JP2001210524A - トロイダルコイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイル部の巻き回数を多くして性能向上を図り
ながらもコイル部のリード端子を実装用回路基板の取付
孔に容易に挿入して実装することのできる構成を備えた
トロイダルコイルおよびそのトロイダルコイルを高能率
に大量生産することのできる製造方法を提供する。 【解決手段】コア部１９の全表面をボビン７で被覆し、
ボビン７におけるコア部１９を被覆するコア被覆部９の
周囲にコイル部８を巻装して構成する。コイル部８は、
断面矩形状の巻線２０を用いて形成するとともに、両リ
ード端子８ａ，８ｂのみに捩じる整形加工を施す。製造
に際しては、巻線２０を空芯状に巻装して製作したコイ
ル部８の両リード端子８ａ，８ｂに捩じる整形加工を施
し、このコイル部８を、ボビン７のスリット状挿通部１
０からコア被覆部９に外嵌状態に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種交流回路にお
ける整流回路、雑音防止回路および共振回路または高周
波回路などに用いられるトロイダルコイルおよびそのト
ロイダルコイルを高能率に大量生産することのできる製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のトロイダルコイルは、図
７および図８に示すように、中央部が開口されたドーナ
ツ状のボビン１でコア部（図示せず）の全表面を被覆し
て、そのボビン１の外周面にコイル部２，３を作業者の
手作業により巻回して構成したものが一般的である。図
７のトロイダルコイルは、断面丸形状の巻線をボビン１
に巻装してコイル部２を形成したものであり、図８のト
ロイダルコイルは、断面矩形状の巻線をボビン１に巻装
してコイル部３を形成したものである。両コイル部２，
３は、図示の便宜上、各巻線間を離間した状態に巻回し
た図示になっているが、実際にはコイル部２，３の巻線
の外周面全体に絶縁樹脂がコーティングされており、コ
イル部２，３は、絶縁樹脂コーティングによって相互の
短絡を防止して巻線間を密接させた状態でボビン１に巻
回されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図７のトロイダルコイ
ルでは、コイル部２が断面丸形状の巻線で構成されてい
ることから、コイル部２の両リード端子２ａ，２ｂを挿
入して半田付けするための実装用回路基板４の取付孔４
ａ，４ｂを、加工が容易な丸孔とすることができ、ま
た、断面丸形状のリード端子２ａ，２ｂを任意の方向に
容易に折り曲げて取付孔４ａ，４ｂに挿入できる利点が
ある。しかしながら、断面丸形状の巻線を用いたコイル
部２は、ボビン１に対し隣接する巻線間に隙間の無い密
接状態で巻装しても、巻線間が線接触であることから、
その接触部の周囲に大きな隙間が生じて、所定形状のボ
ビン１に対する巻き回数が少なくなってトロイダルコイ
ルの性能向上を図るのに限界がある。一方、コイル部２
に所定の巻き回数を確保しようとする場合には、トロイ
ダルコイル自体の小型化を図れない問題が生じる。

【０００４】これに対し図８のトロイダルコイルは、断
面矩形状の巻線を用いてコイル部３を形成しているの
で、この巻線の厚みの小さい側を互いに密接させること
によって巻き回数を多くすることができる。ところが、
コイル部３の両リード端子３ａ，３ｂを挿入して半田付
けするための実装用回路基板４の取付孔４ｃ，４ｄは、
丸孔に比較して加工が難しい角孔とする必要があるとと
もに、その角孔からなる取付孔４ｃ，４ｄに断面矩形状
のリード端子３ａ，３ｂを挿入する際の位置決めが容易
でなく、挿入が非常に困難である。これは、断面矩形状
のリード端子３ａ，３ｂをその厚みの薄いＡ矢印方向に
曲げるのは容易であるが、厚みの大きいＢ矢印方向に曲
げるのが非常に難しいためである。

【０００５】また、上記の何れのトロイダルコイルもボ
ビン１がドーナツ形状であることから、コイル部２，３
のボビン１に対する巻回を作業者の手作業に頼らざるお
えないため、コイル部２，３の巻回作業を機械化して高
能率に大量生産することができないという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、コイル部の巻き回数を多くして性能
向上と小型化とを図りながらもコイル部のリード端子を
実装用回路基板の取付孔に容易に挿入して実装すること
のできる構成を備えたトロイダルコイルおよびそのトロ
イダルコイルを高能率に大量生産することのできる製造
方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトロイダルコイルは、コア部と、前記コア
部の全表面を被覆するボビンと、前記ボビンにおける前
記コア部を被覆するコア被覆部の周囲に巻装されたコイ
ル部とを備えてなり、前記コイル部は、断面矩形状の巻
線を用いて形成されているとともに、両リード端子のみ
に捩じる整形加工が施されていることを特徴としてい
る。

【０００８】このトロイダルコイルでは、コイル部を断
面矩形状の巻線を用いて構成しているので、比較的小型
のボビンに対するコイル部の巻線の巻き回数を多くして
性能向上を図ることができる。また、実装用回路基板の
実装に際しては、捩じる整形加工が施されているリード
端子を任意の方向に自由に、且つ容易に曲げることがて
きるので、このリード端子を実装用回路基板の取付孔に
極めて容易に挿入することができる。

【０００９】上記発明のトロイダルコイルにおいて、コ
イル部の両リード端子に、スパイラル状に捩じる整形加
工が施されている構成とすることが好ましい。これによ
り、スパイラル状に捩じられているリード端子は、任意
の方向に自由に、且つ一層容易に曲げることができる。
また、リード端子は、断面矩形状の巻線をスパイラル状
に捩じることによって断面ほぼ丸形状に変形されるの
で、実装用回路基板の取付孔を丸孔とすることができ、
回路基板の孔開け加工が容易となる利点がある。しか
も、リード端子は、スパイラル状に捩じられていること
によって曲げ強度が向上し、力を加えない限り簡単に変
形しないことから、取扱いが容易となる。

【００１０】本発明のトロイダルコイルの製造方法は、
筒状体の一部にスリット状切欠き部を有して平面視ほぼ
Ｃ字形状となったコア部を製作する工程と、前記コア部
の全表面を被覆する平面視ほぼＣ字形状のコア被覆部
と、このコア被覆部の内部において同心状に位置する筒
状ボス部と、前記コア被覆部におけるスリット状挿通部
の一側面から面一の配置で前記ボス部まで延出して前記
ボス部と前記コア被覆部とを連結する連結部とを一体に
備えたボビンを製作する工程と、巻線を空芯状に巻装し
たコイル部を製作する工程と、前記コイル部の両リード
端子に捩じる整形加工を施す工程と、前記ボス部の支軸
部への外嵌によってボビン支持機構に取り付けた前記ボ
ビンの前記コア被覆部に対し前記コイル部を前記スリッ
ト状挿通部から外嵌するよう移送することにより、前記
コイル部を前記コア被覆部に巻装する工程とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１１】このトロイダルコイルの製造方法では、コ
イル部を、機械化された別工程で巻線を巻装して空芯状
に形成したのちにリード端子部に捩じる整形加工を施し
て製作でき、コイル部を、ボビン支持機構の支軸部にボ
ス部を介して取り付けたボビンのコア被覆部に対しスリ
ット状挿通部から外嵌状態に挿入させることによって自
動的に巻装することができる。したがって、このトロイ
ダルコイルは、コイル部の製作およびコイル部のボビン
への巻装を何れも機械化した簡単な自動工程によって行
うことができ、本発明のトロイダルコイルを高能率に大
量生産することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施の形態に係るトロイダルコイルを示す斜視図で
ある。このトロイダルコイルは、後述の平面視Ｃ字形状
のコア部と、このコア部の全表面を被覆するボビン７
と、ボビン７を介してコア部の周囲に巻装されたコイル
部８とを備えて構成されている。

【００１３】上記ボビン７には、コア部を被覆するコア
被覆部９と、このコア被覆部９の一部に平面視Ｃ字形状
のコア部に対応して形成されたスリット状挿通部１０
と、コア被覆部９の内部に同心状の配置で設けられた円
筒状のボス部１１と、このボス部１１とコア被覆部９と
を連結する連結部１２とが一体形成されている。連結部
１２は、スリット状挿通部１０の一側面に対し面一の状
態でコア被覆部９から延出してボス部１１に連設されて
いる。また、コア被覆部９の厚み方向の両面からは、ス
リット状挿通部１０の一側面に沿ってそれぞれ外方に突
出する係止片１３，１４がそれぞれ一体形成されてい
る。

【００１４】さらに、上記ボビン７には、コア被覆部９
の厚み方向の一面におけるスリット状挿通部１０の他面
近傍箇所に、内方に向け上がり勾配に傾斜して側面視三
角形状のストッパ用突起部１７が形成されている。さら
に、ボス部１１の内面には、筒心方向に沿った係合溝１
８が設けられている。このボビン７は、Ｃ字形状のコア
部に対し樹脂によるインサート成形により一体成形され
たものである。この実施の形態のトロイダルコイルは、
ボビン７を上記構成としたことにより、組立工程を自動
化して極めて高能率に大量生産することが可能になって
いるが、これについては後述する。

【００１５】また、コイル部８は、図８に示したと同様
の断面矩形状の巻線をボビン７のコア被覆部９の周囲に
巻線間が互いに密接する状態に巻回して構成されてい
る。このコイル部８における両リード端子８ａ，８ｂ
は、スパイラル状に捩じられて、恰も縒り線状になって
いる。したがって、このトロイダルコイルは、コイル部
８を断面矩形状の巻線を用いて構成しているので、所定
形状のボビン７に対するコイル部８の巻線の巻き回数を
多くして性能向上を図りながら小型化を達成することが
できるのに加えて、リード端子８ａ，８ｂがスパイラル
状に捩じられていることにより、このリード端子８ａ，
８ｂを任意の方向に自由に、且つ容易に曲げて実装用回
路基板の取付孔に極めて容易に挿入することができる。
また、リード端子８ａ，８ｂは、断面矩形状の巻線をス
パイラル状に捩じることによって断面ほぼ丸形状に変形
されるので、実装用回路基板の取付孔は丸孔とすること
ができ、孔開け加工が容易となる利点がある。しかも、
リード端子８ａ，８ｂは、スパイラル状に捩じられてい
ることによって曲げ強度が向上し、力を加えない限り簡
単に変形しないことから、取扱いが容易となる。

【００１６】つぎに、上記トロイダルコイルの製造方法
を、その工程順に説明する。図２はコア部１９を示す斜
視図である。このコア部１９は、高い比透磁率特性を有
する素材によって一部にスリット状切欠き部１９ａを備
えた平面視ほぼＣ字形状のほぼ円筒状に形成されてい
る。このコア部１９の表面には、図示していないが、電
気絶縁物としてのエポキシ系若しくはナイロン系の塗料
またはワニスを電気用品取締法などで要求されている厚
み以上に塗布することにより、電気絶縁層が形成されて
いる。

【００１７】図３（ａ）は、上記コア部１９の全表面を
被覆する状態にインサート形成されてなるボビン７を示
す斜視図、同（ｂ）はそのボビン７の一部破断した斜視
図を示す。このボビン７には、上述したコア被覆部９、
スリット状挿通部１０、ボス部１１、連結部１２、一対
の係止片１３，１４、ストッパ用突起部１７および係合
溝１８が一体成形されている。このボビン７の成形用樹
脂としては、コア部１９をインサート成形するに適して
いるとともにコア部１９とコイル部８とを電気絶縁する
のに適した材料であって、使用環境に適したものであれ
ば良く、最適な成形用樹脂を挙げれば、耐熱性樹脂とし
てのＰＢＴやＰＥＴなどである。

【００１８】図４（ａ）は上記コイル部８の製作過程を
示す斜視図、（ｂ）はその製作完了状態のコイル部８を
示す斜視図である。コイル部８は、（ａ）に示すよう
に、断面矩形状の巻線２０を挿通させた筒状の巻回部材
２１が巻回装置（図示せず）によって角柱状の治具２２
の周囲に回動されることにより、治具２２に巻線２０が
巻き付けられることによって空芯状に形成される。その
巻線２０の所要回数の巻き付けが終了すると、リード端
子８ａ，８ｂとなる部分の両端部がそれぞれ一対のチャ
ッキング部材２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂで挟み付
けられて、先端側を挟み付けているチャッキング部材２
４ａ，２４ｂが矢印で示す一方向に回転される。

【００１９】これにより、リード端子８ａ，８ｂはスパ
イラル状に捩じられる。そののち、治具２２が引き抜か
れることにより、（ｂ）に示す空芯状のコイル部８が出
来上がる。このコイル部８は、一般的な電気用品として
の断面矩形状の線材の表面にエナメルなどで電気絶縁し
た巻線２０を用いて形成される。また、巻線２０として
は、断面形状が四角形、台形または長方形などの何れを
も用いることができ、要は断面矩形状であってボビン７
のコア被覆部９に巻装するのに適した断面形状のものを
選択すればよい。

【００２０】図５は、コイル部８をボビン７のコア被覆
部９に外嵌状態に取り付けるための取付装置におけるボ
ビン支持機構２３とこれに取り付ける前のボビン７を示
す斜視図である。このボビン支持機構２３は、ボビン７
の円筒状ボス部１１の貫通孔１６の内径よりも大きい径
を有する回転軸２４と、ボス部１１の貫通孔１６に嵌入
することのできる外径とボス部１１の筒心方向の長さと
ほぼ同一の長さとを有して、回転軸２４の上端面に同心
状の配置で突設された支軸部２７と、支軸部２７の中央
部に上方から形成された雌ねじ孔２８に螺入するための
ねじ２９とを備えて構成されている。また、支軸部２７
の外面には、ボス部１１の係合溝１８に係入することの
できる係合条部３０が軸心方向に沿って形成されてい
る。

【００２１】そして、コア部１９を被覆したボビン７
は、係合溝１８を係合条部３０に対し嵌入できるよう合
致させた位置決め状態として、ボス部１１の貫通孔１６
に支軸部２７を挿入させながらボス部１１を回転軸２４
の上面に載置することにより、係合溝１８と係合条部３
０との係合によって回転軸２４と一体回転する状態でボ
ビン支持機構２３に取り付けられる。このとき、ボス部
１１と支軸部２７とは各々の上面がほぼ面一となる。さ
らに、ボビン７は、ねじ２９が支軸部２７の雌ねじ孔２
８にねじ込み締結されることにより、図６に示すよう
に、ボビン支持機構２３に抜け止め状態に固定される。

【００２２】続いて、図６に示すように、固定状態のボ
ビン７は、ボビン支持機構２３の回転軸２４が矢印方向
に回転されることにより、支軸部２７を介して回転軸２
４と一体に矢印方向に回転されていく。これに対し空芯
状のコイル部８は、図示しない送り機構に保持されなが
ら矢印方向に移送されて、ボビン７のスリット状挿通部
１０からコア被覆部９に対し外嵌状態に挿入されてい
く。このとき、コイル部８は、ストッパ用突起部１７に
おけるコイル部８の移送方向に向け上がり勾配となった
傾斜面に摺動しながらストッパ用突起部１７に対しスム
ーズに順次乗り越えていく。

【００２３】回転軸２４は、コイル部８の移送開始に対
し予め設定されたタイミングで、且つ所定の回転速度で
回転され始めるとともに、予め設定された時間だけ回転
して停止する。この回転軸２４が回転停止した時点で
は、コイル部８の移送方向の先端部が一対の係止片１
３，１４に当接し、且つコイル部８の移送方向の後端部
がストッパ用突起部１７を乗り越えてストッパ用突起部
１７の端面に当接している。したがって、コイル部８
は、両端部を一対の係止片１３，１４とストッパ用突起
部１７とで抜け止めされて、コア被覆部９に外嵌状態に
保持される。これにより、ボビン７のコア被覆部９への
コイル部８の巻装工程を完全自動化することが可能とな
る。最後に、コイル部８が巻装されたボビン７は、ねじ
２９を弛めて支軸部２７から取り外したのちに、支軸部
２７から抜き取られ、コイル部８が所要形状に整形され
ることにより、図１に示した一実施の形態のトロイダル
コイルとなる。ボビン支持機構２３には、次のボビン７
が上述と同様の手順で取り付けられて、以後、上述と同
様の工程が繰り返される。

【００２４】上述のトロイダルコイルの製造方法では、
機械化された別工程で形成した空芯状のコイル部８を、
コア部１９をインサート成形して得られたボビン７のコ
ア被覆部９に対し機械化した工程によって自動的に巻装
することができるので、作業者の手作業による工程が無
くなってトロイダルコイルを高能率に大量生産すること
が可能となる。また、ボビン７は、コイル部８が巻装さ
れるコア被覆部９の内部空間を利用して一体成形したボ
ス部１１によってコイル部８の巻装に支障のない状態で
ボビン支持機構２３に取り付けられるとともに、ボス部
１１に形成した係合溝１８によって回転軸２４に対し一
体回転するよう位置決めされる。コア被覆部９に巻装さ
れるコイル部８は、一対の係止片１３，１４およびスト
ッパ用突起部１７によってコア被覆部９に対し抜け止め
状態に保持される。そのため、ボビン７に一体成形した
種々の形状を利用することによってトロイダルコイルの
組立工程の機械化を達成でき、簡単な工程によって所要
のトロイダルコイルを得ることができる。

【００２５】なお、ボビン支持機構２３に取り付けたボ
ビン７の固定手段としては、上記実施の形態においてね
じ２９を用いる場合を例示しているが、支軸部２７に対
する脱着がねじ２９よりも容易な他の周知の手段を用い
て、量産性の一層の向上を図ることもできる。

【００２６】また、図３（ａ）に示すボビン７の二つの
係止片１３，１４のコア被覆部９からの突出長Ｃ，Ｄ
は、コイル部８の厚みよりも大きく設定すれば、コイル
部８のコア被覆部９からの抜脱を一層確実に防止できる
とともに、製作完了したトロイダルコイルを実装用回路
基板４などに実装する際に、コイル部８を実装用回路基
板４の表面から浮かした状態に支持できるから、コイル
部８の放熱特性が向上する利点がある。また、上記実施
の形態のようにコア被覆部９の両側にそれぞれ突出する
二つの係止片１３，１４を備えていることは、トロイダ
ルコイルの実装用回路基板４などへの実装に際しての取
付面の自由度が得られることになる。

【００２７】なお、係止片１３，１４は何れか一方側の
み或いは全く設けなくても、コア被覆部９に外嵌状態に
取り付けられていくコイル部８の先端の位置決めおよび
抜脱防止は、連結部１２で行えるので、特に支障が生じ
ない。また、傾斜面を有するストッパ用突起部１７にお
けるコイル部８が当接する当接面の高さＥは、コイル部
８の厚みの少なくとも1/10以上に設定すれば、コイル部
８を確実に抜け止めできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明のトロイダルコイ
ルによれば、コイル部を断面矩形状の巻線を用いて構成
したので、巻線の巻き回数を多くして性能向上を図りな
がらも小型化を達成することができ、それに加えて、コ
イル部のリード端子に捩じる整形加工を施したので、こ
のリード端子を任意の方向に自由に、且つ容易に曲げて
実装用回路基板の取付孔に極めて容易に挿入することが
できる。

【００２９】また、本発明のトロイダルコイルの製造方
法によれば、コイル部を、機械化された別工程で巻線を
巻装して空芯状に形成したのちにリード端子部に捩じる
整形加工を施して製作でき、コイル部を、ボビン支持機
構の支軸部にボス部を介して取り付けたボビンのコア被
覆部に対しスリット状挿通部から外嵌状態に挿入させる
ことによって自動的に巻装することができる。したがっ
て、このトロイダルコイルは、コイル部の製作およびコ
イル部のボビンへの巻装を何れも機械化した簡単な自動
工程によって行うことができ、本発明のトロイダルコイ
ルを高能率に大量生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るトロイダルコイル
を示す斜視図。

【図２】同上トロイダルコイルにおけるコア部を示す斜
視図。

【図３】（ａ）は同上トロイダルコイルにおけるボビン
を示す斜視図、（ｂ）はそのボビンの一部破断した斜視
図。

【図４】（ａ）は同上トロイダルコイルにおけるコイル
部の製作過程を示す斜視図、（ｂ）はその製作完了状態
のコイル部を示す斜視図。

【図５】同上トロイダルコイルの製造過程におけるボビ
ン支持機構にボビンを取り付ける状態を示す斜視図。

【図６】同上トロイダルコイルの製造過程におけるコイ
ル部をボビンへ取り付ける状態を示す斜視図。

【図７】従来のトロイダルコイルを実装用回路基板に取
り付ける状態を示す斜視図。

【図８】従来の他のトロイダルコイルを実装用回路基板
に取り付ける状態を示す斜視図。

【符号の説明】

７ ボビン ８ コイル部 ８ａ，８ｂ リード端子 ９ コア被覆部 １０ スリット状挿通部 １１ ボス部 １２ 連結部 １９ コア部 １９ａ スリット状切欠き部 ２０ 巻線 ２３ ボビン支持機構 ２７ 支軸部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 41/06 Ｈ０１Ｆ 41/06 Ａ (72)発明者 石村 洋三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 酒井 伸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼森 平 大阪市北区紅梅町６−25 株式会社エス・ エッチ・ティ内 Ｆターム(参考） 5E002 AB01 AB04 AD01 5E043 AA06 AB01 EA01 EA02 EA10 5E070 AA01 AB10 BA15 CA16 CA20 DA03 DA20 EA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア部と、 前記コア部の全表面を被覆するボビンと、 前記ボビンにおける前記コア部を被覆するコア被覆部の
   周囲に巻装されたコイル部とを備えてなり、 前記コイル部は、断面矩形状の巻線を用いて形成されて
   いるとともに、両リード端子のみに捩じる整形加工が施
   されていることを特徴とするトロイダルコイル。
2. 【請求項２】 コイル部の両リード端子に、スパイラル
   状に捩じる整形加工が施されている請求項１に記載のト
   ロイダルコイル。
3. 【請求項３】 筒状体の一部にスリット状切欠き部を有
   して平面視ほぼＣ字形状となったコア部を製作する工程
   と、 前記コア部の全表面を被覆する平面視ほぼＣ字形状のコ
   ア被覆部と、このコア被覆部の内部において同心状に位
   置する筒状ボス部と、前記コア被覆部におけるスリット
   状挿通部の一側面から面一の配置で前記ボス部まで延出
   して前記ボス部と前記コア被覆部とを連結する連結部と
   を一体に備えたボビンを製作する工程と、 巻線を空芯状に巻装したコイル部を製作する工程と、 前記コイル部の両リード端子に捩じる整形加工を施す工
   程と、 前記ボス部の支軸部への外嵌によってボビン支持機構に
   取り付けた前記ボビンの前記コア被覆部に対し前記コイ
   ル部を前記スリット状挿通部から外嵌するよう移送する
   ことにより、前記コイル部を前記コア被覆部に巻装する
   工程とを備えていることを特徴とするトロイダルコイル
   の製造方法。