JP2019192848A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組立が容易であり、かつ絶縁距離が確保された、低背で小型のコイル部品を提供する。【解決手段】前後、左右、上下の各方向を互いに直交する三方向として、端子４を備えて、前後および左右の方向を含む面に実装されるコイル部品１であって、前後方向を巻軸１００として巻線が巻回されてなるコイル６と、中脚２１を備えたコア２と、巻線が巻回されるボビン３と、コアに装着される絶縁性材料からなるカバー８とを備え、ボビンは、前後に開口を有して巻線が巻回される中空筒状の巻軸部３１の下方に前面と後面とから端子が突出する端子台３２が一体的に形成されてなり、コアは、巻軸部の中空部３３に中脚が挿通され、カバーは、左右方向から見て下方に開放しつつ下端が前後内方に屈曲するコの字型で、コアにおける下面２５の前後の縁、上面２２、前面２３、および後面２４を覆う。【選択図】図５

Description

本発明はコイル部品に関する。

コイル部品には、端子台を兼ねるボビンを備えて、基板上に実装可能な面実装型と呼ばれるものがある。面実装型のコイル部品のボビンは、コイルの巻線が巻回される巻軸部と、端子台とが一体的に形成されており、端子台から端子が突出している。端子の基端側はボビン内に埋め込まれ、コイルの巻線の巻きはじめと巻き終わりの端部が、その端子の基端側に接続されている。

ところで、コイル部品に限らず電子部品には、実装面積を減少させる小型化と、実装した際の上下高を抑制するための低背化とが求められている。コイル部品の低背化については、実装面と平行な一方向をコイルの巻軸方向とする「横型」にすることでコイル部品の高さを抑制することができる。しかし、横型のコイル部品が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のゲート駆動用トランスなど、高電圧を扱うものである場合には小型化が難しくなる。

具体的には、ＩＧＢＴのゲート駆動用トランスなどのコイル部品では、コイルの巻線やコアと端子との間に、電子回路側からの要求やコイル部品が扱う電圧の値などの仕様に応じ、所定の絶縁距離を設ける必要がある。コイルの巻線には、普通、表面に絶縁体からなる被膜層が設けられていることから、確保すべき絶縁距離は、コアと端子との間の距離となる。そして、絶縁距離には、空間を通ってコアと端子とを最短で結ぶ空間絶縁距離と、コアと端子とを最短で結ぶ経路上に絶縁物がある場合に絶縁物の表面に沿って迂回しつつコアと端子とを最短で結ぶ沿面絶縁距離とがある。

低背化に有利な横型のコイル部品のボビンは、巻軸方向を前後方向とすると、端子を前方および後方に突出させる構造である。そして、コアは、中脚が前後方向に突出する。そのため、コアは、自ずと前後方向に幅広となる。したがって、横型のコイル部品においてコアと端子との空間絶縁距離を確保するためには、ボビンの前後方向の幅を広くし、ボビンにおいて端子が突出している前後の端面とコアとの距離を大きくする必要がある。あるいは、ボビンにおいて端子を突出させる位置とコアとの上下方向の距離を大きくする必要がある。しかし、上下方向の距離を大きくすれば、横型としたことによる低背化の効果が得られなくなる。そこで、横型のコイル部品には、空間を通るコアと端子との経路上に介在して絶縁距離を確保するためのカバーが設けられているものもある。

図１に、カバー７を備えた従来の横型コイル部品１０１の一例を示した。図１は従来のコイル部品１０１の外観を示す斜視図であり、図１を、コイル部品１０１を右上前方から見たときの斜視図として、互いに直交する、左右、前後、および上下の三方向を規定すると、図１に示したコイル部品１０１は、前後方向と左右方向とを含む面の上面に実装される。

図１に示したように、コイル部品１０１は、前後方向に巻軸１００を有する図示しないコイルと、端子４が取り付けられた端子台３２が一体的に形成されたボビン３と、コイルを囲繞して閉磁路を形成するコア２とを基本的な構成としている。また、図１に示したコイル部品１０１では、コア２は、互いに前後方向に対面する二つのコア部材（２ａ、２ｂ）によって構成されており、二つのコア部材（２ａ、２ｂ）が互いに分離しないようにコア２の周囲にテープ５が巻回されている。そして、図１に示したコイル部品１０１は、上記の絶縁距離を確保するために、端子４の上方を庇状に覆うカバー７を備えている。

図２にコイル部品１０１の分解斜視図を示した。コア２は、二つのＥ型コア部材（２ａ、２ｂ）を前後方向で対面させてなるＥＥ型である。ボビン３は、コイル６の巻線が巻回される巻軸部３１の下方に端子台３２が一体形成されてなり、端子台３２の前面および後面のそれぞれから、左右方向に平行な複数本の端子４が前方および後方に向かって突出している。巻軸部３１は前後に開口する中空角筒状で、前後の開口端にはフランジが形成されている。そして、巻軸部３１の外周に巻線が巻回されてコイル６が形成されている。巻軸部３１の中空部３３にはＥ型コア（２ａ、２ｂ）の中脚２１が挿通される。

絶縁距離を確保するためのカバー７は、矩形平板状の庇部７２の上面に巻軸部３１を覆う枠部７１が一体的に形成された構造で、枠部７１は、前後方向から見ると下方が開放するコの字型で、巻軸部３１の左右と上とを覆うように形成されている。枠部７１の下端に接続する庇部７２において、枠部７１の上面と対面する領域には巻軸部３１が挿通される矩形状の開口部７３が形成されている。そして、図１に示したように、ボビン３にカバー７が装着された状態では、庇部７２の前端側および後端側が、それぞれ端子台３２の前面および後面に対して前方および後方に突出し、端子４の基部側の上方を覆う。

図１および図２に示したコイル部品１０１を組み立てる際には、ボビン３の巻軸部３１に巻線を巻回してコイル６を形成した上で、カバー７をボビン３に装着する。そして、二つのＥ型コア部材（２ａ、２ｂ）をカバー７の庇部７２の上面に配置しつつ、中脚２１を巻軸部３１の中空部３３に挿通し、Ｅ型コア部材（２ａ、２ｂ）を対面させてＥＥ型コア２からなる閉磁路を形成する。そして、コア２の周囲をテープ５で固定し、コイル部品１０１を完成させる。

図３に、従来のコイル部品１０１における絶縁距離を説明するための図を示した。図３は、コイル部品１０１を上下前後の方向で切断したときの縦断面図であり、図１におけるａ−ａ矢視断面に対応している。図３において、コイル部品１０１を前後に二分する分割線１１０に対して後方側は、カバー７を装着していない状態での絶縁距離を示し、前方側は、カバー７を装着した状態の絶縁距離を示している。図中、太線点線で示した経路（２０１〜２０３）の距離が絶縁距離である。カバー７が装着されていない場合では、コア２と端子４との絶縁距離は、最短距離の経路２０１の距離であり、空間絶縁距離となっている。

一方、カバー７が装着されていると、コア２と端子４との間にはカバー７の庇部７２が端子４の上方を覆うため、コア２と端子４との絶縁距離は、カバー７を装着していないときの絶縁距離よりも長くなる。そして、コア２から端子４までの絶縁距離は、カバー７の庇部７２の上面を通って庇部７２の先端を経た後、空間を通って端子４に至る経路２０２の沿面距離と空間距離とを合計した絶縁距離、およびボビン３の端子台３２の表面に沿う経路２０３の沿面絶縁距離である。そして、これらの経路（２０２、２０３）の距離のうち、短い方が絶縁距離として確保される。なお、以下の非特許文献１には、市販の横型のコイル部品の仕様などが記載されている。

ＴＤＫ株式会社、"IGBT/FET用トランス VGTシリーズ"、[online]、[平成３０年４月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://product.tdk.com/info/ja/catalog/datasheets/trans_gate-drive_vgt_ja.pdf＞

上述したように、端子台が一体的に形成されたボビンを備えた面実装型のコイル部品は、低背化を達成するために、前後方向を巻軸としてコイルの巻線が巻回される横型となっている。そして、従来の横型のコイル部品では、絶縁距離を確保しつつ小型化を達成するために、端子の上方を庇状に覆うカバーが必要となる。しかし、従来のコイル部品のカバーは、ボビンの巻軸部に装着される枠体と、ボビンの端子台の上方を庇状に覆う庇部とかなる複雑な形状を有している。また、コイル部品を組み立てる際にはその複雑な形状のカバーをボビンに装着する工程が必要となる。さらに、二つのコア部材を前後方向で対面させた状態でコアの中脚をボビンの巻軸部に挿通させているため、コア部剤を固定するためのテープも必要であった。そのため、従来のコイル部品では、複雑な形状のカバーを製造するためのコストや、そのカバーを装着するための組立コスト、そして、テープに掛かる材料コストなどによって、コイル部品を安価に提供することが難しかった。

そこで、本発明は、部品点数が少なく、組立が容易であり、絶縁距離が確保された、低背で小型のコイル部品を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、前後、左右、上下の各方向を互いに直交する三方向として、
端子を備えて、前後および左右の方向を含む面に実装されるコイル部品であって、
前後方向を巻軸として巻線が巻回されてなるコイルと、中脚を備えたコアと、前記巻線が巻回されるボビンと、前記コアに装着される絶縁性材料からなるカバーとを備え、
前記ボビンは、前後に開口を有して前記巻線が巻回される中空筒状の巻軸部の下方に前面と後面とから前記端子が突出する端子台が一体的に形成されてなり、
前記コアは、前記巻軸部の中空部に前記中脚が挿通され、
前記カバーは、左右方向から見て下方に開放しつつ下端が前後内方に屈曲するコの字型で、前記コアにおける下面の前後の縁、上面、前面、および後面を覆う、
ことを特徴とするコイル部品としている。

また、前記カバーが、弾性を有する材料からなるコイル部品としてもよい。

本発明によれば、部品点数が少なく、組立が容易であり、絶縁距離が確保された、低背で小型のコイル部品が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。

従来のコイル部品の外観図である。 従来のコイル部品の分解斜視図である。 従来のコイル部品における絶縁距離を説明するための図である。 本発明の実施例に係るコイル部品の外観図である。 上記実施例に係るコイル部品の分解斜視図である。 上記実施例に係るコイル部品における絶縁距離を説明するための図である。 上記実施例に係るコイル部品におけるカバーの装着方法の一例を示す図である。

本発明の実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一又は類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。

＝＝＝実施例＝＝＝
図４は、本発明の実施例に係るコイル部品１の外観図である。なお、以下では、本発明の実施例に係るコイル部品１における、上下、左右、前後の各方向を、図１〜図３に示した従来のコイル部品１０１と同様にして規定する。図４に示したように、実施例に係るコイル部品１と、図１に示した従来のコイル部品１０１とは、実質的に同じコイル６、ボビン３、コア２を備えている。しかし、実施例に係るコイル部品１では、カバー８の構造が従来のコイル部品１０１のカバー７とは異なっている。

図５は、実施例に係るコイル部品１の分解斜視図である。実施例に係るコイル部品１のカバー８は、弾性を有する絶縁性の樹脂からなる。図５に示したように、カバー８は、コア２の上面２２と前後両面（２３、２４）とを覆うように、左右方向から見ると下方が開放するコの字型の形状となっている。また、カバー８の前面８１および後面８２は、上面８３の前縁辺および後縁辺から下方に向かいつつ、下端が後方および前方に向かって屈曲している。

実施例に係るコイル部品１の組立手順は、ボビン３の巻軸部３１に巻線を巻回してコイル６を形成した上で、二つのコア部材（２ａ、２ｂ）の中脚２１をボビン３の巻軸部３１の中空部３３に挿通し、ＥＥ型コア２を形成する。そして、カバー８を左右方向からスライドさせるようにしてコア２に装着する。それによって、コア２の上面２２、前面２３、後面２４、および下面２５における前後の縁の部分がカバー８によって覆われる。また、二つのコア部材（２ａ、２ｂ）が一体化した状態でコア２が固定される。このようにしてコイル部品１が完成する。

なお、実施例に係るコイル部品１では、カバー８の前後方向、および上下方向の内寸は、それぞれコア２の前後方向、および上下方向の内寸とほぼ等しく、カバー８は、弾性変形した状態でコア２に対して遊びがない状態で嵌め込まれている。そして、コア２は、前後方向ではカバー８の前方内面と後方内面との間に狭持され、上下方向では、カバー８の上方内面と屈曲した下端の内面８４との間に狭持される。それによって、二つのコア部材（２ａ、２ｂ）は、より強固に一体化された状態で固定されている。

図６に、実施例に係るコイル部品１における絶縁距離を説明するための図を示した。図６は、コイル部品１を上下方向と前後方向とを含む面で切断したときの縦断面図であり、図４におけるｂ−ｂ矢視断面に対応している。また、図６では、図３と同様に、コイル部品１を前後に二分する分割線１１０に対して後方側は、カバー８を装着していない状態での絶縁距離を示し、前方側は、カバー８を装着した状態の絶縁距離を示している。

図６に示したように、カバー８は、前面８１と後面８２の下端側が互いに対向するように内方に向かって屈曲しており、コア２の下面２５の前方側と後方側は、カバー８における屈曲した下端部分によって覆われる。それによって、図中太線の点線で示したように、ボビン３の端子台３２の形状に沿う経路２０４が絶縁距離となる。この絶縁距離は沿面絶縁距離であり、空間を通る最短経路２０１に沿う絶縁距離よりも長く。実施例のコイル部品１では、十分な絶縁距離が確保されている。

このように本実施例のコイル部品１では、カバー８が二つのコア部材（２ａ、２ｂ）からなるコア２を固定する部材としても用いられている。すなわち、図１に示した従来のコイル部品１０１におけるテープ５が不要である。また、上述したように、カバー８をコア２に対して左右方向からスライドさせるだけの簡単な手順で、カバー８をコア２に装着することができる。そして、従来のコイル部品１０１と同様に沿面絶縁距離が確保されている。また、カバー８は弾性を有する樹脂製であるため、従来のコイル部品１０１に用いられていた剛性が高いカバー７よりも薄くすることができる。そのため、本実施例に係るコイル部品１は、従来のコイル部品１０１よりも低背化が可能である。また、カバー８は、弾性変形しながらコア２に嵌め込まれることから、寸法誤差の許容範囲が大きい。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例に係るコイル部品１では、カバー８を左右方向からスライドさせるようにしてコア２に装着していたが、カバー８が弾性を有する樹脂製であることから、例えば、図７に示したように、カバー８をコア２に対して上方から押し込み（図中、白抜き矢印方向）、カバー８の前面８１と後面８２の下端を、前方と後方とに押し広げるようにしてカバー８をコア２に装着することも考えられる。いずれにしても、実施例に係るコイル部品１では、組立が容易な構造になっている。

上記実施例に係るコイル部品１は、コア２の構造がＥＥ型であったが、中脚２１を有するコア２であれば、ＥＩ型など、他の構造のコア２であってもよい。

実施例に係るコイル部品１のカバー８は、弾性を有する樹脂製であったが、もちろん、コア２に嵌め込むことができる寸法精度が確保できていれば、より高い剛性を有する絶縁性材料でできていてもよい。

１，１０１ コイル部品、２ コア、２ａ，２ｂ コア部材、３ ボビン、４ 端子、
５ テープ、６ コイル、７，８ カバー、２１ コアの中脚、２２ コアの上面、
２３ コアの前面、２４ コアの後面、２５ コアの下面、３１ ボビンの巻軸部、
３２ ボビンの端子台、３３ ボビンの中空部、７１ カバーの枠部、
７２ カバーの庇部、８１ カバーの前面、８２ カバーの後面、８３ カバーの上面、８４ カバー下端の内面、１００ 巻軸

Claims (2)

1. 前後、左右、上下の各方向を互いに直交する三方向として、
   端子を備えて、前後および左右の方向を含む面に実装されるコイル部品であって、
   前後方向を巻軸として巻線が巻回されてなるコイルと、中脚を備えたコアと、前記巻線が巻回されるボビンと、前記コアに装着される絶縁性材料からなるカバーとを備え、
   前記ボビンは、前後に開口を有して前記巻線が巻回される中空筒状の巻軸部の下方に前面と後面とから前記端子が突出する端子台が一体的に形成されてなり、
   前記コアは、前記巻軸部の中空部に前記中脚が挿通され、
   前記カバーは、左右方向から見て下方に開放しつつ下端が前後内方に屈曲するコの字型で、前記コアにおける下面の前後の縁、上面、前面、および後面を覆う、
   ことを特徴とするコイル部品。
2. 請求項１に記載のコイル部品であって、前記カバーは、弾性を有する材料からなることを特徴とするコイル部品。

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