JP2011210833A

JP2011210833A - 磁気部品及びその製造方法

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Publication number: JP2011210833A
Application number: JP2010075368A
Authority: JP
Inventors: Koji Fujimura; 浩司藤村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP5267494B2; US20110234353A1

Abstract

【課題】小型化を図ることができる磁気部品及びその製造方法を提供することができる。
【解決手段】リアクトル（磁気部品）１は、コイル２と、そのコイル２への通電により発生した磁束の磁路を構成するコア３とを備えている。コイル２は、導体線２０を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部２１と、導体線２０の両端２０１、２０２を巻回部２１の一方の軸方向端部２１１から突出させてなる一対の取出部２２、２３とを有する。一対の取出部２２、２３は、導体線２０の一端２０１を巻回部２１の第１端部（一方の軸方向端部）２１１から取り出して形成された第１取出部２２と、導体線２０の他端２０２を巻回部２１の第２端部（他方の軸方向端部）２１２から取り出し、巻回部２１の内側を軸方向に貫通して形成された第２取出部２３とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルと、該コイルへの通電により発生した磁束の磁路を構成するコアとを備えた磁気部品及びその製造方法に関する。

従来から、コイルと、該コイルへの通電により発生した磁束の磁路を構成するコアとを備えた磁気部品としては、トランス、チョークコイル、リアクトル等がある。
例えば、リアクトルとしては、筒状のコイルと、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂に鉄粉等の磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなると共にコイルの周囲を覆うように配設されたコアとを備えたものがある（特許文献１参照）。

このようなリアクトル等の磁気部品において、図１４、図１５に示すごとく、コイル９２は、導体線９２０を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部９２１と、導体線９２０の両端を巻回部９２１の一方の軸方向端部（第１端部）９２１ａから突出させてなる一対の取出部９２２、９２３とを有する。そして、一対の取出部９２２、９２３のうちの一方の取出部９２３は、導体線９２０を巻回部９２１の他方の軸方向端部（第２端部）９２１ｂから取り出し、巻回部９２１の外側を通って形成されている。

特開２００８−１９８９８１号公報

しかしながら、図１６に示すごとく、コイル９２は、一方の取出部９２３を巻回部９２１の外側に取り出して形成している。そのため、上記構成のコイル９２を有する磁気部品は、一方の取出部９２３が巻回部９２１から外側にはみ出している分だけ径方向の体格が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、小型化を図ることができる磁気部品及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、コイルと、該コイルへの通電により発生した磁束の磁路を構成するコアとを備えた磁気部品であって、
上記コイルは、導体線を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部と、上記導体線の両端を上記巻回部の一方の軸方向端部から突出させてなる一対の取出部とを有し、
該一対の取出部は、上記導体線の一端を上記巻回部の上記一方の軸方向端部から取り出して形成された第１取出部と、上記導体線の他端を上記巻回部の他方の軸方向端部から取り出し、上記巻回部の内側を軸方向に貫通して形成された第２取出部とからなることを特徴とする磁気部品にある（請求項１）。

第２の発明は、上記第１の発明の磁気部品を製造する方法であって、
上記コイルを作製するに当たっては、一方の軸方向端面から内部に向かって軸方向に形成された挿入穴を有する柱状の治具を準備する治具準備工程と、
上記導体線を上記治具の上記挿入穴の開口部から該挿入穴内に挿入する挿入工程と、
上記導体線を上記治具の上記挿入穴の上記開口部から径方向に折り曲げる曲げ工程と、
上記導体線を上記治具の外周面に沿って該治具の上記一方の軸方向端面から遠ざかる方向に螺旋状に巻回する巻回工程とを有することを特徴とする磁気部品の製造方法にある（請求項３）。

第１の発明の磁気部品において、上記コイルの上記一対の取出部のうちの一方は、上記導体線の他端を上記巻回部の他方の軸方向端部から取り出し、上記巻回部の内側を軸方向に貫通して形成された第２取出部からなる。すなわち、上記コイルにおける上記一対の取出部は、両方とも上記巻回部から外側にはみ出すことなく、該巻回部の外周面よりも内側において該巻回部から取り出して形成されている。

そのため、従来（図１４〜図１６）のように、一方の取出部を巻回部の外側に取り出して形成した場合に比べて、上記巻回部の外側にはみ出した部分がない分だけ上記コイルの径方向の体格を小さくすることができる。これにより、上記磁気部品の小型化を実現することができる。

第２の発明の磁気部品の製造方法において、上記コイルを作製するに当たっては、上記挿入穴を有する柱状の治具を準備する（治具準備工程）。そして、この治具を用いて挿入工程、曲げ工程、巻回工程を順に行うことにより、上記第１の発明の磁気部品における上記コイルを容易に作製することができる。

すなわち、上記挿入工程及び上記曲げ工程において、上記導体線を上記治具の上記挿入穴に挿入し、該挿入穴の上記開口部から径方向に折り曲げることにより、上記コイルの上記第２取出部となる部分を形成することができる。
次いで、上記巻回工程において、上記導体線を上記治具の外周面に沿って巻回することにより、上記コイルの上記巻回部となる部分を形成することができる。

その後、上記巻回部の上記一方の軸方向端部から上記導体線を取り出して上記第１取出部を形成してやれば、上記巻回部と上記一対の取出部（第１取出部、第２取出部）とからなる上記コイルを容易に作製することができる。
そして、このようにして作製した上記コイルを用いることにより、小型化を実現した上記磁気部品を得ることができる。

このように、本発明によれば、小型化を図ることができる磁気部品及びその製造方法を提供することができる。

実施例における、リアクトルの構造を示す説明図。実施例における、上方から見たリアクトルを示す説明図。実施例における、コイルを示す斜視図。図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図。実施例における、上方から見たコイルを示す説明図。実施例における、治具を示す斜視図。実施例における、側面から見た治具を示す説明図。図７におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。実施例における、挿入工程を示す説明図。実施例における、曲げ工程を示す説明図。実施例における、巻回工程を示す説明図。実施例における、治具を取り外す様子を示す説明図。実施例における、成形型内に磁性粉末混合樹脂を充填する様子を示す説明図。従来における、コイルを示す斜視図図１４におけるＣ−Ｃ線矢視断面図。従来における、上方から見たコイルを示す説明図。従来における、上方から見たリアクトルを示す説明図。

上記第１の発明において、上記磁気部品としては、上記コイル及び上記コアを備えたトランス、チョークコイル、リアクトル等が挙げられる。

また、上記コアは、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなり、上記コイルを内部に埋設してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記コイルの形状に関して上記コアが邪魔になることがないため、上記コイルの上記一対の取出部のうちの上記第２取出部を上記巻回部の内側において軸方向に貫通させるという構成を容易に実現することができる。また、上記磁気部品の小型化という本発明の作用効果を効果的に発揮することができる。

例えば、図１７に示すごとく、リアクトル（磁気部品）９１において、従来の構造のコイル９２（図１４〜図１６）を用い、コイル９２の周囲を覆うようにコア９３を配設する場合、コイル９２の巻回部９２１から外側にはみ出した一方の取出部９２３も覆うようにコア９３を形成する必要がある。そのため、コイル９２の巻回部９２１の外形に合わせてコア９３を形成することができず、リアクトル（磁気部品）９１の径方向の体格が大きくなってしまうという問題があった。また、取出部９２３の周囲のように、磁気回路としてほとんど利用されない部分にもコア９３が形成されることになり、余分な材料コストがかかっていた。

しかしながら、本発明では、上記コイルにおける上記一対の取出部は、両方とも上記巻回部から外側にはみ出すことなく、該巻回部の外周面よりも内側において該巻回部から取り出して形成されている。そのため、従来（図１７）のように、一方の取出部を巻回部の外側に取り出して形成したコイルを用いた場合に比べて、上記巻回部の外側にはみ出した部分を上記コアで覆う必要がなくなり、上記コイルの上記巻回部の外形に合わせて上記コアを形成することができる。これにより、上記コイルの径方向の体格を小さくすることができ、上記磁気部品の小型化を実現することができる。また、磁気回路としてほとんど利用されない部分に上記コアが形成されることもなく、材料コストも削減することができる。

上記第２の発明において、上記治具の上記一方の軸方向端面には、上記挿入穴の上記開口部から上記治具の外周面につながる溝部が形成されており、上記曲げ工程では、上記導体線を上記治具の上記挿入穴の上記開口部から上記溝部に沿って径方向に折り曲げることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記導体線を上記治具の上記挿入穴の上記開口部から上記治具の外周面に向かって容易に折り曲げることができる。

また、上記治具の上記挿入穴は、上記治具の上記一方の軸方向端面から軸方向に内部途中まで形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記挿入工程において、上記導体線を上記治具の上記挿入穴に挿入して底部に突き当てることにより、該挿入穴に挿入する上記導体線の長さを一定に調整することができる。ここで、上記導体線のうち、上記治具の上記挿入穴に挿入した部分は、最終的に上記コイルの上記第２取出部を形成する部分となる。そのため、最終的な上記第２取出部の長さのばらつきを小さくすることができ、材料の歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施例にかかる磁気部品及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例の磁気部品は、図１、図２に示すごとく、車両用の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１であり、コイル２と、そのコイル２への通電により発生した磁束の磁路を構成するコア３とを備えている。

図３、図４に示すごとく、コイル２は、導体線２０となる平板状の銅線を螺旋状に巻回してなる円筒状の巻回部２１と、導体線２０の両端２０１、２０２を巻回部２１の一方の軸方向端部（第１端部）２１１から突出させてなる一対の取出部（第１取出部２２、第２取出部２３）とを有する。

同図に示すごとく、第１取出部２２は、導体線２０の一端２０１を巻回部２１の第１端部２１１から軸方向に突出するように取り出して形成されている。
また、第２取出部２３は、導体線２０の他端２０２を巻回部２１の他方の軸方向端部（第２端部）２１２から巻回部２１の内側に取り出し、その巻回部２１の内側の中空部２１０を軸方向に貫通して形成されている。
図５に示すごとく、巻回部２１の外周面２１３の形状は、コイル２を上方から見た場合に円形状となっている。すなわち、コイル２全体の外周形状は円形状である。

図１、図２に示すごとく、コア３は、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に磁性粉末としての鉄粉を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなり、コイル２を内部に埋設してなる。すなわち、コア３は、巻回部２１の内側の中空部２１０も含めて、コイル２の周囲を覆うように配設されている。
図２に示すごとく、コア３の外周面３００の形状は、リアクトル１を上方から見た場合にコイル２の巻回部２１の外周面２１３の形状に沿った円形状となっている。

次に、本例のリアクトル（磁気部品）１の製造方法について説明する。
本例のリアクトル１の製造方法において、コイル２を作製するに当たっては、図６〜図１１に示すごとく、一方の軸方向端面（第１端面）４１から内部に向かって軸方向に形成された挿入穴４４を有する柱状の治具４を準備する治具準備工程と、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から挿入穴４４内に挿入する挿入工程と、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から径方向に折り曲げる曲げ工程と、導体線２０を治具４の外周面４３に沿って治具４の第１端面４１から遠ざかる方向に螺旋状に巻回する巻回工程とを有する。
以下、これを詳説する。

まず、図６〜図８に示すごとく、コイル２を作製するための治具４を準備する。治具４は、第１端面４１から内部に向かって軸方向に形成された挿入穴４４を有する円柱状のものである。挿入穴４４は、治具４の第１端面４１から軸方向に内部途中まで形成されている。なお、挿入穴４４は、治具４の他方の軸方向端面（第２端面）４２まで貫通するように形成されていてもよい。
また、治具４の第１端面４１には、挿入穴４４の開口部４４１から治具４の外周面４３につながる溝部４５が形成されている。

次いで、図９に示すごとく、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から挿入穴４４内に挿入する。このとき、導体線２０の先端が治具４の挿入穴４４の底部４４２に突き当たるまで導体線２０を挿入する。
次いで、図１０に示すごとく、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から径方向に折り曲げる。このとき、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から溝部４５に沿って径方向に折り曲げる。これにより、最終的にコイル２の第２取出部２３となる部分を形成する。

次いで、図１１に示すごとく、導体線２０を治具４の外周面４３に沿って治具４の第１端面４１から遠ざかる方向に、つまり第２端面４２に向かって螺旋状に巻回する。本例では、治具４の中心軸Ｘを中心として治具４を回転させることにより、治具４の外周面４３に導体線２０を巻回する。これにより、最終的にコイル２の巻回部２１となる部分を形成する。

次いで、図１２に示すごとく、導体線２０を巻回してなる巻回部２１から治具４を取り外し、巻回部２１の第１端部２１１から導体線２０を取り出して第１取出部２２を形成することにより、巻回部２１と一対の取出部（第１取出部２２、第２取出部２３）とからなるコイル２（図３〜図５）を得る。

次いで、図１３に示すごとく、成形型５内にコイル２を配置した後、液体状の磁性粉末混合樹脂３０を充填し、コイル２を磁性粉末混合樹脂３０内に埋設する。そして、磁性粉末混合樹脂３０に対して熱処理を施し、硬化させることにより、コア３を形成する。
次いで、一体となったコイル２及びコア３から成形型５を取り外すことにより、コイル２とコア３とからなるリアクトル１（図１、図２）を得る。

次に、本例のリアクトル（磁気部品）１及びその製造方法における作用効果について説明する。
本例のリアクトル１において、コイル２の一対の取出部２２、２３のうちの一方は、導体線２０の他端２０２を巻回部２１の第２端部２１２から取り出し、巻回部２１の内側を軸方向に貫通して形成された第２取出部２３からなる。すなわち、コイル２における一対の取出部２２、２３は、両方とも巻回部２１から外側にはみ出すことなく、巻回部２１の外周面２１３よりも内側において巻回部２１から取り出して形成されている。

そのため、従来（図１４〜図１６）のように、一方の取出部を巻回部の外側に取り出して形成した場合に比べて、巻回部２１の外側にはみ出した部分がない分だけコイル２の径方向の体格を小さくすることができる。これにより、リアクトル１の小型化を実現することができる。

また、本例では、コア３は、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなり、コイル２を内部に埋設してなる。そのため、コイル２の形状に関してコア３が邪魔になることがないため、コイル２の一対の取出部２２、２３のうちの第２取出部２３を巻回部２１の内側において軸方向に貫通させるという構成を容易に実現することができる。

また、コイル２の周囲を覆うようにコア３を配設する構成であるため、リアクトル１の小型化という本例の作用効果を効果的に発揮することができる。すなわち、従来（図１７）のように、一方の取出部を巻回部の外側に取り出して形成したコイルを用いた場合に比べて、巻回部２１の外側にはみ出した部分をコア３で覆う必要がなくなり、コイル２の巻回部２１の外形に合わせてコア３を形成することができる。これにより、コイル２の径方向の体格を小さくすることができ、リアクトル１の小型化を実現することができる。また、磁気回路としてほとんど利用されない部分にコア３が形成されることもなく、材料コストも削減することができる。

また、本例のリアクトル１の製造方法において、コイル２を作製するに当たっては、挿入穴４４を有する柱状の治具４を準備する（治具準備工程）。そして、この治具４を用いて挿入工程、曲げ工程、巻回工程を順に行うことにより、コイル２を容易に作製することができる。

すなわち、挿入工程及び曲げ工程において、導体線２０を治具４の挿入穴４４に挿入し、挿入穴４４の開口部４４１から径方向に折り曲げることにより、コイル２の第２取出部２３となる部分を形成することができる。
次いで、巻回工程において、導体線２０を治具４の外周面４３に沿って巻回することにより、コイル２の巻回部２１となる部分を形成することができる。

その後、巻回部２１の第１端部２１１から導体線２０を取り出して第１取出部２２を形成することにより、巻回部２１と一対の取出部（第１取出部２２、第２取出部２３）とからなるコイル２を容易に作製することができる。
そして、このようにして作製したコイル２を用いることにより、小型化を実現したリアクトル１を得ることができる。

また、本例の製造方法では、治具４の第１端面４１には、挿入穴４４の開口部４４１から治具４の外周面４３につながる溝部４５が形成されており、曲げ工程では、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から溝部４５に沿って径方向に折り曲げる。そのため、導体線２０を治具４の挿入穴４４の開口部４４１から治具４の外周面４３に向かって容易に折り曲げることができる。

また、治具４の挿入穴４４は、治具４の第１端面４１から軸方向に内部途中まで形成されている。そのため、挿入工程において、導体線２０を治具４の挿入穴４４に挿入して底部４４２に突き当てることにより、挿入穴４４に挿入する導体線２０の長さを一定に調整することができる。ここで、導体線２０のうち、治具４の挿入穴４４に挿入した部分は、最終的にコイル２の第２取出部２３を形成する部分となる。そのため、最終的なコイル２の第２取出部２３の長さのばらつきを小さくすることができ、材料の歩留まりを向上させることができる。

このように、本例によれば、小型化を図ることができるリアクトル（磁気部品）１及びその製造方法を提供することができる。

なお、本例では、磁気部品としてリアクトルの例を示したが、トランス、チョークコイル、その他の磁気部品にも同様に適用することができる。

１リアクトル（磁気部品）
２コイル
２０導体線
２０１一端（導体線の一端）
２０２他端（導体線の他端）
２１巻回部
２１１第１端部（一方の軸方向端部）
２１２第２端部（他方の軸方向端部）
２２第１取出部
２３第２取出部
３コア

Claims

コイルと、該コイルへの通電により発生した磁束の磁路を構成するコアとを備えた磁気部品であって、
上記コイルは、導体線を螺旋状に巻回してなる筒状の巻回部と、上記導体線の両端を上記巻回部の一方の軸方向端部から突出させてなる一対の取出部とを有し、
該一対の取出部は、上記導体線の一端を上記巻回部の上記一方の軸方向端部から取り出して形成された第１取出部と、上記導体線の他端を上記巻回部の他方の軸方向端部から取り出し、上記巻回部の内側を軸方向に貫通して形成された第２取出部とからなることを特徴とする磁気部品。
請求項１に記載の磁気部品において、上記コアは、絶縁樹脂に磁性粉末を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなり、上記コイルを内部に埋設してなることを特徴とする磁気部品。
請求項１又は２に記載の磁気部品を製造する方法であって、
上記コイルを作製するに当たっては、一方の軸方向端面から内部に向かって軸方向に形成された挿入穴を有する柱状の治具を準備する治具準備工程と、
上記導体線を上記治具の上記挿入穴の開口部から該挿入穴内に挿入する挿入工程と、
上記導体線を上記治具の上記挿入穴の上記開口部から径方向に折り曲げる曲げ工程と、
上記導体線を上記治具の外周面に沿って該治具の上記一方の軸方向端面から遠ざかる方向に螺旋状に巻回する巻回工程とを有することを特徴とする磁気部品の製造方法。
請求項３に記載の磁気部品の製造方法において、上記治具の上記一方の軸方向端面には、上記挿入穴の上記開口部から上記治具の外周面につながる溝部が形成されており、上記曲げ工程では、上記導体線を上記治具の上記挿入穴の上記開口部から上記溝部に沿って径方向に折り曲げることを特徴とする磁気部品の製造方法。
請求項３又は４に記載の磁気部品の製造方法において、上記治具の上記挿入穴は、上記治具の上記一方の軸方向端面から軸方向に内部途中まで形成されていることを特徴とする磁気部品の製造方法。