JP4352855B2

JP4352855B2 - 電磁装置の製造方法及び電磁装置並びにこれを用いた放電灯装置と照明器具

Info

Publication number: JP4352855B2
Application number: JP2003367425A
Authority: JP
Inventors: 久尚梶浦; 隆雄宮井; 豊北川; 司小倉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005135976A

Description

本発明は、電磁装置の製造方法及び電磁装置並びにこれを用いた放電灯装置と照明器具に関するものである。

従来から、電磁装置の一例としてはボビン巻きコイルが知られており、図示を省略しているが、このボビン巻きコイルは、コアである鉄心が中心位置にはめ込まれた樹脂製ボビンの胴部にコイル線材を巻回し、巻回されたコイル線材の外周囲が絶縁樹脂でもって封止された構造を有する。そして、ボビン巻きコイルの樹脂封止方法が特許第３３５８２１９号公報（特許文献１）に開示されている。

この樹脂封止方法にあっては、まず、ボビンの片端から鉄心を突出させ、かつ、ボビンの他端面に鉄心と同心の軸穴を設けたうえ、この軸穴に支持ピンを挿入することが行われる。引き続き、鉄心の突出部と支持ピンとを支持することによりコイル線材が巻回済みのボビンを樹脂成形用金型のキャビティ内に位置決め保持した後、溶融樹脂をキャビティ内に注入してコイル線材の外周囲に充填させて、樹脂材料で封止すると、ボビン巻きコイルが完成する。

また、図１２に示すように、コイル本体をキャビティ内で位置決め固定するためのスペーサを具備してなる注型用金型が特開平６−２３８６８０号公報（特許文献２）に開示されている。すなわち、この注型用金型は、コイル線材が巻回されてキャビティ内に載置されたコイル本体をスペーサによって固定しておき、このコイル本体の外周囲に絶縁樹脂を充填してインサート成形体を形成するのに使用されるものであり、金型本体の所定位置には、キャビティ内におけるスペーサの突出長さを調整するのに用いられる所定深さの凹部がそれぞれ設けられている。

ところで、特許文献１に開示されたボビン巻きコイルの樹脂封止方法によれば、コイル線材が巻回済みのボビンを樹脂成形用金型のキャビティ内に位置決め保持することは可能となる。しかしながら、樹脂材料で封止した後のボビン巻きコイルの高電圧部側においては、インサート成形体から露出しているボビン巻きコイルの一部や、インサート成形体を貫通する支持ピンで形成された開口部で部分放電が発生することがあり、この部分放電がインサート成形体の絶縁破壊にまで至る恐れがある。

また、特許文献２で開示された注型用金型を使用してコイル本体のインサート成形体を形成する際には、コイル本体を固定するスペーサのキャビティ内における突出長さが調整可能であるため、キャビティ内の所定位置でコイル本体を保持し得るという利点が確保される。ところが、この注型用金型を使用してインサート成形体を形成した場合には、図１２で製品の断面構造を示すように、コイル本体５１の外周囲に充填された絶縁樹脂からなるインサート成形体５２の所定位置それぞれに対し、スペーサによる境界面５４が生じる。

そして、このような境界部分５４では、絶縁強度が脆弱となることがあり、部分放電が発生し易くなるため、絶縁破壊を招く恐れもある。

このように、コイルを保持した状態で樹脂封止することにより、封止後のコイルに開口部や境界部分が残ってしまう。特に、このことはコイルの高電圧部側で問題となる。

本発明は上記の問題点に鑑みて創案されたものであって、トランス構造体を絶縁材料により封止してなるトランス成形体の少なくとも高電圧部側の外周囲を包み込んだ樹脂材料に、部分放電の原因となる開口部や境界部分がない電磁装置と、開口部や境界部分のない樹脂材料を形成することが可能な樹脂成形用金型と、開口部や境界部分のない樹脂材料を具備した電磁装置を製造するための製造方法とを提供することを目的としている。

本発明に係る電磁装置の製造方法は、コアとこのコアの側面上に巻回されたコイル巻線を有するトランス構造体の外周囲を絶縁材料により封止してなるトランス成形体が内挿されて溶融樹脂が注入されるキャビティと、前記トランス成形体の低電圧部側を保持する保持部と、前記トランス成形体の低電圧部側に1箇所以上設けられた低電圧部側ゲートと、前記トランス成形体の高電圧部側に1箇所以上設けられた高電圧部側ゲートと、を具備している樹脂成形用金型を使用して、前記トランス成形体の低電圧部側を前記保持部により保持し、次いで前記高電圧部側ゲートよりキャビティ内に溶融した溶融樹脂を注入し、次いで溶融樹脂が前記トランス成形体の高電圧部を外包する所定のタイミングで低電圧部側ゲートより溶融樹脂をキャビティ内へ注入して前記トランス成形体全体を樹脂材料で封止する。

本実施形態に係る電磁装置の製造方法では、トランス成形体の外周囲を包み込んだ樹脂材料の少なくとも高電圧部側に、開口部や境界部分が発生していない。また、トランス成形体の位置ずれ等による薄肉部が形成されることもない。そのため、開口部や境界部分、薄肉部等の存在に起因した部分放電が発生するおそれはなくなり、適切で安定した絶縁破壊強度を確保することができる。

（実施形態１）
本実施形態に係る電磁装置１は、高圧放電灯の始動装置等で必要となる高圧のパルス電圧を発生するのに使用され、パルストランスといわれるものである。まず、図１に示すように、棒状のフェライト製のコア２の側面上に２次コイル巻線３を巻回し、さらにこの上に１次コイル巻線４を巻回することによりトランス構造体５を得る。次に、図２、３に示すように、トランス構造体５の外周囲を絶縁材料６で射出成形やトランスファー成形によってモールドすることによりトランス成形体１０を得る。ここで、トランス成形体１０の外周面には、沿面距離を延長して絶縁機能を高めるため、複数条の溝部９を並列に形成している。また、トランス成形体１０の外周面には、一対ずつの引出端子７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂがそれぞれ配設されている。このとき、図示を省略しているが、引出端子７ａ，７ｂの各々には２次コイル巻線３の端末３ａ，３ｂをそれぞれ接続し、また、引出端子８ａ，８ｂの各々には１次コイル巻線４の端末４ａ，４ｂをそれぞれ接続している。この後、図４に示すように、トランス成形体１０の外周囲をさらに樹脂材料１１で封止することにより電磁装置１を得る。

本実施形態におけるトランス成形体１０から電磁装置１を製造する方法について以下に説明する。まず、樹脂材料１１としては、ポリエーテルイミド、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、トランス成形体１０を樹脂材料１１で封止するためには、図５に示すような樹脂成形用金型２０を使用する。すなわち、この樹脂成形用金型２０は、パーティングラインＰにより二分割される上型２１及び下型２２を具備したものであり、パーティングラインＰで一体的に連結される上型２１及び下型２２の内部には、トランス成形体１０が内挿されて保持される所定形状のキャビティ２３を設けている。ここで、樹脂成形用金型２０は、樹脂材料注入口３４、第１スプルー２４、メインランナー２５、低電圧部側第２スプルー２６、高電圧部側第２スプルー２７、低電圧部側ランナー２８、高電圧部側ランナー２９、低電圧部側ゲート３０、高電圧部側ゲート３１を有している。また、トランス成形体１０の低電圧部１２側を保持する保持部３２、３３を備えている。

次に、図６〜図９に基づいて、樹脂成形用金型２０を使用して電磁装置１を製造する際の製造手順を説明する。

図６に示すように、樹脂成形用金型２０のキャビティ２３にトランス成形体１０を内挿してセットする。このとき、トランス成形体１０を保持部３２、３３により保持するが、保持部３２においてクリアランスＡを有している。

ここで、トランス成形体１０をキャビティ２３内の上下中間位置に保持することにより、パーティングラインＰにより二分割されたゲート３０、３１からキャビティ２３内に注入する溶融樹脂Ｇの圧力が、トランス成形体１０を介して対向しあう方向で略等しいようにする。また、キャビティ２３に内挿するのに先だってトランス成形体１０を、溶融樹脂Ｇの融点以下の温度で予熱しておく。

さらに、図７に示すように、溶融樹脂Ｇを樹脂成形用金型２０の樹脂材料注入口３４から注入する。溶融樹脂Ｇは、第１スプルー２４、メインランナー２５を通り、まず、高電圧部側第２スプルー２７、高電圧部側ランナー２９、高電圧部側ゲート３１を通ってキャビティ２３内に充填される。その際、溶融樹脂Ｇの圧力によりトランス成形体１０が移動し、トランス成形体１０は保持部３２におけるクリアランスＡがなくなった状態で保持される。

その後、溶融樹脂Ｇは徐々にキャビティ２３の空間内へと拡がり、図８に示すように、トランス成形体１０の高電圧部外周囲に充填される。そして、溶融樹脂Ｇがトランス成形体１０の高電圧部外周囲を包み込んだ時点で、溶融樹脂Ｇは低電圧部側第２スプルー２６、低電圧部側ランナー２８、低電圧部側ゲート３０を通ってキャビティ２３内に充填され始める。ここで、樹脂材料注入口３４から低電圧部側ゲート３０までの溶融樹脂Ｇの流動長は、樹脂材料注入口３４から高電圧部側ゲート３１までの溶融樹脂Ｇの流動長よりも長くしている。このことにより、低電圧部側ゲート３０から溶融樹脂Ｇを注入するタイミングを遅延する。また、キャビティ２３内へ溶融樹脂Ｇを注入するためのゲートとして、低電圧部側ゲート３０及び高電圧部側ゲート３１の２つのゲートを設けているため、例えば、高電圧部側ゲート３１のみから溶融樹脂を注入する場合に比べて、トランス成形体１０の高電圧部にかかる樹脂圧を下げる。

そして、図９に示すように、溶融樹脂Ｇをキャビティ２３内に完全に充填する。ここで、高電圧部側ゲート３１及び低電圧部側ゲート３０の２方向から充填した溶融樹脂Ｇはキャビティ２３内で会合するが、この会合部１４は、高電圧部側ゲート３１及び低電圧部側ゲート３０の２方向から充填した溶融樹脂Ｇのどちらかの溶融樹脂がもう一方の溶融樹脂に潜り込んだ形状になるため、沿面距離が大きくなり、その結果、絶縁性能をさらに高めることができる。

このようにして、トランス成形体１０の外周囲を、少なくとも高電圧部側の外周囲に開口部や境界部分が形成されることなく溶融樹脂Ｇによって包み込む。

さらに、熱硬化性絶縁樹脂の射出成形によって充填した溶融樹脂Ｇが固化した後、樹脂材料１１で包み込んだ電磁装置１を、樹脂成形用金型２０のキャビティ２３から取り出す。以上により、本実施形態の電磁装置が製造される。

また、キャビティ内に注入する溶融樹脂の圧力は、トランス成形体を介して対向しあう方向で略等しいので、キャビティ内でトランス成形体が位置ずれを起こし難くなる。このため、得られる電磁装置に部分放電の原因となる薄肉部が形成されることを防止できる。また、キャビティに内挿されるトランス成形体を、樹脂材料の融点以下の温度で予熱しているので、キャビティ内における溶融樹脂の流動性が向上し、トランス成形体に加わる溶融樹脂の圧力が低下する。このために、トランス成形体の位置ずれを起こしにくくすることができる。さらに、高電圧部側ゲートから注入する溶融樹脂の圧力によりトランス成形体を保持部に位置決めしているので、樹脂成形金型へのトランス成形体のセッティング精度が粗くても、トランス成形体を保持部に精度良く位置決めすることが可能になる。加えて、溶融樹脂を供給する樹脂材料供給部から低電圧部側ゲートまでの流動長を、樹脂材料供給部から高電圧部側ゲートまでの流動長よりも長くすることにより、特別な装置なしに低電圧部側ゲートからの溶融樹脂注入のタイミングを高電圧部側ゲートからの溶融樹脂注入のタイミングよりも遅延することができ、さらにそのことによって、トランス成形体の高電圧部側を保持していなくても、高電圧部外周囲に充填した溶融樹脂がトランス成形体の高電圧部側を保持する役割をし、溶融樹脂の注入に伴うトランス成形体の位置ずれをさらに生じにくくすることができる。

また、本実施形態の製造方法で製造されており、さらにインサート成形体が開口部や境界部分なしにトランス構造体を包み込んでいる電磁装置は、トランス構造体の位置ずれ等によってインサート成形体の薄肉部が形成されることはない。従って、部分放電が発生する恐れはなくなり、適切な絶縁破壊強度を確保することができるという効果が得られる。また、前記電磁装置を備えてなる放電灯装置は、放電灯点灯時に高電圧が発生しても絶縁破壊が発生するおそれが少なくなり、不点灯となることがなく安定して点灯するという効果が得られる。さらに、前記放電灯装置を備えてなる照明器具は、放電灯が不点灯となることがなく安定して点灯して、信頼性を高くするという効果が得られる。

（実施形態２）
実施形態２の電磁装置の製造方法は、実施形態１と略同じであるが、樹脂成形用金型の構成及び成形方法が一部異なるので、この点について説明する。

本実施形態に係る樹脂成形用金型４０は、図１０に示すように、パーティングラインＰにより二分割される上型４１及び下型４２を具備したものであり、上型４１には低電圧部側樹脂材料注入口４３と高電圧部側樹脂材料注入口４４を備え、下型４２には樹脂圧センサー５０を配設している。

高電圧部側樹脂材料注入口４４から注入した溶融樹脂Ｇは、高電圧部側第１スプルー４６、高電圧部側メインランナー４８、高電圧部側第２スプルー２７、高電圧部側ランナー２９、高電圧部側ゲート３１を通ってキャビティ２３に注入される。また、低電圧部側樹脂材料注入口４３から注入した溶融樹脂Ｇは、低電圧部側第１スプルー４５、低電圧部側メインランナー４７、低電圧部側第２スプルー２６、低電圧部側ランナー２８、低電圧部側ゲート３０を通ってキャビティ２３に注入される。このように、高電圧部側ゲート３１及び低電圧部側ゲート３０から注入される溶融樹脂Ｇを独立して制御することができる。

また、高電圧部側ゲート３１から注入された溶融樹脂Ｇの圧力を、樹脂圧センサー５０を用いて測定することにより、低電圧部側ゲート３０から溶融樹脂を注入するタイミングを決定することができる。これは、キャビティ２３内における溶融樹脂Ｇの圧力とその充填状態との間には相関した関係があり、また、溶融樹脂Ｇの注入を開始してからの経過時間とキャビティ２３内における溶融樹脂Ｇの圧力との間にも相関関係があるためである。そのため、本実施形態に係る電磁装置の製造方法にあっては、樹脂圧と経過時間との関係を示す図１１のように、キャビティ２３内における溶融樹脂Ｇの圧力が設定値に達した時点をもって、低電圧部側ゲート３０から溶融樹脂を注入するタイミングとしている。このようなタイミングで溶融樹脂を注入することにより、トランス成形体１０の高電圧部側の外周囲において溶融樹脂Ｇの境界面が形成されることがなく、かつ、充分な樹脂厚みを確保することができる。このことにより、電磁装置の絶縁強度を確保することができる。つまり、低電圧部側ゲート３０から溶融樹脂を注入するタイミングが早いと、トランス成形体１０の高電圧部側の外周囲を溶融樹脂Ｇが完全に包み込んでいない状態で、低電圧部側から溶融樹脂が注入されるため、トランス成形体１０の高電圧部側の外周囲において溶融樹脂Ｇの境界面が形成される。逆に、低電圧部側ゲート３０から溶融樹脂Ｇを注入するタイミングが遅いと、高電圧部側の樹脂圧が高くなりすぎ、トランス成形体１０が位置ずれを起こすことがあり、その結果充分な樹脂厚みを確保することができない。

本実施形態に係る電磁装置の製造方法においては、高電圧部側ゲートから注入する溶融樹脂と低電圧部側ゲートから注入する溶融樹脂をそれぞれ独立して制御するので、溶融樹脂の注入速度や圧力を個別に精度良く制御できるようになり、トランス成形体の位置決め精度の向上が図れる。

また、溶融樹脂がトランス成形体の高電圧部を外包する所定のタイミングは、キャビティ内の所定部の樹脂圧力が設定値に達した時点としているので、低電圧部側ゲートから溶融樹脂を注入するタイミングが検出し易くなり、確実に低電圧部側ゲートから溶融樹脂を注入することができ、トランス成形体を保持部に精度良く位置決めすることが可能になる。

本発明の実施形態に係る電磁装置が具備するトランス構造体の外観形状を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るトランス成形体の外観形状を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るトランス成形体の断面構造を示す側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁装置の断面構造を示す側断面図である。本発明の実施形態に係る第１の樹脂成形用金型の断面構造を示す側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁装置の製造方法の第１の手順を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る電磁装置の製造方法の第２の手順を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る電磁装置の製造方法の第３の手順を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る電磁装置の製造方法の第４の手順を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る第２の樹脂成形用金型の断面構造を示す側断面図である。樹脂圧と経過時間との関係を示す説明図である。従来例に係る注型用金型を使用してインサート成形体を形成した場合における製品の断面構造を示す側断面図である。

符号の説明

１電磁装置
２コア
３２次コイル巻線
４１次コイル巻線
５トランス構造体
９溝部
１０トランス成形体
１１樹脂材料
１２低電圧部
１３高電圧部
１４会合部
２０樹脂成形用金型
２３キャビティ
３０低電圧部側ゲート
３１高電圧部側ゲート
３２保持部
３３保持部
３４樹脂材料注入口
４０樹脂成形用金型
４３低電圧部側樹脂材料注入口
４４高電圧部側樹脂材料注入口
５０樹脂圧センサー
Ａクリアランス
Ｇ溶融樹脂
Ｐパーティングライン

Claims

コアとこのコアの側面上に巻回されたコイル巻線を有するトランス構造体の外周囲を絶縁材料により封止してなるトランス成形体が内挿されて溶融樹脂が注入されるキャビティと、
前記トランス成形体の低電圧部側を保持する保持部と、
前記トランス成形体の低電圧部側に設けた低電圧部側ゲートと、
前記トランス成形体の高電圧部側に設けた高電圧部側ゲートと、を具備してなる樹脂成形用金型を使用して、
前記トランス成形体の低電圧部側を前記保持部により保持し、
次いで前記高電圧部側ゲートより前記キャビティ内に前記溶融樹脂を注入し、
次いで前記溶融樹脂が前記トランス成形体の高電圧部を外包する所定のタイミングで低電圧部側ゲートより前記溶融樹脂を前記キャビティ内へ注入して前記トランス成形体全体を樹脂材料で封止することを特徴とする電磁装置の製造方法。
前記高電圧部側ゲートから前記キャビティ内に注入する前記溶融樹脂の圧力は、前記トランス成形体を介して対向しあう方向で略等しいことを特徴とする請求項１記載の電磁装置の製造方法。
前記キャビティに内挿される前記トランス成形体を、前記樹脂材料の融点以下の温度で予熱することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁装置の製造方法。
前記高電圧部側ゲートから注入する前記溶融樹脂の圧力により前記トランス成形体を前記保持部に位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電磁装置の製造方法。
前記溶融樹脂を供給する樹脂材料供給部から前記低電圧部側ゲートまでの流動長を、前記樹脂材料供給部から前記高電圧部側ゲートまでの流動長よりも長くすることにより、前記低電圧部側ゲートからの前記溶融樹脂の注入のタイミングを前記高電圧部側ゲートからの前記溶融樹脂の注入のタイミングよりも遅延することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁装置の製造方法。
前記高電圧部側ゲートから注入する前記溶融樹脂と前記低電圧部側ゲートから注入する前記溶融樹脂をそれぞれ独立して制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁装置の製造方法。
前記溶融樹脂が前記トランス成形体の高電圧部を外包する所定のタイミングは、前記キャビティ内の所定部の樹脂圧力が設定値に達した時点であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電磁装置の製造方法。
前記高電圧部側ゲートから注入した溶融樹脂と、前記低電圧部側ゲートから注入した溶融樹脂とが前記キャビティ内で会合した面の厚み方向の中央部において、前記高電圧部側ゲートから注入した溶融樹脂と前記低電圧部側ゲートから注入した溶融樹脂のいずれか一方の溶融樹脂を他方の溶融樹脂内に潜り込ませることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電磁装置の製造方法。
コアとこのコアの側面上に巻回されたコイル巻線を有するトランス成形体の外周囲を絶縁材料により封止してトランス成形体を得、さらにこのトランス成形体の外周囲を樹脂材料により封止してなる電磁装置であって、
前記トランス成形体の外周囲に充填された樹脂材料は、少なくとも前記トランス成形体の高電圧部側の外周囲に開口部や境界部分がないように前記トランス成形体を包み込んで成形したものであり、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の製造方法により製造したものであることを特徴とする電磁装置。
請求項９記載の電磁装置を備えてなることを特徴とする放電灯装置。
請求項１０記載の放電灯装置を備えてなることを特徴とする照明器具。