JP2017011009A - 巻線部品 - Google Patents

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Kazunobu Hayashi
和延 林
元 依田
Hajime Yoda
元 依田
憲一 関
Kenichi Seki
憲一 関
渡辺 英雄
Hideo Watanabe
英雄 渡辺
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Abstract

【課題】仕切部が形成されたコア部に導線を巻回して分割巻きされた巻線を備えつつ、無理な導線の折曲を回避する。【解決手段】リング状のコア部2と、コア部2の表面にコア部2の周方向に沿って間隔を空けて突設された鍔状の複数の仕切部3と、コア部2の表面における複数の仕切部3のうちの隣接する一対の仕切部3で仕切られた各巻線形成部位Dに形成された複数の単位巻線5aが接続されて構成された巻線5とを備え、複数の仕切部3は、コア部2の内周面に形成されずに外周面に形成され、巻線5は導線4を連続的に巻回することによって形成されると共に、導線4における隣接する単位巻線5aを接続する部位はコア部2の内周面に配置されている。【選択図】図1

Description

本発明は、リング状のコア部と、このコア部の表面にコア部の周方向に沿って間隔を空けて突設された複数の仕切部と、コア部の表面における隣接する一対の仕切部で仕切られた各巻線形成部位に形成された複数の単位巻線で構成された巻線とを備えている巻線部品に関するものである。
この種の巻線部品の一例として、下記の特許文献1に開示された巻線部品(コイル装置)が知られている。この巻線部品は、磁気ギャップ部を有しないリング状のコア部(コア)と、コア部の表面に120度の間隔で突設された3つの仕切部(リブ)と、隣接する2つの仕切部の間のそれぞれに巻装された3つの巻線(コイル)とを備え、この3つの巻線に対して3相の交流電圧が印加される構成となっている。この場合、各仕切部は、コア部の表面における内周面、2つの側面および外周面の全域に亘る環状の鍔体に形成されている。また、各巻線は、1本の導線を連続的にコア部に巻回して形成されている。
特開2014−56861号公報(第5頁、第1図)
ところで、上記の巻線部品では、隣接する2つの仕切部の間に形成される3つの巻線が個別に1本の導線を連続的にコア部に巻回して形成されているが、この巻線部品と同じ仕様の仕切部が突設されたコア部を用いて、1本の導線を連続的にコア部に巻回することにより、3つの巻線が互いに接続された状態で形成された(つまり、3つの巻線が分割巻きされて形成された)巻線部品を作製することも考えられる。この巻線部品では、各巻線が仕切部によって仕切られるため、各巻線を規定の部位(つまり、2つの仕切部で仕切られた部位)に巻崩れの生じない状態で形成することが可能になる。
ところが、この巻線部品では、上記したように各巻線を仕切る仕切部がコア部の表面における内周面、2つの側面および外周面の全域に亘る環状に形成されているため、導線における各巻線を接続する部位は、必ず仕切部を横切る状態で配線される構成(つまり、導線が仕切部との接触部位において無理に折曲される構成)となる。これにより、この巻線部品には、この無理な折曲に起因した応力が作用する仕切部との接触部位において、導線が損傷するおそれがあるという解決すべき課題が存在している。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、仕切部が形成されたコア部に導線を巻回して分割巻きされた巻線を備えつつ、無理な導線の折曲を回避し得る巻線部品を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく請求項1記載の巻線部品は、リング状のコア部と、当該コア部の表面に当該コア部の周方向に沿って間隔を空けて突設された鍔状の複数の仕切部と、前記コア部の前記表面における前記複数の仕切部のうちの隣接する一対の仕切部で仕切られた各巻線形成部位に形成された複数の単位巻線で構成された巻線とを備えている巻線部品であって、前記複数の仕切部は、前記コア部の内周面に形成されずに外周面に形成され、前記巻線は導線を連続的に巻回することによって形成されると共に、当該導線における隣接する前記単位巻線を接続する部位は前記内周面に配置されている。
請求項2記載の巻線部品は、請求項1記載の巻線部品において、前記複数の仕切部は、前記コア部の側面には形成されていない。
請求項3記載の巻線部品は、請求項1記載の巻線部品において、前記複数の仕切部は、前記コア部の側面にも形成されている。
請求項4記載の巻線部品は、請求項1から3のいずれかに記載の巻線部品において、前記各巻線形成部位間には、前記複数の仕切部のうちの隣接する一対の仕切部で仕切られて前記単位巻線の形成されていない巻線非形成部位が介在している。
請求項5記載の巻線部品は、請求項1から4のいずれかに記載の巻線部品において、前記コア部は、リング状のコア本体と、当該コア本体を収容するリング状のケースとを備えて構成され、前記複数の仕切部は、前記ケースの表面に突設されている。
請求項1記載の巻線部品では、複数の仕切部は、コア部の内周面に形成されずに外周面に形成され、巻線は導線を連続的に巻回することによって形成されると共に、導線における隣接する単位巻線を接続する部位はコア部の内周面に配置されている。
したがって、この巻線部品によれば、導線における隣接する単位巻線を接続する部位が仕切部を横切る状態ではないことから、隣接する一対の仕切部で仕切られた巻線形成部位に、この仕切部によって単位巻線の巻崩れを防止しつつ、かつ仕切部での無理な折曲に起因した応力のこの接続する部位への作用を回避しつつ巻線をコア部に分割巻きして形成することができる。これにより、この巻線部品によれば、巻線に対する仕切部からの応力の作用を回避することができる結果、製品の長寿命化を図ることができる。
請求項2記載の巻線部品によれば、複数の仕切部はコア部の側面には形成されていない構成のため、一対の仕切部で仕切られた巻線形成部位に導線を巻回する際に、コア部の側面にも仕切部が形成されている構成と比較して、導線が仕切部に引っ掛かるという事態の発生をより低減することができ、巻線作業の作業性を向上させることができる。
請求項3記載の巻線部品によれば、複数の仕切部はコア部の側面にも形成されているため、コア部の外周面だけではなく、コア部の側面においても、隣接する単位巻線同士を確実に分離した状態で巻線を形成することができる。
請求項4記載の巻線部品によれば、巻線形成部位間に配置する巻線非形成部位の数を調整することにより、各単位巻線間の結合容量を調整することができる。
請求項5記載の巻線部品によれば、コア本体と、コア本体を収容するケースとを備えてコア部を構成し、複数の仕切部はケースの表面に突設するようにしたことにより、一般的にコア本体よりも加工の容易な材料(例えば樹脂材料)で形成されるケースに仕切部を形成できるため、複数の仕切部を備えたコア部をより安価に作製でき、その結果として、巻線部品の製品コストの低減を図ることができる。
巻線部品1の側面図である。 図1の巻線部品1におけるコア部2の部分拡大斜視図である。 コア部2の側面図である。 図3におけるコア部2のA−A断面図である。 図1の巻線部品1の内周面を矢印E方向から見た部分拡大図である。 図2のコア部2に自動巻線機で巻線5を形成する状態を説明するための説明図である。 巻線部品1Aの側面図である。 図7の巻線部品1Aの内周面を矢印E方向から見た部分拡大図である。 他のコア部2Aでの仕切部3の構成を説明するための断面図であって、図4に示すコア部2の断面図に対応する断面図である。 他のコア部2Bでの仕切部3の構成を説明するための断面図であって、図4に示すコア部2の断面図に対応する断面図である。 仕切部3の他の側面視形状を説明するためのコア部2Cの部分拡大図である。 仕切部3の他の側面視形状を説明するためのコア部2Dの部分拡大図である。
以下、巻線部品の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、巻線部品の構成について説明する。なお、巻線部品としては、巻線を1つだけ備えたコイル(インダクタ)、および互いに電気的に絶縁された2以上の巻線を備えたトランスが存在するが、本例では一例として、コイルを例に挙げて説明する。
図1に示す巻線部品としての巻線部品1は、リング状(環状:本例では側面視円環状)のコア部2と、コア部2の表面に突設された鍔状の複数の仕切部3と、コア部2の表面に導線4を連続的に巻回して形成された巻線5とを備えている。
具体的には、コア部2は、一例として、図3,4に示すように、磁性材料を用いてリング状(環状:本例では側面視円環状)に形成されたコア本体11と、このコア本体11を収容するリング状(環状:本例では側面視円環状)のケース(ボビン)12とを備えて構成されている。ケース12は、例えば、電気的絶縁性を有する樹脂材料で形成されて、図4に示すように収容されたコア本体11の表面全体(内周面11a、2つの側面11b,11cおよび外周面11d)を覆うように構成されている。
本例の巻線部品1では、このようにケース12を備えた構成のため、複数の仕切部3は、図1〜図4に示すように、コア部2の表面としてのケース12の表面に突設(立設)されている。詳細には、複数の仕切部3は、ケース12の表面全体(ケース12の内周面12a、2つの側面12b,12cおよび外周面12d)のうちの外周面12dにのみ形成され、内周面12aおよび2つの側面12b,12cには形成されていない構成となっている。また、複数の仕切部3は、同じ形状の鍔状(本例では鍔状の一例として、図2,3,4に示すように、外周面12dからの高さHが均一で、かつ外周面12dからほぼ直角(放射状)に起立する直方体状)に形成されると共に、コア部2の周方向(矢印B方向)に沿って間隔を空けて(本例では一例として、ほぼ等間隔(ほぼ等角度間隔)で)突設されている。したがって、すべての仕切部3の先端は、図3,6に示すように、コア部2の中心O(内周面11a、外周面11d、内周面12aおよび外周面12dの中心でもある)を中心とする同一仮想円C上に位置する構成となっている。
巻線5は、コア部2の表面(本例ではケース12の表面)における複数の仕切部3のうちの隣接する一対の仕切部3で仕切られた各巻線形成部位Dに形成された複数の単位巻線5aが互いに接続(本例では一例として直列接続)されて構成されている。つまり、巻線5は、複数の単位巻線5aに分割されてコア部2に形成されている。本例では一例として、図2に示すように、コア部2の表面におけるすべての隣接する一対の仕切部3で仕切られた部位が巻線形成部位Dに形成されている。この構成により、この巻線部品1では、図1に示すように、すべての隣接する一対の仕切部3間に単位巻線5aが形成されている。
また、各単位巻線5aは、一例として同じターン数で形成されているが、異なるターン数で形成されていてもよい。また、各単位巻線5aは、単層に形成されていても良いし、また多層に形成されていてもよいが、図1に示すように、コア部2の表面からの厚みが仕切部3の高さH未満となるように形成されている。
また、各単位巻線5aは、導線4を連続的に巻回して形成される構成のため、各単位巻線5aをコア部2の内周面側(本例ではケース12の内周面12a側)から見たときに(図1に示す矢印E方向から見たときに)、図5に示すように、導線4における隣接する単位巻線5aを接続する部位4aはコア部2の各側面および内周面(本例ではケース12の側面12b,12cおよび内周面12a)に配置されている。本例の巻線部品1では、コア部2の各側面および内周面(ケース12の各側面12b,12cおよび内周面12a)には仕切部3が形成されていない構成のため、従来の構成(つまり、単位巻線を接続する部位がリブを横切る状態となる構成)とは異なり、導線4の各部位4aが仕切部3(従来の構成でのリブ)を横切る状態ではないことから、仕切部3での無理な折曲に起因した応力の各部位4aへの作用が回避されている。
次に、巻線部品1における巻線5のコア部2への巻回方法について説明する。この巻線部品1では、巻線5は、上記したように、導線4を連続的にコア部2の表面(ケース12の表面)における各巻線形成部位D(隣接する一対の仕切部3で仕切られた部位)に所定ターン数ずつ巻回して形成される。この場合、導線4を手作業で巻回してもよいが、一般的には、自動巻線機(例えば、特開平5−299284号公報に開示されているような巻線機)を使用して導線4を各単位巻線5aに分割して巻回(分割巻き)する。
この種の自動巻線機は、通常、図6に示すように、コア部2の外周面(本例では、ケース12の外周面12dに突設された各仕切部3の先端が位置する仮想円C)と接触してコア部2をその周方向(矢印B方向)に沿って、中心Oを中心に回転させる複数(同図では一例として4個)の送りローラ21と、コア部2に巻回する導線4を保持する蓄線リング22と、各送りローラ21の回転速度および回転方向、並びに蓄線リング22の回転速度を制御する制御回路(図示せず)とを少なくとも備えている。
この場合、本例の巻線部品1を構成するコア部2は、上記のようにコア部2の外周面(本例では、ケース12の外周面12d)に複数の仕切部3が突設された構成を採用している。このため、このコア部2は、複数の仕切部3の間隔や仕切部3の高さHが適切な値に規定されることで、仕切部3の先端に接触する送りローラ21によって中心Oを中心としてスムーズに回転され、かつ形成された単位巻線5aと送りローラ21とが接触しないように構成されている。したがって、このコア部2を備えた巻線部品1では、自動巻線機によってコア部2の表面に巻線5を、この表面における各巻線形成部位D(隣接する一対の仕切部3間)に各単位巻線5aに分割して、かつ送りローラ21と単位巻線5aとの接触を回避しつつ巻回(形成)することが可能になっている。
なお、複数の仕切部3の間隔については、上記の例のようにほぼ等間隔(等角度間隔)に規定するのが一般的であるが、隣接する一対の仕切部3の間隔が、送りローラ21がこの隣接する一対の仕切部3間に位置している状態において、この一対の仕切部3間に巻回されている単位巻線5aとの接触が回避し得る間隔以下となっている限りにおいて、他の隣接する一対の仕切部3の間隔と異なる間隔に規定することもできる。また、上記のように自動巻線機によってコア部2の表面に巻線5を巻回(形成)する場合には、各仕切部3の高さHが一定という要件を満たしていれば十分であることから、この要件を満たす限りにおいて、各仕切部3の形状を異なるものにすることもできる。
このように、この巻線部品1では、コア部2の表面の一部を構成する外周面(本例では、ケース12の外周面12d)には鍔状の複数の仕切部3が突設(形成)され、コア部2の表面の他の一部を構成する各側面および内周面(本例では、ケース12の各側面12b,12cおよび内周面12a)には仕切部3が突設(形成)されていない。また、この巻線部品1では、巻線5は導線4を連続的に巻回することによって形成されると共に、導線4における隣接する単位巻線5aを接続する部位4aはコア部2の内周面(ケース12の内周面12a)に配置されている。
したがって、この巻線部品1によれば、導線4の各部位4aが仕切部3を横切る状態ではないことから、隣接する一対の仕切部3で仕切られた巻線形成部位Dに、この仕切部3によって単位巻線5aの巻崩れを防止しつつ、かつ仕切部3での無理な折曲に起因した応力の各部位4aへの作用を回避しつつ巻線5をコア部2に分割巻きして形成することができる。これにより、この巻線部品1によれば、巻線5に対する仕切部3からの応力の作用を回避することができる結果、製品の長寿命化を図ることができる。
また、この巻線部品1では、コア部2の各側面(本例では、ケース12の各側面12b,12c)にも仕切部3が突設(形成)されていない。したがって、この巻線部品1によれば、一対の仕切部3で仕切られた巻線形成部位Dに導線4を巻回する際に、各側面(本例では、ケース12の各側面12b,12c)にも仕切部3が突設(形成)されている構成と比較して、導線4が仕切部3に引っ掛かるという事態の発生をより低減することができ、巻線作業の作業性を向上させることができる。
また、この巻線部品1によれば、コア部2に形成された複数の仕切部3の間隔や仕切部3の高さHを適切な値に規定することにより、コア部2に巻線5を自動巻線機で形成する際に、仕切部3の先端に接触する自動巻線機の送りローラ21によってコア部2をその中心Oを中心としてスムーズに回転させ、かつ形成された単位巻線5aと送りローラ21との接触を回避しつつ(つまり、送りローラ21と単位巻線5aとの接触に起因した単位巻線5aの巻崩れを防止しつつ)、巻線5を形成することができる。
なお、上記の巻線部品1では、コア部2の表面における複数の仕切部3のうちのすべての隣接する一対の仕切部3で仕切られた部位を巻線形成部位Dに規定することで、コア部2の周方向に沿って単位巻線5aをコア部2のほぼ全周に亘って密な状態で形成する構成を採用しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、単位巻線5aを形成する巻線形成部位Dの間に、単位巻線5aを形成しない巻線非形成部位F(図7参照)を介在させて、コア部2の周方向に沿って単位巻線5aをコア部2のほぼ全周に亘って任意の間隔で粗の状態で形成する構成を採用することもできる。
具体的には、コア部2の周方向に沿って、巻線形成部位Dをn個(nは1以上の任意の整数)規定する都度、巻線非形成部位Fをm個(mは1以上の任意の整数)介在させる構成とする。一例として図7に示す巻線部品1Aでは、コア部2の周方向に沿って、巻線形成部位Dを1個(n=1の例)規定する都度、巻線非形成部位Fを1個(m=1の例)介在させる構成を採用している。また、この巻線部品1Aでも、巻線部品1と同様にして、各単位巻線5aをコア部2の内周面側(本例ではケース12の内周面12a側)から見たときに(図7に示す矢印E方向から見たときに)、図8に示すように、導線4における隣接する単位巻線5aを接続する部位4aはコア部2の側面および内周面(本例ではケース12の側面12b,12cおよび内周面12a)に配置されている。なお、巻線部品1と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略した。
したがって、この巻線部品1Aにおいても、導線4の各部位4aが仕切部3を横切る状態ではないことから、隣接する一対の仕切部3で仕切られた巻線形成部位Dに、この仕切部3によって単位巻線5aの巻崩れを防止しつつ、かつ仕切部3での無理な折曲に起因した応力の各部位4aへの作用を回避しつつ巻線5をコア部2に分割巻きして形成することができる。これにより、この巻線部品1Aによれば、巻線5に対する仕切部3からの応力の作用を回避できる結果、製品の長寿命化を図ることができる。
また、この巻線部品1Aにおいても、コア部2に形成された複数の仕切部3の間隔や仕切部3の高さHを適切な値に規定することにより、コア部2に巻線5を自動巻線機で形成する際に、仕切部3の先端に接触する自動巻線機の送りローラ21によってコア部2をその中心Oを中心としてスムーズに回転させ、かつ形成された単位巻線5aと送りローラ21との接触を回避しつつ(つまり、送りローラ21と単位巻線5aとの接触に起因した単位巻線5aの巻崩れを防止しつつ)、巻線5を形成することができる。
また、この巻線部品1Aによれば、巻線形成部位D間に配置する巻線非形成部位Fの数を調整することにより、各単位巻線5a間の結合容量を調整することができる。
なお、上記の巻線部品1,1Aでは、図4に示すようにコア部2の表面の一部を構成する外周面(上記の例では、ケース12の外周面12d)にのみ仕切部3を突設する構成(コア部2の各側面、つまりケース12の各側面12b,12cには形成しない構成)を採用しているが、図9に示すコア部2Aや図10に示すコア部2Bのように、コア部2の表面の一部を構成する外周面(上記の例では、ケース12の外周面12d)だけでなく、コア部2の表面の一部を構成する各側面(上記の例では、ケース12の各側面12b,12c)にも掛かる形状で仕切部3を突設する構成を採用することもできる。
この場合、図9に示すコア部2Aのように、各仕切部3を、コア部2の側面における外周面寄りの部位にのみ掛かる形状(上記の例では、ケース12の各側面12b,12cにおける外周面12d寄りの部位にのみ掛かる形状)、つまり、コア部2の側面における内周面寄りの部位には形成されない形状(上記の例では、ケース12の各側面12b,12cにおける内周面12a寄りの部位には形成されない形状)の鍔状に形成してもよい。
また、図10に示すコア部2Bのように、各仕切部3を、コア部2の側面における内周面寄りの部位にまで掛かる形状(上記の例では、ケース12の各側面12b,12cにおける内周面12a寄りの部位にまで掛かる形状)、つまり、コア部2の内周面にだけ形成されない形状(上記の例では、ケース12の内周面12aにだけ形成されない形状)の鍔状に形成してもよい。
これらの図9,10に示すコア部2A,2Bのように、コア部2の各側面にも各仕切部3を形成する構成を採用することにより、コア部2A,2Bの外周面だけではなく、コア部2A,2Bの各側面においても、単位巻線5aを隣接する他の単位巻線5aから仕切部3の厚み分だけ確実に分離した状態で巻線5を形成することができる。
また、上記の各コア部2,2A,2Bでは、各仕切部3の側面視形状は、図3に示すように長方形に形成されているが、これに限定されるものではなく、図11に示すコア部2Cのように、先端側の角部を面取りする構成(同図では弧状に面取りした構成を示しているが、図示はしないが、直線状に面取りする構成でもよい)を採用することで、コア部2Cに導線4を連続的に巻回する際において、導線4が仕切部3の先端に引っかかりにくくすることもできる。
一方、図12に示すコア部2Dのように、各仕切部3の側面視形状を、その先端側に向かうに従って厚みが徐々に増す形状とすることで、自動巻線機でコア部2Dに巻線5を形成する際の各送りローラとの接触面積を増加させるようにすることもできる。
また、上記の各例では、コア本体と、このコア本体を収容するリング状のケースとでコアを形成して、このケースの表面に巻線を巻回する構成を採用したため、コアの表面としてのケースの表面に仕切部を形成する構成を採用した。この構成によれば、コア本体よりも加工の容易な材料(例えば樹脂材料)で形成されるケースに仕切部を形成できるため、複数の仕切部を備えたコア部をより安価に作製でき、その結果として、巻線部品の製品コストの低減を図ることができる。一方、図示はしないが、コア本体のみでコアを形成して、コア本体の表面に巻線を巻回する構成のときには、コア本体の表面に仕切部を直接形成する構成を採用することもできる。
また、複数の単位巻線5aのすべてを直列接続して巻線5を形成する構成について上記したが、各単位巻線5aの接続形態はこの例に限定されない。例えば、複数の単位巻線5aを直列接続した組を複数並列接続する接続形態(この複数の組のうちの1つ以上が1つの単位巻線5aであってもよいし、各組における直列接続する単位巻線5aの数が同じでも異なっていてもよい)、および複数の単位巻線5aを並列接続した組を複数直列接続する接続形態(この並列接続した各組において、1つの単位巻線5aを並列接続してもよいし、複数の単位巻線5aを直列接続したものを並列接続してもよい)など、複数の単位巻線5aに対して、直列接続や並列接続を組み合わせて任意の接続形態とすることもできる。
また、巻線部品の一例としてコイルを例に挙げて説明したが、コア部2に2以上の巻線を、上記した巻線5と同様にして、それぞれ単位巻線に分割して巻回することで、巻線部品をトランスとして構成することもできる。
1,1A 巻線部品
2,2A,2B,2C,2D コア部
3 仕切部
4 導線
4a 接続する部位
5 巻線
5a 単位巻線
D 巻線形成部位
F 巻線非形成部位

Claims (5)

  1. リング状のコア部と、当該コア部の表面に当該コア部の周方向に沿って間隔を空けて突設された鍔状の複数の仕切部と、前記コア部の前記表面における前記複数の仕切部のうちの隣接する一対の仕切部で仕切られた各巻線形成部位に形成された複数の単位巻線で構成された巻線とを備えている巻線部品であって、
    前記複数の仕切部は、前記コア部の内周面に形成されずに外周面に形成され、
    前記巻線は導線を連続的に巻回することによって形成されると共に、当該導線における隣接する前記単位巻線を接続する部位は前記内周面に配置されている巻線部品。
  2. 前記複数の仕切部は、前記コア部の側面には形成されていない請求項1記載の巻線部品。
  3. 前記複数の仕切部は、前記コア部の側面にも形成されている請求項1記載の巻線部品。
  4. 前記各巻線形成部位間には、前記複数の仕切部のうちの隣接する一対の仕切部で仕切られて前記単位巻線の形成されていない巻線非形成部位が介在している請求項1から3のいずれかに記載の巻線部品。
  5. 前記コア部は、リング状のコア本体と、当該コア本体を収容するリング状のケースとを備えて構成され、
    前記複数の仕切部は、前記ケースの表面に突設されている請求項1から4のいずれかに記載の巻線部品。
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