JP6283212B2 - 巻線部品 - Google Patents

Description

本発明は、チョークコイルやトランス等の磁場を発生させるコイルと磁路を構成するコアとを備えた巻線部品に関するものである。

各種の電子・電気機器類に組み込まれる上記巻線部品のうち、特に電力が１ｋＷ以上の電源装置に用いられるものにあっては、１０Ａ〜１５０Ａといった大きな電流が流れることから、上記コイルとコアとの間に、絶縁を確保するための合成樹脂からなるインシュレーターが介装されている。

図７〜図１１は、本発明者等が先に開発したこの種のインシュレーターを有するトランスを示すものである。なお、図８においては、１次コイルおよび２次コイルの図示を省いている。
このトランスは、１次コイル１が巻回された円筒状の第１のボビン２が、２次コイル３が巻回された円筒状の第２のボビン４の内部に挿通されて円筒状の絶縁用のカバー５内に収納され、上記カバー５の両端開口部に、それぞれ絶縁用のキャップ６が配置されたうえで、カバー５およびキャップ６の周囲を囲繞するとともに第１のボビン２内に挿入されて閉磁路を形成する一対のＥ型コア７が配置されたものであり、カバー５およびキャップ６によって上記インシュレーターが構成されている。

ここで、第１のボビン２および第２のボビン４は、軸線方向の長さ寸法が等しく、かつ第１のボビン２のフランジ部２ａの外径寸法が、第２のボビン４の内径寸法と略等しくなるように形成されている。また、カバー５内において外周側に位置する第２のボビン４においては、Ｅ型コア７との沿面距離を確保するために、両端のフランジ部４ａの厚さ寸法が、第１のボビン２のフランジ部２ａの厚さ寸法よりも大きく設定されている。

他方、キャップ６は、カバー５の開口部を塞ぐ外径寸法に形成された円環板状の部材で、外周部には、第１のボビン２に巻回された１次コイル１の端部または第２のボビン４に巻回された２次コイル３の端部を外部に引き出すための一対の切欠き部が、中央の貫通孔６ｃを間に挟んで形成されるとともに、これら切欠き部に沿って壁部６ａが形成され、この壁部６ａの先端に開口を塞ぐ平板部６ｂが形成されている。

これにより、１次コイル１および２次コイル３の端部１ａ、３ａは、第１ボビンおよび第２のボビン２、４の外周からカバー５の径方向外方へと引き出されている。そして、一対のＥ型コア７は、互いの背部７ａがキャップ６の壁部６ａ間に配置され、中足７ｂがキャップ６の貫通孔６ｃから第１のボビン２内に挿入されるとともに、外足７ｃがカバー５の外周部に沿って配置されている。

ところで、上記構成からなる従来のトランスにおいては、図１１（ａ）に示すように、第１のボビン２、第２のボビン４、カバー５およびキャップ６等の各々の構成部品の寸法公差の積み上げを見込んだうえで組み立て可能に設計されている。このため、上記構成部品が正しく上記寸法公差内に収まって製造されると、結果的にキャップ６とＥ型コア７の背部７ａとの間に隙間Ｓが生じる。加えて、キャップ６は、カバー５の端部に単に載置された状態にある。

この結果、当該トランスを組み込んだ電源装置が振動を受けた場合に、図１１（ｂ）に示すように、第２のボビン４が軸線方向に移動してキャップ６を押し上げ、キャップ６が図中上方に跳ね上がることにより、２次コイル３とＥ型コア７の外足７ｃとの間の沿面距離Ｌが計画値よりも短くなって必要とされる絶縁効果が得られなくなる虞があった。

そこで、上記第２のボビン４がカバー５内で跳ね上がった際においても、２次コイル３と外足７ｃとの間に十分な沿面距離が形成されるように第２のボビン４のフランジ部４ａの厚さ寸法を大きく設定しようとすると、これに応じて第２のボビン４およびカバー５の軸線方向の長さ寸法も大きくなり、製品の高背化およびコスト増を招くことから、その改善が望まれていた。
なお、下記特許文献１にも、図７に示したものと同様のインシュレーターを用いた電源トランスが開示されている。

特開平７−２３５４２６号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、寸法公差の積み上げを考慮して設計した場合においても、製品の高背化を招くことなく確実にコイルとコアとの間の沿面距離を確保することができる巻線部品を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コイルが巻回された円筒状のボビンと、このボビンが収納されるとともに上記コイルの外周を軸線方向に覆う筒状の絶縁用のカバーと、このカバーの上記軸線方向の両端部を塞ぐ絶縁用のキャップと、上記カバーの外周面および上記キャップの外面を囲繞するように配置されて閉磁路を形成するコアとを備えた巻線部品において、上記カバーの上記端部および上記キャップの外周部に、上記キャップの装着時に上記軸線周りに相対的に回転させることにより互いに係合して上記キャップの上記軸線方向への移動を阻止する係合部を形成するとともに、上記キャップの上記外面と上記コアとの間に、上記キャップの上記回転方向と逆の方向への回転を阻止するストッパ部を設けたことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記キャップには、上記カバーの上記端部から上記コイルの端部が挿通される切欠き部が形成されるとともに、上記キャップの上記外面には、上記切欠き部の外縁に沿って立設された第１の壁部およびこの第１の壁部の周方向に連続して上記カバーの外周面よりも外方に延出する第２の壁部とからなる筒状部と、この筒状部の先端開口を覆う平板部とを備えてなり、上記切欠き部から引き出された上記コイルの端部を囲む絶縁カバーが一体に形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記コアは、上記キャップの上記外面と対向する背部と、この背部の両端部に配置されて上記カバーの外周面に沿って延在する外足とを有し、かつ上記ストッパ部は、上記絶縁カバーの上記第１の壁部から突出して上記コアの上記背部の側面に当接する凸部であることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、キャップの装着時に、当該キャップを軸線周りに相対的に回転させてカバーとの間に形成した係合部を係合させると、上記係合部によってキャップがカバーから軸線方向に離脱できなくなる。そしてコアを組み込んだ後においては、上記ストッパ部によってキャップが上記回転方向と逆の方向へ回転することが規制される。

この結果、キャップがカバーの端部に固定されて離脱することが無いために、寸法公差の積み上げを考慮して設計した場合においても、振動を受けた際にボビンがカバー内において軸線方向に移動してキャップがカバーから跳ね上がることがなく、よって製品の高背化を招くことなく確実にコイルとコアとの間に必要とされる沿面距離を確保することができる。

また、この種のカバーやキャップといったインシュレーターを備えた巻線部品にあっては、カバー内のボビンに巻回されたコイルの端部は、通常カバーの両端部から外部に引き出されて基板等への接続端子とされる。このため、例えば図１０に見られるように、基板側に引き出された１次コイル１の端部１ａおよび２次コイル３の端部３ａと上記基板との間に、必要な沿面距離を確保することが難しいという問題があった。このため、通常上記端部１ａ、３ａに絶縁チューブを巻いてこれに対応しており、部品コストおよび組み立て工数が嵩むという問題点があった。

この点、請求項２に記載の発明によれば、コイルの端部が引き出されるキャップの切欠き部の周囲に、当該端部を筒状部および平板部によって囲む絶縁カバーを一体に形成するとともに、上記筒状部を、切欠き部の外縁に沿って立設された第１の壁部と、その周方向に連続してカバーの外周面よりも外方に延出する第２の壁部とによって形成しているために、上記第２の壁部によって、上記端部に絶縁チューブ等を施工することなく、基板と上記コイルの端部との間に、所定の沿面距離を確保することが可能になる。

本発明の一実施形態を示す全体斜視図である。 図１のコイルを除いた分解斜視図である。 図１の巻線部品を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 図３（ａ）のＡ‐Ａ線視断面図である。 図３（ａ）のＢ‐Ｂ線視断面図である。 図１の巻線部品の組み立て図である。 本発明者等が先に開発したトランスを示す全体斜視図である。 図７のコイルを除いた分解斜視図である。 （ａ）は図７の平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。 図９（ａ）のＣ‐Ｃ線視断面図である。 （ａ）は図９（ａ）のＤ‐Ｄ線視断面図、（ｂ）は同じく図９（ａ）のＤ‐Ｄ線視断面図であって振動を受けた際の第２のボビンおよびキャップの挙動を示す図である。

図１〜図６は、本発明に係る巻線部品をトランスに適用した一実施形態を示すもので、図７〜図１１に示したものとカバーおよびキャップ以外の構成については実質的に同一であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このトランスも、１次コイル１が巻回された円筒状の第１のボビン２が、２次コイル３が巻回された円筒状の第２のボビン４の内部に挿通されて円筒状の絶縁用のカバー１０内に収納され、上記カバー１０の両端開口部に、それぞれ絶縁用のキャップ１１が載置されたうえで、カバー１０およびキャップ１１の周囲を囲繞するとともに第１のボビン２内に挿入されて閉磁路を形成する一対のＥ型コア７が配置されたものであり、カバー１０およびキャップ１１によってインシュレーターを構成したものである。

ここで、このトランスにおいては、第１および第２のボビン２、４のフランジ部２ａ、４ａに、それぞれ１次コイル１または２次コイル３の端部が挿通される切欠き部が形成されるとともに、当該切欠き部に上記端部を案内する樋状のガイド部２ｂ、４ｂが軸線方向外方へと形成されている。

これに対応して、第１および第２のボビン２、４の両端部に配置されるキャップ１１には、それぞれ上記ガイド部２ｂ、４ｂが挿通される切欠き部が形成されるとともに、当該キャップ１１の外面には、上記切欠き部に挿入されたガイド部２ｂ、４ｂを外方から囲繞する絶縁カバー１２が一体に形成されている。

この絶縁カバー１２は、上記ガイド部２ｂ、４ｂを周囲から囲繞する筒状部と、この筒状部の先端開口を覆う平板部１４とから形成されたもので、筒状部は、上記切欠き部の外縁に沿って立設された第１の壁部１３ａと、この第１の壁部１３ａの周方向に連続してカバー１０の外周面よりも外方に延出する第２の壁部１３ｂとから形成されている。

これにより、ガイド部２ｂ、４ｂに沿って引き出された１次コイル１または２次コイル３の端部１ａ、３ａは、絶縁カバー１２における第２の壁部１３ｂとカバー１０との間の開口からカバー１０の外周面に沿って他端部側に導かれるようになっている。

他方、カバー１０の外周面には、Ｅ型コア７の外足７ｃの両側部が挿入される一対の案内壁部１５が一体に立設されており、各案内壁部１５の外面に、端子固定台１６が突設されている。そして、カバー１０の外周面に引き出された１次コイル１または２次コイル３の接続端部１ａ、３ａが、各々上記端子固定台１６に固定されている。

さらに、このトランスにおいては、カバー１０の軸線方向両端部とキャップ１１の外周部とに、キャップ１１の装着後においてキャップ１１が上記軸線方向へ移動するのを阻止する係合部１７、１８が形成されている。

すなわち、カバー１０の両端開口部の外周には、開口縁に沿って周方向に延在する平板状の係止片１７ａと、この係止片１７ａの端部から軸線方向に延在する当接片１７ｂとが一体形成されたＬ字状の係合部１７が設けられている。他方、キャップ１１の絶縁カバー１３における第２の壁部１３ｂの先端部に、周方向に突出するＬ字状の係合部１８が形成されている。この係合部１８は、キャップ１１をカバー１０の開口部に配置して軸線周りに回転させた際に、その水平部分１８ａが係合部１７の係止品１７ａと当接片１７ｂとの間に入り込む位置に形成されている。

また、キャップ１１における第１の壁部１３ａと第２の壁部１３ｂとの境界部には、周方向に突出する凸部（ストッパ部）１９が一体に形成されている。この凸部１９は、絶縁カバー１２間にＥ型コア７の背部７ａを配置した際に、上記背部７ａの側面に当接してキャップ１１の係合部１８がカバー１０の係合部１７から外れる方向への回転を阻止する位置に形成されている。

以上の構成からなるトランスを組み立てるに際しては、図６に示すように、先ず１次コイル１を巻回した円筒状の第１のボビン２を、２次コイル３を巻回した円筒状の第２のボビン４の内部に挿入し、これをカバー１０内に収納した後に、カバー１０から引き出した１次コイル１および２次コイル３の端部１ａ、３ａをカバー１０に一体成形した端子固定台１６に固定する。

そして次に、カバー１０の両端開口部に、キャップ１１を配置してその軸線周りに回転させると、キャップ１１の係合部１８の水平部分１８ａがカバー１０の係合部１７の係止品１７ａと当接片１７ｂとの間に入り込むことにより、キャップ１１の軸線方向への離脱が阻止される。次いで、キャップ１１の絶縁カバー１２間にＥ型コア７の背部７ａを配置してＥ型コア７を組み立てると、キャップ１１の凸部１９が背部７ａの側面に当接することによりキャップ１１の回転が阻止される。

このように、上記構成からなるトランスによれば、キャップ１１の装着時に、キャップ１１とカバー１０との間に形成した係合部１７、１８を係合させるとともに、Ｅ型コア７を組み込んだ後においては、凸部１９によってキャップ１１の回転を規制することにより、キャップ１１をカバー１０に離脱不能に取り付けることができる。

この結果、第１および第２のボビン２、４やカバー１０等の構成部品を、寸法公差の積み上げを考慮して設計した場合においても、振動によりキャップ１１がカバー１０から跳ね上がって２次コイル３とＥ型コア７の外足７ｃとの間の沿面距離が短くなることがない。このため、製品の高背化を招くことなく確実に１次コイル１または２次コイル３とＥ型コア７の外足７ｃとの間に、必要とされる沿面距離を確保することができる。

加えて、１次コイル１または２次コイル３の端部１ａ、３ａが引き出されるキャップ１１の切欠き部の周囲に、筒状をなす第１および第２の壁部１３ａ、１３ｂ並びに平板部１４によって各端部１ａ、３ａを囲む絶縁カバー１２を一体に形成しているために、図４に示すように、カバー１０の外周面よりも外方に延出する第２の壁部１３ｂによって、１次コイル１または２次コイル３の端部１ａ、３ａと基板の間に、所定の沿面距離を確保することが可能になる。

なお、上記実施形態においては、２つのボビン（第１および第２のボビン２、４）を同芯状に配置した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上のボビンを同芯状あるいは軸線方向に配置した場合にも、同様に適用することができる。

１ １次コイル
２ 第１のボビン
３ ２次コイル
４ 第２のボビン
７ Ｅ型コア
７ａ 背部
７ｂ 中足
７ｃ 外足
１０ カバー
１１ キャップ
１２ 絶縁カバー
１３ａ 第１の壁部
１３ｂ 第２の壁部
１４ 平板部
１７、１８ 係合部
１９ 凸部（ストッパ部）

Claims (3)

1. コイルが巻回された円筒状のボビンと、このボビンが収納されるとともに上記コイルの外周を軸線方向に覆う筒状の絶縁用のカバーと、このカバーの上記軸線方向の両端部を塞ぐ絶縁用のキャップと、上記カバーの外周面および上記キャップの外面を囲繞するように配置されて閉磁路を形成するコアとを備えた巻線部品において、
   上記カバーの上記端部および上記キャップの外周部に、上記キャップの装着時に上記軸線周りに相対的に回転させることにより互いに係合して上記キャップの上記軸線方向への移動を阻止する係合部を形成するとともに、
   上記キャップの上記外面と上記コアとの間に、上記キャップの上記回転方向と逆の方向への回転を阻止するストッパ部を設けたことを特徴とする巻線部品。
2. 上記キャップには、上記カバーの上記端部から上記コイルの端部が挿通される切欠き部が形成されるとともに、上記キャップの上記外面には、上記切欠き部の外縁に沿って立設された第１の壁部およびこの第１の壁部の周方向に連続して上記カバーの外周面よりも外方に延出する第２の壁部とからなる筒状部と、この筒状部の先端開口を覆う平板部とを備えてなり、上記切欠き部から引き出された上記コイルの端部を囲む絶縁カバーが一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。
3. 上記コアは、上記キャップの上記外面と対向する背部と、この背部の両端部に配置されて上記カバーの外周面に沿って延在する外足とを有し、かつ上記ストッパ部は、上記絶縁カバーの上記第１の壁部から突出して上記コアの上記背部の側面に当接する凸部であることを特徴とする請求項２に記載の巻線部品。

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