(57)【要約】【課題】  たるみを設けることなく新たな断線防止構造とすることで、簡単な組立工程で製造できるコイル装置を提供すること【解決手段】  コイルボビン１１と、そのコイルボビンの周囲に巻き付けたコイル線２０と、そのコイルボビンの軸方向の両端の少なくとも一方（後端面１４ａ）に取り付けた端子ピン３０と、を備える。端子ピンは、コイルボビン内に挿入される基部３２と、コイル線の先端部位２３を巻き付けるための巻付部３１と、それら基部と巻付部との間に位置する中間部３３と、を有する。中間部は、基部側から離れるにつれてその外形寸法が徐々に広くなる等脚台形状からなり、コイル線の先端部位は、中間部と巻付部とに巻き付けるとともに、コイル線の先端部位と中間部とは、相対的に移動可能にした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルボビンと、
そのコイルボビンの周囲に巻き付けたコイル線と、
そのコイルボビンの軸方向の両端の少なくとも一方に取り付けた端子ピンと、
を備え、
前記端子ピンは、前記コイルボビン内に挿入される基部と、前記コイル線の先端部位を巻き付けるための巻付部と、それら基部と巻付部との間に位置する中間部と、を有し、
前記中間部は、前記基部側から離れるにつれてその外形寸法が徐々に大きくなるような形状からなり、
前記コイル線の先端部位は、前記中間部と前記巻付部とに巻き付けるとともに、前記コイル線の先端部位と前記中間部とは、相対的に移動可能にしたことを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記コイル線の先端部位は、前記巻付部に巻付けられた全部あるいは一部がはんだ付けされてその巻付部に固定されることを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
前記端子ピンは、平板状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル装置。
【請求項４】
前記基部の側面は、前記中間部との境界付近に切欠部が形成され、前記コイル線の先端部位は、その切欠部内を通り前記コイルボビンの角部と非接触で前記中間部に巻き付けられるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル装置。
【請求項５】
前記端子ピンの前記巻付部の先端側に、その巻付部の側面よりも外側に突出する接続端子部を設け、
その接続端子部が回路基板に連結されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル装置。
【請求項６】
前記コイルボビン並びに前記回路基板を筒状のケース内に収納するとともに、そのケース内に樹脂を充填して前記回路基板を樹脂モールドすることを特徴とする請求項５に記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイル装置に関するもので、より具体的にはコイルボビンに巻き付けたコイル線の両端と、そのコイルボビンに取り付けられた端子ピンとの接続部分の構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイル装置は、パワーカプラ，回転センサ等の各種のセンサ，ソレノイド，トランス等に用いられる。図１は、コイル装置の一例を示している。コイル装置は、筒状のコイルボビン（スプール）１の周囲にコイル線２を巻き付けるとともに、そのコイル線２の巻き始めと巻き終わりの両端２ａを、コイルボビン１に取り付けた端子ピン３に巻き付けて構成される。この端子ピン３に巻き付けたコイル線２の両端２ａは、はんだ４等で固定することもある。
【０００３】
コイルボビン１の側面には、軸方向にのびるガイド溝１ａが形成され、コイル線２の両端２ａは、このガイド溝１ａ内を通って外部に導かれて、端子ピン３に至る。このとき、ガイド溝１ａ内でたるみ２ｂを設けるようにしている。これにより、使用時に端子ピン３とコイルボビン１とが、互いに離反する方向に力が加わり、端子ピン３がコイルボビン１から離れる方向に相対移動した場合でも、たるみ２ａの部分でその移動によりコイル線２が引っ張られてコイル線２にストレスが加わることが吸収され、コイル線２が断線するのが防止される。
【０００４】
たとえば、コイル装置をパワーカプラ等に用いる場合、コイル線２を巻き付けたコイルボビン１に設けた端子ピン３と、回路基板とを電気的に接続するとともに、それらコイルボビン１並びに回路基板を底のある一端が開口した筒状の金属ケース６内に挿入したのち、その金属ケースの開口側からエポキシ樹脂７等を充填してモールドした構成をとる。すると、使用時に回路基板上の部品・ＩＣが発熱することに伴い、エポキシ樹脂７等が熱膨張するので、コイルボビン１は、エポキシ樹脂７等から図中矢印方向の力を受け、コイルボビン１は、当該力の方向（図中左方向）に移動する。このとき、端子ピン３はエポキシ樹脂７等に樹脂モールドされて一体化されていることから、相対的に端子ピン３はコイルボビン１から離れる方向に移動することになる。よって、上述した使用時における相対移動が生じるが、たるみ２ａがあるためコイル線２の断線は防止される。
【０００５】
もちろん、端子ピン３とコイルボビン１の相対的な離反方向の移動は、このような熱膨張に伴うものに限ることはなく、たとえば、コイル装置の落下や、外部からあら耐えられる衝撃・振動等の外乱を受け、端子ピン３がコイルボビン１から抜け出る方向に移動することなど各種の場合があり、樹脂モールドの有無に関係なく生じる現象である。この種のたるみを利用した断線防止構造を採用したコイル装置は、たとえば特許文献１等に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−９０００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のたるみ２ａを持たせた構造のコイル装置は、その製造工程に治具や余計な作業が発生し効率が悪い。すなわち、コイルボビン１の周囲にコイル線２を巻き付けているときは、一定のテンションをかけた状態で行えばよいので自動巻付け装置を用いて簡単に行える。しかし、その一定のテンションを掛けた状態のまま端子ピンにまでからげてしまうと、コイル線２の先端はピンと張った状態となり、たるみ２ａを設けることができない。そこで、たとえば、図１に示すガイド溝１ａをまたぐように棒状体を配置し、その状態でコイル線２の先端をその棒状体の上を通しながら端子ピン３に巻き付ける。すると、ガイド溝１ａ内をそのまま通過させる場合に比べ、棒状体の上を通る分だけ迂回することになるので、その後、棒状体を取り除くと、迂回させた分だけたるみを形成することができる。このように、棒状体の設置・取り外し等の作業が必要となるので、巻き付け行程が煩雑となる。
【０００７】
さらに、たるみ１ａを設けた場合、経時変化によりそのたるみ部分がコイルボビン１に巻き付けた部分に移動してしまい、巻き付けた部位がゆるむおそれがある。係る事態の発生を防止するためには、コイルボビン１の周囲に巻き付けた部分からガイド溝１ａ内に導かれる直前の部位に接着剤８を塗布して、その一定のテンションで巻き付けられた状態を維持するような作業も必要となるので煩雑となる。
【０００８】
また、たるみ２ａの量や形成位置が一定量でないため、衝撃や振動の度合いで断線することもある。さらに、上述したパワーカプラ等のように、ケース内に収納するタイプの場合、係る収納させる際にたるみ２ａの部分が移動してしまい、断線を防止するために十分なたるみの量・位置を維持することができないおそれもある。
【０００９】
この発明は、たるみを設けることなく新たな断線防止構造とすることで、巻き線作業に治具や別工程が不要になるため、簡単な組立工程で製造できるとともに、製造されたコイル装置の品質の安定化を図ることができるコイル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるコイル装置は、（１）コイルボビンと、そのコイルボビンの周囲に巻き付けたコイル線と、そのコイルボビンの軸方向の両端の少なくとも一方に取り付けた端子ピンと、を備え、端子ピンは、コイルボビン内に挿入される基部と、コイル線の先端部位を巻き付けるための巻付部と、それら基部と巻付部との間に位置する中間部と、を有し、中間部は、基部側から離れるにつれてその外形寸法が徐々に大きくなるような形状からなり、コイル線の先端部位は、中間部と巻付部とに巻き付けるとともに、コイル線の先端部位と中間部とは、相対的に移動可能にした。
【００１１】
端子ピンの形状が、コイルボビンに挿入される基部側から徐々に外形寸法が大きく（広く）なるような中間部を設けたので、その中間部の側面の一部また全部が、傾斜面となる。よって、外部からの衝撃や振動その他の力が作用して、端子ピンがコイルボビンから相対的に離反する方向に移動しようとした場合、傾斜面の効果により、その移動によりコイル線の先端部位に加わるストレスが小さく、断線が防止される。よって、従来のように“たるみ”を持たせる必要が無く、コイル線のコイルボビンに対する巻付け行程が、特別な治具など用いることなく簡単に行える。さらに、従来のように、たるみ量の不足やたるみの形成位置が不適切となることで断線を生じるようなことも無くなる。
【００１２】
（２）コイル線の先端部位は、巻付部に巻付けられた全部あるいは一部がはんだ付けされてその巻付部に固定されるようにするとよい。このようにすると、コイル線の先端部位が巻付部に確実に固定されるので、使用時にはずれたりすることがない。もちろん、はんだにより固定するものに限ることはなく、樹脂その他の接着剤により固定しても良いし、単に巻き付けるだけでも良い。この発明は、第１実施形態の変形例として実現されている。
【００１３】
（３）端子ピンは、平板状に形成されるとよい。このようにすれば、端子ピンを所定形状に打ち抜くことで簡単に傾斜面（実施形態の傾斜辺３３ａ）を有する中間部を備えた端子ピンを製造することができる。もちろん、円柱を基本形状とし、中間部を円錐形にしたり、その他の任意の形状とすることができる。
【００１４】
（４）基部の側面は、中間部との境界付近に切欠部が形成され、コイル線の先端部位は、その切欠部内を通りコイルボビンの角部と非接触で中間部に巻き付けられるようにするとよい。この発明は、第２実施形態で実現されている。このようにすると、コイル線の先端部位が、コイルボビンの角部に擦れてストレスを受けることを抑制できる。
【００１５】
（５）端子ピンの巻付部の先端側に、その巻付部の側面よりも外側に突出する接続端子部を設け、その接続端子部が回路基板に連結されて一体化するようにするとよい。この発明は、第３実施形態により実現されている。第３実施形態では、接続端子部は、巻付部の先端側を９０度折り曲げたＬ字状に形成したが、本発明はこれに限ることはなく、Ｔ字状でも良いし、任意の形状で少なくとも一方の側面が外に突出する部分を有し、その部分が接続端子部となって回路基板に接続されるようになっていればよい。また、回路基板との接続も、第３実施形態のように、回路基板に設けた孔部内に挿入・貫通する構造に限ることはなく、回路基板の表面に面接触（線接触）させる（好ましくは、その接触部位ではんだ付け等にて一体化する）ようにしてもよい。このようにすると、回路基板と接続され、センシング等の所定の機能を有するコイル装置（一種の電子機器・部品）となる。
【００１６】
（６）上記の（５）の発明を前提とし、コイルボビン並びに回路基板を筒状のケース内に収納するとともに、そのケース内に樹脂を充填して回路基板を樹脂モールドするとよい。この発明は、第４実施形態により実現される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、たるみを設けることなく新たな断線防止構造とすることで、巻き線作業に治具や別工程が不要になり、簡単な組立工程で製造できるとともに、製造されたコイル装置の品質の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図２は、本発明のコイル装置の第１実施形態を示している。本実施形態のコイル装置は、円筒状のコイルボビン１１の周囲にコイル線２０を巻き付けるとともに、そのコイル線２０の巻き始めと巻き終わりの両端を、コイルボビン１１に取り付けた端子ピン３０に巻き付けるという基本構成をとっている。
【００１９】
コイルボビン１１は、円柱状の本体の周面に、一周にわたる帯状の凹部１２が形成される。この凹部１２は、無端状（リング状）となっている。この凹部１２を挟み、軸方向先端は、幅の狭いフランジ部１３となり、軸方向後端は、幅の広いベース部１４となる。ベース部１４の側面には、軸方向に伸びるガイド溝１５が２本形成される。このガイド溝１５は、一端は凹部１２に連続し、他端はベース部１４の後端面１４ａに開口している。また、２本のガイド溝１５は、１８０度離れた位置、つまり、径方向反対側（両ガイド溝１５を結ぶ仮想線が、ベース部１４の直径となる）位置に設けられている。
【００２０】
ベース部１４の後端面１４ａには、端子ピン３０を挿入するための挿入穴１６が形成される。この挿入穴１６は、ガイド溝１５に沿って形成される。そして、本実施形態では、後述するように、端子ピン３０の形状を平板としているので、挿入穴１６も扁平な矩形状の穴となる。そして、ガイド溝１５は、ベース部１４の後端面１４ａ近傍側で、挿入穴１６と繋がっている。つまり、ガイド溝１５から挿入穴１６に至る連続した空間が形成される。もちろん、ガイド溝１５の幅は、挿入穴１６の幅よりも狭くしており、挿入穴１６内に挿入された端子ピン３０が、ガイド溝１５側に抜け出ることが抑制される。さらに、挿入穴１６の全長にわたってガイド溝１５に開口するのではなく、その奥部は、閉塞する（ガイド溝１５と接続されない）ように構成することで、より確実に、挿入穴１６内に３０を挿入した状態を保持できる。
【００２１】
端子ピン３０は、金属製の平板を用い、適宜形状に形成される。具体的な形状は、以下の通りである。まず、端子ピン３０は、挿入穴１６の内形状に略符合する矩形状の基部３２と、コイル線２０の先端部位２２を巻き付けるための細長な帯状の巻付部３１と、それら基部３２と巻付部３１との間に位置する中間部３３と、を有する。これら巻付部３１，基部３２，中間部３３の肉厚は、いずれも等しくし、一枚の金属板を打ち抜くこと等で製造することができる。また、巻付部３１の幅は、基部３２の幅よりも狭くしている。そして、中間部３３は、基部３２側が上辺となる略等脚台形を基本形状としている。つまり、中間部３３は、その幅が基部３２側が最も狭く、そこから離れる（巻付部３１側に近づく）につれて徐々に幅が広くなるようにしている。これにより、その中間部３３の両傾斜辺３３ａは、ベース部１４の後端面１４ａを基準として、逆ハの字になる。さらに、中間部３３は、もっとも幅の狭い基部３２側の当該幅を、基部３２の幅とほぼ等しくさせている。これにより、挿入穴１６内には、基部３２のみが挿入されることになり、中間部３３並びに巻付部３１は、コイルボビン１１の外部に露出する。
【００２２】
コイル線２０は、銅線（ワイヤ）の周囲をポリウレタン，ポリエステル，エナメル等の絶縁性材料で被覆した低抵抗の金属細線である。このコイル線２０を、一定のテンションでコイルボビン１１の凹部１２内に巻き付けることでコイル部２１が形成される。コイル線２０のうち、コイル部２１の両端に繋がる引出線部位２２は、ガイド溝１５内に配線され、更にそのコイル線２０の両先端部位２３が、ガイド溝１５から外部（ベース部１４の後端面１４ａの外側）に引き出されるとともに、それぞれ端子ピン３０に巻き付けられて固定される。
【００２３】
具体的には、先端部位２３は、端子ピン３０の中間部３３と巻付部３１の周囲に巻き付けられる。このとき、ガイド溝１５から端子ピン３０（中間部３３，巻付部３１）に至るまで、コイル線２０の引出線部位２２並びに先端部位２３は、所定のテンションでピンと張った状態となり、従来のように、ガイド溝１５内で“たるみ”を設けていない。これにより、コイル線２０の先端部位２３は、端子ピン３０の中間部３３の傾斜辺３３ａに所定ターン数巻き付けられた後、その後に続く巻付部３１に巻き付けられて固定される。よって、中間部３３に巻き付けられていたコイル線２０の先端部位２３は、中間部３３の外形状に符合し、コイルボビン１１から離反するにつれて徐々にその巻幅（両傾斜辺３３ａ間に掛け渡されている間隔）が広くなる。
【００２４】
本実施形態のコイル装置は、コイル線２０が巻き始めから巻き終わりまで、ピンと張った状態となり、“たるみ”がない（設ける必要がない）ので、特別な治具を用いることなく自動巻付け装置等により簡単にコイルボビン１１にコイル線２０を巻き付けることができる。また、使用時等に於いて、外部からの衝撃や振動などにより、端子ピン３０がコイルボビン１１から抜け出る方向の力が加わり、端子ピン３０が相対的にコイルボビン１１から離反する方向に移動したとすると、中間部３３（傾斜辺３３ａ）も相対的にコイルボビン１１のベース部１４の後端面１４ａから離反する方向に移動するが、その中間部３３に巻き付けられていたコイル線２０の先端部位２３は、その移動に伴い中間部３３（端子ピン３０）から過度なストレスが加わることが無く、断線することがない。
【００２５】
これは、上述したように、端子ピン３０の中間部３３は、その幅が後端面１４ａから離れるにつれて徐々に広くなっているので、上記の相対的な両者が離れる方向の移動では、元々の基本状態における中間部３３に巻き付けられていたコイル線２０の先端部位２３の寸法形状に対して移動後の中間部３３の両傾斜辺３３ａ間の距離は短くなり、傾斜辺３３ａとコイル線２０の先端部位２３との間に隙間が生じるので、両者の間で大きな抵抗を生じることなくスムーズに移動されることが一因と考えられる。また、上記の移動により、中間部３３の先端（巻付部３１との境界）の位置さらには巻付部３１もコイルボビン１１の後端面１４ａから離反することになり、巻付部３１に巻き付けられていたコイル線２０の先端部位２３は、その巻付部３１とともに移動することになるので、それに続く中間部３３に巻き付けられていた先端部位２３の巻付部３１近傍部位もそれにつれて移動しようとする。このとき、たとえば円錐状のコイルバネが伸びる場合、個々のターン部分の径が小さくなり、各線の軸方向に沿う方向に起立する方向に変化しながら全長が伸びるが、それと同じように中間部３３に巻き付けられた先端部位２３は、コイルボビン１１の後端面１４ａに対して起立する方向に変形・変位し、両傾斜辺３３ａに掛け渡される各ターン部分の間隔が短くなろうとするが、上述したように中間部３３の両傾斜辺３３ａが後端面１４ａに対して逆ハの字になっていることも相まって、後端面１４ａから離反する中間部３３（傾斜辺３３ａ）は、上記の中間部３３に巻き付けられた先端部位２３の変形を許容する。このことからも、端子ピン３０が相対的にコイルボビン１１から離反する方向に移動した場合でも、コイル線２０の先端部位２３ひいては引出線部位２２に対して過度に引っ張る方向にストレスが加わることがなく、コイル線２０の破断が抑止される。
【００２６】
また、一端離れた端子ピン３０が元の位置に戻る場合も、上記と逆の動作を行うことになるとともに、コイル線２０に対して引っ張る方向に力が加わらないので、やはり断線するのが抑止される。よって、本実施形態のコイル装置は、“たるみ”を設けることなく、断線を防止する構造がとれる。なお、相対的な移動距離は、実際には、ごくわずかである。
【００２７】
なお、端子ピン３０に対するコイル線２０の巻付け・固定構造は、図２に示すように、中間部３３並びに巻付部３１に対して巻き付けただけでも良いし、図３に示すように、巻付部３１の部分ではんだ４０等により固定しても良い。特に、本実施形態では、端子ピン３０が平板状としていることから、はんだ４０を用いなくても巻き付けた状態を保持できる。また、はんだ４０を用いる場合、巻付部３１の一部又は全部で行い、中間部３３に巻き付けた先端部位２３には、はんだをつけないようにすることである。
【００２８】
図４は、本発明に係るコイル装置の第２実施形態の要部を示している。本実施形態では、端子ピン３０の基部３２の中間部３３側の側面に凹状切欠部３２ａを設けた。この凹状切欠部３２ａは、ガイド溝１５に開口している。これにより、ガイド溝１５内に配線された引出線部位２２は、ガイド溝１５から上記の凹状切欠部３２ａを経由し、そのままコイルボビン１１の後端面１４ａに接触することなく先端部位２３が中間部３３に巻き付けることができる。このように、コイルボビン１１の後端面１４ａに接触しないので、そこから受けるストレスが無く、より確実に断線が阻止される。なお、その他の構成並びに作用効果は第１実施形態並びにその変形例と同様にすることができるので、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図５は、本発明に係るコイル装置の第３実施形態を示している。本実施形態のコイル装置は、端子ピン３０の巻付部３１の先端側を９０度折り曲げて接続端子部３５を備えるようにしている。この接続端子部３５を、回路基板４１に設けた端子穴（プリント配線に接続される穴）に挿入するとともに、はんだ付けする。これにより、本実施形態のコイル装置を、回路基板４１に対して電気・機械的に直接接続することができる。
【００３０】
このように所定の回路基板４１に接続され一体化されることで、センシング等の所望の機能を付加したコイル装置となる。なお、その他の構成並びに作用効果は各実施形態並びにその変形例と同様にすることができるので、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
図６は、本発明に係るコイル装置の第４実施形態を示している。本実施形態のコイル装置は、第３実施形態のコイル装置を前提とし、一体化したコイルボビン１１並びに回路基板４１等を底のある一端が開口した筒状の金属ケース４２内に挿入したのち、その金属ケース４２の開口側からエポキシ樹脂４３等を充填してモールドした構成をとる。なお、樹脂モールドしたとしても、中間部３３（傾斜辺３３ａ）の周囲（コイル線２０の先端部位２３を巻き付けた部位）には、完全にエポキシ樹脂が稠密に入り込まず、中間部３３とそこに巻き付けたコイル線２０の先端部位２３は、相対的に若干移動できるように構成する。
【００３２】
この実施形態では、使用時に回路基板上の部品・ＩＣが発熱することに伴い、エポキシ樹脂４３が熱膨張するので、コイルボビン１１は、エポキシ樹脂４３等から図中矢印方向の力を受け、コイルボビン１１は、当該力の方向（図中左方向）に移動する。このとき、端子ピン３０はエポキシ樹脂４３に樹脂モールドされて一体化されていることから、相対的に端子ピン３０はコイルボビン１１から離れる方向に移動することになる。よって、上述した使用時における相対移動が生じるが、中間部３３に巻き付けた先端部位２３と傾斜辺３３ａとの構造からコイル線２０の断線は防止される。なお、その他の構成並びに作用効果は各実施形態並びにその変形例と同様にすることができるので、その詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のコイル装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係るコイル装置の第１実施形態を示す図である。
【図３】その変形例を示す図である。
【図４】本発明に係るコイル装置の第２実施形態の要部を示す図である。
【図５】本発明に係るコイル装置の第３実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係るコイル装置の第４実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  コイルボビン
２０  コイル線
２３  先端部位
３０  端子ピン
３１  巻付部
３２  基部
３２ａ  凹状切欠部
３３  中間部
３３ａ  傾斜辺
３５  接続端子部
４０  はんだ
４１  回路基板
４２  ケース
４３  エポキシ樹脂
【図１】
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【図２】
2010034339.tif 000004
【図３】
2010034339.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010034339.tif 000007
【図６】
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