JP2007027185A - コイル封止型樹脂成形リアクトル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外装ケースと軟磁性樹脂成形コアとの間の剥離や外装ケースの破損を良好に防止するとともに、外部への振動や騒音放射を低減可能なコイル封止型樹脂成形リアクトルを提供すること。
【解決手段】コイル１が埋設される軟磁性樹脂成形コア５とそれを囲覆するケース４との間に弾性変形性に優れた熱膨脹差吸収層７を介設する。これにより、ケース４と軟磁性樹脂成形コア５との間の熱膨脹差による両者の剥離や、軟磁性樹脂成形コア５の磁気振動によるケース４のクラックを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟磁性粉を成形して製造されるコイル封止型樹脂成形リアクトル及びその製造方法の改良に関する。

電気回路又は電子回路で使用されるインダクタンス部品であるリアクトル（以下、チョークコイルとも言う）の製造方式として、軟磁性のフェライト粉末が混入された樹脂を成形してコイルを囲覆した構造をもつコイル封止型樹脂成形リアクトルが知られている。たとえば、下記の特許文献１は、フェライト粉末とが充填されたポリアミド樹脂を成形してコイルを封止したコイル封止型樹脂成形リアクトル（コイル部品）を提案している。また、下記の特許文献２は、軟磁性のフェライト粉末と無機粉末（たとえばシリカ粉末）とが充填された樹脂を成形してコイルを封止したコイル封止型樹脂成形リアクトル（コイル部品）であって、フェライト粉末と無機粉末とからなる充填剤が充填された樹脂を成形してコイルを封止したコイル封止型樹脂成形リアクトルであって、充填剤が樹脂に対して６０〜８０ｗｔ％、フェライト粉末が充填剤に対して６０〜９０％としたものを提案している。

この種のコイル封止型樹脂成形リアクトルは、従来の焼結コアにコイルを巻装してなる焼結型リアクトルに比べて樹脂成形磁路部材がコイルを完全に封止するため、外部への磁束漏洩を減らすことができ電磁ノイズを低減できる利点、コイルの防水性や電気絶縁性を向上できる利点、製造工程を簡素化できる利点を有している。
特開平６−１７６９４６号公報 特公平７−１１８４２０号公報（特開平３−９６２０２号公報）

上記した従来のコイル封止型樹脂成形リアクトルの製造に際しては、コイルを上端開口のケース内にセットし、軟磁性粉末充填樹脂をこのケースに充填して硬化させるいわゆるポッティング法にて軟磁性樹脂成形コアを形成することが簡単であり、ケースが軟磁性樹脂成形コアの保護効果を奏する利点も期待することができる。

しかし、このような外装ケース入りコイル封止型樹脂成形リアクトルでは、コイルが埋設された軟磁性樹脂成形コアとケースとの間の熱膨張率の差や磁気振動などによりコアとケースとの間が剥離してそれらの間に隙間が生じたり、薄肉のケースにクラックが生じたりする可能性が想定された。

また、上記問題を改善するため、ケースを厚肉化することは材料費の増大や体格重量の増大を招く不具合を生じる。更に、ケースの剛性を増大すると、ケースを通じて外部に放射されるコイル埋設リアクトルの磁気振動が増大して外部の回路部品に悪影響を与える可能性も想定された。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、外装ケースと軟磁性樹脂成形コアとの間の剥離や外装ケースの破損を良好に防止するとともに、外部への振動や騒音放射を低減可能なコイル封止型樹脂成形リアクトル及びその製造方法を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する本発明のコイル封止型樹脂成形リアクトルは、コイルと、前記コイルを封止する軟磁性樹脂成形コアとを有し、前記軟磁性樹脂成形コアは、軟磁性粉末充填樹脂を所定形状に成形してなるコイル封止型樹脂成形リアクトルにおいて、前記軟磁性樹脂成形コアを囲覆する薄肉のケースと、前記ケースと前記軟磁性樹脂成形コアとの間に介設される熱膨脹差吸収層とを有し、前記熱膨脹差吸収層は、前記軟磁性樹脂成形コア及びケースよりも弾性変形性に優れることを特徴としている。

すなわち、この発明のコイル封止型樹脂成形リアクトルは、外装ケースと内部の軟磁性樹脂成形コアとの間の熱膨脹率の差や磁気振動力などによるケースと軟磁性樹脂成形コアとの間の剥離力を、それらの間に介設されて弾性変形性に優れた熱膨脹差吸収層により吸収するため、ケースと軟磁性樹脂成形コアとの剥離及びそれによる防水性の低下を良好に防止することができる。更に、軟磁性樹脂成形コアからケースに伝達される振動力を熱膨脹差吸収層により良好に吸収又は減衰させることができるため、ケースが薄肉であってもケースが振動疲労によりクラックを生じたりすることがなく、一層の防水性の向上を実現することができる。

熱膨脹差吸収層は、たとえばゴム材料により形成することができる。熱膨脹差吸収層の介設は、たとえばケースの内面にゴム液を塗布し、固化したりして形成することができる。ゴム材料は良好なゴム弾性を有し、入力される振動を減衰させるとともに変形性に優れるため、熱膨脹差吸収層として特に有益である。

軟磁性樹脂成形コアの素材としての軟磁性粉末充填樹脂に用いられる軟磁性粉末としては、ソフトフェライト粉末、絶縁コーティング鉄粉、絶縁コーティングしない鉄粉を採用できる。鉄粉としては純鉄粉の他珪素合金鉄粉を採用することができる。軟磁性粉末充填樹脂に用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂の他、種々の熱硬化樹脂や熱可塑性樹脂を採用することができる。

ケースは、樹脂の他に金属としてもよく、金属とする場合にはこれをリアクトルの一方の端子とすることもできる。リアクトルの発熱を効果的に外部へ放出する事ができる。

好適な態様において、前記ケースの内面は突起又は鍔部を有する。このようにすれば、ケースと軟磁性樹脂成形コアとの密着性を向上することができるので、両者の熱膨張率差や振動により両者の間に隙間が生じて水分などが侵入することを防止することができる。

上記課題を解決する第２発明は、上記したコイル封止型樹脂成形リアクトルの製造に際して、前記軟磁性樹脂成形コアを囲覆する薄肉のケースの内面に前記軟磁性樹脂成形コア及びケースよりも弾性変形性に優れる熱膨脹差吸収層を設けた後、前記コイルを前記ケース内にセットし、前記軟磁性粉末充填樹脂を前記ケースに充填して固化することを特徴としている。このようにすれば、鉄粉混入樹脂の注入、固化をいわゆるポッティングに工程により行うことができるため製造工程を簡素化することができるとともに、ポッティングに用いたケースをコア保護に用いることができる。

（実施形態１）
以下、本発明のコイル封止型樹脂成形リアクトルの好適態様を図１を参照して説明する。図１は、製造工程を示す図である。（a）は平角線コイルを示し、（b）はコイル封止型樹脂成形リアクトルを示す。

まず、（a）に示す長尺銅板を巻装して平角線コイル１を形成する。この実施例では、平角線の厚さは１mm、幅は３mm、ターン数は１００とした。平角線コイル１の各ターン間には１〜２mmのギャップを確保した。３は平角線コイル１の両端のターミナル部分である。

次に、上端開口のケース４の内面に熱膨脹差吸収層７を形成する。ケース４の素材はたとえばアルミプレス成形や絞り加工品とされるが、耐熱性に優れたポリイミド樹脂とすることもできる。ただし、ケース４は後工程の加熱に耐える耐熱性をもつ必要がある。ケース４の厚さはたとえば１mmとされる。熱膨脹差吸収層７の素材は弾性変形性に優れたゴム材料たとえばシリコンゴムやフッ素ゴムさらにはウレタンゴムをなどを採用することができる。熱膨脹差吸収層７の厚さは０．５mm程度とすることが好適であるが、これに限定されるものではない。熱膨脹差吸収層７をケース４の内面に形成するにはたとえばゴム液を塗布して硬化させることが好適であるが、ゴム液中にケース４を浸漬して引き上げ、その後で乾燥してもよいし、フィルムをケース４の内面に張り付けてもよい。ただし、熱膨脹差吸収層７は後工程の加熱に耐える耐熱性をもつ必要がある。

次に、平角線コイル１をケース４内にセットし、ターミナル部分３はケース４から上方へ突出させる。

最後に、熱膨脹差吸収層７が内面に形成されたケース４を真空加熱炉にセットし、珪素合金鉄粉末（ＦeーＳi（６．５％））が必要重量％混入された鉄粉混入樹脂液をケース４内に注入し、所定加熱温度に所定時間保持してこの鉄粉混入樹脂液を固化させてリアクトルを完成させる。５は固化した鉄粉混入樹脂からなるコアである。なお、鉄粉混入樹脂液は、鉄粉を樹脂液に投入して所定時間混練すればよい。又は、鉄粉と樹脂粉末とを混練してケース４内にて溶融させてもよい。重要なことは、鉄粉混入樹脂体すなわちコア５が樹脂モールドコイルと鎖交する閉磁気回路を形成する点にある。

（変形態様）
変形態様において、平角線コイル１をエポキシ樹脂などにより樹脂モールドした後、ケース４にセットし、鉄粉混入樹脂液を注入してコア５を形成してよい。

（変形態様）
好適には、図２に示すようにケース４の内面に突起（又は鍔部）６が形成される。このようにすれば、ケース４とコア５との接触性が大幅に向上するため、樹脂モールドコイル２とコア５との熱膨張率の差により両者の間に剥離隙間が生じるのを良好に防止することができる。

（変形態様）
コア５の樹脂としては、エポキシ樹脂の他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが好適であるが、それに限定されるものではない。

（実施形態２）
本発明のコイル封止型樹脂成形リアクトルの他の好適態様を図３及び図４を参照して説明する。図３はこの実施形態のコイル封止型樹脂成形リアクトルの横断面図、図４は縦断面図である。この実施形態では、ケースにコイル及び磁性コアからなるペアをセットし、ケースとこのペアとの間の空隙に熱膨張差吸収層をポッティングにより形成する方法を示す。

まず、長尺銅板を巻装して平角線コイル１を形成する。平角線コイル１の各ターンの間には所定の小隙間が形成されている。

次に、一対の平角線コイル１を図３、図４に示すように横に並べた状態にてたとえばインサート成形やポッティング成形などによりフィラー入りのエポキシ樹脂を注入して各平角線コイル１を覆うように、２つの孔をもつコイル絶縁部２を成形する。これにより成形コイル体が形成される。なお、コイル絶縁部２は平角線コイル１の内周面も外周面も被覆する。

次に、この成形コイル体をインサート成形やポッテング成形などにより軟磁性鉄粉粉末と樹脂との混合材料（メタルコンポジット材）でほぼ完全に被覆して軟磁性コア５を形成する。軟磁性コア５は成形コイル体の上記２つの孔にも充填される。

次に、この内部に成形コイル体が内蔵された軟磁性コア５を、上端開口のケース４に収容し、ケース４の内表面と軟磁性コア５の外表面との間の隙間に、ウレタン樹脂液とフィラーとの混合物をポッテング法などにより充填して熱膨脹差吸収層７を形成する。８は各平た角線コイル１の引き出し線であるリード線９が収容されるシリコンチューブである。

その後、ケース４の上端開口に樹脂製の蓋１０が被されて固定される。なお、軟磁性コア５をケース４に収容した後で、かつ、ウレタン樹脂液とフィラーとの混合物を充填の前に蓋１０をケース４の上端開口に被せ、その後、熱膨張差吸収層７を注入して形成してもよい。なお、上記したウレタン樹脂液とフィラーとの混合物の代わりにシリコーン樹脂のように更に弾性に優れた樹脂を採用して熱膨脹差吸収層７を形成してもよい。

実施形態１のコイル封止型樹脂成形リアクトルの製造工程を示す図である。 実施形態１のコイル封止型樹脂成形リアクトルの変形態様を示す部分模式断面図である。 実施形態２のコイル封止型樹脂成形リアクトルの横断面図である。 実施形態２のコイル封止型樹脂成形リアクトルの縦断面図である。

符号の説明

１ 平角線コイル
３ 平角線コイルのターミナル部分
４ ケース
５ コア（軟磁性樹脂成形コア）
６ 突起（又は鍔部）
７ 熱膨脹差吸収層

Claims (3)

1. コイルと、前記コイルを封止する軟磁性樹脂成形コアとを有し、前記軟磁性樹脂成形コアは、軟磁性粉末充填樹脂を所定形状に成形してなるコイル封止型樹脂成形リアクトルにおいて、
   前記軟磁性樹脂成形コアを囲覆する薄肉のケースと、
   前記ケースと前記軟磁性樹脂成形コアとの間に介設される熱膨脹差吸収層とを有し、
   前記熱膨脹差吸収層は、前記軟磁性樹脂成形コア及びケースよりも弾性変形性に優れることを特徴とするコイル封止型樹脂成形リアクトル。
2. 請求項１記載のコイル封止型樹脂成形リアクトルにおいて、
   前記ケースの内面は突起又は鍔部を有するコイル封止型樹脂成形リアクトル。
3. コイルと、前記コイルを封止する軟磁性樹脂成形コアとを有し、前記軟磁性樹脂成形コアは、軟磁性粉末充填樹脂を所定形状に成形してなるコイル封止型樹脂成形リアクトルの製造方法において、
   前記軟磁性樹脂成形コアを囲覆する薄肉のケースの内面に前記軟磁性樹脂成形コア及びケースよりも弾性変形性に優れる熱膨脹差吸収層を設けた後、
   前記コイルを前記ケース内にセットし、
   前記軟磁性粉末充填樹脂を前記ケースに充填して固化することを特徴とするコイル封止型樹脂成形リアクトルの製造方法。

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