JP5365745B1 - リアクトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されリアクトルを提供する。リアクトル１００は、樹脂製のボビンにコイルが巻かれたデバイスである。ボビン２ａ、２ｂはフランジ３を有する。フランジ３には、スリット５が設けられている。コイル１０ａ、１０ｂのリード線１２が、スリット５を通して出ている。ボビン両端のフランジ３の間でコイル１０ａ、１０ｂが樹脂３０に覆われている。樹脂３０を成形する際、スリット５の開口部だけに樹脂を充填すればよい。金型に樹脂を充填する際、スリット５にリード線１２を収めたフランジ３が樹脂の漏洩を防止する。

Description

本発明は、リアクトル（コイルを利用した受動素子）の製造方法に関する。なお、リアクトルは、「インダクタ」とも呼ばれる。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車が本格的に実用化され、普及が拡大している。ハイブリッド自動車や電気自動車はモータを駆動源とするため、モータ用の電気回路にリアクトルを備えることが多い。リアクトルは、インバータや電圧コンバータにおいて、電流を平滑化するのに用いられる。リアクトルの本体は、コアに巻き線（コイル）を巻いたものである。コアには、よくフェライトが用いられる。

リアクトルは、コイル（巻き線）を巻き掛けられるボビンを有するものと有さないものがある。大電流を平滑化するためのリアクトルにはボビンを有するものが多い。両端にフランジを有するボビンにコアを通し、ボビンのフランジ間にコイル（巻き線）が巻かれる。例えば、特許文献１乃至３にそのようなリアクトルの例が開示されている。いずれの文献のリアクトルも、絶縁のため、コイル全体が絶縁体で覆われている。コイルのカバーは、樹脂成形（resin casting）で作るのがコスト的に有利である。

特開２０１０−２４５４５７号公報 特開２０１１−１００８４２号公報 特開２０１０−２４５１５４号公報

コイルを樹脂で覆う場合、コイルのリード線は樹脂から引き出す必要がある。リード線を囲むように樹脂を充填する成形装置は複雑になってしまう。例えば、金型を閉じる際、リード線を挟み込むようにリード線の位置と金型の位置を厳密に調整しなければならない。リード線を通すキャビティの隙間を広くすると、樹脂を成形する際、リード線の回りから樹脂が漏れることがある。本明細書は、リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルを提供する。さらに本明細書は、リード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルを低コストで作る技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、樹脂を成形する前にコイル（巻き線）のリード線の一部（あるいは全部）を樹脂で囲んでおく。そのためにボビンのフランジを利用する。ボビンも樹脂で作られることが多く、絶縁体である。コイルの端は、ボビンのフランジに当接している。本明細書が開示する新規なリアクトルでは、ボビンのフランジにスリットを設け、コイルのリード線を、スリットを通して引き出す。樹脂は、ボビン両端のフランジの間でコイルを覆う。詳しくは、樹脂は、両方のフランジに接するとともに、一方のフランジから他方のフランジまでコイルを覆う。樹脂を成形する際、スリットの開口部だけに樹脂を充填すればよい。金型に樹脂を充填する際、スリットにリード線を収めたフランジが樹脂の漏洩を防止する。コイル全体が樹脂で覆われているとともに、コイルのリード線の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されるリアクトルが得られる。

ボビンのフランジにリード線を収容するスリットを設けることで、樹脂を成形するための金型にリード線を挟み込む隙間を設ける必要がなくなる。

また、上記のリアクトルは、シンプルな金型で樹脂を作ることができる。上記のリアクトルは、金型や製造装置が複雑にならないので、低コストで製造することができる。

なお、コイル全体が完全に樹脂で覆われている必要はない。樹脂に窓が設けられ、その窓からコイルの一部が露出していてもよい。

上記のリアクトルは、好適には次の工程で製造することができる。まず、長手方向で２個の部品に分割されたコア入りボビンを用意する。次に、ボビン部品の夫々をコイルの夫々の端から嵌める。次に、ボビンの両端のフランジの間でコイルを覆うように樹脂を成形する。前述したように、ボビンの少なくとも一方のフランジにはスリットが設けられている。なおコイルに面しているスリット角部が湾曲している。そして、ボビンの部品をコイルに嵌める際に、湾曲しているスリット角部の形状に沿ってカーブするようにコイルのリード線をそのスリットから外へ出す。樹脂を成形する際にスリットの開口がカバーで塞がれる。

本発明のさらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

リアクトルの分解斜視図である（樹脂なし）。 ボビンの斜視図である。 リアクトルの斜視図である（樹脂なし）。 フランジのスリットの周辺の拡大平面図である。 リアクトル（樹脂付き）の斜視図である。 第２実施例のリアクトルの斜視図である（樹脂なし）。 第３実施例のリアクトルの斜視図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例のリアクトルを説明する。図１にリアクトル１００の分解斜視図を示し、図２にボビンの斜視図を示し、図３にリアクトル（樹脂なしの半完成品）の斜視図を示す。なお、図１では樹脂は省略している。図４に、フランジに設けられたスリット付近の拡大平面図を示す。図５に、完成したリアクトルの斜視図を示す。リアクトル１００は、例えば電気自動車の電流平滑化に使われる。リアクトル１００は大電流用であり、巻き線として平角線が用いられている。平角線は、断面が矩形の導線である。

リアクトル１００を概説する。リアクトル１００は、リング状のコアが樹脂製のボビン２で覆われており、そのボビン２の２箇所に巻き線が巻き掛けられて２個のコイル１０ａ、１０ｂが形成されている（図３参照）。コイル１０ａ、１０ｂは、ボビン両端のフランジ３の間に巻かれている（図３）。コイル１０ａ、１０ｂは、フランジ３の間で樹脂３０（樹脂カバー部）に覆われる（図５）。フランジ３と樹脂３０の間からコイルのリード線１２が引き出されている。

次に、リアクトル１００を詳細に説明する。図２に示されているように、リング状のボビン２は、長手方向（Ｘ軸方向）のほぼ中央で２個の部品２ａ、２ｂに分割されている。従って夫々の部品２ａ、２ｂは、Ｃ形状をなしている。

ボビン部品２ａの内部にはＣ形状のコア２２ａが埋め込まれており、ボビン部品２ｂの内部にはＣ形状のコア２２ｂが埋め込まれている。コア２２ａ、２２ｂは、フェライトでできている。ボビンの部品２ａ、２ｂを向かい合わせると、コア２２ａ、２２ｂも向かい合わせとなり、リング状のコアが形成される。

ボビン２の夫々の端部にはフランジ３が設けられている。両端のフランジ３の間で導線が巻き掛けられてコイル１０ａ、１０ｂが形成される。フランジ３は、コイルの位置を規制する。別言すれば、フランジ３は、コイルの両端に位置する。フランジ３にはスリット５が設けられている。図３に示すように、コイル１０ａ、１０ｂのリード線１２が、スリット５を通って伸びている。なお、スリット５の両側にてフランジ３からリブ４が伸びており、リブ４によって、断面が矩形のリード線１２の幅に相当するスリット５の高さが確保されている。即ち、スリット５の断面のサイズは、コイルのリード線１２の断面のサイズとほぼ同じである。

製造手順に従ってリアクトル１００を説明する。まず、長手方向で２個に分割されたボビン２を用意する（図２）。ボビン部品２ａは、Ｃ形状のコア２２ａを金型に入れ、コア２２ａの周囲のキャビティに樹脂を射出して成形する。即ち、コア入りボビン部品２ａは、樹脂の射出成形で作られる。他方のボビン部品２ｂも同様である。

次に図１に示すように、コイル１０ａ、１０ｂの夫々の端からボビン部品２ａ、２ｂを嵌める。コイル１０ａ、１０ｂにボビン部品２ａ、２ｂを嵌める際、２個のボビン部品２ａ、２ｂの間に、スペーサ２１を配置する。スペーサ２１は、非磁性材料で作られている。スペーサ２１の材料は例えばアルミナセラミックスである。

ボビン２ａと２ｂは接着剤により接合される。このとき、ボビン２ａ、２ｂのフランジ３に設けられたスリット５に、コイルのリード線１２を通す。先に述べたように、スリット５のサイズはリード線１２の断面サイズにほぼ等しいので、リード線１２はスリット５にほぼ隙間なく嵌る。

図４に、スリット５周辺の平面図を示す。図４に示すように、スリット５の内側（コイル１０ａに面する側）の角５ａは、フランジの内側面からスリット側壁に向かって湾曲している。コイル１０ａ（１０ｂ）にボビン部品２ａ（２ｂ）を嵌め込むと、リード線１２は、湾曲したスリット角部５ａに沿ってカーブしながらスリット５に入っていき、スリット５の反対側へと出る。別言すれば、リード線１２は、湾曲したスリット角部５ａの形状に沿ってカーブしている。

コイル１０ａ、１０ｂの両側からボビン部品２ａ、２ｂを嵌め込むと、図３に示したリアクトルの半完成品９０が得られる。次に、半完成品９０を別の金型に入れ、両端のフランジ３の間に樹脂を充填し、樹脂３０を形成する（図５）。図５に示すように、樹脂３０は、リブ４とリード線１２の上側を覆う。即ち、樹脂３０は、スリット５の開口を塞ぐ。図５の符号３１が、リブ４とリード線１２の上側を覆う封止部を示している。フランジ３のスリット５と、樹脂３０の封止部３１によって、リード線１２の回りが封止される。こうして、リアクトル１００が完成する。

上記説明したリアクトル１００の特徴を述べる。リアクトル１００は、環状のコア２２ａ、２２ｂを覆うように樹脂製のボビン２を形成し、ボビン両端のフランジ３の間にコイル１０ａ、１０ｂ（巻き線）を捲回したデバイスである。コイル１０ａ、１０ｂは、ボビン２のフランジ３と樹脂３０で覆われる。フランジ３に設けられたスリット５からコイル１０ａ、１０ｂのリード線１２が引き出されている。リード線１２の引き出し口は、スリット５と樹脂３０で囲まれており、封止される。樹脂３０の成形に先立ってリード線１２はスリット５に挟まれる。そのため、樹脂成形の際にリード線１２の全周に溶融樹脂を充填する必要がない。樹脂成形の際に溶融樹脂がリード線１２の回りから洩れることがほとんどない。上記の技術によれば、リード線１２の周囲に樹脂が漏れるおそれが低減されたリアクトル１００が得られる。

特に、スリット５の内側角部５ａ（コイルに面した角部）が湾曲しており、リード線１２はその湾曲角部に沿ってカーブしながらスリット５に入る（図４参照）。リード線１２の一方の面とスリット壁面（湾曲角部５ａ）が密着する。この構造が、溶融樹脂の漏れ防止に寄与する。さらに、スリット５の内側角部５ａが湾曲していることによって、リード線１２をスリット５に通し易いという利点が得られる。さらに、湾曲角部５ａとリード線１２の間の隙間が広い側には溶融樹脂が充填され、隙間が埋められる。

コア２２ａを内包したボビン部品２ａ、及び、コア２２ｂを内包したボビン部品２ｂを製造する工程を一次成形と称し、樹脂３０を射出成形する工程を第２次成形と称することもある。ボビン２と樹脂３０は、同一の材料で作られる。そのため、フランジ３（リブ４）と樹脂３０（封止部３１）は、一つに融合する。

上記のリアクトル１００は、平角線を用いている。幅の広い平角線の大半をフランジ３のスリット５が囲んでおり、樹脂３０はごく一部（平角線の上端）を覆うのみでよい。そのため、樹脂３０を成形する金型に平角線を挟む隙間を設ける必要がない。従って上記のリアクトルはシンプルな金型で樹脂３０を成形することができる。

（第２実施例）図６に第２実施例のリアクトル２００を示す。図６では、樹脂の図示を省略している。リアクトル２００は、フランジ３にリブ２０４が設けられており、そのリブ２０４（フランジ３）に、リード線１２の全周を囲む閉スリット２０５が設けられている。リアクトル２００でも、スリット２０５のサイズはリード線１２の断面サイズにほぼ等しい。その他の構成は第１実施例のリアクトル１００と同じである。第２実施例のリアクトル２００は、リード線１２の全周が閉スリット２０５で囲まれているので、樹脂を成形する際にリード線１２の脇から溶融樹脂が漏れることがさらに効果的に防止される。

（第３実施例）図７に第３実施例のリアクトル３００を示す。リアクトル３００は、樹脂３３０に窓３４１が設けられおり、その窓３４１からコイル１０ａの一部とコイル１０ｂの一部が露出している。露出部には、後に伝熱材が当てられる。伝熱材を通してコイル１０ａ（１０ｂ）の熱を外部に放出するためである。伝熱材も絶縁体であるため、最終的にはコイル全体が絶縁体で覆われる。

本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明した。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、開示された追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善されたリアクトルあるいはその製造方法を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。

また、上記の詳細な説明で開示された特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。

本明細書及び／又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。

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。

Claims (1)

1. 長手方向で２個の部品に分割されたボビンを用意する工程と、
   ボビンの夫々の部品をコイルの夫々の端から嵌める工程と、
   ボビンの両端のフランジの間でコイルを覆うように樹脂を成形する工程と、
   を備えており、
   少なくとも一方のフランジにスリットが設けられているとともにコイルに面しているスリット角部が湾曲しており、ボビンの部品を嵌める際に、湾曲しているスリット角部の形状に沿ってカーブするようにコイルのリード線をそのスリットに通す、
   ことを特徴とするリアクトルの製造方法。

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