JP4758054B2

JP4758054B2 - 巻線型コイル部品およびコイルの導線と金属端子の接続方法

Info

Publication number: JP4758054B2
Application number: JP2002264266A
Authority: JP
Inventors: 隆博青木; 英一加藤; 裕之安澤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004103862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導線を巻回形成して成るコイルを有する巻線型コイル部品およびコイルの導線と金属端子の接続方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図６には巻線型コイル部品の一例が示されている（特許文献１参照）。この巻線型コイル部品２０は回路基板等に表面実装されて回路に組み込まれる表面実装タイプのものである。当該巻線型コイル部品２０では、コイルボビン２１に巻線２２が巻回されてコイル２３が形成されている。コイルボビン２１には金属端子２４が取り付けられており、この金属端子２４には、コイル２３を形成している巻線２２の端部２２ａが絡げられ、当該金属端子２４と巻線端部２２ａとは溶接により接続されている。例えば、巻線型コイル部品２０が回路基板の設定位置に表面実装されることにより、コイル２３はその金属端子２４を介して外部の回路と接続することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９３７４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば電源装置の回路に組み込むことができるコイル部品として、より大きな電流を通電させることができるコイル部品が要求されている。この要求に応えて、コイル２３の巻線２２を太径化したものがある。
【０００５】
しかしながら、この太径化によって次に示すような問題が生じる。その問題とは、例えば、巻線型コイル部品２０等の表面実装型部品には小型化が要求されている。この要求に応えるためには、巻線型コイル部品２０の例えば金属端子２４の大きさを大きくすることは難しい。このような状況の中で巻線２２を太径化するので、金属端子２４の大きさに対して巻線２２の太さが太すぎて、巻線端部２２ａを金属端子２４に絡げることが困難となるという事態が発生する。また、巻線端部２２ａを金属端子２４に絡げることができたとしても、巻線端部２２ａが太いために、巻線端部２２ａと金属端子２４の接続部分が大きくなってしまい、巻線型コイル部品２０の小型化を妨げるという問題が生じる。
【０００６】
さらに、巻線端部２２ａと金属端子２４を溶接する際に、巻線端部２２ａが太いと、当該巻線端部２２ａを溶融させるために必要なエネルギーが増大する。さらにまた、溶接時に巻線端部２２ａに供給される熱量が増加するので、巻線端部２２ａから巻線２２の他の部位に伝導する熱量が増加する。コイル２３の巻線２２は、導線に被覆が施されている被覆導線であり、巻線端部２２ａはその被覆導線の被覆が除去されて金属端子２４と溶接する。この巻線端部２２ａから過剰な熱が巻線２２の他の部位（つまり、被覆が施されている部分）に伝熱されると、その熱によって巻線２２の被覆が熱劣化してショート問題が発生する虞がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、巻線型コイル部品の小型化を図りながら、コイルの導線と金属端子の溶接に起因した問題を防止して、コイルの導線と金属端子を良好に接続することができる巻線型コイル部品およびコイルの導線と金属端子の接続方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明の巻線型コイル部品は、導線を巻回形成して成るコイルと、このコイルの導線端部に接続されコイルを外部と接続させるための金属端子とを有する巻線型コイル部品において、コイルの導線端部は体積の少なくとも２５％を除去することにより細く加工形成されており、そのコイルの導線端部の細く加工形成された部位に前記金属端子を周回方向に沿わせて巻き付く形態で接触させて、当該コイルの導線端部と金属端子は溶接により接続されていることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明のコイルの導線と金属端子の接続方法は、コイルを形成する導線端部を切削して細くし、然る後に、その細く加工された導線端部に金属端子を周回方向に沿わせて巻き付く形態で接触させ、その導線端部と金属端子の接触部分を溶接により接合させることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
この実施形態例の巻線型コイル部品は、図３に示すように、巻線２が巻回形成されて成るコイル３が磁性材料から成るブロック体４の内部に埋設されている構成を有する。巻線２は、銅や銀や金等の導線に、ポリウレタン等の絶縁材料の被覆が施されている被覆導線である。当該被覆導線の直径は０．６mm以上、かつ、１．５mm以下の範囲内の寸法となっている。この実施形態例では、巻線２は、例えば、１３mm×１３mm以下の面積の領域内に収まるように巻回されてコイル３を形成している。
【００１２】
この巻線型コイル部品１には、コイル３を外部と接続させるために金属端子５（５ａ，５ｂ）が設けられている。コイル３の巻線２の両端部６ａ，６ｂはそれぞれ被覆が除去されて導線が剥き出しになっており、これら裸導線部分６ａ，６ｂにそれぞれ金属端子５ａ，５ｂの一部が溶接されている。このコイル端部の裸導線部分６ａ，６ｂと金属端子５ａ，５ｂとの溶接部分はブロック体４の内部に埋設されている。また、金属端子５ａ，５ｂの一部はブロック体４の外部に露出して配設されている。この金属端子５ａ，５ｂの外部露出部分は、ブロック体４の側面に沿って配置され、さらに、その先端部は底面側に折り曲げられている。この実施形態例の巻線型コイル部品１は表面実装型部品であり、その金属端子５ａ，５ｂの底面側に配置された部分が回路基板の回路に接続するための外部接続部と成している。
【００１３】
この実施形態例において特徴的なことの一つは、図１に示されるように、コイル３の巻線２の端部の裸導線部分６ａ，６ｂにおいて、金属端子５と接続する部分７ａ，７ｂが切削加工により細くなっていることである。なお、図１中の符号１０は巻線２の被覆を示している。
【００１４】
その金属端子５と接続する導線端部７ａ，７ｂにおいて、切削加工により除去する量は、巻線２の裸導線の径や金属端子５の大きさや厚み等の様々な条件によって定めるものであり、特に限定されるものではないが、その一例を挙げると、例えば、加工前の体積の例えば２５％以上を切削により除去する。つまり、金属端子５と接続する導線端部７ａ，７ｂは、切削加工により、切削加工前の体積の例えば７５％以下の体積に減少させる。
【００１５】
金属端子５ａ，５ｂと接続する巻線２の端部７ａ，７ｂの切削加工手法としては、例えば、鉛筆削りのように切削していく手法がある。また、裸導線部分６ａ，６ｂの先端部を潰し、これにより平たくなった導線端部の両側を除去する手法もある。この場合には、切削加工が施された部分は断面形状が略四角形状となる。このように、導線端部を切削する手法には様々な手法があり、ここでは、何れの手法を採用してもよい。
【００１６】
この実施形態例では、巻線２の太径化のために、金属端子５ａ，５ｂの大きさに対して巻線２が太すぎるので、巻線２を金属端子５ａ，５ｂに絡げるのは難しい。このため、図２に示されるように、巻線２に金属端子５ａ，５ｂを巻き付ける構成とした。この実施形態例では、巻線２の導線端部７ａ，７ｂは切削加工により細くなっており、金属端子５ａ，５ｂは、その細径化されている導線部分７ａ，７ｂの周面に周回方向に沿って巻き付けられ、かしめられた後に、例えばアーク溶接により接合されている。なお、図２中において、符号１２はアーク溶接の際に使用される電極を示し、符号１３は、アースを示している。
【００１７】
この実施形態例によれば、コイル３の巻線２は、太径化によって、金属端子５ａ，５ｂの大きさに対して太くなっているので、金属端子５ａ，５ｂに巻線２を絡げるのではなく、巻線２に金属端子を巻き付ける構成とした。これにより、巻線型コイル部品１の大型化を回避しつつ、巻線２の端部７ａ，７ｂと金属端子５ａ，５ｂを強固に溶接することができる。
【００１８】
また、この実施形態例では、金属端子５ａ，５ｂと接続するコイル３の導線端部７ａ，７ｂが細くなっているので、溶接する際に加熱される導線部分７ａ，７ｂの体積が減少し、これにより、溶接時に要するエネルギーの削減を図ることができる。また、溶接の際に、コイル３の導線端部７ａ，７ｂに供給される熱量が少なくなるので、その導線端部７ａ，７ｂから巻線２の他の部位に伝導する熱量が減少する。これにより、溶接時の加熱に起因した巻線２の被覆の熱劣化を防止することができる。これにより、コイル３の巻線２のショート問題を回避することができる。
【００１９】
以下に、この巻線型コイル部品１の製造工程の一例を図４に基づいて説明する。例えば、まず、図４（ａ）に示されるように、巻線２を巻回形成してコイル３を形成する。そして、このコイル３の巻線２の巻き終わり端部と巻き始め端部の両方の端部の被覆を除去して前記したような切削加工を施して細くする。あるいは、コイル３の形成に必要な長さが分かっている場合には、例えば、そのコイル形成に必要な長さ分の巻線２を用意する。そして、その巻線２の両端部の被覆を除去し、切削加工して細くしてから、その巻線２を巻回してコイル３を形成してもよい。
【００２０】
そのコイル３の巻線２の両端部７ａ，７ｂのそれぞれに金属端子５ａ，５ｂを巻き付けて面接触させ、その後、かしめる。そして、然る後に、アーク溶接により巻線２の端部７ａ，７ｂと金属端子５ａ，５ｂとの接触部分を溶接する。
【００２１】
然る後に、そのコイル３および金属端子５ａ，５ｂを金型内に設置する。そして、その金型内に磁性材粉を充填する。例えば、その磁性材粉は、純鉄系粉末やセンダスト粉末の表面に樹脂層が形成されているものである。その磁性材粉は、巻線型コイル部品１のインダクタンス特性の向上を図る観点から、その平均粒径が２０μｍ以下のものが好ましい。
【００２２】
その後、例えば１〜１０ｔ／cm^２の範囲内の圧力でもって磁性材粉を加圧成形し、熱処理して、図４（ｂ）に示すように、コイル３を埋設した磁性材料のブロック体４を成形する。このブロック体４からは金属端子５ａ，５ｂの外部接続部分が突出している。
【００２３】
然る後に、図４（ｃ）に示されるように、そのブロック体４から突出している金属端子５ａ，５ｂの部分をブロック体４の面に沿うように折り曲げる。このようにして、巻線型コイル部品１を製造することができる。
【００２４】
なお、この発明はこの実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、金属端子５ａ，５ｂは、それぞれ、切削加工が施された導線端部７ａ，７ｂの周面の全周に渡って巻き付けられて当該導線端部７ａ，７ｂと溶接されていたが、例えば、金属端子５ａ，５ｂは、図５に示されるように、導線端部７ａ，７ｂの周面の一部分に周回方向に沿って面接触して溶接されている構成としてもよいし、例えば溶接強度を強くできる場合には、金属端子５ａ，５ｂは、導線端部７ａ，７ｂに線接触状に溶接されている構成としてもよい。
【００２５】
また、この実施形態例では、巻線２は１３mm×１３mm以下の面積の領域内に収まるように巻回してコイル３を形成していたが、コイル３の大きさは限定されるものではない。さらに、この実施形態例では、巻線２は断面が円形状であったが、巻線２の形状はこの実施形態例に示した形状に限定されず、例えば、断面形状が四角形状の巻線２等を用いてもよい。さらに、この実施形態例では、巻線２はその直径が０．６mm以上、かつ、１．５mm以下の範囲内の寸法であったが、その範囲から外れている太さを持つ巻線２を採用した巻線型コイル部品にあっても、その巻線２における金属端子と接続する導線端部を切削加工により細くしてもよい。
【００２６】
さらに、この実施形態例の巻線型コイル部品１では、コイル３の導線端部７ａ，７ｂと金属端子５ａ，５ｂの接続部分はブロック体４の内部に埋設されていたが、例えば、ブロック体４の外部に配置されていてもよい。
【００２７】
さらに、この実施形態例では、コイル３は、ブロック体４の内部に埋設されている例を示したが、この発明は、例えば、コイル３にコア部材が装着されている等の他の形態の巻線型コイル部品にも適用することができるものである。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、金属端子と溶接するコイルの導線端部は、切削加工が施されて細くなっているので、金属端子と溶接する導線端部の体積が減少し、これにより、溶接時に要するエネルギーの削減を図ることができる。また、溶接する際に、コイルの導線端部に供給される熱量が少なくなるので、その導線端部からコイルの他の例えば被覆が施されている部位に伝導される熱量が減少する。このため、溶接時の導線加熱に起因したコイル導線の被覆の熱劣化を防止することができる。これにより、コイルの導線ショート問題を抑えることができる。
【００２９】
また、例えばコイルの導線の直径が０．６mm以上、かつ、１．５mm以下の範囲内の寸法であるという如く、コイルの導線が太径化されている場合には、金属端子と溶接する導線端部の体積が大きいので、溶接に起因したエネルギー問題やショート問題が発生し易い。これに対して、この発明では、金属端子と溶接するコイル導線端部を細くするので、コイルの導線が太くなっても、溶接に起因した問題発生を抑制することができる。
【００３０】
さらに、この発明によれば、コイルの導線の太径化によって、金属端子の大きさに対するコイルの導線の太さが太すぎる場合であっても、切削加工されたコイルの導線端部の細く加工形成された部位に金属端子を周回方向に沿わせて巻き付く形態で接触させて溶接することにより、金属端子とコイル導線端部との接続部分を小さくできる。これにより、巻線型コイル部品の大型化を防止することができる。また、金属端子とコイル導線端部がコイルの導線端部の周面の少なくとも一部分に周回方向に沿って面接触することにより、金属端子とコイル導線端部とを良好に強固に溶接させることができる。したがって、太径の導線から成るコイルを有して大電流通電可能な巻線型コイル部品において、金属端子とコイル導線端部の接続の信頼性が高く、しかも、小型な巻線型コイル部品を提供することができる。
【００３１】
コイルの導線端部と金属端子がアーク溶接により接続されているものにあっては、前記したような溶接に起因したエネルギー問題やショート問題が発生し易いので、このような場合に、この発明は非常に有効である。
【００３２】
また、表面実装タイプのもの、例えば、コイルは磁性材料から成るブロック体の内部に埋設されている構成を有する巻線型コイル部品は、部品自体の大きさが小さいものであるので、溶接に起因した問題や、コイルの導線の太径化に起因した問題が生じ易いが、この発明の構成を採用することにより、巻線型コイル部品の小型化を図りつつ、そのような問題発生を抑制することができる。
【００３３】
さらに、その巻線型コイル部品のブロック体の磁性材料が金属磁性材料により構成されているものにあっては、巻線型コイル部品のインダクタンス特性等の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における特有な構成の一例を説明するための図である。
【図２】実施形態例の巻線型コイル部品においてコイルの導線端部と金属端子との溶接接続の一例を説明するための図である。
【図３】実施形態例の巻線型コイル部品を模式的に示す斜視図である。
【図４】実施形態例の巻線型コイル部品の製造工程の一例を説明するための図である。
【図５】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図６】巻線型コイル部品の一従来例を示すモデル図である。
【符号の説明】
１巻線型コイル部品
２巻線
３コイル
４ブロック体
５ａ，５ｂ金属端子
７ａ，７ｂ金属端子接続導線部分

Claims

導線を巻回形成して成るコイルと、このコイルの導線端部に接続されコイルを外部と接続させるための金属端子とを有する巻線型コイル部品において、コイルの導線端部は体積の少なくとも２５％を除去することにより細く加工形成されており、そのコイルの導線端部の細く加工形成された部位に前記金属端子を周回方向に沿わせて巻き付く形態で接触させて、当該コイルの導線端部と金属端子は溶接により接続されていることを特徴とする巻線型コイル部品。
金属端子は、切削加工が施された導線端部の周面の少なくとも一部分に周回方向に沿って面接触して溶接されていることを特徴とする請求項１記載の巻線型コイル部品。
コイルを形成する導線の直径は、０．６mm以上、かつ、１．５mm以下の範囲内の寸法であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の巻線型コイル部品。
コイルの導線端部と金属端子は、アーク溶接により接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の巻線型コイル部品。
コイルは磁性材料から成るブロック体の内部に埋設される構成と成し、コイルの導線端部と金属端子の溶接部分は前記ブロック体の内部に埋設され、金属端子の外部接続部がブロック体の外部に露出して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の巻線型コイル部品。
コイルを埋設しているブロック体の磁性材料は金属磁性材料と成し、ブロック体はプレス成形により形成されていることを特徴とする請求項５記載の巻線型コイル部品。
コイルを形成する導線端部を切削して細くし、然る後に、その細く加工された導線端部に金属端子を周回方向に沿わせて巻き付く形態で接触させ、その導線端部と金属端子の接触部分を溶接により接合させることを特徴とするコイルの導線と金属端子の接続方法。