JP2021034448A - リアクトルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルモールド体とコアとの位置ずれの抑制と、溶融樹脂の流動性の向上を両立し得る技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、コイルモールド体１０とコア２０とを備える。コイルモールド体１０は、コイル１１が樹脂で覆われている。コイルモールド体１０は、筒状である。コア２０は、コイルモールド体１０に組み付けられる。コア２０は、Ｅ字形状の一対の分割コアで構成される。コイルモールド体１０には、内側面であってコア２０のＥ字形状面と対向する内側対向面に凸部１４が設けられている。凸部１４によってコア２０の位置ずれが防止される。凸部１４以外では、コア２０とコイルモールド体１０の内側対向面との間に広い隙間が確保され、その隙間により溶融樹脂の流動性が確保される。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、リアクトルとそ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及び非特許文献１に、そのようなリアクトル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及びその製造方法を開示している。この製造方法は、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及びその製造方法が開示されている。この製造方法において、一次モールド工程では、コイルが樹脂で覆われた筒状の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。Ｅ字形状のコアは、平行に伸びる３本の梁のうち中央の梁がコイルモールド体に挿通される。

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

コイルモールド体とコアを組み付ける際に、コイルモールド体に対するコアの位置を固定するために接着剤が利用されることがある。しかし、接着剤の耐熱性は、リアクトルを構成するコイルモールド体やコアといった各部品と比べて耐熱性能が低い。その結果、リアクトルの耐熱性能が低下してしまうおそれがある。

一方、コイルモールド体とコアを組み付ける際に、接着剤を利用しないことが考えられる。この場合、筒状のコイルモールド体とコアとの位置ずれを抑制するため、コイルモールド体とコアとの間の隙間が小さく設計される。なお、コイルモールド体とコアとの間の隙間が小さいと、コイルモールド体とコアのアセンブリを金型に入れる際の部品脱落を抑制できる利点もある。

ところが、筒状のコイルモールド体とコアとの間の隙間が小さいと、二次モールド工程において、金型に入れたアセンブリに溶融樹脂を流し入れる際に、隙間における溶融樹脂の流動性が低下する。この場合、隙間における溶融樹脂の十分な流動性を確保するために、樹脂の注入圧力を増加させることが考えられる。しかし、その結果、コアに加わる応力が増大し、コアの変形といった不具合が生じるおそれがある。本明細書では、コイルモールド体とコアとの位置ずれの抑制（すなわち一対のＥ字コアの位置ずれの抑制）と、二次モールド工程における溶融樹脂の流動性の向上を両立し得る技術を提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、コイルモールド体と一対のコアとを備える。コイルモールド体は、コイルが樹脂で覆われている。コイルモールド体は、筒状である。一対のコアは、コイルモールド体に組み付けられる。一対のコアは、それぞれＥ字形状である。コイルモールド体には、コアのＥ字形状面と対向する内側対向面に凸部が設けられている。完成品のリアクトルでは、コイルモールド体とコアの間の隙間は、コイルモールド体の樹脂とは別の樹脂で満たされている。

上記の構造によると、コイルモールド体とコアを組み付けた際に、凸部が設けられている部分では、コイルモールド体とコアとの間の隙間が小さくなっている。これにより、コイルモールド体とコアとの位置ずれが抑制される。また、凸部が設けられている部分以外では、コイルモールド体とコアとの間の隙間が大きくなっている。これにより、二次モールド工程において、溶融樹脂の流動性が向上する。すなわち、コイルモールド体とコアとの位置ずれの抑制と、二次モールド工程における溶融樹脂の流動性の向上を両立し得る。コイルモールド体とコアの間の隙間は、二次モールド工程において射出される樹脂で満たされる。

なお、コイルモールド体とコアの間の隙間を満たす「別の樹脂」とは、コイルモールド体の樹脂とは別の組成の樹脂である場合と、同種の組成の樹脂であるがコイルモールド体の樹脂が固化したタイミングとは異なるタイミングで固化した樹脂の場合のいずれかであればよい。

本技術の一実施形態では、コイルモールド体の軸線方向から見て重ならないように複数の凸部が設けられてもよい。このような構成によると、コイルモールド体の内側対向面に設けられる凸部が特定の部分に偏って配置されることが抑制され、コアをコイルモールド体に組み付ける際に、コアがコイルモールド体に対して、容易かつ効果的に位置決めされる。換言すると、コイルモールド体とコアとの位置ずれがより効果的に抑制され得る。

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。 コイルモールド体の正面図である。 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。 金型における溶融樹脂の流れを説明する図である。

図面を参照して実施例のリアクトル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と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。

図２に、コイルモールド体１０の斜視図を示す。図３にコイルモールド体１０の正面図を示す。図３には、コア２０を仮想線で描いてある。図４に、コイルモールド体１０とコア２０の分解斜視図を示す。図５に、コイルモールド体１０とコア２０のアセンブリの斜視図を示す

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。図２に示すように、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（コイルモールド体１０の軸線方向）に相当する。Ｘ軸の向きは、他の図でもコイル軸線方向（コイルモールド体１０の軸線方向）に相当する。

コア２０は、図４に示すように、一対のＥ字形状の分割コア２１で構成される。説明の都合上、図４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を見たときにＥ字に見える面をＥ字形状面２１ａ、２１ｂと称する。

図４に示すように、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、図５に示すように、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。

図２、図３のコイルモールド体１０の説明に戻る。コイルモールド体１０の内側対向面１３（内側上面１３ａ及び内側下面１３ｂ）には、複数の凸部１４が設けられている。内側対向面１３とは、コイルモールド体１０の内側面であって、後述の組み立て工程において、コア２０のＥ字形状面２１ａ又はＥ字形状面２１ｂ（図４参照）と対向する面を意味する。図２、図３に示すように、凸部１４は、コイルモールド体１０の内側下面１３ｂのＹ軸方向の両端に設けられている。また、図３に示すように、凸部１４は、コイルモールド体１０の内側上面１３ａのＹ軸方向の両端にそれぞれ設けられている。すなわち、本実施例においては、内側上面１３ａに二つ、内側下面１３ｂに二つ、の合計四つの凸部１４が設けられている。

図４に示すように、コア２０は、内側上面１３ａの凸部１４と内側下面１３ｂの凸部１４によって挟まれる。コア２０は、凸部１４に挟まれることで、樹脂カバー３０を形成する前のコイルモールド体１０に対して正確に位置決めされる。特に、コイルモールド体１０の軸線方向からみてコイルモールド体１０の内側のコア２０（中央梁部２３）の四隅に位置するように複数の凸部１４を設けることで、コア２０を安定して支持することができる。

一方、内側上面１３ａの２個の凸部１４の間では、コア２０とコイルモールド体１０の間に広い隙間が確保される。同様に、内側下面１３ｂの２個の凸部１４の間にも、コア２０とコイルモールド体１０の間に広い隙間が確保される。樹脂カバー３０を成形する際の溶融樹脂は、コア２０とコイルモールド体１０の間の広い隙間を流れることができる。隙間が狭い場合、溶融樹脂に高い圧力を加えないとコイルモールド体１０の内側を溶融樹脂で満たすことが難しくなる。実施例のリアクトル２では、コイルモールド体１０の内側にあらかじめ凸部１４を設けておくことで、樹脂カバー３０の形成時のコイルモールド体１０の内側における溶融樹脂の流動性を高めることができる。

上記したように、コイルモールド体１０とコア２０の間の隙間は、コイルモールド体１０の樹脂とは異なる樹脂（樹脂カバー３０の樹脂）で満たされる。「異なる樹脂」とは、コイルモールド体１０の樹脂（コイル保護部１２の樹脂）とは組成が異なる樹脂であってもよいし、コイルモールド体１０の樹脂（コイル保護部１２の樹脂）と組成は同じであるが固化するタイミングが異なる樹脂であってもよい。

次に、リアクトル２の製造方法について説明する。

（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。一次モールド工程によって、図２に示すコイルモールド体１０が得られる。

（組み立て工程）図４、図５に示したように、一対の分割コア２１をコイルモールド体１０に組み付け、アセンブリ４０を得る。コア２０をコイルモールド体１０に組み付ける際、先に述べたように、複数の凸部１４がコア２０の位置ずれを防止する。

（二次モールド工程）アセンブリ４０を金型に入れて溶融樹脂を射出し、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６に、金型の内部におけるアセンブリ４０と溶融樹脂射出ゲート５３との関係を示す。図６では、金型の図示は省略し、溶融樹脂射出ゲート５３のみを仮想線で示してある。溶融樹脂射出ゲート５３は、コア２０のＥ字形状面２１ａに対向する位置に設けられている。それゆえ、図６において矢印Ａが示すように、溶融樹脂射出ゲート５３から射出された溶融樹脂は、Ｅ字形状面２１ａを通り、コイルモールド体１０の内部へと流れていく。このときコイルモールド体１０の内側では、一対の凸部１４の間に広い隙間が確保されている。高い圧力を加えずとも溶融樹脂はその広い隙間を流れ、コイルモールド体１０の内側を満たす。溶融樹脂が固化すると、図１に示したリアクトル２が完成する。

内側対向面１３に凸部１４が設けられている本実施例の構成では、コイルモールド体１０とコア２０との間の隙間が大きい部分が確保される。隙間が大きい部分により、溶融樹脂の注入圧力を過度に上昇させることなく、溶融樹脂の十分な流動性を確保することができる。すなわち、溶融樹脂の注入圧力を過度に上昇させることなく、コイルモールド体１０の内側を溶融樹脂で満たすことができる。

さらに、コイルモールド体１０とコア２０との間の隙間が小さい部分により、コイルモールド体１０とコア２０との位置ずれ抑制することができる。凸部１４を備えることで、コア２０を接着することなく位置ずれを防止することができる。実施例で説明した技術は、コイルモールド体１０とコア２０との位置ずれの抑制と、二次モールド工程における溶融樹脂の流動性の向上を両立できる。

実施例で述べた技術に関する留意点を述べる。一対のＥ字形状のコア（一対の分割コア２１）を採用する場合、コイルモールド体１０に対してコア２０が正確に位置決めされることが重要である。Ｅ字形状のコア（分割コア２１）は３本の梁を有しており、対向配置された一対のＥ字形状のコアのそれぞれの梁の先端同士の位置ずれは、もれ磁束増加の一因となるからである。

凸部１４により形成されるコイルモールド体１０とコア２０との間の隙間が小さい部分は、コイルモールド体１０とコア２０との位置ずれの抑制だけでなく、アセンブリ４０を金型に入れる際の部品脱落を抑制できる利点もある。

内側対向面１３に設けられる凸部１４の数については限定されず、内側対向面１３に一つ以上の凸部１４を設ければよい。また、複数の凸部１４が、一方の内側対向面１３（すなわち、内側上面１３ａ又は内側下面１３ｂ）に設けられる場合には、凸部１４は、コイルモールド体１０の軸線方向（図のＸ方向）からみて重ならないように設けられることが好ましい。このような構成では、内側対向面１３に設けられる凸部１４が特定の部分に偏って配置されることが抑制され、組み付け工程において、コア２０がコイルモールド体１０に対して、容易かつ効果的に位置決めされる。換言すると、コイルモールド体１０とコア２０との位置ずれが効果的に抑制され得る。

図３ではコア２０と凸部１４の間にわずかな隙間が描かれている。コア２０と凸部１４の間に隙間がなくともよい。例えば、コア２０は、図３の上下の凸部１４の間に圧入されてもよい。圧入によれば、コア２０をコイルモールド体１０に対して正確に位置決めすることができる。

以上、本明細書が開示する技術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
１３ａ、１３ｂ：内側対向面
１４：凸部
２０：コア
２１：分割コア
２１ａ、２１ｂ：Ｅ字形状面

Claims (4)

1. コイルが樹脂で覆われた筒状のコイルモールド体と、
   前記コイルモールド体に組み付けられる一対のＥ字形状のコアと、
   を備えるリアクトルであって、
   前記コイルモールド体の前記コアのＥ字形状面と対向する内側対向面に凸部が設けられている、リアクトル。
2. 前記コイルモールド体と前記コアの間の空間が前記樹脂とは別の樹脂で満たされている、請求項１に記載のリアクトル。
3. 筒状の前記コイルモールド体の軸線方向からみて重ならないように複数の前記凸部が設けられている、請求項１または２に記載のリアクトル。
4. コイルが樹脂で覆われた筒状の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融樹脂射出ゲートが設けられており、
   前記コイルモールド体の前記Ｅ字形状面と対向する内側対向面に凸部が設けられている、リアクトルの製造方法。

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