ピンの先端部を残してコイルボビン、コイル及び端子ピンを樹脂封止する樹脂封止部と、を有するコイル装置（ステータ）を備えている。
そして、このステータからリード線を引き出すにあたり、上記端子ピンに配線基板を取り付け、この配線基板上にコネクタ又は圧着端子を介してリード線の線材部を接続する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１５９６５０号公報

特許文献１に記載されたステータにおいて、複数の端子ピンはステッピングモータの小型化に伴ってその間隔が小さくなる傾向にある。一方、上記複数の端子ピンのそれぞれに接続される複数のリード線も、端子ピンの間隔が小さくなるにしたがって互いの間隔が小さくなる。
このとき、例えば図６に示すように、複数のリード線２ａ〜２ｃが樹脂封止部１によって取り付けられている場合、封止時に各々のリード線の間隔が不均一となることがある。このとき、樹脂封止部１を形成する際に液状の樹脂を供給するため、リード線２ｂと２ｃとの間で十分な間隔ｄ２があればリード線２ｂ又は２ｃの根元部にフィレット３が凝固形成される。
しかしながら、リード線２ａと２ｂとの間のように、封止時のリード線間隔ｄ１が狭いときには、液状の樹脂が毛細管現象によって２本のリード線間に行き渡ってしまい、樹脂封止部１から所定の距離までの凝固部４を形成してしまうことがある。
このような凝固部４が形成されると、封止される樹脂が凝固することにより硬くて脆い部分が形成されてしまうため、ステッピングモータの使用時や取り付け時にリード線に曲げ力が加わった場合、上記凝固部４が折れてしまい、それと共にリード線２ａ、２ｂの被覆に亀裂や破断等の損傷が生じてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、コイル装置のリード線を配線基板に接続して樹脂封止したときに、リード線に曲げ力等の負荷が加えられた場合であってもリード線の被覆が損傷することを防止できるコイル装置、及びこのコイル装置を用いた電気的駆動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のコイル装置は、少なくとも１つのコイルと、前記少なくとも１つのコイルを内包するハウジングと、前記コイルの末端が接続される複数の端子ピンと、前記複数の端子ピンに接続される複数のリード線と、前記複数の端子ピン及び前記複数のリード線の接続部を覆うカバー部材と、前記少なくとも１つのコイル、前記複数の端子ピンの一端及び前記複数のリード線を封止する樹脂封止部と、を備え、前記複数のリード線どうしの間に挿入される櫛歯状のリード線間隔調整部材がさらに設けられている。

また、本発明のコイル装置を用いたモータは、電気的駆動弁に適用することもできる。

以上説明したように、本発明によれば、コイル装置のリード線を配線基板に接続して樹脂封止したときに、リード線に曲げ力等の負荷が加えられた場合であってもリード線の被覆が損傷することを防止できる。

本発明の実施例１による電気的駆動弁に用いられるコイル装置におけるコイルと配線基板との中心を通る面による断面図である。 図１に示すコイル装置の構造を下側から見た外観図である。 図１に示すコイル装置のハウジングにおけるリード線間隔調整部材の配置を示す外観図である。 本発明の実施例２によるステッピングモータに用いられるコイル装置におけるコイルと配線基板との中心を通る面による断面図である。 図４に示すコイル装置のカバー部材におけるリード線間隔調整部材の配置を示す外観図である。 従来のコイル装置のリード線を封止する樹脂封止部における問題点を説明するための概略図である。

＜実施例１＞
以下、図１〜図３を用いて本発明の実施例１による電気的駆動弁に用いられるコイル装置の概要について説明する。
なお、本発明のコイル装置は、電動弁のステッピングモータに用いられるステータ、あるいは電磁弁のソレノイドに用いられるソレノイドコイルのいずれにも適用することができる。
そこで、実施例１では、本発明のコイル装置を、電動弁のステッピングモータに適用した場合の例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例１による電気的駆動弁に用いられるコイル装置におけるコイルと配線基板との中心を通る面による断面図である。
図２は、図１に示すコイル装置の構造を下側から見た外観図である。なお、本発明の特徴点であるリード線間隔調整部材については、実際の外観上は目視できないが、機能の説明上斜線を付して示している。
また、図３は、図１に示すコイル装置のハウジングにおけるリード線間隔調整部材の配置を示す外観図である。

図１に示すように、実施例１によるコイル装置１００は、略ドーナツ型のコイルボビン１１０と、該コイルボビン１１０に巻回されたコイル１１２と、コイル１１２の末端が接続されている複数の端子ピン１１４と、上記コイルボビン１１０、コイル１１２及び複数の端子ピン１１４を内包するとともに上記複数の端子ピン１１４の一端が露出しているハウジング１１６と、を備えている。
ハウジング１１６は、例えば樹脂製であって、上記コイルボビン１１０、コイル１１２及び複数の端子ピン１１４の一端を内包した金型を用いてモールド成形することにより形成されている。

ハウジング１１６には上記複数の端子ピン１１４の一端を覆うカバー部材１１８が取り付けられており、該カバー部材１１８の内部空間には、上記複数の端子ピン１１４の一端に取り付けられる配線基板１２０と、該配線基板１２０に取り付けられるコネクタ１２２と、一端が上記コネクタ１２２に接続される複数のリード線１２４と、上記複数の端子ピン１１４、配線基板１２０、コネクタ１２２及び複数のリード線１２４の一端を内包する態様で樹脂が封止された樹脂封止部１２６と、が設けられている。
ここで、配線基板１２０は、端子ピン１１４及びコネクタ１２２との間で、例えば半田付けや導電性接着剤等の方法で電気的に接続されている。
また、樹脂封止部１２６は、ハウジング１１６にカバー部材１１８を取り付けた状態で液状の樹脂を流し込み、凝固させることによって形成される。このとき、封止される樹脂は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂等が適用できる。これらの樹脂は、比較的硬い樹脂であるため、封止後にリード線１２４に曲げ応力が負荷された場合であっても、コネクタ１２２とリード線１２４との接続部に応力が伝わりにくくなるという効果がある。

実施例１によるコイル装置１００において、ハウジング１１６には、上記複数の端子ピン１１４と同一の向きであってかつ上記複数のリード線１２４の互いの間に挿入される位置に、樹脂封止時の複数のリード線１２４の間を所定の間隔に調整するためのリード線間隔調整部材１３０が櫛歯状に形成されている。
図２に示すように、ハウジング１１６とカバー部材１１８とに囲まれた領域内には、配線基板１２０と、配線基板１２０に取り付けられたコネクタ１２２と、該コネクタ１２２に接続された複数のリード線１２４と、これら複数のリード線１２４の相互の間に櫛歯状に位置するリード線間隔調整部材１３０と、が配置されており、これらが樹脂封止部１２６によって封止されている。
なお、樹脂封止部１２６が不透明な樹脂で形成されている場合、上記配線基板１２０、コネクタ１２２、リード線１２４及びリード線間隔調整部材１３０は、いずれも樹脂封止部１２６の内部にあるため目視できないが、図２においては説明上符号を付して記載している。

図３に示すように、ハウジング１１６の側面の一部には、複数の端子ピン１１４の一端が突出している。そして、複数の端子ピン１１４からリード線１２４の延長方向（すなわち図１におけるカバー部材１１８の開口部の方向）に所定距離だけ離れた位置に、リード線間隔調整部材１３０が複数の端子ピン１１４と同一の向きに櫛歯状に突出するように一体形成されている。
ここで、リード線間隔調整部材１３０の個々の幅Ｄは、リード線１２４の間隔と封止される樹脂の成分や性質とに応じて生じる毛細管現象により封止時の液状の樹脂が行き渡ることのない程度の大きさに設定される。したがって、幅Ｄは図６に示した間隔ｄ１よりも十分に大きくなる。
また、リード線間隔調整部材１３０の位置は、上記した毛細管現象の発生する近傍でリード線間隔を調整することができるように、樹脂封止部１２６の表面（外気との境界面）の内側近傍のできるだけ近い位置に配置されることが好ましい。

図２及び図３に示すように、リード線間隔調整部材１３０は、複数の端子ピン１１４又は複数のリード線１２４の数よりも１だけ少ない数で設けられる。ただし、リード線全体の配置幅を調整することも考慮して、複数の端子ピン１１４又は複数のリード線１２４の数よりも１だけ多い数で最外に位置するリード線の外側にそれぞれ設けるように構成してもよい。なお、リード線間隔調整部材１３０の数は、上記した複数のリード線の各々の間隔を適切な大きさに調整できるものであれば、リード線の数と同数であってもリード線の数より２以上多く配置してもよい。
また、リード線間隔調整部材１３０の個々の幅Ｄは、上記した毛細管現象によるリード線相互の間の樹脂の行き渡りが生じない程度の大きさであれば、それぞれ同一であっても異なる幅であってもよい。

これらの構成により、実施例１によるコイル装置１００は、樹脂封止部１２６を形成する際に複数のリード線１２４の相互の間隔を十分にかつ確実に確保できるようなリード線間隔調整部材１３０が設けられているため、液状の樹脂が毛細管現象により個々のリード線間に行き渡るのを抑制することができ、結果としてステッピングモータの使用時や取り付け時にリード線に曲げ力が加わった場合、リード線の被覆に亀裂や破断等の損傷が生じてしまうのを防止できる。
また、リード線間隔調整部材１３０をハウジング１１６に一体形成しているため、コネクタ１２２を介して複数のリード線１２４を配線基板１２０に取り付ける際に、リード線１２４の位置決めを容易に行うことができる。

＜実施例２＞
以下、図４及び５を用いて本発明の実施例２による電気的駆動弁に用いられるコイル装置の概要について説明する。
なお、実施例２によるコイル装置についても、実施例１の場合と同様に、電動弁のステッピングモータに用いられるステータ、あるいは電磁弁のソレノイドに用いられるソレノイドコイルのいずれにも適用することができる。
そこで、実施例２においても、本発明のコイル装置を、電動弁のステッピングモータに適用した場合の例を用いて説明する。

図４は、本発明の実施例２による電気的駆動弁に用いられるコイル装置におけるコイルと配線基板との中心を通る面による断面図である。
図５は、図４に示すコイル装置のカバー部材におけるリード線間隔調整部材の配置を示す外観図である。

図４に示すように、実施例２によるコイル装置２００においては、コイルボビン２１０とコイル２１２と複数の端子ピン２１４とを含むハウジング２１６に、上記複数の端子ピン２１４の一端を覆うカバー部材２１８が取り付けられている。
該カバー部材２１８の内部空間には、実施例１と同様に、配線基板２２０とコネクタ２２２と複数のリード線２２４とが樹脂封止部２２６に封止されて設けられている。

実施例２においても、ハウジング２１６は、例えば樹脂製であって、上記コイルボビン２１０、コイル２１２及び複数の端子ピン２１４の一端を内包した金型を用いてモールド成形することにより形成されている。
また、樹脂封止部２２６についても同様に、ハウジング２１６にカバー部材２１８を取り付けた状態で液状の樹脂を流し込み、冷却凝固させることによって形成される。このとき、封止される樹脂は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂等が適用できる。

実施例２によるコイル装置２００において、カバー部材２１８には、上記ハウジング２１６が取り付けられる向きであってかつ上記複数のリード線２２４の互いの間に挿入される位置に、樹脂封止時の複数のリード線２２４の間を所定の間隔に調整するためのリード線間隔調整部材２３０が櫛歯状に形成されている。
図５に示すように、カバー部材２１８の内面には、ハウジング２１６から突出している複数の端子ピン２１４からリード線２２４の延長方向（すなわち図４におけるカバー部材２１８の開口部の方向）に所定距離だけ離れた位置に、リード線間隔調整部材２３０が上記複数の端子ピン２１４の突出方向と反対の向きに櫛歯状に突出するように一体形成されている。

ここで、リード線間隔調整部材２３０の個々の幅Ｄは、実施例１の場合と同様に、リード線２２４の間隔と封止される樹脂の成分や性質とに応じて生じる毛細管現象により封止時の溶融した樹脂が行き渡ることのない程度の大きさに設定される。したがって、幅Ｄは図６に示した間隔ｄ１よりも十分に大きくなる。
また、リード線間隔調整部材２３０の位置は、上記した毛細管現象の発生する近傍でリード線間隔を調整することができるように、樹脂封止部２２６の表面（外気との境界面）の内側近傍のできるだけ近い位置に配置されることが好ましい。

図４及び図５に示すように、リード線間隔調整部材２３０は、実施例１の場合と同様に、複数の端子ピン２１４又は複数のリード線２２４の数よりも１だけ少ない数で設けられる。ただし、リード線全体の配置幅を調整することも考慮して、複数の端子ピン２１４又は複数のリード線２２４の数よりも１だけ多い数で最外に位置するリード線の外側にそれぞれ設けるように構成してもよい。なお、リード線間隔調整部材２３０の数は、上記した複数のリード線２２４の各々の間隔を適切な大きさに調整できるものであれば、リード線の数と同数であってもリード線の数より２以上多く配置してもよい。
また、リード線間隔調整部材２３０の個々の幅Ｄは、上記した毛細管現象によるリード線相互の間の樹脂の行き渡りが生じない程度の大きさであれば、それぞれ同一であっても異なる幅であってもよい。

これらの構成により、実施例２によるコイル装置２００は、樹脂封止部２２６を形成する際に複数のリード線２２４の相互の間隔を十分にかつ確実に確保できるようなリード線間隔調整部材２３０が設けられているため、液状の樹脂が毛細管現象により個々のリード線間に行き渡るのを抑制することができ、結果としてステッピングモータの使用時や取り付け時にリード線に曲げ力が加わった場合、リード線の被覆に亀裂や破断等の損傷が生じてしまうのを防止できる。
また、リード線間隔調整部材２３０をカバー部材２１８に一体形成しているため、樹脂封止部２２６を形成する際に複数のリード線２２４の位置決めを容易に行うことができる。
さらに、ハウジング２１６に突出するリード線間隔調整部材２３０を形成する必要がないため、実施例１の場合に比べてハウジング２１６をモールド成形する際の金型を小さくすることができる。

上記実施例１又は実施例２に示したコイル装置は、コイルボビンの内側に磁性体で形成されたロータを配置することにより、ステッピングモータとして機能する。
また、本発明のコイル装置は、上記ロータの回転力を回転軸方向への進退駆動へと変換する電動弁のステッピングモータに適用することにより、モータへの給電を行うリード線の破損を抑制することができ、結果としてモータ及び電気的駆動弁の耐久性を向上させることができる。

一方、上記実施例１又は実施例２に示したコイル装置は、ソレノイドコイルとして形成した上で内側に吸引子及びプランジャ（弁軸）を配置することにより、電磁弁（ソレノイドバルブ）に適用することもできる。
このような場合にも、ソレノイドコイルに給電を行うリード線の破損を抑制することができ、結果として電気的駆動弁の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことがで
きる。
例えば、上記実施例１及び実施例２では、リード線間隔調整部材としてハウジング又はカバー部材に一体形成されたものを例示したが、樹脂封止時のリード線の間隔を調整できるものであれば、単なる櫛歯状の部材としてハウジング又はカバー部材と別体のものとして構成してもよい。
この場合、リード線間隔調整部材をハウジング又はカバー部材と一体成形する必要がないため、金型の構造を簡素化することができるとともに、リード線間隔調整部材自体やリード線の交換を行う際に、当該リード線間隔調整部材のみを交換すればよいため、メンテナンス性が向上する。

前述の説明においては、リード線間隔調整部材１３０、２３０は、樹脂封止部１２６、２２６の表面（外気との境界面）の内側近傍にそれぞれ配置されることが望ましいとしたが、本発明は、特にこの態様のみに限定されるものではなく、図１及び図４において符号１３０Ａ、２３０Ａで示すように、樹脂封止部１２６、２２６の表面の外側近傍に配置されても良いことは当然である。
また、実施例１及び実施例２では、コネクタをハウジング側から配線基板に接続したが、コネクタをカバー部材側から配線基板に接続することもできる。
さらに、複数のリード線をコネクタを介して配線基板に接続して保持する場合を例示したが、コネクタを介さずに、リード線の一端に圧着端子を取り付け、該圧着端子を直接配線基板と半田又は導電性接着剤を用いて電気的に接続することもできる。
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施例に種々の改変を施すことができる。

１００、２００ コイル装置
１１０、２１０ コイルボビン
１１２、２１２ コイル
１１４、２１４ 端子ピン
１１６、２１６ ハウジング
１１８、２１８ カバー部材
１２０、２２０ 配線基板
１２２、２２２ コネクタ
１２４、２２４ リード線
１２６、２２６ 樹脂封止部
１３０、１３０Ａ、２３０、２３０Ａ リード線間隔調整部材

Claims (6)

1. 少なくとも１つのコイルと、前記少なくとも１つのコイルを内包するハウジングと、前記コイルの末端が接続される複数の端子ピンと、前記複数の端子ピンに接続される複数のリード線と、前記複数の端子ピン及び前記複数のリード線の接続部を覆うカバー部材部材と、前記少なくとも１つのコイル、前記複数の端子ピンの一端及び前記複数のリード線を封止する樹脂封止部と、を備えたコイル装置であって、
   前記複数のリード線どうしの間に挿入される櫛歯状のリード線間隔調整部材がさらに設けられている
   ことを特徴とするコイル装置。
2. 前記リード線間隔調整部材は、前記ハウジングにおける前記複数の端子ピンが突出する面に一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記リード線間隔調整部材は、前記カバー部材部材の前記複数の端子ピンに対向する面に一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
4. 前記リード線間隔調整部材は、前記ハウジング又は前記カバー部材部材において、前記樹脂封止部の表面の内側近傍の位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のコイル装置。
5. 前記樹脂封止部は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂で形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコイル装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載されたコイル装置を含む
   ことを特徴とする電気的駆動弁。

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