JP4952626B2

JP4952626B2 - コイル装置

Info

Publication number: JP4952626B2
Application number: JP2008066544A
Authority: JP
Inventors: 貴広内山
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: US20090231079A1; JP2009224510A; US7847670B2

Description

本発明は、コイル装置に関する。

従来、ボビンに巻き線を巻装したものの周囲に外装体を二次成形してなるコイル装置が知られており、その一例が下記特許文献１に記載されている。このものは、巻き線の引き出し端に接続された端子金具をボビンに固着した状態で、ボビンの周りに外装体を二次成形しており、外装体には、外部に開口するコネクタ部が一体に備えられ、そのコネクタ部内に端子金具の一部が突出している。そして、コネクタ部に対して給電用の外部コネクタが嵌合されて内部の端子金具に対して接続されるようになっている。
特開２００２−２７０４２０公報

ところが、上記した特許文献１記載に記載されたコイル装置では、コネクタ部を備える外装体を二次成形する必要があったため、コスト高になり勝ちであった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、低コスト化を図ることを目的とする。

本発明のコイル装置は、巻き線と、前記巻き線が巻回されるボビンと、前記巻き線に接続される端子金具とを備え、前記ボビンには、前記端子金具が装着されるとともにこの端子金具を外部回路に接続するためのコネクタ部が一体に設けられ、かつ前記ボビンは略環状をなすボビン本体を備え、前記コネクタ部は、前記ボビン本体からその径方向の外側に突出する突出部と、前記突出部に連なるとともに外部コネクタが嵌合可能な嵌合部とから構成され、さらに前記突出部には幅狭部が設けられることにより幅方向の両側面に外方に開口した凹状の空間が形成され、前記端子金具における前記巻き線との接続部分が、前記突出部の幅内に収まった形態で前記凹状の空間内に突出して配されている。

このように、巻き線が巻回されるボビンにコネクタ部を一体に設けるようにしたから、従来のようにボビンに外装体を二次成形することでコネクタ部を設けたものと比べると、製造コストを低減することができる。
また、ボビン本体からその径方向の外側に外れた位置にて、端子金具と巻き線の接続作業を行うことができるので、巻き線を端子金具に接続する際の作業性が良好なものとなる。

本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
（１）前記巻き線と前記端子金具との接続部分の周りには、接続部分保護材が被覆形成されている構成とする。このようにすれば、接続部分保護材により巻き線と端子金具との接続部分を保護することができる。

（２）前記巻き線の周りには、巻き線保護材が被覆形成されている構成とする。このようにすれば、巻き線保護材によりボビンに巻回された巻き線を保護することができる。

（３）前記突出部には、前記端子金具における接続部分へ前記巻き線を導くガイド溝部が設けられている構成とする。このようにすれば、巻き線をガイド溝部に沿わせることで、端子金具における接続部分に対して巻き線を容易に位置決めすることができるから、作業性がさらに良好なものとなる。

（４）前記端子金具は、前記ボビン内にインサートされている構成とする。このようにすれば、耐熱性及び耐振動性に優れる。

本発明によれば、低コスト化を図ることができる。

＜一実施形態＞
本発明の一実施形態を図１から図１３によって説明する。本実施形態に係るコイル装置１０は、例えば自動車の駆動系などに用いられるソレノイド装置の一部を構成するものである。

コイル装置１０は、図１から図４に示すように、大まかには、巻き線１１と、巻き線１１が巻装されるボビン１２と、巻き線１１に接続される一対の端子金具１３とから構成され、且つ外部回路の端末である外部コネクタ（図示せず）に対する接続構造をなすコネクタ部１５を備えている。なお、以下では前後方向について図４に示す右側を前側、同図左側を後側として説明するものとする。

巻き線１１は、導電性に優れた金属製（例えば銅製）の細線からなり、図４に示すように、ボビン１２に対して多数回巻回されることで、円環状のコイルを構成している。ボビン１２は、絶縁性を有する合成樹脂製とされ、全体として円環状に形成されたボビン本体１４を備えている。このボビン本体１４は、図６に示すように、巻き線１１が巻き付けられる円筒部１４ａと、円筒部１４ａの両端部から径方向の外側に張り出す一対のフランジ部１４ｂとから構成される。円筒部１４ａ及び両フランジ部１４ｂに囲まれた空間は、径方向の外向きに開口しており、ここに巻き線１１が配される。円筒部１４ａの外周面に巻回された巻き線１１は、図４に示すように、両フランジ部１４ｂ間に挟まれた状態で保持されることになる。端子金具１３は、導電性を有する金属製とされ、その一端側が巻き線１１に、他端側が外部コネクタに備えられた外部端子（図示せず）にそれぞれ接続可能とされている。

さて、ボビン本体１４には、端子金具１３が装着されるコネクタ部１５が一体成形されており、これらコネクタ部１５及び端子金具１３について以下に詳しく説明する。

コネクタ部１５は、図３及び図４に示すように、ボビン本体１４の一対のフランジ部１４ｂのうち、後側のフランジ部１４ｂにおける外面（巻き線１１側とは反対側の後側を向いた面）から突出する突出部１６と、突出部１６に連なる嵌合部１７とからなる。このうち、突出部１６は、全体として途中で屈曲した略Ｌ字型をなしており、フランジ部１４ｂから軸方向に沿って後側に突出する第１突出部１８と、第１突出部１８の突出先端から径方向に沿って外向き（ボビン本体１４から離れる向き）に突出する第２突出部１９とからなる。突出部１６は、図１及び図２に示すように、ボビン本体１４における周方向についての寸法が２段階の段付き形状となっており、第１突出部１８と第２突出部１９における突出基端部とが幅広部２０とされるのに対し、第２突出部１９における突出先端側部分（突出基端部よりも先端側の部分）が幅狭部２１となっている。

嵌合部１７は、図３に示すように、第２突出部１９の突出先端に連なるとともに第２突出部１９から軸方向に沿って前方へ突出している。嵌合部１７は、前方へ開口する略筒状に形成されており、軸方向に沿って前方から外部コネクタが嵌合可能とされる。嵌合部１７を構成する周壁のうち、図１に示す左側（図２では右側）の壁には、外部コネクタを嵌合状態に保持するためのロック部１７ａが設けられている。嵌合部１７は、図１及び図２に示す左右方向（ボビン本体１４における径方向及び軸方向と交差する方向、周方向）についての寸法が、突出部１６における幅広部２０とほぼ同じに設定されている。従って、嵌合部１７と幅広部２０との間には、図１及び図２に示す左右方向に沿って両側方へ開口する凹状の空間が一対形成されていることになる。

端子金具１３は、ボビン１２の一部である上記したコネクタ部１５にインサートされている。端子金具１３は、巻き線１１における両引き出し部１１ａに対応して一対備えられており、一方側（図１に示す右側）が第１端子金具１３Ａ、他方側（図１に示す左側）が第２端子金具１３Ｂとされる。なお以下では両端子金具を区別する場合には、第１端子金具に関する符号に添え字Ａを、第２端子金具に関する符号に添え字Ｂを付し、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。

先に両端子金具１３の共通構造について説明する。端子金具１３は、図８から図１３に示すように、コネクタ部１５内に埋設される端子基部２２と、端子基部２２の一端側に設けられ外部コネクタの外部端子に対して接続されるコネクタ側接続部２３と、端子基部２２の他端側に設けられ巻き線１１に対して接続される巻き線側接続部２４とから構成される。端子基部２２は、図１及び図２に示すように、コネクタ部１５のうち第２突出部１９内に埋設されており、第２突出部１９の突出方向、つまりボビン本体１４の径方向に沿って延びる形態とされる。端子基部２２は、図９及び図１２に示すように、正面から見て略クランク状をなしており、その２箇所の屈曲部分が湾曲した形状となっている。

コネクタ側接続部２３は、図１及び図３に示すように、端子基部２２における嵌合部１７側（ボビン本体１４の径方向の外側）の端部から、ボビン本体１４の軸方向に沿って前方へほぼ真っ直ぐに突出し、嵌合部１７内の空間に突き出している。このコネクタ側接続部２３は、嵌合部１７を構成する周壁によって取り囲まれており、嵌合される外部コネクタの外部端子に対して導通接続可能とされている。コネクタ側接続部２３は、図８及び図１１に示すように、タブ形状をなし、先端が先細り状に形成されている。

巻き線側接続部２４は、図１及び図２に示すように、端子基部２２におけるボビン本体１４側（ボビン本体１４の径方向の内側）の端部から、第２突出部１９の外部に突出している。詳しくは、巻き線側接続部２４は、端子基部２２の端部からボビン本体１４の軸方向に沿って前方へ突出する基端部２４ａと、基端部２４ａから屈曲されて図１及び図２に示す左右方向（軸方向及び径方向と交差する方向、周方向）に沿って側方へ突出する片部２４ｂとから構成される。この巻き線側接続部２４のうち、基端部２４ａと片部２４ｂの突出基端部とが、第２突出部１９内に埋設されており、片部２４ｂの突出先端側部分が第２突出部１９の外部に露出している（図５）。片部２４ｂは、図８及び図１１に示すように、先端部がＵ字型に折り返されており、この折返部２５によって巻き線１１の引き出し部１１ａの先端を挟み込むことが可能とされる。この折返部２５が巻き線１１に対する端子金具１３の接続部分を構成している。巻き線側接続部２４は、図９及び図１２に示すように、幅寸法が２段階の段付き形状となっており、基端部２４ａと片部２４ｂのうち折返部２５を除いた部分（折返部２５よりも基端部２４ａ寄りの部分）とが比較的幅広なのに対し、折返部２５が比較的幅狭となっている。

ところで、両端子金具１３は、端子基部２２及びコネクタ側接続部２３がほぼ同一形状であるのに対し、巻き線側接続部２４については相違しており、その相違点について説明する。第１端子金具１３Ａと第２端子金具１３Ｂとでは、図１及び図２に示すように、巻き線側接続部２４における片部２４ｂの突出方向が互いに逆向きとなっており、両端子金具１３Ａ，１３Ｂ間の中間位置を中心としてほぼ対称形状をなしている。詳しくは、第１端子金具１３Ａにおける巻き線側接続部２４の片部２４ｂは、図１に示す右側、つまり第２端子金具１３Ｂ側とは反対側に突出しているのに対し、第２端子金具１３Ｂにおける巻き線側接続部２４の片部２４ｂは、図１に示す左側、つまり第１端子金具１３Ａ側とは反対側に突出している。従って、巻き線１１を接続する前の状態（図６及び図７）では、両片部２４ｂにおける折返部２５は、互いの内周面（巻き線１１との接触面）が向き合うことになる。また、第１端子金具１３Ａに係る片部２４ｂについては、図８に示すように、コネクタ側接続部２３を横切っている点でも第２端子金具１３Ｂとは相違している。

両端子金具１３の巻き線側接続部２４は、図１及び図２に示すように、コネクタ部１５の第２突出部１９のうち幅狭部２１の両側面から外部へとほぼ対称をなしつつ突出しており、その突出部分（片部２４ｂの先端側部分）は、幅広部２０と嵌合部１７との間に挟まれた凹状の空間内に配されている。これら巻き線側接続部２４の突出先端面は、幅広部２０や嵌合部１７における図１及び図２に示す左右方向についての外側面とほぼ面一状をなしている。

そして、幅広部２０における両外側面には、巻き線１１の各引き出し部１１ａを、各巻き線側接続部２４へと導くためのガイド溝部２６が一対形成されている。ガイド溝部２６は、図６に示すように、側方から見て略Ｌ字型をなしており、ボビン本体１４部における軸方向に沿って延びる部分と、同径方向に沿って延びる部分とからなる。このガイド溝部２６のうち軸方向に沿って延びる部分は、ボビン本体１４における後側のフランジ部１４ｂ（コネクタ部１５と連なるフランジ部１４ｂ）の外周端よりもさらに径方向の外側に位置している。これにより、ボビン本体１４に巻回された巻き線１１の最外周端から引き出される引き出し部１１ａを、容易にガイド溝部２６内に入れることができる。一方、ガイド溝部２６のうち径方向に沿って延びる部分は、軸方向について巻き線側接続部２４の折返部２５とほぼ整合した位置に形成されている。これにより、巻き線１１の引き出し部１１ａを折返部２５に対して容易に位置合わせできるようになっている。

さらには、ボビン本体１４のうちコネクタ部１５と連なる後側のフランジ部１４ｂの内面（巻き線１１との対向面）には、図７に示すように、内周端側から外周端側に延びる補助ガイド溝部２７が形成されている。補助ガイド溝部２７は、ほぼ直線状に延びる形成され、その外周端が周方向についてガイド溝部２６とほぼ整合する位置に配されている。これにより、巻き線１１をガイド溝部２６へと容易に引き出すことが可能となっている。

ところで、本実施形態では、ボビン１２にコネクタ部１５を一体成形している都合上、端子金具１３と巻き線１１との接続部分や、ボビン本体１４に巻回される巻き線１１が外部に露出することになる。そこで、本実施形態では、これらの露出部分を保護するべく、それぞれに保護材を被覆形成するようにしている。

詳しくは、端子金具１３のうちコネクタ部１５の外部に突出する巻き線側接続部２４と、巻き線１１のうちボビン本体１４の外部に引き出される引き出し部１１ａとは、図１から図４に示すように、共に第１保護材２８（同図一点鎖線に示す）によってその周りが覆われている。第１保護材２８は、熱可塑性を有する合成樹脂製（例えばシリコーン樹脂製）とされている。第１保護材２８は、巻き線側接続部２４及び引き出し部１１ａを接続した状態で、それらの周りに溶融状態で塗布され、その後固化されることで、巻き線側接続部２４及び引き出し部１１ａの周りをほぼ全域にわたって被覆できるようになっている。これにより、接続部分のシール性を確保することができる。

一方、ボビン本体１４に巻回される巻き線１１は、図４に示すように、第２保護材２９によってその周りが覆われている。第２保護材２９は、合成樹脂製とされ、内面側に接着層（粘着層）を有するテープ材からなる。第２保護材２９は、ボビン本体１４に巻き線１１を巻回した状態で、その巻き線１１の外周側に重なるよう巻回されることで、巻き線１１の周りをほぼ全域にわたって被覆できるようになっている。これにより、巻き線１１のシール性を確保することができる。

本実施形態は以上のような構造であり、続いてその作用を説明する。コイル装置１０を製造するには、各構成部品を製造しておき、それらの構成部品を組み付けるようにする。特にボビン１２の製造にあたっては、ボビン１２を樹脂成形する際にその成形金型内に、別途に製造しておいた端子金具１３をインサートするようにしている。従って、製造されたボビン１２には、図６及び図７に示すように、コネクタ部１５が一体成形されるとともにそこに端子金具１３が埋設されて一体化されている。

コイル装置１０の組み付けにあたっては、まずボビン１２のうちボビン本体１４に対して巻き線１１を巻回する作業を行う。巻き線１１を巻回したら、その両端の引き出し部１１ａをボビン本体１４からコネクタ部１５側に引き出すようにする。このとき、コネクタ部１５に連なる後側のフランジ部１４ｂの内面には、補助ガイド溝部２７が設けられ、その外周端がコネクタ部１５の側面に設けられたガイド溝部２６と整合する位置にあるから、巻き線１１の引き出し部１１ａを補助ガイド溝部２７に入れることで、ガイド溝部２６へと容易に導くことができる。さらには、巻き線１１の引き出し部１１ａをガイド溝部２６に入れることで、その先端を端子金具１３における巻き線側接続部２４の折返部２５に対して容易に位置合わせすることができる。巻き線１１の引き出し部１１ａの先端を折返部２５内に配した状態で、熱溶着（フュージング）する。詳しくは、折返部２５を外部から加圧して変形させつつ加熱することで、折返部２５によって巻き線１１の引き出し部１１ａを挟み込んだ状態に固着する。これにより、図５に示すように、各端子金具１３と、巻き線１１の各引き出し部１１ａとが電気的に接続される。

続いて、コイル装置１０に各保護材を形成する。端子金具１３及び巻き線１１のうちコネクタ部１５の外部に露出した引き出し部１１ａ及び巻き線側接続部２４の周りには、溶融状態とした第１保護材２８を塗布する。そして、第１保護材２８が固化すると、図１から図４に示すように、引き出し部１１ａ及び巻き線側接続部２４の周りに第１保護材２８が、全域を覆うよう形成される。これにより、引き出し部１１ａ及び巻き線側接続部２４をシールすることができる。一方、ボビン本体１４に巻回された巻き線１１の周りに、テープ状の第２保護材２９を幾重にも巻回し、図４に示すように、全域が覆われるようにする。これにより、巻き線１１のシールを図ることができる。

上記のようにして製造されたコイル装置１０を外部回路に電気的に接続するには、コネクタ部１５に対して外部コネクタを嵌合接続する。外部コネクタをコネクタ部１５に嵌合すると、端子金具１３におけるコネクタ側接続部２３が外部端子に対して接触される。これにより、外部回路に対して巻き線１１が端子金具１３を介して電気的に接続されるので、巻き線１１への給電などが可能となる。また、コネクタ部１５のロック部１７ａによって外部コネクタは、嵌合状態に安定的に保持される。

以上説明したように本実施形態に係るコイル装置１０は、巻き線１１と、巻き線１１が巻回されるボビン１２と、巻き線１１に接続される端子金具１３とを備え、ボビン１２には、端子金具１３が装着されるとともにこの端子金具１３を外部回路に接続するためのコネクタ部１５が一体に設けられている。このように、巻き線１１が巻回されるボビン１２にコネクタ部１５を一体に設けるようにしたから、従来のようにボビン１２に外装体を二次成形することでコネクタ部１５を設けたものと比べると、製造コストを低減することができる。

また、巻き線１１と端子金具１３との接続部分の周りには、第１保護材２８が被覆形成されている。このようにすれば、第１保護材２８により巻き線１１と端子金具１３との接続部分を保護することができる。

また、巻き線１１の周りには、第２保護材２９が被覆形成されている。このようにすれば、第２保護材２９によりボビン１２に巻回された巻き線１１を保護することができる。

また、ボビン１２は、略環状をなすボビン本体１４を備え、コネクタ部１５は、ボビン本体１４からその径方向の外側に突出する突出部１６と、突出部１６に連なるとともに外部コネクタが嵌合可能な嵌合部１７とから構成されており、突出部１６からは、端子金具１３における巻き線１１との接続部分である巻き線側接続部２４が外部に突出して設けられている。このようにすれば、ボビン本体１４からその径方向の外側に外れた位置にて、端子金具１３と巻き線１１の接続作業を行うことができるので、巻き線１１を端子金具１３に接続する際の作業性が良好なものとなる。

また、突出部１６には、端子金具１３における接続部分である巻き線側接続部２４へ巻き線１１を導くガイド溝部２６及び補助ガイド溝部２７が設けられている。このようにすれば、巻き線１１をガイド溝部２６及び補助ガイド溝部２７に沿わせることで、巻き線側接続部２４に対して巻き線１１を容易に位置決めすることができるから、作業性がさらに良好なものとなる。

また、端子金具１３は、ボビン１２内にインサートされている。このようにすれば、耐熱性及び耐振動性に優れる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記した実施形態では、コネクタ部がボビン本体のうち後側のフランジ部に連なる形態のものを示したが、コネクタ部が前側のフランジ部に連なる形態としたものも本発明に含まれる。

（２）上記した実施形態では、コネクタ部における嵌合部が前方に開口するものを示したが、例えば嵌合部が後方へ開口するものや、嵌合部がボビン本体における径方向の外向きに開口するものも本発明に含まれる。なお、嵌合部の形状変更に応じて端子金具の形状についても適宜に変更可能である。

（３）上記した実施形態では、コネクタ部がＬ字型の突出部を有するものを示したが、突出部の形状は適宜に変更可能である。例えば、突出部が屈曲箇所のない真っ直ぐな形態としたものも本発明に含まれる。その場合、突出部は、上記実施形態に示した突出部から第１突出部または第２突出部のいずれか一方を省略した形態とすることができる。なお、突出部の形状変更に応じて端子金具の形状についても適宜に変更可能である。

（４）上記した実施形態では、嵌合部が筒状をなすとともに端子金具のコネクタ側接続部がタブ形状をなすもの、つまりコネクタ部がいわゆる雄型のものを示したが、嵌合部が略ブロック状をなし、その内部に収容されるコネクタ側接続部が箱状部内に弾性接触片が配される形態とされたもの、つまりコネクタ部がいわゆる雌型となったものも本発明に含まれる。

（５）上記した実施形態では、巻き線側接続部と巻き線とを熱溶着により接続した場合を示したが、超音波溶着や高周波溶着など他の接続方法を用いてもよい。また、接続方法は、溶着に限らず、例えば単なるかしめ付けによる接続であってもよい。

（６）上記した実施形態では、第１保護材としてシリコン樹脂などの樹脂材料を用いた場合を示したが、第１保護材としてテープ状のものを用い、接続部分に多重に巻回することで保護を図るようにしてもよい。

（７）上記した実施形態では、第２保護材としてテープ状のものを用いた場合を示したが、第２保護材としてシリコン樹脂などの樹脂材料を用い、巻き線の周りに塗布するようにしたものも本発明に含まれる。

（８）上記した実施形態では、端子金具がボビンにインサートされるものを示したが、樹脂成形したボビンに対して端子金具を後から圧入するなどして装着するようにしたものも本発明に含まれる。

（９）上記した実施形態では、ボビンにガイド溝部及び補助ガイド溝部を設けた場合を示したが、ガイド溝部と補助ガイド溝部のいずれか一方または双方ともに省略することもできる。

本発明の一実施形態に係るコイル装置の正面図コイル装置の背面図コイル装置の側面図図１のＸ−Ｘ線断面図図１のＹ−Ｙ線断面図ボビンの側面図図６のＺ−Ｚ線断面図第１端子金具の平面図第１端子金具の背面図第１端子金具の側面図第２端子金具の平面図第２端子金具の背面図第２端子金具の側面図

符号の説明

１０…コイル装置
１１…巻き線
１１ａ…引き出し部（接続部分）
１２…ボビン
１３…端子金具
１４…ボビン本体
１５…コネクタ部
１６…突出部
１７…嵌合部
２４…巻き線側接続部（接続部分）
２６…ガイド溝部
２７…補助ガイド溝部（ガイド溝部）
２８…第１保護材（接続部分保護材）
２９…第２保護材（巻き線保護材）

Claims

巻き線と、前記巻き線が巻回されるボビンと、前記巻き線に接続される端子金具とを備え、前記ボビンには、前記端子金具が装着されるとともにこの端子金具を外部回路に接続するためのコネクタ部が一体に設けられ、
かつ前記ボビンは略環状をなすボビン本体を備え、前記コネクタ部は、前記ボビン本体からその径方向の外側に突出する突出部と、前記突出部に連なるとともに外部コネクタが嵌合可能な嵌合部とから構成され、
さらに前記突出部には幅狭部が設けられることにより幅方向の両側面に外方に開口した凹状の空間が形成され、前記端子金具における前記巻き線との接続部分が、前記突出部の幅内に収まった形態で前記凹状の空間内に突出して配されているコイル装置。
前記巻き線と前記端子金具との接続部分の周りには、接続部分保護材が被覆形成されている請求項１記載のコイル装置。
前記巻き線の周りには、巻き線保護材が被覆形成されている請求項１または請求項２記載のコイル装置。
前記突出部には、前記端子金具における接続部分へ前記巻き線を導くガイド溝部が設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコイル装置。
前記端子金具は、前記ボビン内にインサートされている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のコイル装置。