JP7268289B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、外部基板に接続するコイル部品に関する。
巻線を巻回したコイルに対して磁性材料からなるコアを挿通した各種のコイル部品が提供されている。
例えば、特許文献1に開示されたコイル部品を構成するコイルボビンは、巻芯の鍔から分離可能な端子板を備える。特許文献1には、端子板に巻線から引き出された引出端子(同文献には、引き出し線と記載。)を取り付け、端子板を鍔から分離させることによって、引出端子を外部基板に取り付ける技術が開示されている。
特許文献1のコイルボビンは、端子板を備えることで、引出端子を個別に外部基板に取り付ける際の誤配線を防止しやすく、作業工数を削減できるというものである。
また、コイル部品のうち、例えば車載用DC-DCコンバータに用いられるトランスは、数KWの電力を扱うが、バッテリー電圧の値が小さいため電流を多く流す必要がある。
また、水冷トランスにおいては、水を循環させる構成を組み込むために、トランス全体としては小型化が求められている。
実開昭61-179722号公報
しかし、小型ボビンの端子に対する太線の巻線の端子絡げは困難であり、絡げなしでボビンから外部基板に引き出された引出端子とせざるを得ない。また、特許文献1においては、端子板のピン1つに対して、引出端子が1本だけ取り付けられていたため、複数の引出端子と同数のピンを外部基板に接続しなければならず、外部基板との接続が容易ではなかった。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、引出端子を外部基板に容易に接続することが可能なコイル部品を提供するものである。
本発明によれば、複数の巻線から成るコイルと、該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、前記コイルに組付けられるコアと、前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、該固定部材は、外部基板に実装される実装端子を有し、該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少ないことを特徴とするコイル部品が提供される。
本発明によれば、引出端子を外部基板に容易に接続することが可能なコイル部品を提供することができる。
本発明の実施形態に係るトランスの上面側を示す斜視図である。 端子基板を支持部に取り付ける前のトランスの状態を示す斜視図である。 ベースの上面側を示す斜視図である。 ボビンにコイルが巻かれた状態のベースを示す平面図である。 ボビンにコイルが巻回された後、コアがベースに取り付けられる前の状態を示す斜視図である。 変形例に係る端子基板における引出端子との接合部を拡大して示す模式図である。 変形例に係る支持部の斜視図であり、(a)は、巻線端末を挿入する前の状態を示す斜視図、(b)巻線端末を挿入した状態を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
また、全ての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本明細書では上下方向を規定して説明する場合があるが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に設定するものであり、本発明に係る製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
<<概要>>
まず、本実施形態に係るトランス1の概要について、図1~図3を主に参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るトランス1の上面側を示す斜視図、図2は、端子基板9を支持部に取り付ける前のトランス1の状態を示す斜視図、図3は、ベース5の上面側を示す斜視図である。
また、図1に示すように、便宜上、XYZ直交三軸方向を定義する。図2以下も共通とする。具体的には、ボビン35の軸線方向(コイルCの巻線方向)をX方向と呼称し、ボビン35の一方の端部にある支持部46どうしを結ぶ方向をZ方向(上下方向)と呼称し、X方向及びZ方向に垂直な方向をY方向と呼称する。
本実施形態に係るコイル部品(トランス1)は、複数の巻線2a、3aから成るコイルCと、コイルCが巻きつけられるボビン35を含むベース5と、コイルCに組付けられるコア11と、複数の巻線2a、3aのそれぞれに設けられてボビン35から引き出された複数の引出端子2b、3bを固定する固定部材(端子基板9)と、を備える。
固定部材(端子基板9)は、外部基板に実装される実装端子9dを有する。実装端子9dは、複数の引出端子2b、3bに対して電気的に接続されており、複数の引出端子2b、3bの本数よりも少ない。
このように、複数の引出端子2b、3bに対して電気的に接続された引出端子2b、3bの本数よりも少ない実装端子9dを外部基板に接続できることで、固定部材(端子基板9)を介して複数の引出端子2b、3bを外部基板に容易に接続することができる。
ここで、「固定部材」とは、引出端子2b、3bを固定できればその形状は限定されず、板状であってもブロック状であってもよい。
また、本実施形態において、挿通孔9aに通された引出端子2b、3bは、半田によって導電領域9fと接続して、実装端子9dに設けられた導電領域9fに繋がる通電部9eに通電している。しかし、実装端子9dと引出端子2b、3bとの電気的な接続方法としては、このような構成に限定されず、例えば、挿通孔9aではなく、端子基板9の端部に設けられた切欠きであってもよい。さらには、引出端子2b、3bは、挿通孔9aに通されずに、導電領域9fに当接した状態で半田によって接合されているものであってもよい。
<<構成>>
次に、本実施形態に係るトランス1の構成の詳細について、図1~図3に加えて、図4及び図5を主に参照して説明する。図4は、ボビン35にコイルCが巻かれた状態のベース5を示す平面図、図5は、ボビン35にコイルCが巻回された後、コア11がベース5に取り付けられる前の状態を示す斜視図である。
<ベースについて>
トランス1を構成するベース5は、図4に示すコイルCを支持する部材である。ベース5は、フェノール樹脂等の樹脂材料によって形成されている。ベース5は、図3に示すように、コイルCが取り付けられる略筒状のボビン35と、X方向外側から組付けられるコア11を支持する上下対称に2個ずつ設けられた支持部46と、を備える。
ボビン35は、コイルCが巻回される筒部35aと、筒部35aの両端に一体的に形成された一対の鍔部35bと、から構成されている。
支持部46は、図3に示すように、一対の鍔部35bそれぞれの上部及び下部に設けられており、鍔部35bに対して、外側及び上方及び下方に突出するように一体的に形成されている。
具体的には、支持部46は、中心側壁46aと、傾斜壁46bと、立壁46cと、対向壁46dと、から主に構成されている。
中心側壁46aは、厚みを有した円弧状に形成されており、鍔部35bからボビン35の軸方向外側に突出するように形成されている。中心側壁46aにおけるボビン35の径方向内側の面が、筒部35aの内面に連続して形成されており、後述するコア11のコア芯部11aの形状に沿うように形成されている。
傾斜壁46bは、支持部46ごとに一対設けられており、中心側壁46aの両端部からボビン35の軸線からZ方向に離れるにつれて末広がりとなるようにハの字状に延在している。傾斜壁46bは、後述するコア11のコア端部11bの形状に沿うように形成されている。
立壁46cは、支持部46ごとに一対設けられており、傾斜壁46bにおける中心側壁46aとは逆側にある端部に連続して形成されている。立壁46cはZ方向における外側にそれぞれ延在している。
対向壁46dは、鍔部35bと連続して一体的に形成されている。ボビン35の軸方向両端にある支持部46の対向壁46dは、互いに対向する向きで配設されている。
ベース5におけるボビン35の軸線方向の両端部にあり、上下に設けられた支持部46のそれぞれには、Z方向外側から一対の端子基板9が取り付けられる。
ベース5(支持部46)は、図2に示すように、固定部材(端子基板9)に向かって突出して形成された係合突起(ボス46e)を有し、固定部材(端子基板9)には、係合突起(ボス46e)に係合する被係合部(被係合穴9c)が形成されている。
より詳細には、複数の支持部46のそれぞれは、支持部46におけるボビン35の軸線方向の中心側、かつ当該軸線方向に直交する方向における両端側に、端子基板9に向かって他の部位よりも突出して形成された2つのボス46eを有する。そして、上下2枚の端子基板9それぞれには、上側及び下側の支持部46のそれぞれに設けられた4つのボス46eに係合する4つの被係合孔9cが、端子基板9の四隅の近傍に設けられている。
このような構成によれば、被係合部(被係合穴9c)に係合突起(ボス46e)を係合させて、固定部材(端子基板9)とベース5の位置関係を安定させることができる。つまり、引出端子2b、3bを挿通孔9aに通した状態で、ベース5と固定部材(端子基板9)との位置関係を安定させることができる。
なお、支持部46と端子基板9とを係合できればよく、端子基板9のそれぞれに、支持部46に向かって突出して形成された係合突起が形成されて、支持部46に係合突起に係合する被係合部が形成されていてもよい。被係合部の構成は、係合突起に係合可能なものであれば任意に選択可能であり、被係合部及び係合突起の数も任意に選択可能である。
<コイル及びコアについて>
ボビン35に巻回されたコイルCは、図5に示すように、入力側の1次コイル2と、出力側の2次コイル3と、から構成されている。
1次コイル2は、3本の巻線2aで構成され、2次コイル3は、24本の巻線3aで構成されており、それぞれ並列に電流が流れるように構成されている。
2次コイル3の24本の巻線3aの引出端子3bは、コイルCの両端部のそれぞれにおいて、Y方向に6つ、X方向に2つ並んだ12本を1組として、Y方向における中央から外側にむけて2組に分かれて引き出されている。このように構成されていることにより、詳細については後述するが、端子基板9に取り付けられたときに、外部基板に対して選択的に通電することができ、通電の切り替えも可能である。
なお、このような構成に限定されず、24本の巻線3aを分けずに端子基板9に接続することも可能であり、その巻線3aの本数も任意に定めることが可能である。
本実施形態に係るコア11は、通電されたコイルCが形成する磁束の磁路を構成する部材であり、いわゆるPQコアである。コア11は、ボビン35の筒部35aに挿通されるコア芯部11aと、コア芯部11aのX方向における外側端部において延在するコア端部11bと、コア芯部11aとは逆向きに磁束が流れる2本の磁脚11cと、を備えて閉磁路構造を有する。
一対のコア11は、図1及び図2に示すように、ベース5を挟持するように取り付けられた後に、その周囲にテープ10が貼着されることによって固定されている。
<端子基板について>
固定部材(端子基板9)は、図1に示すように、板状に形成されており、端子基板9には、巻線2a、3aを挿通させて接合させるための複数の挿通孔9aが形成されている。
本実施形態に係る複数の挿通孔9aは、コイルCの両端部に対向する部位のそれぞれの近傍において、Y方向に11個、X方向に2個並んだ22個を1組として、Y方向における中央から外側にむけて2組に分かれて設けられている。つまり、一枚の端子基板9あたり、4組の複数の挿通孔9aが設けられている。
ここで、挿通孔9aの数が、挿通される引出端子2b又は引出端子3bの数よりも多いことで、引出端子2b、3bに適用可能な端子基板9の汎用性を高めることができる。さらには、複数の引出端子2b又は3bがばらばらに離れてしまったとしても、いずれかの挿通孔9aに通すようにして、次に説明する導電領域9fに接続するように半田接合すればよいため、組付作業性が高まることになる。
また、固定部材(端子基板9)は、通電部9eに接続された導電領域9fと、外部基板に実装するための実装端子9dと、を有する。
導電領域9fは、固定部材(端子基板9)の両面に形成されており、導電領域9fには、挿通孔9aを挿通する引出端子2b、3bが接続されている。
実装端子9dは、固定部材(端子基板9)の面方向(具体的にはY方向の一方側)に2個延在している。
具体的には、導電領域9fは、上記4組の挿通孔9aの周囲にそれぞれ形成されている。導電領域9fは、X方向において、2個の実装端子9dのそれぞれと重なる位置に、2つずつ設けられている。互いに絶縁された導電領域9fのそれぞれは、4組の挿通孔9aの周囲のそれぞれから実装端子9dに至るまでY方向に延在し、外部基板に通電可能となっている。ここで、導電領域9fのうち、実装端子9dにある部位を外部基板に通電するための通電部9eともいう。
このように、実装端子9dのそれぞれが、2つの通電部9eを有することで、選択的に外部基板に通電して中間タップをとることができ、通電の切り替えも可能となる。
なお、実装端子9dに設けられる通電部9eの数、及び導電領域9fの数、引出端子2b、3bの数は、対応する数であれば任意の数とすることができる。
固定部材(端子基板9)の両面に導電領域9fが形成されて、電流の流れる導電領域9fの断面積を大きくとることができるため、大きな電流を流すことができる。また、実装端子9dが端子基板9の面方向に延在していることで、固定部材(端子基板9)を形成する際に、実装端子9dを一体として容易に形成することができる。
本発明は多様なコイル部品に適用可能であるが、特にトランス1の場合、コイルCの端子数が多くなり、複数の端子それぞれの絶縁距離を確保する必要があるため、引出長さを短くすることが重要である。
固定部材(端子基板9)は、ベース5のボス46eが被係合穴9cに係合することにより、ベース5に取り付けられており、ボビン35からの引出端子2b、3bの引出方向の延長上に配設されている。端子基板9の挿通孔9aに引出端子2b、3bが通されて接合されていることにより、引出端子2b、3bの引出長さを短くすることができる。さらに、引出端子2b、3bは、挿通孔9a部分で端子基板9と接合されているため、トランス1に振動が加わったときに、引出端子2b、3bへの負担を軽減できる。
<<変形例>>
上記実施形態においては、複数の引出端子2b、3bは、端子基板9に設けられた複数の挿通孔9aのそれぞれを個別に挿通する構成を説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。
次に変形例に係る貫通孔49aについて図6を参照して説明する。図6は、変形例に係る端子基板9における引出端子2b、3bとの接合部を拡大して示す模式図である。
本変形例に係る固定部材(端子基板9)は、板状に形成されて、図6に示すように、板厚方向に貫通する貫通孔49aを有する。複数の引出端子3b(、2b)は、貫通孔49aに通された状態で、固定部材(端子基板9)の導電領域49fにまとめて一体的に半田49gによって接合されている。
このような構成によれば、固定部材(端子基板9)に対して、引出端子3b(、2b)を一つ一つ挿通孔9aに通し、導電領域9fに接合するものと比較して、容易に導電領域49fに接合することができる。なお、貫通孔49aに通す引出端子3b(、2b)の数に応じて、貫通孔49aの大きさを調整することで、貫通孔49aの壁面と引出端子3b(、2b)とを一定の間隔に保つことができ、半田49gによる接合強度を高めることができる。
上記実施形態においては、ボビン35から引き出された引出端子2b、3bを挿通孔9aに直接挿通させるものとして説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。
次に変形例に係る支持部56について図7を参照して説明する。図7は、変形例に係る支持部56の斜視図であり、図7(a)は、引出端子3bを挿入する前の状態を示す斜視図、(b)巻線端末を挿入した状態を示す斜視図である。
本変化例に係る支持部56は、固定部材(端子基板9)とボビン35との間の位置において複数の引出端子3bを束ねる結束部56aを備える。
ここで、「束ねる」とは、複数(本例では12本)の引出端子3bを上記同様に1組としたときに、1組の引出端子3bを覆うように形成されていることをいう。なお、図7(a)に示すように、「覆う」とは、完全に閉空間を形成するものであれば、一部開放されているものも含む概念である。例えば、結束部56aは、閉空間を形成するように引出端子3bを覆うようにすれば、引出端子3bの移動を確実に制限できる点で好適である。一方で、結束部56aは、一部開放されていることで、引出端子3bを開放部から結束部56a内に容易に導入することができる。
本変形例に係る結束部56aは、引出端子3bの引出方向に垂直な面(X-Y平面)において、鈎状に形成されて対向するように形成された一対の部位から構成されている。本例においては、結束部56aは、2組の引出端子3bを結束可能なように、Y方向において連続的に2個設けられている。
このような構成によれば、複数の引出端子3b(、2b)がボビン35から引き出されるにつれて分散することを抑制でき、固定部材(端子基板9)への所定の位置への引出端子3b(、2b)の固定が容易となる。
また、結束部としては、Y方向に複数設けられ、X方向においてボビン35の中心側に延在するスリットから成る櫛歯状に形成されたものを採用し、Y方向に並ぶ引出端子3bの2個ずつ束ねるようにしてもよい。
さらに、結束部は、スリットの壁面の一部にスリット幅を狭める爪部を設けて、当該爪部により引出端子3bを個別に係止するようにしてもよい。
なお、結束部56aは、2次コイル3の引出端子3bを束ねるものを例に説明したが、1次コイル2の巻線2aを束ねるものとして用いることができることは勿論である。
上記実施形態においては、1次コイル2及び2次コイル3を備えるトランス1を例に説明したが、本発明は、トランス1に係るものに限定されない。例えば、チョークコイル、リアクトルその他のコイル部品に適用することができ、この場合、端子基板9は、支持部46の上方又は下方にのみ配設されていてもよい。
上記各実施形態は、以下の技術思想のいずれかを包含する。
(1)複数の巻線から成るコイルと、
該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、
前記コイルに組付けられるコアと、
前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、
該固定部材は、外部基板に実装される実装端子を有し、
該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少ないことを特徴とするコイル部品。
(2)前記実装端子の一つは、前記外部基板に通電可能であり互いに絶縁された通電部を複数備え、
前記固定部材は、前記通電部に接続された導電領域を有し、
該導電領域には、1又は複数の前記引出端子が接続されている(1)に記載のコイル部品。
(3)前記固定部材は、板状に形成されて、板厚方向に貫通する貫通孔を有し、
前記複数の引出端子は、前記貫通孔に通された状態で、前記固定部材の前記導電領域にまとめて一体的に接合されている(2)に記載のコイル部品。
(4)前記固定部材は、板状に形成されており、
前記実装端子は、前記固定部材の面方向に延在している(1)から(3)のいずれか一項に記載のコイル部品。
(5)前記固定部材は、前記ベースに取り付けられており、前記ボビンからの前記引出端子の引出方向の延長上に配設されている(1)又は(2)に記載のコイル部品。
(6)前記ベースと前記固定部材との一方は、他方に向かって突出して形成された係合突起を有し、
前記ベースと前記固定部材との他方には、前記係合突起に係合する被係合部が形成されている(1)から(5)のいずれか一項に記載のコイル部品。
(7)前記固定部材と前記ボビンとの間の位置において前記複数の引出端子を束ねる結束部を更に備える(1)から(6)のいずれか一項に記載のコイル部品。
(8)前記固定部材は、板状に形成されており、前記通電部に接続された導電領域を有し、
該導電領域は、前記固定部材の両面に形成されている(1)から(7)のいずれか一項に記載のコイル部品。
1 トランス(コイル部品)
2 1次コイル
2a 巻線
2b 引出端子
3 2次コイル
3a 巻線
3b 引出端子
5 ベース
9 端子基板(固定部材)
9a 挿通孔
9c 被係合穴(被係合部)
9d 実装端子
9e 通電部
9f 導電領域
10 テープ
11 コア
11a コア芯部
11b コア端部
11c 磁脚
35 ボビン
35a 筒部
35b 鍔部
46 支持部
46a 中心側壁
46b 傾斜壁
46c 立壁
46d 対向壁
46e ボス(係合突起)
49a 貫通孔
49f 導電領域
49g 半田
56 支持部
56a 結束部
C コイル

Claims (8)

  1. 複数の巻線から成るコイルと、
    該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、
    前記コイルに組付けられるコアと、
    前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、
    該固定部材は、外部基板に実装される実装端子を有して板状に形成されており、
    該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少なく、前記固定部材の一部を成して平板状の板片状に形成されており、前記固定部材の面方向に延在しつつ、前記ボビンからの前記引出端子の引出方向及び前記ボビンの軸線方向のそれぞれに対して垂直な方向の一方側に延在していることを特徴とするコイル部品。
  2. 複数の巻線から成るコイルと、
    該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、
    前記コイルに組付けられるコアと、
    前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、
    該固定部材は、導電領域と、外部基板に実装される実装端子と、を有し、
    該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少なく、
    前記実装端子の一つは、前記外部基板に通電可能であり互いに絶縁された通電部を複数備え、
    前記導電領域は、前記通電部に接続されており、
    前記導電領域には、1又は複数の前記引出端子が接続されていることを特徴とするコイル部品。
  3. 前記固定部材は、板状に形成されて、板厚方向に貫通する貫通孔を有し、
    前記複数の引出端子は、前記貫通孔に通された状態で、前記固定部材の前記導電領域にまとめて一体的に接合されている請求項2に記載のコイル部品。
  4. 複数の巻線から成るコイルと、
    該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、
    前記コイルに組付けられるコアと、
    前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、
    該固定部材は、外部基板に実装される実装端子を有し、
    該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少なく、
    前記ベースと前記固定部材との一方は、他方に向かって突出して形成された係合突起を有し、
    前記ベースと前記固定部材との他方には、前記係合突起に係合する被係合部が形成されていることを特徴とするコイル部品。
  5. 複数の巻線から成るコイルと、
    該コイルが巻きつけられるボビンを含むベースと、
    前記コイルに組付けられるコアと、
    前記複数の巻線のそれぞれに設けられて前記ボビンから引き出された複数の引出端子を固定する固定部材と、を備え、
    該固定部材は、外部基板に実装される実装端子と導電領域とを有して、板状に形成されており、
    該実装端子は、前記複数の引出端子に対して電気的に接続されており、前記複数の引出端子の本数よりも少なく、
    前記実装端子の一つは、前記外部基板に通電可能であり互いに絶縁された通電部を複数備え、
    前記導電領域は、前記通電部に接続されており、前記固定部材の両面に形成されていることを特徴とするコイル部品。
  6. 前記固定部材は、板状に形成されており、
    前記実装端子は、前記固定部材の面方向に延在している請求項2から5のいずれか一項に記載のコイル部品。
  7. 前記固定部材は、前記ベースに取り付けられており、前記ボビンからの前記引出端子の引出方向の延長上に配設されている請求項1から6のいずれか一項に記載のコイル部品。
  8. 前記固定部材と前記ボビンとの間の位置において前記複数の引出端子を束ねる結束部を更に備える請求項1から7のいずれか一項に記載のコイル部品。
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