JP2010114359A - コイル構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】コアが十分に保護されるとともに、高い絶縁性および耐振性を達成可能であり、かつ、放熱性の向上が容易に可能な、耐久性および利便性に優れたコイル構造体を提供する。
【解決手段】コイル芯を構成するコアと、コアが収納されたコアケースと、コアケースの外面に巻回された巻線とからなるコイルと、コイルを内部に収容するコイルケースと、コイルケースの開口部を封止するとともに、コイルケース内に収容されたコイルの巻線の端子部が挿通され端子部を保持する台座部材と、コイルケースと台座部材によって画成されたコイルの収容空間内に充填され、収容空間内でコイルを所定位置に固定可能なポッティング樹脂と、を有することを特徴とするコイル構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル構造体に関し、とくに、コアが十分に保護されるとともに、高い絶縁性および耐振性を達成可能であり、かつ、放熱性の向上が容易に可能な、耐久性および利便性に優れたコイル構造体に関する。

コイルの絶縁性および耐振性を向上させる方法として、従来より、コイルを含む回路部品が基板上に組み付けられた後、回路部品が樹脂により被覆され保護された構造が知られている。例えば、特許文献１には、コイルやインバータ等を含むモータ駆動回路を内蔵した電動圧縮機の構造として、モータ駆動回路が樹脂モールド材によって被覆され、該樹脂モールド材中に埋設されるようにした構造が開示されている。このような構造に用いられる樹脂材料はとくに限定されないが、樹脂充填領域内への優れた流延性による充填作業の容易性、およびコストダウンの観点から、粘度の低いシリコーンゲルなどの樹脂が使用されることが多い。
特開２００２−７０７４３号公報

しかしながら、コイルの芯であるコアは、樹脂材料や水分等の接触を受けることによりインダクタンス等の特性値が低下してしまう可能性があるため、コイルが備えられた回路において上記のような被覆充填樹脂が使用され、かつ、粘度が低く流延性に優れた樹脂が充填樹脂として使用された場合、コアが収納されたコアケースの隙間から樹脂が侵入してコアの性能低下が引き起こされてしまうおそれがあり、樹脂材料の選択に制限が課せられてしまう。また、コイルは発熱量が大きいため、充填樹脂の熱伝導性が低いと放熱が十分に行われなくなってしまい、コイルの耐用年数が低下してしまうという懸念もある。

そこで本発明の課題は、コアが十分に保護されるとともに、高い絶縁性および耐振性を達成可能であり、かつ、放熱性の向上が容易に可能な、耐久性および利便性に優れたコイル構造体を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るコイル構造体は、コイル芯を構成するコアと、該コアが収納されたコアケースと、該コアケースの外面に巻回された巻線とからなるコイルと、該コイルを内部に収容するコイルケースと、該コイルケースの開口部を封止するとともに、コイルケース内に収容されたコイルの前記巻線の端子部が挿通され該端子部を保持する台座部材と、前記コイルケースと前記台座部材によって画成されたコイルの収容空間内に充填され、該収容空間内でコイルを所定位置に固定可能なポッティング樹脂と、を有することを特徴とするものからなる。

このようなコイル構造体によれば、コイルの周囲にコイルケースと蓋部材としての台座部材とによって画成された収容空間内にポッティング樹脂が充填され、コイルがポッティング樹脂およびコイルケースにより保護されるので、コイルの耐振性および耐食性が大きく向上され、コイルの長寿命化が達成される。また、台座部材によってコイルからの巻線の端子部の位置は望ましい位置に保持されるので、コイル構造体を従来のコイル単体部材と同様に扱うことができ、利便性や組立性も確保される。

また、コイルの温度上昇防止の観点から、ポッティング樹脂の材料は、とくに限定されないが、熱伝導性の高い樹脂からなることが好ましい。コイルが熱伝導性の高いポッティング樹脂で被覆されていることにより、コイルの発熱がポッティング樹脂を経由してコイルケース外へと効率良く放出され、コイルの温度上昇が低く抑えられ、コイルのさらなる長寿命化が図られる。

さらに、上記台座部材はコイルの巻線の端子部を保持可能であるから、台座上の予め定められた位置に端子部が保持されるよう構成することにより、コイル自体および巻線端子部の位置決めを容易に可能とすることができる。このようにコイルの端子部の配置が固定されることにより、上述の如くコイルの組み付けが容易となり、回路の組み立て工程における所要時間が短縮される。また、本発明に係るコイルはコイルケースおよび台座部材により封止されているため、他部材との接触等による影響を受けずに組付作業を行うことができ、回路の組み立て工程における利便性が大きく向上される。

上記台座部材には、とくに限定されないが、外部から収容空間内へポッティング樹脂を注入可能な樹脂注入孔が設けられていることが好ましい。このような樹脂注入孔により収容空間内へのポッティング樹脂の充填作業が容易となり、コイル構造体の組み立て所要時間が短縮され、生産性の向上が達成される。

上記コイルケースおよび台座部材は、とくに限定されないが、絶縁材料で成形されていることが好ましく、絶縁性の樹脂材料からなることがとくに好ましい。コイルケースおよび台座部材が絶縁材料で構成されていることで、両者により封止されたコイルの絶縁性が確保され、ショート等の絶縁不良に起因する不具合が効果的に防止される。また、樹脂材料は軽量かつ加工性に優れているため、コイルの形状に対応したコイルケースおよび台座部材の成形が容易となり、加工コストの低減が達成される。

本発明に係るコイル構造体は、とくに限定されないが、コアがアモルファス材からなるコイルに適用されて好適なものである。このようなコイルはコアのアモルファス状態が崩されてしまうとインダクタンスが低下してしまうので、コアの耐用期限が維持されるためには、コアケースにより適切に保護されている必要があり、コアケースの周囲がポッティング樹脂により被覆される本発明の構造は非常に有用である。

また、本発明に係るコイル構造体は、とくに限定されないが、コアケースが分割部材の合わせ構造により構成されているコイルに適用されて好適なものである。このようなコアケースにおいては、望ましくない異物（例えば、水分など）が分割部材の接合部よりコアケース内部へ侵入するのを完全に防ぐことが難しい場合があり、コアの性能劣化が引き起こされやすい。本発明が適用されコアケースの周囲がポッティング樹脂により被覆されることにより、コアケース内への異物の侵入が確実に防止され、コイルの長寿命化が達成される。なお、ポッティング樹脂自体がコアケース内へ侵入してしまうと同様の性能劣化が発生してしまうおそれがあるため、このようなコアケースからなるコイル構造体に適用されるポッティング樹脂の材料は、とくに限定されないが、粘度が高く微細隙間への含浸が容易に起こらない樹脂からなることが好ましい。

本発明に係るコイルの種類はとくに限定されず、コモンモードコイル、ノーマルモードコイルのいずれにも適用可能であるが、絶縁性に優れており、コイルの温度上昇を適切に抑制可能であることから、例えば、高電圧回路においてノイズフィルタ内に備えられたコモンモードコイルに用いられて好適なものである。

本発明に係るコイル構造体は、コイルケースの外周部が樹脂により被覆され回路上に固定されていてもよい。例えば、コイル構造体が、他の電気部品または電子部品とともに所定の回路形成用空間内に配置された後、コイル構造体および他の電気部品または電子部品を固定するモールド樹脂が回路形成用空間内に充填される構成であってもよい。上記ポッティング樹脂はモールド樹脂と同一の材料からなっていてもよいが、コイルの保護および振動防止の観点から、ポッティング樹脂はモールド樹脂よりも高い粘度を有していることが好ましい。粘度の高いポッティング樹脂が収容空間内へ充填されることにより、上述の如く、ポッティング樹脂がコアケース内へ侵入することなくコイルの周囲がポッティング樹脂で被覆され、コイルが確実に固定され振動が防止されるとともにコアケース内への異物の侵入が確実に防止され、コイルの長寿命化が達成される。また、粘度の低いモールド樹脂の使用によって、モールド樹脂を回路形成用空間内の必要な領域全域にわたって容易にかつ迅速に行き渡らせることができ、所定の樹脂充填作業を容易化することが可能になる。

上記の回路形成空間内にモールド樹脂が充填される場合、とくに限定されないが、ポッティング樹脂はモールド樹脂よりも高い熱伝導性を有していることが好ましい。熱伝導性の高い樹脂の使用により、上述の如く、コイルの発熱が適切に外部へ放出され、コイルの長寿命化が達成される。このような構成は、発熱の大きい電気部品または電子部品が回路形成空間内に設けられている場合にとくに有用である。

本発明に係るコイル構造体の用途はとくに限定されないが、高い絶縁性を実現可能であり、振動による影響を最小限に抑えることができ、かつ、コイルの発熱対策を容易に実施可能であることから、振動および発熱の影響が大きい電動圧縮機のモータの駆動制御回路に設けられて好適なものであり、とくに、長時間にわたる動作安定性が要求される、車両搭載圧縮機からなる電動圧縮機に用いられて好適なものである。

このように、本発明に係るコイル構造体によれば、コイルのコアが十分に保護されるとともに、高い絶縁性および耐振性を達成可能であり、かつ、放熱性の向上が容易に可能な、耐久性および利便性に優れたコイル構造体が実現可能となる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るコイル構造体１における、コイル２、台座部材３、およびコイルケース４の分解斜視図を示しており、とくに、台座部材３に樹脂注入孔９が設けられた実施態様を示している。コイル２は、コイル芯を構成するコア５ａと、コア５ａが収納されたコアケース５と、コアケース５の外面に巻回された巻線６とからなり、巻線６の端子部７がコイル２より所定本数突出されている。絶縁性の樹脂材料からなる台座部材３には、端子部７を保持する端子保持部８、樹脂注入孔９、台座部材３をコイルケース４に係止するための爪１０が備えられており、絶縁性の樹脂材料からなるコイルケース４には、爪１０を係止するための爪係止部１１が設けられている。

コイル構造体１組立時においては、まず、コイル２から突出された端子部７が台座部材３の端子保持部８に組み付けられる。このとき、取扱いの利便性の観点から、コイル２および台座部材３は接着剤等により互いに接着されることが好ましい。コイル２が台座部材３に取り付けられた後、台座部材３に備えられた爪１０がコイルケース４の爪係止部に係止されることにより、コイル２が台座部材３およびコイルケース４によって画成される収容空間１３内に封止される。台座部材３には樹脂注入孔９が設けられており、コイル２封止後に収容空間１３内へポッティング樹脂が充填される（図２に充填樹脂１２として表示）。ポッティング樹脂の材料は、とくに限定されないが、コイルの放熱性、水分等からの保護、および振動防止の観点から、熱伝導性に優れ粘度の高い樹脂が用いられることが好ましい。

図２は、図１に示したコイル構造体の組立完了状態を示している。コイル２は台座部材３およびコイルケース４によって外部より絶縁されており、また、収容空間１３内に充填されたポッティング樹脂１２によって固定され、耐振性が向上されている。さらに、コイル構造体１からはコイル２の各端子部７が台座部材３を挿通され所定位置に位置決めされた状態にて突出されており、コイル構造体１の所望の回路への組み付け作業を容易化することができる。

このように構成されたコイル構造体１においては、コイル２がコイルケース４内のポッティング樹脂１２によって十分に保護、絶縁される。また、ポッティング樹脂１２として高粘度樹脂を選択することによりコアケース５内への樹脂の侵入を防止でき、高熱伝導性の樹脂を選択することによりコイル１２の放熱性能を向上できる。さらに、コアケース４外のモールド樹脂とポッティング樹脂１２との間に適切に粘度差を持たせておくことで、それぞれの樹脂充填部に対して最適な特性を発揮させることが可能になる。

本発明は、あらゆる種類のコイルに適用可能であり、とくに、振動および発熱の影響が大きく、長時間にわたる動作安定性が要求される、車両搭載の電動圧縮機に用いられて好適なものである。

本発明の一実施態様に係るコイル構造体における、コイルケース、コイル、および台座部材の分解斜視図である。 図１に示したコイル構造体の組立完了状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ コイル構造体
２ コイル
３ 台座部材
４ コイルケース
５ コアケース
５ａ コア
６ 巻線
７ 端子部
８ 端子保持部
９ 樹脂注入孔
１０ 爪
１１ 爪係止部
１２ 充填樹脂（ポッティング樹脂）
１３ 収容空間

Claims (12)

1. コイル芯を構成するコアと、該コアが収納されたコアケースと、該コアケースの外面に巻回された巻線とからなるコイルと、該コイルを内部に収容するコイルケースと、該コイルケースの開口部を封止するとともに、コイルケース内に収容されたコイルの前記巻線の端子部が挿通され該端子部を保持する台座部材と、前記コイルケースと前記台座部材によって画成されたコイルの収容空間内に充填され、該収容空間内でコイルを所定位置に固定可能なポッティング樹脂と、を有することを特徴とするコイル構造体。
2. 前記台座部材に、前記収容空間内に外部から前記ポッティング樹脂を注入可能な樹脂注入孔が設けられている、請求項１に記載のコイル構造体。
3. 前記コイルケースと前記台座部材が絶縁材料で成形されている、請求項１または２に記載のコイル構造体。
4. 前記絶縁材料が樹脂からなる、請求項３に記載のコイル構造体。
5. 前記コアがアモルファス材からなる、請求項１〜４のいずれかに記載のコイル構造体。
6. 前記コアケースが分割部材の合わせ構造により構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のコイル構造体。
7. 前記コイルがコモンモードコイルからなる、請求項１〜６のいずれかに記載のコイル構造体。
8. 他の電気部品または電子部品とともに、所定の回路形成用空間内に配置され、該回路形成用空間内にはコイル構造体および他の電気部品または電子部品を固定するモールド樹脂が充填され、前記ポッティング樹脂が、前記モールド樹脂よりも高い粘度を有している、請求項１〜７のいずれかに記載のコイル構造体。
9. 前記ポッティング樹脂が、前記モールド樹脂よりも高い熱伝導性を有している、請求項８に記載のコイル構造体。
10. 前記他の電気部品または電子部品がインバータを含む、請求項８または９に記載のコイル構造体。
11. 電動圧縮機のモータの駆動制御回路に設けられる、請求項１〜１０のいずれかに記載のコイル構造体。
12. 前記電動圧縮機が車両搭載圧縮機からなる、請求項１１に記載のコイル構造体。

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