JP2013135057A - Method and apparatus for producing resin burying metal component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂埋設金属部品、例えばコイルや各種素子等を金属製ハウジング内に樹脂埋設した電気部品等を高速かつ均熱に製造するための方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a resin-embedded metal part, for example, an electrical part in which a coil, various elements, and the like are embedded in a metal housing at high speed and soaking.
車載装置用の電気部品、例えば、昇圧回路用のコイル部品であるリアクトルを、コイルとダストコアで構成したものがある。ダストコアは、磁性粉末を混合した熱硬化性樹脂からなり、これらダストコア材料を金属製ハウジングに充填し、コイルを挿入して、炉内で加熱することにより樹脂埋設型のコイル部品が製造されている。また、コイルに限らず金属部品を樹脂に埋設した構造の電気部品その他の樹脂埋設金属部品も、同様の工程で製造することができる。 There are electrical components for in-vehicle devices, for example, a reactor that is a coil component for a booster circuit, which is constituted by a coil and a dust core. The dust core is made of a thermosetting resin mixed with magnetic powder, and a resin-embedded coil component is manufactured by filling the dust core material into a metal housing, inserting a coil, and heating in a furnace. . Moreover, not only a coil but the electrical component of the structure which embed | buried the metal component in resin, and other resin-embedded metal components can be manufactured in the same process.
ところが、一般的な炉を用いてこのような樹脂埋設金属部品を製造しようとした場合、加熱処理時間が長くなり、生産性が悪いという問題があった。その解決策として、種々の加熱方法が提案されており、例えば、特許文献1には、ダストコアを用いたリアクトルの製造方法の一例として、熱硬化性樹脂に磁性粉末が分散したコア材とコイルを金属ケース内に収納する工程と、高周波誘導加熱により金属製ケースまたは磁性粉末を加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させる工程を行うことが開示されている。
However, when such a resin-embedded metal part is manufactured using a general furnace, there is a problem that the heat treatment time becomes long and the productivity is poor. As a solution, various heating methods have been proposed. For example,
一方、特許文献2には、一般に熱硬化性樹脂を加熱硬化させるための手段として、熱風加熱法、誘導加熱法、赤外線加熱法、マイクロ波加熱法といった種々の方法が開示されている。具体的には、マイクロ波発生装置を熱源として備えた焼付炉が用いられ、さらに、焼付炉に熱風加熱装置や誘導加熱装置を併設することが記載されている。
On the other hand,
特許文献1のように高周波誘導加熱を用いる方法では、金属ケースを直接加熱することが可能であり、熱硬化性樹脂が硬化する温度まで、比較的短時間で昇温することができる。ただし、金属ケースに近い部位と遠い部位との間で温度差が生じやすく、全体を均一に加熱することが難しい。そこで、特許文献2のように、複数の加熱手段を組み合わせたハイブリッド加熱方法が検討されている。
In the method using high frequency induction heating as in
しかしながら、ハイブリッド加熱方法を採用した場合においても、温度差を完全に解消することは難しく、加熱硬化時間を大幅に短縮することはできないことが判明した。これは、各加熱手段による温度上昇にばらつきがあること、また、容器状の金属ハウジングに収容される形状であるために、加熱され易い部分と放熱し易い部分が生じて、均熱させることが困難になるものと推察される。 However, it has been found that even when the hybrid heating method is employed, it is difficult to completely eliminate the temperature difference, and the heat curing time cannot be significantly shortened. This is because there is a variation in temperature rise by each heating means, and because the shape is accommodated in a container-shaped metal housing, a portion that is easily heated and a portion that is easy to dissipate heat are generated, so that the temperature can be equalized. Presumed to be difficult.
そこで、本願発明の目的は、金属部品を熱硬化性樹脂に埋設した構造の樹脂埋設金属部品を製造するために用いられ、樹脂材料の加熱硬化を高速かつ均熱に行なうことができる方法および装置を実現し、そして加熱硬化時間の短縮により高効率に製造され、コスト低減が可能で、かつ高品質な樹脂埋設金属部品を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to produce a resin-embedded metal part having a structure in which the metal part is embedded in a thermosetting resin, and a method and an apparatus capable of performing heat curing of the resin material at high speed and soaking. It is to provide a high-quality resin-embedded metal part that can be manufactured with high efficiency by shortening the heat-curing time and cost can be reduced.
本発明の請求項1に記載の発明は、上端が開口する容器状の金属製ハウジング内に熱硬化性樹脂を充填し金属部品を埋設した樹脂埋設金属部品の製造方法であって、
上記金属製ハウジングの上端開口側に露出する上記熱硬化性樹脂の表面を加熱硬化させる工程と、該工程による加熱開始後に上記金属製ハウジングおよび上記金属部品の加熱を開始して上記熱硬化性樹脂の全体を加熱硬化させる工程とを備えることを特徴とする。
The invention according to
A step of heat-curing the surface of the thermosetting resin exposed on the upper end opening side of the metal housing; and the heating of the metal housing and the metal component after the start of heating by the step to start the thermosetting resin And the step of heat-curing the whole.
本発明の請求項2に記載の発明は、上端が開口する容器状の金属製ハウジング内に熱硬化性樹脂を充填し金属部品を埋設した樹脂埋設金属部品の製造装置であって、
上記金属製ハウジングの上端開口側に露出する上記熱硬化性樹脂の表面を加熱する第1の加熱手段と、
上記金属製ハウジングの底面側に配置されて上記金属製ハウジングを加熱する第2の加熱手段と、
上記金属部品を直接加熱する第3の加熱手段と、
これら第1ないし第3の加熱手段をそれぞれ独立に制御する加熱制御手段を備えており、
上記加熱制御手段は上記第1の加熱手段を作動させて、上記熱硬化性樹脂の表面を加熱し、その表面温度が上記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い所定温度に達してから、上記第2の加熱手段および第3の加熱手段を作動させる制御を行なう。
The invention according to
First heating means for heating the surface of the thermosetting resin exposed on the upper end opening side of the metal housing;
A second heating means disposed on the bottom side of the metal housing for heating the metal housing;
A third heating means for directly heating the metal part;
A heating control means for independently controlling these first to third heating means;
The heating control means operates the first heating means to heat the surface of the thermosetting resin, and after the surface temperature reaches a predetermined temperature lower than the curing temperature of the thermosetting resin, the first heating means is used. Control for operating the second heating means and the third heating means is performed.
本発明の請求項3に記載の発明において、上記第1の加熱手段は、上記金属製ハウジングを覆うカバー体と、該カバー体内に熱風を供給する熱風供給手段を備えている。 According to a third aspect of the present invention, the first heating means includes a cover body that covers the metal housing and hot air supply means that supplies hot air into the cover body.
本発明の請求項4に記載の発明において、上記第1の加熱手段の上記熱風供給手段は、上記カバー体に接続される金属製の気体導入管と、該気体導入管を高周波誘導加熱により加熱する誘導加熱手段を備えている。 In the invention according to claim 4 of the present invention, the hot air supply means of the first heating means includes a metal gas introduction pipe connected to the cover body, and the gas introduction pipe is heated by high frequency induction heating. Induction heating means is provided.
本発明の請求項5に記載の発明において、上記第2の加熱手段は、上記金属製ハウジングが載置される載置部を有し、該載置部または上記金属製ハウジングを高周波誘導加熱により加熱する誘導加熱手段を備えている。
In the invention according to
本発明の請求項6に記載の発明において、樹脂埋設金属部品は上記金属部品が端子部を有する電気部品であり、上記第3の加熱手段は、上記金属部品の端子部に通電することにより加熱する通電加熱手段を有している。
In the invention according to
請求項1の発明は、熱硬化性樹脂が固まった状態では、空気中への放熱が抑制されることに着目したものである。すなわち、まず、金属製ハウジングの上端開口側に露出する熱硬化性樹脂の表面を加熱して硬化させる工程を実施し、熱硬化性樹脂表面からの放熱を抑制する。この状態で、金属製ハウジングおよび金属部品を加熱する工程を実施することで、これらに与えられた熱で周囲の熱硬化性樹脂を加熱し、全体を速やかに硬化温度まで加熱することができる。したがって、その結果、高速かつ均熱に熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、樹脂埋設に要する時間を短縮し、高品質な樹脂埋設金属部品の低コストに製造することができる。
The invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明を実施するための装置であり、熱硬化性樹脂の表面を加熱する第1の加熱手段と、金属製ハウジングを加熱する第2の加熱手段と、金属部品を直接加熱する第3の加熱手段を設けて、それぞれ独立に加熱を制御可能とする。加熱制御手段は、まず、第1の加熱手段による加熱を開始し、熱硬化性樹脂の表面温度が硬化温度近傍またはやや低い所定温度となったところで、第2、第3の加熱手段をそれぞれ作動させる。これにより、熱硬化性樹脂の表面が先に硬化し、第2、第3の加熱手段による熱が閉じ込められて、全体を速やかに硬化温度まで上昇させる。よって、高速かつ均熱に熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、樹脂埋設に要する時間を短縮し、高品質な樹脂埋設金属部品の低コストに製造することができる。
The invention of
請求項3に記載の発明において、具体的には、第1の加熱手段として、金属製ハウジングを覆うカバー体を設けて放熱を抑制しながら、その内部に熱風を供給する熱風供給手段を設けることで、効果的に熱硬化性樹脂の露出表面を加熱することができる。
In the invention described in
請求項4に記載の発明において、熱風供給手段は、具体的には、カバー体に接続される金属製の気体導入管と誘導加熱手段を備え、導入される空気等の気体を速やかに加熱して、熱硬化性樹脂の露出表面に熱風を供給することができる。 In the invention described in claim 4, the hot air supply means specifically includes a metal gas introduction pipe and induction heating means connected to the cover body, and quickly heats the introduced gas or the like. Thus, hot air can be supplied to the exposed surface of the thermosetting resin.
請求項5に記載の発明において、具体的には、第2の加熱手段は高周波誘導加熱により、金属製ハウジングが載置される載置部を介して、または金属製ハウジングを直接加熱する。これにより金属製ハウジングを速やかに加熱してその周辺の熱硬化性樹脂を効率よく加熱硬化させることができる。 In the fifth aspect of the invention, specifically, the second heating means heats the metal housing directly by high-frequency induction heating through a mounting portion on which the metal housing is mounted. Thereby, a metal housing can be heated rapidly and the thermosetting resin of the circumference | surroundings can be efficiently heat-hardened.
請求項6に記載の発明において、具体的には、樹脂埋設金属部品は金属部品が端子部を有する電気部品とすることができる。この時、第3の加熱手段は、端子部に接続する通電加熱手段により金属部品を直接加熱するので、金属部品の周囲の熱硬化性樹脂を効率よく加熱硬化させることができる。
Specifically, in the invention according to
以下、図面を参照しながら本発明の第1実施形態について詳細に説明する。図1(a)は、本発明を適用した樹脂埋設金属部品の製造装置であり、装置全体の概略構成を示すものである。本発明において、樹脂埋設金属部品は、金属部品を熱硬化性樹脂を用いて金属製ハウジング内に埋設した部品であり、例えば、コイルや各種素子等の電気的接続可能な金属部品を樹脂埋設した電気部品が挙げられる。本実施形態では、コイルを樹脂埋設したコイル部品の一例として、図中に示すリアクトルRを製造する。リアクトルRは、例えば、車載装置のインバータに設けられる昇圧機構その他に用いることができる。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a manufacturing apparatus for resin-embedded metal parts to which the present invention is applied, and shows a schematic configuration of the entire apparatus. In the present invention, the resin-embedded metal part is a part in which a metal part is embedded in a metal housing using a thermosetting resin. For example, a metal part that can be electrically connected such as a coil or various elements is embedded in the resin. Examples include electrical parts. In the present embodiment, a reactor R shown in the figure is manufactured as an example of a coil component in which a coil is embedded in a resin. The reactor R can be used for, for example, a booster mechanism provided in an inverter of an in-vehicle device.
リアクトルRは、円筒形状のコイルR1とその内外周に充填されるダストコアR2と、これらコイルR1およびダストコアR2が収容される金属製ハウジングR3からなる。コイルR1は、例えば平角銅線を巻線して所定の円筒体としたもので、その上端部に一対の端子部C1、C2を有している。金属製ハウジングR3は、上端が開口する円筒容器体形状であり、例えば熱伝導性の良好なアルミニウム製とすることができる。ダストコアR2は、磁性粉末を熱硬化性樹脂に分散させたもので、未硬化の磁性粉末混合樹脂をダストコア材料として金属製ハウジングR3内に注入し、加熱硬化させることにより、その内部にコイルR1が埋設される。 The reactor R includes a cylindrical coil R1, a dust core R2 filled in the inner and outer peripheries thereof, and a metal housing R3 in which the coil R1 and the dust core R2 are accommodated. The coil R1 is formed by winding a rectangular copper wire into a predetermined cylindrical body, for example, and has a pair of terminal portions C1 and C2 at its upper end. The metal housing R3 has a cylindrical container shape whose upper end is open, and can be made of aluminum having good thermal conductivity, for example. The dust core R2 is obtained by dispersing magnetic powder in a thermosetting resin. An uncured magnetic powder mixed resin is injected as a dust core material into a metal housing R3, and is cured by heating. Buried.
本発明の樹脂埋設金属部品の製造装置は、ダストコアR2を構成する磁性粉末混合樹脂を加熱硬化させる工程において使用される。磁性粉末混合樹脂となる熱硬化性樹脂材料は、特に限定されないが、例えばエポキシ系熱硬化性樹脂が好適に使用され、その熱硬化温度以上に加熱することにより硬化する。ただし、ダストコアR2が上端側が開放された金属製ハウジングR3内に金属製のコイルR1とともに収容されること、金属製ハウジングR3の上端開口にダストコアR2となる磁性粉末混合樹脂の表面が露出した状態で加熱されること、から全体を均一に加熱することが課題となる。 The apparatus for producing a resin-embedded metal part of the present invention is used in a step of heat-curing a magnetic powder mixed resin constituting the dust core R2. The thermosetting resin material used as the magnetic powder mixed resin is not particularly limited. For example, an epoxy thermosetting resin is preferably used, and is cured by heating to a temperature higher than the thermosetting temperature. However, the dust core R2 is accommodated together with the metal coil R1 in the metal housing R3 whose upper end is opened, and the surface of the magnetic powder mixed resin that becomes the dust core R2 is exposed at the upper end opening of the metal housing R3. It becomes a subject to heat the whole uniformly from being heated.
そこで、図1(a)において、本実施形態の製造装置は、主にダストコアR2の露出表面の加熱硬化を促進するための第1の加熱手段である第1加熱装置1と、主に金属製ハウジングR3を加熱するための第2の加熱手段である第2加熱装置2と、主にコイルR1を直接加熱するための第3の加熱手段である第3加熱装置3を備える。第1加熱装置1は、リアクトルR全体を覆うカバー体としてのカバープレート11と、カバープレート11に接続される気体導入管としてのエアホース12を通じてカバープレート11内へ熱風を供給する熱風供給手段を備える。
Therefore, in FIG. 1A, the manufacturing apparatus of the present embodiment is mainly composed of a
熱風供給手段としての熱風供給部14は、具体的には、鉄系金属管からなるエアホース12と、その外周を取り巻く誘導加熱手段としての加熱コイル13を有し、加熱コイル13には、高周波電源(IH電源:IH(1))15が接続されている。熱風供給部14は、交流電流によって形成される交番磁束がエアホース12を貫通してうず電流を誘導し、そのジュール熱によりエアホース12表面を加熱する。これにより、加熱されたエアホース12内を通過する空気が加熱され、熱風としてカバープレート11内空間16へ供給される。
Specifically, the hot
図2に示すように、金属製ハウジングR3は、例えば略Ω形状の外形を有する形状としてあり、第1加熱装置1のカバープレート11は、その外形に沿って全体を覆う略U形状の外形を有している。カバープレート11の上面には、コイル11の端子部C1、C2に対応する位置に一対の貫通穴11a、11bが形成される。これにより、図1に示すように、カバープレート11を覆着した時に、一対の貫通穴11a、11bからコイルR1の端子部R11、R12がカバープレート11外に突出する。
As shown in FIG. 2, the metal housing R3 has, for example, a shape having a substantially Ω-shaped outer shape, and the
カバープレート11の大きさは、カバープレート11外に突出する端子部R11、R12が所定高さとなるように、また、リアクトル1の上端面または側面との間に、熱風が流通可能な所定間隙が形成されるように、高さおよび幅等の寸法を適宜設定することができる。好適には、カバープレート11内空間16の熱風の流通を妨げない範囲で、カバープレート11を小さく形成するとよい。これにより、カバープレート11内空間16に導入される熱風によって、リアクトル1の上端面に露出するダストコア12の表面を効率よく加熱し、表面からの放熱を抑制して、熱硬化性樹脂の硬化を促進することができる。また、カバープレート11内空間16の熱風により、リアクトル1全体を適度に、効率よく加熱することができる。熱風の温度は、ダストコア12の表面が熱硬化性樹脂の硬化温度以上となるように、硬化温度よりやや高い温度となるようにするとよい。
The size of the
第2加熱装置2は、金属製ハウジングR3が載置される載置部21を備える。載置部21は、誘導加熱手段としての加熱コイル22と、その上面に板状の断熱材23を介して配置された鉄系材料よりなる鉄プレート24を有している。加熱コイル22には、高周波電源(IH電源:IH(2))25が接続されている。第2加熱装置2は、載置部21を介して金属製ハウジングR3を加熱し、金属製ハウジングR3の内周に接するダストコアR2の熱硬化性樹脂を間接的に加熱する。
The
本実施形態のように、金属製ハウジングR3がアルミニウム等の低抵抗材料である場合には、金属の固有抵抗が高い鉄プレート24を介設することが好ましい。これにより、加熱コイル22で鉄プレート24を加熱し、鉄プレート25上面に密接する金属製ハウジングR3を間接的に効率よく加熱することができる。また、本実施形態ではダストコア材料である磁性粉末を高周波誘導加熱により直接加熱可能であり、加熱効率を向上できる。断熱材23は、高周波誘導加熱による発生熱を金属製ハウジングR3に効果的に導入し、載置部21の底面側へ逃がさないために設置される。金属製ハウジングR3を固有抵抗が比較的高い金属材料で構成する場合には、鉄プレート24を省略して、金属製ハウジングR3を直接誘導加熱することもできる。
When the metal housing R3 is made of a low resistance material such as aluminum as in the present embodiment, it is preferable to interpose an
第3加熱装置3は、カバープレート11から上方に突出するコイルR1の端子部R11、R12に通電するための通電経路31と、直流電源(C)32を備え、通電加熱手段を構成している。本実施形態の第3加熱装置3は、金属部品であるコイルR1の端子部R11、R12を利用して、コイルR1に通電する際の内部抵抗による発生熱で、コイルR1を直接加熱することができ、その内外周に接するダストコアR2を効率よく加熱することができる。
The
図1(b)に示すように、これら第1加熱装置1の高周波電源15、第2加熱装置2の高周波電源25、第3加熱装置3の直流電源32は、それぞれ加熱制御手段である加熱制御装置4に接続されている。これら電源15、25、32から各装置1、2、3への通電は、加熱制御装置4によりアイソレーションアンプ41を介して、それぞれ独立に制御することができる。本発明では、これら電源15、25、32のオンオフを加熱制御装置4により独立に制御して、被加熱物であるダストコアR2各部の昇温速度を調整し、全体が均等に加熱されるように制御する。
As shown in FIG. 1B, the high-
次に、本発明の製造装置における加熱制御方法について、図3、4を参照しながら詳細に説明する。図3は、加熱制御装置4の通電タイミングと、ダストコアR2各部の温度上昇の関係を示しており、図4は、加熱制御装置4による制御の工程を示すフローチャートである。ダストコアR2各部の温度は、図1(a)において、ダストコアR2となる磁性粉末混合樹脂を金属製ハウジングR3内に注入した状態で、樹脂上端面の温度T0、樹脂中心部の温度T1、樹脂外周部の温度T2、樹脂底面の温度T3の温度を検出する手段として、それぞれ熱電対(図示せず)を配置して測定した。図1(b)において、これら熱電対からの信号は、熱電対アンプ42を介して加熱制御装置4に入力されるようになっている。 Next, the heating control method in the manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 shows the relationship between the energization timing of the heating control device 4 and the temperature rise of each part of the dust core R2. FIG. 4 is a flowchart showing the control process by the heating control device 4. In FIG. 1A, the temperature of each part of the dust core R2 is the temperature T0 at the upper end surface of the resin, the temperature T1 at the center of the resin, and the outer circumference of the resin in a state where the magnetic powder mixed resin that becomes the dust core R2 is injected into the metal housing R3. As means for detecting the temperature T2 of the part and the temperature T3 of the resin bottom surface, a thermocouple (not shown) was arranged and measured. In FIG. 1B, signals from these thermocouples are input to the heating control device 4 via the thermocouple amplifier 42.
図4において、ステップ1で、加熱制御装置4による制御を開始すると、まずステップ2において、第1加熱装置1の高周波電源15をオンとして、加熱コイル13による高周波誘導加熱を開始する。この時、加熱コイル13内周のエアホース12が加熱され、内部を通過する空気が熱風として供給されて、カバープレート11内空間16の温度を上昇させる。カバープレート11内空間16のリアクトルRは、熱風が直接供給される樹脂上端面の温度T0が直ちに上昇し、速やかに熱硬化温度(例えば150℃前後)の近傍まで上昇する。
In FIG. 4, when control by the heating control device 4 is started in
そこで、ステップ3において、樹脂上端面の温度T0が、熱硬化温度近傍の所定温度Tに達したかどうかを判断し、肯定判定されるとステップ4、5へ進む(図中の時点a)。ここで、所定温度Tは、例えば、第1加熱装置1による樹脂上端面の温度T0の上昇カーブに基づいて、予め設定した昇温目標温度であり、第1加熱装置1は、以降この所定温度Tを維持するように制御される。
Therefore, in
この時点aでは、樹脂上端面の温度T0が最も高いが、金属製ハウジングR3を介して加熱される樹脂内部の温度も、緩やかな昇温カーブで上昇している(樹脂底面の温度T3>樹脂外周部の温度T2>樹脂中心部の温度T1)。したがって、ステップ4において、第2加熱装置2の高周波電源25をオンとして、加熱コイル22による高周波誘導加熱を開始し、同時にステップ5において、第3加熱装置3の直流電源32をオンとして、コイルR13を通電加熱すると、他の部分も速やかに温度上昇する。
At this time point a, the temperature T0 on the upper end surface of the resin is the highest, but the temperature inside the resin heated via the metal housing R3 also increases with a moderate temperature rise curve (temperature T3 on the resin bottom surface> resin Temperature T2 at the outer periphery> T1 at the center of the resin). Therefore, in step 4, the high
すなわち、第2加熱装置2の高周波誘導加熱により、金属製ハウジングR3に接する樹脂底面の温度T3がさらに上昇するとともに、第3加熱装置3の通電加熱により、コイルR1の内外周に接する樹脂中心部の温度T1、樹脂外周部の温度T2が急上昇し、熱硬化温度近傍の所定温度Tに収束する。そして、ステップ6において、これら3箇所の温度(樹脂中心部の温度T1、樹脂外周部の温度T2、樹脂底面の温度T3)が、所定のバラツキ範囲内で均一になったと判断されると(時点b)、ステップ7へ進んで、これら第1加熱装置1、第2加熱装置2、第3加熱装置3の加熱を全て停止する。その後、自然冷却することでダストコアR2にコイルR1が埋設されたリアクトル1を製作することができる。
That is, the high-frequency induction heating of the
このように本発明の加熱制御装置4は、第1加熱装置1を用いて、先に金属製ハウジングR3の上端開口から露出する樹脂上端面を加熱硬化させ、その後、第2加熱装置2、第3加熱装置3の加熱を開始する。これにより、図3のように、ダストコアR2となる樹脂上端面の加熱硬化に要する時間を大幅に短縮し(例えば1分以下)、さらに、ダストコアR2となる樹脂各部を速やかに所定温度Tまで上昇させ、しかも時点bにおける温度バラツキを小さくして(例えば±10℃程度)、ダストコアR2全体を均熱に加熱することができた。
As described above, the heating control device 4 of the present invention uses the
ここで、所定温度Tは、時点aに対応する昇温目標温度よりも低い温度に設定することもできる。例えば、第2加熱装置2および第3加熱装置3の作動後の各部温度が、より緩やかな昇温カーブで上昇する場合には、時点aより速い時点a´に対応する所定温度T´にて、昇温を開始することで、目標温度に収束するまでの時間を短縮することができる。また、熱電対等の温度検出手段を設けて所定温度Tに達したかどうかを判断する必要はなく、予め知られる昇温特性から、所定温度Tに達する時点aにおいて加熱を開始するように通電タイミングを設定することもできる。
Here, the predetermined temperature T can be set to a temperature lower than the temperature increase target temperature corresponding to the time point a. For example, when the temperature of each part after the operation of the
また、第2加熱装置2および第3加熱装置3の通電タイミングは、同時または連続的である必要はなく、タイミングをずらしても順序を逆にしてもよい。第1加熱装置1、第2加熱装置2、第3加熱装置3はそれぞれ独立に制御可能であり、所定の時点bにおいて、各部温度のバラツキが所定範囲に収束するように、それぞれ昇温特性に応じて最適な通電タイミングを設定すればよい。
In addition, the energization timings of the
本発明は、熱硬化性樹脂が固まった状態では、空気中への放熱が抑制されることに着目したもので、これは、熱硬化性樹脂が加熱硬化すると熱伝達率が変化するためと推察される。すなわち、空気と触れている樹脂上端面を硬化させて放熱を抑制しながら、第2加熱装置2、第3加熱装置3にて加熱することで、金属製ハウジングR3およびコイルR1から与えられた熱が外部へ放出され難くなり、熱を効率よく熱硬化性樹脂全体に行渡らせることが可能になると考えられる。その結果、高速かつ均熱にダストコアR2を加熱硬化させて、ダストコアR2の品質を向上させ、成形に要する時間を短縮して、製造コストを低減することができる。
The present invention focuses on the fact that heat release into the air is suppressed when the thermosetting resin is solidified, which is presumed to be because the heat transfer coefficient changes when the thermosetting resin is heat-cured. Is done. That is, the heat given from the metal housing R3 and the coil R1 is heated by the
図5は、比較のため、従来の一般的な炉を用いた場合の昇温特性を調べたものである。図5(a)に示すようにワークとしてはコイルR1のみを使用した。図示するように、炉の温度T01をダストコアR2に使用する熱硬化性樹脂の硬化温度より高い170℃に設定し、コイルR1を収容して、コイル内外各部の温度T02〜T06を測定した結果を、図5(b)に示す。図示するように、コイル各部の温度バラツキが大きく、外周側または底面側ほど温度が低くなっている。また、温度上昇に時間を要し、端子部R11、R12となるコイルR1の内外渡り線(T02、T03)以外は、150℃近傍まで温度上昇することは難しい。 For comparison, FIG. 5 shows the temperature rise characteristics when a conventional general furnace is used. As shown in FIG. 5A, only the coil R1 was used as a workpiece. As shown in the figure, the temperature T01 of the furnace is set to 170 ° C., which is higher than the curing temperature of the thermosetting resin used for the dust core R2, the coil R1 is accommodated, and the temperature T02 to T06 of each part inside and outside the coil is measured. As shown in FIG. As shown in the drawing, the temperature variation of each part of the coil is large, and the temperature is lower toward the outer peripheral side or the bottom side. Further, it takes time to increase the temperature, and it is difficult to increase the temperature to around 150 ° C. except for the inner and outer connecting wires (T02, T03) of the coil R1 that becomes the terminal portions R11, R12.
また、図6は、通電加熱を用いた場合の昇温特性を示すもので、図6(a)に示すようにワークはコイルR1のみで、端子部R11、R12に直流電源から所定の定電流を印加した。図5と同様に、通電開始からのコイル内外各部の温度T02〜T06を測定した結果を、図6(b)に示す。図示するように、通電開始から一定時間後にコイル各部の温度が急上昇するが、各部の温度バラツキが次第に大きくなる。また、外周側または底面側ほど温度が高くなって、コイル外側の中央部(T05、T06)では150℃を超えてしまう。 Further, FIG. 6 shows the temperature rise characteristics when energization heating is used. As shown in FIG. 6A, the work is only the coil R1, and a predetermined constant current is supplied from the DC power source to the terminal portions R11 and R12. Was applied. Similarly to FIG. 5, the results of measuring the temperatures T02 to T06 of the respective parts inside and outside the coil from the start of energization are shown in FIG. 6 (b). As shown in the figure, the temperature of each part of the coil rapidly increases after a certain time from the start of energization, but the temperature variation of each part gradually increases. In addition, the temperature increases toward the outer peripheral side or the bottom surface side, and exceeds 150 ° C. at the central portion (T05, T06) outside the coil.
さらに、図7は、図1の構成において、第2加熱装置2による高周波誘導加熱のみを用いた場合において、同様の昇温試験を行なった結果を示すものである。ワークは、実際のリアクトルR構成を有する実ワークを用い、図中に示すコイルR1内側各部の温度TH1、TH3〜TH4、ダストコアR1に使用する熱硬化性樹脂の上下部温度TH2、TH5、金属製ハウジングR3下部の温度TH6を測定した結果を示す。図示するように、第2加熱装置2の載置部21に接するハウジング下部温度TH6以外は、ほとんど温度上昇せず、ハウジング下部温度TH6も温度上昇は緩やかで、単独では樹脂硬化温度に到達しない。
Further, FIG. 7 shows the result of a similar temperature increase test in the configuration of FIG. 1 when only the high frequency induction heating by the
図8は、図6と同様の通電加熱を用いて、実際のリアクトルR構成を有する実ワークに対する昇温試験を行なった結果を示すものである。図示するように、コイルR2の各部温度(TH1、TH3、TH4)は、図6と同様に温度上昇が見られるものの、熱硬化性樹脂の下部温度TH5、金属製ハウジングR3下部の温度TH6は、温度上昇が小さく、単独では均一な加熱は難しい。 FIG. 8 shows the results of a temperature increase test performed on an actual work having an actual reactor R configuration using the same energization heating as that in FIG. As shown in the figure, the temperature of each part (TH1, TH3, TH4) of the coil R2 is increased similarly to FIG. 6, but the lower temperature TH5 of the thermosetting resin and the temperature TH6 of the lower part of the metal housing R3 are: The temperature rise is small and uniform heating is difficult by itself.
図9は、図7の高周波誘導加熱と図8の通電加熱を組み合わせて、実際のリアクトルR構成を有する実ワークに対する昇温試験を行なった結果を示すものである。図10は、この例における装置構成を示す概略図で、上記図1の第1実施形態における第1の加熱装置1を備えず、第2加熱装置2と第3加熱装置3にてリアクトルRを加熱するようになっている。図示するように、実ワークの各部位、特に下部側で温度上昇が見られるが(コイル内側下部温度TH3、ハウジング下部温度TH6、樹脂下部温度TH5)、その温度バラツキは大きい。また、より上方のコイルR2の内側中央温度TH1では、温度上昇が小さく、単に2つの加熱手段を組み合わせるだけでは、均一な加熱は難しいことがわかる。
FIG. 9 shows a result of a temperature increase test performed on an actual work having an actual reactor R configuration by combining the high frequency induction heating of FIG. 7 and the energization heating of FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the apparatus in this example. The
なお、上記第1実施形態の製造装置は、加熱対象であるリアクトルRの構成や材質に最適となるように、金属製ハウジングR3を加熱するために高周波誘導を用いた第2加熱装置2を、金属部品であるコイルR1を直接加熱するために通電加熱を用いた第3加熱装置3を、それぞれ設けているが、コイル部品以外の電気部品その他の樹脂埋設金属部品に適用する場合には、製品特性に応じた任意の加熱手段を選択することができる。例えば、金属部品がマイクロ波を吸収する皮膜を有する場合には、マイクロ波加熱を用いた第3加熱装置3を設置することができる。
In addition, the manufacturing apparatus of the said 1st Embodiment uses the
このように、本発明によれば、放熱しやすい熱硬化性樹脂の表面を、先に第1の加熱装置1を用いて硬化させ、次いで第2加熱装置2、第3加熱装置3を用いて、金属製ハウジングおよび金属部品を加熱することで、熱硬化性樹脂全体を高速で均熱化することができる。また、樹脂埋設金属部品に用いられる金属部品が、例えば金属製ハウジングR3を加熱する第2加熱装置2によって加熱可能であれば、第3の加熱装置3を第2の加熱装置2と一体化し、共通の加熱装置とすることもできる。
As described above, according to the present invention, the surface of the thermosetting resin that easily dissipates heat is first cured using the
本発明の樹脂埋設金属部品の製造方法および製造装置は、リアクトルに限らずトランスその他として使用されるコイル部品、その他の電気部品にも適用することができる。さらに、電気部品に限らず、金属部品が樹脂埋設された構成の製品であれば、いずれにも好適に利用することができる。 The method and apparatus for producing a resin-embedded metal part according to the present invention can be applied not only to a reactor but also to a coil part used as a transformer or the like, and other electrical parts. Furthermore, not only electrical components but also products having a structure in which metal components are embedded in a resin can be suitably used.
R リアクトル(コイル部品、樹脂埋設金属部品)
R1 コイル(金属部品)
R2 ダストコア(熱硬化性樹脂)
R3 金属製ハウジング
1 第1加熱装置(第1の加熱手段)
11 カバープレート(カバー体)
12 エアホース(気体供給管)
13 加熱コイル(誘導加熱手段)
14 熱風供給部(熱風供給手段)
15 高周波電源
2 第2加熱装置(第2の加熱手段)
21 載置部
22 加熱コイル(誘導加熱手段)
23 断熱材
24 鉄プレート
25 高周波電源
3 第3加熱装置(第3の加熱手段)
31 通電経路
32 直流電源
4 加熱制御装置(加熱制御手段)
R reactor (coil parts, resin-embedded metal parts)
R1 coil (metal parts)
R2 dust core (thermosetting resin)
11 Cover plate (cover body)
12 Air hose (gas supply pipe)
13 Heating coil (induction heating means)
14 Hot air supply part (hot air supply means)
15 High-
21 mounting
23
31
Claims (6)
上記金属製ハウジングの上端開口側に露出する上記熱硬化性樹脂の表面を加熱硬化させる工程と、該工程による加熱開始後に上記金属製ハウジングおよび上記金属部品を加熱して上記熱硬化性樹脂の全体を加熱硬化させる工程とを備えることを特徴とする樹脂埋設金属部品の製造方法。 A method for producing a resin-embedded metal part in which a thermosetting resin is filled in a container-shaped metal housing having an open upper end, and a metal part is buried,
A step of heat-curing the surface of the thermosetting resin exposed on the upper end opening side of the metal housing; and the heating of the metal housing and the metal part after the start of heating by the step to heat the entire thermosetting resin And a step of heat-hardening the resin-embedded metal part.
上記金属製ハウジングの上端開口側に露出する上記熱硬化性樹脂の表面を加熱する第1の加熱手段と、
上記金属製ハウジングの底面側に配置されて上記金属製ハウジングを加熱する第2の加熱手段と、
上記金属部品を直接加熱する第3の加熱手段と、
これら第1ないし第3の加熱手段をそれぞれ独立に制御する加熱制御手段を備えており、
上記加熱制御手段は、上記第1の加熱手段を作動させて上記熱硬化性樹脂の表面を加熱し、その表面温度が上記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い所定温度に達してから、上記第2および第3の加熱手段を作動させる制御を行なうことを特徴とする樹脂埋設金属部品の製造装置。 An apparatus for manufacturing a resin-embedded metal part in which a thermosetting resin is filled in a container-shaped metal housing having an open upper end, and a metal part is embedded,
First heating means for heating the surface of the thermosetting resin exposed on the upper end opening side of the metal housing;
A second heating means disposed on the bottom side of the metal housing for heating the metal housing;
A third heating means for directly heating the metal part;
A heating control means for independently controlling these first to third heating means;
The heating control means activates the first heating means to heat the surface of the thermosetting resin, and after the surface temperature reaches a predetermined temperature lower than the curing temperature of the thermosetting resin, An apparatus for manufacturing a resin-embedded metal part, wherein control is performed to operate the second and third heating means.
3. The resin-embedded metal part is an electric part having the terminal part of the metal part, and the third heating means has an electric heating means for heating by energizing the terminal part of the metal part. The manufacturing apparatus of the resin-embedded metal part of any one of thru | or 5.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014033039A (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-20 | Toyota Motor Corp | Manufacturing apparatus and manufacturing method of reactor |
US10903000B2 (en) | 2017-03-28 | 2021-01-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of reactor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08236343A (en) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Toshiba Transport Eng Kk | Method and equipment for manufacturing superconducting coil and permanent current switch |
JP2001185435A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Hitachi Chem Co Ltd | Manufacturing method of coil for electric apparatus processed by thermosetting resin |
JP2008135549A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Denso Corp | Reactor |
JP2010238853A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Denso Corp | Reactor, and method of manufacturing the same |
-
2011
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08236343A (en) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Toshiba Transport Eng Kk | Method and equipment for manufacturing superconducting coil and permanent current switch |
JP2001185435A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Hitachi Chem Co Ltd | Manufacturing method of coil for electric apparatus processed by thermosetting resin |
JP2008135549A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Denso Corp | Reactor |
JP2010238853A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Denso Corp | Reactor, and method of manufacturing the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014033039A (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-20 | Toyota Motor Corp | Manufacturing apparatus and manufacturing method of reactor |
US10903000B2 (en) | 2017-03-28 | 2021-01-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of reactor |
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