JP6508622B2 - リアクトル、およびリアクトルの製造方法 - Google Patents
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- Insulating Of Coils (AREA)
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下、本発明のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
実施形態1では、図1〜図6に基づいてリアクトル1の構成を説明する。図1に示すリアクトル1は、コイル2と磁性コア3と絶縁介在部材4とを組み合わせた組合体10と、組合体10を載置する載置板9と、を備える。組合体10はさらに、コイル2の巻回部2A,2Bの内部に配置される内側樹脂部5(図2参照)と、磁性コア3の一部を構成する外側コア部32を覆う外側樹脂部6と、を備える。以下、リアクトル1に備わる各構成を詳細に説明する。
[コイル]
図3に示すように、本実施形態のコイル2は、一本の巻線2wで構成されており、一対の巻回部2A,2Bと、両巻回部2A,2Bを連結する連結部2Rと、を備える。各巻回部2A,2Bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。別々の巻線により作製した巻回部2A,2Bを連結することでコイル2を製造しても良い。
磁性コア3は、複数の分割コア31m,32mを組み合わせて構成されており、便宜上、内側コア部31,31と、外側コア部32,32と、に分けることができる(図1,2を合わせて参照)。
絶縁介在部材4は、図2,3に示すように、コイル2と磁性コア3との間の絶縁を確保する部材であって、端面介在部材4A,4Bと、内側介在部材4C,4Dと、で構成されている。絶縁介在部材4は、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ナイロン6やナイロン66といったポリアミド(PA)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂などの熱可塑性樹脂で構成することができる。その他、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂などで絶縁介在部材4を形成することができる。上記樹脂にセラミックスフィラーを含有させて、絶縁介在部材4の放熱性を向上させても良い。セラミックスフィラーとしては、例えば、アルミナやシリカなどの非磁性粉末を利用することができる。
端面介在部材4A,4Bの説明には主として図3,4を用いる。図4の上段図は、図3の紙面左側の端面介在部材4Aをコイル2側から見た概略斜視図であり、下段図は、その端面介在部材4Aを分割コア32m側から見た概略斜視図である。ここで、図3の紙面右側の端面介在部材4Bは、図4の端面介在部材4Aとは、後述するターン収納部41の構成のみが相違する。従って、ここでは端面介在部材4Aを主に説明する。
内側介在部材4C,4Dの説明には図5を用いる。内側介在部材4Cと内側介在部材4Dとは同一形状を備え、内側介在部材4Cを180°水平方向に回転させれば内側介在部材4Dとなる。これら内側介在部材4C,4Dは、その両端が開口する籠状の部材である。より具体的には、内側介在部材4C,4Dは、角筒状に形成された一対の筒部46,46と、両筒部46,46を連結する複数のブリッジ部47と、で構成されている。内側介在部材4C,4Dの上方側における他の内側介在部材4C,4Dに対向する側にはブリッジ部47が設けられておらず、大きな開口部が形成されている。ブリッジ部47には、内側介在部材4C,4Dの内方側に突出する複数の仕切り部48が形成されており、この仕切り部48によって内側介在部材4C,4Dの内部が、その軸方向に3つに区画されている。区画された部分は、分割コア31mを収納する収納部49として機能する。本例では、図5の太矢印で示すように、内側介在部材4C,4Dの軸方向の両端の開口部、および内側介在部材4C,4Dの上方の開口部を介して、各収納部49に分割コア31mを挿入できるようになっている。各分割コア31mは、仕切り部48によって互いに離隔される。
内側樹脂部5は、図2に示すように、巻回部2B(図示しない巻回部2Aでも同様)の内部に配置され、巻回部2Bの内周面と分割コア31m(内側コア部31)の外周面とを接合する。
外側樹脂部6は、図1,2に示すように、分割コア32m(外側コア部32)の外周全体を覆うように配置され、分割コア32mを端面介在部材4A,4Bに固定すると共に、分割コア32mを外部環境から保護する。ここで、分割コア32mの下面は、外側樹脂部6から露出していても構わない。その場合、分割コア32mの下方部分を、端面介在部材4A,4Bの下面とほぼ面一となるように延設することが好ましい。後述する載置板9に分割コア32mの下面を直接接触させる、あるいは載置板9と分割コア32mの下面との間に接着剤や絶縁シートを介在させることで、分割コア32mを含む磁性コア3の放熱性を高めることができる。
図7の部分拡大縦断面図に示すように、端面介在部材4Aの近傍における巻回部2B(2A)の内周面と、内側介在部材4Dの外周面と、の間に封止部材7を設けても良い。封止部材7を設けることで、樹脂充填孔45を介して巻回部2Bの内部に樹脂を充填したときに、その樹脂が、巻回部2Bの軸方向端面と端面介在部材4Aとの接触部分に行き難くなる。そのため、巻回部2Bの軸方向端面と端面介在部材4Aとの間からの樹脂漏れをより効果的に抑制することができる。
図1に示すように、本実施形態のリアクトル1はさらに、組合体10を載置する載置板9を備える。載置板9と組合体10との間には、両者9,10を接合させる接合層8が形成されている。載置板9は、機械的強度と熱伝導性に優れる材料で構成することが好ましく、例えばアルミニウムやその合金で構成することができる。接合層8は、絶縁性に優れる材料で構成することが好ましく、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂で構成することができる。これら絶縁性樹脂に、セラミックスフィラーなどを含有させることで、接合層8の放熱性を向上させても良い。
本例のリアクトル1では、端面介在部材4A,4Bに形成されるターン収納部41によって、端面介在部材4A,4Bと巻回部2A,2Bとの間からの樹脂漏れが抑制されている。そのため、当該部分からの樹脂漏れが抑制されたリアクトル1では、その製造時に巻回部の内部に十分な樹脂が充填されることで形成された内側樹脂部5が備わっている。このような内側樹脂部5であれば、巻回部2A,2Bの内部に内側コア部31,31をしっかりと保持することができる。その結果、巻回部2A,2Bの内部で内側コア部31,31ががたつくことを抑制でき、騒音の発生や、巻回部2A,2Bと内側コア部31,31との接触を抑制できる。
次に、実施形態1に係るリアクトル1を製造するためのリアクトルの製造方法の一例を説明する。リアクトルの製造方法は、大略、次の工程を備える。リアクトルの製造方法の説明にあたっては主として図3を参照し、必要に応じて図4,5を参照する。
・コイル作製工程
・一体化工程
・組付工程
・充填工程
・硬化工程
この工程では、巻線2wを用意し、巻線2wの一部を巻回することでコイル2を作製する。巻線2wの巻回には、公知の巻線機を利用することができる。巻線2wの外周には、図2を参照して説明した一体化樹脂20となる熱融着樹脂の被覆層を形成することができる。被覆層の厚さは適宜選択することができる。
この工程では、コイル作製工程で作製したコイル2のうち、巻回部2A,2Bを一体化樹脂20(図2参照)で一体化する。巻線2wの外周に熱融着樹脂の被覆層を形成している場合、コイル2を熱処理することで、一体化樹脂20を形成することができる。これに対して、巻線2wの外周に被覆層を形成していない場合、コイル2の巻回部2A,2Bの外周や内周に樹脂を塗布し、樹脂を硬化させることで一体化樹脂20を形成すると良い。
この工程では、コイル2と、磁性コア3を構成する分割コア31m,32mと、絶縁介在部材4と、を組み合わる。例えば、図5に示すように、内側介在部材4C,4Dの各収納部49に分割コア31mを配置した第一組物を作製し、その第一組物を巻回部2A,2Bの内部に配置する(図3を合わせて参照)。そして、端面介在部材4A,4Bを巻回部2A,2Bの軸方向の一端側端面と他端側端面に当接させ、一対の分割コア32mで挟み込んで、コイル2と分割コア31m,32mと絶縁介在部材4とを組み合わせた第二組物を作製する。
充填工程では、第二組物における巻回部2A,2Bの内部に樹脂を充填する。本例では、第二組物を金型内に配置し、金型内に樹脂を注入する射出成形を行なう。樹脂の注入は、いずれかの一方の分割コア32mの端面側(コイル2の反対側)から行なう。金型内に充填された樹脂は、分割コア32mの外周を覆い、樹脂充填孔45(図2,6)を介して巻回部2A,2Bの内部に流入する。その際、巻回部2A,2B内の空気は、他方の分割コア32m側の樹脂充填孔45から外部に排気される。
硬化工程では、熱処理などで樹脂を硬化させる。硬化した樹脂のうち、巻回部2A,2Bの内部にあるものは図2に示すように内側樹脂部5となり、分割コア32mを覆うものは外側樹脂部6となる。
実施形態1の組合体10をケースに収納し、ポッティング樹脂でケース内に埋設しても構わない。例えば、実施形態1のリアクトルの製造方法に係る組付工程で作製した第二組物をケース内に収納し、ケース内にポッティング樹脂を充填する。その場合、分割コア32m(外側コア部32)の外周を覆うポッティング樹脂が外側樹脂部6となる。また、樹脂充填孔45(図2,6参照)を介して巻回部2A,2B内に浸入したポッティング樹脂が内側樹脂部5となる。
10 組合体
2 コイル 2w 巻線
2A,2B 巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
20 一体化樹脂
3 磁性コア
31 内側コア部 32 外側コア部
31m,32m 分割コア 31g,32g ギャップ
4 絶縁介在部材
4A,4B 端面介在部材
41 ターン収納部 42 貫通孔 43 嵌合部 44 当て止め部
45 樹脂充填孔
4C,4D 内側介在部材
46 筒部 47 ブリッジ部 48 仕切り部 49 収納部
5 内側樹脂部
6 外側樹脂部 60 固定部
7 封止部材
8 接合層
9 載置板
Claims (11)
- 巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部と前記巻回部の外部に配置される外側コア部とで閉磁路を形成する磁性コアと、前記巻回部の軸方向端面と前記外側コア部との間に介在される端面介在部材と、を備えるリアクトルであって、
前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に充填される内側樹脂部を備え、
前記端面介在部材は、
前記巻回部の軸方向端部のターンの少なくとも一部を収納するターン収納部と、
前記端面介在部材の厚み方向に貫通して、前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に連通し、前記内側樹脂部を構成する樹脂を充填する樹脂充填孔とを備え、
前記ターン収納部は、前記巻回部の軸方向端面全体を前記端面介在部材に面接触させる形状に形成されるリアクトル。 - 前記コイルは、前記内側樹脂部とは別に設けられ、前記巻回部の各ターンを一体化する一体化樹脂を備える請求項1に記載のリアクトル。
- 前記外側コア部を前記端面介在部材に一体化する外側樹脂部を備え、
前記外側樹脂部と前記内側樹脂部とは、前記樹脂充填孔を通じて繋がっている請求項1又は請求項2に記載のリアクトル。 - 前記端面介在部材は、前記外側コア部を嵌め込む貫通孔を有し、
前記貫通孔とその貫通孔に嵌め込まれた前記外側コア部との隙間によって前記樹脂充填孔が形成されており、
前記貫通孔の内部に入り込んだ前記内側樹脂部によって、前記外側コア部と前記内側コア部との間にギャップが形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記内側コア部は、複数の分割コアと、各分割コアの間に入り込んだ前記内側樹脂部と、で構成される請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。
- 前記内側コア部は、複数の分割コアを備えており、
前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に介在される内側介在部材を備え、
前記内側介在部材は、各分割コアを離隔させた状態で収納する収納部を備える請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に介在される内側介在部材を備え、
前記内側樹脂部は、前記端面介在部材および前記内側介在部材の少なくとも一方と同じ材料で構成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。 - 前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に介在される内側介在部材と、
前記端面介在部材の近傍における前記巻回部の内周面と前記内側介在部材の外周面との間に介在される封止部材と、を備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。 - コイルと、前記コイルの内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアと、を備えるリアクトルを製造するリアクトルの製造方法であって、
前記リアクトルは、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のリアクトルであり、
前記内側コア部を前記巻回部の内部に配置し、前記巻回部の軸方向端部を前記端面介在部材の前記ターン収納部に収納する組付工程と、
前記樹脂充填孔を介して、前記巻回部の内周面と前記内側コア部の外周面との間に樹脂を充填する充填工程と、を備えるリアクトルの製造方法。 - 表面に熱融着樹脂を有する巻線を用いて前記コイルを作製し、熱処理によって前記熱融着樹脂を溶融させて前記巻回部の各ターンを一体化させた後、前記充填工程を行う請求項9に記載のリアクトルの製造方法。
- 前記充填工程では、射出成形によって前記樹脂の充填を行う請求項9又は請求項10に記載のリアクトルの製造方法。
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