JP2019204838A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制しつつ、絶縁距離が確保された小型のコイル部品を提供する。【解決手段】上下方向を巻軸とした巻線コイル２の下方にＵ字状の銅板コイル１０ａが積層されたコイル部品１ａであって、中空筒状の巻軸部の下方に銅板コイルが埋設されるコイル埋設部４２ａが形成されたボビン４ａと、巻軸部の中空部４３に中脚３３が挿通されるとともに、前後方向から見て上下左右の各方向を含む面内に閉磁路を形成するコア３と、導線の端部が取り付けられる端子５とを備える。銅板コイルの端部がボビンの後面から突出し、コイル埋設部の前面は、銅板コイルの前端側の外周形状に沿う形状に形成され、左右両端に前後方向を法線とする平坦面が形成される。端子５は、コイル埋設部の前端側の左右両端のそれぞれに埋設されているとともに、コイル埋設部内で屈曲して一端が絡げ端子５１として平坦面から前方に突出し、他端５２が左右方向に突出している。【選択図】図７

Description

本発明はコイル部品に関する。

コイル部品には、専用の端子を備えて、リフロー半田付けなどの自動実装を前提としたものがある。自動実装を前提とした（以下、基板実装型とも言う）コイル部品では、ボビンに端子が取り付けられている。また、コイル部品には、Ｕ字状の銅板や太い柱状の導体を一巻き分のコイルとしたものがある。例えば、以下の特許文献１に記載されているカレントトランスは、巻数比に反比例した電流を発生し、例えば、負荷側に流れる大電流を検出する用途などに利用されるコイル部品である。

カレントトランスは、一般的には、変流比がＮ：１となるように、大電流が流れるコイルとしてＵ字状の一巻きコイルを用い、検出する電流が流れるコイルとして、導線を多層巻きにしてなるコイル（以下、巻線コイルとも言う）を用いている。そして、一巻きコイルと、巻線コイルとが、巻軸を共通しつつ、当該巻軸方向に積層されている。なお、近年では、より大電流を扱うコイル部品に対応しつつ、コイル部品の低背化を図るために、銅板を用いた一巻きコイル（以下、銅板コイルとも言う）を用いたカレントトランスもある。また、銅板コイルを備えたコイル部品では、組み立てコストを低減させるために、ボビンを、銅板コイルを内型としたインサート成形品で構成している。

図１は、Ｕ字状の銅板からなるコイル１１０を備えた基板実装型のコイル部品１０１を示す図である。なお、図１では、カレントトランスとして機能するコイル部品１０１を示した。図１（Ａ）は、コイル部品１０１の外観を一方向から見たときの斜視図であり、図１（Ｂ）は、コイル部品１０１を他の方向から見たときの斜視図である。なお、以下では、互いに直交する三方向を上下方向、前後方向、および左右方向とする。そして、コイル（２、１１０）の巻軸１００方向を上下方向とするとともに、銅板からなる一巻きコイル(以下、銅板コイル１１０とも言う)が、巻線コイル２の下方に積層されていることとして、上下の各方向を規定する。

コイル部品１０１は、図１（Ａ）に示したように、上下方向で対面する二つのコア部材（３１、３２）からなるコア３による閉磁路内に配置されたボビン１０４を備えている。また、図示した例では、コア３の周囲にテープ６が巻回され、二つのコア部材（３１、３２）が、互いに対面した状態で固定されている。ボビン１０４は、絶縁製の樹脂からなる一体成形品であり、外周側に導線が巻回される巻軸部１４１の下方にインサート成形により銅板コイル１１０が埋設されている領域（以下、コイル埋設部１４２とも言う）が形成されている。

図１（Ａ）に示したように、ボビン１０４には、巻線コイル２に接続される柱状の線材からなる端子（以下、巻線用端子５とも言う）の一部が、ボビン１０４のコイル埋設部１４２に銅板コイル１１０とともに埋設されている。巻線用端子５は、その両端が、コイル埋設部１４２にてボビン１０４の外方に突出し、ボビン１０４内で屈曲してボビン１０４に対して異なる方向に突出している。そして、巻線用端子５の一端側は、導線の端部が巻回される絡げ端子５１であり、ボビン１０４から直線状に突出している。他端側は、回路基板に実装される実装用端子５２であり、ボビン１０４の下面側に回り込むようにコの字型に屈曲している。そして、ボビン１０４の下面に沿う実装用端子５２の先端側が、回路基板に対して表面実装される。ここで、絡げ端子５１がボビン１０４の前端側から前方に向かって突出していることとして前後の各方向を規定することとする。したがって、コア３は、前後方向から見ると、上下方向と左右方向とを含む面内に閉磁路を形成し、巻線コイル２の上方と左右両側、およびコイル埋設部１４２に埋設されている銅板コイル１１０下方と左右両側を囲繞している。

図１（Ｂ）に示したように、ボビン１０４のコイル埋設部１４２の後端からは、銅板コイル１１０の端部が、基板に実装される端子（以下、銅板コイル端子１１とも言う）として突出している。銅板コイル端子１１は、コの字状で、実装用端子５２と同様に、ボビン１０４から外方に向けて突出した後、下方に屈曲しつつ、さらにボビン１０４の下面側に回り込むように屈曲している。また、ボビン１０４には、上下方向に貫通する中空部４３が形成され、この中空部４３にコア３の中脚３３が挿通されている。また、ボビン１０４の下面には、銅板コイル１１０を内型としてインサート成形する際に、銅板コイル１１０を位置決めした状態で固定するためのピンが挿入される孔７が形成されている。

図２に、図１に示したコイル部品１０１の分解斜視図を示した。図２に示したように、ボビン１０４に装着されるコア３はＥ型のコア部材（３１、３２）を上下方向で対面させてなるＥＥ型であり、ボビン１０４の巻軸部１４１は、中空角筒状で、上端にフランジが形成されている。中空部４３は、巻軸部１４１の上面からコイル埋設部１４２の下面まで貫通している。

図３に、ボビン１０４における銅板コイル１１０や巻線用端子５の埋設状態を示した。図３は、コイル部品１０１を、銅板コイル１１０が埋設されている上下方向の位置で、前後と左右の各方向を含む面(以下、水平面とも言う）で切断したときの横断面を下方から見たときの図であり、図１におけるａ−ａ矢視断面に対応している。

図３に示したように、Ｕ字状の銅板コイル１１０と巻線コイル２とが、ボビン１０４の中空部４３に挿通されているコア３の中脚３３に対して同軸に巻回されている。また、巻線用端子５は、銅板コイル１１０との絶縁距離を確保するために、ボビン１０４内で、銅板コイル１１０のＵ字の形状に沿ってＪ字状に斜め後方に向けて屈曲している。そして、コア３の外脚３４に近接しないように、コイル埋設部１４２の内部で再度屈曲し、コイル埋設部１４２の前方の左面および右面から左方および右方に向けて突出している。また、銅板コイル１１０をインサート成形する際に、銅板コイル１１０を固定するピンが挿通される孔７は、銅板コイル１１０を外方に露出させる経路となるため、コア３の特に中脚３３からの絶縁距離を確保するために、銅板コイル１１０の前端側に配置されている。

特開２００３−７７７４４号公報

コイル部品に限らず電子部品には、実装面積を小さくするために、さらなる小型化が求められている。しかし、銅板コイルを備えたコイル部品では、大電流を扱うため、銅板コイルの断面積を小さくすることができない。すなわち、銅板コイルの外形をなすＵ字は、全ての領域で所定の幅以上であることが必要となる。また、大電流を扱うコイル部品では、一次コイル、二次コイル、コア、端子、およびインサート成形時にピンを挿通する孔の相互の絶縁距離を確保する必要もある。したがって、銅板コイルを備えたコイル部品をさらに小型化することは容易ではない。端子やコアの周囲を絶縁性のカバーで覆うことも考えられるが、コイル部品を構成する部品点数が増え、カバーを取り付けるための工程も必要となる。そのため、コイル部品を安価に提供することが難しくなる。

そこで、本発明は、製造コストを抑制しつつ、絶縁距離が確保された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、互いに直交する三方向を上下方向、前後方向、および左右方向として、
上下方向を巻軸方向として、当該巻軸の周囲に導線が巻回されてなる巻線コイルと、当該巻線コイルの下方に銅板がＵ字状に形成されてなる一巻き分の銅板コイルとが積層されてなるコイル部品であって、
前記巻線コイルの導線が巻回される中空筒状の巻軸部の下方に前記銅板コイルが埋設されるコイル埋設部が形成されたボビンと、前記巻軸部の中空部に中脚が挿通されるコアと、前記導線の端部が取り付けられる端子とを備え、
Ｕ字状の前記銅板コイルの端部がボビンの後面から後方に向かって突出し、
前記コアは、前後方向から見て、上下方向と左右方向とを含む面内に閉磁路を形成し、
前記ボビンは、前記コイル埋設部の前面が、前記銅板コイルにおける前端側の外周形状に沿う形状に形成され、当該前面の左右両端に前後方向を法線とする平坦面が形成され、
前記端子は、前記コイル埋設部の前方の左端側および右端側のそれぞれに埋設されているとともに、当該コイル埋設部内で屈曲し、一端が、絡げ端子として前記平坦面から前方に向かって突出し、他端が、左方および右方に向けて突出している、
ことを特徴とするコイル部品としている。

前記銅板コイルは、前端側の外周が階段状に形成され、前記ボビンは、前記コイル埋設部の前面が、前記銅板コイルの前端側の階段状の形状に沿って階段状に形成されているコイル部品とすれば、より好ましい。

本発明によれば、製造コストが抑制されつつ、絶縁距離が確保された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。

銅板コイルを備えた従来のコイル部品の外観を示す図である。 上記従来のコイル部品の分解斜視図である。 上記従来のコイル部品の横断面を示す図である。 本発明の実施例に係るコイル部品の外観を示す図である。 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を構成するボビンの構造を示す図である。 上記実施例に係るコイル部品の横断面を示す図である。 上記実施例に係るコイル部品における絡げ端子と、絡げ端子に導線を巻き付けるための巻線ノズルとの位置関係を示す図である。

本発明の実施例について、以下に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、同一また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＝＝＝
＜コイル部品の構造＞
本発明の実施例に係るコイル部品として銅板コイルを備えたカレントトランスを挙げる。図４と図５に本発明の実施例に係るコイル部品１ａを示した。また、図６にコイル部品１ａが備えるボビン４ａを示した。なお、以下に示す各図においても、上下、前後、左右の各方向を、図１〜図３と同様に規定することとする。図４（Ａ）は、コイル部品１ａを上前方から見たときの斜視図であり、図４（Ｂ）は、コイル部品１ａを下後方から見たときの斜視図である。図５は、コイル部品１ａを上前方から見たときの分解斜視図である。そして、図６（Ａ）は、ボビン４ａを上前方から見たときの斜視図であり、図６（Ｂ）は、ボビン４ａを下後方から見たときの斜視図である。

図４（Ａ）に示したように、本実施例のコイル部品１ａは、図１〜図３に示したコイル部品１０１と同様に、巻軸１００を共有して上下方向に積層されている銅板コイル（図示せず）と巻線コイル２の周囲に閉磁路を形成するようにコア３が配置されている。そして、図４（Ａ）に示したように、ボビン４ａのコイル埋設部４２ａの前端から前方に向けて絡げ端子５１が突出し、当該コイル埋設部４２ａの前方の左面および右面から、それぞれ実装用端子５２が突出している。また、図４（Ｂ）に示したように、コイル埋設部４２ａの後面から後方に向かって銅板コイル１０ａの端部が銅板コイル端子１１として突出している。そして、実装用端子５２と銅板コイル端子１１は、ボビン４ａから突出した領域がコの字型に屈曲し、先端側がボビン４ａの下面側に回り込んでいる。

図５に示したように、コア３はＥ型のコア部材（３１、３２）を上下方向に対面させてなるＥＥ型であり、各コア部材（３１、３２）の中脚３３が、ボビン４ａの巻軸部４１とコイル埋設部４２ａとを通って上下方向に貫通する中空部４３に挿通されている。また、二つのコア部材（３１、３２）は、周囲にテープ６が巻回されて、互いに分離しないように固定されている。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示したように、ボビン４ａの巻軸部４１は、中空角筒状で、上端側に矩形平板状のフランジが形成されている。巻軸部４１の中空部４３は、当該フランジの上面からコイル埋設部４２ａの下面まで貫通している。コイル埋設部４２ａの左右側面および下面には、下方のコア部材３２の外形に係合する凹部４４が形成されている。

このように、実施例に係るコイル部品１ａの基本的な構成や構造は、図１に示した従来のコイル部品１０１と同様である。しかし、本実施例のコイル部品１ａでは、上下方向から見たときの銅板コイル１０ａの平面形状とボビン４ａのコイル埋設部４２ａの前面の形状に特徴を有して、絶縁距離が確保されつつ、小型化を達成している。

図７は、コイル部品１ａを、銅板コイル１０ａが埋設されている上下方向の位置で、水平面で切断したときの横断面を下方から見たときの図であり、図４におけるｂ−ｂ矢視断面に対応している。図７に示したように、銅板コイル１０ａは、Ｕ字型の輪郭形状において、前端側の外周縁辺が、左右対称となるように左右両端を最下段とした階段状に形成されている。また、ボビン４ａのコイル埋設部４２ａにおける前面は、この銅板コイル１０ａの前端側の形状に沿って同様に階段状に形成され、コイル埋設部４２ａの前面の左右両端側が、前後方向を法線とした平坦面となっている。そして、巻線用端子５の中間部分が、銅板コイル１０ａの外周と所定の絶縁距離を隔てつつ、コイル埋設部４２ａに埋設され、絡げ端子５１が、コイル埋設部４２ａの前面における左右両端側の平坦面から前方に突出している。

このように、実施例に係るコイル部品１ａでは、ボビン４ａにおけるコイル埋設部４２ａの前面が、Ｕ字型の銅板コイル１０ａの外周側の輪郭形状に沿う形状に形成されている。それによって、コイル埋設部４２ａの前面の左右両端側が、ボビン４ａにおける最も前方の位置よりも後方に後退している。そして、実施例に係るコイル部品１ａでは、この後退した領域から絡げ端子５１が前方に向けて突出しているため、銅板コイル端子１１の後端から当該絡げ端子５１の前端までの長さで規定されるコイル部品１ａの前後方向のサイズが、図１〜図３に示した従来のコイル部品１０１に対して小さくなっている。

なお、銅板コイル１０ａの前端側の外周は、Ｕ字状であればよく、階段状に代え、従来のコイル部品１０１と同様に円弧状であってもよい。いずれにしても、ボビン４ａにおけるコイル埋設部４２ａの前面が、銅板コイル１０ａにおける前端側の外周に沿う形状に形成されているとともに、当該コイル埋設部４２ａの前面の左右両端側に絡げ端子５１が突出する平坦面が形成されていればよい。それによって、コイル部品１ａの前後方向のサイズを、従来のコイル部品１０１よりも小さくすることができる。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
ところで、コイル部品１ａを組み立てる工程では、普通、巻線ノズルを用いて導線の端部を絡げ端子５１に巻き付ける。また、絡げ端子５１の根元には切欠が形成されており、導線を絡げ端子５１に巻回する工程では、その切欠に導線を正確に巻回する必要がある。そのため、巻線ノズルは、より絡げ端子５１に近接させることが望ましい。そして、実施例に係るコイル部品１ａでは、銅板コイル１０ａの前端側の外周が階段状に形成され、ボビン４ａのコイル埋設領域４２ａの前面もその銅板コイル１０ａの形状に沿って階段状に形成されている。それによって、巻線ノズルを絡げ端子５１により近接させることが可能となっている。

図８に、ボビン（４ａ、４ｂ）の前端側の形状と巻線ノズル２０との位置関係を示した。図８は、コイル埋設部（４２ａ、４２ｂ）の横断面図であり、図８では、上記実施例に係るコイル部品１ａと、本発明のその他の実施例に係るコイル部品１ｂとを示した。その他の実施例に係るコイル部品１ｂは、銅板コイル１０ｂの前端側の外周が円弧状となっており、ボビン４ｂにおけるコイル埋設部４２ｂの前面左右中央には、銅板コイル１０ｂの前端側の形状に沿う台形状の凸部４５が形成されている。そして、コイル埋設部４２ｂの前面の左右両端側は絡げ端子５１が突出する平坦面となっている。

図８に示したように、その他の実施例に係るコイル部品１ｂは、実施例に係るコイル部品１ａと同様に、コイル埋設部４２ｂの前面の左右両端側が後方に後退し、図１〜図３に示した従来のコイル部品１０１に対し、前後方向のサイズを小さくすることができる。しかし、巻線ノズル２０の先端２１を絡げ端子５１に近接させると、巻線ノズル２０の側面が、コイル埋設部４２ｂの前面における台形状の凸部４５の側面に干渉する。一方、実施例に係るコイル部品１ａでは、コイル埋設部４２ａの前面が階段状に形成されているため、巻線ノズル２０の側面が当該コイル埋設部４２ａの前面に干渉せず、巻線ノズル２０をより後方まで移動させることができ、導線が繰り出される巻線ノズル２０の先端２１を、絡げ端子５１の基端近くまで接近させることができる。

上記実施例に係るコイル部品１ａは、面実装タイプであり、実装用端子５２が左右方向に突出しつつ、下方に屈曲し、さらに下端側がボビン４ａの下面に沿って屈曲していた。もちろん、実装用端子５２は、ボビン４ａから左右方向に突出した位置よりコア３に近接しなければ、どの方向に屈曲してもよい。実装用端子５２は、屈曲せずに、ボビン４ａから左右方向に直線状に突出していてもよい。

上記実施例に係るコイル部品１ａは、コア３の構造がＥＥ型であったが、中脚３３を有するコア３であれば、ＥＩ型など、他の構造のコア３であってもよい。

本発明の実施例は、カレントトランスに限らず、巻線コイルと銅板コイルとが上下方向に積層された構造を有するコイル部品に適用することができる。

１ａ，１ｂ，１０１ コイル部品、２ 巻線コイル、３ コア、
４ａ，４ｂ，１０４ ボビン、５ 巻き専用端子、
１０ａ，１０ｂ，１１０、銅板コイル、１１ 銅板コイル端子、２０ 巻線ノズル、
３１，３２ コア部材、３３ 中脚、３４ 外脚、４１ 巻軸部、
４２ａ、４２ｂ、１４２ コイル埋設部、５１ 絡げ端子、５２ 実装用端子、

Claims (2)

1. 互いに直交する三方向を上下方向、前後方向、および左右方向として、
   上下方向を巻軸方向として、当該巻軸の周囲に導線が巻回されてなる巻線コイルと、当該巻線コイルの下方に銅板がＵ字状に形成されてなる一巻き分の銅板コイルとが積層されてなるコイル部品であって、
   前記巻線コイルの導線が巻回される中空筒状の巻軸部の下方に前記銅板コイルが埋設されるコイル埋設部が形成されたボビンと、前記巻軸部の中空部に中脚が挿通されるコアと、前記導線の端部が取り付けられる端子とを備え、
   Ｕ字状の前記銅板コイルの端部がボビンの後面から後方に向かって突出し、
   前記コアは、前後方向から見て、上下方向と左右方向とを含む面内に閉磁路を形成し、
   前記ボビンは、前記コイル埋設部の前面が、前記銅板コイルにおける前端側の外周形状に沿う形状に形成され、当該前面の左右両端に前後方向を法線とする平坦面が形成され、
   前記端子は、前記コイル埋設部の前方の左端側および右端側のそれぞれに埋設されているとともに、当該コイル埋設部内で屈曲し、一端が、絡げ端子として前記平坦面から前方に向かって突出し、他端が、左方および右方に向けて突出している、
   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において、
   前記銅板コイルは、前端側の外周が階段状に形成され、
   前記ボビンは、前記コイル埋設部の前面が、前記銅板コイルの前端側の階段状の形状に沿って階段状に形成されている、
   ことを特徴とするコイル部品。

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