JP7136986B1

JP7136986B1 - 電磁コイル

Info

Publication number: JP7136986B1
Application number: JP2021166970A
Authority: JP
Inventors: 知行才尾
Original assignee: Kanbishi Corp
Current assignee: Kanbishi Corp
Priority date: 2021-10-11
Filing date: 2021-10-11
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2041-10-11
Also published as: KR102479770B1; JP2023057438A

Abstract

【課題】製造が容易であり、作業負担を軽減することができる電磁コイルの構造を提供する。【解決手段】電磁コイル１００は、胴部４と第１の鍔部５と第２の鍔部６とを有するボビン１と端子３とを備える。端子３は導線固定部１１を有し、第１の鍔部５は端子３を支持する端子支持部７を有し、胴部４には導線Ｗが券回される。導線Ｗの端部である引出線部ＷＬは、導線固定部１１と半田により接続され、端子支持部７は、導線固定部１１の下方に凹部を有している。導線固定部１１と引出線部ＷＬとは半田により接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は電磁コイルに関する。

ボビンの胴部に巻線（被覆線）を巻回したコイルを有する電磁コイルは、例えば電磁弁等に幅広く使用されている。
コイルを構成する巻線の両端は、外部から電力を供給する端子と電気的に接続されている。

実公平３－９２８９号公報特開２０２１－４８２７３号公報実開平５－６３００４号公報

特許文献１は、ボビンの鍔部において、巻線の端部と、端子であるリード線の端部とを半田で接続する構成が開示されている。しかし、巻線の先端とリード線の先端とを空中で半田付けする必要がある。そのため、半田付け作業は容易ではなく、作業者には熟練の技術が要求されるという問題がある。
特許文献２は、ボビンの鍔部から突出した端子の括れ部に巻線の端部を巻き付けた後、突片で巻線の先端を挟みヒュージング溶接により接続する方法が開示されている。また、特許文献３は、巻線の端部を端子板の巻付部に巻付け、その後巻付部を半田槽に浸漬させて半田付けする構成が開示されている。これらの特許文献２、３の電磁コイルの構成は製造工程が複雑であるという問題がある。

上記課題を鑑み、本発明は、製造工程、特に巻線の端部と端子との接合工程の作業を容易化し、作業負担を軽減することができる電磁コイルを提供することを課題とする。

本発明に係る電磁コイルは、
ボビン（１）と端子（３）とを備え、
前記ボビン（１）は、胴部（４）と、前記胴部（４）の両端に第１の鍔部（５）と第２の鍔部（６）とを有し、
前記端子（３）は、導線固定部（１１）を有し、
前記第１の鍔部（５）は前記端子（３）を支持する端子支持部（７）を有し、
前記胴部（４）には導線（Ｗ）が巻回され、
前記導線（Ｗ）の端部である引出線部（ＷＬ）は、前記導線固定部（１１）と半田により接続され、
前記端子支持部（７）は、前記導線固定部（１１）の下方に凹部（１４）を有していることを特徴とする。

このような構成の電磁コイルとすることで、引出線部が導線固定部に半田付け作業の際に、第１の鍔部へ熱の伝達を大きく軽減することが可能となり、半田付け作業の最適なプロセス条件の範囲を広げることができる。また、導線固定部は引出線部との半田付けを容易とする。その結果、電磁コイルの製造の容易化に寄与する。

また、本発明に係る電磁コイルは、
前記導線固定部（１１）は前記端子（３）から反り上げられた舌状部として構成されることを特徴とする。

このような構成の導線固定部とすることで、導線固定部の形成が容易となる。

また、本発明に係る電磁コイルは、
前記端子（３）はストッパ（１５）を有し、
前記端子支持部（７）は、その先端に端子受部（８）を有し、
前記端子受部（８）は挿入部（９）を有し、
前記端子（３）は部分的に前記挿入部（９）に挿入され、
前記ストッパ（１５）は前記端子受部（８）の端面に接することを特徴とする。

このような構成の電磁コイルとすることにより、第１の鍔部での端子の位置を確定することができる。

また、本発明に係る電磁コイルは、
前記端子（３）は端子係止部（１０）を有し、
前記端子係止部（１０）は前記端子（３）の表面から突出し、前記挿入部（９）の内壁と接触することを特徴とする。

また、本発明に係る電磁コイルは、
前記端子係止部（１０）は、断面が傾斜形状を有することを特徴とする。

このような構成の電磁コイルとすることにより、端子係止部と挿入部との係合により、端子の位置ずれを防止することができる。

また、本発明に係る電磁コイルは、
前記引出線部（ＷＬ）及び前記導線固定部（１１）は樹脂により覆われていることを特徴とする。

このような構成の電磁コイルとすることにより、樹脂が引出線部及び導線固定部を保護するとともに、引出線部及び導線固定部の第１の鍔部への固定を強化する。

本発明によれば、巻線の端部と端子との接合作業を容易化し、作業負担を軽減することができる電磁コイルを提供することが可能である。

図１（Ａ）は電磁コイル１００の斜視図を示し、図１（Ｂ）は電磁コイル１００の断面斜視図を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ－Ｘ線断面を示す。図２（Ａ）はボビン１の斜視図、図２（Ｂ）は端子カバー８近傍のボビン１の部分拡大斜視図であり、端子カバー８の挿入部９に端子３を挿入する工程を示す。図３（Ａ）はボビン１の上面図であり、端子３の導線固定部１１に引出線部ＷＬを仮留めされた状態を示し、図３（Ｂ）は、端子３の導線固定部１１近傍の拡大斜視図であり、端子３の導線固定部１１に引出線部ＷＬを仮留めされた状態を示す図４は、引出線部ＷＬの端子３への半田付け工程を示す電磁コイル１００の部分断面図であり、図４（Ａ）は凹部１４を有しない端子ベース７の部分断面を示し、図４（Ｂ）は凹部１４を有する端子ベース７の部分断面を示す。図５（Ａ）は、引出線部ＷＬが端子３に半田付けされた状態の電磁コイル１００の平面図であり、図５（Ｂ）は引出線部ＷＬを保護する樹脂を注入する工程を示す電磁コイル１００の平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。

さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

（実施形態１）
以下、本発明の電磁コイル１００の実施形態について説明する。
図１（Ａ）は電磁コイル１００の斜視図を示し、図１（Ｂ）は電磁コイル１００の断面斜視図を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ－Ｘ線断面を示す。
電磁コイル１００は、ボビン１と、ボビン１に巻線である被覆線Ｗが巻回されて構成されたコイル２（巻線部２）と、コイル２に電源を供給するために、金属製で板状の一対の端子３を備えている。
ボビン１は、胴部４と、胴部４の上下の両端に第１の鍔部５と第２の鍔部６とを備えており、例えば樹脂やプラスチック材料により構成されている。
胴部４の周りに巻回された被覆線Ｗ（以下、導線Ｗと称す。）は、銅線等の電気伝導線を芯とし、その周囲が絶縁体で被覆されて構成されている。電磁コイル１００を例えば電磁弁に使用する場合、胴部４の内側には、可動鉄芯(プランジャー)を収容することが可能である。
なお、図中の上下配置は例示であり、電磁コイル１００の配置方向は任意であり、限定されない。

端子３は第１の鍔部５に固定されている。第１の鍔部５は端子支持部７（以下、端子ベース７と称す。）を有している。端子ベース７は端子３の底面と接触し、端子３を、図中下方から支持する。
端子ベース７の先端には、端子ベース７と対向して端子受部８（以下、端子カバー８と称す。）が設けられている。端子カバー８は、断面の概要が逆Ｕ字状であり、端子ベース７と端子カバー８とにより、端子３を挟み込む。
図１は、端子ベース７と端子カバー８とが一体で形成されている例を示す。

端子カバー８は挿入部９を有し、端子３は、部分的に挿入部９内に挿入される。
端子３は端子係止部１０を有している。端子係止部１０は、例えば断面が三角形（楔形）の突起として構成されており、ボビン１の中央に向かって低くなるよう表面が傾斜している。端子係止部１０は端子カバー８の内壁面に接し、挿入部９への端子３の侵入を容易にするとともに、挿入部９から反対方向への移動を困難にする。

端子３は、導線固定部１１を有している。導線固定部１１は、端子３の表面から突出して構成され、舌状部として構成することが可能である。導線固定部１１の下方には空隙が存在し、引出線部ＷＬの挿入を可能にする。例えば、端子３の一部を導線固定部１１の形状に従って、例えば矩形の３辺に切り込みを入れ、上方に反り上げ形成することで、導線固定部１１を容易に設けることができる。また、導線固定部１１の直下に引出線部ＷＬを挟み込み、引出線部ＷＬの仮留めに好適な構成となる。
端子カバー８の挿入部９は、導線固定部１１の通過を可能にするための貫通部９１を有し、断面が凸形状を有している。（図２（Ａ）、図４（Ａ）参照。）

導線固定部１１は、電磁コイル１００の製造段階において、導線Ｗの引出線部ＷＬを仮留め（仮固定）することができる。導線固定部１１と、その周囲の端子３の表面とで引出線部ＷＬを挟み込むことで仮留めが可能である。後述するように、引出線部ＷＬは、導線固定部１１に仮留めされた状態で半田付けされ得る。

第１の鍔部５には、コイル２を構成する胴部４に巻回された導線Ｗを引き出すための一対の引出ポート１２（以下、スリット１２と称す。）を有する。スリット１２から引き出された導線Ｗは引出線部ＷＬを構成する。

第１の鍔部５には、引出線部ＷＬ及び端子３の導線固定部１１を覆うように封止部１３が設けられている。第１の鍔部５が樹脂を収容可能に成型されており、封止部１３は、第１の鍔部５に収容された樹脂、例えば紫外線硬化樹脂から構成されることができる。紫外線硬化樹脂を引出線部ＷＬ及び導線固定部１１上に塗布し、紫外線により硬化させ、気密に封止することができる。
また、コイル２の外側表面には、コイルカバー２１が設けられている。コイルカバー２１によりコイルを保護することができ、コイルカバー２１はモールド樹脂により構成することができる。

図２（Ａ）はボビン１の斜視図、図２（Ｂ）は端子カバー８近傍のボビン１の部分拡大斜視図であり、端子カバー８の挿入部９に端子３を挿入する工程を示す。図２（Ｂ）に示すように、端子３ａは、挿入部９に挿入される前の状態にあり、端子３ｂは、挿入部９に挿入された状態にある。
端子３の導線固定部１１は端子３の表面より突出しているが、挿入部９の貫通部９１を通過することができる。

図２に示すように、端子ベース７には凹部１４が設けられている。凹部１４は、端子３の導線固定部１１の下に位置するように配置されている。
図２（Ｂ）に示すように、端子３は、位置決め用突起１５（以下、ストッパ１５と称す。）を有している。ストッパ１５の幅は、挿入部９の幅より長い。端子３は、図２（Ｂ）中に示す矢印方向に、挿入部９に挿入され、ストッパ１５が端子カバー８の端面、又は挿入部９の入口側端面、に当接すると、端子３の挿入が停止される。そのため、端子３の挿入長は、ストッパ１５の位置により確定し、また導線固定部１１の位置も確定する。
その結果、ストッパ１５により、凹部１４は導線固定部１１の下に位置することとなる。
なお、図示するように、ストッパ１５は端子係止部１０より端子３の先端側に位置する。

図２（Ｂ）に示す例において、導線固定部１１は端子３の中央部に位置し、端子係止部１０は導線固定部１１より端子３の両側面側に位置する。導線固定部１１は、２つの端子係止部１０の間に位置し、導線固定部１１より端子３の先端側（ボビン１の胴部４の反対側）に位置する。

図３（Ａ）はボビン１の上面図であり、端子３の導線固定部１１に引出線部ＷＬが仮留めされた状態を示し、図３（Ｂ）は、端子３の導線固定部１１近傍の拡大斜視図であり、端子３の導線固定部１１に引出線部ＷＬが仮留めされた状態を示す。

胴部４に巻回された導線Ｗの両端部である引出線部ＷＬは、スリット１２から引き出され端子３の導線固定部１１に仮留めされる。図３（Ｂ）に示すように、引出線部ＷＬは、導線固定部１１と端子３の表面Ｓによって挟まれる。導線固定部１１は、凹部１４の反対側から引出線部ＷＬに接触し、引出線部ＷＬは導線固定部１１と凹部１４との間に位置する。

引出線部ＷＬは、仮留めされた状態で端子３に半田付けされる。半田付け作業の際に引出線部ＷＬの位置ずれが防止される。
また、端子係止部１０と挿入部９との係合により、端子３は端子ベース７に固定されており、半田付け作業において端子３の位置ずれが防止される。

図４は、端子ベース７に設けられた凹部１４の効果を説明するための図である。
図４は、引出線部ＷＬの端子３への半田付け工程の概要を示す電磁コイル１００の部分断面図であり、図４（Ａ）は凹部１４を有しない端子ベース７、図４（Ｂ）は凹部１４を有する端子ベース７の部分断面を示す。
図４（Ａ）において、端子ベース７が凹部１４を有しない場合の熱の流れを模式的に矢印で示す。図４（Ｂ）において、端子ベース７が凹部１４を有する場合の熱の流れを模式的に矢印で示す。
なお、図４は、図３（Ａ）のＹ－Ｙ線断面に対応する。

図４に示す例においては、端子ベース７は第１の鍔部５と一体で形成されており、端子カバー８も鍔部５と一体で形成されている。端子カバー８の断面形状は階段形状を示すが、それに限定するものではない。

図４に示すように、端子３が挿入部９に挿入された後、引出線部ＷＬが導線固定部１１に仮留めされる。その後、半田ごて１６の先端部を、半田１７に接触させるとともに、端子３の導線固定部１１に局所的に接触させる。半田ごて１６の熱により半田１７を溶融し、流し込み、引出線部ＷＬと端子３、特に導線固定部１１とを半田１７により結合する。
引出線部ＷＬと端子３の導線固定部１１とが仮留めされた状態で半田付け作業を行うため、引出線部ＷＬを支持する必要がなく、半田付け作業が容易になるとともに、半田ごて１６からの熱の主な伝達経路が確定される。

半田ごて１６を導線固定部１１に押し当て、半田ごて１６の熱を、導線固定部１１を経由して引出線部ＷＬに伝達させ、引出線部ＷＬ表面の絶縁被膜を溶融除去又は焼失する。
その結果、引出線部ＷＬの芯の電気伝導線は導線固定部１１と電気的に接触し、引出線部ＷＬと端子３とが電気的に接合する。また、半田１７は、引出線部ＷＬと導線固定部１１とを電気的及び機械的に接続する。
半田ごて１６の温度は、半田を溶融させるとともに、引出線部ＷＬの絶縁被覆を溶融させることができる温度に設定されている。半田ごて１６の温度は、例えば４００度から４５０度に設定される。

以下、端子ベース７の凹部１４の効果を説明する。
図４（Ａ）に示すように端子ベース７が凹部１４を有しない場合、半田ごて１６が導線固定部１１を押圧すると引出線部ＷＬが撓み、その下に存在する端子ベース７の表面に接触する。半田ごて１６の熱は導線固定部１１と引出線部ＷＬとを経由して、端子ベース７に伝達される。半田ごて１６の熱が端子ベース７に伝導すると、樹脂やプラスチックで構成されている端子ベース７は、熱により変形又は溶融することがある。

第１の鍔部５の端子ベース７が溶融しないようにするために半田ごて１６の温度を低温化すると、引出線部ＷＬの絶縁被覆を十分に除去することができず、引出線部ＷＬと端子３との接続不良が発生することになる。また、半田ごて１６の熱が導線固定部１１に十分に供給されないと、半田１７を溶融させて、引出線部ＷＬと導線固定部１１とを半田１７により接合することが出来なくなる。
そのため、引出線部ＷＬと端子３との接合、及び第１の鍔部５の溶融又は変形の防止を両立できる最適なプロセス条件の範囲は狭く、半田付け作業には作業者の熟練の技術が必要であり、ロボット等による自動化も困難である。

一方、図４（Ｂ）に示すように端子ベース７が凹部１４を有する場合、導線固定部１１を介して押圧された引出線部ＷＬの下方の端子ベース７には凹部１４が存在することになる。凹部１４により、導線固定部１１下の引出線部ＷＬが端子ベース７に接触することが防止される。
そのため、図４（Ａ）と比較して、端子ベース７への熱の伝達が大きく軽減され、端子ベース７の溶融を防止する効果が得られる。
従って、半田ごて１６の設定温度、押圧力、押圧時間等の許容範囲が拡大し、半田付け作業の適切なプロセス条件の範囲が拡がる。その結果、作業者の作業負担が大きく軽減され、従来のような作業者の熟練の技術を不要とし、機械を用いた自動制御も可能となる。

図５（Ａ）は、引出線部ＷＬが端子３に半田付けされた状態の電磁コイル１００の平面図であり、図５（Ｂ）は引出線部ＷＬを保護する樹脂を注入する工程を示す電磁コイル１００の平面図である。

図５（Ａ）に示すように、端子係止部１０は半田１７に覆われ、スリット１２から引き出された引出線部ＷＬは端子３と半田付けされている。
図５（Ｂ）に示すように、引出線部ＷＬが端子３に半田付けされた後、注入管１８（チューブ１８）から樹脂が第１の鍔部５の表面に注入される。その後、充填された樹脂は硬化される。樹脂は、第１の鍔部５の上部の一部を気密に封止する。
樹脂として例えば紫外線硬化を採用することができ、紫外線を照射することにより樹脂を硬化することができる。
樹脂は、第１の鍔部５の上部において、引出線部ＷＬ、端子３、スリット１２を覆い、引出線部ＷＬ、端子３、導線Ｗを保護する。また、樹脂は、引出線部ＷＬ及び端子３を第１の鍔部５に固定する効果も有する。

また、引出線部ＷＬは第１の鍔部５上において端子３の半田接合されるため、特許文献２、３に開示されているような、引出線部ＷＬと端子３との接合部を第１の鍔部５の外側に設ける構成ではなく、電磁コイル１００の小型化も可能にする。

以上のように、電磁コイル１００は、導線固定部１１の下の端子ベース７に凹部１４を設けることにより、引出線部ＷＬを端子３に仮留めした状態で、端子３と引出線部ＷＬとの半田による接合が可能である。さらに、半田付け工程において、凹部１４が、半田付け操作に伴う熱の端子ベース７への伝達を抑制又は大きく低減させる。その結果、半田付け作業の最適なプロセス条件の範囲を広げ、半田付け作業を容易化する。
電磁コイル１００の引出線部ＷＬを端子３に接合する作業は、自動化ロボットの単純動作や初心者による作業でも、支障なく行うことができる。
また、高温の半田ごての利用を可能とすることで、半田加熱、溶融の時間短縮を可能とし、生産性の向上に寄与することができる。

本発明にかかる電磁コイルによれば、コイルの巻線の端部である引出線部と、外部電源線との接続部である端子との半田付け作業を容易にすることが可能となり、半田付け作業の効率を向上させることができるとともに、電磁コイルの小型化を可能とする。電磁コイルは、例えばガスバルブの電磁弁に採用が可能であり、例えば、ガス給湯機、ガス暖房機、ガス乾燥機などの燃焼機器に内蔵されたガス燃焼機器用部品等幅広く利用可能であり、産業上の利用可能性は大きい。
なお、電磁コイルの適用は上記例に限定するものではない。

１００電磁コイル
１ボビン
２コイル
２１コイルカバー
３端子
４胴部
５第１の鍔部
６第２の鍔部
７端子支持部（端子ベース）
８端子受部（端子カバー）
９挿入部
９１貫通部
１０端子係止部
１１導線固定部
１２引出ポート（スリット）
１３封止部
１４凹部
１５ストッパ（位置決め用突起）
１６半田ごて
１７半田
１８注入管（チューブ）
Ｗ導線
ＷＬ引出線部

Claims

ボビンと端子とを備え、
前記ボビンは、胴部と、前記胴部の両端に第１の鍔部と第２の鍔部とを有し、
前記端子は、導線固定部を有し、
前記第１の鍔部は前記端子を支持する端子支持部を有し、
前記胴部には導線が巻回され、
前記導線の端部である引出線部は、前記導線固定部と半田により接続され、
前記端子支持部は、前記導線固定部の下方に凹部を有していることを特徴とする電磁コイル。
前記導線固定部は前記端子から反り上げられた舌状部として構成されることを特徴とする請求項１記載の電磁コイル。
前記端子はストッパを有し、
前記端子支持部は、その先端に端子受部を有し、
前記端子受部は挿入部を有し、
前記端子は部分的に前記挿入部に挿入され、
前記ストッパは前記端子受部の端面に接することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁コイル。
前記端子は端子係止部を有し、
前記端子係止部は前記端子の表面から突出し、前記挿入部の内壁と接触することを特徴とする請求項３記載の電磁コイル。
前記端子係止部は、断面が傾斜形状を有することを特徴とする請求項４記載の電磁コイル。
前記引出線部及び前記導線固定部は樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の電磁コイル。