JP6638590B2 - リアクトルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルの製造方法に関する。リアクトルとは、コイルを利用した受動素子であり、「インダクタ」と呼ばれることもある。

リアクトルは、コアと、コアを覆っているボビンと、ボビンに巻回されているコイルを備える。コアには、金属軟磁性粉末や電磁鋼板、またはフェライトなどが用いられる。ボビンは樹脂で作られることが多い。

リアクトルの構造の一つとして、一部が平行なリング状のコアを有しているとともに、コアの平行部分の夫々をボビンの筒部が覆っており、夫々の筒部にコイルが巻回されているものが知られている（特許文献１−３）。特許文献１−３のリアクトルは、いずれも、コイルの一部を露出させつつ残部を覆っている樹脂モールドを備えている。樹脂モールドは、ボビンの筒部とコイルの間の隙間にも充填されている。そのような樹脂モールドは、樹脂の射出成形工程で成形される。

特開２０１４−１２３６８０号公報 特開２０１６−０８２０４７号公報 特開２０１５−１３０４１０号公報

射出成形工程では、コアとボビンとコイルのアセンブリを金型に入れ、金型のキャビティに溶融樹脂が射出される。樹脂を射出する際、コイル内側を通るボビンの筒部の位置が定まらないと、コイルの内側に筒部が接触する可能性がある。筒部がコイルに接触すると、コイルの巻線の絶縁被膜が傷ついてしまうおそれがある。本明細書は、樹脂モールドの射出成形用の金型内にて、ボビンの筒部を位置決めした状態で樹脂モールドを射出形成できる技術を提供する。

本明細書の技術が対象とするリアクトルは、リング状のコアと一対のコイルとボビンと樹脂モールドを備えている。リング状のコアは、一対の平行な直線部を有している。ボビンは、一対の直線部の夫々を覆っている一対の筒部と、一対の筒部の一方の端部同士、及び、他方の端部同士を連結する一対のフランジを備えている。一対のコイルの夫々は、一対の筒部の夫々に巻回されている。樹脂モールドは、コイルの一部を露出させつつ残部を覆っている。本明細書が開示する製造方法では、リアクトルに次の構造的特徴を与える。即ち、一対のフランジの少なくとも一方に、一対のコイル（筒部）の間に延びる柱を設ける。その柱、及び、いずれかのフランジの少なくとも一方に、スリットを設ける。スリットをフランジに設ける場合、そのスリットは、一対の筒部の間でフランジに設けられる。そして、コアと一対のコイルとボビンのアセンブリを収容して樹脂モールドを成形する金型に、スリットに嵌合する突条を設ける。そして、突条をスリットに嵌合させた状態で金型に溶融樹脂を射出する。射出成形の際、金型の突条がボビンのスリットに嵌合することでボビンの筒部が位置決めされる。それゆえ、ボビンの筒部がコイルの内側に接触することが避けられる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は「発明を実施するための形態」にて説明する。

リアクトルの斜視図である。 コアとコイルとボビンのアセンブリの斜視図である。 アセンブリの分解斜視図である。 ＹＺ平面でカットしたリアクトルの断面図である。 金型とアセンブリの断面図である（金型を開いた状態）。 金型とアセンブリの断面図である（金型を閉じた状態）。 第１変形例のボビンの斜視図である。 第２変形例のボビンの斜視図である。

実施例のリアクトル製造方法を説明する前に、図１−図４を参照してリアクトルの構造を説明する。図１は、リアクトル２の斜視図である。図２は、コア３０とコイル３ａ、３ｂとボビン１０のアセンブリ２ａの斜視図である。図３は、アセンブリ２ａの分解斜視図である。アセンブリ２ａに樹脂モールド４０を加えたものがリアクトル２である。図４は、図中の座標系のＹＺ平面でカットしたリアクトル２の断面図である。図１と図２は斜視図の視点が異なる点に留意されたい。図１は、図中の座標系のＺ軸の正方向からみた斜視図である。図２は、Ｚ軸の負方向からみた斜視図である。Ｚ軸の正方向が「上」に相当する。

リアクトル２は、コア３０、コイル３ａ、３ｂ、ボビン１０、樹脂モールド４０で構成される。コア３０は、一対のＵ字コアブロック３１ａ、３１ｂ、２個のＩ字コアブロック３２の４個の部品に分割されている（図３参照）。一対のＵ字コアブロック３１ａ、３１ｂは、Ｕ字の先端同士が対向するように配置されており、先端の間にＩ字コアブロック３２が挟まれている。コア３０の全体はリング状をなす。なお、Ｕ字コアブロック３１ａ、３１ｂの先端とＩ字コアブロック３２の間には、ギャップ板３３が挟まれる。２個のＩ字コアブロック３２は、リング状のコア３０の全体のなかで、一対の平行な直線部を形成している。即ち、コア３０は、一対の平行な直線部（Ｉ字コアブロック３２）を有するリング状をなしている。コア３０には、金属軟磁性粉末や電磁鋼板、またはフェライトなどの材料が使われている。

ボビン１０は、一対の筒部１２ａ、１２ｂと、一対のフランジ１９ａ、１９ｂと、柱１６を備えている。一対の筒部１２ａ、１２ｂの夫々は、一対のＩ字コアブロック３２、即ち、一対の平行な直線部の夫々を覆っている。一方のフランジ１９ａは、一対の筒部１２ａ、１２ｂの一方の端部同士を連結している。他方のフランジ１９ｂは、一対の筒部１２ａ、１２ｂの他方の端部同士を連結している。一対の筒部１２ａ、１２ｂは、一対のフランジ１９ａ、１９ｂの間で、平行に位置する。柱１６は、一対のフランジ１９ａ、１９ｂの間に掛け渡されている。柱１６は、筒部１２ａ、１２ｂと平行である。筒部１２ａ、１２ｂと、柱１６は、その軸線方向で２分割されており、ボビン１０の全体が２分割されている（図３参照）。ボビン１０は、樹脂で作られている。

柱１６は、筒部１２ａ、１２ｂと平行に、一方のフランジ１９ａから他方のフランジ１９ｂまで延びている。その柱１６には、筒部１２ａ、１２ｂと平行に延びるスリット１７が設けられている。スリット１７は、柱１６の下面（Ｚ軸の負方向を向く面）に設けられている。図２には、柱１６とスリット１７がわずかに見えている。柱１６は、一対のコイル３ａ、３ｂの間に、コイル軸線方向に沿って延びている。

一対のコイル３ａ、３ｂは、銅の平角線をエッジワイズに巻回したものである。平角線は、絶縁被膜でコーティングされている。一対のコイル３ａ、３ｂの夫々は、一対の筒部１２ａ、１２ｂの夫々に巻回されている。図３に示されているように、一対のコイル３ａ、３ｂは連続しており、電気的には一つのコイルである。一対のコイル３ａ、３ｂは、角が丸められた四角筒の形状をなしている。即ち、夫々のコイル３ａ、３ｂは、４つの平坦な側面を有している。

樹脂モールド４０は、コイル３ａ、３ｂの一部を露出させつつ、残部を覆っている。樹脂モールド４０は、コイル３ａ、３ｂの下面（Ｚ軸の負方向を向く面）と、上面（Ｚ軸の正方向を向く面）の一部を露出させている。樹脂モールド４０の上部には窓４１が設けられており、その窓４１から、コイル３ａ、３ｂの上面が露出している。樹脂モールド４０は、ボビン１０の筒部１２ａ（１２ｂ）と、コイル３ａ（３ｂ）との間の隙間にも充填されている（図４参照）。また、樹脂モールド４０は、コア３０の表面も覆っている。樹脂モールド４０の外側には、リアクトル２を固定する４個の脚４３が設けられている。樹脂モールド４０は、射出成形工程で作られる。

リアクトル２の製造方法を説明する。コイル３ａ、３ｂ、ボビン１０、コア３０は、従来の製造方法で製造できるので、それらの製造方法の説明は省略する。本明細書が開示する製造方法は、樹脂モールド４０を射出成形する工程に特徴がある。図５、図６を参照して樹脂モールド４０の射出成型工程を説明する。樹脂モールド４０は、コア３０とボビン１０とコイル３ａ、３ｂのアセンブリ２ａを、金型５０に入れ、金型５０のキャビティに溶融樹脂を射出して成形される。図５は、アセンブリ２ａの断面と、開いた状態の金型５０の断面を示している。図６は、アセンブリ２ａをセットした金型５０の断面を示している。金型５０は、上型５１、下型５２に分割されている。上型５１には、上下にスライドする荷重ブロック５３が備えられている。下型５２には、セットしたアセンブリ２ａのコイル軸線方向（図中のＸ方向）に延びる突条５４が設けられている。アセンブリ２ａを下型５２にセットすると、突条５４が、ボビン１０の柱１６のスリット１７に嵌合する。また、下型５２には、コイル３ａ（３ｂ）の下部の外側に当接する凸部５２ａが設けられており、コイル３ａと３ｂは、両側の凸部５２ａの間に挟まれる。コイル３ａと３ｂの間にはボビン１０の柱１６が位置している。それゆえ、柱１６を挟んだコイル３ａ、３ｂは、下型５２の図中のＹ方向両側の凸部５２ａの間で挟まれ、位置が確定する。また、上型５１と下型５２が閉じられた後、荷重ブロック５３がコイル３ａ、３ｂを上から荷重する。この荷重により、コイル３ａ、３ｂは上下方向でも固定される。

上型５１と下型５２を閉じた状態で金型５０のキャビティ空間Ｃｖ１、Ｃｖ２に溶融樹脂が射出される。キャビティ空間Ｃｖ２は、筒部１２ａ（１２ｂ）とコイル３ａ（３ｂ）の間の空間である。金型５０のキャビティ空間Ｃｖ１の中において荷重ブロック５３が占める領域が、図１に示す樹脂モールド４０の窓４１を形成する。なお、キャビティＣｖ１に溶融樹脂を射出するゲート（樹脂の射出口）は、上型５１に設けられているが、その図示は省略している。キャビティ空間Ｃｖ１、Ｃｖ２の占める範囲に満たされた溶融樹脂が固化すると、樹脂モールド４０が完成する。コイル３ａ、３ｂの一部（下面と上面の一部）を露出させつつ残部を覆う樹脂モールド４０を備えたリアクトル２が完成する。

先に述べたように、金型５０の内部にアセンブリ２ａをセットすると、ボビン１０の柱１６のスリット１７が下型５２の突条５４に嵌合する。スリット１７が突条５４に嵌合することで、金型５０の中でボビン１０（特に筒部１２ａ、１２ｂ）の位置が定まる。その状態でキャビティ空間Ｃｖ１、Ｃｖ２に溶融樹脂が射出される。ボビン１０のスリット１７が下型５２の突条５４に嵌合しているので、射出される溶融樹脂の勢いに抗して筒部１２ａ、１２ｂの位置が保持される。溶融樹脂の射出成形の際、筒部１２ａ（１２ｂ）が揺れてコイル３ａ（３ｂ）の内面と接触することが回避される。筒部１２ａ（１２ｂ）がコイル３ａ（３ｂ）に接触すると、コイル３ａ、３ｂの巻線の絶縁被膜が傷つく虞があるが、実施例の製造方法では、絶縁被膜が傷つかない。

実施例の製造方法で用いるボビンの変形例を説明する。図７は、第１変形例のボビン１０ａを採用したアセンブリ２ａの分解斜視図である。図３のアセンブリ２ａのボビン１０では、スリット１７は、柱１６に設けられていたが、フランジ１９ａ、１９ｂには設けられていなかった。図７に示すボビン１０ａでは、柱１１６とフランジ１９ａ（１９ｂ）の双方を貫通するスリット１１７が設けられている。スリット１１７は、フランジ１９ａ（１９ｂ）において、一対の筒部１２ａ、１２ｂの間で、フランジ１９ａ（１９ｂ）に設けられている。別言すれば、柱１１６とフランジ１９ａ（１９ｂ）をコイル軸線方向に一直線に貫通するスリット１１７が設けられている。このボビン１０ａに対応する金型では、突条は、柱１１６とフランジ１９ａ（１９ｂ）の双方にわたってスリット１１７に嵌合する。

図８に、第２変形例のボビン１０ｂを採用したアセンブリ２ａの分解斜視図を示す。図３のアセンブリ２ａのボビン１０では、一対のフランジ１９ａ、１９ｂの双方に柱１６が設けられているとともに、その柱１６にスリット１７が設けられていた。図８に示すボビン１０ｂでは、柱２１６は、一方のフランジ１９ｂにのみ設けられている。そして、スリット２１７は、柱２１６には設けられておらず、フランジ１９ｂにのみ設けられている。スリット２１７は、フランジ１９ｂにおいて、一対の筒部１２ａ、１２ｂの間に設けられている。このボビン１０ｂに対応する金型では、突条は、フランジ１９ｂに設けられたスリット２１７に嵌合する。

第１変形例のボビン１０ａ、第２変形例のボビン１０ｂのいずれを採用しても、実施例の製造方法と同じ利点が得られる。図７のボビン１０ａのスリット１１７、あるいは、図８のボビン１０ｂのスリット２１７に金型の突条が嵌合することでボビンの筒部が位置決めされる。その状態で溶融樹脂が金型内に射出されると、ボビンの筒部がコイル内で動かないので、筒部がコイルに接触することが避けられる。

また、図８のボビン１０ｂでは、柱２１６は、コイル軸線方向でコイル長さの概ね半分の長さしかない。それでも、柱２１６は、金型内で一対のコイル３ａ、３ｂに挟まれ、コイル３ａ、３ｂを保持する。それゆえ、コイル３ａ、３ｂがボビン１０ｂの筒部１２ａ、１２ｂと接触する可能性を低減できる。このように、スリットは、いずれか一方のフランジと柱の少なくとも一方に設けられていればよい。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。ボビン１０は、一方のフランジ１９ａから他方のフランジ１９ｂへと延びる柱１６を備えている。柱１６は、いずれか一方のフランジに連結されていればよく、他方のフランジに接していなくともよい。

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。

２：リアクトル
２ａ：アセンブリ
３ａ、３ｂ：コイル
１０、１０ａ、１０ｂ：ボビン
１２ａ、１２ｂ：筒部
１６、１１６、２１６：柱
１７、１１７、２１７：スリット
１９ａ、１９ｂ：フランジ
３０：コア
３１：Ｕ字コアブロック
３２：Ｉ字コアブロック
３３：ギャップ板
４０：樹脂モールド
５０：金型
５１：上型
５２：下型
５２ａ：凸部
５３：荷重ブロック
５４：突条
Ｃｖ１、Ｃｖ２：キャビティ空間

Claims (1)

1. 一対の平行な直線部を有するリング状のコアと、
   前記一対の直線部の夫々を覆っている一対の筒部と、前記一対の筒部の一方の端部同士、及び、他方の端部同士を連結する一対のフランジを備えているボビンと、
   前記一対の筒部の夫々に巻回されている一対のコイルと、
   前記コイルの一部を露出させつつ残部を覆っている樹脂モールドと、
   を備えるリアクトルの製造方法であり、
   前記一対のフランジの少なくとも一方に、前記一対のコイルの間に延びる柱が設けられており、
   いずれかの前記フランジの一対の筒部の間、及び、前記柱の少なくとも一方にスリットが設けられており、
   前記コアと前記一対のコイルと前記ボビンのアセンブリを収容して前記樹脂モールドを成形する金型に、前記スリットに嵌合する突条が設けられており、
   前記突条を前記スリットに嵌合させた状態で前記金型に溶融樹脂を射出することを特徴とするリアクトルの製造方法。

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