JP2008135549A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の硬化時間を短縮することができるとともに、加熱設備の小型化を図ることができるリアクトルの製造方法を提供すること。
【解決手段】通電により磁束を発生するコイル２と、該コイル２を内側に収容するケース４と、該ケース４内に配設されるとともにコイル２を埋没させる樹脂３とを有するリアクトル１の製造方法。ケース４内に液状の樹脂３とコイル２とを配設した状態で、該コイル２に通電して樹脂３を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置等に用いられるリアクトルに関する。

例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置等に用いられるリアクトルとして、通電により磁束を発生するコイルと、該コイルを内側に収容するケースと、該ケース内に配設されるとともに上記コイルを埋没させる樹脂とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記従来のリアクトル９を製造するにあたっては、図５に示すごとく、ケース内に液状の上記樹脂と上記コイルとを収容した状態の半製品９０を硬化炉９５内に投入して所定の温度及び時間で加熱することにより、上記樹脂を硬化させている。

しかしながら、上記従来の製造方法にあってはリアクトル９の外部から熱を加えることとなるため、上記樹脂内部までをも充分に硬化させるには、比較的多大な時間を要する。また、例えば、インバータケース等とリアクトルのケースとが一体的に形成される場合などにおいては、リアクトル９全体の熱容量に、さらにインバータのケース等の熱容量も加わることとなる。そのため、硬化炉９５内における加熱対象物の熱容量が大きくなってしまうおそれがある。
その結果、上記樹脂が硬化するまでの時間が長くなる。また、図５に示すように硬化炉９５が連続炉である場合には、硬化炉９５の大型化を招くことにもなる。

特開平４−１６５６０５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされてもので、樹脂の硬化時間を短縮することができるリアクトルの製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、通電により磁束を発生するコイルと、該コイルを内側に収容するケースと、該ケース内に配設されるとともに上記コイルを埋没させる樹脂とを有するリアクトルの製造方法であって、
上記ケース内に液状の上記樹脂と上記コイルとを配設した状態で、該コイルに通電して上記樹脂を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有することを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
本発明のリアクトルの製造方法は、ケース内に液状の樹脂とコイルとを配設した状態で、該コイルに通電して樹脂を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有する。すなわち、コイルに通電することにより、例えば、コイル抵抗に起因してジュール熱が発生し、その周囲の樹脂を、その内部から直接的に加熱することにより効率良く硬化させることができる。それゆえ、例えば、リアクトルのケースがインバータケース等と一体的に形成されているなど、全体の熱容量が大きくなってしまうような場合であっても、上記樹脂を集中して加熱することができ、効率的に硬化させることができる。
その結果、樹脂の硬化時間を短縮することができる。

また、上記硬化工程においてコイルに通電することにより、コイルの通電性能検査を同時に行うことができる。そのため、リアクトル作製後にあらためて通電性能検査を行うことなくコイルの抵抗やリアクトルのインダクタンス等を調べることができる。
その結果、生産効率に優れたリアクトルを得ることができる。

以上のごとく、本発明によれば、樹脂の硬化時間を短縮することができるリアクトルの製造方法を提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記リアクトルは、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置等に用いることができる。
上記樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
また、上記コイルへの通電は、直流電流又は交流電流のいずれによっても行うことができる。
また、上記ケースとして、例えば、アルミニウムからなるものを用いることができる。

また、上記樹脂は、磁性粉末を混入させてなる磁性粉末混合樹脂であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記硬化工程においてコイルに通電することにより、該コイル周辺に容易に磁界を形成することができる。そして、磁性粉末をコイルに引き寄せつつ磁力線に沿うように配列させることができる。さらに、この状態で上記樹脂を硬化することにより、樹脂内の磁束経路となる部分における磁性体の密度を大きくすることができ、高磁束密度領域を有するリアクトルを得ることができる。
その結果、優れた磁気特性を有するリアクトルを得ることができる。

なお、上記コイルへの通電を直流電流により行った場合、コイル抵抗によってコイルが発熱するため、コイル周辺の樹脂の温度を容易に上昇させることができる。
一方、コイルへの通電を交流電流により行った場合、磁性粉末混合樹脂においていわゆるコア損失が発生し、磁性粉末混合樹脂自体が発熱する。これにより、該磁性粉末混合樹脂を硬化させることができる。
なお、上記磁性粉末として、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等を用いることができる。

また、上記コイルの内側には、磁性体からなる固体コアが挿通配置されていることが好ましい（請求項３）。
この場合にも磁束の形成を効率的に行うことができ、優れた磁気特性を有するリアクトルを得ることができる。また、コイルに交流電流を通電することにより、上記固体コアにおいてコア損失が発生し、上記固体コアが発熱する。これにより、該固体コア周辺の上記樹脂を充分に加熱することができる。
上記固体コアとして、例えば、積層鉄芯、巻鉄心、圧粉コア等を用いることができる。

また、上記コイルへの通電は、交流電流により行うことが好ましい（請求項４）。
この場合には、コイルへの交流電流の通電によって、磁性粉末混合樹脂又は固体コアにおけるコア損失による発熱を充分に促すことができる。その結果、固体コア周辺の樹脂又は磁性粉末混合樹脂を充分に加熱して、硬化時間をより一層短縮することができる。

また、上記硬化工程においては、上記リアクトルの外部からも上記樹脂を加熱して硬化することが好ましい（請求項５）。
この場合には、リアクトルの内外から同時に樹脂を加熱することとなるため、樹脂の硬化割れを抑制することができるとともに、樹脂の硬化時間を充分に短縮することができる。すなわち、内部から樹脂を加熱する上記硬化工程において、外部からも樹脂を加熱することにより、上記硬化割れを防ぐとともに、効率的な樹脂硬化を可能とすることができる。

一方、外部から加熱する場合であっても、従来のごとくリアクトルの外部からのみ加熱する場合には、リアクトルの内部が硬化するまでに時間がかかってしまう。また、かかる場合、樹脂の温度は外部から上がっていくため、硬化過程においてはリアクトルの内外で温度差が生じる。ここで、樹脂は硬化時に収縮するため、部分的に硬化が進むと、樹脂内で残留応力が発生して硬化割れが生じてしまうおそれがある。

これに対して、本発明によれば、リアクトルの内外より加熱することができるため、樹脂を内部及び外部からバランスよく加熱することができる。
その結果、樹脂の硬化割れを抑制することができるとともに、樹脂が硬化するまでの時間を充分に短縮することができる。

また、上記ケースは、その内側に上記コイルの内側に挿通される凸部を一体的に形成してなることが好ましい（請求項６）。
この場合には、ケースとその内側に配される凸部とを介して、外部からの熱がケースの中心部周辺における樹脂に対して充分に伝達される。
その結果、樹脂をより効率的に硬化させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るリアクトルの製造方法につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の製造方法により得られるリアクトル１は、図１、図２に示すごとく、通電により磁束を発生するコイル２と、該コイル２を内側に収容するケース４と、該ケース４内に配設されるとともにコイル２を埋没させる樹脂３とを有する。

本例の製造方法は、ケース４内に液状の樹脂３とコイル２とを配設した状態で、該コイル３に通電して樹脂３を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有する。
上記コイル２への通電は、直流電流及び交流電流のいずれによっても行うことができる。

以下、詳細に説明する。
本例のリアクトル１は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置等に用いることができる。
上記ケース４は、例えば、アルミニウムからなり、図１、図２に示すごとく、その内側にコイル２の内側に挿通される凸部４００を一体的に形成してなる。該凸部４００は、同図に示すごとく、ケース４の中心部周辺において、底面４０からケース４の内側に向かって突出するように形成されている。

上記樹脂３は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に磁性粉末を混入させてなる磁性粉末混合樹脂である。磁性粉末として、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等を用いることができる。
本例の樹脂３は、図１に示すごとく、コイル２を埋没させつつケース４内に充填されている。

本例のリアクトル１の製造方法を実施するにあたっては、ケース４内の所定の位置にコイル２を配設する。具体的には、図１、図２に示すごとく、上記凸部４００からの距離が略均等となる位置にコイル２を配設する。このようにコイル２を配設することで、効率的な磁束形成が可能となり、磁気特性に優れたリアクトル１を得ることができる。

次いで、ケース４内にコイル２を埋没させるように液状の樹脂３を注入する。このときコイル２の端子は樹脂３から露出するようにしておく。そして、硬化工程において、図３に示すごとく、このケース４ごと高温雰囲気の硬化炉５に投入する。この際、硬化炉５にて加熱するとともに、ケース４内のコイル２に通電する。すなわち、本例の硬化工程においては、ケース４の内外より樹脂３を加熱して硬化している。

なお、上記硬化炉５として、例えば、図３に示すような連続炉を用いることができる。
また、上記のように硬化炉５内においてコイル２に通電するにあたっては、例えば、以下のように構成することができる。すなわち、電極を配設した台にリアクトル１を載せ、台が硬化炉５内に入ると電源装置６からの端子が上記電極に触れるように構成する（図示略）。これにより、ケース４が硬化炉５内に入ることによってコイル２に通電することができる。
また、図３における配線図は、コイル２を並列に接続しているが、連続炉内のコイル２を直列に接続し、設備電流値を低減することも可能である。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリアクトル１の製造方法は、ケース４内に液状の樹脂３とコイル２とを配設した状態で、該コイル２に通電して樹脂３を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有する。すなわち、コイル２に通電することにより、例えば、コイル抵抗に起因してジュール熱が発生し、その周囲の樹脂３を、その内部から直接的に加熱することにより効率良く硬化させることができる。それゆえ、例えば、リアクトル１のケース４がインバータケース等と一体的に形成されているなど、全体の熱容量が大きくなってしまうような場合であっても、樹脂３を集中して加熱することができ、効率的に硬化させることができる。
その結果、樹脂３の硬化時間を短縮することができる。

また、図３に示すごとく、硬化工程においてコイル２に通電することにより、コイル２の通電性能検査を同時に行うことができる。そのため、リアクトル１作製後にあらためて通電性能検査を行うことなくコイル２の抵抗やリアクトル１のインダクタンス等を調べることができる。
その結果、生産効率に優れたリアクトルを得ることができる。

また、樹脂３は、磁性粉末を混入させてなる磁性粉末混合樹脂であるため、硬化工程においてコイル２に通電することにより、該コイル２周辺に容易に磁界を形成することができる。そして、磁性粉末をコイル２に引き寄せつつ磁力線に沿うように配列させることができる。さらに、この状態で樹脂３を硬化することにより、樹脂３内の磁束経路となる部分における磁性体の密度を大きくすることができ、高磁束密度領域を有するリアクトル１を得ることができる。
その結果、優れた磁気特性を有するリアクトル１を得ることができる。

また、硬化工程においては、図３に示すごとく、リアクトル１の外部からも樹脂３を加熱して硬化する。これにより、リアクトル１の内外から同時に樹脂を加熱することとなるため、樹脂３の硬化割れを抑制することができるとともに、樹脂３が硬化するまでの時間を充分に短縮することができる。すなわち、内部から樹脂３を加熱する上記硬化工程において、外部からも樹脂３を加熱することにより、上記硬化割れを防ぐとともに、効率的な樹脂３硬化を可能とすることができる。
また、図３における硬化炉５と図３における硬化炉９５との比較からもわかるように、本例によれば、硬化炉５の小型化を図ることができる。

また、ケース４は、図１、図２に示すごとく、その内側にコイル２の内側に挿通される凸部４００を一体的に形成してなる。これにより、熱伝導性に優れるケース４とその内側に配される凸部４００とを介して、外部からケース４の中心部周辺における樹脂３対して充分にされ、樹脂３をより効率的に硬化させることができる。

以上のごとく、本例によれば、樹脂の硬化時間を短縮することができるリアクトルの製造方法を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図４に示すごとく、コイル２の内側に磁性体からなる固体コア７を挿通配置するリアクトル１の例である。すなわち、本例のリアクトル１においては、固体コア７の外周にコイル２が巻回してある。
上記固体コア７としては、例えば、積層鉄芯、巻鉄心、圧粉コア等を用いることができる。

また、固体コア７及びコイル２はともにケース４内にて樹脂３に埋没させてある。該樹脂３として、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
また、硬化工程におけるコイル２への通電は、交流電流により行った。
その他は、実施例１と同様である。

次に、本例の作用効果につき説明する。
コイル２の内側には、図４に示すごとく、磁性体からなる固体コア７が挿通配置されているため、固体コア７においていわゆるコア損失が発生し、固体コア７が発熱する。これにより、該固体コア７周辺の樹脂３を充分に加熱することができる。

また、コイル２への通電は、交流電流により行うため、コイル２への交流電流の通電により、固体コア７におけるコア損失による発熱を充分に促すことができる。その結果、固体コア７周辺の樹脂３を充分に加熱して、硬化時間をより一層短縮することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、リアクトルの縦断面説明図。 実施例１における、リアクトルの上面図。 実施例１における、リアクトルの製造方法を示す説明図。 実施例２における、リアクトルの縦断面説明図。 従来例における、リアクトルの製造方法を示す説明図。

符号の説明

１ リアクトル
２ コイル
３ 樹脂
４ ケース

Claims (6)

1. 通電により磁束を発生するコイルと、該コイルを内側に収容するケースと、該ケース内に配設されるとともに上記コイルを埋没させる樹脂とを有するリアクトルの製造方法であって、
   上記ケース内に液状の上記樹脂と上記コイルとを配設した状態で、該コイルに通電して上記樹脂を内部から加熱して硬化させる硬化工程を有することを特徴とするリアクトルの製造方法。
2. 請求項１において、上記樹脂は、磁性粉末を混入させてなる磁性粉末混合樹脂であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
3. 請求項１又は２において、上記コイルの内側には、磁性体からなる固体コアが挿通配置されていることを特徴とするリアクトルの製造方法。
4. 請求項２又は３において、上記コイルへの通電は、交流電流により行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記硬化工程においては、上記リアクトルの外部からも上記樹脂を加熱して硬化することを特徴とするリアクトルの製造方法。
6. 請求項５において、上記ケースは、その内側に上記コイルの内側に挿通される凸部を一体的に形成してなることを特徴とするリアクトルの製造方法。

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