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WO2005073991A1 - コイルおよびコイル用ボビン - Google Patents

コイルおよびコイル用ボビン Download PDF

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WO2005073991A1
WO2005073991A1 PCT/JP2005/001054 JP2005001054W WO2005073991A1 WO 2005073991 A1 WO2005073991 A1 WO 2005073991A1 JP 2005001054 W JP2005001054 W JP 2005001054W WO 2005073991 A1 WO2005073991 A1 WO 2005073991A1
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WO
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bobbin
coil
winding
main body
projection
Prior art date
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PCT/JP2005/001054
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English (en)
French (fr)
Inventor
Akira Ikezawa
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP05704161.8A priority patent/EP1722381B1/en
Priority to CN2005800035283A priority patent/CN1914698B/zh
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325Coil bobbins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847Sheets; Strips
    • H01F2027/2861Coil formed by folding a blank
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00Coils
    • H01F5/02Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Definitions

  • the present invention relates to a coil and a bobbin for a coil, and more particularly to a coil bobbin structure suitable for use in a DC-DC converter, a transformer and the like mounted on an automobile.
  • an electric vehicle or a hybrid electric vehicle generally uses a high-voltage battery to drive a driving motor at a high voltage.
  • various electric components share components with those of an internal combustion engine vehicle.
  • a low-voltage battery for example, a 12V system
  • EPS Electrical Power Steering
  • defoggers hot wire of rear glass
  • ECUs Electronic Control Units
  • Low voltages eg 5V, 3.3V
  • vehicles equipped with high-voltage batteries for example, 36V or 42V
  • low-voltage batteries (12V) corresponding to the rated voltage of existing electrical components are also available. .
  • a DC-DC converter provided between the low-voltage battery and the high-voltage battery raises and lowers the DC voltage to distribute power in the vehicle. ing. Also, even in a vehicle equipped with a single battery, the voltage supplied from the battery may be raised or lowered by a DC-DC converter in order to efficiently respond to multiple types of voltage requirements.
  • a power DC-DC converter generally includes elements such as a transformer, a diode, a capacitor, and a switching element.
  • elements such as a transformer, a diode, a capacitor, and a switching element.
  • a coil of a transformer a coil formed by winding an elongated plate-shaped conductive member (sheet metal) into a spiral shape or folding the sheet metal to form a winding wire is widely used.
  • FIG. 15 shows an example of a coil used in a DC-DC converter.
  • the coil 100 is formed by winding a sheet metal into a spiral to form a winding 2 having a plurality of loop patterns, and covering the winding 2 with cores 4a and 4b from above and below.
  • Bobbins la and lb are provided between the cores 4a and 4b to insulate them from each other.
  • US Patent No. 6,222,437 discloses a coil that forms a winding by folding a sheet metal.
  • the problem to be solved by the present invention is that the insulation between the windings of the coil is not sufficient, and the present invention aims to solve this problem and improve the reliability of the coil.
  • a bobbin for a coil according to the present invention is formed of an insulating material, and formed of a bobbin main body that can be inserted inside the winding of the coil, and an insulating material. A projection protruding outward from the outer peripheral surface of the main body and being interposed between the windings;
  • the projecting portion formed of an insulating material is formed.
  • the protrusions are interposed between the windings, and the projections prevent the windings from contacting each other. Therefore, even if the coil is vibrated as in the case of being mounted on an automobile, for example, it is possible to prevent the windings of the coil from coming into contact with each other to cause a short circuit accident, and to reduce the reliability of the coil. It is possible to improve the performance.
  • the bobbin of the present invention is not limited to this, but is suitable for use in a so-called folding coil in which a sheet metal is folded to form a plurality of loops.
  • a folded portion is generally formed at one end of a coil (loop), and a winding portion on the opposite side to the folded portion (hereinafter referred to as a loop tip) is cantilevered by the folded portion.
  • a loop tip is easily affected by vibration. Therefore, when the bobbin of the present invention is mounted on a coil, it is desirable to arrange the bobbin main body in the winding so that the projection is located at the tip of the loop.
  • the bobbin has two or more protrusions, and the two or more protrusions are formed by the pitch of the windings in the longitudinal direction of the bobbin main body (the windings of the adjacent coils are formed with each other).
  • a plurality of gaps may be arranged at a predetermined interval corresponding to the predetermined interval.
  • the two or more protrusions are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the bobbin main body, that is, the slits formed in the folded portion of the winding wire. Are arranged at intervals (angles) corresponding to the intervals (angles). Due to the structure of the folded coil, it is necessary to displace the folded part of the winding in the circumferential direction (or horizontal direction) of the coil, and the folded part of the coil has a coil (winding loop). Is formed so as to traverse.
  • the positions of the slits are different from each other in the circumferential direction of the coil due to the displacement of the folded portion. Therefore, the above-mentioned projections are arranged corresponding to the positional shift of the slit, and the bobbin can be mounted on the coil.
  • the bobbin may be provided with locking means that protrudes from the bobbin main body and abuts on a winding wire or a core when mounted on the coil to prevent rotation of the bobbin. [0018] This is to prevent the bobbin from being rotated by the vibration when the coil is subjected to vibration, for example, when the coil is mounted on an automobile, and the position of the protrusion is not shifted.
  • a specific configuration of the locking means is, for example, that it is disposed so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the bobbin main body substantially opposite to the protruding portion, and is provided at the folded portion of the coil winding. It can be a locking piece that fits in the formed slit.
  • a flange projecting outward from the outer peripheral surface of the bobbin main body, It is also acceptable to have at least one locking projection that protrudes and can be engaged with the core.
  • the coil according to the present invention includes any one of the above-described bobbins, and the coil may have a core.
  • the bobbin and the coil according to the present invention can constitute a transformer and a DC-DC converter.
  • a primary winding and a secondary winding are provided in the transformer and the DC-DC converter. At least one of the windings is provided with the bobbin of the present invention.
  • an electronic component and a vehicle electronic component according to the present invention include the coil according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention is not limited to an automobile, but broadly includes various moving objects such as a motorcycle, a motorcycle, a railway vehicle, an aircraft, and a ship. Automobiles include not only passenger cars but also special vehicles such as trucks, buses, construction vehicles and military vehicles. Furthermore, the bobbin, coil, or electronic component according to the present invention may be used for various devices and machinery that are expected to be vibrated or shaken in addition to vehicles, such as various portable devices that are assumed to be carried, machine tools, and construction equipment. Suitable for use in industrial machines.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a coil bobbin according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a coil using the bobbin according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a mounted state of the bobbin according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the bobbin according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view of the bobbin shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a coil using the bobbin of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a plan view showing the coil of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another modified example of the bobbin according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is an exploded sectional view showing the bobbin of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a perspective view showing still another modified example of the bobbin according to the first embodiment.
  • FIG. 11A is a front perspective view showing a coil bobbin according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is a perspective view of the back surface side showing the coil bobbin according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a side view showing a coil bobbin according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is a plan view showing a coil bobbin according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of a DC-DC converter according to the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing an example of a DC-DC converter according to the present invention.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing an example of a conventional coil.
  • FIG. 1 shows a coil bobbin according to a first embodiment of the present invention.
  • the bobbin 11 has a spacer projection 13 formed on an outer peripheral surface of a cylindrical bobbin main body 12.
  • the bobbin 11 is made of, for example, a thermoplastic resin, and integrally forms the bobbin main body 12 and the spacer projection 13.
  • the direction of projection of the spacer projection (the angle formed with the outer peripheral surface of the bobbin main body) is appropriately set in accordance with the structure of the applied coil (the Z direction of the slit shape).
  • FIG. 2 is an exploded perspective view when the coil bobbin 11 is mounted on a coil having a core.
  • the bobbin 11 for a coil is mounted on a coil 101 having a winding 21 and cores 41 and 42, and insulates between the winding 21 and the cores 41 and 42.
  • a spacer projection 13 projecting substantially horizontally outward from the outer peripheral surface of the bobbin main body 12 can be inserted between the windings of the coil.
  • the winding 21 is formed by punching a sheet metal (copper plate) and forming two loop portions 24 and 25 between input / output terminals 22 and 23 provided at both ends to form a loop-shaped current flow path. Then, between the winding portions (folding portion 31) is folded so that the winding portions 24 and 25 overlap at a certain interval.
  • the structure of this coil itself is to form a winding by folding a sheet metal, and each winding part 24, 25 has a winding part 24, 25 divided between its starting end and end.
  • Each of the slits 32 (extending between the inner region 33 and the outer region of the winding) will be formed.
  • the cores 41 and 42 are made of a ferromagnetic material, and form a magnetic flux path inside and around the winding 21 with the winding 21 sandwiched from above and below.
  • the spacer projection 13 has a width dimension smaller than the width of the slit 32 so that the spacer projection 13 can be inserted into the slit 32 of the winding section 24, and has a thickness dimension of the winding section 24 and the winding section. It is the same as or slightly larger than the distance from 25.
  • the spacer projection 13 is press-fitted between the winding portions 24 and 25, and the bobbin body 12 is rotated to form the spacer projection 13 at the loop end 35 (between the folding portion 31 and the opposite winding portion). This is because the coil 101 can be easily displaced (rotated) by vibration or the like received by the coil 101 after the coil 101 is disposed at the position.
  • the spacer projection 13 is aligned with the slit 32 of the winding part 24, and the spacer projection 13 is dropped into the slit 32, while the bobbin main body 12 is placed inside the winding 33. insert.
  • the spacer projection 13 hits the upper surface of the lower winding part 25, the spacer projection 13 is turned by rotating the bobbin main body 12, and the spacer tip is brought into contact with the loop tip part 35 as shown in FIG.
  • the projection 13 is arranged.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a configuration example of a bobbin applicable to a three-turn coil.
  • this bobbin 51 two spacer projections 53a and 53b are provided on the bobbin main body 52.
  • the spacer projections 53a and 53b are arranged so as to be shifted in the rotational direction in accordance with the slit position of the winding portion so that the bobbin 51 can be mounted in the winding. Specifically, between the slit 62a of the winding part 64 of the uppermost layer of the three-layer coil 60 (see FIGS. 6 and 7) and the slit 62b of the winding part 65 of the next (lower) layer. The distance (angle) between the upper spacer projection 53a and the lower spacer projection 53b is set to a according to the distance (angle) a.
  • the lower spacer projection 53b is dropped into the slit 62a of the uppermost winding portion 64, and is turned to the position of the slit 62b of the lower winding wire.
  • the upper spacer projection 53a comes to the position of the slit 62a of the uppermost winding portion 64, so that the lower spacer projection 53b is dropped into the slit 62b of the lower winding portion 65, and at the same time, the upper spacer projection is made.
  • 53a is dropped into the slit 62a of the uppermost winding portion 64.
  • the bobbin main body 52 is further turned to dispose both spacer projections 53a and 53b on the loop end portion 75.
  • the spacer projections 53a and 53b can be interposed in the winding gaps SI and S2.
  • the slits of the coil are not formed radially as in the examples shown in Figs. 6 and 7, for example, the lower layer slit (62b) is formed in parallel with the uppermost layer slit (62a).
  • the width of the spacer projection is made narrower than the slit width, and when the bobbin main body is rotated and the spacer projection is made to the lower layer slit position, the slit and the spacer projection are removed. In this case, it is sufficient to provide a sufficient margin (play) to absorb the angle deviation of the above. This makes it possible to dispose the lower winding gap S2 spacer projection 53b.
  • the bobbin main body 52 is, as shown in Fig. 8 and Fig. 9, divided horizontally, for example, at a height of approximately half of the total height, as shown in Figs. 8 and 9.
  • the bobbin main body 52 can be constituted by the two cylindrical members 52a and 52b.
  • a small-diameter portion 55 having a reduced diameter is formed at the lower end of the upper cylindrical member 52a, while a large-diameter portion 56 for accommodating the small-diameter portion 55 is formed at the upper end of the lower cylindrical member 52b.
  • the two cylindrical members 52a and 52b can be connected to each other in an overlapping manner.
  • spacer protrusions 53a and 53b are provided on the outer peripheral surface of each of the cylindrical members 52a and 52b. In mounting, the cylindrical members 52a and 52b are inserted separately into the windings, and the spacer projections 53a and 53b are arranged on the windings SI and S2, respectively. Can be placed.
  • three spacer projections 83a, 83b, 83c inserted between the winding portions may be formed on the bobbin main body 82 as shown in FIG.
  • a bobbin for a coil of 5 or more turns can be similarly configured.
  • a plurality of cylindrical members may be connected to form a bobbin main body as in the examples shown in FIGS. 8 and 9 described above.
  • FIG. 11A and 11B show a coil bobbin according to a second embodiment of the present invention.
  • the bobbin shown in the figure has a flange 93 that extends horizontally at the upper end of a cylindrical bobbin main body 91 having a spacer projection 92 similar to that of the first embodiment, and flanges are provided at four corners of the flange 93.
  • This is provided with a locking projection 94 protruding further above the upper surface.
  • the spacer protrusion 92 can be interposed at the winding interval S1.
  • the locking projection 94 comes into contact with the side edge of the core 41 when the bobbin is mounted on the winding wire and covered with the core. By providing such a locking projection 94, the bobbin can be rotated. It is possible to prevent displacement.
  • FIG. 12A and 12B show a coil bobbin according to a third embodiment of the present invention. As shown in the drawing, this bobbin is provided with a locking piece 97 that fits into the slit 32 of the winding portion (see FIG. 2) as means for preventing the bobbin from rotating.
  • the locking piece 97 is viewed from above (FIG. 12B) so as to be arranged at the position of the slit 32 of the winding part 24 when the spacer projection 96 is rotated and arranged at the loop tip 35.
  • the spacer projections 96 are disposed on a substantially opposite side.
  • the locking piece 97 has flexibility and is provided at the upper end of the bobbin main body 95. Accordingly, when the spacer projections 96 are dropped into the slits 32, the locking pieces 97 prevent the bobbin body 95 from being inserted upward into the winding inner side 33 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 12A). Tolerate.
  • FIGS. 13 and 14 are circuits each showing a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. It is a figure and a schematic perspective view.
  • the DC-DC converter 201 is connected to a DC power supply (not shown) which is, for example, a battery of an automobile, and smoothes the current thereof.
  • Inverter circuit 203 that converts DC power input from 202 into AC power
  • transformer 204 that changes the output voltage of inverter circuit 203
  • full-wave rectification circuit module 205 that rectifies the output of transformer 204
  • full-wave rectification And an output smoothing circuit 206 for smoothing the output voltage of the circuit module 205.
  • the output smoothing circuit 206 serves as a smoothing capacitor 207 and a choke capacitor 208, and further includes a controller (not shown) for controlling the inverter circuit 203, a current sensor (not shown), and the like.
  • the bobbin according to the above embodiment is mounted in at least one of the primary and secondary windings 209 of the transformer 204 and in the choke coil 208.
  • the DC-DC converters shown in these figures are shown as examples, and other circuit configurations and other arrangement configurations for each component can be adopted.
  • the cored coil including the core is shown.
  • the coil according to the present invention and the coil to which the bobbin according to the present invention is applied are air-core coils having no core. Is also good.
  • the bobbin body, spacer projections (protrusions), and locking means for preventing rotation of the bobbin can have various structures according to the shape of the winding wire and the core. The shape and structure are not limited. Further, the number of turns of the coil (the number of turns) is not limited to two or three, but may be four or more.
  • the coil of the present invention and the coil using the bobbin of the present invention can form various circuits as inductance elements.
  • Various devices such as noise filters, transformers, DC-DC converters, and inverters can be configured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

 巻線の内側に挿入可能なボビン本体部と、ボビン本体部の外周面から突出して巻線間に介在可能な突起部とを有するボビンである。好ましくはボビンの回転を阻止する係止手段を更に備える。該手段は、突起部と略反対側のボビン本体部外周面より突出しかつ巻線の折畳部に形成されるスリット内に嵌合する係止片とする。ボビン本体部の端部に張り出すフランジと、フランジ縁部からボビン本体部の延在方向と反対方向に突出してコアに係合可能な係止突起とを有するものでも良い。突起部の肉厚寸法を巻線間の間隔以上の大きさとしても良い。

Description

明 細 書
コイルおよびコイル用ボビン
技術分野
[0001] 本発明は、コイルおよびコイル用ボビンに係り、特に自動車に搭載される DC— DC コンバータや変圧器等に使用して好適なコイルのボビン構造に関する。 背景技術
[0002] 内燃機関自動車、電気自動車、あるいは内燃機関と電動機とを併用したハイブリツ ド自動車では、複数の電源電圧を必要とする場合が少なくなレ、。
[0003] 例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車では、一般に走行用のモータを高 電圧で駆動するため、高電圧バッテリを搭載する一方、各種電装品は内燃機関自動 車と部品を共通化するため、これらに給電を行う低電圧バッテリ(例えば 12V系)を同 時に搭載している。また、内燃機関自動車においても、 EPS (電動パワーステアリン グ)やデフォッガ(リアガラスの熱線)などは高電圧の方が有利であるのに対し、 ECU (電子制御ユニット)などの車内制御 ·通信系は低電圧(例えば 5V、 3. 3V)が主流に なりつつある。さらに、今後ますます高まる電力要求に応えるため、高電圧バッテリ( 例えば 36Vまたは 42V)と、既存電装品の定格電圧に対応した低電圧バッテリ (12V )とを搭載した自動車も提供されてレ、る。
[0004] そして、これら高低 2種類の電源系統を有する自動車では、低電圧バッテリと高電 圧バッテリとの間に設けられる DC— DCコンバータにより直流電圧の昇降を行って車 内の電力配分を行っている。また、単一のバッテリを搭載する自動車でも、複数種類 の電圧要求に効率よく応えるため、バッテリから供給される電圧を DC-DCコンパ一 タによって昇降を行う場合がある。
[0005] 力、かる DC— DCコンバータは、一般に変圧器、ダイオード、コンデンサおよびスイツ チング素子等の各素子を備える。変圧器のコイルとしては、細長い板状の導電部材( 板金)を螺旋状に曲げ、あるいは板金を折り畳んで卷線を形成したものが広く使用さ れている。
[0006] 図 15は、 DC-DCコンバータに使用されるコイルの一例を示すものである。同図に 示すようにこのコイル 100は、板金を螺旋状に曲げて複数のループパターンを有する 卷線 2を形成し、この卷線 2に上下からコア 4a, 4bを被せてなるもので、卷線 2とコア 4a, 4bとの間には、両者間の絶縁を図るボビン la, lbを備えている。
[0007] また、板金を折り畳んで卷線を形成するコイルを開示するものとして、米国特許 6, 2 22, 437号公報がある。
発明の開示
[0008] ところで、板金により卷線を形成する前記コイルでは、卷線とコアとの間はボビンを 設けることで絶縁が図られているものの、卷線と卷線との間の絶縁は、卷線同士の間 隔を開けることによって形成した空間に依るに過ぎない。
[0009] このため、かかるコイルを含む電装部品を自動車などの車両に搭載した場合、ェン ジンの振動や走行時の揺れによってコイル自体が機械的に共振し、卷線同士が接 触して短絡するおそれがある。特に、近年の電装部品に対する小型化の要請からコ ィルを薄型化した場合には、卷線間の間隔を十分にとることが出来ない。したがって 、従来のコイル構造では、卷線間の絶縁性に関し、十分な信頼性を確保することが 難しい。
[0010] 一方、卷線間の隙間だけに依存するのではなぐ卷線表面に樹脂を塗布して絶縁 処理を施すことも考えられる。し力 ながら、このような構造によると、コイルの製造ェ 程数が増え、製造コストが嵩み、部品単価の上昇を招く。また、絶縁皮膜を形成して も、長年に亘る使用によって卷線同士がぶつ力、り合いを繰り返せば、絶縁皮膜が傷 つきあるいは劣化するから短絡を完全に防ぐことは出来ない。
[0011] したがって本発明が解決しょうとする課題は、コイルの卷線間の絶縁性が十分でな い点であり、本発明は、この点を解消してコイルの信頼性を高めることを目的とする。
[0012] 前記課題を解決するため、本発明に係るコイル用ボビンは、絶縁材料により形成さ れ、コイルの卷線の内側に揷入可能なボビン本体部と、絶縁材料により形成され、該 ボビン本体部の外周面から外方に突出して卷線と卷線との間に介在させることが可 能な突起部とを有する。
[0013] このような構成を有する本発明のボビンでは、ボビン本体部をコイル卷線の内側に 挿入してボビンをコイルに装着したときに、絶縁材料により形成された前記突起部が 卷線と卷線との間に介在され、この突起部が卷線同士の接触を防ぐ。したがって、例 えば自動車に搭載された場合のように当該コイルに対して振動が与えられたとしても 、コイルの卷線同士が接触し短絡事故が発生することを防止することができ、コィノレ の信頼性を向上させることが可能となる。
[0014] 本発明のボビンは、これに限定されるわけではないが、板金を折り畳んで複数のル ープを形成したいわゆる折畳みコイルに使用して好適なものである。かかる折畳みコ ィルでは、一般にコイル (ループ)の一端部に折畳部が形成され、該折畳部と反対側 の卷線部(以下、ループ先端部という)が折畳部によって片持ち梁状に支持されて、 該ループ先端部が振動の影響を受けやすいからである。したがって、本発明のボビ ンをコイルに装着する場合には、該ループ先端部に前記突起部が位置するようボビ ン本体部を卷線内に配置することが望ましい。
[0015] 突起部は、コイルの卷数 (卷線間の間隙の数)に対応した数だけ少なくとも設けるこ とが望ましい。このため前記ボビンでは、突起部を 2以上備え、該 2以上の突起部は、 互いに、前記ボビン本体部の長さ方向について卷線のピッチ(隣り合うコイルの卷線 同士によつて形成される複数の隙間の間隔)に対応する予め定められた間隔を隔て て配置されてレ、る場合がある。
[0016] このようなボビンによれば、 3卷以上のコイルに適用して各卷線の接触を防止するこ とが出来る。また、折畳みコイルに使用するボビンを構成する場合には、かかる 2以上 の突起部をボビン本体部の周方向について予め定められた間隔で、すなわち、卷線 の折畳部に形成されるスリット同士の間隔(角度)に対応した間隔(角度)を隔てて配 置する。折畳みコイルは、その構造上、卷線の折畳部をコイルの周方向(あるいは水 平方向)にずらして形成していく必要があり、卷線折畳部には、コイル (卷線ループ) を横切るようにスリットが形成される。このスリットは折畳部のずれに伴レ、、コイルの周 方向に関し互いに位置が異なる。したがって、このスリットの位置ずれに対応して前 記突起部を配置し、コイルへのボビンの装着を可能にする。
[0017] また、前記ボビンでは、ボビン本体部から突出しかつコイルへの装着状態において 卷線またはコアに当接して前記ボビンの回転を阻止する係止手段を設けることがある [0018] 例えば自動車に搭載された場合のようにコイルが振動を受けた場合に、この振動に よってボビンが回転し、前記突起部の位置がずれることを防ぐためである。
[0019] この係止手段の具体的構成としては、例えば、前記突起部と略反対側のボビン本 体部外周面より外方に突出するように配設されかつコイル卷線の折畳部に形成され るスリット内に嵌合する係止片とすることが出来る。
[0020] また、ボビン本体部の長さ方向端部において該ボビン本体部の外周面より外方に 張り出すフランジ部と、該フランジ部の縁部からボビン本体部の延在方向と反対方向 に突出してコアに係合可能な少なくとも 1つの係止突起とを有するものとしても良レ、。
[0021] さらに、突起部の肉厚寸法を、卷線と卷線との間の間隔以上の大きさとしても、該突 起部を卷線間に圧入することで、前記係止手段と同様にボビンの回転ずれを起こす ことを防ぐことが出来る。
[0022] また、本発明に係るコイルは、前記いずれかのボビンを備えたものであり、該コィノレ は、コアを有する場合がある。
[0023] さらに、前記本発明のボビンおよびコイルは、変圧器および DC— DCコンバータを 構成することが可能で、該変圧器および DC— DCコンバータでは、一次側卷線およ び二次側卷線のうちの少なくとも一方の卷線に、前記本発明のボビンを設ける。
[0024] また、本発明に係る電子部品並びに乗物用電子部品は、前記本発明に係るコイル を含むものである。
[0025] 尚、本発明にいう乗物とは、自動車に限られるものではなぐ 自動二輪車や自動三 輪車、鉄道車両、航空機、船舶等の各種の移動体を広く含むものである。また自動 車についても、乗用車のほか、トラックやバス、建設車両や軍用車両等の特殊車両そ の他が含まれる。さらに本発明に係るボビン、コイル或いは電子部品は、乗物以外に も、振動や揺れが予想される各種の装置 ·機械'機器 (例えば持ち運びを前提とした 様々な可搬装置や、工作機械、工事用機械など)に使用するのに好適である。
[0026] 本発明によれば、卷線間の絶縁性をより確実にしてコイルの信頼性を高めることが 可能となる。
[0027] 本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により 明らかにする。 図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の第一の実施形態に係るコイル用ボビンを示す斜視図である。
[図 2]第一の実施形態に係るボビンを使用したコイルを示す分解斜視図である。
[図 3]第一の実施形態に係るボビンの装着状態を示す平面図である。
[図 4]第一の実施形態に係るボビンの変形例を示す斜視図である。
[図 5]図 4に示したボビンの平面図である。
[図 6]図 4のボビンを使用するコイルを示す斜視図である。
[図 7]図 6のコイルを示す平面図である。
[図 8]第一の実施形態に係るボビンの別の変形例を示す斜視図である。
[図 9]図 8のボビンを分解して示す断面図である。
[図 10]第一の実施形態に係るボビンのさらに別の変形例を示す斜視図である。
[図 11A]本発明の第二の実施形態に係るコイル用ボビンを示す表面側の斜視図であ る。
[図 11B]本発明の第二の実施形態に係るコイル用ボビンを示す裏面側の斜視図であ る。
[図 12A]本発明の第三の実施形態に係るコイル用ボビンを示す側面図である。
[図 12B]本発明の第三の実施形態に係るコイル用ボビンを示す平面図である。
[図 13]本発明に係る DC—DCコンバータの一例を示す回路図である。
[図 14]本発明に係る DC—DCコンバータの一例を示す概略斜視図である。
[図 15]従来のコイルの一例を示す分解斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、添付図面の図 1から図 14に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
[0030] 〔実施形態 1〕
図 1は、本発明の第一の実施形態に係るコイル用ボビンを示すものである。ボビン 1 1は、円筒状のボビン本体 12の外周面にスぺーサ突起 13が形成されている。ボビン 11は、例えば熱可塑性樹脂からなり、ボビン本体 12とスぺーサ突起 13とを一体に成 形する。スぺーサ突起の突出方向(ボビン本体外周面とのなす角)は、適用するコィ ルの構造 (スリットの形状 Z方向)に合わせて適宜設定する。 [0031] 図 2は、コイル用ボビン 11をコアを有したコイルに装着する際の分解斜視図である。 コイル用ボビン 11は、卷線 21とコア 41 , 42とを備えるコイル 101に装着され、これら 卷線 21およびコア 41, 42間の絶縁を図るもので、ボビン本体 12が、卷線 21の内側 に揷入可能となっており、ボビン本体 12の外周面から略水平に外方に張り出したス ぺーサ突起 13がコイルの卷線間に揷入可能となっている。
[0032] 卷線 21は、板金 (銅板)を打ち抜いて両端に設けた入出力端子 22, 23の間に、ル ープ状の電流流路を形成する 2つの卷線部 24, 25を形成し、これらの卷線部 24, 2 5が一定の間隔を隔てて重なり合うように両卷線部の間(折畳部 31)を折り畳んだも のである。このコイル自体の構造は、板金を折り畳んで卷線を形成しており、各卷線 部 24, 25には、その始端部と終端部との間に卷線部 24, 25を分断するような(卷線 の内側領域 33と外側領域との間に延在する)スリット 32がそれぞれ形成されることと なる。一方、コア 41 , 42は、強磁性体からなり、該卷線 21を上下から挟んで卷線 21 の内側および周囲に磁束路を形成する。
[0033] なお、スぺーサ突起 13は、卷線部 24のスリット 32に挿入可能なように該スリット 32 の幅より小さな幅寸法を有し、厚さ寸法は卷線部 24と卷線部 25との間隔と同一か又 は僅かに大きな寸法としてある。卷線部 24, 25の間にスぺーサ突起 13を圧入し、ボ ビン本体 12を回転させてスぺーサ突起 13をループ先端部 35 (折畳部 31と反対側の 卷線部間)に配置可能とするとともに、該位置に配置した後にはコイル 101が受ける 振動等によって容易に位置ずれ(回転)を起すことがなレ、ようにするためである。
[0034] ボビン 11を装着するには、スぺーサ突起 13を卷線部 24のスリット 32に合わせて該 スリット 32にスぺーサ突起 13を落とし込みつつ、ボビン本体 12を卷線の内側 33に挿 入する。そして、スぺーサ突起 13が下側卷線部 25の上面に突き当たったら、ボビン 本体 12を回転させることによりスぺーサ突起 13を回し、図 3に示すようにループ先端 部 35にスぺーサ突起 13を配置する。このようにスぺーサ突起 13をループ先端部 35 に配置することで、卷線部 24, 25同士の接触を従来より確実に防ぐことが可能となる
[0035] 図 4および図 5は、 3卷のコイルに適用可能なボビンの構成例を示すものである。こ れらの図に示すように 3卷のコイルの場合には、卷線部間の空間は 2つ存在すること になるから、これに対応してこのボビン 51では、 2つのスぺーサ突起 53a, 53bをボビ ン本体 52に設ける。
[0036] 各スぺーサ突起 53a, 53bは、ボビン 51を卷線内に装着可能とするために、卷線 部のスリット位置に合わせて回転方向の位置をずらして配置してある。具体的には、 3卷のコィノレ 60 (図 6,図 7参照)の最上層の卷線部 64のスリット 62aと、次の(その下 の)層の卷線部 65のスリット 62bとの間の距離(角度) aに合わせて、上部スぺーサ突 起 53aと下部スぺーサ突起 53bとの距離 (角度)を aに設定してある。
[0037] ボビン 51をコイル 60に装着するには、まず下部スぺーサ突起 53bを最上層卷線部 64のスリット 62aに落とし込み、下層卷線咅 のスリット 62bの位置まで回す。すると 、上部スぺーサ突起 53aが最上層卷線部 64のスリット 62aの位置に来るから、下部ス ぺーサ突起 53bを下層卷線部 65のスリット 62bに落し込むと同時に上部スぺーサ突 起 53aを最上層卷線部 64のスリット 62a内に落とし込む。そして、ボビン本体 52をさら に回して両スぺーサ突起 53a, 53bをループ先端部 75に配置する。これにより、各卷 線間隙 SI , S2にスぺーサ突起 53a, 53bを介在させることが出来る。
[0038] 尚、図 6および図 7に示す例のようにコイルのスリットが放射状に形成されておらず、 例えば下層のスリット(62b)が最上層のスリット(62a)と平行に形成されているような 場合には、スリット幅に較べてスぺーサ突起の幅寸法を狭くし、ボビン本体を回転さ せて下層のスリット位置にスぺーサ突起をもって行ったときにスリットとスぺーサ突起と の角度ずれを吸収できる十分な余裕(遊び)を持たせるようにすれば良い。これにより 、下層の卷線間隙 S2ヘスぺーサ突起 53bを配置することが可能となる。
[0039] ボビン本体 52は、この例では、一体で(単体の部品として)形成した力 図 8および 図 9に示すように、例えば全高の略 2分の 1の高さ位置で水平に分割するように 2つの 円筒部材 52a, 52bによってボビン本体 52を構成することも可能である。この場合、 上部円筒部材 52aの下端部には、径を小さくした小径部 55を形成する一方、下部円 筒部材 52bの上端部には、該小径部 55を収容する大径部 56を形成して、両円筒部 材 52a, 52bを互いに重ねて接続できるようにする。また、各円筒部材 52a, 52bの外 周面にスぺーサ突起 53a, 53bを設ける。装着にあたっては、各円筒部材 52a, 52b を別々に卷線内に挿入し、各スぺーサ突起 53a, 53bを卷線 S I , S2にそれぞれ配 置していくことが出来る。
[0040] さらに、 4卷のコイルに対しては、図 10に示すように各卷線部の間に挿入する 3つ のスぺーサ突起 83a, 83b, 83cをボビン本体 82に形成すれば良ぐさらに 5卷以上 のコイルに対するボビンも同様にして構成することが可能である。尚、これらの場合に も、前記図 8および図 9に示した例と同様に、複数の円筒部材を接続してボビン本体 を構成するようにしても良い。
[0041] 〔実施形態 2〕
図 11 Aおよび 11Bは本発明の第二の実施形態に係るコイル用ボビンを示すもので ある。同図に示すボビンは、前記第一の実施形態と同様のスぺーサ突起 92を備えた 円筒状のボビン本体 91の上端部に水平に張り出すフランジ 93を備え、フランジ 93の 四隅に、フランジ上面よりさらに上方に突き出す係止突起 94を設けたものである。本 コイル用ボビンは、例えば、図 2に示すコイル 101にボビン 11の代わりに装着した際 に卷線間隔 S1にスぺーサ突起 92が介在できるようになっている。係止突起 94は、ボ ビンを卷線に装着しコアを被せたときにコア 41の側縁部に当接するもので、このよう な係止突起 94を設けることによつても、ボビンの回転ずれを阻止することが可能であ る。
[0042] 〔実施形態 3〕
さらに図 12Aおよび 12Bは、本発明の第三の実施形態に係るコイル用ボビンを示 すものである。同図に示すようにこのボビンは、ボビンの回転ずれを防ぐ手段として、 卷線部のスリット 32 (図 2参照)に嵌合する係止片 97を備えたものである。
[0043] 係止片 97は、スぺーサ突起 96を回転させてループ先端部 35に配置したときに卷 線部 24のスリット 32の位置に配置されるように、平面(図 12B)で見てスぺーサ突起 9 6とは略反対側に配置してある。また、係止片 97は可撓性を有し、ボビン本体 95の 上端部に設ける。したがって、係止片 97は、スぺーサ突起 96をスリット 32に落とし込 むときには、上方に橈って(図 12Aで二点鎖線で示す)卷線内側 33へのボビン本体 95の揷入を許容する。一方、ボビンを回転させ、スぺーサ突起 96をループ先端部 3 5に位置せしめると、係止片 97はスリット 32に落ち込んで元の水平な状態(図 12Aで 実線で示す)に戻る。これにより係止片 97がスリット 32に嵌まり込み、ボビンの回転を 阻止することが出来る。
[0044] 〔実施形態 4〕
前記実施形態に係るボビンは、例えば DC— DCコンバータにおけるトランスゃコィ ルに使用することが可能であり、図 13および図 14はそれぞれ、本発明の一実施形態 に係る DC—DCコンバータを示す回路図および概略斜視図である。
[0045] これらの図に示すようにこの DC—DCコンバータ 201は、例えば自動車のバッテリで ある直流電源(図示せず)に接続してその電流を平滑化する入力平滑回路 202と、 入力平滑回路 202から入力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路 2 03と、インバータ回路 203の出力電圧を変更するトランス 204と、トランス 204の出力 を整流する全波整流回路モジュール 205と、全波整流回路モジュール 205の出力電 圧を平滑化する出力平滑化回路 206とを有する。出力平滑化回路 206は、平滑コン デンサ 207と、チョークコィノレ 208と力らなり、さらにインバータ回路 203を制御するコ ントローラ(図示せず)、および電流センサ(図示せず)等を備える。そして、トランス 20 4の一次側および二次側卷線 209のうち少なくとも一方の卷線内、並びにチョークコ ィル 208内に前記実施形態に係るボビンを装着する。尚、これらの図に示す DC-D Cコンバータは一例として示したものであって、他の回路構成、並びに各部品につい て他の配置構成を採ることも可能である。
[0046] 以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明した力 本発明はこれに 限定されるものではなぐ特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うこと ができることは当業者に明らかである。
[0047] 例えば、前記実施形態では、コアを備える有芯コイルを示したが、本発明に係るコ ィルおよび本発明に係るボビンを適用するコイルは、コアを備えない空芯コイルであ つても良い。また、ボビン本体、スぺーサ突起(突起部)、並びにボビンの回転ずれを 防ぐ係止手段は、卷線ゃコアの形状等に応じて様々な構造を採ることが可能であり、 前記実施形態の形状 ·構造に限定されるものではない。また、コイルの卷数 (卷線の 数)は、 2卷あるいは 3卷に限られず、 4卷以上とすることも可能である。
[0048] また、本発明のコイルおよび本発明のボビンを使用するコイルは、インダクタンス素 子として各種の回路を形成することが可能であり、例えばスイッチング電源装置ゃノィ ズフィルタ、変圧器、 DC—DCコンバータ、インバータ等の様々な装置を構成すること が出来る。
符号の説明
11 , 51 コイノレ用ボビン
12, 52, 82, 91 , 95 ボビン本体
13, 53a, 53b, 83a, 83b, 83c, 92, 96 スぺーサ突起
21 , 60 巻線
22, 23, 68, 69 入出力端子
24, 25, 65, 66 卷線咅 B
31 , 61a, 61b 折畳部
32, 62a, 62b スジッ卜
35, 75 ループ先端部
41 , 42 コア
93 フランジ
94 係止突起
97 係止片
101 コィノレ
201 DC—DCコンノ ータ
202 入力平滑回路
203 インバータ回路
204 トランス
205 全波整流回路モジュ
206 出力平滑化回路
207 平滑コンデンサ
208 チョークコィノレ
209 トランスの卷 ,線

Claims

請求の範囲
[1] 絶縁材料により形成され、コイルの卷線の内側に揷入可能なボビン本体部と、 絶縁材料により形成され、該ボビン本体部の外周面から外方に突出して卷線と卷 線との間に介在させることが可能な突起部と、
を有するコイル用ボビン。
[2] 前記突起部を 2以上備え、
該 2以上の突起部は、互いに、前記ボビン本体部の長さ方向について卷線のピッ チに対応する予め定められた間隔を隔てて配置されている
請求の範囲第 1項に記載のコイル用ボビン。
[3] 前記ボビン本体部から突出し、かつコイルへの装着状態において卷線またはコア に当接して前記ボビンの回転を阻止する係止手段
をさらに備える請求の範囲第 1項または第 2項に記載のコイル用ボビン。
[4] 前記係止手段は、前記突起部と略反対側のボビン本体部外周面より外方に突出す るように配設され、かつ、コイル卷線の折畳部に形成されるスリット内に嵌合する係止 片からなる
請求の範囲第 3項に記載のコイル用ボビン。
[5] 前記係止手段は、
前記ボビン本体部の長さ方向端部において該ボビン本体部の外周面より外方に張 り出すフランジ部と、
該フランジ部の縁部から、前記ボビン本体部の延在方向と反対方向に突出してコア に係合可能な少なくとも 1つの係止突起と、
を有する請求の範囲第 3項に記載のコイル用ボビン。
[6] 前記突起部の肉厚寸法を、前記卷線と卷線との間の間隔以上の大きさとした
請求の範囲第 1項または第 2項に記載のコイル用ボビン。
[7] 請求の範囲第 1項から第 6項のいずれか一項に記載の前記ボビンを備えたコイル。
[8] コアをさらに備えた請求の範囲第 7項に記載のコイル。
[9] 一次側卷線および二次側卷線のうちの少なくとも一方の卷線に、請求の範囲第 1 項から第 6項のいずれか一項に記載の前記ボビンを備える変圧器。
[10] 請求の範囲第 9項に記載の前記変圧器を含む DC— DCコンバータ。
[11] 請求の範囲第 7項または第 8項に記載の前記コイルを含む電子部品。
[12] 乗物に搭載される電子部品であって、請求の範囲第 7項または第 8項に記載の前 記コイルを含む電子部品。
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