JP2021008046A - リアクトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のＥ字コアを用いたリアクトルの製造方法に関し、樹脂カバーを成形する溶湯の注入時の圧力差によるコアの変形を抑える技術を提供する。【解決手段】本製造方法は、一次モールド工程と二次モールド工程を備えている。一次モールド工程では、コイルが樹脂で覆われたコイルモールド体１０を成形する。二次モールド工程では、コイルモールド体に一対のＥ字形状のコア２０を組み付けたアセンブリ４０を金型５０に入れ、コアを覆うとともにコイルモールド体と一体となる樹脂カバーを成形する。二次モールド工程で用いる金型には、コアのＥ字形状面に対向する位置に溶湯射出ゲート５３が設けられている。さらに、コイルモールド体は、Ｅ字形状面に沿って延びているとともに金型内にて溶湯射出ゲートとコイルの開口との間に位置する突起１４を備えている。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、リアクトルの製造方法に関する。

コイルにコアが組み付けられ、コイルとコアのアセンブリが樹脂で覆われているリアクトルが知られている。特許文献１および非特許文献１に、そのようなリアクトルの製造方法の一例が開示されている。特許文献１は、リング状のコアに一対のコイルが取り付けられているリアクトルの製造方法を開示している。その製造方法は、２回の成形工程を備えている。第１成形工程（一次モールド工程）では、一対のコイルのそれぞれの内側にコアの一部（内側コア）を入れた構造体を金型に入れ、内部コアとコイルが樹脂で覆われたコイルモールド体を成形する。第２成形工程（二次モールド工程）では、一対の内側コアの端部同士を磁気的に連結する外側コアをコイルモールド体に組み付けたアセンブリを別の金型に入れ、アセンブリを覆う樹脂カバーを成形する。

非特許文献１には、一対のＥ字形状のコアをコイルに組み付けたリアクトルの製造方法が開示されている。一次モールド工程では、コイルが樹脂で覆われたコイルモールド体を成形する。二次モールド工程では、コイルモールド体に一対のＥ字形状のコアを組み付けたアセンブリを金型に入れ、コアを覆うとともにコイルモールド体と一体となる樹脂カバーを成形する。

特開２０１３−２２５６８８号公報

「リアクトルの製造方法」、発行番号３１０７０、トヨタ技術公開集、２０１８年５月３１日発行

Ｅ字形状のコアを用いる場合、金型には、Ｅ字形状面（コアにおいてＥ字にみえる面）に対向する位置に溶湯射出ゲートが設けられる場合が多い。その場合、溶湯射出ゲートから射出される溶湯（溶融樹脂）は、一方のＥ字形状面（ゲートに対向するＥ字形状面）に沿って拡がるとともに、コアの側面を通ってから反対側のＥ字形状面に回り込むことになる。溶湯がキャビティに充填されるまで溶湯が一方のＥ字形状面に加える圧力が反対側のＥ字形状面側の圧力よりも高くなり、この圧力差によりコアが変形する。本明細書は、一対のＥ字コアを用いたリアクトルの製造方法に関し、樹脂カバーを成形する溶湯の注入時の圧力差によるコアの変形を抑える技術を提供する。

本明細書が開示する製造方法は、一次モールド工程と二次モールド工程を備えている。一次モールド工程では、コイルが樹脂で覆われたコイルモールド体を成形する。二次モールド工程では、コイルモールド体に一対のＥ字形状のコアを組み付けたアセンブリを金型に入れ、コアを覆うとともにコイルモールド体と一体となる樹脂カバーを成形する。二次モールド工程で用いる金型には、コアのＥ字にみえる面（Ｅ字形状面）に対向する位置に溶湯射出ゲートが設けられている。本明細書が開示する製造方法では、コイルモールド体は、Ｅ字形状面に沿って延びているとともに金型内にて溶湯射出ゲートとコイルの開口との間に位置する突起を備えている。上記した突起は、一方のＥ字形状面（溶湯射出ゲートに対向するＥ字形状面）の側に沿った溶湯のコイル内部への侵入を妨害する。それゆえ、一方のＥ字形状面側でコイル内部へ溶湯が充填されるまでの時間が延びる。その間に反対側のＥ字形状面に沿って溶湯が回り込む。その結果、一方のＥ字形状面側と反対側のＥ字形状面側で圧力差が小さくなり、コアの変形が抑えられる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

リアクトルの斜視図である。 コイルモールド体の斜視図である。 コイルモールド体とコアの分解斜視図である。 コイルモールド体とコアのアセンブリの斜視図である。 金型にセットされたアセンブリの断面図である（図４のＶ−Ｖ線に沿った断面に相当）。 金型における溶湯の流れを説明する図である。

最初に、完成したリアクトル２を説明する。図１に、リアクトル２の斜視図を示す。リアクトル２は、矩形筒状に巻回されたコイル１１と、コイル１１の周囲を囲むとともにコイル１１の内側を通過しているコア２０と、コイル１１とコア２０を覆っている樹脂カバー３０を備えている。図１では、コア２０は樹脂カバー３０に覆われているので見えない。なお、詳しくは後述するが、コイル１１を覆う樹脂（コイル保護部１２）は、樹脂カバー３０の成形に先立って作られる。コイル１１がコイル保護部１２で覆われた構造体をコイルモールド体１０と称する。コイル保護部１２と樹脂カバー３０は、インサート成形にて成形される。樹脂カバー３０の一部で符号１４が付されている部分は、コイル保護部１２の成形時に同時に作られる突起である。突起１４については後述する。以下、リアクトル２の製造方法を説明する。

（一次モールド工程）コイル１１が樹脂（コイル保護部１２）で覆われたコイルモールド体１０を成形する。図２に、コイルモールド体１０の斜視図を示す。コイル１１は、平角線をエッジワイズに巻回したものである。コイル１１は、矩形筒状をなしている。コイル保護部１２は、コイル１１の一部を覆っており、コイル１１の一部は露出している。コイル保護部１２は、矩形筒状のコイル１１の側面の角部と、コイル１１の内側と、コイル軸線方向のコイル端面を覆っている。図の座標系においてＸ方向がコイル軸線方向に相当する。Ｘ軸の向きは、他の図でもコイル軸線方向に相当する。

コイル保護部１２において、コイル端面を覆う部分を保護部端面１３と称する。別言すれば、保護部端面１３は、コイルモールド体１０においてコイル１１の軸線方向（Ｘ方向）を向く面に相当する。

両側の保護部端面１３のそれぞれから突起１４がコイル軸線方向（Ｘ方向）に延びている。詳しくは後述するが、突起１４は、コイルモールド体１０にコア２０が組み付けられたアセンブリ４０（図３参照）において、コア２０のＥ字形状面２１ａ（後述）に沿って延びる。突起１４は、一次モールド工程にて、コイル保護部１２と一体に作られる。

（組み立て工程）図３と図４を参照して組み立て工程を説明する。図３は、コイルモールド体１０とコア２０の分解斜視図である。コア２０は、一対のＥ字形状の分割コア２１で構成される。図４は、コイルモールド体１０に一対のＥ字形状の分割コア２１を組み付けたアセンブリ４０の斜視図である。組み立て工程では、コイルモールド体１０に一対のＥ字形状の分割コア２１を組み付け、コア２０がコイルモールド体１０を囲むとともにコイル１１の内部を通っているアセンブリ４０を組み立てる。

説明の都合上、図３に示すように、Ｅ字形状の分割コア２１において、Ｅ字の上側と下側の梁の部分を側方梁部２２と称し、中央の梁の部分を中央梁部２３と称する。上側と下側の側方梁部２２と中央梁部２３を連結する部分を連結部２４と称する。また、分割コア２１をみたときにＥ字にみえる面をＥ字形状面２１ａ、２１ｂと称する。図３では、図中の座標系のＺ方向を向く面がＥ字形状面２１ａ、２１ｂに相当する。また、コイルモールド体１０は筒状であり、その開口を符号１６で示す（開口１６）。

Ｅ字形状の一対の分割コア２１は、中央梁部２３がコイル１１の内側を通るとともに、それぞれの側方梁部２２の先端面が対向するように、コイルモールド体１０に組み付けられる。そうすると、側方梁部２２と連結部２４が環状になってコイルモールド体１０を囲む。また、中央梁部２３は、コイル１１の内側を通ることになる。すなわち、コア２０がコイルモールド体１０を囲むとともにコイル１１の内部を通っているアセンブリ４０が得られる。

先に述べた突起１４は、コイルモールド体１０の開口１６の近傍に位置する。突起１４は、分割コア２１の一方のＥ字形状面２１ａに沿って延びる。

（二次モールド工程）アセンブリ４０を金型５０（図５参照）に入れて、コア２０を覆うとともにコイルモールド体１０と一体となる樹脂カバー３０（図１参照）を成形する。すなわち、樹脂カバー３０も、アセンブリ４０を金型５０に入れて溶融樹脂を射出するインサート成形によって作られる。

図５に、金型５０にセットしたアセンブリ４０の断面図を示す。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿ったアセンブリ４０の断面に相当する。金型５０は、上型５１と下型５２に分割されている。上型５１にアセンブリ４０をセットした後に下型５２を閉じる。なお、下型５２は図の座標系のＺ方向に移動可能である。「上型」、「下型」との表現は便宜上の呼称であり、上型５１と下型５２は、必ずしも上下方向にならんでいなくともよい。金型５０の内部空間がキャビティＣＡに相当する。キャビティＣＡは、樹脂カバー３０の外形状と同じ形状を有している。

上型５１に溶湯射出ゲート５３が設けられている。溶湯を貯留／射出するプランジャ（不図示）が溶湯射出ゲート５３につながっており、溶湯射出ゲート５３を通してプランジャからキャビティＣＡへ溶湯（溶融樹脂）が注入・充填される。

図５では、コア２０の＋Ｚ方向を向く面が一方のＥ字形状面２１ａであり、−Ｚ方向を向く面が反対側のＥ字形状面２１ｂである。溶湯射出ゲート５３は、金型５０の内部にて一方のＥ字形状面２１ａに対向するように設けられている。また、先に述べた突起１４は、金型５０の内部にて、溶湯射出ゲート５３とコイルモールド体１０の開口１６との間に位置する。コイルモールド体１０は、＋Ｚ方向とーＺ方向の２カ所に開口１６を有するが、突起１４は、溶湯射出ゲート５３に近い側の開口１６と溶湯射出ゲート５３の間に位置する。また、図５に示されるように、開口１６は、一方のＥ字形状面２１ａの側と、反対側のＥ字形状面２１ｂの側に分離されるが、突起１４は、溶湯射出ゲート５３に面するＥ字形状面２１ａの側で、溶湯射出ゲート５３と開口１６の間に位置する。

突起１４の役割について説明する。図５における太い矢印線は、溶湯（溶融樹脂）の流れを模式的に表している。また、図６にも、溶湯（溶融樹脂）の流れを太い矢印線で示した斜視図を示す。図６は、金型５０の内部におけるアセンブリ４０と溶湯射出ゲート５３の関係を示す斜視図である。図６では、金型５０の図示は省略し、溶湯射出ゲート５３のみを仮想線で示してある。

まず、突起１４が無い場合の溶湯の流れについて説明する。溶湯射出ゲート５３はＥ字形状面２１ａに面している。溶湯射出ゲート５３から射出された溶湯は、Ｅ字形状面２１ａに沿って拡がり、一部は開口１６のＥ字形状面２１ａの側の隙間へ侵入する。溶湯の別の一部は、コア２０の側面に沿って流れ、さらに反対側のＥ字形状面２１ｂに沿って流れた後に、開口１６のＥ字形状面２１ｂ側の隙間へ侵入する。従って、開口１６の空間のうち、Ｅ字形状面２１ａの側の隙間が反対側の隙間よりも早く溶湯で満たされる。樹脂の射出成型工程では、溶湯は高圧で射出される。一方のＥ字形状面２１ａ側の隙間への溶湯の充填が他方のＥ字形状面２１ｂ側の隙間よりも早いと、コア２０に加わる面圧に差が生じる。面圧の差が大きいとコア２０が変形してしまう。なお、「Ｅ字形状面２１ａの側の隙間」とは、より厳密に表現すると、コイルモールド体１０の内部空間がコア２０で二分割された隙間のうち、Ｅ字形状面２１ａの側の隙間である。

突起１４は、面圧の差に起因するコア２０の変形を抑制する。突起１４は、溶湯射出ゲート５３と開口１６の間でキャビティＣＡの一部を塞ぐ。それゆえ、溶湯射出ゲート５３から射出された溶湯は、最短距離でＥ字形状面２１ａの側の隙間へ到達することができない。溶湯は、突起１４を迂回してＥ字形状面２１ａの側の隙間へ侵入する（図６の太い矢印線Ａ参照）。溶湯射出ゲート５３からＥ字形状面２１ａ側の隙間までの経路長さ（図６の太い矢印線Ａ参照）と、反対側のＥ字形状面２１ｂの側の隙間までの経路長さ（図６の太い矢印線Ｂ参照）との差が小さくなる。すなわち、突起１４は、開口１６のＥ字形状面２１ａの側の隙間への溶湯充填を遅らせる。その結果、Ｅ字形状面２１ａの側の隙間と反対側のＥ字形状面２１ｂの側の隙間との間で面圧差が小さくなる。面圧差に起因するコア２０の変形が抑制される。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図５に示すように、突起１４は、キャビティＣＡ内で金型５０のキャビティ面に接している。突起１４がキャビティＣＡの一部を塞ぐので、溶湯は突起１４の先端を迂回してＥ字形状面２１ａの側の隙間へと流れる。突起１４がキャビティ面に接することで、突起１４の一部は樹脂カバー３０で覆われることがなく、完成品のリアクトル２において露出する（図１参照）。

突起１４はキャビティ面に接していることが望ましいが、接していなくとも、コア２０の変形を抑える効果は期待できる。

実施例で説明した製造方法は、一次モールド工程と二次モールド工程を備えている。一次モールド工程では、コイル１１が樹脂（コイル保護部１２）で覆われたコイルモールド体１０を成形する。二次モールド工程では、コイルモールド体１０に一対のＥ字形状のコア２０を組み付けたアセンブリ４０を金型５０に入れ、コア２０を覆うとともにコイルモールド体１０と一体となる樹脂カバー３０を成形する。金型５０には、コア２０のＥ字形状面２１ａに対向する位置に溶湯射出ゲート５３が設けられている。コイルモールド体１０は、Ｅ字形状面２１ａに沿って延びているとともに金型内にて（キャビティＣＡにて）溶湯射出ゲート５３とコイルモールド体１０の開口１６との間に位置する突起１４を備えている。

一次モールド工程と二次モールド工程の間に、組み立て工程が実施される。組み立て工程では、コイルモールド体１０に一対のＥ字形状のコア（分割コア２１）を組み付け、コア２０がコイルモールド体１０を囲むとともにコイル１１の内部を通っているアセンブリ４０を組み立てる。

コイルモールド体１０は、コイル軸線方向の両端に突起１４が形成されている。突起１４は、溶湯射出ゲート５３の付近に設けられていればよい。すなわち、図中の座標系で−Ｘ方向の突起１４は無くてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：リアクトル １０：コイルモールド体 １１：コイル １２：コイル保護部 １４：突起 １６：開口 ２０：コア ２１：分割コア ２１ａ、２１ｂ：Ｅ字形状面 ３０：樹脂カバー ４０：アセンブリ ５０：金型 ５１：上型 ５２：下型 ５３：溶湯射出ゲート

Claims (3)

1. コイルが樹脂で覆われたコイルモールド体を成形する一次モールド工程と、
   前記コイルモールド体に一対のＥ字形状のコアを組み付けたアセンブリを金型に入れ、前記コアを覆うとともに前記コイルモールド体と一体となる樹脂カバーを成形する二次モールド工程と、
   を備えており、
   前記金型には、前記コアのＥ字形状面に対向する位置に溶湯射出ゲートが設けられており、
   前記コイルモールド体は、前記Ｅ字形状面に沿って延びているとともに前記金型内にて前記溶湯射出ゲートと前記コイルの開口との間に位置する突起を備えている、リアクトルの製造方法。
2. 前記突起は前記一次モールド工程で前記コイルを覆う樹脂と一体に作られる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記二次モールド工程において前記突起は前記金型のキャビティ面に接する、請求項１または２に記載の製造方法。

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