JP4706736B2 - コイル用ボビン、コイル巻線、及びコイル部品 - Google Patents

コイル用ボビン、コイル巻線、及びコイル部品 Download PDF

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Description

本発明は、コイル用ボビン、コイル巻線、及びコイル部品に関するものである。
自動車の搭載部品として、高電圧を低電圧に変換、或いは低電圧を高電圧に変換するDC−DCコンバータが知られている。DC−DCコンバータにはコイル部品が実装されており、DC−DCコンバータに実装されるコイル部品として特許文献1記載のものが知られている。特許文献1記載のコイル部品は、コイル巻線と、コイル巻線の内側に挿入可能な筒状の絶縁性のコイル用ボビンとを備えるものであって、コイル巻線およびコイル用ボビンは磁性体コアで覆われる。特許文献1記載のコイル部品では、図11に示すように、コイル用ボビンの一端に水平に張り出すフランジが設けられており、このフランジをコイル巻線と磁性体コアとの間に入り込ませることにより、コイル巻線と磁性体コアとの接触を防止している。特許文献1記載のコイル部品を組み立てる際には、コイル用ボビンを、フランジが設けられていない他端側からコイル巻線の内側に挿通する。
特開2005−217311号公報
しかしながら、前述した従来のコイル部品では、コイル用ボビンの他端にはフランジが設けられていないため、磁性体コアとコイル巻線とが接触する可能性がある。よって、コイル巻線の絶縁性を向上する点で改善の余地がある。絶縁性ボビンの他端にもフランジを設ければ絶縁性が向上するが、この場合には、絶縁性ボビンをコイル巻線の内側に挿通させる際にフランジが邪魔になり、スムーズな挿通が困難になる。
また、絶縁シート等の絶縁用部材をコイル用ボビンの他端と磁性体コアとの間に挟み込むことで絶縁性を向上させることも考えられるが、この場合には部品が増えるため、組み立て時の工程が増えてしまう。その他、特許文献1の図15には、フランジが一端に設けられたコイル用ボビンを2つ用意し、これらコイル用ボビンの他端側をコイル巻線の両端線の開口からそれぞれ挿通するものが開示されているが、この場合にも部品が増えるため、組立時の工程が増えてしまう。
そこで本発明は、部品を増やすことなくコイル巻線の絶縁性を向上可能なコイル用ボビン、コイル巻線、及びコイル部品を提供することを課題とする。
本発明のコイル用ボビンは、導電性のコイル巻線が巻回される筒状部を備えると共に、筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれる絶縁性のコイル用ボビンであって、コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、複数のコイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれた切込部を有し、該複数のコイル部材で該切込部の周方向位置が重なっており、筒状部の両端には、中心軸線に対して外方に突出する第1及び第2の絶縁部が一体的に設けられており、筒状部は、第1の絶縁部が切込部を通るようにして、中心軸線方向でコイル部材の開口に挿通され、第1の絶縁部が最外のコイル部材から抜け出た状態で筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させることにより、第1の絶縁部と第2の絶縁部との間でコイル巻線を挟み込むようにしたことを特徴とする。
このコイル用ボビンにおいては、コイル用ボビンの筒状部を、第1の絶縁部が設けられた側からコイル部材の開口に挿通する。このとき、コイル用ボビンの第1の絶縁部はコイル部材の切込部内を通ることになる。第1の絶縁部が最外のコイル部材から抜け出た状態で筒状部を相対的に回動させると、第1の絶縁部は切込部から外れ、第2の絶縁部と共にコイル巻線を挟み込むようになる。これにより、磁性体コア部材とコイル巻線との間に第1及び第2の絶縁部が介在することになるため、磁性体コア部材とコイル巻線とが接触することがなくなる。よって、部品を増やさずともコイル巻線の絶縁性を向上させることができる。
また、第1の絶縁部は、筒状部の周方向に離間して複数設けられていると好適である。この場合にはコイル巻線と磁性体コア部材との接触をより確実に防げるため、コイル巻線の絶縁性を確実に向上させることが可能になる。
また、筒状部の一端と他端との間の外周面上には、中心軸線に対して外方に突出する突起部が設けられており、筒状部が最初に挿通されるコイル部材は、内周から外周に向かって延びる突起挿通部を有しており、第1の絶縁部を切込部に通すとき突起部が突起挿通部に通され、筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させたとき突起部がコイル部材同士の間に位置すると好適である。この場合、第1の絶縁部を切込部に通すのと同時に、突起部を突起挿通部に通すことができる。その後、筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させることにより、突起部をコイル部材とコイル部材との間に入り込ませることができる。コイル部材とコイル部材との間に入り込んだ突起部が、コイル部材同士の接触を妨げるため、コイル部材同士が接触してショートしてしまうことを防止できる。
また、本発明のコイル巻線は、絶縁性のコイル用ボビンの筒状部に巻回されると共に、筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれる導電性のコイル巻線であって、筒状部の両端には、中心軸線に対して外方に突出する第1及び第2の絶縁部が一体的に設けられており、コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、複数のコイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれた切込部を有し、該複数のコイル部材で該切込部の周方向位置が重なっており、切込部には第1の絶縁部が通され、コイル部材の開口には筒状部が挿通され、コイル巻線は、最外のコイル部材から第1の絶縁部が抜け出た状態で筒状部に対して相対的に回動することにより、第1の絶縁部と第2の絶縁部との間に挟み込まれることを特徴とする。
このコイル巻線においては、コイル部材の開口には、コイル用ボビンの筒状部が第1の絶縁部が設けられた側から挿通される。このとき、コイル部材の切込部には、コイル用ボビンの第1の絶縁部が通ることになる。挿通後、第1の絶縁部を最外のコイル部材から突出させ、コイル巻線を相対的に回動させると、第1の絶縁部は切込部から外れ、第2の絶縁部と共にコイル巻線を挟み込むようになる。これにより磁性体コア部材とコイル巻線との間に第1及び第2の絶縁部が介在することになるため、磁性体コア部材とコイル巻線とが接触することがなくなる。よって、部品を増やさずともコイル巻線の絶縁性を向上させることができる。
本発明のコイル部品は、筒状部を有する絶縁性のコイル用ボビンと、筒状部を巻回する導電性のコイル巻線とを備え、筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれるコイル部品であって、コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、複数のコイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれた切込部を有し、該複数のコイル部材で該切込部の周方向位置が重なっており、筒状部の両端には、中心軸線に対して外方に突出する第1及び第2の絶縁部が一体的に設けられており、筒状部は、第1の絶縁部が切込部を通るようにして、中心軸線方向でコイル部材の開口に挿通され、第1の絶縁部が最外のコイル部材から抜け出た状態で筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させることにより、第1の絶縁部と第2の絶縁部との間でコイル巻線を挟み込むようにしたことを特徴とする。
このコイル部品においては、コイル用ボビンの筒状部を、第1の絶縁部が設けられた側からコイル部材の開口に挿通する。このとき、コイル用ボビンの第1の絶縁部はコイル部材の切込部内を通ることになる。第1の絶縁部が最外のコイル部材から抜け出た状態で筒状部を相対的に回動させると、第1の絶縁部は切込部から外れ、第2の絶縁部と共にコイル巻線を挟み込むようになる。これにより、磁性体コア部材とコイル巻線との間に第1及び第2の絶縁部が介在することになるため、磁性体コア部材とコイル巻線とが接触することがなくなる。よって、部品を増やさずともコイル巻線の絶縁性を向上させることができる。
また、第1の絶縁部は、筒状部の周方向に離間して複数設けられていると好適である。この場合にはコイル巻線と磁性体コア部材との接触をより確実に防げるため、コイル巻線の絶縁性を確実に向上させることが可能になる。
また、筒状部の一端と他端との間の外周面上には、中心軸線に対して外方に突出する突起部が設けられており、筒状部が最初に挿通されるコイル部材は、内周から外周に向かって延びる突起挿通部を有しており、第1の絶縁部を切込部に通すとき突起部が突起挿通部に通され、筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させたとき突起部がコイル部材同士の間に位置すると好適である。この場合、第1の絶縁部を切込部に通すのと同時に、突起部を突起挿通部に通すことができる。その後、筒状部をコイル巻線に対して相対的に回動させることにより、突起部を突起挿通部を介してコイル部材とコイル部材との間に入り込ませることができる。コイル部材とコイル部材との間に入り込んだ突起部が、コイル部材同士の接触を妨げるため、コイル部材同士が接触してショートしてしまうことを防止できる。
また、磁性体コア部材を更に備えると好適である。このような構成を採用した場合、磁性体コア部材とコイル巻線との間に第1及び第2の絶縁部が確実に介在するので、コイル巻線の絶縁性を確実に向上できる。
本発明のトランスは、上記のコイル部品を備えることを特徴とする。この場合、コイル巻線の絶縁性が向上したトランスを得ることができる。
本発明のDC−DCコンバータは、上記のトランスを備えることを特徴とする。この場合、コイル巻線の絶縁性が向上したDC−DCコンバータを得ることができる。
本発明のDC−DCコンバータは、上記のコイル部品を備えることを特徴とする。この場合、コイル巻線の絶縁性が向上したDC−DCコンバータを得ることができる。
本発明によれば、部品を増やすことなくコイル巻線の絶縁性を向上可能なコイル用ボビン、コイル巻線、及びコイル部品を提供できる。
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1〜図3を参照して、本実施形態に係るコイル部品の構成を説明する。図1は、本実施形態に係るコイル部品を示す分解斜視図である。図2(a)は、図1のコイル部品が備えるコイル巻線の平面図であり、図2(b)は、図1のコイル部品が備えるコイル巻線の底面図であり、図3は、図1のコイル部品が備えるコイル巻線の側面図である。図4(a)は、図1のコイル部品が備えるコイル用ボビンの平面図であり、図4(b)は、図1のコイル部品が備えるコイル用ボビンの底面図である。
図1に示すコイル部品1は、インダクタンス素子、スイッチング電源装置、ノイズフィルタ、インバータ等に用いられるものである。コイル部品1は、コイル巻線2と、コイル巻線2が巻回されるコイル用ボビン4と、一対のコア部材(磁性体コア部材)6,8と、を備えている。
コイル巻線2は、間を隔てて並設された有端リング状の第1及び第2のコイル部材10,12を、所定の巻き方向に連なるように連結させたものである。
図2に示すように、有端リング状の第1及び第2のコイル部材10,12はいわゆるC字状を呈しており、中央に円形状の開口14,16を有している。また、第1及び第2のコイル部材10,12の一端と他端との間は、内周から外周まで延びるスリット20,22になっている。第1コイル部材10と第2のコイル部材12とは、開口14,16が連通するように重なり合っている。なお、第1コイル部材10と第2のコイル部材12とは、スリット20とスリット(突起挿通部)22との位置をずらした状態で(つまりこれらが連通しないように)重なり合っている。そのため、第1のコイル部材10の他端部が第2のコイル部材12の一端部と重なり合うことになる。
第1のコイル部材10の一端部には、開口14の中心軸線方向から外方に向かって突出する第1の端子部24が一体的に設けられており、第1のコイル部材10の他端部はU字状の連結部18を介して第2のコイル部材12の一端部に連結されている。第2のコイル部材12の他端部には、開口16の中心軸線方向から外方に向かって突出する第2の端子部26が一体的に設けられている。
このような構成のコイル巻線2では、第1の端子部24がコイル巻線2の始端、第2の端子部26がコイル巻線2の終端になっている。第1の端子部24に入力された電力は、第1のコイル部材10、連結部18、第2のコイル部材12の順で流れ、第2の端子部26から出力される。
第1のコイル部材10の内周縁には、外方に向けて切り込まれた複数(本実施形態では3つ)の切込部30,31,32が形成されている。切込部30〜32は、開口14の周方向に沿って互いに離間した状態で配されている。開口14の中心軸線の方向から見たときに、開口14の中心軸線と切込部30とを結ぶ線と、開口14の中心軸線と切込部31とを結ぶ線とがなす角度は約150度であり、開口14の中心軸線と切込部30とを結ぶ線と、開口14の中心軸線と切込部32とを結ぶ線とがなす角度は約150度であり、開口14の中心軸線と切込部31とを結ぶ線と、開口14の中心軸線と切込部32とを結ぶ線とがなす角度は約60度である。
第2のコイル部材12の内周縁には、外方に向けて切り込まれた複数(本実施形態では3つ)の切込部33,34,35が形成されている。切込部33〜35は、開口16の周方向に沿って互いに離間した状態で配されている。開口16の中心軸線の方向から見たときに、開口16の中心軸線と切込部33とを結ぶ線と、開口16の中心軸線と切込部34とを結ぶ線とがなす角度は約150度であり、開口16の中心軸線と切込部33とを結ぶ線と、開口16の中心軸線と切込部35とを結ぶ線とがなす角度は約150度であり、開口16の中心軸線と切込部34とを結ぶ線と、開口16の中心軸線と切込部35とを結ぶ線とがなす角度は約60度である。つまり、第2のコイル部材12の切込部33〜35は、第1のコイル部材10の切込部30〜32と重なっている。
切込部30〜35は、第1及び第2のコイル部材10,12の厚さ方向に貫通している。開口14,16の中心軸線方向からみると、切込部30〜35は、開口14,16の周縁に沿って所定の幅を有しており、開口14,16の径方向に所定の奥行きを有している。また、開口14,16の中心軸線の方向から見ると、切込部30,33は、第2のコイル部材12のスリット22と平行に延びている。
ところで、切込部30〜35を形成することによって、切込部30〜35の周囲で第1及び第2のコイル部材10,12が細くなり、電気抵抗が増加することが考えられる。電気抵抗の増加は発熱等の原因となるため、回避する必要がある。そこで本実施形態では、U字状の連結部18と一体化された第1のコイル部材10の他端部に切込部30を形成し、同じく連結部18と一体化された第2のコイル部材12の一端部に切込部33を形成することで、切込部30,33の形成領域における第1及び第2のコイル部材10,12の幅(断面積)を確保している。また、第1及び第2のコイル部材10,12を一部幅広とし、この幅広部分に切込部31,32,34,35を形成することで、切込部31,32,34,35の形成領域における第1及び第2のコイル部材10,12の幅を確保している。このように本実施形態では、切込部30〜35の形成領域における第1及び第2のコイル部材10,12の幅を確保して、幅と厚みとで決まる各コイル部材10,12の断面積の減少による電気抵抗の増加を抑えている。
図2(b)及び図3に示すように、第2のコイル部材12の他端部には、コイル巻線2と後述するコイル用ボビン4とを係合するための巻線側係合部36が設けられている。巻線側係合部36は、一端が閉じられると共に他端が開口した円筒状を呈しており、第1のコイル部材10に対向する表面12aから第1のコイル部材10に向かって突出している。また、巻線側係合部36は、表面12aの反対に位置する裏面12bにて開口しており、そのため裏面12b側から見ると窪んだものになっている。つまり、巻線側係合部36は、裏面12b側からみると凹部、表面12a側からみると凸部になっている。
以上の構成を有するコイル巻線2は、電気伝導性が高い一枚の基板を打ち抜き加工することで形成可能である。より具体的には、銅板、アルミニウム板等の基板から、第1の端子部24と、第1の端子部24に連続する第1のコイル部材10と、第2のコイル部材12と、第2のコイル部材12に連続する第2の端子部26と、第1及び第2のコイル部材10,12を連結するI字状の連結部18と、を打ち抜き加工により得る。そして、連結部18をU字状に屈曲させることによって第1のコイル部材10と第2のコイル部材12とを重ね合わせる。これにより、コイル巻線2が完成する。なお、コイル巻線2はこのような折り曲げコイルに限られず、コイル巻線同士、あるいはコイル部材と連結部とをねじ留めしたものであってもよいし、溶接したものであってもよい。また、リベットで固定してもよい。
図1に示すように、コイル巻線2は、電気的に絶縁性を有する材料からなるコイル用ボビン4の筒状部40に巻回される。コイル用ボビン4の筒状部40は両端が開口した円筒状を呈しており、筒状部40の中心軸線は、第1及び第2のコイル部材10,12の開口14,16の中心軸線と一致している。筒状部40の外径は、第1及び第2のコイル部材10,12の開口14,16に対して摺動可能な大きさになっており、筒状部40の長さは、両端部がコイル巻線2から突出する程度になっている。
筒状部40の一端には、コイル巻線とコア部材6との接触を防ぐための複数(本実施形態では3つ)の爪部42,43,44が突設されている。爪部42〜44は、筒状部40の中心軸線に対して直交する方向に筒状部40の外周から突出すると共に、筒状部40と一体化している。爪部42〜44は、筒状部40の周方向に、互いに離間した状態で配されている。筒状部40の中心軸線と爪部42とを結ぶ線と、筒状部40の中心軸線と爪部43とを結ぶ線とがなす角度は約150度であり、筒状部40の中心軸線と爪部42とを結ぶ線と、筒状部40の中心軸線と爪部44とを結ぶ線とがなす角度は約150度である。筒状部40の中心軸線と爪部43とを結ぶ線と、筒状部40の中心軸線と爪部44とを結ぶ線とがなす角度は、約60度である。
爪部42〜44は、筒状部40の外周に沿って所定の幅を有しており、その幅寸法は切込部30〜35の幅よりも僅かに小さくなっている。また、爪部42〜44は、筒状部40の径方向に所定の奥行きを有しており、その奥行き寸法は第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30〜35の奥行きよりも僅かに小さくなっている。このような大きさの爪部42〜44は、筒状部40の中心軸線の方向で、第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30〜35に挿入可能である。
筒状部40の他端には、コイル巻線とコア部材8との接触を防ぐための2つのフランジ部(絶縁部)46,47が突設されている。フランジ部46,47は、筒状部40の中心軸線に対して直交する方向に筒状部40の外周から突出すると共に、筒状部40と一体化している。フランジ部46,47は長手方向を有し、図4に示すようにコイル用ボビン4を筒状部40の中心軸線の方向から見ると、フランジ部46とフランジ部47とは長手方向が平行になるよう並設され、その間に筒状部40が挟まれた状態になっている。フランジ部46は爪部42と爪部43との間に位置する筒状部40の外周面につながっており、フランジ部47は爪部42と爪部44との間に位置する筒状部40の外周面につながっている。
フランジ部46の長手方向に対向する両端には、コイル用ボビン4をコア部材8に係止するための固定用脚部(脚部)48,49が一体的に設けられている。また、フランジ部47の長手方向に対向する両端にも、コイル用ボビン4をコア部材8に係止するための固定用脚部(脚部)50,51が一体的に設けられている。
フランジ部46のうち、筒状部40の中心軸線に対して直交する方向に広がる表裏面46a,46bは、それぞれ略平坦面になっている。フランジ部47についても、筒状部40の中心軸線に対して直交する方向に広がる表裏面47a,47bは、それぞれ略平坦面になっている。表面46a,47aは第2のコイル部材12の裏面12bに当接し、裏面46b,47bは後述するコア部材8に当接する。
フランジ部46のうち、爪部42側に位置する角部52は面取りがなされている。角部52を面取りすることにより、コイル巻線2とコイル用ボビン4との連結時に、コイル用ボビン4が第2のコイル部材12に引っ掛かってしまうことを防げるため、連結をスムーズに行うことができる。
フランジ部47のうち、爪部44側に位置する角部には、円柱状のボビン側係合部54が突設されている。ボビン側係合部54はフランジ部47の表面47aから突出しており、第2のコイル部材12の巻線側係合部36の窪みに嵌合可能な大きさを有している。
筒状部40の中央部には、第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との接触を防ぐための突起部56が設けられている。突起部56は角柱状であって、筒状部40の外周から筒状部40の中心軸線に対して直交する方向に突出している。突起部56の稜線部は、コイル巻線2を損傷しないように面取りされている。また、同様の理由から、突起部56の先端は丸められている。筒状部40の中心軸線に直交する方向から見ると(図1参照)、突起部56と爪部42〜44との間、及び、突起部56とフランジ部46,47との間の距離は、第1及び第2のコイル部材10,12それぞれの厚さよりも大きくなっている。また、筒状部40の中心軸線の方向から見ると、突起部56は、爪部42とフランジ部46との間に位置しており、爪部42と平行に延びている。また、筒状部40の中心軸線の方向から見たときの爪部42と突起部56との間の距離は、第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30,33と第2のコイル部材12のスリット22との間の距離と略同一である(図2参照)。
以上の構成を有するコイル用ボビン4を筒状部40の中心軸線の方向から見ると、図4に示すように、筒状部40、爪部42〜44、突起部56、及びフランジ部46,47は互いに重なりを有していない。そのため、コイル用ボビン4は、金型を用いて絶縁性樹脂を射出成形することにより容易に製造できる。
図1に示すように、コイル巻線2が巻回されたコイル用ボビン4に対し、筒状部40の両端から挟むように一対のコア部材6,8が配置される。一対のコア部材6,8で挟まれた状態において、第1及び第2の端子部24,26と固定用脚部48〜51とは、コア部材6,8から突出する(図9参照)。
コア部材6,8は、フェライト粉末を圧粉成形して得られるいわゆるE型コアである。より具体的には、コア部材6は、長手方向を有する平板状の基部60と、基部60の一方の主面の中央に突設された円柱状の磁心部62と、基部60の両端に突設された脚部64,66とからなっている。コア部材8は、長手方向を有する平板状の基部70と、基部70の一方の主面の中央に突設された円柱状の磁心部72と、基部70の両端に突設された脚部74,76とからなっている。
コア部材6の磁心部62はコイル用ボビン4の筒状部40の一端側から筒状部40内に挿入され、コア部材8の磁心部72はコイル用ボビン4の筒状部40の他端側から筒状部40内に挿入される。磁心部62と磁心部72とは、コイル用ボビン4の筒状部40内で互いに当接する。筒状部40に磁心部62,72を挿入した状態において、コア部材6の脚部64,66とコア部材8の脚部74,76も当接する。
コア部材6の基部60の一方の主面は、コイル用ボビン4の爪部42〜44に当接する。また、コア部材8の基部70の一方の主面は、コイル用ボビン4のフランジ部46,47の裏面46b,47bに当接する。そして、基部70のうち、長手方向に沿い且つ一方の主面と直交する一対の側面70b,70cには、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51が係止される。コア部材6とコア部材8とは、接着テープ80,82によって連結される。
続いて、コイル部品1の組立方法について説明する。図5〜8は、コイル部品1の組立工程を示す図である。図5(a),図6(a),図7(a),図8(a)はコイル部品1を第1のコイル部材10の表面10a側から見たときの図であり、図5(b),図6(b),図7(b),図8(b)はコイル部品1を第2のコイル部材12の裏面12b側から見たときの図である。
まず、コイル巻線2の内側にコイル用ボビン4の筒状部40を挿入する。図5は、コイル巻線2にコイル用ボビン4の筒状部40を挿入した状態を示す図である。
より具体的には、第2のコイル部材12の裏面12bとコイル用ボビン4の一端面とを対向させる。そして、コイル用ボビン4の爪部42の位置を第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30,33に合わせる。これらの位置を合わせることにより、爪部43は切込部31,34に位置合わせされ、爪部44は切込部32,35に位置合わせされることになる。また、コイル用ボビン4の突起部56と第2のコイル部材12のスリット22との位置も一致することになる。位置合わせ後、コイル巻線2及びコイル用ボビン4を相対的に移動させ、第1及び第2のコイル部材10,12の開口14,16に、コイル用ボビン4の筒状部40を筒状部40の中心軸線の方向で挿通する。筒状部40の挿通に伴い、爪部42〜44が切込部30〜35に通され、突起部56がスリット22に通される。
筒状部40を挿通していくと、コイル用ボビン4のフランジ部46,47が第2のコイル部材12の裏面12bに当接する。これにより、コイル用ボビン4は更なる進入が不可能になる。この状態において、コイル用ボビン4の爪部42〜44は、第1のコイル部材10の切込部30〜32からわずかに突出している。また、突起部56は第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との間に位置している。
次に、コイル用ボビン4をコイル巻線2に対して相対的に回動させる。図6は、コイル用ボビン4をコイル巻線2に対して約60度回動させた状態を示す図である。
より具体的には、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51を持ち、コイル用ボビン4を第1のコイル部材10の表面10aから見て右回りに回動させる。回動を開始すると、コイル用ボビン4の爪部42が第1のコイル部材10の切込部30から外れ、コイル用ボビン4のフランジ部46の角部52が第2のコイル部材12におけるスリット22脇の角部84に当接する。フランジ部46の角部52は面取りがなされているため、フランジ部46の角部52が第2のコイル部材12の角部84に引っ掛かることはなく、スムーズに回動する。なお、よりスムーズな回動を図る目的で、第2のコイル部材12の角部84についても、図6(b)に示すように丸めておくことが好ましい。
また、図5の状態からコイル用ボビン4を第1のコイル部材10の表面10aから見て右回りに回動させると、コイル用ボビン4の爪部43が第1のコイル部材10の切込部31から外れ、コイル用ボビン4の爪部44が第1のコイル部材10の切込部32から外れる。更に回動させると、コイル用ボビン4の爪部44が第1のコイル部材10の切込部31に嵌合する。
また、図5の状態からコイル用ボビン4を第1のコイル部材10の表面10aから見て右回りに回動させると、コイル用ボビン4の突起部56が第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との間に入り込み、第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との接触を抑制する。
なお、図5の状態からコイル用ボビン4を逆方向(すなわち第1のコイル部材10の表面10aから見て左回り)に回動させると、ほどなくコイル用ボビン4の突起部56が第2のコイル部材12の巻線側係合部36に当接し、コイル用ボビン4の回動が阻止される。このように巻線側係合部36は、コイル用ボビン4の逆方向への回動を防止する役目を果たす。
次に、図6の位置にあるコイル用ボビン4を更に回動させる。図7は、コイル用ボビン4を図6から更に約60度回動させた状態を示す図である。
より具体的には、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51を持ち、コイル用ボビン4を第1のコイル部材10の表面10aから見て右回りに更に回動させる。すると、コイル用ボビン4の爪部42が第1のコイル部材10の切込部32に嵌合する。また、コイル用ボビン4の爪部43が第1のコイル部材10の切込部30に嵌合し、コイル用ボビン4の爪部44が第1のコイル部材10の切込部31から外れる。
次に、図7の位置にあるコイル用ボビン4を、更に回動させる。図8は、コイル用ボビン4を図7から更に約30度回動させた状態を示す図である。
より具体的には、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51を持ち、コイル用ボビン4を第1のコイル部材10の表面10aから見て右回りに更に回動させる。すると、コイル用ボビン4の爪部42が第1のコイル部材10の切込部32から外れる。また、コイル用ボビン4の爪部43が第1のコイル部材10の切込部30から外れる。この状態からコイル用ボビン4を更に回動させると、コイル用ボビン4の凸状のボビン側係合部54が、第2のコイル部材12の巻線側係合部36の窪みに嵌合する。これにより、コイル用ボビン4とコイル巻線2とは互いに位置決めされる。このとき、第1のコイル部材10の表面10a側からみると、図8(a)に示すように、コイル用ボビン4の爪部42は第1のコイル部材10の切込部31,32の間に位置している。また、コイル用ボビン4の爪部43,44は第1のコイル部材10の切込部30の間に挟んで位置している。よって、コイル用ボビン4の爪部42〜44とフランジ部46,47との間でコイル巻線2を挟み込んだ状態になる。なお、コイル用ボビン4の突起部56は、連結部18とほぼ対向する位置にある。第1及び第2のコイル部材10,12において、連結部18から離れた部分は振動等により撓みやすい。このような部分に突起部56を介在させることにより、第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との接触を確実に防止することができる。
以上の工程により、コイル用ボビン4とコイル巻線2との連結が完了する。
次に、連結されたコイル用ボビン4とコイル巻線2とを、筒状部40の中心軸線方向から、一対のコア部材6,8で挟む。これにより、コイル用ボビン4の筒状部40内にコア部材6,8の磁心部62,72が挿入され、コア部材6の脚部64,66とコア部材8の脚部74,76とが当接し、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51がコア部材8の基部70の側面70b,70cに係止される。また、コア部材6の基部60の一方の主面はコイル用ボビン4の爪部42〜44に当接し、コア部材8の基部70の一方の主面はコイル用ボビン4のフランジ部46,47の裏面46b,47bに当接する。その後、コア部材6の脚部64,66とコア部材8の脚部74,76とを接着テープ80,82で留することで、図9に示すようなコイル部品1が完成する。
以上の構成を有するコイル部品1によれば、コイル用ボビン4の爪部42〜44が第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30〜35を通るように、コイル用ボビン4の筒状部40を第1及び第2のコイル部材10,12の開口14,16に挿通する。そして、爪部42〜44を第1のコイル部材10から突出させたのち、コイル用ボビン4の筒状部40をコイル巻線2に対して相対的に回動させる。これにより、爪部42〜44は切込部30〜35から外れ、フランジ部46,47と共にコイル巻線2を挟み込むようになる。よって、コア部材6とコイル巻線2との間に爪部42〜44が介在し、コア部材8とコイル巻線2との間にフランジ部46,47が介在することになるため、コア部材6,8とコイル巻線2とが接触する可能性が低くなる。よって、部品を増やさずともコイル巻線2の絶縁性を向上させることができる。
また、コイル部品1では、コイル用ボビン4の3つの爪部42〜44は互いに離間した状態で設けられている。爪部を互いに離間した状態で複数設けることでコイル巻線2とコア部材6,8との接触をより確実に防げるため、コイル巻線2の絶縁性を確実に向上させることが可能になる。
また、コイル用ボビン4の筒状部40の一端と他端との間には、筒状部40の中心軸線に対して外方に突出する突起部56が設けられている。コイル用ボビン4の爪部42〜44を第1及び第2のコイル部材10,12の切込部30〜35に通すと、突起部56が第2のコイル部材12のスリット22に通される。その後、筒状部40をコイル巻線2に対して相対的に回動させることにより、突起部56をスリット22を介して第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との間に入り込ませることができる。第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との間に入り込んだ突起部56が、第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との接触を妨げるため、コイル部材同士が接触してショートしてしまうことを防止できる。また、第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との間に入り込んだ突起部56が、筒状部40の中心軸線方向でのコイル用ボビン4の移動を抑制するため、コイル用ボビン4とコイル巻線2との間のガタツキを低減することもできる。
また、コイル部品1では、コイル用ボビン4の巻線側係合部36の窪みに、第2のコイル部材12の凸状のボビン側係合部54が嵌合する。これにより、コイル部材の回動が抑制されるうえ、筒状部40の径方向においてもコイル用ボビン4に対するコイル巻線2の位置ずれが生じなくなるため、コイル巻線2のガタツキを抑制できる。
またコイル部品1では、第2のコイル部材12の巻線側係合部36は、第1のコイル部材10に向かって凸となっている。そして、この巻線側係合部36は、第2のコイル部材12の他端部、すなわちスリット22の脇に設けられている。これにより、コイル用ボビン4の突起部56をスリット22に挿入し、コイル用ボビン4を所望の方向とは逆に回動させた場合には、突起部56が巻線側係合部36に当接するため、コイル用ボビン4の回動が阻止される。よって、コイル用ボビン4の回動方向が一義的に決められるため、コイル用ボビン4とコイル巻線2とを確実に、正しく連結させることができる。
また、コイル部品1では、巻線側係合部36は有底の円筒状を呈している。巻線側係合部36を底のない円筒状とした場合には、第2のコイル部材12に穴をあけることになるため第2のコイル部材12の電気抵抗が増加してしまうが、本実施形態のように巻線側係合部36を有底とすることで、第2のコイル部材12の電気抵抗の増加を抑制できる。
また、コイル部品1では、フランジ部46,47から固定用脚部48〜51が突出しており、固定用脚部48〜51はコア部材8の側面70b,70cに係止される。これにより、コア部材8に対するコイル用ボビン4の位置ずれが生じなくなるため、コイル用ボビン4のガタツキを抑制できる。
(第2実施形態)
続いて、本発明の第2実施形態に係るDC−DCコンバータについて説明する。図10は、本実施形態に係るDC−DCコンバータ201の斜視図である。
図10に示すDC−DCコンバータ201は、自動車に搭載されるものであり、入力平滑化回路202と、インバータ回路203と、トランス204と、全波整流回路モジュール205と、出力平滑化回路206と、を備えている。
入力平滑化回路202は、自動車のバッテリである直流電源(図示せず)に接続され、直流電源から供給された電力を、平滑化して出力する。インバータ回路203は、入力平滑化回路202に接続され、入力平滑化回路202から供給された平滑な直流電力を交流電力に変換する。
トランス204は、インバータ回路203に接続され、インバータ回路203の出力電力を調整する。トランス204は、1次側コイル巻線が巻回されたコイル用ボビンと2次側コイル巻線が巻回されたコイル用ボビンとを有するものであり、少なくとも一方のコイル用ボビンとそれに巻回されたコイル巻線とに、第1実施形態で述べたコイル用ボビン4とコイル巻線2とを用いている。
全波整流回路モジュール205は、トランス204に接続され、トランス204の出力電力を整流する。出力平滑化回路206は、全波整流回路モジュール205に接続され、全波整流回路モジュール205の出力電力を平滑化する。出力平滑化回路206は、平滑化コンデンサ207とチョークコイル208とを有しており、更にインバータ回路203を制御するコントローラ(図示せず)と電流センサ(図示せず)を有している。
以上述べたように、本実施形態に係るDC−DCコンバータ201はトランス204を備えており、このトランス204は、第1実施形態で述べたコイル巻線2及びコイル用ボビン4を有している。したがって、コイル巻線の絶縁性が向上すると共にコイル用ボビン4とコイル巻線2とのガタツキが低減されたトランス204を得ることができ、ひいてはコイル巻線の絶縁性が向上すると共にコイル用ボビン4とコイル巻線2とのガタツキが低減されたDC−DCコンバータ201を得ることができる。
自動車に搭載されるDC−DCコンバータ201において、トランス204に用いられるコイル巻線の絶縁性が不十分だと、エンジンの振動や走行時の揺れによってコイル巻線同士の接触やコイル巻線とコア部材との接触が生じ、ショートしてしまうおそれがある。コイル巻線間、及び、コイル巻線とコア部材との間の距離を広げればこの問題は解決されるが、その場合はトランス204及びDC−DCコンバータ201のサイズが大きくなってしまい、小型化が図れない。第1実施形態で述べたコイル巻線2及びコイル用ボビン4をトランス204に用いれば、コイル巻線2を形成する第1のコイル部材10と第2のコイル部材12との接触が抑制されると共に、コイル巻線2とコイル巻線2を覆う部材210との接触も抑制される。また、振動によるコイル用ボビン4とコイル巻線2との間のガタツキも生じにくくなる。したがって、振動や揺れによる動作不良が少なく小型なトランス204及びDC−DCコンバータ201を得ることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。
例えば、第2のコイル部材12の巻線側係合部36は、両端が開口した円筒状であってもよい。また、巻線側係合部36は、第2のコイル部材12を厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。
また、巻線側係合部36は、第2のコイル部材12の裏面12bから外方に突出するものであってもよい。つまり、巻線側係合部36は、裏面12bにおいて凸状を呈するものであってもよい。この場合、巻線側係合部36とコイル用ボビン4のボビン側係合部54とを係合させるためには、ボビン側係合部54を表面47aにおいて凹状とする必要がある。より具体的には、ボビン側係合部54をフランジ部47の表面47aから裏面47bに向かって凹んだ形状にする必要がある。
また、巻線側係合部36は、第2のコイル部材12の表面12aから第1のコイル部材10に向かって突出していなくてもよい。ただしこの場合には、コイル用ボビン4が逆方向に回動することを防ぐ目的で、第2のコイル部材12に、表面12aから突出する凸部を別途設けることが好ましい。
また、コイル用ボビン4の突起部56をコイル部材12のスリット22に通すとしたが、コイル部材12に内周から外周に向かって延びる切込みを別途設け、この切込みに突起部56を通すとしてもよい。
また、第1のコイル部材10の切込部30〜32の角度は、第1実施形態で述べたものに限られない。角度を全て等しくしてもよいし、全て異ならせてもよい。例えば回転対称性を持たない位置に切込部を配置した場合には、コイル巻線2にコイル用ボビン4を装着する途中で、コイル巻線2の切込部30〜35とコイル用ボビン4の爪部42〜44の全てが再び重なることが無くなるため、装着が容易になる。なお、切込部33〜35及び爪部42〜44の角度は、切込部30〜32の角度に対応することとする。
また、第1及び第2のコイル部材10,12それぞれにおける切込部の数は、第1実施形態で述べたものに限られない。1個や2個であってもよいし、4個以上であってもよい。ただし、切込部の数が増えるとその分第1及び第2のコイル部材10,12の断面積の確保が難しくなる。第1実施形態のように切込部の数を3個とすれば、断面積を確保しつつ、切込部を効果的な位置に(すなわち、コイル巻線2において連結部18から離れた部分に2箇所、連結部18近くに1箇所)設けることができるため、特に好ましい。
また、コア部材6,8は磁心部62,72を有さなくてもよい。この場合、コア部材6,8はいわゆるU型コアであり、コイル巻線2は空芯コイルとなる。そのほか、コア部材6,8は、一方がE型コアで他方がI型コアであってもよく、一方がU型コアで他方がI型コアであってもよい。
また、コイル巻線2のコイル部材の数は、2つ以上であればよい。
また、トランス204及びDC−DCコンバータ201の構成は図10に限られない。トランス204について言えば、例えば図11に示されるような構成であってもよい。すなわち、一対のコア部材220,222の間に、コイル巻線2が巻回されたコイル用ボビン4と、コイル巻線230が巻回されたコイル用ボビン232とを挟んだものであってもよい。コイル巻線230は、C字状のコイル部材の両端に端子部を設けたものであり、コイル巻線2の第1のコイル部材10や第2のコイル部材12と同様に3つの切欠部を有している。コイル用ボビン232は、コイル用ボビン4の筒状部40を短くしたものであるが、突起部56に相当する部分を有していない。この場合、コイル用ボビン232とコイル用ボビン4とを、爪部が形成された一端同士が対向するように配置することが好ましい。このように配置することで、爪部によってコイル巻線230とコイル巻線2とを非接触にできると共に、コイル用ボビン232の固定用脚部を一方のコア部材220に固定し、コイル用ボビン4の固定用脚部48〜51を他方のコア部材222に固定することができる。
また、DC−DCコンバータ201において、第1実施形態で述べたコイル巻線2及びコイル用ボビン4が用いられるのはトランス204に限られない。例えば、出力平滑化回路206のチョークコイル208に用いてもよい。
本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す分解斜視図である。 図1のコイル部品が備えるコイル巻線の平面図及び底面図である。 図1のコイル部品が備えるコイル巻線の側面図である。 図1のコイル部品が備えるコイル用ボビンの平面図及び底面図である。 図1のコイル部品1の組立工程を示す図である。 図1のコイル部品1の組立工程を示す図である。 図1のコイル部品1の組立工程を示す図である。 図1のコイル部品1の組立工程を示す図である。 図1のコイル部品1の斜視図である。 本発明に係るDC−DCコンバータの一実施形態を示す斜視図である。 図10のDC−DCコンバータが備えるトランスの変形例を示す分解斜視図である。
符号の説明
1…コイル部品、2…コイル巻線、4…コイル用ボビン、6,8…コア部材、10…第1のコイル部材、12…第2のコイル部材、14,16…開口、18…連結部、20,22…スリット30〜35…切込部、36…巻線側係合部、40…筒状部、42〜44…爪部、48〜51…固定用脚部、46,47…フランジ部、54…ボビン側係合部、56…突起部、60,70…基部、62,72…磁心部、64,66…脚部、68,69…脚部、70b,70c…側面、201…DC−DCコンバータ、204…トランス。

Claims (12)

  1. 導電性のコイル巻線が巻回される筒状部を備えると共に、前記筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれる絶縁性のコイル用ボビンであって、
    前記コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、
    複数の前記コイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれ、当該コイル部材の各々の開口の周方向に沿って互いに離間する複数の切込部を有し、該複数のコイル部材で該複数の切込部の周方向位置が重なっており、
    前記筒状部の端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出し、前記筒状部の周方向に離間した複数の1の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記筒状部の他端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出する第2の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記筒状部は、前記複数の第1の絶縁部が前記複数の切込部を通るようにして、前記筒状部の前記中心軸線方向で前記コイル部材の前記開口に挿通され、前記複数の第1の絶縁部が最外の前記コイル部材から抜け出た状態で前記筒状部を前記コイル巻線に対して相対的に回動させることにより、前記複数の第1の絶縁部と前記第2の絶縁部との間で前記コイル巻線を挟み込むようにしており、
    前記複数のコイル部材の各々が有する前記複数の切込部は、前記複数のコイル部材の各々の前記開口の中心軸線方向に対して回転対称性を持たないことを特徴とするコイル用ボビン。
  2. 前記複数のコイル部材の各々は、幅広部分を有し、前記複数の切込部の少なくとも一部は、当該幅広部分に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のコイル用ボビン。
  3. 前記筒状部の一端と他端との間の外周面上には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出する突起部が設けられており、
    前記筒状部が最初に挿通される前記コイル部材は、内周から外周に向かって延びる突起挿通部を有しており、
    前記複数の第1の絶縁部を前記複数の切込部に通すとき前記突起部が前記突起挿通部に通され、前記筒状部を前記コイル巻線に対して相対的に回動させたとき前記突起部が前記コイル部材同士の間に位置することを特徴とする請求項1又は2記載のコイル用ボビン。
  4. 絶縁性のコイル用ボビンの筒状部に巻回されると共に、前記筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれる導電性のコイル巻線であって、
    前記筒状部の端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出し、前記筒状部の周方向に離間した複数の1の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記筒状部の他端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出する第2の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、
    複数の前記コイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれ、当該コイル部材の各々の開口の周方向に沿って互いに離間する複数の切込部を有し、該複数のコイル部材で該複数の切込部の周方向位置が重なっており、
    前記複数の切込部には前記複数の第1の絶縁部が通され、前記コイル部材の前記開口には前記筒状部が挿通され、
    前記コイル巻線は、最外の前記コイル部材から前記複数の第1の絶縁部が抜け出た状態で前記筒状部に対して相対的に回動することにより、前記複数の第1の絶縁部と前記第2の絶縁部との間に挟み込まれ
    前記複数のコイル部材の各々が有する前記複数の切込部は、前記複数のコイル部材の各々の前記開口の中心軸線方向に対して回転対称性を持たないことを特徴とするコイル巻線。
  5. 前記複数のコイル部材の各々は、幅広部分を有し、前記複数の切込部の少なくとも一部は、当該幅広部分に形成されていることを特徴とする請求項4に記載のコイル巻線。
  6. 筒状部を有する絶縁性のコイル用ボビンと、前記筒状部を巻回する導電性のコイル巻線とを備え、前記筒状部の中心軸線方向から磁性体コア部材によって挟まれるコイル部品であって、
    前記コイル巻線は、有端リング状のコイル部材を複数、所定の巻き方向に連なるように連結させてなり、
    複数の前記コイル部材の各々は、内周縁の一部が外方に向けて切り込まれ、当該コイル部材の各々の開口の周方向に沿って互いに離間する複数の切込部を有し、該複数のコイル部材で該複数の切込部の周方向位置が重なっており、
    前記筒状部の端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出し、前記筒状部の周方向に離間した複数の1の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記筒状部の他端には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出する第2の絶縁部が一体的に設けられており、
    前記筒状部は、前記複数の第1の絶縁部が前記複数の切込部を通るようにして、前記筒状部の前記中心軸線方向で前記コイル部材の前記開口に挿通され、前記複数の第1の絶縁部が最外の前記コイル部材から抜け出た状態で前記筒状部を前記コイル巻線に対して相対的に回動させることにより、前記複数の第1の絶縁部と前記第2の絶縁部との間で前記コイル巻線を挟み込むようにしており、
    前記複数のコイル部材の各々が有する前記複数の切込部は、前記複数のコイル部材の各々の前記開口の中心軸線方向に対して回転対称性を持たないことを特徴とするコイル部品。
  7. 前記複数のコイル部材の各々は、幅広部分を有し、前記複数の切込部の少なくとも一部は、当該幅広部分に形成されていることを特徴とする請求項6に記載のコイル部品。
  8. 前記筒状部の一端と他端との間の外周面上には、前記筒状部の前記中心軸線に対して外方に突出する突起部が設けられており、
    前記筒状部が最初に挿通される前記コイル部材は、内周から外周に向かって延びる突起挿通部を有しており、
    前記複数の第1の絶縁部を前記複数の切込部に通すとき前記突起部が前記突起挿通部に通され、前記筒状部を前記コイル巻線に対して相対的に回動させたとき前記突起部が前記コイル部材同士の間に位置することを特徴とする請求項又は記載のコイル部品。
  9. 前記磁性体コア部材を更に備えることを特徴とする請求項のいずれか一項記載のコイル部品。
  10. 請求項のいずれか一項記載のコイル部品を備えることを特徴とするトランス。
  11. 請求項10記載のトランスを備えることを特徴とするDC−DCコンバータ。
  12. 請求項のいずれか一項記載のコイル部品を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ。
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