JP5365745B1 - リアクトルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されリアクトルを提供する。リアクトル100は、樹脂製のボビンにコイルが巻かれたデバイスである。ボビン2a、2bはフランジ3を有する。フランジ3には、スリット5が設けられている。コイル10a、10bのリード線12が、スリット5を通して出ている。ボビン両端のフランジ3の間でコイル10a、10bが樹脂30に覆われている。樹脂30を成形する際、スリット5の開口部だけに樹脂を充填すればよい。金型に樹脂を充填する際、スリット5にリード線12を収めたフランジ3が樹脂の漏洩を防止する。
Description
本発明は、リアクトル(コイルを利用した受動素子)の製造方法に関する。なお、リアクトルは、「インダクタ」とも呼ばれる。
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車が本格的に実用化され、普及が拡大している。ハイブリッド自動車や電気自動車はモータを駆動源とするため、モータ用の電気回路にリアクトルを備えることが多い。リアクトルは、インバータや電圧コンバータにおいて、電流を平滑化するのに用いられる。リアクトルの本体は、コアに巻き線(コイル)を巻いたものである。コアには、よくフェライトが用いられる。
リアクトルは、コイル(巻き線)を巻き掛けられるボビンを有するものと有さないものがある。大電流を平滑化するためのリアクトルにはボビンを有するものが多い。両端にフランジを有するボビンにコアを通し、ボビンのフランジ間にコイル(巻き線)が巻かれる。例えば、特許文献1乃至3にそのようなリアクトルの例が開示されている。いずれの文献のリアクトルも、絶縁のため、コイル全体が絶縁体で覆われている。コイルのカバーは、樹脂成形(resin casting)で作るのがコスト的に有利である。
コイルを樹脂で覆う場合、コイルのリード線は樹脂から引き出す必要がある。リード線を囲むように樹脂を充填する成形装置は複雑になってしまう。例えば、金型を閉じる際、リード線を挟み込むようにリード線の位置と金型の位置を厳密に調整しなければならない。リード線を通すキャビティの隙間を広くすると、樹脂を成形する際、リード線の回りから樹脂が漏れることがある。本明細書は、リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルを提供する。さらに本明細書は、リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルを低コストで作る技術を提供する。
本明細書が開示する技術は、樹脂を成形する前にコイル(巻き線)のリード線の一部(あるいは全部)を樹脂で囲んでおく。そのためにボビンのフランジを利用する。ボビンも樹脂で作られることが多く、絶縁体である。コイルの端は、ボビンのフランジに当接している。本明細書が開示する新規なリアクトルでは、ボビンのフランジにスリットを設け、コイルのリード線を、スリットを通して引き出す。樹脂は、ボビン両端のフランジの間でコイルを覆う。詳しくは、樹脂は、両方のフランジに接するとともに、一方のフランジから他方のフランジまでコイルを覆う。樹脂を成形する際、スリットの開口部だけに樹脂を充填すればよい。金型に樹脂を充填する際、スリットにリード線を収めたフランジが樹脂の漏洩を防止する。コイル全体が樹脂で覆われているとともに、コイルのリード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルが得られる。
ボビンのフランジにリード線を収容するスリットを設けることで、樹脂を成形するための金型にリード線を挟み込む隙間を設ける必要がなくなる。
また、上記のリアクトルは、シンプルな金型で樹脂を作ることができる。上記のリアクトルは、金型や製造装置が複雑にならないので、低コストで製造することができる。
なお、コイル全体が完全に樹脂で覆われている必要はない。樹脂に窓が設けられ、その窓からコイルの一部が露出していてもよい。
上記のリアクトルは、好適には次の工程で製造することができる。まず、長手方向で2個の部品に分割されたコア入りボビンを用意する。次に、ボビン部品の夫々をコイルの夫々の端から嵌める。次に、ボビンの両端のフランジの間でコイルを覆うように樹脂を成形する。前述したように、ボビンの少なくとも一方のフランジにはスリットが設けられている。なおコイルに面しているスリット角部が湾曲している。そして、ボビンの部品をコイルに嵌める際に、湾曲しているスリット角部の形状に沿ってカーブするようにコイルのリード線をそのスリットから外へ出す。樹脂を成形する際にスリットの開口がカバーで塞がれる。
本発明のさらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
(第1実施例)図面を参照して第1実施例のリアクトルを説明する。図1にリアクトル100の分解斜視図を示し、図2にボビンの斜視図を示し、図3にリアクトル(樹脂なしの半完成品)の斜視図を示す。なお、図1では樹脂は省略している。図4に、フランジに設けられたスリット付近の拡大平面図を示す。図5に、完成したリアクトルの斜視図を示す。リアクトル100は、例えば電気自動車の電流平滑化に使われる。リアクトル100は大電流用であり、巻き線として平角線が用いられている。平角線は、断面が矩形の導線である。
リアクトル100を概説する。リアクトル100は、リング状のコアが樹脂製のボビン2で覆われており、そのボビン2の2箇所に巻き線が巻き掛けられて2個のコイル10a、10bが形成されている(図3参照)。コイル10a、10bは、ボビン両端のフランジ3の間に巻かれている(図3)。コイル10a、10bは、フランジ3の間で樹脂30(樹脂カバー部)に覆われる(図5)。フランジ3と樹脂30の間からコイルのリード線12が引き出されている。
次に、リアクトル100を詳細に説明する。図2に示されているように、リング状のボビン2は、長手方向(X軸方向)のほぼ中央で2個の部品2a、2bに分割されている。従って夫々の部品2a、2bは、C形状をなしている。
ボビン部品2aの内部にはC形状のコア22aが埋め込まれており、ボビン部品2bの内部にはC形状のコア22bが埋め込まれている。コア22a、22bは、フェライトでできている。ボビンの部品2a、2bを向かい合わせると、コア22a、22bも向かい合わせとなり、リング状のコアが形成される。
ボビン2の夫々の端部にはフランジ3が設けられている。両端のフランジ3の間で導線が巻き掛けられてコイル10a、10bが形成される。フランジ3は、コイルの位置を規制する。別言すれば、フランジ3は、コイルの両端に位置する。フランジ3にはスリット5が設けられている。図3に示すように、コイル10a、10bのリード線12が、スリット5を通って伸びている。なお、スリット5の両側にてフランジ3からリブ4が伸びており、リブ4によって、断面が矩形のリード線12の幅に相当するスリット5の高さが確保されている。即ち、スリット5の断面のサイズは、コイルのリード線12の断面のサイズとほぼ同じである。
製造手順に従ってリアクトル100を説明する。まず、長手方向で2個に分割されたボビン2を用意する(図2)。ボビン部品2aは、C形状のコア22aを金型に入れ、コア22aの周囲のキャビティに樹脂を射出して成形する。即ち、コア入りボビン部品2aは、樹脂の射出成形で作られる。他方のボビン部品2bも同様である。
次に図1に示すように、コイル10a、10bの夫々の端からボビン部品2a、2bを嵌める。コイル10a、10bにボビン部品2a、2bを嵌める際、2個のボビン部品2a、2bの間に、スペーサ21を配置する。スペーサ21は、非磁性材料で作られている。スペーサ21の材料は例えばアルミナセラミックスである。
ボビン2aと2bは接着剤により接合される。このとき、ボビン2a、2bのフランジ3に設けられたスリット5に、コイルのリード線12を通す。先に述べたように、スリット5のサイズはリード線12の断面サイズにほぼ等しいので、リード線12はスリット5にほぼ隙間なく嵌る。
図4に、スリット5周辺の平面図を示す。図4に示すように、スリット5の内側(コイル10aに面する側)の角5aは、フランジの内側面からスリット側壁に向かって湾曲している。コイル10a(10b)にボビン部品2a(2b)を嵌め込むと、リード線12は、湾曲したスリット角部5aに沿ってカーブしながらスリット5に入っていき、スリット5の反対側へと出る。別言すれば、リード線12は、湾曲したスリット角部5aの形状に沿ってカーブしている。
コイル10a、10bの両側からボビン部品2a、2bを嵌め込むと、図3に示したリアクトルの半完成品90が得られる。次に、半完成品90を別の金型に入れ、両端のフランジ3の間に樹脂を充填し、樹脂30を形成する(図5)。図5に示すように、樹脂30は、リブ4とリード線12の上側を覆う。即ち、樹脂30は、スリット5の開口を塞ぐ。図5の符号31が、リブ4とリード線12の上側を覆う封止部を示している。フランジ3のスリット5と、樹脂30の封止部31によって、リード線12の回りが封止される。こうして、リアクトル100が完成する。
上記説明したリアクトル100の特徴を述べる。リアクトル100は、環状のコア22a、22bを覆うように樹脂製のボビン2を形成し、ボビン両端のフランジ3の間にコイル10a、10b(巻き線)を捲回したデバイスである。コイル10a、10bは、ボビン2のフランジ3と樹脂30で覆われる。フランジ3に設けられたスリット5からコイル10a、10bのリード線12が引き出されている。リード線12の引き出し口は、スリット5と樹脂30で囲まれており、封止される。樹脂30の成形に先立ってリード線12はスリット5に挟まれる。そのため、樹脂成形の際にリード線12の全周に溶融樹脂を充填する必要がない。樹脂成形の際に溶融樹脂がリード線12の回りから洩れることがほとんどない。上記の技術によれば、リード線12の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されたリアクトル100が得られる。
特に、スリット5の内側角部5a(コイルに面した角部)が湾曲しており、リード線12はその湾曲角部に沿ってカーブしながらスリット5に入る(図4参照)。リード線12の一方の面とスリット壁面(湾曲角部5a)が密着する。この構造が、溶融樹脂の漏れ防止に寄与する。さらに、スリット5の内側角部5aが湾曲していることによって、リード線12をスリット5に通し易いという利点が得られる。さらに、湾曲角部5aとリード線12の間の隙間が広い側には溶融樹脂が充填され、隙間が埋められる。
コア22aを内包したボビン部品2a、及び、コア22bを内包したボビン部品2bを製造する工程を一次成形と称し、樹脂30を射出成形する工程を第2次成形と称することもある。ボビン2と樹脂30は、同一の材料で作られる。そのため、フランジ3(リブ4)と樹脂30(封止部31)は、一つに融合する。
上記のリアクトル100は、平角線を用いている。幅の広い平角線の大半をフランジ3のスリット5が囲んでおり、樹脂30はごく一部(平角線の上端)を覆うのみでよい。そのため、樹脂30を成形する金型に平角線を挟む隙間を設ける必要がない。従って上記のリアクトルはシンプルな金型で樹脂30を成形することができる。
(第2実施例)図6に第2実施例のリアクトル200を示す。図6では、樹脂の図示を省略している。リアクトル200は、フランジ3にリブ204が設けられており、そのリブ204(フランジ3)に、リード線12の全周を囲む閉スリット205が設けられている。リアクトル200でも、スリット205のサイズはリード線12の断面サイズにほぼ等しい。その他の構成は第1実施例のリアクトル100と同じである。第2実施例のリアクトル200は、リード線12の全周が閉スリット205で囲まれているので、樹脂を成形する際にリード線12の脇から溶融樹脂が漏れることがさらに効果的に防止される。
(第3実施例)図7に第3実施例のリアクトル300を示す。リアクトル300は、樹脂330に窓341が設けられおり、その窓341からコイル10aの一部とコイル10bの一部が露出している。露出部には、後に伝熱材が当てられる。伝熱材を通してコイル10a(10b)の熱を外部に放出するためである。伝熱材も絶縁体であるため、最終的にはコイル全体が絶縁体で覆われる。
本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明した。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、開示された追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善されたリアクトルあるいはその製造方法を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。
また、上記の詳細な説明で開示された特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。
本明細書及び/又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び/又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Claims (1)
- 長手方向で2個の部品に分割されたボビンを用意する工程と、
ボビンの夫々の部品をコイルの夫々の端から嵌める工程と、
ボビンの両端のフランジの間でコイルを覆うように樹脂を成形する工程と、
を備えており、
少なくとも一方のフランジにスリットが設けられているとともにコイルに面しているスリット角部が湾曲しており、ボビンの部品を嵌める際に、湾曲しているスリット角部の形状に沿ってカーブするようにコイルのリード線をそのスリットに通す、
ことを特徴とするリアクトルの製造方法。
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