JP3130031U - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】経年使用される端子電極に接続した導電ワイヤが断線する可能性を抑制すること。
【解決手段】コイル部品は、導電ワイヤと、導電ワイヤが巻回されてなるコイルと、導電ワイヤの端部と接続する係止部６ａを有する端子電極４ａとを備えている。そして、導電ワイヤはアルミニウムを主材とし、端子電極の係止部６ａと導電ワイヤ端部１２ａとが、溶接接続されるものである。そして、端子電極４ａは、対向した状態で導電ワイヤ端部１２ａを挟んで保持固定する係止片７ａを有している。そして、端子電極の係止部６ａと、導電ワイヤ端部１２ａの外周とが接触する接触長さは、導電ワイヤ端部１２ａの外周の５０％よりも大きくしてある。
【選択図】図２

Description

本考案は、少なくとも、導電ワイヤと端子電極とから構成されたコイル部品に関し、詳述すればアルミニウム（Ａｌ）を主材とする導電ワイヤを用いたコイル部品に関する。

近年、動力性能や、燃料消費量の低減等に代表される環境性能を向上するため、自動車の軽量化が重要視されている。したがって、自動車に搭載される機器、部品の個々においても同様の軽量化が要求されている。また、自動車は様々な機能を実現するため、電子化が進められている。このため、電子化に伴う車重の増加をできるだけ抑えることが必要とされている。

ここで、自動車が搭載する機能の一例として、ＡＢＳ（Antilock braking system）が挙げられる。ＡＢＳは、緊急回避等の操舵性を確保するために、タイヤをロックさせることなく急制動できるシステムである。そして、近年は、ＡＢＳを搭載した自動車が普及してきている。

ＡＢＳには、ブレーキオイルを加減圧する油圧バルブを作動させるために、コイル部品（ソレノイドコイル装置とも称する。）が用いられている。そして、このようなコイル部品は、自動車のエンジンルーム内に設置されることが多い。このため、コイル部品は、温度や湿度，振動等、過酷な使用環境に十分に耐用し得る信頼性を確保しなくてはならない。同時に、コイル部品を軽量化させる要求も満足しなくてはならない。

特許文献１には、従来のコイル部品について開示されている。このコイル部品は、銅線が螺旋状に巻回されるコイルと、銅線の端部と接続するための端子電極とを有する。そして、銅線を端子電極に絡げ固定した後に、固定部位を溶融半田槽へ浸漬することによって、銅線を接続している。

特許文献２には、ソレノイド装置について開示されている。このソレノイド装置は、コイルの端末導線部を、端子部のＵ状折り曲げ部に挟み込み、ヒュージングにより端末導線部を折り曲げ部に接合してある。
特開２００２−３０７１８６号公報 特開２００２−２９９１１８号公報

ところで、従来、コイル部品に用いられる導電ワイヤの主材には銅（Ｃｕ）を用いていた（以下、従来の導電ワイヤを銅ワイヤとも称する。）。導電ワイヤに銅を用いる最も大きな理由としては、銅の電気導電率が良好であり、かつ、比較的安価に入手できることが挙げられる。ところで、自動車用途のコイル部品は、エンジンからの高熱や高湿等、過酷な使用環境で用いられる状況で用いられるものである。このような環境下では、銅は緑青を発生し易くなる。そして、銅に発生する緑青は、銅ワイヤの脆化を著しく促進させる品質阻害生成物である。このため、一般的な導電ワイヤの素材としての銅は、上述した用途／使用環境において、コイル部品の高信頼性を必ずしも確保できる素材であるとはいえない。

ここで、従来のコイル部品を形成するワイヤと端子電極との接続例について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）は、特許文献１に開示されたコイル部品１００のうち、銅ワイヤと端子電極との接続部を拡大視した図である。コイル部品１００には、銅ワイヤを端子電極に絡げた後、絡げ部位を溶融半田槽へ浸漬することによって半田接続を行う工法が用いられる。図３（ａ）より、ドラムコア１０１に植設された端子電極１０３に対して、銅ワイヤが絡げられていることが示される。銅ワイヤは、絶縁性の絶縁樹脂皮膜１０２で被覆されている。半田接続時には、溶融半田の熱によって、銅ワイヤの周囲に被覆されている絶縁樹脂皮膜を熱分解することで、銅ワイヤと端子電極とを電気的かつ機械的に接続する。そして、銅ワイヤと端子電極１０３の絡げ部位、端子電極１０３には、溶融半田への浸漬によって半田１０５が全体に付着する。

ところで、この半田接続工法では、端子電極１０３との絡げ部位である銅ワイヤ絡げ部１０４において、皮膜がはがれた状態となる。そして、絶縁樹脂皮膜１０２が必要以上に熱分解すると、銅ワイヤの銅芯部が部分的に露出されてしまう。このため、露出部位１０６に発生する緑青が、銅ワイヤの断線等の原因となる恐れがある。

図３（ｂ）は、特許文献２に開示されたソレノイド装置（コイル）１１０のうち、銅ワイヤと端子電極との接続部を拡大視した図である。ソレノイド装置１１０には、銅ワイヤを端子電極部のＵ状折り曲げ部に挟み込み、端末導線部を折り曲げ部にヒュージング（抵抗溶接）により接合する工法が用いられる。図３（ｂ）より、端子電極１１３に対して銅ワイヤが接続されていることが、銅ワイヤヒュージング部１１１に示される。ところで、この工法も、被覆されている絶縁樹脂皮膜１１４を熱分解しつつ銅ワイヤを端子電極１１３へ溶接している。このため、瞬間的であるが、銅ワイヤに高熱が加えられる。この結果、特許文献１に開示された技術と同様、銅ワイヤの銅芯部が露出した状態となり、この露出部位１１２に、緑青が発生する可能性が高まってしまう。

本考案は、以上の課題に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、経年使用される端子電極に接続した導電ワイヤが断線する可能性を抑制することである。

本考案は、導電ワイヤと、導電ワイヤが巻回されてなるコイルと、導電ワイヤの端部と接続する係止部を有する端子電極とを備えたコイル部品において、導電ワイヤはアルミニウムを主材とし、端子電極の係止部と導電ワイヤの端部とが、溶接接続されるものである。そして、端子電極は、対向した状態で導電ワイヤの端部を挟んで保持固定する係止片を有している。そして、端子電極の係止部と、導電ワイヤの端部の外周とが接触する接触長さは、導電ワイヤの端部の外周の５０％よりも大きくしてある。

本考案によれば、導電ワイヤの主材をアルミニウム（Ａｌ）としているため、従来の銅ワイヤが有していた緑青発生の問題が発生することがない。このため、緑青による導電ワイヤの断線不良を防ぐことできるという効果がある。また、端子電極は、対向した状態で導電ワイヤの端部を挟んで保持固定する係止片を有しているため、保持固定が容易となる。また、端子電極の係止部と、導電ワイヤの端部の外周とが接触する接触長さは、導電ワイヤの端部の外周の５０％よりも大きくした状態で保持固定され、溶接接続されるため、接続強度が高まるという効果がある。

以下、本考案の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、例えば自動車のＡＢＳシステムに採用されるコイル部品１に適用した例として説明する。そして、コイル部品１を構成する導電性の導電ワイヤの主材として、アルミニウムを用いたことを特徴とする。

まず、コイル部品１の構成例について、図１を参照して説明する。
図１（ａ）は、コイル部品１の外観斜視図である。コイル部品１は、樹脂で成型されたボビン２と、絶縁皮膜で覆われた導電ワイヤがボビン２に所定回数だけ螺旋状に巻回される巻線コイル５と、導電ワイヤの両端部が接続される２つの端子電極４ａ，４ｂとで構成される。ボビン２は、円柱形状であり、円柱軸の中心に所定の半径の透孔９が空けられる。透孔９には、図示しない油圧バルブが設置される。

ボビン２の両端部には、巻回された導電ワイヤが緩まないようにするつば部３ａ，３ｂが形成される。つば部３ａ，３ｂは、巻線コイル５がボビン２に巻きつけられる半径よりも大きな半径としてある。本実施の形態では、巻線コイル５に巻回される導電ワイヤの主な材質（主材とも称する。）として、アルミニウム（Ａｌ）を採用している。なお、導電ワイヤの主材としては、アルミニウムを多く含んだアルミニウム合金であってもよい。そして、この導電ワイヤには少なくとも６６０℃以下で熱分解が起こる絶縁樹脂皮膜が形成されている。

アルミニウムは、常温常圧で良好な熱伝導性と電気伝導性を有する１３族元素の金属である。そして、アルミニウムを主材とする導電ワイヤは、銅ワイヤと比較して導電率が劣っている（銅の導電率：５６．０×１０^６Ｓ（ジーメンス）／ｍ，アルミニウムの導電率：３７．４×１０^６Ｓ／ｍ）。しかしながら、コイル部品の駆動回路の構成を好適に設定したり、コイル部品に印加される電流量が比較的小さい用途（例えば、信号系用途等）として適用したりすることで、特に好適に使用することが可能である。さらに、アルミニウムは緑青が発生しないため、緑青による導電ワイヤの断線不良を防ぐことが可能となる。

つば部３ａには、端子電極４ａ，４ｂを植設するための端子電極固定部３ｄが形成される。端子電極固定部３ｄは、つば部３ａの一部を突出して形成してある。このように端子電極固定部３ｄを形成することで、植設される端子電極４ａ，４ｂの固定強度を高めている。そして、つば部３ａには、つば部３ａの一部を欠いた切り欠き部３ｃが形成されている。この切り欠き部３ｃは、端子電極４ａ，４ｂに導電ワイヤを接続する際のガイド溝となり、導電ワイヤの配置位置を好適に保つものである。

ここで、端子電極固定部３ｄの周辺部を拡大領域１０とし、拡大領域１０について説明する。それぞれの端子電極４ａ，４ｂには、導電ワイヤを電気的・機械的に固定するための片羽根状の係止片７ａ，７ｂ（図１（ｃ）参照）が形成されている。切り欠き部３ｃに沿わせている導電ワイヤ端部１２ａ，１２ｂは、それぞれの端子電極４ａ，４ｂに接してある。そして、導電ワイヤ端部１２ａ，１２ｂは、折り曲げられた係止片７ａ，７ｂによって保持固定されている。このように、係止片７ａ，７ｂが導電ワイヤを固定している状態の保持部を、係止部６ａ，６ｂとする。そして、導電ワイヤと係止片７ａ，７ｂとは抵抗溶接されて、機械的／電気的な接続の信頼性が高められた係止部となる。抵抗溶接時には、特許文献１および２に記載されたコイルを形成する導電ワイヤと同様に、本考案に係る導電ワイヤにも抵抗溶接時の高温が印加されるため、絶縁樹脂皮膜が熱分解を起こす。この結果、導電ワイヤが一部露出した状態となるが、上述したようにアルミニウムは緑青が発生しないため、緑青による導電ワイヤの断線不良を防ぐことが可能となる。

図１（ｂ）は、巻線コイル５を取り除いた状態におけるコイル部品１の斜視図である。
図１（ｃ）は、端子電極４ａ，４ｂを端子電極固定部３ｄから取り外した状態におけるコイル部品１の斜視図である。それぞれの端子電極４ａ，４ｂには、端子電極固定部３ｄに固定するための固定部８ａ，８ｂが形成されている。そして、端子電極固定部３ｄには、端子電極４ａ，４ｂを固定するための端子電極圧入孔１０ａ，１０ｂが形成される。端子電極圧入孔１０ａ，１０ｂは、固定部８ａ，８ｂの断面形状に合わせた孔としている。

次に、図１で説明した係止部６ａのうち、Ａ−Ａ’線において断面視した状態の例について、図２を参照して説明する。なお、係止部６ｂについても同様に構成されるため、係止部６ｂの詳細な説明は省略する。

図２（ａ）は、導電ワイヤ端部１２ａを端子電極４ａの係止部６ａに配置し、固定保持した状態の拡大図である。導電ワイヤ端部１２ａは、端子電極４ａと１８０°折り曲げられた係止片７ａによって保持固定される。そして、保持固定された係止部６ａに対して抵抗溶接を行い接続（接合）している。

そして、端子電極４ａと導電ワイヤ端部１２ａとが互いに接触する長さをＬ１とする。同様に、係止片７ａと導電ワイヤ端部１２ａとが互いに接触する接触長さをＬ１′とする。図２（ａ）より明らかなように、接触長さＬ１＋Ｌ１′が、導電ワイヤ端部１２ａの外周長さの５０％よりも大きくなるように、導電ワイヤ端部１２ａと係止部６ａとを接続している。

図２（ｂ）は、導電ワイヤ端部１２ａを係止部６ａの湾曲部に挟んで固定保持した状態の拡大図である。この状態において、導電ワイヤ端部１２ａと係止部６ａが接触する接触長さをＬ２とする。このとき、接触長さＬ２は、導電ワイヤ端部１２ａの外周長さの５０％より大きくなる。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）の状態の係止部６ａをつぶし加工した状態の拡大図である。この状態において、導電ワイヤ端部１２ａと係止部６ａが接触する接触長さをＬ３とする。このとき、接触長さＬ３は、導電ワイヤ端部１２ａの外周長さとほぼ等しくなる。

本実施の形態では、接触長さＬ１＋Ｌ１′，Ｌ２，Ｌ３が、導電ワイヤ端部１２ａの外周長さの５０％よりも長くするように設定している。このため、導電ワイヤ端部１２ａと係止部６ａとの接触面積を増加させ、両者の接触強度を高めることができる。結果、該部位に外力が加わった場合においても、導電ワイヤ端部１２ａが端子電極４ａから外れる不具合を防止できる。また、導電ワイヤ端部１２ａと係止部６ａとの接触面積が増すので、接触部位における接触抵抗を低減させることもできる。

ところで、従来用いられていた、導電ワイヤの主材である銅は、比重が約８．９２である。一方、本考案で採用した導電ワイヤの主材であるアルミニウムの比重は、約２．７０であり、比重は、１／３程度である。したがって、コイル部品を製造した際の重量を著しく軽量にすることが可能であり、コイル部品をＡＢＳコイルとして搭載した自動車の重量もまた軽量にすることができるため、動力性能や環境性能に対して利点となる。

例えば、本考案の考案者は、コイル部品１を試作して実験を行った。この結果、アルミニウムの導電ワイヤ径：約０．３ｍｍ，コイル巻数：約５００ターンの場合、得られたコイル部品の重量は約５ｇであった。なお、同様の条件で銅導電ワイヤを用いた場合、重量は約１５ｇである。一般的に、１台の自動車には、計８〜１２個のＡＢＳコイルが使用されるため、個々のコイルを軽量にすることは、ＡＢＳユニット全体の大幅な軽量化につながることが示される。

以上説明した本実施の形態によれば、導電ワイヤの主材にアルミニウム（Ａｌ）を用いている。このため、従来の銅ワイヤが有する緑青発生の問題がないため、緑青による断線不良を防ぐことが可能である。このため、温度や湿度，振動等、過酷な使用環境に十分に耐用し得るコイル部品の信頼性を確保することができる。

また、アルミニウムの導電ワイヤと端子電極は、溶接手段（詳述すれば抵抗溶接）によって接続される。このため、従来のコイル部品１００（図３（ａ）参照）で説明した溶融半田へ浸漬する工法と比較して、接続強度に優れた係止部が得られる。

また、従来のソレノイド装置（図３（ｂ）参照）において、銅ワイヤと端子電極とを溶接手段によって接続する場合、銅の融点（約１０８０℃）以上の温度となるような印加電圧を必要としていた。しかし、本実施の形態に係るコイル部品１の導電ワイヤの主材となるアルミニウムは融点が約６６０℃である。このため、銅ワイヤを溶接する場合と比較して印加電圧を低くできる。したがって、製造工程の簡略化・コスト低減を実現することが可能である。

また、アルミニウムを主材としている本考案の導電ワイヤの絶縁皮膜として、導電ワイヤ端部と係止部との接続時に６６０℃以下で熱分解が起こる絶縁樹脂皮膜を選択している。このため、一度の電圧印加によって、皮膜除去と溶接接続が可能である。さらに、溶接温度が低いということは、ボビン２の熱劣化に係る影響度を低くできるため、高信頼性のコイル部品１を得ることが可能となる。

また、それぞれの係止片は、端子電極に一体的に形成されるため、製造が容易であるという効果がある。さらに、係止片が、少なくとも対向して導電ワイヤ端部を挟んだ状態で導電ワイヤの端部を保持固定している。このため、溶接前段階での導電ワイヤの位置ずれを抑制できる。このため、溶接工程が安定するという効果がある。

また、それぞれの端子電極の係止部と、導電ワイヤの端部の外周とが接触する接触長さは、導電ワイヤの端部の外周の５０％よりも大きくした状態で保持固定される。このため、溶接が広範囲にて行われるため、接続強度が高まるという効果がある。

なお、上述した本実施の形態の説明では、銅ワイヤを用いることによって発生し得る緑青が、信頼性問題に重大に影響する自動車用ＡＢＳコイルに適用した例として説明を行ったが、自動車用ＡＢＳコイルに限定されるものではない。他の用途（家電製品や工業用電子機器等）においても、本考案に係るコイル部品を好適に使用できることは言うまでもない。

また、係止部と導電ワイヤ端部とが、導電ワイヤの外周長さの５０％以上で接触していれば、導電ワイヤの固定位置は特に限定されない。さらに、良好な溶接状態を確保することができるため、コイル部品の信頼性が向上するという効果がある。

また、係止部が導電ワイヤ端部を保持する保持部の形状は、湾曲した形状でなくてもよい。保持部の形状として、例えば、直線的なコの字形状のものであってもよい。このような形状とすると、圧力が加わって係止部が押しつぶされる状態になっても、導電ワイヤ端部が断線することなく、確実に端子電極と接続できる。

また、本実施の形態では、導電ワイヤの断面外周を円形状としているが、アルミニウムは比較的硬度が低い素材であるため、楕円形状にもなり得る。このため、過度に扁平化しないよう製造条件を制御すれば、強度は劣化しない。さらに、導電ワイヤの断面形状は、円形状のみならず、角型状の断面を有するものでも良い。この場合、円形状断面の導電ワイヤと比較して、巻線の線積率が向上することから、電磁気特性に優れたコイル部品を得ることができる。

本考案の一実施の形態におけるコイル部品の例を示した構成図である。 本考案の一実施の形態における係止部の例を示した構成図である。 従来のコイル部品に巻回される導電ワイヤの接続例を示した構成図である。

符号の説明

１…コイル部品、２…ボビン、３ａ，３ｂ…つば部、３ｃ…切り欠き部、３ｄ…端子電極固定部、４ａ，４ｂ…端子電極、５…巻線コイル、６ａ，６ｂ…係止部、７ａ，７ｂ…係止片、８ａ，８ｂ…固定部、９…透孔、１０…拡大領域、１２ａ，１２ｂ…導電ワイヤ端部

Claims (3)

1. 導電ワイヤと、前記導電ワイヤが巻回されてなるコイルと、前記導電ワイヤの端部と接続する係止部を有する端子電極とを備えたコイル部品において、
   前記導電ワイヤはアルミニウムを主材とし、
   前記端子電極の係止部と前記導電ワイヤの端部とが、溶接接続されることを特徴とする
   コイル部品。
2. 前記端子電極は、対向した状態で前記導電ワイヤの端部を挟んで保持固定する係止片を有することを特徴とする
   請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記端子電極の係止部と、前記導電ワイヤの端部の外周とが接触する接触長さは、前記導電ワイヤの端部の外周の５０％よりも大きいことを特徴とする
   請求項１又は２に記載のコイル部品。

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