JP6610964B2 - コイル成形体、およびリアクトル - Google Patents
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Description
巻回部を有するコイルと、少なくとも前記巻回部の内周面を覆う一体化樹脂と、を備えるコイル成形体であって、
前記内周面に一体化され、前記巻回部の軸方向に前記巻回部の内部空間を二つに仕切るギャップ部を備える。
本開示のコイル成形体と、
前記コイル成形体に備わる前記巻回部の内部に配置される内側コア部、および前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備える。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
巻回部を有するコイルと、少なくとも前記巻回部の内周面を覆う一体化樹脂と、を備えるコイル成形体であって、
前記内周面に一体化され、前記巻回部の軸方向に前記巻回部の内部空間を二つに仕切るギャップ部を備える。
前記ギャップ部は、前記巻回部の軸方向の中央に設けられている形態を挙げることができる。
前記ギャップ部全体が、前記一体化樹脂で構成される形態を挙げることができる。
前記ギャップ部が、非磁性材料のギャップ部材と、前記巻回部の内周面に前記ギャップ部材を固定する前記一体化樹脂と、で構成される形態を挙げることができる。
実施形態に係るコイル成形体と、
前記コイル成形体に備わる前記巻回部の内部に配置される内側コア部、および前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備える。
前記磁性コア全体が、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される形態を挙げることができる。
以下、本発明のコイル成形体および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。
図1に示す本実施形態のリアクトル1は、磁性コア3とコイル成形体4とを組み合わせた組合体10をケース6に収納した構成を備える。ケース6は特に必須ではない。以下、リアクトル1に備わる各構成を詳細に説明し、次いで、そのリアクトル1の製造方法を説明する。
コイル成形体4の説明は主として図3を参照する。コイル成形体4は、巻線を巻回してなるコイル2と、その少なくとも一部を覆う一体化樹脂5とを備える。
本実施形態に用いられるコイル2は、一対の巻回部2A,2Bと、両巻回部2A,2Bを連結する連結部2R(図2)と、を備える。本例のコイル2に備わる各巻回部2A,2Bは、巻線を螺旋状に巻回した部分で、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。各巻回部2A,2Bで巻数や巻線の断面積が異なっても良い。また、本例では、一本の巻線でコイル2を製造しているが、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を製造しても構わない。
一体化樹脂5は、巻回部2A,2Bの各ターンがばらけないように一体化することで巻回部2A,2Bの伸張を抑制する機能や、コイル2と磁性コア3(図1,2)との間の絶縁を確保する機能がある。本例の一体化樹脂5は、コイル2を金型に配置して樹脂をモールドすることで形成することができる。一体化樹脂5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一体化樹脂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、一体化樹脂5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、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの非磁性粉末を利用することができる。
磁性コア3は、圧粉成形体や複合材料などで構成される磁性体である。この磁性コア3は、巻回部2A,2Bの内部に配置される内側コア部31(図2)と、巻回部2A,2Bの外側に配置される外側コア部32と、に分けることができる。内側コア部31と外側コア部32はそれぞれ別々の材料で構成されていても良いし、同じ材料で構成されていても良い。前者の例として、内側コア部31を圧粉成形体、外側コア部32を複合材料で構成すること、後者の例として、内側コア部31と外側コア部32を複合材料で一体に構成することが挙げられる。本例では、ケース6内に複合材料を射出成形または充填することで、内側コア部31と外側コア部32を複合材料で一体に構成している。
図1,2に示すケース6はオプションであるが、本例のリアクトル1では使用している。ケース6を用いることで、組合体10、特に外側コア部32を物理的に保護することができる。
実施形態のリアクトル1は、その作製にあたり実施形態のコイル成形体4を利用していることで、生産性に優れる。実施形態のコイル成形体4では、巻回部2A,2Bの内周面にギャップ部31gが一体に形成されているため、巻回部2A,2Bの内部に内側コア部31を配置する際などに、ギャップ部31gの位置がずれたり、ギャップ長が変化したりすることが無いからである。そのため、所望のインダクタンスを備えるリアクトル1を歩留り良く、生産することができる。
本例のリアクトル1は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向DC−DCコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。
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。
・コイル成形体作製工程
・磁性コア形成工程
この工程では、巻線を用意し、巻線の一部を巻回することでコイル2を作製する。巻線の巻回には、公知の巻線機を利用することができる。次いで、金型の内部にコイル2を配置し、樹脂を射出成形することで、コイル2に一体化樹脂5を形成する。一体化樹脂5の形成方法としては、例えば以下に示すものを挙げることができる。
図1に示すケース6の内部にコイル成形体4を配置し、コイル成形体4の一方の端面被覆部51とケース6の内周面との間、および他方の端面被覆部51とケース6の内周面との間に複合材料を充填する。複合材料は、ケース6の内周面と端面被覆部51との間に溜まって外側コア部32を形成すると共に、貫通孔51h(図3)を介して巻回部2A,2Bの内部に流れ込んで内側コア部31の磁性部31m(図2)を形成する。ここで、端面被覆部51の枠部510が樹脂止めとなって、複合材料が巻回部2A,2Bの外周面側に漏れることが抑制される。
実施形態1では、一対の巻回部を備えるコイル成形体を用いたリアクトルを説明した。これに対して、巻回部を一つだけ備えるコイル成形体を用いたリアクトルとすることもできる。
10 組合体
2 コイル
2A,2B 巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
3 磁性コア
31 内側コア部 32 外側コア部
31m 磁性部 31g ギャップ部 31p ギャップ部材
4 コイル成形体
5 一体化樹脂
50 ターン被覆部 50A 内周被覆部 50B 外周被覆部
51 端面被覆部 52 連結部被覆部
53 ギャップ形成部 54 保持部
51h 貫通孔 510 枠部
6 ケース
60 底板部 61 側壁部
Claims (5)
- 巻回部を有するコイルと、少なくとも前記巻回部の内周面を覆う一体化樹脂と、を備えるコイル成形体であって、
前記内周面に一体化され、前記巻回部の軸方向に前記巻回部の内部空間を二つに仕切るギャップ部と、
前記巻回部の端面を被覆する端面被覆部と、を備え
前記端面被覆部は、前記巻回部の軸方向に前記コイルから離れる側に向って突出する枠部を備える、
コイル成形体。 - 前記ギャップ部は、前記巻回部の軸方向の中央に設けられている請求項1に記載のコイル成形体。
- 前記ギャップ部全体が、前記一体化樹脂で構成される請求項1または請求項2に記載のコイル成形体。
- 前記ギャップ部が、非磁性材料のギャップ部材と、前記巻回部の内周面に前記ギャップ部材を固定する前記一体化樹脂と、で構成される請求項1または請求項2に記載のコイル成形体。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のコイル成形体と、
前記コイル成形体を収納するケースと、
前記コイル成形体に備わる前記巻回部の内部に配置される内側コア部、および前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有し、全体が軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成された磁性コアと、を備え、
前記コイル成形体の前記枠部の外側面が前記ケースの内周面に当接する、
リアクトル。
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