JP6345394B2 - 電磁コイル並びにそれを用いた電動弁及び電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁コイル並びにそれを用いた電動弁及び電磁弁に関する。

従来、冷媒のような流体の流量制御に使用する電動流量制御弁として、例えば弁室に連通する一次口及び二次口を有し二次口側隔壁の連通弁口に弁座を設けた弁本体と、この弁本体の弁座に接離するニードル弁を先端に有する弁棒と、該弁棒を軸方向に移動させてニードル弁の開閉作動を行うステッピングモータとを具備するものが知られている（例えば、特許文献１）。

上記した従来の電動流量制御弁で使用されるステッピングモータは、コイルボビンにコイルが巻装され、前記コイルボビンのコイル接続部にコイル通電端子が突設されたコイル巻線ボビンと、コイルの外周部やコイル接続部を覆うモールド樹脂とから構成され、モールド樹脂の外周部に一体的に突設されたソケット部の内側に前記コイル通電端子が延出して電源コードのプラグが接続されるようになっている。

特開平８−６５９９４号公報

ところで、従来、コイルボビンに巻装されたコイルは、図８に示すように、コイルボビンにおける巻付けテンションを保持するためにコイル接続部Ｂに突設されたコイル通電端子Ｄの根元で該コイル通電端子Ｄに数回巻装される。そして、コイル通電端子Ｄの根元から離間した位置で再びコイル通電端子Ｄに数回巻装された後、はんだ付け等により該コイル通電端子Ｄに固着される。コイル通電端子Ｄの断面形状は例えば角形であり、引張力を付与しながらコイルＣをコイル通電端子Ｄに巻装すると、コイルＣがコイル通電端子Ｄの角部と当接する。このような状況下でコイルＣの外周部やコイル接続部Ｂ、該コイル接続部Ｂに固定されたコイル通電端子Ｄの外側を覆うようにモールド樹脂を成形すると、はんだＡによりコイル通電端子Ｄに固着される部分、すなわちコイル通電端子Ｄの根元から離間した位置に巻装されたコイルＣは、その周囲に形成されたはんだＡにより保護される。一方、はんだＡにより固着されていない部分、すなわちコイル通電端子Ｄの根元に巻装されたコイルＣは、モールド樹脂の成形時の圧力によりコイル通電端子Ｄの角部に押圧されて損傷する可能性があるといった問題が生じ得る。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コイル通電端子に巻装されたコイルの損傷を効果的に抑制することのできる電磁コイル並びにそれを用いた電動弁及び電磁弁を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る電磁コイルは、固定部を有するコイルボビンと、該コイルボビンの周囲に巻装されたコイルと、前記固定部に固定された断面矩形状のコイル通電端子とを備えた電磁コイルであって、前記固定部には前記コイル通電端子の根元部の周囲を覆う大径円筒部が突設され、前記コイルは、前記コイルボビンに巻装された後に前記大径円筒部に巻装され、前記コイル通電端子の前記根元部から離間した位置で前記コイル通電端子に巻装されて固着され、前記固定部に設けられた前記大径円筒部と前記コイル通電端子への固着部分とが前記コイル通電端子上で離間しており、前記大径円筒部の固着部分側端部と前記固着部分の大径円筒部側端部との間で、前記コイルが前記コイル通電端子の一面のみに沿って配されることで、前記コイルと前記コイル通電端子の角部との接触が回避されていることを特徴としている。

好ましい形態では、前記大径円筒部のうち前記固定部から離間した部分に切欠きが設けられていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記コイル通電端子の長手方向で視た際に、前記切欠きの稜線と前記コイル通電端子の外形線とが連続的に繋がることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記コイルボビンの前記固定部と前記大径円筒部とは一体に成形されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動弁は、前記電磁コイルを有するステッピングモータと、弁口を有する弁本体と、前記ステッピングモータへの通電により発生する駆動力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備えることを特徴としている。また、本発明に係る電磁弁は、前記電磁コイルと、弁口を有する弁本体と、前記電磁コイルへの通電により発生する磁力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備えることを特徴としている。

本発明の電磁コイル並びにそれを用いた電動弁及び電磁弁によれば、コイル通電端子を固定するための固定部にコイル通電端子の根元部の周囲を覆う大径円筒部が突設され、コイルがコイルボビンに巻装された後に前記大径円筒部に巻装され、コイル通電端子の根元部から離間した位置でコイル通電端子に巻装されて固着される。これにより、コイル通電端子に固着されない部分、すなわちコイル通電端子の根元部に巻装されたコイルが大径円筒部に巻き付けられ、コイル通電端子の根元部においてコイルとコイル通電端子の角部との接触が回避されるため、例えばモールド樹脂の成形時の圧力によりコイルが損傷する可能性を低減することができる。また、大径円筒部のうち前記固定部から離間した部分に、例えばコイル通電端子の長手方向で視た際にその稜線と通電端子の外形線とが連続的に繋がる切欠きが設けられている。これにより、コイルを大径円筒部及びコイル通電端子に密着させながら連続的に巻装でき、コイルと大径円筒部及びコイル通電端子との間の隙間の発生を抑制できるため、例えばモールド樹脂の成形時の圧力によりコイルが損傷する可能性をより効果的に低減することができる。

本発明に係る電磁コイルの実施形態１の基本構成を示す斜視図。 図１に示す電磁コイルの平面図。 図２のＡ１−Ａ１矢視断面図。 図２のＢ１−Ｂ１矢視断面図。 本発明に係る電磁コイルの実施形態２の一部を拡大して示す一部拡大図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ２−Ａ２矢視断面図、（Ｃ）は図５（Ａ）のＢ２−Ｂ２矢視断面。 本発明に係る電動弁に適用されるステータコイルの基本構成を示す縦断面図。 図６に示すステータコイルの分解斜視図。 従来の電磁コイルの平面図。

以下、本発明に係る電磁コイル並びにそれを用いた電動弁及び電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。

［電磁コイルの実施形態１］
図１は、本発明に係る電磁コイルの実施形態１の基本構成を示したものである。また、図２は図１に示す電磁コイルの平面図、図３は図２のＡ１−Ａ１矢視断面図、図４は図２のＢ１−Ｂ１矢視断面図である。

図示する電磁コイル１０は、主に、コイルボビン１１と、該コイルボビン１１の周囲に巻装されたコイル１２（図４参照）と、コイル１２と電気的に接続される断面矩形状のコイル通電端子１３と、コイル１２の周囲を覆う絶縁テープ１４と、を備えている。

コイルボビン１１は、略円環状の上板１１ａ及び下板１１ｂと、上板１１ａ及び下板１１ｂの内周縁同士を繋ぐ内周壁１１ｃとを有している。上板１１ａの外周縁には外側へ向かって矩形状の延出部１１ｄが突設され、該延出部１１ｄの上方に、コイル通電端子１３を圧入固定するための圧入固定部１１ｅが一体的に形成されている。この圧入固定部１１ｅには３個の圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃが横方向（同一平面上）に並んで形成され、圧入固定部１１ｅの上面は、圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃが存在する箇所が凸状、圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃが存在しない箇所が凹状となる凹凸形状を有している。

圧入固定部１１ｅには、圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃの周囲から外側へ向かって断面略円形の３個の大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃが突設されている。各大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃの先端は丸みを帯びて形成され、各大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃの略中心には圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃに連通する貫通孔１１ｇａ〜１１ｇｃが形成されている。各コイル接続端子１３ａ〜１３ｃはそれぞれ、大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃの貫通孔１１ｇａ〜１１ｇｃを通して嵌挿され、その圧入部１３ａａ〜１３ｃａが圧入固定部１１ｅの圧入孔１１ｅａ〜１１ｅｃに圧入されて固定され、その圧入部１３ａａ〜１３ｃａの外側の根元部１３ａｂ〜１３ｃｂが大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃによって被覆される。なお、大径円筒部１１ｆａ〜１１ｆｃは、圧入固定部１１ｅと一体に成形してもよいし別体に成形してもよい。

コイル１２は、図２〜図４に示すように、所定の引張力を付与しながらコイルボビン１１の内周壁１１ｃの周囲に巻装され、その一端がコイル接続端子１３ａの根元部１３ａｂの周囲を覆う大径円筒部１１ｆａ又はコイル接続端子１３ｃの根元部１３ａｃの周囲を覆う大径円筒部１１ｆｃに数回巻装され、コイル通電端子の根元部から離間した位置でコイル通電端子１３ａ又はコイル通電端子１３ｃに数回巻装され、コイル通電端子の角部を利用して所定の箇所で切断された後、はんだ１５ａ又ははんだ１５ｃによってコイル通電端子１３ａ又はコイル通電端子１３ｃに固着される。また、コイル１２の他端は、中央のコイル接続端子１３ｂの根元部１３ｂｂの周囲を覆う大径円筒部１１ｆｂに数回巻装され、コイル通電端子１３ｂの根元部１３ｂｂから離間した位置でコイル通電端子１３ｂに数回巻装され、コイル通電端子１３ｂの角部を利用して所定の箇所で切断された後、はんだ１５ｂによってコイル通電端子１３ｂに固着される。

なお、コイルボビン１１の延出部１１ｄの下方外縁のうちコイル接続端子１３ａ、１３ｃの下方には傾斜面を有する窪み１１ｄａ、１１ｄｃが形成され、コイルボビン１１の内周壁１１ｃに巻装されたコイル１２は、窪み１１ｄａ、１１ｄｃに沿ってあるいは密着しながら位置決めされて大径円筒部１１ｆａ、１１ｆｃに巻装されている（図３参照）。

このように、実施形態１の電磁コイル１０では、コイル１２がコイルボビン１１に巻装された後、コイル通電端子の根元部の周囲を覆うように圧入固定部１１ｅに突設された大径円筒部に巻装され、コイル通電端子の根元部から離間した位置でコイル通電端子に巻装されてはんだ付けされることにより、はんだ付けされない部分であるコイル通電端子の根元部においてコイルとコイル通電端子の角部との接触を回避することができ、例えばコイル巻装時の引張力やモールド樹脂成形時の圧力等によりコイルが損傷する可能性を低減することができる。

［電磁コイルの実施形態２］
図５は、本発明に係る電磁コイルの実施形態２の一部（特に、コイル通電端子１３ａＡの根元部１３ａｂＡの近傍領域）を拡大して示したものである。図５に示す実施形態２の電磁コイル１０Ａは、図１〜図４に示す実施形態１の電磁コイル１０に対して大径円筒部の構成が相違しており、その他の構成は図１〜図４に示す電磁コイル１０とほぼ同様である。したがって、図１に示す実施形態１の電磁コイル１０と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。なお、以下では圧入固定部１１ｅＡに固定されるコイル通電端子のうちコイル通電端子１３ａＡの周辺構造について説明するが、他のコイル通電端子の周辺構造についても同様の構造を適用することができる。

図５に示す電磁コイル１０Ａでは、コイル通電端子１３ａＡの根元部１３ａｂＡの周囲に形成された大径円筒部１１ｆａＡのうち圧入固定部１１ｅＡから離間した部分に切欠き１６Ａが設けられている。この切欠き１６Ａは、平面視で視た際に、稜線がコイル１２巻方向で圧入固定部１１ｅＡから次第に離間する形状をしている（図５（ａ）参照）。また、切欠き１６Ａは、コイル通電端子１３ａＡの長手方向で視た際に、切欠き１６Ａの稜線とコイル通電端子１３ａＡの外形線（図示例では、断面略矩形（特に断面略正方形）のコイル通電端子１３ａＡの上側の辺）とが連続的に繋がる形状をしている（図５（ｂ）参照）。

このような構成とすることで、コイルボビンに巻装された後に大径円筒部１１ｆａＡに巻装されるコイル１２Ａは、大径円筒部１１ｆａＡ及びコイル通電端子１３ａＡと密着しながら大径円筒部１１ｆａＡからコイル通電端子１３ａＡへと連続的に巻装される（図５（ｃ）参照）。すなわち、コイル１２Ａは、大径円筒部１１ｆａＡ及びコイル通電端子１３ａＡの外形に沿って配されるため、コイル１２Ａと大径円筒部１１ｆａＡ及びコイル通電端子１３ａＡとの間の隙間の発生を抑制することができ、例えばコイル巻装時の引張力やモールド樹脂成形時の圧力によりコイルが損傷する可能性をより効果的に低減することができる。

なお、上記する実施形態１、２の電磁コイルでは、コイル通電端子がコイルボビンに一体に成形された圧入固定部に圧入されて固定されるとしたが、コイルボビンに対するコイル通電端子の固定方法は適宜の方法を採用することができる。また、コイルボビンに対してコイル通電端子を固定できれば、圧入固定部の形状や位置、コイルボビンと圧入固定部とを繋ぐ延出部の形状や位置等は適宜に変更することができる。

［電動弁の実施形態］
上記した実施形態１、２の電磁コイル１０、１０Ａは、例えば冷凍サイクルやヒートポンプ式冷暖房システム等に使用される電動弁に適用し得る。すなわち、上記した実施形態１、２の電磁コイル１０、１０Ａは、例えば、実施形態１の電磁コイル１０もしくは実施形態２の電磁コイル１０Ａを有するステータコイルを備えたステッピングモータと、弁口を有する弁本体と、前記ステッピングモータへの通電により発生する駆動力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備える電動弁に適用し得る。

なお、ステッピングモータを構成するステータコイル５０は、例えば上記した実施形態１の電磁コイル１０もしくは実施形態２の電磁コイル１０Ａを２つ使用して形成される。

具体的には、図６及び図７に示すように、例えば実施形態１の電磁コイル１０を２つ用意する（以下、第１電磁コイル１０と第２電磁コイル２０という）。その際、電磁コイル１０のコイル１２の周囲を覆う絶縁テープ１４を省略してもよい。第１電磁コイル１０を上下反転させ、第１電磁コイル１０と第２電磁コイル２０との間に第１磁極板３４と第２磁極板４４を挟着させる。ここで、第１電磁コイル１０の第１圧入固定部１１ｅと第２電磁コイル２０の第２圧入固定部２１ｅＡの表面は凹凸形状を有しており、それぞれの圧入孔に圧入されたコイル通電端子１３ａ〜１３ｃ、２３ａ〜２３ｃが横方向（同一平面上）に並ぶように第１圧入固定部１１ｅと第２圧入固定部２１ｅＡとが凹凸嵌合される。

次いで、第１電磁コイル１０のコイル１２と第２電磁コイル２０のコイル２２の外周部にモールド樹脂３５を成形する。このモールド樹脂３５は、コイルボビン１１の圧入固定部１１ｅやコイルボビン２１の圧入固定部２１ｅ、コイル通電端子１３ａ〜１３ｃ、２３ａ〜２３ｃの根元部を覆うように、且つ、コイル通電端子１３ａ〜１３ｃ、２３ａ〜２３ｃの先端部が露出するように成形される。なお、このモールド樹脂３５にソケット挿入部３６を一体に形成してもよいし、モールド樹脂３５とソケット挿入部とを別体に形成してもよい。

そして、第１電磁コイル１０と第２電磁コイル２０の外側を覆うように第１ステータカバー３１と第２ステータカバー４１とを溶接やかしめ等により固着する。なお、第１及び第２磁極板３４、４４は、その内周縁に複数の第１及び第２磁極歯３４ａ、４４ａを有し、第１及び第２ステータカバー３１、４１は、その内周縁に前記磁極歯３４ａ、４４ａと同数の第１及び第２磁極歯３１ａ、４１ａを有している。第１及び第２ステータカバー３１、４１は、第１及び第２磁極歯３１ａ、４１ａの各磁極歯が第１及び第２磁極板３４、４４の第１及び第２磁極歯３４ａ、４４ａの各磁極歯間に介在するように位置決めされて第１及び第２電磁コイル１０、２０の外側に配設されることによりステータコイル５０が作製される。

なお、上記した実施形態１の電磁コイル１０又は実施形態２の電磁コイル１０Ａを１つのみ使用してステッピングモータを構成するステータコイルを構成してもよい。

［電磁弁の実施形態］
また、上記した実施形態１、２の電磁コイル１０、１０Ａは、例えば冷凍サイクルやマルチエアコンシステム等の流体システムに使用される電磁弁に適用し得る。すなわち、上記した実施形態１、２の電磁コイル１０、１０Ａは、例えば、実施形態１の電磁コイル１０もしくは実施形態２の電磁コイル１０Ａからなるソレノイドコイルと、弁口を有する弁本体と、前記ソレノイドコイルへの通電により発生する磁力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備える電磁弁に適用し得る。

１０ 電磁コイル
１１ コイルボビン
１１ａ 上板
１１ｂ 下板
１１ｃ 内周壁
１１ｄ 延出部
１１ｅ 圧入固定部（固定部）
１１ｅａ、１１ｅｂ、１１ｅｃ 圧入孔
１１ｆａ、１１ｆｂ、１１ｆｃ 大径円筒部
１１ｇａ、１１ｇｂ、１１ｇｃ 貫通孔
１２ コイル
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ コイル通電端子
１３ａａ、１３ｂａ、１３ｃａ 圧入部
１３ａｂ、１３ｂｂ、１３ｃｂ 根元部
１４ 絶縁テープ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ はんだ
１６Ａ 切欠き
５０ ステータコイル

Claims (6)

1. 固定部を有するコイルボビンと、該コイルボビンの周囲に巻装されたコイルと、前記固定部に固定された断面矩形状のコイル通電端子とを備えた電磁コイルであって、
   前記固定部には前記コイル通電端子の根元部の周囲を覆う大径円筒部が突設され、前記コイルは、前記コイルボビンに巻装された後に前記大径円筒部に巻装され、前記コイル通電端子の前記根元部から離間した位置で前記コイル通電端子に巻装されて固着され、
   前記固定部に設けられた前記大径円筒部と前記コイル通電端子への固着部分とが前記コイル通電端子上で離間しており、前記大径円筒部の固着部分側端部と前記固着部分の大径円筒部側端部との間で、前記コイルが前記コイル通電端子の一面のみに沿って配されることで、前記コイルと前記コイル通電端子の角部との接触が回避されていることを特徴とする電磁コイル。
2. 前記大径円筒部のうち前記固定部から離間した部分に切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁コイル。
3. 前記コイル通電端子の長手方向で視た際に、前記切欠きの稜線と前記コイル通電端子の外形線とが連続的に繋がることを特徴とする請求項２に記載の電磁コイル。
4. 前記コイルボビンの前記固定部と前記大径円筒部とは一体に成形されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁コイル。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁コイルを有するステッピングモータと、弁口を有する弁本体と、前記ステッピングモータへの通電により発生する駆動力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備えることを特徴とする電動弁。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁コイルと、弁口を有する弁本体と、前記電磁コイルへの通電により発生する磁力により駆動されて前記弁口を開閉する弁軸と、を備えることを特徴とする電磁弁。

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