JP7202098B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、コアとコイルを樹脂によってモールドしたリアクトルに関する。

最近、コアとコイルの外周を樹脂によって被覆した樹脂モールドタイプのリアクトルが各所で使用されている。この種のリアクトルでは、放熱性を確保するため、コイルの表面の一部、特にリアクトルの上面や下面に位置するコイルの平坦部をモールド樹脂で覆うことなく、露出させることが一般的である。コイルの表面を露出させるには、特許文献１から３に示すように、コイル表面に金型を押し付けた状態でその周囲にモールド樹脂を充填させる。

特許第５８６９５１８号公報 特開２０１５－１３０４１０号公報 特開２０１８－０１１０１９号公報

しかしながら、コイルは線材を巻いて作成するので、凹凸が存在し、必ずしも表面が平滑面でない。また、コイルは一方向に線材を巻いていくことから、コイルの巻き始めと巻き終わりでコイル表面に捻れが生じることがある。コイル表面の捻れがあると、金型にコイルを密着させようとしても金型表面の間に隙間が発生し、その部分から侵入した樹脂によりバリができる。また、コイルの製造上の寸法公差も、リアクトルの性能上からは許容の範囲とは言え存在することから、バリの発生を完全に防止することは不可能である。

バリの発生を抑制するためには、金型をコイル表面に強く押し付けて、金型とコイル表面との隙間をなくしたり、金型によってコイル表面の捻れを矯正することが行われる。しかし、金型をコイル表面に強く押し付けると、コイルを傷付けたり、コイルの導体の被覆を破損させて絶縁性を損なうなどの問題が発生する。このように、開口部を有する樹脂モールドタイプのリアクトルにおいては、コイルを傷付けることなく、しかもバリの発生を抑止することが要求されていたが、前記の従来技術では、このような要望に応えることはできなかった。

本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、モールド樹脂に設けられた開口部にコイル表面が露出しているリアクトルにおいて、コイル表面にモールド樹脂のバリが発生することを防止することにある。

前記の目的を達成するために、本発明のリアクトルは、次のような構成を有することを特徴とする。
（１）コアと、その外周に筒状に装着されたコイルと、前記コアと前記コイルの外周を被覆するモールド樹脂とを備え、前記モールド樹脂は前記コイルの表面が露出する開口部を有する。
（２）前記開口部の縁に沿って、前記コイル表面から前記モールド樹脂表面に達する厚さを有する樹脂製の障壁枠を備える。
（３）前記コイルが、上下に平坦部を有する筒状に巻回される。
（４）前記開口部が前記上下の平坦部のそれぞれに設けられる。
（５）前記上下の平坦部に前記障壁枠がそれぞれ設けられる。
（６）前記上下の平坦部に設けられた前記上下の障壁枠が、前記上下の障壁枠よりも薄く前記モールド樹脂の流入を可能とする連結枠を介して一体に設けられている。

本発明によれば、障壁枠は弾性のある樹脂によって構成されているので、金型によってコイルを加圧した場合に、その圧力によって変形し、コイル表面と金型の表面に密着する。その結果、コイル表面にバリが侵入する隙間が生じることがなく、しかも金型とコイル表面が接触することがないため、コイルが傷付くおそれもない。

本発明の第１実施形態のリアクトルを示す斜視図。 図１のリアクトルにおいて、モールド樹脂を非表示とした斜視図。 図２の分解斜視図。 図１のリアクトルにおいて、障壁枠と連結枠を示す斜視図。 図１のリアクトルにおいて、障壁枠と連結枠の係合部と被係合部を示す拡大斜視図。 図１のリアクトルにおいて、温度センサと連結枠の係合状態を示す斜視図。 図１のリアクトルの製造時の状態を示す拡大断面図。

［１．第１実施形態］
［１－１．第１実施形態の構成］
以下、本発明の第１実施形態を図面に従って具体的に説明する。

本実施形態のリアクトルは、図１乃至図３に示すように、樹脂モールドタイプのコア１と、その外周に筒状に装着された左右の２つのコイル２と、各コイル２の外周を被覆するモールド樹脂３を備える。２つのコイル２の上方のコーナー部分の間に設けられた隙間には、温度センサ４がモールド樹脂３に埋設された状態で挿入される。

コア１は、圧粉磁心、フェライト磁心又は積層鋼板などの磁性体により構成され、それぞれコア被覆樹脂５内にインサート成型された２つのＵ字形コア１ａ，１ｂを環状に組み合わせたものである。コア被覆樹脂５の四隅には、リアクトルをその設置箇所に固定するためのねじ挿入孔５１が設けられる。コア被覆樹脂５の上面には、２つのコイル２の引き出し部２１を嵌め込む突起５２が設けられる。

２つのコイル２は、それぞれ平角線を角筒状にエッジワイズ巻きすることにより構成される。各コイル２は、２つのＵ字形コア１ａ，１ｂを向き合わせて環状に組み立てる際に、Ｕ字形コア１ａ，１ｂの脚部を各コイル２の内側に挿入することにより、コア１の外側に装着される。

モールド樹脂３は、２つのコイル２及びコア被覆樹脂５におけるコイル２の引き出し部２１を周囲から被覆する。モールド樹脂３及びコア被覆樹脂５としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等を用いることができる。

モールド樹脂３は、コイル２の表面が露出する開口部３１を有する。この開口部３１は、角筒状に巻回されたコイル２の上下の平坦部２２が露出する位置に設けられる。開口部３１の縁に沿って、コイル２表面からモールド樹脂３表面に達するように設けられた樹脂製の障壁枠６が設けられる。障壁枠６は、完成状態のリアクトルにおいては、コイル２の表面からモールド樹脂３表面に達する寸法、すなわちモールド樹脂３の肉厚と同じ高さを有する。一方、リアクトルの組み立て前の障壁枠６単体の場合は、モールド樹脂３表面、すなわちモールド樹脂３の表面を規制する金型１０の表面と、コイル２の表面との間の寸法誤差を吸収できるように、硬化後のモールド樹脂３の肉厚よりも厚い寸法となっている。そのため、障壁枠６はコイル２を金型１０内にセットした場合に、金型１０の締め付け圧力により変形可能な弾性を有する樹脂、例えば、ポリエステル系、スチレン系、オレフィン／アルケン系、塩ビ系、ウレタン系、アミド系のエラストマーを材料とする。

また、障壁枠６は細い枠材から構成され、コイル２の捻れ方向や湾曲方向に変形することができることから前記の弾性を有する樹脂以外に、モールド樹脂３と同様な材料、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等を用いることができる。

図４に示すように、上下の開口部３１に設けられた上下の障壁枠６は、連結枠７ａ，７ｂによって一体化される。連結枠７ａ，７ｂは、２つのコイル２の上方の障壁枠６と一体に成型された上部連結枠７ａと、２つのコイル２の下方の障壁枠６と一体に成型された下部連結枠７ｂとから構成される。各連結枠７ａ，７ｂは、コイル２の軸方向と直交して２つの障壁枠６を連結する３本の横枠７１と、各障壁枠６の側方からコイル２のコーナー部分に沿って下方に伸びる３本のコーナー枠７２と、各コーナー枠７２の端部を繋ぐ縦枠７３から構成される。連結枠７ａ，７ｂの両端に位置する横枠７１とコーナー枠７２には、コイル２の巻き始め及び巻き終わりの端面に係合する突起部７４が設けられる。

上部連結枠７ａは下面が開口した籠状の部材であり、下部連結枠７ｂは上部連結枠７ａを反転させた上面が開口した籠状の部材である。上下の連結枠７ａ，７ｂをその開口部を向き合わせて結合することにより、上下の障壁枠６をコイル２の平坦面に配置した状態で、連結枠７ａ，７ｂがコイル２の周囲に固定される。上下の連結枠７ａ，７ｂの四隅、すなわち連結枠７ａ，７ｂの両端に位置する横枠７１の端部には、両者をコイル２の外周に配置した場合において、上下の連結枠７ａ，７ｂを結合するための係合部７５と被係合部７６が設けられる。

図５に示すように、上部連結枠７ａと下部連結枠７ｂに設けられた係合部７５と被係合部７６は、先端にテーパー部を有する矢印状の突起と、この突起が引っ掛かる凹部を備える。係合部７５と被係合部７６は、両者の係合状態において上下方向に所定の隙間を有する。この隙間は、コイル２の製造上の寸法公差を吸収できる寸法である。

連結枠７ａ，７ｂは、上下の障壁枠６よりも薄く、コイル２を金型１０に内にセットした場合に、連結枠７ａ，７ｂと金型１０の表面との間及び連結枠とコイル２の表面の間に隙間が形成される。そのため、コイル２と金型１０との間に注入されたモールド樹脂３がその隙間を通って隣接する空間に流入可能になっている。連結枠７ａ，７ｂは、障壁枠６と同一材料の樹脂によって一体成形されることが望ましいが、必ずしも障壁枠６と同様な弾力性を必要としないので、異なる材料、例えば金属ワイヤなどによって構成されても良い。

２つのコイル２の上方のコーナー部の間の空間に充填されたモールド樹脂３内に、温度センサ４が埋め込まれる。この温度センサ４には、図６に示すように、温度センサ４に設けられた位置決め部、すなわち温度センサ４の表面に設けられた凹部４１が連結枠７ａの横枠７１と係合している。

［１－２．第１実施形態の作用］
本実施形態のリアクトルを製造する場合には、樹脂モールドコア１の左右の脚部の外周にコイル２をそれぞれ嵌め込んだ状態で、上下の連結枠７ａ，７ｂを左右のコイル２の外側に上下から挟み込むようにして被せ、その後、係合部７５と被係合部７６を噛み合わせることで上下の連結枠７ａ，７ｂを結合する。この場合、係合部７５と被係合部７６との間には寸法公差を考慮した隙間が設けられているので、コイル２の上下寸法に多少のばらつきがあっても、係合部７５と被係合部７６が確実に噛み合うので、連結枠７ａ，７ｂ及び障壁枠６をコイル２の外周に装着することができる。また、横枠７１とコーナー枠７２に設けられた突起部７４をコイル２の巻き始めと巻き終わりの端面に当接させることにより、連結枠７ａ，７ｂ及び障壁枠６とコイル２との位置決めを正確に行うことができる。

コイル２の外周に連結枠７ａ，７ｂ及び障壁枠６を装着した後は、温度センサ４を２つのコイル２の上方のコーナー部の間にセットする。その場合、温度センサ４に設けられた凹部４１を横枠７１に嵌め込むことで、温度センサ４の位置決めを正確に行うことができる。

コイル２の外周に連結枠７ａ，７ｂと障壁枠６、及び温度センサ４を装着した後は、これらをモールド樹脂３注入用の金型１０内にセットする。弾性材料から形成された障壁枠６は、モールド樹脂３の肉厚よりも背が高い寸法であるが、下方の金型１０内にコイル２をセットした後、上方の金型１０をコイル２に被せて上下の金型１０を密着させコイル２を加圧すると、その圧力によって障壁枠６が押し潰され、図７の断面図に示すように、コイル２表面と金型１０の表面に密着する。

この状態で金型１０に設けられたゲートと呼ばれる注入口から、コイル２表面と金型１０の内面との間にモールド樹脂３を注入する。注入口は、金型１０の障壁枠６によって囲まれた部分を除く任意の位置に複数個設けられるが、注入されたモールド樹脂３は、障壁枠６よりも背の低い連結枠７ａ，７ｂを乗り越えてコイル２表面と金型１０の内面全体に行き渡ることができるため、連結枠７ａ，７ｂによって囲まれた空間のすべてに設ける必要はない。障壁枠６の部分に達したモールド樹脂３は、障壁枠６がコイル２表面と金型１０内面との間に弾力的に密着し隙間がないことから、障壁枠６内側の開口部３１には進入することがない。

上方の金型１０の温度センサ４に対向する部分には、温度センサ４の周囲にモールド樹脂３の皮膜を形成することができるように間隙部には形成される。コイル２表面と金型１０の表面の間に注入されたモールド樹脂３は、温度センサ４周囲の間隙部にも入り込む。

コイル２表面と金型１０の内面の全域及び温度センサ４の周囲にモールド樹脂３が注入され、そのモールド樹脂３が硬化した後は、上下の金型１０を開いて、金型１０内から樹脂モールドコア１、コイル２及び温度センサ４の外周がモールド樹脂３によって被覆された本実施形態のリアクトルを取り出す。

［１－３．第１実施形態の効果］
このような構成を有する本実施形態の効果は次の通りである。
（１）コイル２表面を露出させる開口部３１の縁に沿って障壁枠６が設けられ、金型１０とコイル２表面との間に流入したモールド樹脂３がこの障壁枠６によって阻止されることから、露出しているコイル２表面に対しモールド樹脂３が入り込んでバリが発生することがない。特に、障壁枠６は弾性のある樹脂によって構成されているので、金型１０によってコイル２を加圧した場合にその圧力によって変形して、コイル２表面と金型１０の表面に密着するため、コイル２表面にバリが侵入する隙間が生じることがない。

（２）上下の障壁枠６が、上下の障壁枠６よりも薄く、モールド樹脂３の流入を可能とする連結枠７ａ，７ｂを介して一体に設けられているので、コイル２の上面と下面に障壁枠６を配置する場合にその位置決めが正確に行える。また、連結枠７ａ，７ｂは金型１０とコイル２表面との間に配置されるが、その厚みが薄くなっていて連結枠７ａ，７ｂを越えてモールド樹脂３の流入が可能となっているので、連結枠７ａ，７ｂの存在にもかかわらずコイル２の外周全体、すなわち連結枠７ａ，７ｂと金型１０の表面との間の隙間と、連結枠７ａ，７ｂとコイル２の表面との間の隙間にモールド樹脂３を注入することが可能である。

（３）連結枠７ａ，７ｂが、上方の障壁枠６と一体化された上部連結枠７ａと、下方の障壁枠６と一体化された下部連結枠７ｂとから構成されているので、コイル２を上下から挟み込むことによって、上下の障壁枠６をコイル２端面の適正な箇所に簡単に位置決めすることができる。また、上部連結枠７ａと下部連結枠７ｂには、両者を結合する係合部７５と被係合部７６が設けられているので、上下の障壁枠６によってコイル２を挟み込んだ場合に、この係合部７５と被係合部７６を組み合わせることで、コイル２の周囲に配置した上下の障壁枠６がコイル２から外れることがないように固定される。その結果、予め障壁枠６を装着したコイル２を多数用意することが可能となり、金型１０内に対するコイル２及び装着枠のセット作業が円滑かつ迅速に行える。

（４）係合部７５と被係合部７６が、両者の係合状態において上下方向に所定の隙間を有するので、コイル２の外形寸法にばらつきがあっても、この隙間によって吸収することができ、障壁枠６をコイル２の平坦面に常に密着させることができる。

（５）連結枠７ａ，７ｂの突起部７４が、コイル２の巻き始め及び巻き終わりの端面に係合するので、コイル２と障壁枠６及び連結枠７ａ，７ｂの位置決めが正確に行える。

（６）上下の障壁枠６と連結枠７ａ，７ｂによってコイル２が取り囲むようにしたので、コイル２の外側から障壁枠６と連結枠７ａ，７ｂを被せることでコイル２の適正な位置に障壁枠６を配置することができる。

（７）温度センサ４に設けられた位置決め部が連結枠７ａ，７ｂと係合しているので、温度センサ４の位置決めを正確に行うことができ、また、樹脂モールドの差異に金型１０内に流入した樹脂の圧力による温度センサ４の位置ずれのおそれがない。

［２．他の実施形態］
本発明は、図示の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
（１）リアクトルを構成するコア１やコイル２は第１実施形態のものに限定されるものではなく、コイル２の外周をモールド樹脂３によって被覆したリアクトルであって、モールド樹脂３に放熱用の開口部３１を有するものであれば各種のコア１やコイル２を適宜使用可能である。必ずしも樹脂モールドコア１を使用する必要はなく、コア１の周囲に絶縁材を配置して直接コイル２を巻回するリアクトルにも適用可能である。また、第１実施形態では２つのＵ字形コア１ａ，１ｂを環状に組み合わせているが、Ｉ字形コアあるいはＥ字形コアなどを組み合わせてリアクトルを構成しても良い。

（２）コイル２表面に対する障壁枠６の位置決めが可能であれば、連結枠７ａ，７ｂを使用する必要はない。例えば、コイル２の下部においては、金型１０に凹部や突起を設けて障壁枠６の位置決めを行うことができる。コイル２の上部においては、樹脂モールドコア１のコア被覆樹脂５に障壁枠６と係合し、障壁枠６をコイル２の平坦部２２の所定の位置に係止する位置決め部材、例えば位置決め用の突起を設ける。また、コイル２の表面にマーカーを記載しておきそれに合わせて障壁枠６を配置しても良い。

（３）障壁枠６の材質としては、金型１０によってコイル２を挟み込んだ場合に、その圧力によって変形し、コイル２表面の凹凸や捻れによる寸法誤差を吸収することのできるような弾性を有するものであれば、各種の樹脂を使用することができる。また、障壁枠６の背の高さや肉厚は、金型１０内に流入するモールド樹脂３の圧力によって変形することがないように、障壁枠６の材質及びモールド樹脂３の流入圧力に応じて適宜選択する。

（４）連結枠７ａ，７ｂの構成は、上下の障壁枠６をコイル２表面の適正な位置に配置した状態で連結することのできるものであれば特に限定はない。例えば、コイル２の外周に輪ゴムのように巻き付けることで障壁枠６をコイル２表面に固定するものや、針金のような金属部材から連結枠７ａ，７ｂを構成することもできる。実施形態では連結枠７ａ，７ｂ全体を障壁枠６よりも背の低い部材から構成したが、障壁枠６と同じ高さの部材の一部にモールド樹脂３の流通を可能とする開口部を設けても良い。

（５）上下の連結枠７ａ，７ｂを固定する係合部７５と被係合部７６は、図示のような対称形である必要はなく、フック状の突起とそれが引っ掛かる凹部や段部でも良い。また、円柱状の突起とそれが圧入される円孔などが使用できる。

（６）コイル２の放熱を平坦部２２のみに限らず、コーナー部や側面から行う場合には、コイル２の表面に沿って湾曲した障壁枠６を使用することができる。

（７）２つのコイル２のコーナー部の間に温度センサ４を設けることは本発明において必ずしも必要な構成ではなく、温度センサ４を他の箇所に設けたリアクトルや温度センサ４を有しないリアクトルにも本発明は適用可能である。また、予め温度センサ４と障壁枠６及び連結枠７ａ，７ｂを一体に成型することも可能である。

（８）障壁枠６の樹脂としてＰＰＳなどの押し潰されない樹脂を用いることが可能である。その場合、硬化後のモールド樹脂３の肉厚と同じ厚さ寸法の障壁枠６を使用する。障壁枠６の樹脂として押しつぶされることはないが、障壁枠６の樹脂は細い枠状に形成されているため、コイル２表面に線で当たることができ、コイル２の形状に合わせて変形し、コイル２表面と金型１０表面に密着することができる。この場合、障壁枠６の樹脂が変形しないためコイル２の線材間の隙間には密着しないが、成形時にコイル２の全長も圧縮しているため、モールド樹脂３が流れ込まない程度の小さい隙間となり、開口部にモールド樹脂３が侵入することはない。

１…コア
２…コイル
３…モールド樹脂
４…温度センサ
５…コア被覆樹脂
６…障壁枠
７ａ，７ｂ…連結枠
７１…横枠
７２…コーナー枠
７３…縦枠
７４…突起部
７５…係合部
７６…被係合部
１０…金型

Claims (7)

1. コアと、その外周に筒状に装着されたコイルと、前記コアと前記コイルの外周を被覆するモールド樹脂とを備え、前記モールド樹脂は前記コイルの表面が露出する開口部を有するリアクトルにおいて、
   前記開口部の縁に沿って、前記コイル表面から前記モールド樹脂表面に達する厚さを有する樹脂製の障壁枠を備え、
   前記コイルが、上下に平坦部を有する筒状に巻回されたものであって、
   前記開口部が前記上下の平坦部のそれぞれに設けられ、
   前記上下の平坦部に前記障壁枠がそれぞれ設けられ、
   前記上下の平坦部に設けられた前記上下の障壁枠が、前記上下の障壁枠よりも薄く前記モールド樹脂の流入を可能とする連結枠を介して一体に設けられていること、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記連結枠が、上方の前記障壁枠と一体化された上部連結枠と、下方の前記障壁枠と一体化された下部連結枠とから構成され、
   前記上部連結枠と前記下部連結枠には、両者を結合する係合部と被係合部が設けられている請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記係合部と前記被係合部が、両者の係合状態において上下方向に所定の隙間を有する請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記連結枠が、前記コイルの巻き始め及び巻き終わりの端面に係合する突起部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記連結枠が、前記コイルの側面、及び前記側面と前記平坦部とのコーナー部分に沿って配置され、
   前記上下の障壁枠と前記連結枠によって、前記コイルの上下の平坦部、側面、及び側面と平坦部とのコーナー部分が取り囲まれている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記モールド樹脂内に温度センサが埋め込まれ、前記温度センサに設けられた位置決め部が前記連結枠と係合している請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. 前記障壁枠は、完成状態のリアクトルにおいては、コイルの表面からモールド樹脂表面に達する寸法を有し、リアクトルの組み立て前は、硬化後のモールド樹脂の肉厚よりも厚い寸法を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のリアクトル。
   

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