JP7503402B2 - リアクトル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、磁性粉末と樹脂を含み、樹脂が硬化して成る熱硬化成形体を含むコアを備えるリアクトル及びその製造方法に関する。
リアクトルは、OA機器、太陽光発電システム、ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。この種のリアクトルは、磁性材からなる環状コアと、この環状コアの外周を覆う樹脂部材と、樹脂部材を介して環状コアの外周の一部に巻回されたコイルとを備えている。環状コアは、例えば、直線上に延びた複数の脚部と、この脚部の両端部に配置され、一対の脚部を繋ぐ一対のヨーク部とを有する。
特開昭61-036912号公報
従来からヨーク部には、積層鋼板が用いられてきた。しかし、積層鋼板は、積層方向に平行な方向に異方性をもつため、コアを配置する位置に制約があった。また、積層鋼板は、端材の材料ロスや形状の自由度が低いという問題があった。
この問題を解決するため、ヨーク部には、圧粉磁心やフェライトコア等の磁性粉末を加圧成形されたコアを用いる手法が知られている。もっとも、圧粉磁心やフェライトコア等は、異方性は少なく、又、材料ロスの削減はできるものの、金型に磁性粉末を充填してプレス成形するため、コアの寸法精度にばらつきがある。そのため、各コアを接合する前に、コアを研磨するなど加工する必要がある。また、大型のコアや凹凸の多い形状のコアの場合、それに応じた金型やプレス機が必要となり、製造コストがかかり、コアの形状の自由度という点では依然として問題を抱えていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コアの寸法精度を考慮することなく、コアの形状の自由度を向上させることができるリアクトル及びその製造方法を提供することにある。
本発明のリアクトルは、コアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記コアを被覆し、2分割された樹脂部材と、を備え、前記コアは、前記コイルの巻軸方向に延びる複数の脚部と、前記脚部の両端部に配置され、前記脚部を繋ぐヨーク部とを有し、2分割された前記樹脂部材は、それぞれ前記脚部と前記コイルの間に配置された筒状部と、前記ヨーク部を被覆する連結部とを有し、前記ヨーク部は、磁性粉末と樹脂とを含んだ複合磁性材料を熱硬化して成る熱硬化成形体で構成され、前記ヨーク部と前記連結部は、前記熱硬化成形体の前記樹脂で接合され、前記連結部は、前記筒状部の数に対応する開口を有する筒状部側端面と、前記筒状部側端面の反対側の端面に設けられた開口部と、前記筒状部側端面と前記端面を繋ぐ壁部と、を有し、前記熱硬化成形体の高さは、前記壁部の高さと概略同一又は前記壁部の高さよりも低いこと、を特徴とする。
また、本発明のリアクトルの製造方法は、コイルの巻軸方向に延びる複数の脚部及び前記脚部の両端部に配置され、前記脚部を繋ぐヨーク部を有するコアと、前記脚部と前記コイルの間に配置された筒状部と、前記ヨーク部を被覆する連結部を有する樹脂部材と、を備えるリアクトルの製造方法であって、磁性粉末と樹脂とを含む粘土状の複合磁性材料を前記連結部に充填する充填工程と、前記充填工程を経た後、前記複合磁性材料を硬化させる硬化工程と、を有し、前記ヨーク部は、磁性粉末と樹脂とを含んだ複合磁性材料を熱硬化して成る熱硬化成形体で構成され、前記連結部は、前記筒状部の数に対応する開口を有する筒状部側端面と、前記筒状部側端面の反対側の端面に設けられた開口部と、前記筒状部側端面と前記端面を繋ぐ壁部と、を有し、前記熱硬化成形体の高さは、前記壁部の高さと概略同一又は前記壁部の高さよりも低いこと、を特徴とする。
本発明によれば、コアの寸法精度を考慮することなく、コアの形状の自由度を向上させることができるリアクトル
第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの断面の模式図である。 第1の実施形態に係るリアクトルの製造工程を示すフローチャートである。 第1の実施形態に係るリアクトルの各製造工程を説明するための模式図である。 第2の実施形態に係るリアクトルの断面の模式図である。 第2の実施形態に係るリアクトルの製造工程を示すフローチャートである。 第2の実施形態に係るリアクトルの各製造工程を説明するための模式図である。 その他の実施形態に係るリアクトルのヨーク部の形状を示す図である。 その他の実施形態に係るリアクトルの脚部の配置及びヨーク部の形状を示す図である。 その他の実施形態に係るリアクトルの脚部の配置及びヨーク部の形状を示す図である。 従来のリアクトルのコアの配置を示す図である。 従来のリアクトルのコアの配置を示す図である。
(第1の実施形態)
(構成)
第1の実施形態に係るリアクトルについて、図面を参照しつつ説明する。図1は、第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図2は、第1の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。図3は、第1の実施形態に係るリアクトルの断面の模式図である。なお、図3では、コイルは図示していない。
リアクトル100は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル100は、コア1、樹脂部材2及びコイル3を備える。
コア1は、図2に示すように、複数の脚部11と、一対のヨーク部12とを有する。脚部11は、コイル3の巻軸方向と平行に延びている。本実施形態では、脚部11は3つ設けられ、脚部11の延び方向が平行となるように、各脚部11が対称に配置されている。対称に配置とは、点対称、線対称に配置することを含む。本実施形態では、平面視すると、各脚部11が、正三角形の各頂点の位置に配置されている。
脚部11は、4つの円柱部材11a、11b、11c、11dによって構成される。各円柱部材11a、11b、11c、11dの外径は、概略同一である。各円柱部材11a、11b、11c、11dは圧粉磁心から成る。各円柱部材11a、11b、11c、11dは、接着剤等によって接合され、1つの脚部11となる。なお、本実施形態では、脚部11は、4つの円柱部材11a、11b、11c、11dによって構成されているが、円柱部材は3つ以下であってもよいし、5つ以上の円柱部材を接合させてもよい。また、脚部11を複数の円柱部材によって構成する場合、各円柱部材の巻軸方向の長さが、同じ長さであってもよいし、それぞれ異なる長さであってもよい。
ヨーク部12は、脚部11の両端部に配置され、脚部11を繋ぐ。ヨーク部12は、コイル3の巻軸方向と直交する端面の面積が、50cm以上である。ヨーク部12は、平面視すると、各頂点が丸みを帯びた概略正三角形状となっている。ヨーク部12は、巻軸方向と直交するコイル3の端面を全て覆っている。
ヨーク部12は、磁性粉末と樹脂を含んだ複合磁性材料を熱硬化して成る熱硬化成形体により構成される。ヨーク部12と脚部11は、この熱硬化成形体の樹脂によって接合され、一体になっている。具体的には、ヨーク部12と円柱部材11a、11dの端部は、熱硬化成形体の樹脂によって継ぎ目無く一続きに接合されている。
また、寸法公差の観点から、各脚部11を構成する各円柱部材11a、11bの長さが異なることがある。本実施形態においても、他の脚部11よりも長い場合には、図3の実線の丸で示すように、脚部11を構成する円柱部材11aがヨーク部12に突出し、接合している。また、他の脚部11よりも短い場合には、図3の破線の丸で示すように、ヨーク部12を構成する熱硬化性樹脂が脚部11にも入り込み、円柱部材11aと接合している。なお、図3では、説明の都合上、脚部11とヨーク部12の境界に継ぎ目を示している。
ヨーク部12は、露出面13を有する。露出面13は、樹脂部材2に被覆されていない箇所である。露出面13は、ヨーク部12の脚部11と接合されている端面と反対側の端面である。なお、この露出面13は、圧粉磁心を加圧成形した際に形成される、プレス面及び摺動面を有していない。プレス面とは、加圧成形する際に、プレスされる端面であり、摺動面とは、金型の抜き方向と平行で、コアが金型によって擦れる面である。
熱硬化成形体を構成する磁性粉末としては、軟磁性粉末が使用でき、特に、Fe粉末、Fe-Si合金粉末、Fe-Al合金粉末、Fe-Si-Al合金粉末(センダスト)、又はこれら2種以上の粉末の混合粉などが使用できる。Fe-Si合金粉末としては、例えば、Fe-6.5%Si合金粉末、Fe-3.5%Si合金粉末を使用できる。軟磁性粉末の平均粒子径(D50)は20μm~150μmが好ましい。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、D50、すなわちメジアン径を指すものとする。
また、樹脂としては、熱硬化性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。樹脂は、磁性粉末と混合され、磁性粉末を保持する。
樹脂は、磁性粉末に対して3~5wt%含有されていることが好ましい。樹脂の含有量が3wt%より少ないと、磁性粉末の接合力が不足し、コアの機械的強度が低下する。また、樹脂の含有量が5wt%より多いと、磁性粉末を隙間なく保持することができなくなるなど、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。
樹脂部材2は、コア1を被覆し、コア1とコイル3を絶縁する。樹脂部材2を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、BMC(Bulk Molding Compound)、PPS(Polyphenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)等が挙げられる。
図2に示すように、樹脂部材2は、2分割されており、樹脂成形体21、22を有する。樹脂成形体21、22は、それぞれ別々に成形される。樹脂成形体21、22は、同一の構成となっている。樹脂部材2は、樹脂成形体21、22の筒状部23の端部が向き合うように配置される。樹脂部材2が2分割に構成されているのは、筒状部23にコイル3を装着するためである。樹脂形成体21、22は、脚部11とコイル3の間に配置された筒状部23と、ヨーク部12を被覆し、筒状部23を繋ぐ連結部24とを有する。
筒状部23は、円筒形状を有する。筒状部23は、脚部11の数に対応して設けられる。即ち、本実施形態では、筒状部23は、3つ設けられている。筒状部23の内周には、脚部11が配置される。即ち、筒状部23の内周には、円柱部材11a、11dが配置される。筒状部23の内周の外径は、円柱部材11a、11dの外径より若干大きい。若干大きいとは、例えば0.5~1.0mm程度大きい。そのため、円柱部材11a、11dの中心軸を筒状部23に中心軸に合わせて配置すると、円柱部材11a、11dの外周面と筒状部23の内周面の間には、隙間が設けられている。筒状部23の外周には、コイル3が装着されている。
図示はしていないが、円柱部材11a、11b、11c、11dの外周には絶縁紙が設けられている。この絶縁紙の厚みの分、円柱部材11a、11dの外周面と筒状部23の内周面の間に隙間が設けられている。また、円柱部材11a、11b、11c、11dとコイル3の間にも、放熱性を向上させるため、隙間が設けられている。
連結部24は、筒状部23を繋ぐ端面に筒状部23の数に対応して設けられた開口を有する筒状部側端面241を有する。この開口の外径は、筒状部23の内周の外径と概略同一径である。連結部24と筒状部23は連通している。また、連結部24は、筒状部側端面241と反対側の端面に開口部25を有する。この開口部25からヨーク部12を構成する粘土状の複合磁性材料が挿入される。この連結部24の内部に複合磁性材料を挿入し、樹脂を硬化させることで熱硬化成形体が形成される。即ち、連結部24の内部は、熱硬化成形体の形状の空間を有する。
連結部24は、筒状部側端面241と開口部25を有する筒状部側端面241の反対側の端面とを繋ぐ壁部242を有する。壁部242は、筒状部側端面241の縁から延びている。壁部242は、筒状部側端面の縁からコイル3の巻軸方向と平行に筒状部23とは反対側に向けて延びている。本実施形態においては、開口部25は、壁部242の縁によって形成されている。即ち、筒状部側端面241の反対側の端面は全面が開口部25となっている。
連結部24の内部に配置された熱硬化成形体の高さは、壁部242の高さと概略同一又は壁部242の高さよりも低い。熱硬化成形体の高さ及び壁部242の高さとは、コイル3の巻軸方向の長さを指す。
連結部24とヨーク部12は、ヨーク部12を構成する熱硬化成形体の樹脂によって接着している。即ち、連結部24とヨーク部12の間に隙間はなく、接着して接合している。
コイル3は、エナメルなどで絶縁被覆した1本の導電性部材により構成される。本実施形態では、銅線によって構成された平角線のエッジワイズコイルである。もっとも、コイル5の線材や巻き方はこれに限らず、他の形態のものであってもよい。本実施形態では、コイル3は、3つ設けられ、各脚部11にそれぞれ装着される。
(製造方法)
第1の実施形態に係るリアクトル100の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。図4は、本実施形態に係るリアクトル100の製造工程を示すフローチャートである。図5は、各製造工程を説明するための模式図である。図4に示すように、本実施形態のリアクトル100の製造方法は、(1)圧粉磁心装着工程、(2)第1の充填工程、(3)コイル装着工程、(4)第2の充填工程、(5)硬化工程を有する。
(1)圧粉磁心装着工程
圧粉磁心装着工程は、図5(a)に示すように、樹脂成形体21に脚部11を構成する圧粉磁心を装着する工程である。樹脂成形体21は、予め成形しておく。また、円柱部材11a、11b、11c、11dは、接着剤で接合し、脚部11を構成する。この脚部11を樹脂成形体21の筒状部23に挿入する。この時、筒状部23に挿入した脚部11の端面が、筒状部23と連結部24の境界面と重なるように組立体を樹脂成形体21に固定する。なお、組立体は、例えば、接着剤によって筒状部23に固定する。
(2)第1の充填工程
第1の充填工程は、開口部25から樹脂成形体21に粘土状の複合磁性材料を充填する工程である。本工程では、まず、磁性粉末と樹脂とを混合し、粘土状の複合磁性材料を作製する。この粘土状の複合磁性材料は、添加する樹脂の粘度で所望の粘性を得る。添加する樹脂の粘度は、50以上5000以下mPa・sであることが好ましい。粘度が50mPa・s未満であると、混合時において樹脂が磁性粉末に絡みつくことがなく、容器内で磁性粉末と樹脂とが分離しやすくなり、コアの密度又は強度にバラツキが生じる。粘度が5000mPa・sを超えると、粘度が高くなりすぎ、コアの密度が低下し、透磁率が低下する。本実施形態では、樹脂の粘度は4000~5000mPa・s程度とした。
磁性粉末と樹脂の混合は、所定の混合器を用いて自動で、又は、手動で行うことができる。混合する時間は、適宜設定することができ、特にこれに限定するものではないが、例えば2分間とする。このように、磁性粉末と樹脂とを混合することにより、粘土状の複合磁性材料を得ることができる。そして、図5(b)に示すように、開口部25から樹脂成形体21の内部に複合磁性材料を充填する。このとき、開口部25が上面になるように、樹脂成形体21を配置して複合磁性材料を充填する。開口部25を上面にした方が、複合磁性材料を充填しやすい。
(3)コイル装着工程
コイル装着工程は、樹脂成形体21の筒状部23にコイル3を装着する工程である。第1の充填工程を経た樹脂成形体21の向きを上下逆にする。即ち、開口部25が底面になるように、樹脂成形体21を配置する。本実施形態では、樹脂の粘度が4000~5000mPa・s程度である。樹脂と軟磁性粉末を混合した複合磁性材料の粘度は、樹脂の粘度より1桁(数十Pa・s)程度大きくなる。そのため、樹脂成形体21の向きを上下逆にしても、複合磁性材料が開口部25から流れ出ることがない。そして、図5(c)に示すように、上下逆にした樹脂成形体21の筒状部23にコイル3を装着する。
(4)第2の充填工程
第2の充填工程は、開口部25から樹脂成形体22に粘土状の複合磁性材料を充填する工程である。本工程では、まず、図5(d)に示すように、筒状部23の外周をコイル3の内周に挿入し、樹脂成形体22の筒状部23の内周を円柱部材11bに挿入する。その後、開口部25から樹脂成形体22の内部に粘土状の複合磁性材料を充填する。この複合磁性材料は、第1の充填工程で作製したものと同様のものを用いる。
また、円柱部材11a、11bの寸法公差により、各脚部11の長さが異なる。そのため、図5(d)のように、円柱部材11bの端部が、筒状部23と連結部24の境界面を突出する場合、未達のある場合がある。このような場合であっても、複合磁性材料が粘土状であるため、突出している場合には、その部分を避けて複合磁性材料を充填させ、又、未達の場合には、筒状部23の内部にまで複合磁性材料を充填させることができる。そのため、脚部11とヨーク部12の間にギャップを形成させることなく、脚部11とヨーク部12を接合することができる。
(5)硬化工程
硬化工程は、第1の充填工程及び第2の充填工程で樹脂成形体21、22の連結部24に充填した複合磁性材料に含まれる樹脂を硬化させる工程である。樹脂は、熱を加えることにより硬化させる。加熱温度は、樹脂の種類、含有量、乾燥温度等に応じて適宜変更可能であり、例えば、90℃~150℃とすることができるが、これに限定されない。加熱時間は、樹脂の種類、含有量、乾燥時間等に応じて適宜変更可能であり、例えば、1時間~5時間とすることができるが、これに限定されない。樹脂が硬化されることで、複合磁性材料は、熱硬化成形体になるとともに、連結部24とヨーク部12が、当該樹脂によって接合される。
なお、本実施形態では、第1の充填工程と第2の充填工程の間にコイル装着工程を有していたが、第1の充填工程の前にコイル装着工程を経てもよい。この場合、圧粉磁心装着工程を経た後に、コイル3を装着する。そして、樹脂成形体22を装着する。最後に、樹脂成形体21、22にそれぞれの開口部25から複合磁性材料を充填させ、複合磁性材料の樹脂を硬化させる。
(効果)
本実施形態に係るリアクトル100は、コア1と、コア1に巻回されるコイル3と、コア1を被覆し、2分割された樹脂部材2と、を備える。コア1は、コイル3の巻軸方向に延びる複数の脚部11と、脚部11の両端部に配置され、脚部11を繋ぐヨーク部12とを有する。樹脂部材2は、樹脂成形体21、22に2分割されている。樹脂成形体21、22は、それぞれ脚部11とコイル3の間に配置された筒状部23と、ヨーク部12を被覆する連結部24とを有する。ヨーク部12は、磁性粉末と樹脂とを含んだ複合磁性材料を熱硬化して成る熱硬化成形体で構成され、ヨーク部12と連結部24は、熱硬化成形体の樹脂で接合されている。
このように、ヨーク部12と連結部24が熱硬化成形体の樹脂で接合しているということは、樹脂を硬化させる前の粘土状の複合磁性材料を連結部24に充填することになる。即ち、コア1のヨーク部12は、リアクトル100の構成部材である樹脂成形体21、22の連結部24の内部で成形される。換言すれば、ヨーク部12を構成するコア1を金型で事前に成形する必要がなく、リアクトル100の組立作業の中で成形することができる。そのため、作業工程及び製造コストを削減することができる。
また、コア1の成形体を作製する必要がなくなるため、コア1の寸法精度のばらつきを考慮する必要がなく、容易にコア1のヨーク部12を作製することができる。さらに、連結部24の内部形状によってヨーク部12の形状を容易に形成することができるので、コア1の形状の自由度が向上する。
脚部11は、3本以上設けられ、3本以上の脚部11は、対称に配置されている。脚部11が3本以上設けられている場合、ヨーク部12は大型化する。具体的には、ヨーク部12のコイル3の巻軸方向と直交する端面の面積が、50cm以上となる。
例えば、脚部を3本設ける場合、従来であれば、図12に示すように、2つのE字型コア110の脚部を向き合わせて接合され、各脚部は横並びに配置されていた。この各脚部にコイル130を装着すると、中脚には、2つの外脚から磁束が流れ込むため、中脚のインダクタンス値が大きくなり、インダクタンス値にばらつきが生じていた。
この問題を解消するため、図13に示すように、図12の外脚の外側に、さらにコイル130が装着されないコの字型コア140を設けていた。この場合、コイルが装着されていない脚部に外脚からの磁束を流すことができるので、一定の効果を得ることができる。しかし、5本の脚部が横並びに配置されるため、大型化する。
そこで、本実施形態のように、3本の脚部を対称に配置して小型化したリアクトルが作製された。もっとも、3本以上の脚部を設ける場合には、必然的にヨーク部は大型化する。具体的には、ヨーク部12のコイル3の巻軸方向と直交する端面の面積が、50cm以上となる。このような大型のヨーク部12は、圧粉磁心では成形が困難であった。
本実施形態では、連結部24の内部に複合磁性材料を充填し、樹脂を硬化するたけで、ヨーク部12を成形できるので、ヨーク部12が大型化しても容易にコア1を成形することができる。
ヨーク部12は、巻軸方向と直交するコイル3の端面を全て覆っている。これにより、ヨーク部12の厚みを薄くすることができる。その結果、リアクトル100の巻軸方向の長さを短くすることができ、リアクトル100を小型化することができる。
脚部11は、圧粉磁心で構成され、圧粉磁心とヨーク部12を構成する熱硬化成形体は、熱硬化成形体の樹脂により継ぎ目無く一続きに接合されている。これにより、脚部11の圧粉磁心とヨーク部12の熱硬化成形体は、ギャップなく接合されるので、接合箇所から生じる漏れ磁束を低減できる。また、樹脂によって脚部11とヨーク部12を接合させることができるので、接着剤等を使用しない分、コストを削減することができる。さらに、磁束を発生させる脚部11に熱硬化成形体よりも透磁率が高い圧粉磁心を用いることで、低い電流動作時のインダクタンス値を向上させることができる。
また、圧粉磁心の寸法公差から各脚部の長さが異なる場合がある。従来は、各脚部の長さを均一にするため、研磨等によって各脚部の長さを同一にしていた。しかし、本実施形態では、ヨーク部12を構成する熱硬化成形体によってこの寸法公差を調整することができるので、研磨等の作業を行う必要がなく、リアクトル100の生産性が向上する。
脚部11は、複数の圧粉磁心を接合されている。複数の圧粉磁心を接合して脚部を構成する場合、各圧粉磁心の寸法公差が重なり合うため、各脚部11の長さがより大きく異なる虞がある。この場合であっても、研磨等の作業を行う必要がないため、リアクトル100の生産性が向上する。
連結部24は、筒状部23の数に対応する開口を有する筒状部側端面241と、筒状部側端面241の反対側の端面に設けられた開口部25と、筒状部側端面241と筒状部側端面241の反対側の端面を繋ぐ壁部242と、を有し、熱硬化成形体の高さは、壁部242の高さと概略同一又は壁部242の高さよりも低い。このように、コア1の形状の自由度が向上する。開口部25は、壁部242の縁によって形成されている。このように、連結部24の背面全体が開口部25となる。そのため、複合磁性材料を連結部24の内部に充填しやすく、作業効率が向上する。
また、本実施形態のリアクトル100の製造方法は、充填工程で添加する複合磁性材料に含まれる樹脂の粘度は、50以上5000以下mPa・sである。これにより、複合磁性材料が粘土状となるため、複合磁性材料を充填後に動かしても充填された複合磁性材料がこぼれることを防止することができる。そのため、作業性が向上する。
(第2の実施形態)
(構成)
第2の実施形態に係るリアクトル100について図面を参照しつつ説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成及び機能については、同一の符号を付し、その説明は省略する。図6は、第2の実施形態に係るリアクトルの断面の模式図である。第1の実施形態では、脚部11は圧粉磁心で構成されていたが、第2の実施形態の脚部11は、ヨーク部12と同様、熱硬化成形体によって構成される点が異なる。
樹脂部材2は、樹脂成形体26、27に2分割されている。樹脂成形体26、27は、筒状部28を有する。この筒状部28の巻軸方向の長さは、第1の実施形態の筒状部23よりも長い。樹脂部材2は、樹脂成形体26と樹脂成形体27の互いの筒状部28を向かい合わせ、筒状部28を嵌合することで樹脂部材2が形成される。
筒状部28の内周には、脚部11が設けられている。そして、連結部24とヨーク部12だけでなく、筒状部28と脚部11も、熱硬化成形体の樹脂によって接着して接合されている。また、コア1は、脚部11とヨーク部12が継ぎ目無く一体となっている。即ち、コア1には、接合箇所が存在せず、コア1は、継ぎ目無く一続きに形成されている。
(製造方法)
本実施形態のリアクトル100の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図7は、第2の実施形態に係るリアクトル100の製造工程を示すフローチャートである。図8は、各製造工程を説明するための模式図である。図7に示すように、(1)コイル装着工程、(2)充填工程、(3)硬化工程を有する。
(1)コイル装着工程
コイル装着工程は、樹脂部材2にコイルを装着する工程である。具体的には、2分割された樹脂部材2の一方にコイル3を装着する。例えば、樹脂成形体27の各筒状部28にコイル3を装着する。その後、樹脂成形体26の筒状部28をコイル3の内周に挿入し、樹脂成形体27の筒状部28と嵌合させる。このようにして、図8(a)に示すように、樹脂部材2にコイル3を装着させた組立体を作製する。
(2)充填工程
充填工程は、樹脂部材2の内部に粘土状の複合磁性材料を充填する工程である。この充填工程では、図8(b)に示すように、樹脂成形体26、27の開口部25から粘土状の複合磁性材料を連結部24の内部以外にも筒状部28の内部にも充填する。
(3)硬化工程
硬化工程は、樹脂成形体26、27の連結部24に充填した複合磁性材料に含まれる樹脂を硬化させる工程である。加熱温度や加熱時間は、第1の実施形態の(5)硬化工程と同様である。本工程によって、図8(c)に示すように、複合磁性材料が熱硬化成形体と成り、ヨーク部12及び脚部11が形成される。
(効果)
以上のように、本実施形態のリアクトル100は、脚部11及びヨーク部12は、熱硬化成形体で構成され、脚部11とヨーク部12は、継ぎ目無く一続きに形成され、筒状部28と脚部11及び連結部24とヨーク部12は、熱硬化成形体の前記樹脂で接合されている。
また、脚部11も熱硬化成形体で構成することで、脚部11を構成するコア1を事前に成形する必要がなくなる。そのため、生産性が向上するとともに、コア部材を成形する機器も不要となるため製造コストを削減できる。さらに、コア1は、接合箇所が全く存在せず、継ぎ目無く一続きに一体に成形されているため、ギャップが形成されず漏れ磁束を抑制できる。
熱硬化成形体は、磁性粉末間の間隔が広がるので、脚部11及びヨーク部12を熱硬化成形体で構成させることで、高い電流動作時のインダクタンス値を向上させることができる。
(他の実施形態)
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
本実施形態では、脚部11が3つ設けられ、ヨーク部12は、平面視すると、各頂点が丸みを帯びや概略正三角形を有していたが、ヨーク部12の形状はこれに限定されない。例えば、図9(a)に示すように、概略正三角形の各頂点は丸みを帯びていなくてもよい。また、ヨーク部12の形状は、図9(b)に示すように、概略Y字形状であってもよい。
また、脚部11の数は複数あればよく、2つであっても、4つ以上であってもよい。脚部11が4つの場合には、図10(a)に示すように、概略正方形の頂点にそれぞれの脚部11を配置してもよいし、図10(b)に示すように、概略正三角形の各頂点及びその重心に配置してもよい。
そして、脚部11が4つ設けられている場合、ヨーク部12の形状は、図9(a)及び(b)以外にも、図10(c)に示すように、概略正方形状であってもよいし、図10(d)に示すように、概略X字形状であってもよい。なお、4つの脚部11が図10(a)に示すように配置される場合、ヨーク部12は、図9(a)及び(b)の形状にすることはできない。また、4つの脚部11が図10(b)に示すように配置される場合、ヨーク部12は、図10(d)の形状にすることはできない。
また、脚部11が5つ設けられている場合、脚部11は、図11(a)に示すように、概略正五角形の各頂点に配置してもよいし、又、図11(b)に示すように、概略正方形の各頂点とその重心に配置してもよい。脚部11が概略正五角形の各頂点に配置されている場合、図11(c)に示すように、概略正五角形状であってもよい。また、脚部11が概略正方形の各頂点とその重心に配置されている場合、ヨーク部12は、図11(d)に示すように、概略X字形状であってもよい。
第1の実施形態では、脚部11を構成する円柱部材11a、11bには圧粉磁心を用いたが、これに限らない。例えば、円柱部材11a、11bには、フェライトコアや積層鋼板を用いてもよい。
100 リアクトル
1 コア
11 脚部
11a、11b、11c、11d 円柱部材
12 ヨーク部
13 露出面
2 樹脂部材
21、22 樹脂成形体
23 筒状部
24 連結部
241 筒状部側端面
242 壁部
25 開口部
26、27 樹脂成形体
28 筒状部
3 コイル
110 E字型コア
130 コイル
140 コの字型コア

Claims (15)

  1. コアと、
    前記コアに巻回されるコイルと、
    前記コアを被覆し、2分割された樹脂部材と、
    を備え、
    前記コアは、前記コイルの巻軸方向に延びる複数の脚部と、前記脚部の両端部に配置され、前記脚部を繋ぐヨーク部とを有し、
    2分割された前記樹脂部材は、それぞれ前記脚部と前記コイルの間に配置された筒状部と、前記ヨーク部を被覆する連結部とを有し、
    前記ヨーク部は、磁性粉末と樹脂とを含んだ複合磁性材料を熱硬化して成る熱硬化成形体で構成され、
    前記ヨーク部と前記連結部は、前記熱硬化成形体の前記樹脂で接合され
    前記連結部は、
    前記筒状部の数に対応する開口を有する筒状部側端面と、
    前記筒状部側端面の反対側の端面に設けられた開口部と、
    前記筒状部側端面と前記端面を繋ぐ壁部と、
    を有し、
    前記熱硬化成形体の高さは、前記壁部の高さと概略同一又は前記壁部の高さよりも低いこと、
    を特徴とするリアクトル。
  2. 前記脚部は、3本以上設けられ、
    3本以上の前記脚部は、対称に配置されていること、
    を特徴とする請求項1に記載のリアクトル。
  3. 前記ヨーク部は、前記コイルの巻軸方向と直交する端面を有し、
    前記端面の面積は、50cm2以上であること、
    を特徴とする請求項1又は2に記載のリアクトル。
  4. 前記ヨーク部は、前記巻軸方向と直交する前記コイルの端面を全て覆っていること、
    を特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のリアクトル。
  5. 前記脚部は、圧粉磁心で構成され、
    前記圧粉磁心と前記熱硬化成形体は、前記熱硬化成形体の樹脂により継ぎ目無く一続きに接合されていること、
    を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のリアクトル。
  6. 前記脚部は、複数の前記圧粉磁心を接合して構成されていること、
    を特徴とする請求項5に記載のリアクトル。
  7. 前記脚部は、前記熱硬化成形体で構成され、
    前記脚部と前記ヨーク部は、継ぎ目無く一続きに形成され、
    前記筒状部と前記脚部は、前記熱硬化成形体の前記樹脂で接合されていること、
    を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のリアクトル。
  8. 前記開口部は、前記壁部の縁によって形成されていること、
    を特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のリアクトル。
  9. コイルの巻軸方向に延びる複数の脚部及び前記脚部の両端部に配置され、前記脚部を繋ぐヨーク部を有するコアと、前記脚部と前記コイルの間に配置された筒状部と、前記ヨーク部を被覆する連結部を有する樹脂部材と、を備えるリアクトルの製造方法であって、
    磁性粉末と樹脂とを含む粘土状の複合磁性材料を前記連結部に充填する充填工程と、
    前記充填工程を経た後、前記複合磁性材料を硬化させる硬化工程と、
    を有し、
    前記ヨーク部は、前記硬化工程によって前記複合磁性材料を熱硬化させて成る熱硬化成形体で構成され、
    前記連結部は、
    前記筒状部の数に対応する開口を有する筒状部側端面と、
    前記筒状部側端面の反対側の端面に設けられた開口部と、
    前記筒状部側端面と前記端面を繋ぐ壁部と、
    を有し、
    前記熱硬化成形体の高さは、前記壁部の高さと概略同一又は前記壁部の高さよりも低いこと、
    を特徴とするリアクトルの製造方法。
  10. 前記脚部が圧粉磁心で構成されたリアクトルの製造方法であって、
    前記充填工程の前に、前記圧粉磁心を前記筒状部に挿入する工程を有すること、
    を特徴とする請求項に記載のリアクトルの製造方法。
  11. 前記脚部は、複数の前記圧粉磁心を接合して構成されていること、
    を特徴とする請求項10に記載のリアクトルの製造方法。
  12. 前記脚部及び前記ヨーク部は、熱硬化成形体によって構成され、
    前記充填工程の前に、2分割された前記樹脂部材に前記コイルを装着するコイル装着工程を有し、
    前記充填工程では、前記複合磁性材料を前記連結部のみではなく、前記筒状部にも充填すること、
    を特徴とする請求項に記載のリアクトルの製造方法。
  13. 前記充填工程で添加する前記樹脂の粘度は、50以上5000以下mPa・sであること、
    を特徴とする請求項乃至12の何れかに記載のリアクトルの製造方法。
  14. 前記脚部は、3本以上設けられ、
    3本以上の前記脚部は、対称に配置されていること、
    を特徴とする請求項乃至13の何れかに記載のリアクトルの製造方法。
  15. 前記ヨーク部は、前記コイルの巻軸方向と直交する端面を有し、
    前記端面の面積は、50cm2以上であること、
    を特徴とする請求項乃至14の何れかに記載のリアクトルの製造方法。
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