JP5278559B2 - リアクトル、および、その製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルおよびその製造方法に係り、特に、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるリアクトルおよびその製造方法に関する。
従来、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載される電力変換回路の一部にリアクトルが組み込まれたものがある。このリアクトルは、例えば、バッテリから供給される直流電力を昇圧して動力源であるモータ側へ出力するコンバータ等に用いられる。
リアクトルは、一般に、磁性材からなる複数のコア部材と、これらのコア部材を非磁性ギャップ板を挟んで環状に連結されてなるリアクトルコアと、ギャップ板を含んだリアクトルコアのコイル取付位置の周囲に配置されたコイルとを備える。そして、リアクトルコアおよびコイルを含むリアクトルは、例えばアルミ合金等の金属製のケース内にボルト等によって固定された状態で車両に搭載される。
ここで上記のようなリアクトルに関連する先行技術文献として、例えば、特開2009−99793号公報(特許文献1)には、コイルを具備するリアクトルコアをハウジング内に収容固定し、ハウジングとリアクトルコアおよびコイルとの間にシリコーン樹脂を含浸硬化させてリアクトルをハウジング内に固定するリアクトルの製造方法が開示されている。
また、特開2009−32922号公報(特許文献2)には、複数の磁性を有するコア材と、隣接するコア材の間に介装される非磁性を有するギャップ板とから形成され、コア材の対向面とギャップ板の対向面が接着剤層を介して固定されるリアクトルコアにおいて、ギャップ板の対向面以外の周面に、コア材から漏れた漏れ磁束を引き寄せて隣接するコア材に上記漏れ磁束を流すための、漏れ磁束の引き寄せ伝達手段が形成されているものが記載されている。
上記特許文献1および2のリアクトルでは、非磁性のギャップ板を挟んでコア部材同士を接着剤にて接着固定して環状のリアクトルコアが形成されるが、上記接着剤として熱硬化性接着剤を用いた場合には硬化に時間がかかるため、その硬化までの間、環状に組み付けられたリアクトルコアを押圧状態に保持しておくための多数の冶具が必要であった。
また、例えばセラミック板等からなる非磁性のギャップ板は、リアクトルの性能に大きく関わるギャップ寸法を正確に規定するために高精度に厚さを管理する必要があり、製造コストが高くなるとともにリアクトルの構成部品数の増加および組付けの煩雑化を招く要因となっていた。
本発明の目的は、リアクトル保持用冶具、加熱炉およびギャップ板を不要にして短時間で容易に製造できるリアクトルおよびその製造方法を提供することである。
本発明の一態様であるリアクトルは、2つのU字型のコア部材がギャップ部を介して環状に連なって構成されるリアクトルコアと、少なくとも前記コア部材同士の接着面を除く前記コア部材の脚部の外周面を覆って設けられる一次インサート成形樹脂部と、前記ギャップ部および前記コア部材の脚部の周囲に配置されるコイルと、前記コイルの周囲にインサート成形されることにより前記コイルを前記リアクトルコアに固定するとともに前記2つのコア部材の脚部同士をつながった状態に固定する熱可塑性樹脂からなる二次インサート成形樹脂部と、を備え、前記コア部材を環状に連ねて配置した状態で互いに連結される前記一次インサート成形樹脂部の端部には、対向する脚部の相対位置を決める位置決め部と、前記二次インサート成形樹脂部を形成する溶融した熱可塑性樹脂を前記ギャップ部へ流入させる窓部が形成されているものである。
本発明に係るリアクトルにおいて、前記一次インサート成形樹脂部の表面には、前記溶融した熱可塑性樹脂を前記コイルの内周側にて前記窓部に導く流路が形成されていてもよい。
この場合、前記流路を構成する溝は、前記窓部と反対側の端部が前記コイルの外側まで延出していてもよい。
また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記一次インサート成形樹脂部の連結される端部にはガス抜き通路が形成されていてもよい。
この場合、前記ガス抜き通路は、前記窓部から前記ギャップ部に流入した前記溶融した熱可塑性樹脂が流れ広がる方向に関して下流側に位置していることが好ましい。
また、本発明に係るリアクトルにおいて、前記コア部材が磁性粉を加圧成形してなる圧粉磁心から構成され、前記ギャップ部に流入した前記溶解した熱可塑性樹脂が前記脚部端面を形成する前記磁性粉の間に入り込んで硬化されてもよい。
さらに、本発明に係るリアクトルにおいて、前記U字型をなす1つのコア部材の2つの脚部について、一方の脚部の一次インサート成形樹脂部に凹状の前記位置決め部が形成され、他方の脚部の一次インサート成形樹脂部に前記凹状位置決め部と嵌合する凸状の前記位置決め部が形成されていてもよい。
本発明の別の態様であるリアクトルの製造方法は、2つのU字型コア部材がギャップ部を介して環状に連なって構成されるリアクトルコアと、前記ギャップ部を含む前記リアクトルコアの周囲に設けられるコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、前記2つのコア部材および前記コイルを準備し、前記各コア部材について、熱可塑性樹脂をインサート成形することにより、少なくとも前記コア部材の脚部端面を除く外周面を覆う一次インサート成形樹脂部を形成し、前記コイルに前記コア部材の脚部を挿通した状態で前記コア部材を環状に連ねて配置し、このとき前記一次インサート成形樹脂部の端部同士が連結されることにより、対向する脚部端面間に一定寸法のギャップ部が形成されるとともにギャップ部に連通する窓部が形成されており、前記コイルの周囲に熱可塑性樹脂をインサート成形することにより、前記コイルを前記リアクトルコアに固定するとともに前記2つのコア部材の脚部同士をつながった状態に固定する二次インサート成形樹脂部を形成し、このとき溶融した熱可塑性樹脂を前記コイルの内周側において前記窓部を介して前記ギャップ部に流入させて前記対向する脚部端面同士を接着する、ことを含む。
本発明に係るリアクトルの製造方法において、前記窓部から前記ギャップ部に流入する前記溶融した熱可塑性樹脂は、前記一次インサート成形樹脂部の表面に形成された流路に沿って前記コイルの内周側に導かれて前記窓部へと流れてもよい。
また、本発明に係るリアクトルの製造方法において、前記溶融した熱可塑性樹脂を前記窓部から前記ギャップ部に流入させて充填するとき、前記一次インサート成形樹脂部の端部に形成したガス抜き通路を介して空気またはガスを抜きながら充填してもよい。
本発明に係るリアクトル、および、その製造方法によれば、一次インサート成形樹脂部の端部に形成される位置決め部によって対向する脚部同士の相対位置が決められることで、前記ギャップ部の寸法が一定に規定される。また、二次インサート成形用の溶融した熱可塑性樹脂を窓部からギャップ部に流入させて硬化させることにより該熱可塑性樹脂が接着剤となってコア部材の脚部端面同士が接着固定される。したがって、従来のような非磁性ギャップ板を不要にできる。また、コア部材の接着固定に熱硬化型接着剤を用いた場合におけるリアクトル保持用冶具および加熱硬化炉を不要にできる。よって、リアクトルを短時間で容易に製造できて、大幅なコスト低減を図れる。
以下に、本発明に係る実施の形態(以下、実施形態という)について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
図1は、本発明の一実施の形態であるリアクトル10を構成するリアクトルコア12のコア部材14を示す斜視図である。本実施形態におけるリアクトルコア12は、同一形状をなす2つのU字型のコア部材14より構成される。
コア部材14は、互いに平行に突き出た第1脚部16および第2脚部18と、各脚部16,18を接続する平面視で略円弧状の接続部20とを有する。また、コア部材14は、樹脂コーティングされた磁性粉をバインダを混合して加圧成形してなる圧粉磁心によって好適に構成される。ただし、コア部材14は、略U字型に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を積層してカシメ等により一体に連結してなる鋼板積層体で構成されてもよい。
コア部材14の第1および第2脚部16,18は、矩形状の端面16a,18aをそれぞれ有している。これらの端面16a,18aは、2つのコア部材14がギャップ部を介して略環状に突き合わされたときのコア部材同士の対向面および接着面となる。
図2は、図1のコア部材14に熱可塑性樹脂からなる一次インサート成形樹脂部22を形成した状態を示す斜視図である。図3は、一次インサート成形樹脂部22が形成された2つのコア材14が環状に連結された状態を示す側面図である。
図2に示すように、コア部材14は、上記脚部端面16a,18aを除く外周面全体が一次インサート成形樹脂部22によって覆われている。一次インサート成形樹脂部22は、コア部材14を成形型内に装着して熱可塑性樹脂を射出成形することによって形成される。ここで熱可塑性樹脂には例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)等が好適に用いられる。
一次インサート成形樹脂部22は、脚部16,18の四方周囲を覆う脚部被覆部24を含む。この脚部被覆部24は、後述するように脚部16,18の周囲にコイルが配置されたときに、コイルとリアクトルコア12との間の絶縁距離を確保する機能を有する。
また、一次インサート成形樹脂部22は、上下面からそれぞれ突出した壁部26を含む。この壁部26は、脚部16,18の周囲にコイルが配置されたときにコイル端面に略当接することによりコイルを位置決めする機能を有する。ここで「略当接」とは、二次インサート成形樹脂部用の溶融した熱可塑性樹脂がコイルの内周側へ流れ込むことができる程度の若干の隙間が形成されていることを意味する。
さらに、一次インサート成形樹脂部22において第1脚部16の脚部被覆部24は、矩形枠状をなす端部が第1脚部16の端面16aから突出して形成されており、その突出した端部において横方向に対向する2辺部に略台形状に凹んだ凹部(位置決め部)25aが形成されている。他方、第2脚部18の脚部被覆部24は、矩形枠状をなす端部が第2脚部18の端面18aとほぼ面一をなすか又は突出して形成されており、横方向に対向する2辺部に略台形状に突出した凸部(位置決め部)25bが形成されている。
なお、一次インサート成形樹脂部22の端部に形成される位置決め部の形状は、上記のものに限定されず、互いに凹凸嵌合する種々の形状を採り得る。例えば、第1脚部16に形成する位置決め部を矩形枠状の内側凸部とし、第2脚部18に形成する位置決め部を上記内側凸部が嵌合可能な凹部を含む矩形枠状の外側凸部として形成してもよい。
リアクトルコア12を構成する2つのコア部材14には、上記のような一次インサート成形樹脂部22が同様に形成されている。そして、図2に示すように、一方のコア部材14の向きを反転させて2つのコア部材14について第1脚部16と第2脚部18とが対向するように配置する。これにより、2つのコア部材14を環状に連結したとき、第1脚部16の脚部被覆部24に形成された凹部25aと、第2脚部18の脚部被覆部24に形成された凸部25bとが嵌合することによって、互いに対向する第1脚部16と第2脚部18との相対位置が決められる。したがって、互いに対向する端面16a,18a間の距離、すなわちギャップ部17の寸法D(図9参照)を正確に規定することができる。
本実施形態のコア部材14では、第1脚部16に凹部25aを形成し、第2脚部18に凸部25bを形成している。このようにすることで、リアクトルコア12を構成する2つのコア部材14について同一形状の一次インサート成形樹脂部22を形成すればよいので、一次インサート成形用の成形型が1種類で足りるという利点がある。ただし、これに限定されるものではなく、2種類の成形型を用いて、一方のコア部材14の2つの脚部に凹部25aを形成し、他方のコア部材の2つの脚部に凸部を形成してもよい。
一次インサート成形樹脂部22の脚部被覆部24の端部には、矩形状の切欠部30が形成されている。本実施形態では、各脚部16,18について、凹部25aまたは凸部25bの両側で且つ横方向に対向する位置に計4つの切欠部30が形成されている。これにより、図3に示すようにコア部材14同士が環状に連結されたとき、両側の切欠部30が合体して4つの矩形状の窓部33が形成されるようになっている。これらの窓部33は、脚部端面16a,18b間に形成される空間からなるギャップ部17に連通しており、後述する二次インサート成形時に、溶融した熱可塑性樹脂をギャップ部に流入させる開口部である。
また、一次インサート成形樹脂部22の脚部被覆部24の表面には、上記切欠部30に一端部がつながる溝状の流路32が各切欠部30に対応して形成されている。流路32は、二次インサート成形時に、溶融した熱可塑性樹脂をコイルの内周側に導いて窓部33へと流す機能を有する。一次インサート成形樹脂部22の外側表面に形成された流路32の他端部は、コア部材14にコイルが組み付けられたときにコイルの外側まで延出して形成されるのが好ましい(図5参照)。このようにすれば二次インサート成形用の溶融した熱可塑性樹脂が流路32に流れ込み易くすることができる。
一次インサート成形樹脂部22については、脚部端面16a,18aの周囲に矩形枠状に形成された脚部被覆部24の端部において縦方向に対向する2辺部にも上記のような凹部および凸部をそれぞれ形成してもよい。このようにすれば、2つのコア部材14を組み合わせたときの横方向の相対位置を確実に位置決めすることが可能になる。
また、一次インサート成形樹脂部22は、脚部端面16a,18aを除く外周面全体を覆って形成されているため、比較的強度が低くて欠けやすい圧粉磁心からなるコア部材14の破損を防止する保護機能を有するとともに、後述するように金属製ケースにリアクトルが取り付けられたときにコア部材14と金属製ケースとの間の絶縁性能を確保する機能も有する。
さらに、上記では一次インサート成形樹脂部22の端部に形成した凹部25aと凸部25bとが嵌合することによってギャップ部の寸法が規定されると説明したが、上記凹部25aおよび凸部25bは対向する2つの脚部16,18の縦方向の位置を決める機能だけを果たし、一次インサート成形樹脂部22の脚部被覆部24における上記凹部および凸部を除く部分での当接によってギャップ部17の寸法Dが規定されてもよい。
図4は、一次インサート成形樹脂部22が形成された2つのコア部材14とコイル28とが組み付けられる様子を示す分解斜視図である。
本実施形態のリアクトル10を構成するコイル28は、例えばエナメル等で絶縁皮膜処理された扁平角形導線を巻型に巻いて予め形成されたエッジワイズ型のコイルであり、直列接続された2つのコイル部28a,28bによって構成される。各コイル部28a,28bは、一本の連続した扁平角形導線が巻回されて形成されている。
具体的には、一方のコイル部28aの導線端部29aを巻始めとしたとき、そこから扁平角形導線が反時計周り方向に巻回されてコイル部28aが形成され、そこから他方のコイル部28bへと移って時計周り方向に巻回されながらコイル部28bが形成されて巻終わり導線端部29bまで繋がっている。このようにコイル部28a,28bから突出した導線端部29a,29bがコイル28(すなわちリアクトル10)に対する電力の入出力端子に接続されることになる。
また、コイル部28a,28bは、コア部材14の脚部16,18の外周に形成された脚部被覆部24よりも少し大きい略矩形状の内周形状に形成されている。これにより、コイル部28a,28b内にコア部材14の脚部16,18を挿通することが可能になる。また、コイル部28a,28bの巻き方向の長さは、環状に連結された2つのコア部材14の一次インサート成形樹脂部22の壁部26間の距離よりも少し短く形成されている。これにより、リアクトルコア12が組み立てられるときに、コイル部28a,28bが2つの壁部26間で若干の余裕を持って位置決めされるようにしている。
図5は、図4に示すコア部材14およびコイル28が組み付けられた状態を示す斜視図である。上記のようにコイル部28a,28bに脚部16,18をそれぞれ挿通して2つのコア部材14を連結すると、2つのコア部材14がギャップ部を介して環状に連なって構成されるリアクトルコア12と、リアクトルコア12においてギャップ部を含む脚部16,18の周囲に配置されたコイル28とが組み上がる。
このとき、上述したように互いに連結された脚部被覆部24の端部には切欠部30が合わさることによって、ギャップ部に連通する窓部33が形成されている。また、コア部材14の一次インサート成形樹脂部22の壁部26とコイル部28a,28bの端部との間には若干の隙間が形成された状態になっている。これにより、後述する二次インサート成形樹脂部を形成する溶融した熱可塑性樹脂がコイル部28a,28bの内側へと流れ込むことが可能になっている。
図6は、図5に示すリアクトルコア12およびコイル28に二次インサート成形樹脂部34を形成してコイル28を固定した状態を示す斜視図である。図5においては二次インサート成形樹脂部34から突出して延びる導線端部29a,29bの図示が省略されている。
図5に示すように組み付けられたリアクトルコア12およびコイル28を別の成形型内に装着して、例えばPPS樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより二次インサート成形樹脂部34が形成される。二次インサート成形樹脂部34は、一次インサート成形樹脂部22と同じ熱可塑性樹脂材料によって形成されてもよいし、または、異なる熱可塑性樹脂材料によって形成されてもよい。
二次インサート成形樹脂部34には、リアクトル10をリアクトル設置部材にボルト締結により取り付けるための複数の取付部38が一体に突出形成されている。本実施形態では、4つの取付部38が形成された例を示す。そして、取付部38には、ボルト挿通穴40が貫通して形成されている。このように取付部38を二次インサート成形樹脂部34に一体成形することで、金属板製の取付部を特別に設ける必要がなく、構成部品数の削減およびコスト低減を図れる。なお、取付部は、二次インサート成形樹脂部34で覆われないこととなる一次インサート成形樹脂部22の露出部に事前に一体形成されてもよい。
また、二次インサート成形樹脂部34は、コイル28を構成するコイル部28a,28bの周囲の略全体を覆って形成されている。これにより、コイル28を構成する2つのコイル部28a,28bが環状をなすリアクトルコア12に対してしっかりと固定される。さらに、二次インサート成形樹脂部34は、一次インサート成形樹脂部22の壁部26の外側までそれぞれ覆って成形されるため、壁部26のアンカー効果によって2つのコア部材14同士が環状に連結された状態で確実に固定される。
このように二次インサート成形樹脂部34が成形されるとき、溶融した熱可塑性樹脂が一次インサート成形樹脂部22の表面に形成された溝状の流路32を通って窓部33へと流れて、窓部33からギャップ部へ流入して充填される。このように溶融した熱可塑性樹脂が流路32に沿って流れて窓部33からギャップ部へと流入し易くしたことで、低圧および低速度での二次インサート成形が可能になる。
図7は、コア部材14間のギャップ部に二次インサート成形樹脂部34を構成する溶融した熱可塑性樹脂が流れ込む様子を示す図である。図7に示すように、4つの窓部33から脚部端面16a,18a間のギャップ部17に流入した溶融した熱可塑性樹脂は、矢印方向に広がるように流れる。このとき、ギャップ部17内の空気および溶融した熱可塑性樹脂から発生するガスを外部へと放出できるようにするためのガス抜き通路31が形成されるのが好ましい。このようなガス抜き通路31を形成することで、ギャップ部17内に溶融した熱可塑性樹脂を隙間無く充填しやすくなり、二次インサート成形がより安定して行える。
ガス抜き通路31は、ギャップ部17において溶融した熱可塑性樹脂が流れ広がる方向に関して下流側に位置していることが好ましい。具体的には、脚部被覆部24の端部において長辺部に形成された2つの窓部33の中間位置にそれぞれ形成されるのが良い。このような位置に形成することで、ギャップ部17からのガス放出をより確実に行うことができる。
図8は、1つのギャップ部17につき2つの窓部33を設けた変形例を示す図である。この場合、溶融した熱可塑性樹脂が流入する窓部33が脚部被覆部24の外側の長辺部だけに形成されているため、ガス抜き通路31はギャップ部17において溶融した熱可塑性樹脂が流れ広がる方向に関して下流側に位置する内側の長辺部に形成されるのが好ましい。これにより、ギャップ部17からのガス放出をより確実に行うことができる。
なお、図7,8では窓部33が略長方形状をなすギャップ部17についてコーナー部近傍に設けた例を示すが、これに限定されるものではなく、ギャップ部17内に流入した熱可塑性樹脂が均一に回り込み易い位置に形成されていればよく、例えばコーナー部に窓部が形成されてもよい。
図9は、二次インサート成形樹脂部34が形成されたリアクトル10のギャップ部17の部分拡大断面図である。図9に示すように、コア部材14は圧粉磁心で構成されており、ギャップ部17に対向する脚部端面16a,18aの表面を微視的に見ると磁性粉15の間に隙間が形成された状態になっている。これにより、二次インサート成形時にギャップ部17に流入した溶融した熱可塑性樹脂が上記隙間に入り込んだ状態で硬化することで、アンカー効果によって脚部端面16a,18aに対する接着強度が高くなる。したがって、2つのコア部材14同士がギャップ部17において二次インサート成形樹脂部34の一部によって強固に接着固定されることになる。
図10は、リアクトル10が放熱シート42を介して金属製ケース底板44上に取り付けられる様子を示す分解斜視図である。上記のように二次インサート成形樹脂部34が形成されて製造が完了したリアクトル10は、図10に示すように、二次インサート成形樹脂部34の取付部38にボルト46を挿通してリアクトル設置部材、具体的には例えばアルミ合金等からなる金属製ケースの底板44に形成された雌ねじ穴48に締付けることにより放熱シート42を挟み込んだ状態で金属製ケース底板44上に固定される。
金属製ケースの底板44には、リアクトル10の二次インサート成形樹脂部34で覆われたコイル28のコイル部28a,28bの下部が嵌り込む形状の取付凹部50a,50bが形成されている。これにより、コイル部28a,28bの下部は、放熱シート42を介して金属製ケース底板44に密着することができ、その結果、コイル部28a,28bから金属製ケース底板44への良好な放熱性を確保できる。また、放熱シート42は、絶縁性シートでもあるため、コイル部28a,28bと金属製ケース底板44との間の絶縁性能も向上させることができる。
ここでは図示していないが、金属製ケース底板44は、冷却水が循環供給される冷却器の側壁を構成するか、または、その裏面(すなわちリアクトル10の取付面とは反対側表面)側に冷却器が隣接して設けられることによって、強制冷却される。
なお、上記ではコイル28のコイル部28a,28bの下部が二次インサート成形樹脂部34によって覆われているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、コイル部28a,28bの下部だけを二次インサート成形樹脂部34で覆うことなく露出させて、コイル部28a,28bが放熱シート42を介して金属製ケース底板44と接触するように構成してもよい。このようにすればコイル28から金属製ケース底板44への伝熱性が向上し、コイル28の冷却性能を向上させることができる。
また、上記において二次インサート成形樹脂部34を構成する熱可塑性樹脂は、一次インサート成形樹脂部22に用いられる熱可塑性樹脂よりも高熱伝導性のものを用いてもよい。この場合、二次インサート成形樹脂部用の熱可塑性樹脂に例えばシリカ等の高熱伝導性粒子を混合して熱伝導性能を改善してもよい。このようにすれば、二次インサート成形樹脂部34によってコイル28の外周全体を覆った場合でもコイル28から外部への放熱性を良好にすることができる。また、二次インサート成形樹脂部34だけを高熱伝導性樹脂で形成することで、材料コスト増加を抑制できる利点もある。
続いて、上記構成からなるリアクトル10の製造方法をまとめると次のようになる。
まず、2つコア部材14と、コイル部28a,28bを含むコイル28とを準備する(図1,4参照)。
次に、コア部材14について、少なくともコア部材同士の接着面を除く外周面を覆って熱可塑性樹脂からなる一次インサート成形樹脂部22を形成する(図2参照)。
次に、2つのコア部材14を脚部16,18同士が対向する向きに配置し、脚部16,18をコイル部28a,28bに挿通し、脚部16,18の端面16a,18aの周囲にある一次インサート成形樹脂部22の端部同士を連結して環状とする(図3ないし5参照)。このとき対向する脚部端面16a,18a間に一定寸法Dのギャップ部17が形成されるとともにギャップ部17に連通する窓部33が形成される。
そして、ギャップ部17の周囲にコイル28が配置されたリアクトルコア12に対して、熱可塑性樹脂からなる二次インサート成形樹脂部34を形成して、コイル28を構成するコイル部28a,28bをリアクトルコア12に固定するとともにコア部材14同士を連結状態に固定する(図6参照)。このとき、二次インサート成形用の溶融した熱可塑性樹脂がコイル28の内側へ流路34を通って流れ込み、窓部33を介してギャップ部17に流入して充填されて、脚部端面16a,18b同士が接着固定される(図7,9参照)。
二次インサート成形樹脂部34が形成されてリアクトルコア12およびコイル28が固定されたリアクトル10が成形型から取り出されて、リアクトルの製造が完了する。
上述したように、本実施形態のリアクトル10では、一次インサート成形樹脂部22の端部に形成される凹部25aおよび凸部25bによって対向する脚部16,18同士の相対位置が決められることで、ギャップ部17の寸法Dが一定に規定される。また、二次インサート成形用の溶融した熱可塑性樹脂を窓部33からギャップ部17に流入させて硬化させることにより該熱可塑性樹脂が接着剤となってコア部材14の脚部端面16a,18a同士が接着固定される。したがって、従来のような非磁性ギャップ板を不要にできる。また、コア部材14の接着固定に熱硬化型接着剤を用いた場合におけるリアクトル保持用冶具および加熱硬化炉を不要にできる。
また、熱可塑性樹脂からなる二次インサート成形樹脂部34によってコイル部28a,28bをリアクトルコア12に固定するとともに2つのコア部材14同士を強固に接着した状態で連結固定することができるので、従来のような真空炉中での熱硬化性樹脂のポッティング工程および加熱炉内での加熱硬化処理を廃止でき、ハイサイクル(1つのリアクトルに要するインサート成形時間:例えば40秒程度)でのリアクトル製造が可能になる。
さらに、本実施形態のリアクトル10では、コイル28が取り付けられるコア部材14の脚部16,18の周囲を覆う一次インサート成形樹脂部22によってコイル28とコア部材14との間の絶縁距離が確保される。これにより、コイルを絶縁性の樹脂ボビンに巻装した状態でリアクトルコアに組み付ける必要がなく、樹脂ボビンを省略することができる。
そして、これらのことから本実施形態によれば、リアクトル10を短時間で容易に製造できて、大幅なコスト低減を図れる。
なお、上記において本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、本発明のリアクトルは上記構成に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。
例えば、上記では一次インサート成形樹脂部22は、脚部端面16a,18aを除くコア部材14の外周全体を覆って形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一次インサート成形により脚部被覆部24および壁部26に相当する部分だけを形成して、コア部材14の接続部20の全体または一部を露出させてもよい。このようにコア部材を露出させることで、コア部材からの放熱性が向上する利点がある。
また、二次インサート成形樹脂部34についても、コイル28の一部を露出させる窓部を設けて、コイル28から外部への放熱性を向上させてもよい。
10 リアクトル、12 リアクトルコア、14 コア部材、16 第1脚部、17 ギャップ部、18 第2脚部、16a,18a 脚部端面、20 接続部、22 一次インサート成形樹脂部、24 脚部被覆部、25a 凹部、25b 凸部、26 壁部、28 コイル、28a,28b コイル部、29a,29b 導線端部、30 切欠部、31 ガス抜き通路、32 流路、33 窓部、34 二次インサート成形樹脂部、38 取付部、40 ボルト挿通穴、42 放熱シート、44 リアクトル設置部材または金属製ケース底板、46 ボルト、48 雌ねじ穴、50a,50b 取付凹部。
Claims (10)
- 2つのU字型のコア部材がギャップ部を介して環状に連なって構成されるリアクトルコアと、
少なくとも前記コア部材同士の接着面を除く前記コア部材の脚部の外周面を覆って設けられる一次インサート成形樹脂部と、
前記ギャップ部および前記コア部材の脚部の周囲に配置されるコイルと、
前記コイルの周囲にインサート成形されることにより前記コイルを前記リアクトルコアに固定するとともに前記2つのコア部材の脚部同士をつながった状態に固定する熱可塑性樹脂からなる二次インサート成形樹脂部と、
を備え、
前記コア部材を環状に連ねて配置した状態で互いに連結される前記一次インサート成形樹脂部の端部には、対向する脚部の相対位置を決める位置決め部と、前記二次インサート成形樹脂部を形成する溶融した熱可塑性樹脂を前記ギャップ部へ流入させる窓部が形成されている、
リアクトル。 - 請求項1に記載のリアクトルにおいて、
前記一次インサート成形樹脂部の表面には、前記溶融した熱可塑性樹脂を前記コイルの内周側にて前記窓部に導く流路が形成されていることを特徴とするリアクトル。 - 請求項2に記載のリアクトルにおいて、
前記流路を構成する溝は、前記窓部と反対側の端部が前記コイルの外側まで延出していることを特徴とするリアクトル。 - 請求項1〜3のいずれか一項の記載のリアクトルにおいて、
前記一次インサート成形樹脂部の連結される端部にはガス抜き通路が形成されていることを特徴とするリアクトル。 - 請求項4に記載のリアクトルにおいて、
前記ガス抜き通路は、前記窓部から前記ギャップ部に流入した前記溶融した熱可塑性樹脂が流れ広がる方向に関して下流側に位置していることを特徴とするリアクトル。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のリアクトルにおいて、
前記コア部材が磁性粉を加圧成形してなる圧粉磁心から構成され、前記ギャップ部に流入した前記溶解した熱可塑性樹脂が前記脚部端面を形成する前記磁性粉の間に入り込んで硬化されることを特徴とするリアクトル。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のリアクトルにおいて、
前記U字型をなす1つのコア部材の2つの脚部について、一方の脚部の一次インサート成形樹脂部に凹状の前記位置決め部が形成され、他方の脚部の一次インサート成形樹脂部に前記凹状位置決め部と嵌合する凸状の前記位置決め部が形成されていることを特徴とするリアクトル。 - 2つのU字型コア部材がギャップ部を介して環状に連なって構成されるリアクトルコアと、前記ギャップ部を含む前記リアクトルコアの周囲に設けられるコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、
前記2つのコア部材および前記コイルを準備し、
前記各コア部材について、熱可塑性樹脂をインサート成形することにより、少なくとも前記コア部材の脚部端面を除く外周面を覆う一次インサート成形樹脂部を形成し、
前記コイルに前記コア部材の脚部を挿通した状態で前記コア部材を環状に連ねて配置し、このとき前記一次インサート成形樹脂部の端部同士が連結されることにより、対向する脚部端面間に一定寸法のギャップ部が形成されるとともにギャップ部に連通する窓部が形成されており、
前記コイルの周囲に熱可塑性樹脂をインサート成形することにより、前記コイルを前記リアクトルコアに固定するとともに前記2つのコア部材の脚部同士をつながった状態に固定する二次インサート成形樹脂部を形成し、このとき溶融した熱可塑性樹脂を前記コイルの内周側において前記窓部を介して前記ギャップ部に流入させて前記対向する脚部端面同士を接着する、
リアクトルの製造方法。 - 請求項8に記載のリアクトルの製造方法において、
前記窓部から前記ギャップ部に流入する前記溶融した熱可塑性樹脂は、前記一次インサート成形樹脂部の表面に形成された流路に沿って前記コイルの内周側に導かれて前記窓部へと流れることを特徴とするリアクトルの製造方法。 - 請求項8または9に記載のリアクトルの製造方法において、
前記溶融した熱可塑性樹脂を前記窓部から前記ギャップ部に流入させて充填するとき、前記一次インサート成形樹脂部の端部に形成したガス抜き通路を介して空気またはガスを抜きながら充填することを特徴とするリアクトルの製造方法。
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