JP6344089B2 - コイル装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば自動車用のヘッドランプ、液晶プロジェクターあるいはオーバーヘッドプロジェクター等に用いられる放電灯の点灯のための高電圧発生コイル装置に関する。

たとえば自動車用のヘッドランプ等に用いられる高電圧発生コイル装置として、たとえば下記の特許文献１に示すコイル装置が知られている。このようなコイル装置は、二次巻線が巻回されたボビンをプリント基板上に設置した後、Ｕ字形に成型した複数の一次コイル片をボビンの上からプリント基板に設置することにより、一次巻線を形成する。

しかし、従来技術に係るコイル装置は、複数の一次コイル片をプリント配線で接続することにより一次巻線が形成されるため、溶接又ははんだ等による接合箇所が多く、接合部の信頼性や製造効率の観点から課題を有する。また、このようなコイル装置はプリント基板を必要とするため、小型化の観点でも課題を有する。

特開平１１−３０７３７３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、軸方向に沿って低圧から高圧に変化する高電圧発生コイル装置であって、小型化に適しており信頼性および製造効率が良好なコイル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
棒状のコアと、
前記コアを収容する中空筒部と、当該中空筒部から外径方向に突出する複数の鍔部とを有するボビンと、
前記鍔部の間に挟まれて前記中空筒部の外周表面に形成された複数の二次巻線用溝部に分けて巻回される二次巻線と、
前記二次巻線用溝部の間で前記鍔部に挟まれて前記中空筒部の前記外周表面に形成された複数の一次巻線用溝部に分けて巻回される一次巻線と、
いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線と前記二次巻線とに接続される低圧側端子と、
いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線の一次高圧側端部が接続される一次高圧側端子と、
いずれかの前記鍔部に設けられ、前記二次巻線の二次高圧側端部が接続される二次高圧側端子と、を有する。

本発明に係るコイル装置は、ボビンの外周表面に形成された一次巻線用溝部及び二次巻線用溝部に一次巻線及び二次巻線が巻回され、鍔部に低圧側端子、一次高圧側端子及び二次高圧側端子が設けられるため、プリント基板を必要としない一つのボビンでコイル装置が構成される。そのため、このようなコイル装置は、小型化に適しており、また、接合部も少ないため信頼性が良好であり、製造も容易である。

前記コアの少なくとも一端には、前記二次巻線が巻回されていない領域が存在していてもよい。このように構成することで、コア端での磁束の流れを良好にしてコイル装置のインダクタンス（Ｌ値）を向上させることが可能になり、二次巻線におけるトータルの巻数を低減することが可能になる。巻数を減らすことで、直流抵抗を低減することが可能になり、ワイヤの線径を低減することも可能になる。

前記コアの長手方向の中央部に位置する前記二次巻線用溝部に巻回してある二次巻線の巻回層数に比較して、前記コアの長手方向の端部に位置する前記二次巻線用溝部に巻回してある二次巻線の巻回層数が少なくしてもよい。このように構成することで、トータル巻数が同じである場合に、コイル装置のインダクタンス（Ｌ値）を向上させることが可能になる。また、インダクタンスが向上することで、同じインダクタンスであれば、二次巻線におけるトータルの巻数を低減することが可能になる。巻数を減らすことで、直流抵抗を低減することが可能になり、ワイヤの線径を低減することも可能になる。

また、例えば、複数の前記二次巻線用溝部には、二次低圧側溝部と、当該二次低圧側溝部より高圧側に位置し前記中空筒部の径方向厚みが前記二次低圧側溝部より厚い二次高圧側溝部とが含まれても良い。

中空筒部の厚みを高圧側と低圧側とで変化させることにより、小型化を図りつつ、コイル装置の耐電圧性を好適に確保できる。

また、例えば、前記二次低圧側溝部に巻回される前記二次巻線の層数は、前記二次高圧側溝部に巻回される前記二次巻線の層数よりも多くても良い。

中空筒部の厚みが厚い二次高圧側溝部の層数を少なくすることにより、鍔部の最大外径を抑制して、コイル装置の小型化を図ることができる。

また、例えば、前記一次巻線及び前記二次巻線は、前記一次高圧側端部から前記二次高圧側端部まで連続するワイヤによって構成されていても良い。

一次巻線と二次巻線とが連続するワイヤによって構成されることにより、コイル装置に含まれる電気的な接合箇所を減少させて直流抵抗を低減できる。また、一次巻線と二次巻線とを連続した巻き上げ工程により形成することができるため、このようなコイル装置は製造効率が良い。

また、前記低圧側端子は、前記ワイヤのうち前記一次巻線と前記二次巻線との境界部分にヒュージングによって固定されるワイヤ固定部を有しても良い。

前記一次巻線と前記二次巻線との境界部分にヒュージングによって固定するワイヤ固定部を有する低圧側端子は、容易かつ確実に取り付けを行うことが可能である。

また、例えば、前記二次高圧側端子は、複数の前記鍔部のうち、前記中空筒部の一方の端部から前記外径方向へ突出する第１鍔部に設けられても良い。

二次高圧側端子を一方の端部に配置される第１鍔部に設けることにより、複数の二次巻線用溝部に対して二次巻線を容易に形成することが可能である。

また、複数の前記鍔部は、いずれかの前記一次巻線用溝部を挟む一対の前記鍔部の一部を互いに接続する接続鍔部を含んでも良く、前記低圧側端子は、前記接続鍔部に設けられても良い。

低圧側端子を接続鍔部に設けることにより、低圧側端子を設置するためのスペースを抑制し、コイル装置を小型化することが可能である。

また、例えば、複数の前記鍔部のうち少なくとも一部は、前記鍔部の外周表面から内径方向に向かって形成されており前記二次巻線を通過させる切り込み部と、前記鍔部の外周表面上に形成されており前記一次巻線を通過させる一次巻線通路と、を有しても良い。

鍔部が、切り込み部と、鍔部の外周表面上に形成された一次巻線通路を有することにより、二次巻線と一次巻線の絶縁距離を確保しつつ、コイル装置をより小型化することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置の斜視図である。 図２は、図１に示すコイル装置の上面図である。 図３は、図１に示すコイル装置の側面図である。 図４Ａは、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの変形例を示す断面図である。 図５は、図１に示すコイル装置の分解斜視図である。 図６は、図１に示すコイル装置の回路図である。 図７Ａは、本発明の他の実施形態に係るコイル装置の斜視図である。 図７Ｂは、図７Ａに示すコイル装置を異なる角度から見た斜視図である。 図８は、図７Ａに示すコイル装置の上面図である。 図９は、図７Ａに示すコイル装置の側面図である。 図１０は、図７ＢのＸ−Ｘ線に沿う断面斜視図である。 図１１は、図７Ａに示すコイル装置の分解斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１は本発明の一実施形態に係るトランスとしてのコイル装置１０の斜視図であり、図６はコイル装置１０の回路図である。図１に示すように、コイル装置１０は、一次巻線３０と二次巻線４０が巻軸方向であるＺ軸方向に沿って形成されている。このコイル装置１０は、巻軸方向に沿って低電圧から高電圧に変化するコイル装置である。

図６に示すように、コイル装置１０は、一次巻線３０及び二次巻線４０の双方の低圧側端部に電気的に接続される低圧側端子５０と、一次巻線３０の高圧側端部に接続される一次高圧側端子６０と、二次巻線４０の高圧側端部に接続される二次高圧側端子７０とを有し、３相（３つの端子）となる回路で表される。このようなコイル装置１０では、低圧側端子５０に接続されるＺ軸正方向側の端部から二次高圧側端子７０へ接続されるＺ軸負方向側の端部へ、巻軸（Ｚ軸）に沿って、二次巻線４０の電圧が低圧から高圧に変化し、二次高圧側端子７０より高電圧の出力を得ることができる。なお、本実施形態では、巻軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直であって互いに垂直な方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。

図１に示すように、コイル装置１０は、ボビン２０と、一次巻線３０と、二次巻線４０と、低圧側端子５０と、一次高圧側端子６０と、二次高圧側端子７０とを有する。また、断面図である図４Ａ及び分解斜視図である図５に示すように、コイル装置１０は、ボビン２０の中空筒部２１内に収容される棒状のコア１２を有しており、中空筒部２１の開口部には、コア１２が中空筒部２１の中から抜け落ちないようにするためのキャップ１４が設けられる。なお、図５では、一次巻線３０及び二次巻線４０を図示していない。

コア１２は、楕円形状あるいは長円形状の断面を有し、コア１２の長手方向が巻軸方向（Ｚ軸方向）となるように配置される。また、コア１２の断面形状における長軸方向がＹ軸方向と一致し、短軸方向がＸ軸方向と一致する。

コア１２は、たとえばフェライト材、パーマロイなどの軟磁性材、金属圧粉成形の金属磁性材などの磁性材で構成される。コイル装置１０が、たとえば主として車載用を目的とする高圧コイル装置として使用される場合には、使用環境として−４０〜＋１３０℃（保存温度として−４０〜＋１５０℃）が要求され、このような環境における電気的特性の維持のため、キューリー温度が２００℃以上の磁性体が好ましい。

また、コイル装置１０では、コア１２に直接二次巻線４０が巻回されるのではなく、コア１２と二次巻線４０とを好適に絶縁する中空筒部２１の外周表面に二次巻線４０が巻回される。そのため、コイル装置１０では、コア１２として、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのような絶縁性の材料だけでなく、高透磁率、高磁束密度で導電性の材料であるＭｎ−Ｚｎ系フェライト等を好適に用いることができる。

ボビン２０は、コア１２を収容する中空筒部２１と、中空筒部２１から外径方向に突出する複数の鍔部を有する。ボビン２０は、絶縁性に優れた材料により構成してあり、たとえばＰＢＴ、ＰＥＴ、ＬＣＰ、ＰＰＳなどの合成樹脂で構成してあるが、耐加水分解性の樹脂が求められることも多い。あるいはセラミックなどでボビン２０を構成してもよい。なお、コア１２と一次巻線３０及び二次巻線４０との絶縁性を好適に確保するために、中空筒部２１の外周表面には貫通孔を形成しないことが好ましい。

図２及び図４Ａに示すように、ボビン２０が有する複数の鍔部には、中空筒部２１の一方の端部（Ｚ軸負方向側端部）から外径方向に突出する第１鍔部２３ａと、中空筒部２１の他方の端部（Ｚ軸正方向側端部）から外径方向に突出する第１１鍔部２３ｋと、第１鍔部２３ａと第１１鍔部２３ｋの間に配置された第２鍔部２３ｂ〜第１０鍔部２３ｊとが含まれる。複数の鍔部は、ボビン２０のＺ軸負方向端部からＺ軸正方向端部へ向かって、第１鍔部２３ａ、第２鍔部２３ｂ、第３鍔部２３ｃ・・・・第１１鍔部２３ｋの順に配置されている。

中空筒部２１の外周表面には、複数（本実施形態では７つ）の二次巻線用溝部が形成されている。図２に示すように、複数の二次巻線用溝部には、第１鍔部２３ａと第２鍔部２３ｂに挟まれる二次巻線用溝部２４ａ、第２鍔部２３ｂと第３鍔部２３ｃに挟まれる二次巻線用溝部２４ｂ、第３鍔部２３ｃと第４鍔部２３ｄに挟まれる二次巻線用溝部２４ｃ、第５鍔部２３ｅと第６鍔部２３ｆに挟まれる二次巻線用溝部２４ｄ、第７鍔部２３ｇと第８鍔部２３ｈに挟まれる二次巻線用溝部２４ｅ、第９鍔部２３ｉと第１０鍔部２３ｊに挟まれる二次巻線用溝部２４ｆ、及び第１０鍔部２３ｊと第１１鍔部２３ｋに挟まれる二次巻線用溝部２４ｇが含まれる。なお、第１鍔部２３ａ〜第１１鍔部２３ｋは、それぞれの二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇを巻軸方向に挟む。

二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇには、低圧側（Ｚ軸正方向側）に位置する二次低圧側溝部としての二次巻線用溝部２４ｆ、２４ｇと、高圧側に位置する二次高圧側溝部としての二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂとが含まれる。図４Ａに示すように、二次高圧側溝部としての二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂは、当該二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂの溝底部を構成する中空筒部２１の第１部分２１ａ及び第２部分２１ｂの径方向厚みＤ１が、二次低圧側溝部である二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂの溝底部を構成する中空筒部２１の第６部分２１ｆ及び第７部分２１ｇの径方向厚みＤ２より大きい。これにより、高電圧側の二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂに巻回される二次巻線４０とコア１２との絶縁性を好適に確保することができる。また、低圧側では中空筒部２１の径方向厚みを小さくすることで二次巻線用溝部２４ｆ、２４ｇの容積を大きくし、コイル装置１０を小型化することが可能である。

なお、二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂと二次巻線用溝部２４ｆ、２４ｇの間に配置される二次巻線用溝部２４ｃ〜２４ｅの溝底部を構成する第３部分２１ｃ、第４部分２１ｄ及び第５部分２１ｅの径方向厚みは、同様の理由により、第１部分２１ａ及び第２部分２１ｂの径方向厚みＤ１より小さくすることが好ましく、第６部分２１ｆ及び第７部分２１ｇの径方向厚みＤ２より大きくすることが好ましい。

図３及び図４Ａに示すように、中空筒部２１の外周表面には、上述した二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇの他に、複数（本実施形態では３つ）の一次巻線用溝部が形成されている。複数の一次巻線用溝部には、二次巻線用溝部２４ｃ、２４ｄの間で第４鍔部２３ｄと第５鍔部２３ｅに挟まれる一次巻線用溝部２５ａ、二次巻線用溝部２４ｄ、２４ｅの間で第６鍔部２３ｆと第７鍔部２３ｇに挟まれる一次巻線用溝部２５ｂ、及び二次巻線用溝部２４ｅ、２４ｆの間で第８鍔部２３ｈと第９鍔部２３ｉに挟まれる一次巻線用溝部２５ｃが含まれる。なお、二次巻線用溝部２４ｃ〜２４ｆ及び第４鍔部２３ｄ〜第９鍔部２３ｉは、それぞれ一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃを巻軸方向に挟む。

図４Ａに示すように、ボビン２０における中空筒部２１の外周表面には、二次巻線４０が、７つの二次巻線用溝部２４ｃ〜２４ｆに分けて巻回されている。各二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇに配置される二次巻線４０の巻数、列数（巻軸方向の重ね数）、層数（外径方向の重ね数）は特に限定されないが、二次巻線用溝部２４ｃ〜２４ｆに配置される二次巻線４０の列数を所定値以下（例えば本実施形態では６列以下）とすることが、二次巻線４０を構成するワイヤの耐電圧信頼性確保の観点から好ましい。

二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇのうち、二次低圧側溝部である二次巻線用溝部２４ｆ、２４ｇに巻回される二次巻線４０の層数（本実施形態では５）は、二次高圧側溝部である二次巻線用溝部２４ａ、２４ｂに巻回される二次巻線４０の層数（本実施形態では３）より多いことが好ましい。上述したように、低圧側では中空筒部の径方向厚みが小さいため、二次巻線４０を構成するワイヤが第９鍔部２３ｉ〜第１１鍔部２３ｋから外径方向にはみ出さない範囲で、二次巻線４０の層数を増加させることにより、コイル装置１０を小型化できる。

図２に示すように、第２鍔部２３ｂ〜第１０鍔部２３ｊは、鍔部２３ｂ〜２３ｊの外周表面から内径方向に向かって形成された切り込み部２６ｂを有する。二次巻線４０は、切り込み部２６ｂを通過することにより、１つの二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｆから、低圧側に隣接する他の二次巻線用溝部２４ｂ〜２４ｇへ引き回される。なお、第２鍔部２３ｂ〜第１０鍔部２３ｊのうち、第４鍔部２３ｄと第５鍔部２３ｅ、第６鍔部２３ｆと第７鍔部２３ｇ、第８鍔部２３ｈと第９鍔部２３ｉは、一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃを挟む一対の鍔部を構成しており、これらの鍔部２３ｄ〜２３ｉの間には、一対の鍔部を互いに接続する接続鍔部２３α、２３βが設けられている。

ここで、二次巻線用溝部２４ｃ〜２４ｅとその低圧側に隣接する二次巻線用溝部２４ｄ〜２４ｆとの間には、一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃが挟まれている。このため、これらの一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃ内の一次巻線３０と、これらの溝部２５ａ〜２５ｃを交差する切り込み部２６ｂを通過する二次巻線４０とは距離が近くなる。しかし、隣接する鍔部の間を連結する接続鍔部２３αに切り込み部２６ｂが形成されることで、一次巻線３０と二次巻線４０とは立体的な交差が可能となり、一次巻線３０と二次巻線４０の絶縁性は好適に確保される。

なお、鍔部２３ｂ、２３ｃ、２３ｊおよび接続鍔部２３αに形成してある切り込み部２６ｂによって形成される二次巻線４０の通路は、巻軸方向に対して斜めに形成されていることが好ましく、これにより二次巻線４０をボビン２０に容易に形成できる。なお、図２に示す例では、切り込み部２６ｂは、全て同一方向に巻軸方向に対して斜めに形成されている。

図３及び図４Ａに示すように、ボビン２０の中空筒部２１の外周表面には、一次巻線３０が、３つの一次巻線用溝部２５ａ、２５ｂ、２５ｃに分けて巻回されている。各一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃにおける一次巻線３０の巻数は１であるが、特に限定されない。

図２に示すように、第３鍔部２３ｃ〜第９鍔部２３ｉの外周表面上には、一次巻線３０を通過させる一次巻線通路２７ａ、２７ｂが形成されている。一次巻線通路２７ａ、２７ｂに隣接して、第３鍔部２３ｃ〜第９鍔部２３ｉの外周表面上から外径方向へ突出する突起部２８ａ、２８ｂが形成されており、突起部２８ａ、２８ｂは一次巻線３０が一次巻線通路２７ａ、２７ｂから逸脱することを防止する。

製造方法において詳述するように、本実施形態に係るコイル装置１０における一次巻線３０及び二次巻線４０は、一次高圧側端子６０に接続される一次高圧側端部３０ａから、二次高圧側端子７０に接続される二次高圧側端部４０ａまで連続する一本のワイヤによって構成される。一次巻線３０及び二次巻線４０を構成するワイヤとしては特に限定されないが、例えば三層絶縁電線のような被覆線を用いることができる。

図１〜図３に示すように、低圧側端子５０は、最も低圧側に配置される一次巻線用溝部２５ｃを挟む一対の鍔部２３ｈ、２３ｉの一部を外周部で互いに接続する接続鍔部２３βに設けられる。図５に示すように、低圧側端子５０は、一次巻線３０と二次巻線４０の境界部分ＢＤに固定されるワイヤ固定部５０ａと、接続鍔部２３βに形成されたスリットに挿入される挿入部５０ｂと、外部へ接続するための引出部５０ｃとを有する。

ワイヤ固定部５０ａと、挿入部５０ｂと、引出部５０ｃとから成る端子５０は、たとえば金属板などの導電性板材から一体的に成形される。端子６０および７０に関しても同様である。なお、低圧側端子５０が設けられる接続鍔部２３βと、切り込み部２６ｂが形成される接続鍔部２３αとは、周方向に連続して形成してあっても良いが、周方向に断続的に形成してあっても良い。

ワイヤ固定部５０ａを境界部分ＢＤに固定する方法は特に限定されないが、例えばヒュージング（熱カシメ）によってワイヤ固定部５０ａをワイヤに固定することができる。ヒュージングによれば、ワイヤを切断せずに、またワイヤの絶縁被覆を予め除去することなく、絶縁被膜の除去と接続固定作業とを同時に行うことができるため、端子の固定工程を簡略化できる。

一次高圧側端子６０は、ボビン２０における第３鍔部２３ｃに設けられる。一次高圧側端子６０は、一次巻線３０の一次高圧側端部３０ａに固定される一次側ワイヤ固定部６０ａと、第３鍔部２３ｃに形成されたスリットに挿入される挿入部６０ｂと、外部へ接続するための引出部６０ｃとを有する。一次側ワイヤ固定部６０ａと一次高圧側端部３０ａとの接合は、ワイヤ固定部５０ａと同様にヒュージング等によって行うことができるが、特に限定されない。

図１に示すように、低圧側端子５０及び一次高圧側端子６０は、切り込み部２６ｂによる二次巻線４０の通路及び一次巻線通路２７ａが形成されるボビン上部（Ｙ軸正方向側の部分）に設けられており、これにより自動巻線機等によるシンプルで無駄のないワイヤの引き回しを実現できる。

図３及び図５に示すように、二次高圧側端子７０は中空筒部２１のＺ軸負方向側端部に位置する第１鍔部２３ａに設けられる。二次高圧側端子７０は、二次巻線４０の二次高圧側端部４０ａに固定される二次側ワイヤ固定部７０ａと、第１鍔部２３ａに形成されたスリットに挿入される挿入部７０ｂと、外部へ接続するための引出部７０ｃとを有する。なお、第１鍔部２３ａには、第１鍔部２３ａの外周表面から内径方向に向かう切り込み部２６ａが形成されており、二次巻線４０は、二次側ワイヤ固定部７０ａから、切り込み部２６ａを通過して二次巻線用溝部２４ａへ引き回される。

以下に、図１〜図５を用いて、コイル装置１０の製造方法の一例を説明する。

本実施形態に係るコイル装置１０の製造方法は、図５に示すように、ボビン２０の鍔部２３ａ、２３ｃ、２３βに端子５０、６０、７０をそれぞれ取り付ける工程を有する。また、この製造方法は、図１〜図４Ａに示すように、二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇ及び一次巻線用溝部２５ａ〜２５ｃにワイヤを巻回して二次巻線４０及び一次巻線３０を形成する工程を有する。さらに、この製造方法は、図２および図３に示すように、ワイヤの両端部である二次高圧側端部４０ａ及び一次高圧側端部３０ａに、それぞれ端子７０、６０の固定部７０ａ、６０ａを固定すると共に、一次巻線３０と二次巻線４０との境界部分ＢＤに、端子５０の固定部５０ａを固定する工程を有する。さらにまた、この製造方法は、図５に示すように、ボビン２０の中空筒部２１の内部にコア１２を収容する工程を有する。

ボビン２０に端子５０、６０、７０を取り付ける工程では、図５に示すように、鍔部２３β、２３ｃ、２３ａに形成されたスリットに、各端子５０、６０、７０の挿入部５０ｂ、６０ｂ、７０ｂを挿入する。なお、図５に示す端子５０、６０、７０では、固定部５０ａ、６０ａ、７０ａ及び引出部５０ｃ、６０ｃ、７０ｃが曲げられた状態が図示されているが、ボビン２０に取付けられる段階では、巻線作業の邪魔にならないように、これらの部分の少なくとも一部（特に引出部７０ｃ）は曲げられていなくてもよい。

巻線３０、４０を形成する工程では、二次巻線４０の高圧側が配置される二次巻線用溝部２４ａからワイヤを巻き始め、高圧側から低圧側へ向かって各二次巻線用溝部２４ａ〜２４ｇにワイヤを巻回して二次巻線４０を形成する（図４Ａ参照）。低圧側の二次巻線用溝部２４ｇまで巻き終えた後、図２に示すように第１０鍔部２３ｊ及び第９鍔部２３ｉの外周表面を通過させてワイヤを一次巻線用溝部２５ｃへ引き回す。そして、低圧側から高圧側へ向かって各一次巻線用溝部２５ｃ、２５ｂ、２５ａにワイヤを巻回して一次巻線３０を形成する。

端子５０、６０、７０の固定部５０ａ、６０ａ、７０ａをワイヤに固定する工程では、ワイヤにおける境界部分ＢＤ、一次高圧側端部３０ａ及び二次高圧側端部４０ａに相当する部分を挟み込むように、固定部５０ａ、６０ａ、７０ａを加熱しながら折り曲げることにより、固定が行われる。このようなヒュージング工程では、境界部分ＢＤ、一次高圧側端部３０ａ及び二次高圧側端部４０ａに相当する部分におけるワイヤの絶縁被覆が加熱及び加圧により除去される。このため、端子５０と境界部分ＢＤとの導通、端子６０と一次高圧側端部３０ａとの導通、および端子７０と二次高圧側端部４０ａとの導通が確保される。また、端子の固定が終わった後に、一次高圧側端部３０ａ及び二次高圧側端部４０ａの両外側でワイヤが切断される。なお、ワイヤの切断後、必要に応じて二次高圧側端子７０の引出部７０ｃを折り曲げる。

コア１２を収容する工程では、図５に示すコア１２をボビン２０の中空筒部２１の内部に挿入したのち、キャップ１４を開口部に設けることにより、図１に示すコイル装置１０を得る。なお、各工程の順序は適宜入れ換えることが可能であり、例えば、コア１２を収容する工程は、巻線３０、４０を形成する工程より前に行われても良い。

コイル装置１０は、ケース内部等の設置部に設置されて各端子５０、６０、７０が配線された後に、ポッティングにより樹脂内に埋め込まれて、あるいは樹脂内に埋め込まれず巻線３０、４０が大気に露出した状態で使用される。

上述した実施形態に係るコイル装置１０は、良好な信頼性を有し、小型化に適しており、製造も容易である。また、図４Ａに示すように、中空筒部２１の厚みを高圧側と低圧側とで変化させることにより、小型化を図りつつコイル装置１０の耐電圧性を好適に確保できる。

また、コイル装置１０は、一次巻線３０と二次巻線４０とが連続する一本のワイヤによって構成されるため、直流抵抗を低減でき、製造が容易である。また、図１に示すように、ボビン上部側の鍔部２３ｃ〜２３ｉに切り込み部２６ｂによる二次巻線４０の通路と一次巻線通路２７ａ、２７ｂが形成されることにより、二次巻線４０と一次巻線３０の絶縁距離を確保しつつ、コイル装置１０をより小型化することが可能である。

なお、上述の実施形態では、一次巻線３０と二次巻線４０とが連続する一本のワイヤで構成されているが、一次巻線３０と二次巻線４０とは互いに分離していても良く、低圧側端子５０を介して電気的に接続されていてもよい。また、各端子５０、６０、７０と、一次巻線３０及び二次巻線４０との固定方法はヒュージングに限定されず、溶接その他の方法を採用することもできる。

第２実施形態
図４Ｂは本発明の他の実施形態に係るトランスとしてのコイル装置１０ａの断面図であり、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する部材には共通する部材符号を付してあり、共通する部材の説明は省略してある。

本実施形態では、図４Ｂに示すように、コア１２のＺ軸方向両端に位置する二次巻線用溝部２４ａおよび２４ｇには、二次巻線が施されていない。このように構成することで、コア１２のＺ軸方向両端での磁束の流れを良好にして、インダクタンスの向上を図ることができる。

第３実施形態
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係るトランスとしてのコイル装置１１０の斜視図であり、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する部材には、数字の下二桁が共通する部材符号を付してあり、共通する部材の説明は一部省略してある。

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、コイル装置１１０は、ボビン１２０と、一次巻線１３０と、二次巻線１４０と、低圧側端子１５０と、一次高圧側端子１６０と、二次高圧側端子１７０とを有する。また、図１０及び図１１に示すように、コイル装置１１０は、ボビン１２０の中空筒部１２１内に収容される棒状のコア１１２を有している。

中空筒部１２１の一方の端部に設けられた開口部には、コア１１２が中空筒部１２１の中から抜け落ちないようにするためのキャップ１１４が設けられる。なお、中空筒部１２１の他方の端部には、端壁が中空筒部１２１と一体に成形してあり、コア１１２が抜け落ちないようになっている。また、図１１では、一次巻線３０及び二次巻線４０を図示していない。

図１１に示すように、キャップ１１４は、板状のキャップ本体１１４ａを有し、そのＸ軸方向両端には、取付片１１４ｃが各々一体的に形成してある。取付片１１４ｃと本体１１４ａとの角部には、取付孔１１４ｄが形成してある。各取付孔１１４ｄは、ボビン１２０のＺ軸方向の一端部に設けられた鍔部１２３ｊの端面に形成してある取付凹部１２３ｊａの係合凸部１２３ｊｂに係合可能になっている。そのため、キャップ１１４をボビン１２０の端部に取り付けるための接着剤を不要とすることもできる。

コア１１２は、第１実施形態のコア１２と同様な構成を有する。また、コイル装置１１０では、コイル装置１０と同様に、コア１１２に直接二次巻線１４０が巻回されるのではなく、コア１１２と二次巻線１４０とを好適に絶縁する中空筒部１２１の外周表面に二次巻線１４０が巻回される。

ボビン１２０は、コア１１２を収容する中空筒部１２１と、中空筒部１２１から外径方向に突出する複数の鍔部を有する。ボビン１２０は、ボビン２０と同様であり、絶縁性に優れた材料により構成してある。図８及び図９に示すように、中空筒部１２１には、一方の端部（Ｚ軸負方向側端部）から順に、複数の外径方向に突出する鍔部１２３ａ〜１２３ｊが形成してある。

図８および図１０に示すように、中空筒部１２１の外周表面には、複数の外径方向に突出する鍔部１２３ａ〜１２３ｊが形成してあることから、これらの鍔部１２３ａ〜１２３ｊの間に、ワイヤを巻回または通すための溝部が形成される。鍔部１２３ａと鍔部１２３ｂとの間に形成される溝部１２４ａには、一次巻線も二次巻線も巻回されず、二次巻線のワイヤ端部１４０ａが、鍔部１２３ａおよび１２３ｂに形成してある切り込み部１２６ａ、１２６ｂを通して横断するのみである。また、鍔部１２３ｂと鍔部１２３ｃ１との間に形成される溝部１２４ｂには、高圧側の二次巻線１４０となるワイヤが複数ターンで巻回してある。

さらに、鍔部１２３ｃ１と鍔部１２３ｃ２との間に形成される溝部１２５には、二次巻線１４０となるワイヤや一次巻線１３０となるワイヤのいずれも巻回されていない。鍔部１２３ｃ２と鍔部１２３ｄとの間に形成される溝部１２４ｃには、二次巻線１４０となるワイヤが複数ターンで巻回してある。鍔部１２３ｄと鍔部１２３ｅとの間に形成される溝部１２５ａには、一次巻線１３０となるワイヤが約１ターンのみで巻回してある。

さらに、鍔部１２３ｅと鍔部１２３ｆとの間に形成される溝部１２４ｄには、二次巻線１４０となるワイヤが複数ターンで巻回してある。鍔部１２３ｆと鍔部１２３ｇとの間に形成される溝部１２５ｂには、一次巻線１３０となるワイヤが約１ターンのみで巻回してある。鍔部１２３ｇと鍔部１２３ｈとの間に形成される溝部１２４ｅには、二次巻線１４０となるワイヤが複数ターンで巻回してある。鍔部１２３ｈと鍔部１２３ｉとの間に形成される溝部１２５ｃには、一次巻線１３０となるワイヤが約１ターンのみで巻回してある。鍔部１２３ｉと鍔部１２３ｊとの間に形成される溝部１２４ｆには、二次巻線１４０となるワイヤが複数ターンで巻回してある。

すなわち、本実施形態では、Ｚ軸方向に沿って、５つの二次巻線用溝部１２４ｂ〜１２４ｆが形成され、それらの間に、３つの一次巻線用溝部１２５ａ〜１２５ｃが形成してある。二次巻線用溝部１２４ｂ〜１２４ｆには、低圧側（Ｚ軸正方向側）に位置する二次低圧側溝部としての二次巻線用溝部１２４ｆと、高圧側に位置する二次高圧側溝部としての二次巻線用溝部１２４ｂとが含まれる。本実施形態では、中空筒部１２１の厚みが、Ｚ軸方向に沿って一定である。中空筒部１２１の厚みは、特に限定されないが、図４Ａに示す中空筒部２１の厚みＤ２〜Ｄ１の範囲で一定である。

上述したように、本実施形態では、中空筒部１２１の外周表面には、上述した二次巻線用溝部１２４ａ〜１２４ｆの他に、複数（本実施形態では３つ）の一次巻線用溝部１２５ａ〜１２５ｃが形成されている。ボビン１２０における中空筒部１２１の外周表面には、二次巻線１４０が、５つの二次巻線用溝部１２４ｂ〜１２４ｆに分けて巻回されている。各二次巻線用溝部１２４ｂ〜１２４ｆに配置される二次巻線１４０の巻数、列数（巻軸方向の重ね数）、層数（外径方向の重ね数）は特に限定されないが、以下のように構成することが好ましい。

すなわち、図１０に示すように、Ｚ軸方向の両端に配置される二次巻線用溝部１２４ｂおよび１２４ｆに配置される二次巻線１４０の層数およびターン数が、Ｚ軸方向の中央部に配置される二次巻線用溝部１２４ｃ〜１２４ｅのそれぞれに配置される二次巻線１４０の層数およびターン数に比較して少ないことが好ましい。このように構成することで、コイル装置としてのインダクタンスを向上させることができることが確認された。

また、本実施形態では、Ｚ軸方向の中央部に配置される二次巻線用溝部１２４ｃ〜１２４ｅのうち、高圧側の二次巻線用溝部１２４ｃおよび１２４ｄのそれぞれに配置される二次巻線１４０の列数を、相対的に低圧側の二次巻線用溝部１２４ｅの列数に比較して多くすることが好ましい。なお、高圧側の二次巻線用溝部１２４ｃおよび１２４ｄのそれぞれに配置される二次巻線１４０の層数は、相対的に低圧側の二次巻線用溝部１２４ｅの層数と同等で良い。

また、本実施形態では、Ｚ軸方向の中央部に配置される二次巻線用溝部１２４ｃ〜１２４ｅのうち、二次巻線用溝部１２４ｄおよび１２４ｅのそれぞれに配置される二次巻線１４０のターン数を増やすことで、一次巻線１３０と二次巻線１４０との結合係数を上げることができる。二次巻線用溝部１２４ｄおよび１２４ｅが、一次巻線用溝部１２５ａ〜１２５ｃに挟まれて配置してあるからである。

また本実施形態では、図１０に示すように、コア１１２のＺ軸方向の両端では、一次巻線３０および二次巻線１４０の双方共に巻回されていない無巻回領域があることが好ましい。これらの無巻回領域のＺ軸方向の長さＬ１およびＬ２は、コア１１２の全長Ｌ０に比較して、１〜１２％（片側で）であることが好ましい。すなわち、Ｌ１／Ｌ０が０．０１〜０．１２またはＬ２／Ｌ０が０．０１〜０．１２であることが好ましい。なお、コア１１２の全長は、第１実施形態のコア１２の全長と同程度である。

このように構成することで、コア１１２の両端での磁束の流れを良好にしてコイル装置１１０のインダクタンス（Ｌ値）を向上させることが可能になり、二次巻線１４０におけるトータルの巻数を低減することが可能になる。巻数を減らすことで、直流抵抗を低減することが可能になり、ワイヤの線径を、第１実施形態に比較して低減することも可能になる。さらに、本実施形態では、コイル装置の構造をより簡素化することが可能になり、コイル装置の信頼性向上に寄与すると共に、製造効率も向上させることができる。

図８に示すように、それぞれ一次巻線１３０を通す一対の鍔部１２３ｄと１２３ｅとの間、一対の鍔部１２３ｆと１２３ｇとの間、一対の鍔部１２３ｈと１２３ｉとの間には、それぞれ接続鍔部１２３αが形成してある。各接続鍔部１２３αには、隣接する二次巻線用溝部を連絡する切り込み部１２６ｂが形成してある。各接続鍔部１２３αが、一次巻線１３０と二次巻線１４０の間に設けられていることにより、一次巻線１３０と二次巻線１４０の絶縁性は好適に確保される。

なお、切り込み部１２６ｂは、接続鍔部１２３α以外の鍔部にも形成されても良く、これらの切り込み部１２６ｂによって形成される二次巻線１４０の通路は、巻軸方向に対して斜めに形成されていることが好ましく、これにより二次巻線１４０をボビン１２０に容易に形成できる。なお、図８に示す例では、切り込み部１２６ｂは、全て同一方向に巻軸方向に対して斜めに形成されている。

図８に示すように、一次巻線１３０が、３つの一次巻線用溝部１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに分けて巻回されている。各一次巻線用溝部１２５ａ〜１２５ｃにおける一次巻線１３０の巻数（ターン数）は約１であるが、特に限定されない。鍔部１２３ｃ２〜１２３ｉの外周表面上には、一次巻線１３０を通過させる一次巻線通路１２７ａ、１２７ｂが形成されている。

一次巻線通路１２７ａ、１２７ｂに隣接して、鍔部１２３ｃ２〜鍔部１２３ｉの外周表面上から外径方向へ突出する突起部１２８ａ、１２８ｂが形成されており、突起部１２８ａ、１２８ｂは一次巻線１３０が一次巻線通路１２７ａ、１２７ｂから逸脱することを防止する。本実施形態では、突起部１２８ａ、１２８ｂは、鍔部１２３ｃ２〜鍔部１２３ｉの外周表面上からＹ軸方向の上部へ突出するように形成してあり、一次巻線通路１２７ａ、１２７ｂを通る一次巻線１３０が、二次巻線１４０とは接触せずに二次巻線１４０のＹ軸方向の上部を立体的に交差するようになっている。

なお、Ｚ軸方向の端部に位置する鍔部１２３ｊにも、突起部１２８ｃが形成してあり、二次巻線用溝部１２４ｆに巻回してある二次巻線１４０の巻端を、低圧側端子１５０ａに向けて案内するようになっている。本実施形態に係るコイル装置１１０においても、第１実施形態と同様に、一次巻線１３０及び二次巻線１４０は、一次高圧側端子１６０に接続される一次高圧側端部１３０ａから、二次高圧側端子１７０に接続される二次高圧側端部１４０ａまで連続する一本のワイヤによって構成される。一次巻線１３０及び二次巻線１４０を構成するワイヤとしては特に限定されないが、例えば三層絶縁電線のような被覆線を用いることができる。

低圧側端子１５０は、最も低圧側に配置される一次巻線用溝部１２５ｃを挟む一対の鍔部１２３ｈ、１２３ｉの一部を互いに接続する接続鍔部１２３βに設けられる。図１１に示すように、低圧側端子１５０は、図８に示す一次巻線１３０と二次巻線１４０の境界部分ＢＤに固定されるワイヤ固定部１５０ａと、接続鍔部１２３βに形成されたスリットに挿入される挿入部１５０ｂと、外部へ接続するための引出部１５０ｃとを有する。ワイヤ固定部１５０ａと、挿入部１５０ｂと、引出部１５０ｃとから成る端子１５０は、たとえば金属板などの導電性板材から一体的に成形される。端子１６０および１７０に関しても同様である。

ワイヤ固定部１５０ａを境界部分ＢＤに固定する方法は特に限定されないが、例えばレーザ溶接やヒュージング（熱カシメ）によってワイヤ固定部１５０ａをワイヤに固定することができる。レーザ溶接やヒュージングによれば、ワイヤを切断せずに、またワイヤの絶縁被覆を予め除去することなく、絶縁被膜の除去と接続固定作業とを同時に行うことができるため、端子の固定工程を簡略化できる。

一次高圧側端子１６０は、ボビン１２０における鍔部１２３ｃ１と鍔部１２３ｃ２との間に形成してある接続鍔部１２３βに設けられる。一次高圧側端子１６０は、一次巻線１３０の一次高圧側端部１３０ａに固定される一次側ワイヤ固定部１６０ａと、接続鍔部１２３βに形成されたスリットに挿入される挿入部１６０ｂと、外部へ接続するための引出部１６０ｃとを有する。一次側ワイヤ固定部１６０ａと一次高圧側端部１３０ａとの接合は、ワイヤ固定部１５０ａと同様にレーザ溶接やヒュージング等によって行うことができるが、特に限定されない。

図８に示すように、低圧側端子１５０及び一次高圧側端子１６０は、切り込み部１２６ｂによる二次巻線１４０の通路及び一次巻線通路１２７ａが形成されるボビン上部（Ｙ軸正方向側の部分）に設けられており、これにより自動巻線機等によるシンプルで無駄のないワイヤの引き回しを実現できる。

図１１に示すように、二次高圧側端子１７０は中空筒部１２１のＺ軸負方向側端部に位置する鍔部１２３ａに設けられる。二次高圧側端子１７０は、二次巻線１４０の二次高圧側端部１４０ａに固定される二次側ワイヤ固定部１７０ａと、鍔部１２３ａに形成されたスリットに挿入される挿入部１７０ｂと、外部へ接続するための引出部１７０ｃとを有する。なお、図７Ｂに示すように、鍔部１２３ａには、鍔部１２３ａの外周表面から内径方向に向かう切り込み部１２６ａが形成されており、鍔部１２３ｂには、鍔部１２３ｂの外周表面から内径方向に向かう切り込み部１２６ｂが形成されている。二次巻線１４０は、二次側ワイヤ固定部１７０ａから、これらの切り込み部１２６ａおよび１２６ｂを通過して二次巻線用溝部１２４ｂへ引き回される。

コイル装置１１０の製造方法、使用方法、その他の変形例、およびその他の作用効果は、第１実施形態と同様なのでその説明は省略する。

１０、１１０…コイル装置
１２、１１２…コア
１４、１１４…キャップ
２０、１２０…ボビン
２１、１２１…中空筒部
３０、１３０…一次巻線
４０、１４０…二次巻線
２３ａ〜２３ｋ、１２３ａ〜１２３ｊ…鍔部
２６ａ、２６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ…切り込み部
２７ａ、２７ｂ、１２７ａ、１２７ｂ…一次巻線通路
２３α、２３β、１２３α、１２３β…接続鍔部
２４ａ〜２４ｇ、１２４ａ〜１２４ｇ…二次巻線用溝部
２５ａ〜２５ｃ、１２５ａ〜１２５ｃ…一次巻線用溝部
３０ａ、１３０ａ…一次高圧側端部
４０ａ、１４０ａ…二次高圧側端部
ＢＤ…境界部分
５０、１５０…低圧側端子
５０ａ、１５０ａ…ワイヤ固定部
６０、１６０…一次高圧側端子
７０、１７０…二次高圧側端子

Claims (9)

1. 棒状のコアと、
   前記コアを収容する中空筒部と、当該中空筒部から外径方向に突出する複数の鍔部とを有するボビンと、
   前記鍔部の間に挟まれて前記中空筒部の外周表面に形成された複数の二次巻線用溝部に分けて巻回される二次巻線と、
   前記二次巻線用溝部の間で前記鍔部に挟まれて前記中空筒部の前記外周表面に形成された複数の一次巻線用溝部に分けて巻回される一次巻線と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線と前記二次巻線とに接続される低圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線の一次高圧側端部が接続される一次高圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記二次巻線の二次高圧側端部が接続される二次高圧側端子と、を有し、
   複数の前記二次巻線用溝部には、二次低圧側溝部と、当該二次低圧側溝部より高圧側に位置し前記中空筒部の径方向厚みが前記二次低圧側溝部より厚い二次高圧側溝部とが含まれ、
   前記二次低圧側溝部に巻回される前記二次巻線の層数は、前記二次高圧側溝部に巻回される前記二次巻線の層数よりも多いことを特徴とするコイル装置。
2. 棒状のコアと、
   前記コアを収容する中空筒部と、当該中空筒部から外径方向に突出する複数の鍔部とを有するボビンと、
   前記鍔部の間に挟まれて前記中空筒部の外周表面に形成された複数の二次巻線用溝部に分けて巻回される二次巻線と、
   前記二次巻線用溝部の間で前記鍔部に挟まれて前記中空筒部の前記外周表面に形成された複数の一次巻線用溝部に分けて巻回される一次巻線と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線と前記二次巻線とに接続される低圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線の一次高圧側端部が接続される一次高圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記二次巻線の二次高圧側端部が接続される二次高圧側端子と、を有し、
   複数の前記鍔部は、いずれかの前記一次巻線用溝部を挟む一対の前記鍔部の一部を互いに接続する接続鍔部を含むコイル装置。
3. 請求項２に記載されたコイル装置であって、
   前記低圧側端子は、前記接続鍔部に設けられることを特徴とするコイル装置。
4. 棒状のコアと、
   前記コアを収容する中空筒部と、当該中空筒部から外径方向に突出する複数の鍔部とを有するボビンと、
   前記鍔部の間に挟まれて前記中空筒部の外周表面に形成された複数の二次巻線用溝部に分けて巻回される二次巻線と、
   前記二次巻線用溝部の間で前記鍔部に挟まれて前記中空筒部の前記外周表面に形成された複数の一次巻線用溝部に分けて巻回される一次巻線と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線と前記二次巻線とに接続される低圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記一次巻線の一次高圧側端部が接続される一次高圧側端子と、
   いずれかの前記鍔部に設けられ、前記二次巻線の二次高圧側端部が接続される二次高圧側端子と、を有し、
   前記コアの長手方向の中央部に位置する前記二次巻線用溝部に巻回してある二次巻線の巻回層数に比較して、前記コアの長手方向の端部に位置する前記二次巻線用溝部に巻回してある二次巻線の巻回層数が少ないことを特徴とするコイル装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載されたコイル装置であって、
   前記コアの長手方向の少なくとも一端には、前記二次巻線が巻回されていない領域が存在するコイル装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載されたコイル装置であって、
   前記一次巻線及び前記二次巻線は、前記一次高圧側端部から前記二次高圧側端部まで連続するワイヤによって構成されることを特徴とするコイル装置。
7. 請求項６に記載されたコイル装置であって、
   前記低圧側端子は、前記ワイヤのうち前記一次巻線と前記二次巻線との境界部分にヒュージングによって固定されるワイヤ固定部を有することを特徴とするコイル装置。
8. 請求項１〜７までのいずれかに記載されたコイル装置であって、
   前記二次高圧側端子は、複数の前記鍔部のうち、前記中空筒部の一方の端部から前記外径方向へ突出する第１鍔部に設けられることを特徴とするコイル装置。
9. 請求項１〜８までのいずれかに記載されたコイル装置であって、
   複数の前記鍔部のうち少なくとも一部は、前記鍔部の外周表面から内径方向に向かって形成されており前記二次巻線を通過させる切り込み部と、前記鍔部の外周表面上に形成されており前記一次巻線を通過させる一次巻線通路と、を有することを特徴とするコイル装置。

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