JP2022071556A - コイル装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル装置およびその製造方法に関し、特に、外部接続用の端子部を有するコイル装置およびその製造方法に関する。
従来から、コイル装置はノイズフィルタ等の電子部品として用いられている。
図8は、特許文献1に記載されたコイル部品100を示す斜視図である。コイル部品100は、台座102と、コア101と、コイル本体104と、実装ピン103と、を主要に有している。
台座102は、合成樹脂から成り、コア101を上部に収容できる形状を呈している。台座102の四隅には、実装ピン103が配置されている。
コア101には、エッジワイズ巻きされた平角線からなる2つのコイル本体104が巻回されている。ここでは、コイル本体104の巻回軸は、コイル部品100の実装面に対して略平行とされている。また、夫々のコイル本体104の両端部から、合計で4つの末端105が導出している。夫々の末端105は、台座102の隅部に配置された実装ピン103に接続されている。
また、特許文献1に記載されたコイル部品100と類似した構成が、非特許文献1にも記載されている。
東北経済産業局発行、平成22年度戦略的基盤技術高度化支援事業「電気自動車車載用コモンモードラインフィルタの生産技術の開発」研究開発成果報告書(https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2010/22h-111.pdf)〔2020年10月7日検索〕
しかしながら、上記した構成のコイル部品100では、その構成および製造方法の観点から改善の余地があった。
具体的には、実装ピン103は、垂直に伸びる下方部分が差込実装に用いられ、水平に伸びる上方部分に末端105が半田接続される。ここで、実装ピン103は台座102の四隅に配置されることから、実装ピン103の上方部分が左右方向に突出すると、コイル部品100の実装に要する占有面積が大きくなってしまう課題があった。
更に、製造工程において、末端105を実装ピン103に接続する際には、実装ピン103の上方部分に末端105を巻き付けることで仮接続を行った後に、半田接続が行われるが、末端105の巻き付け作業が容易ではなく、製造コストの上昇を招く課題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、外部接続用の端子部の構成等が最適化されたコイル装置およびその製造方法を提供することにある。
本発明のコイル装置は、巻回形成された導線から成るコイル部を有するコイルと、前記コイルが巻回される巻回部を有するコアと、前記コアを固定するベースと、前記コイルと電気的に接続される端子部と、を具備し、前記ベースは、前記ベースを上下方向に貫通する挿通孔と、前記端子部が収容される端子収容部と、を有し、前記端子部は、前記挿通孔に挿通される鉛直部と、前記コイルと電気的に接続される水平部と、を有し、前記水平部は、全領域が前記端子収容部に収容されることを特徴とする。
また、本発明のコイル装置では、前記端子収容部は、前記ベースの隅部を切り欠くことで形成されることを特徴とする。
また、本発明のコイル装置では、前記コイルと前記端子部とを接続後に、前記水平部を前記端子収容部に収容するための中間加工を行わないことを特徴とする。
また、本発明のコイル装置では、前記水平部と前記ベースとの間に、前記コイルの端末を挿通することを特徴とする。
また、本発明のコイル装置では、前記コアは、直線状の第1巻回部および第2巻回部を有する切れ目のない閉磁気コアであり、前記コイルは、前記第1巻回部に巻回された第1コイルと、前記第2巻回部に巻回され且つ前記第1コイルとは巻き方向が反対である第2コイルと、を有し、前記コイルは、平角線をエッジワイズ巻きされて構成されることを特徴とする。
また、本発明は、巻回形成された導線から成るコイル部を有するコイルと、前記コイルが巻回される巻回部を有するコアと、前記コアを固定するベースと、前記コイルと電気的に接続される端子部と、を具備し、前記ベースは、前記ベースを上下方向に貫通する挿通孔と、前記端子部が収容される端子収容部と、を有し、前記端子部は、前記挿通孔に挿通される鉛直部と、前記コイルと電気的に接続される水平部と、を有し、前記水平部は、全領域が前記端子収容部に収容されるコイル装置を製造する方法であり、前記コイルが巻回された前記コアと、前記端子部が組み込まれた前記ベースと、を準備する工程と、前記コアを前記ベースに組み込む工程と、前記端子部と前記コイルとを電気的に接続する工程と、を具備することを特徴とする。
本発明のコイル装置によれば、端子部の水平部の全領域が、ベースの端子収容部に収容される。換言すると、正面視、平面視および側面視において、水平部が端子収容部から露出しない。よって、端子部の絶縁性を強化することができ、更には、端子部がベースから突出することがないので、コイル装置を全体的に小型化することができる。
また、本発明のコイル装置によれば、ベースを切り欠くことで形成した隅部に形成された端子収容部に、端子部の水平部を収容することができる。
また、本発明のコイル装置によれば、端子部の中間加工が不要になることから、コイル装置の製造に要する製造コストを低減できる。また、中間加工を加えることによるコイル端末や半田接続部の損傷を防ぐことができる。
また、本発明のコイル装置によれば、端子部の水平部と前記ベースとの間に、コイルの端末を挿通できることから、コイルと端子部とを容易に接続することができる。更に、コイル装置の製造工程において、コイルの端部を、端子部の水平部とベースとの間に挿通することで仮止めを行い、この状態で半田接続を行うことができる。
また、本発明のコイル装置によれば、閉磁気コア、第1コイルおよび第2コイルを有することで、ラインフィルタとして用いることができる。
また、本発明のコイル装置の製造方法によれば、端子部の水平部の全領域が、ベースの端子収容部に収容されることで、端子収容部においてコイルの端末と端子部とを良好に接続することができる。
以下、本発明の実施形態のコイル装置10およびその製造方法を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
図1(A)はコイル装置10を前方から見た斜視図であり、図1(B)はコイル装置10を後方から見た斜視図である。
図1(A)および図1(B)を参照して、コイル装置10は、コア11と、コイル12と、ベース13と、端子部19と、を主要に有する。コイル装置10は、例えば、ラインフィルタ、ノイズフィルタ、コモンモードノイズフィルタ、変圧器等として用いることができる。また、コイル装置10は、実装基板等の実装面に対して実装される実装部品である。コイル装置10の実装構造としては、差込または半田溶着等を採用することができる。後述するように、コイル12を構成する第1コイル121および第2コイル122は、コイル装置10の実装面に対して、略平行に導線が巻回されている。
コア11は、上方から見て略矩形の枠形状を呈している。コア11の材料としては、アモルファス合金、けい素鋼板、フェライト等の磁性体を採用することができる。コア11の詳細は、図2を参照して後述する。
コイル12は、巻回形成された導線から成る。具体的には、コイル12は、平角線をエッジワイズ巻きされて構成される。コイル12を構成する導線の表面は、薄い樹脂膜(例えばウレタン樹脂から成る膜)でコーティングされている。図2を参照して後述するように、コイル12は、第1コイル121および第2コイル122から成る。
ベース13は、コア11を固定できるように構成された合成樹脂等から成る部材であり、その構成等は図3を参照して後述する。
端子部19は、コイル12と電気的に接続され、コイル装置10の下端に配置された接続手段である。端子部19は、銅やアルミニウム等からなる導線を曲折加工したものである。具体的には、端子部19は、第1コイル121の前側端末123と接続された第1前方側端子部191と、第2コイル122の前側端末125と接続された第2前方側端子部192と、第1コイル121の後側端末124と接続された第1後方側端子部193と、第2コイル122の後側端末126と接続された第2後方側端子部194と、を有する。これらの各端子部19の詳細は、図4等を参照して説明する。
図1(A)を参照して、第1前方側端子部191は、鉛直部195と水平部196とを有する。鉛直部195はベース13を上下方向に貫通して下方に導出している。水平部196とベース13の台座131の前面との間に、前側端末123が挟持また挿通されている。更に、水平部196と前側端末123との接続部分は、ここでは図示しない半田で溶着される。このような接続構造は、第2前方側端子部192、第1後方側端子部193および第2後方側端子部194に関しても同様である。
図2はコア11およびコイル12を示す斜視図である。
コア11は、巻回部17として、直線状の第1巻回部171および第2巻回部172を有する切れ目のない閉磁気コアである。第1巻回部171および第2巻回部172は、ここでは図示しないコイル装置10の実装面に対して、略水平とされている。
コイル12は、第1巻回部171に巻回された第1コイル121と、第2巻回部172に巻回され且つ第1コイル121とは巻き方向が反対である第2コイル122と、を有している。第1コイル121と第2コイル122とでは、導線の断面形状(導体幅、導体厚さ)および巻き数は同等である。このようにすることで、第1コイル121および第2コイル122を含むコイル装置10を、前述したように、ノイズフィルタ等として用いることができる。また、コイル部127およびコイル部128は、ここでは図示しないコイル装置10の実装面に対して、略水平とされている。
第1コイル121は、第1巻回部171に巻回された導線から成るコイル部127と、コイル部127の前端部分の導線を巻きほぐした前側端末123と、コイル部127の後端部分の導線を巻きほぐした後側端末124と、を有している。
第2コイル122は、第2巻回部172に巻回された導線から成るコイル部128と、コイル部128の前端部分の導線を巻きほぐした前側端末125と、コイル部128の後端部分の導線を巻きほぐした後側端末126と、を有している。なお、コイル部127およびコイル部128は略同一の外径、外周長を有する。
図3(A)はベース13を前方から見た斜視図であり、図3(B)はベース13を後方から見た斜視図である。
図3(A)および図3(B)を参照して、ベース13は、台座131、突出部140および収納領域138A等を主要に有する。ベース13は、一体成型された合成樹脂から成る。また、図2に示したコア11は、台座131の上面に固定される。
台座131は、上方から見て略矩形形状を呈し、前述したコア11を支える部位である。台座131の前方中央部および後方中央部の上面は、平坦部132とされている。
突出部140は、台座131の左右方向中央部を、前後方向に沿って縦長となるように上方に向かって突出させることで形成されている。突出部140は、図2に示したコア11の中央開口に嵌め込まれる。
肉盗み部134は、ベース13の表面を部分的に略楕円形に窪ませることで形成されている。ここでは、平坦部132、収納領域138A、収納領域138Bに肉盗み部134が形成されている。肉盗み部134を形成することで、ベース13の製造に要する樹脂量を低減し、低コスト化を図ることができる。
挿通部135は、台座131の前面側側面および後面側側面を部分的に突出することで形成された部位である。挿通部135には、挿通部135を上下方向に貫通する挿通孔139が設けられており、後述する端子部19の鉛直部195が挿入され、固定される。換言すると、挿通部135は、台座131の一部であって、端子部19の鉛直部195が上下方向に挿通する部位である。
収納領域138Aおよび収納領域138Bは、台座131の上面を窪ませた領域であり、図2に示したコイル12のコイル部127およびコイル部128の下方部分が収納される。
端子部19は、台座131の前面部および後面部に取りつけられ、第1前方側端子部191ないし第2後方側端子部194を有している。図3(A)を参照して、第1前方側端子部191および第2前方側端子部192は、挿通部135に形成された挿通孔139に挿入される。図3(B)を参照して、第1後方側端子部193および第2後方側端子部194は、挿通部135に形成された挿通孔139に挿入される。
図4は、ベース13の上面図である。ベース13の四隅には端子収容部141ないし端子収容部144が形成される。端子収容部141はベース13の前側左端に形成され、端子収容部142は前側右端に形成され、端子収容部143はベース13の後側左端に形成され、端子収容部144はベース13の後側右端に形成される。
ここで、端子収容部141は、ベース13の前側左方の隅部を切り欠くことで形成される部位であり、台座131の前方側辺を左方に延長させた仮想延長線20と、台座131の左方側辺を前方に延長させた仮想延長線21と、により囲まれる領域である。係る事項は、端子収容部142、端子収容部143および端子収容部144に関しても同様である。
本実施形態では、端子収容部141に、第1前方側端子部191の水平部196の全領域が収容される。即ち、ベース13を上方から見た場合、ベース13を前方から見た場合、および、ベース13を左方から見た場合、のいずれにおいても水平部196の全領域が端子収容部141に収容されている。即ち、これらのどの方向から見ても、水平部196は台座131の側面から外部に突出しない。
同様に、第2前方側端子部192、第1後方側端子部193および第2後方側端子部194の水平部196の全領域は、夫々、端子収容部142、端子収容部143および端子収容部144に収容される。
このようにすることで、第1前方側端子部191ないし第2後方側端子部194の水平部196が、ベース13の台座131の外周部から外部に突出することが無く、コイル装置10の実装に要する占有面積を小さくでき、更には、実装されたコイル装置10が他の電子デバイスと短絡することを防止できる。
図5(A)、図5(B)、図5(C)および図5(D)は、端子部の接続部におけるベースの前面の各構成を示す図である。図5の各図では、台座131と水平部196との間で、図1(A)に示した前側端末123を挟持する。
図5(A)を参照して、挿通部135の左側端部が仮想延長線21まで延長されている。このようにすることで、水平部196と実装面との間の絶縁性がより高まる。また、図5(B)を参照して、台座131の左側面が仮想延長線20まで延長されている。このようにすることで、水平部196の左側面側の絶縁性がより高まる。
また、図5(C)を参照して、水平部196の先端が左右方向内側を向くように、挿通部135および水平部196を配置してもよい。また、図5(D)を参照して、水平部196が前後方向に延在するように挿通部135および水平部196を配置することも可能である。
図6(A)、図6(B)、図6(C)および図6(D)は、ベース13の台座131の前面133と、水平部196の関連構成の各形態を示す図である。図6の各図では、前面133と水平部196との間で、図1(A)に示した前側端末125を挟持する。
図6(A)を参照して、台座131の前面133と水平部196とは略平行とされている。また、前面133と水平部196との距離L10は、前側端末125の幅(厚さ)と同等以下とされている。このようにすることで、製造工程に於いて、前面133と水平部196との間で、前側端末125を挟持することができる。
図6(B)を参照して、ここでは、前面133が水平部196に対して傾斜している。具体的には、前面133は、左右方向外側である右方に向かって後方に傾斜する傾斜面である。このようにすることで、傾斜面である前面133と水平部196との間で、図1(A)に示した前側端末125を好適に挟持することができる。
図6(C)を参照して、ここでは、水平部196に面する部分の前面133を、部分的に前方に向かって突出させることで、突起部136を形成している。突起部136は点状に形成されても良いし、左右方向に沿って連続的に細長く伸びる線状に形成されても良い。突起部136の突端は、水平部196の近傍に配置されても良いし、水平部196に接触しても良い。このようにすることで、突起部136と水平部196との間で、図1(A)に示した前側端末125をより強固に挟持することができる。
図6(D)を参照して、ここでは、水平部196に対峙する部分の前面133を後方に向かって窪ませることで凹状部137が形成されている。このようにすることで、図1(A)に示した前側端末125が、水平部196と凹状部137との間で、湾曲された状態で挟持されるため、前側端末125をより強固に挟持することができる。
図6(A)ないし図6(D)に示した構成は、図1に示した全ての接続部に適用できる。即ち、係る接続構成は、図1(A)に示した前側端末123と第1前方側端子部191との接続構造、図1(B)に示した後側端末124と第1後方側端子部193との接続構造、後側端末126と第2後方側端子部194との接続構造に適用することができる。
図7を参照して、水平部196と前側端末125とが接続される部分の他の形態を説明する。ここでは、台座131の前面133と水平部196の後面との距離L10は、前側端末125の幅よりも長くされている。このようにすることで、前側端末125は、前面133と水平部196との間に挿通される。係る構成であっても、半田で溶着されることで、水平部196と前側端末125とを電気的に接続すると共に、前側端末125を固着することができる。また、係る構成であっても、製造工程において、前側端末125は、前面133と水平部196との間に挿通されることで、仮固定することができる。更に、係る構成は、図1に示した全ての接続部に適用できる。
図1ないし図3に基づいて、上記した各図も参照しつつ、図1等に示した構成を有するコイル装置10の製造方法を説明する。
図2を参照して、コア11には第1コイル121および第2コイル122が巻回されている。また、第1コイル121の前端および後端には、導線を巻きほぐすことで前側端末123および後側端末124が形成されている。第2コイル122の前端および後端には、導線を巻きほぐすことで前側端末125および後側端末126が形成されている。
図2および図3を参照して、コア11はベース13に上方から組み込まれる。この時、ベース13の突出部140がコア11の中央開口に挿入される。また、コイル12のコイル部127およびコイル部128の下方部分は、ベース13の収納領域138Aおよび収納領域138Bに収納される。また、ベース13には、コイル12の各端末を接続するための端子部19が、あらかじめ組付けられており、各端子の水平部196とベースとの対向面の間には所定の間隔L10が設けられている。
図1(A)を参照して、第1前方側端子部191の水平部196と台座131の前面との間に、前側端末123を挟持または挿通する。更に、前側端末123および水平部196に、半田ごてを押し当て、前側端末123の周囲を被覆する樹脂膜を溶融し、更に半田溶着を行う。これにより、前側端末123と第1前方側端子部191とを電気的に接続する。また、同様の工程により、第2前方側端子部192の水平部196と、前側端末125とを電気的に接続する。
図1(B)を参照して、同様の工程にて、第1後方側端子部193と後側端末124を接続する。更に、第2後方側端子部194と後側端末126を接続する。
上記工程により、図1に示したコイル装置10が製造される。
前述した本実施形態により、以下のような主要な効果を奏することができる。
図4を参照して、第1前方側端子部191等の水平部196の全領域が、ベース13の端子収容部141等に収容される。換言すると、正面視、平面視および側面視において、水平部196が端子収容部141等からはみださない。よって、第1前方側端子部191等の絶縁性を強化することができ、更には、第1前方側端子部191等が、ベース13の台座131から外部に突出することがないので、コイル装置10を全体的に小型化することができる。
図4を参照して、ベース13の台座131の隅部を切り欠くことで形成した端子収容部141等に、第1前方側端子部191等の水平部196を収容することができる。
図4を参照して、第1前方側端子部191等を内部に向かって押し曲げるような中間加工が不要になることから、コイル装置10の製造に要する製造コストを低減できる。また、中間加工を加えることによるコイル12の端末や半田接続部の断線や損傷を防ぐことができる。
図1(A)を参照して、第1前方側端子部191の水平部196と、ベース13の前面との間に、コイル12の端末である前側端末123を挿通できることから、第1コイル121と第1前方側端子部191とを容易に接続することができる。更に、図1(A)を参照して、コイル装置10の製造工程において、第1コイル121の前側端末123を、第1前方側端子部191の水平部196とベース13との間に挿通することで仮止めを行い、この状態で半田接続を行うことができる。即ち、仮止めのために、前側端末123を水平部196に巻回する作業を不要にできる。更に、係る効果は、図1に示した全ての接続部において同様である。
図2を参照して、コア11、第1コイル121および第2コイル122を有することで、コイル装置10を、ラインフィルタ等として用いることができる。
図4を参照して、第1前方側端子部191等の水平部196の全領域が、ベース13の端子収容部141等に全体的に収容されることで、端子収容部141等の内部でコイル12の端末と端子部19とを良好に接続することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。
例えば、図1(A)を参照して、本実施形態ではコア11として矩形状コアを採用したが、コア11として他の形状のものを採用することも可能であり、例えば、コア11として環状コアを採用することもできる。また、コイルを1つのみ設け、インダクタとして使用することも可能である。
10…コイル装置、11…コア、12…コイル、121…第1コイル、122…第2コイル、123…前側端末、124…後側端末、125…前側端末、126…後側端末、127…コイル部、128…コイル部、13…ベース、131…台座、132…平坦部、133…前面、134…肉盗み部、135…挿通部、136…突起部、137…凹状部、138A…収納領域、138B…収納領域、139…挿通孔、140…突出部、141…端子収容部、142…端子収容部、143…端子収容部、144…端子収容部、17…巻回部、171…第1巻回部、172…第2巻回部、19…端子部、191…第1前方側端子部、192…第2前方側端子部、193…第1後方側端子部、194…第2後方側端子部、195…鉛直部、196…水平部、20…仮想延長線、21…仮想延長線、100…コイル部品、101…コア、102…台座、103…実装ピン、104…コイル本体、105…末端
Claims (6)
- 巻回形成された導線から成るコイル部を有するコイルと、
前記コイルが巻回される巻回部を有するコアと、
前記コアを固定するベースと、
前記コイルと電気的に接続される端子部と、を具備し、
前記ベースは、前記ベースを上下方向に貫通する挿通孔と、前記端子部が収容される端子収容部と、を有し、
前記端子部は、前記挿通孔に挿通される鉛直部と、前記コイルと電気的に接続される水平部と、を有し、
前記水平部は、全領域が前記端子収容部に収容されることを特徴とするコイル装置。 - 前記端子収容部は、前記ベースの隅部を切り欠くことで形成されることを特徴とする請求項1に記載のコイル装置。
- 前記コイルと前記端子部とを接続後に、前記水平部を前記端子収容部に収容するための中間加工を行わないことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコイル装置。
- 前記水平部と前記ベースとの間に、前記コイルの端末を挿通することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のコイル装置。
- 前記コアは、直線状の第1巻回部および第2巻回部を有する切れ目のない閉磁気コアであり、
前記コイルは、前記第1巻回部に巻回された第1コイルと、前記第2巻回部に巻回され且つ前記第1コイルとは巻き方向が反対である第2コイルと、を有し、
前記コイルは、平角線をエッジワイズ巻きされて構成されることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のコイル装置。 - 巻回形成された導線から成るコイル部を有するコイルと、前記コイルが巻回される巻回部を有するコアと、前記コアを固定するベースと、前記コイルと電気的に接続される端子部と、を具備し、前記ベースは、前記ベースを上下方向に貫通する挿通孔と、前記端子部が収容される端子収容部と、を有し、前記端子部は、前記挿通孔に挿通される鉛直部と、前記コイルと電気的に接続される水平部と、を有し、前記水平部は、全領域が前記端子収容部に収容されるコイル装置を製造する方法であり、
前記コイルが巻回された前記コアと、前記端子部が組み込まれた前記ベースと、を準備する工程と、
前記コアを前記ベースに組み込む工程と、
前記端子部と前記コイルとを電気的に接続する工程と、を具備することを特徴とするコイル装置の製造方法。
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