JP7503390B2

JP7503390B2 - モールドコイル

Info

Publication number: JP7503390B2
Application number: JP2020015611A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎鈴木; 龍太佐藤
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2040-01-31
Also published as: JP2021122964A

Description

本発明は、樹脂によってモールド成型されたモールドコイルに関する。

近年、樹脂によってコイルの外周をモールド成型したモールドコイルが、種々の用途で使用されている。モールドコイルは、コイルの端部である接続端子が外部機器と電気的に接続される。そのため、モールド成型されても、接続端子は、樹脂によって被覆されず、露出している。モールド成型時に、接続端子が樹脂によって被覆させないために、露出させたい接続端子部分を金型で直接保持させ、樹脂の侵入を防ぐ手法が知られている。

特許第５８９０３３４号公報

しかし、接続端子を金型で直接保持させると、接続端子を金型に収容させる際に、接続端子が金型と擦れて損傷する虞がある。また、コイルは、巻軸に沿って１ターンごとに巻き位置をずらしながら導電性部材を螺旋状に巻回して作成される。製造精度上の理由により、コイルの表面には凹凸が存在し、必ずしも平滑面となっていない。そのため、金型にコイルを収容しても、金型とコイルの間に隙間は発生し、金型とコイルを密着させることができない。そうすると、この隙間から樹脂が侵入し、露出させようとする境界部分にバリが発生することがある。

バリの発生を抑制するため、金型をコイルに強く押し付けることが考えられる。金型をコイルに強く押し付けることで、金型とコイルの隙間をなくし、金型とコイルを密着させることができる。

しかし、金型で接続端子を直接押さえて樹脂の侵入を防ぐ場合、金型をコイルに強く押し付けると、強く押し付けた際に、金型が接続端子と擦れて損傷する虞がある。接続端子が擦れると、導電線を被覆する絶縁性の被膜を損傷させて絶縁性を損なう虞や擦れた際に形成された異物がモールドコイル内に混入し、ショートを引き起こす虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされた発明であり、その目的は、モールド成型を行う際に、接続端子が損傷することを抑制するモールドコイルを提供することにある。

本発明のモールドコイルは、平角状の導電性部材が巻回されて成る筒状部と、前記導電性部材の端部であり、前記筒状部から引き出された接続端子と、前記接続端子を覆い、樹脂から成るカバーと、前記筒状部、前記接続端子、前記カバーを被覆するモールド樹脂部と、を備え、前記カバーは、前記接続端子の上面及び前記接続端子の側面を被覆し、前記筒状部の巻軸方向から見た前記カバーの断面は、概略コの字形状であり、前記モールド樹脂部は、前記カバーの先端を被覆せず、前記カバーの先端は露出していること、を特徴とする。また、本発明のモールドコイルは、平角状の導電性部材が巻回されて成る筒状部と、前記導電性部材の端部であり、前記筒状部から引き出された接続端子と、前記接続端子を覆い、樹脂から成るカバーと、前記筒状部、前記接続端子、前記カバーを被覆するモールド樹脂部と、を備え、前記筒状部の巻軸方向から見た前記カバーの断面は、上下面が開口しており、前記カバーは、前記接続端子の両側面のみを被覆し、前記接続端子の上面及び下面を被覆せず、前記モールド樹脂部は、前記カバーの先端を被覆せず、前記カバーの先端は露出していること、を特徴とする。

本発明によれば、モールド成型を行う際に、接続端子が損傷することを抑制するモールドコイルを得ることができる。

実施形態のモールドコイルの全体構成を示す斜視図である。コイルに樹脂部材を装着した状態を示す斜視図である。樹脂部材の斜視図である。金型に収容された接続端子及びカバーを示す模式図である。

（実施形態）
本発明の実施形態に係るモールドコイルについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態のモールドコイルの全体構成を示す斜視図である。図２は、コイルに樹脂部材を装着させた状態を示す斜視図である。なお、本明細書において、巻軸方向は、筒状部１１の巻軸方向であり、Ｙ軸方向とも称する。Ｙ軸方向と直交し、接続端子１２ａ、１２ｂが隣接している方向と平行な方向を幅方向又はＸ軸方向と称する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向が高さ方向で、Ｚ軸方向又は上下方向とも称する。上下は、モールド成型によってコイル１を樹脂で被覆する際に、コイル１を収容する上型、下型に倣ったものである。これらの方向は、モールドコイルの各構成の位置関係を示すための表現であり、モールドコイルが設置対象に設置された際の位置関係及び方向を限定するものではない。

モールドコイル１００は、モールド成型によりモールド樹脂３でコイル１を被覆して成る。モールドコイル１００は、例えば、リアクトルの構成部品として用いられる。リアクトルは、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車及び燃料電池車の駆動システム等に組み込まれ、昇圧回路等に用いられる。リアクトルは、モールドコイル１００の他、環状コアも備えており、この環状コアにモールドコイル１００が装着されている。このようなリアクトルにおいて、コイル１に電流が導通すると、コア１は、コイル１が発生させた磁束の通り道となり、閉じた磁気回路を形成する。

図１及び図２に示すように、モールドコイル１００は、コイル１、樹脂部材２及びモールド樹脂部３を備える。コイル１は、エナメルなどで絶縁被覆した１本の平角状の導電性部材により構成される。コイル１は、巻き位置を巻軸方向にずらしながら線材を巻回して成る。本実施形態では、銅線によって構成された平角線のエッジワイズコイルである。もっとも、コイル１の線材の種類や巻き方はこれに限らず、他の形態のものであってもよい。

コイル１は、筒状部１１と接続端子１２を有する。筒状部１１は、巻き位置を巻軸方向にずらしながら線材が巻回している部分である。筒状部１１は、４つの平坦面と４つの湾曲面を有し、平坦面と湾曲面を交互につなぎ合わせて成る。平坦面とは、湾曲面との相対的な比較において平坦な面であり、巻き膨らみ等による凹凸がある場合も含まれる。

接続端子１２は、筒状部１１から引き出された平角状の導電性部材の端部である。接続端子１２は、外部機器の端子等と接続される。接続端子１２は、２つ設けられ、巻軸方向と直交する筒状部１１の端面からそれぞれ引き出されている。

２つの接続端子１２ａ、１２ｂは、図２に示すように、隙間を介して横並びに配置される。即ち、接続端子１２ａは、筒状部１１の一方端面から巻軸方向と平行に筒状部１１の外側に向けて引き出されている。一方、接続端子１２ｂは、筒状部１１の他方端面から幅方向に引き出された後、９０度湾曲し、巻軸方向と平行に延びている。接続端子１２ａ、１２ｂの上面は、筒状部１１の上面と略同一の高さに配置されている。なお、接続端子１２ａ、１２ｂは、平角線の断面形状において、長辺が高さ方向と平行となるように引き出されている。

樹脂部材２は、コイル１の一部を被覆する樹脂から成る部材である。樹脂部材２を構成する樹脂としては、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（ＢｕｌｋＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（ＰｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。

図３は、樹脂部材の斜視図である。樹脂部材２は、図１～図３に示すように、カバー２１と端面被覆部２２を有する。カバー２１は、接続端子１２ａ、１２ｂを被覆する。もっとも、カバー２１は、接続端子１２ａ、１２ｂの先端は被覆していない。即ち、接続端子１２ａ、１２ｂの先端は露出している。接続端子１２ａ、１２ｂの先端を外部機器の端子等と接続させるためである。

筒状部１１の巻軸方向から見たカバー２１の断面は、概略コの字形状である。より詳細に説明すると、接続端子１２ａ、１２ｂの側面及び上面を被覆している。換言すると、接続端子１２ａ、１２ｂの下面は被覆していない。カバー２１をこのような形状にすることで、上面からカバー２１を接続端子１２ａ、１２ｂに装着させることができる。

また、カバー２１は、後述する端面被覆部２２から突出して延びている。即ち、カバー２１は、巻軸方向に一定の長さを有する。一定の長さとは、少なくともモールド成型時に、金型がカバー２１を把持できる程度の長さを有していれば足りる。

なお、本実施形態では、樹脂部材２には、端面被覆部から突出した２つの保持部２４が設けられている。この保持部２４は、接続端子１２ｂを支持している。接続端子１２ｂの引き回しは長くなっているが、保持部２４によって接続端子１２ｂを支持することで、モールド成型時の射出圧によって、接続端子１２ｂが変形することを防止できる。

端面被覆部２２は、筒状部１１の上面を被覆する。もっとも、端子被覆部２２は、筒状部１１の平坦面及び湾曲面の一部を露出させる概略矩形状の開口部２３を有する。即ち、端面被覆部２２は、筒状部１１の上面の縁を覆う、概略矩形状の枠体となっている。

端面被覆部２２は、カバー２１と一体に成形されており、端面被覆部２２とカバー２１は継ぎ目なく連続して形成されている。端面被覆部２２の上面は、カバー２１の上面とは概略同一平面となっている。なお、端面被覆部２２の上面は、露出している筒状部１１の上面よりも高い位置に配置され、段差が設けられている。この段差の高さは、後述するモールド成型を行う際に、上型によってコイル１を押圧したときに、上型がコイル１に当接しない程度の高さを有していればよい。

なお、本実施形態では、端面被覆部２２は、突出部２５を有する。突出部２５は、巻軸方向に延びた辺から筒状部１１の側面に倣う形状となっている。端面被覆部２２は、突出部２５によって筒状部の上面に固定される。また、筒状部１１の下面の縁は、開口部を有する下枠２６によって被覆されている。

モールド樹脂部３は、コイル１及び樹脂部材２を被覆する樹脂から成る部材である。モールド樹脂部３を構成する樹脂としては、樹脂部材２と同様のものを使用することができる。なお、モールド樹脂部３の樹脂と樹脂部材２の樹脂は、同種のものを使用してもよいし、異種のものを使用してもよい。

モールド樹脂部３は、カバー２１を被覆する。もっとも、モールド樹脂部３は、カバー２１の先端は被覆せず、カバー２１の先端は露出している。つまり、カバー２１がモールド樹脂部３によって被覆されている境界部分には、段差が設けられている。

モールド樹脂部３は、開口部３１を有する。開口部３１は、端面被覆部２２の開口部２３よりも大きい。開口部３１は、端面被覆部２２の開口部２３と重なるように配置されている。即ち、モールド樹脂部３は、端面被覆部２２の開口部２３を被覆していない。よって、筒状部１１は、開口部２３、３１によって露出している。

（モールドコイルの製造方法）
次に、モールドコイル１００の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図４は、金型に収容された接続端子１２及びカバー２１を示す模式図である。図４の（ａ）は、側面拡大図であり、（ｂ）は、正面拡大図である。なお、図４において、上型Ａは一点鎖線で示し、下型Ｂは破線で示している。

まず、コイル１を用意する。樹脂部材２は、別途成形しておく。そして、樹脂部材２をコイル１に装着する。筒状部１１の巻軸方向から見たカバー２１の断面は、概略コの字形状である。そのため、コイル１の上面から樹脂部材２を嵌め込むだけで、容易にコイル１に樹脂部材２を装着することができる。なお、下枠２５は、コイル１の下面に装着させる。

そして、樹脂部材２が装着されたコイル１を下面から下型Ｂに収容し、上面から上型Ａを被せる。なお、下型Ｂは、高さ方向に摺動することができる。ここでいう摺動には、下型Ｂ自体が移動する場合のみならず、下型Ｂに収容されたコイル１及び樹脂部材２の位置が下型Ｂに対して変更された場合も含まれる。

具体的な収容方法については、まず、樹脂部材２が装着されたコイル１を下型Ｂに収容する。図４（ｂ）に示すように、接続端子１２はカバー２１で被覆されているため、下型Ｂはカバー２１の先端と当接する。換言すれば、下型Ｂは、接続端子１２に直接当接していない。そのため、接続端子１２を下型Ｂに収容する際に、接続端子１２が下型Ｂによって擦れて損傷することはない。

その後、上型Ａを上面から被せ、上型Ａと下型Ｂが当接したときに、上型Ａを下型Ｂに向けて押圧する。そうすると、コイル１は加圧され。下型Ｂの底面と下枠２５が隙間なく密着する。また、上型Ａは端面被覆部２２と隙間なく密着する。そのため、筒状部１１の露出面の境界部分でバリが発生することを抑制することができる。なお、上型Ａと端面被覆部２２が密着しても、筒状部１１とは当接しない。また、下型Ｂの底面と下枠２５が密着しても下型Ｂは、筒状部１１とは当接しない。

また、上型Ａで押圧すると、コイル１が加圧されるので、接続端子１２の位置も若干変わる。即ち、接続端子１２が直接下型と接触していると、接続端子１２が擦れて損傷する虞がある。しかし、下型Ｂは、接続端子１２と直接接触していないので、上型Ａで押圧しても接続端子１２が損傷することを抑制することができる。

なお、上述のとおり、カバー２１は、接続端子１２の上面及び側面を被覆しているが、下面は被覆していない。そのため、図４（ｂ）に示すように、下型Ｂは、接続端子１２の下面とは当接している。しかし、上型Ａによって押圧する方向は、下方向であるため、接続端子１２は高さ方向に移動する。換言すれば、下型Ｂの摺動方向は、高さ方向である。そのため、移動によって接続端子１２が擦れる虞がある箇所は、側面である。したがって、接続端子１２の下面が下型Ｂと当接していても、接続端子１２が下型Ｂによって擦れることはなく、影響を受けない。

そして、モールド樹脂部３を構成する樹脂が金型内に充填され、樹脂部材２が装着されたコイル１にモールド樹脂部３が形成される。カバー２１の先端は、下型Ｂによって当接しており、樹脂の侵入を阻む。そのため、図４（ａ）の斜線で示す箇所のみ樹脂が充填され、モールド樹脂部３が形成される。よって、下型Ｂによって保持された箇所がモールド樹脂部３から露出したカバー２１を有するモールドコイル１００が作製される。

（効果）
以上のように、本実施形態のモールドコイルは、平角状の導電性部材が巻回されて成る筒状部１１と、導電性部材の端部であり、筒状部１１から引き出された接続端子１２と、接続端１２子を覆い、樹脂から成るカバー２１と、筒状部１１、接続端子１２、カバー２１を被覆するモールド樹脂と、を備える。カバー２１は、金型の摺動方向と平行な接続端子１２の少なくとも２面を被覆し、モールド樹脂部３は、カバー２１の先端を被覆せず、カバー２１の先端は露出している。

金型が摺動する方向における接続端子１２には、カバー２１が設けられているため、金型はこのカバー２１と当接し、接続端子１２とは当接しない。そのため、接続端子１２を金型に収容する際、又は、収容後に金型が摺動しても、接続端子１２が金型によって擦れて損傷することを防止できる。よって、絶縁性を損なったり、モールドコイル１００内に異物が混入することを抑制でき、信頼性の高いモールドコイル１００を得ることができる。また、モールド樹脂部３から露出しているカバー２１の先端部分に金型を当接させてバリ切りを行うことができる。そのため、接続端子１２を損傷させることなく、接続端子１２部分でバリ切りを行うことができる。

筒状部１１の巻軸方向から見たカバー２１の断面は、概略コの字形状である。例えば、カバー２１が、接続端子１２の上面及び側面のみならず、下面も被覆した断面が概略ロの字形状である場合、カバー２を接続端子１２の上面から嵌め込むことはできず、接続端子１２の先端から挿入し、所定の位置まで移動させる必要がある。しかし、本実施形態では、カバー２１は、接続端子１２の下面は被覆していない。そのため、カバー２１を接続端子１２の上面から嵌め込むだけで、容易に装着可能になり、作業性が向上する。

筒状部１１の端面を覆う端面被覆部２２を有し、端面被覆部２２の上面とカバー２１の上面は、概略同一平面となっている。これにより、上型Ａは、凹凸を設けることなく、平坦な構造にすればよく、上型Ａの構造を簡易化することができる。また、端面被覆部２２によって筒状部１１の上面が被覆されているため、上型Ａによってコイル１を押圧しても筒状部１１の上面が損傷することを防止できる。

端面被覆部２２は、筒状部１１が露出する開口部２３を有し、モールド樹脂部３は、開口部２３を被覆していない。つまり、コイル１の筒状部１１は露出している。コイル１に電流が流れると発熱するため、この熱をモールドコイル１００の外部に放出する必要がある。本実施形態のように、コイル１の筒状部１１の上面を露出させることで、コイル１から発生した熱が樹脂部材２やモールド樹脂部３の内側に籠ることなく、効率良くモールドコイル１００の外部に放出させることができる。よって、モールドコイル１００の放熱性が向上する。

また、接続端子１２は、平角線の断面形状において、長辺が高さ方向と平行となるように設けられている。即ち、接続端子１２は、金型の摺動方向の長さが長い。よって、金型によって直接当接させる場合、金型の摺動によって接続端子１２が擦れる面積が大きい。そのため、接続端子１２が損傷するリスクが増大する。

しかし、本実施形態では、接続端子１２をカバー２１が被覆し、下型Ｂは接続端子１２を直接押さえていないため、接続端子１２が損傷することを抑制できる。このように、本実施形態においては、接続端子１２の金型の摺動方向の長さが長い場合に、より効果を発揮する。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

本実施形態では、筒状部１１の巻軸方向から見たカバー２１の断面は、概略コの字形状であったが、これに限定されない。例えば、カバー２１は、接続端子１２の両側面のみを被覆し、上面及び下面を被覆してなくてもよい。即ち、筒状部１１の巻軸方向から見たカバー２１の断面は、上下面が開口している筒状であってもよい。カバー２１がこのような形状であっても、接続端子１２の金型の摺動方向の端面は、カバー２１によって被覆されているので、接続端子１２が金型と擦れて損傷することを抑制することができる。

本実施形態では、樹脂部材２は、別途成形したものをコイル１に装着させたが、モールド成型によって、コイル１に樹脂部材２を被覆させてもよい。即ち、１次モールド成型によって、樹脂部材２をコイル１に被覆させ、２次モールド成型によってモールド樹脂部３を樹脂部材２に被覆されたコイル１に被覆させてもよい。

本実施形態では、カバー２１と端面被覆部２２は一体に成形されていたが、これに限定されず、カバー２１と端面被覆部２２はそれぞれ別々に成形し、コイル１にそれぞれ装着させてもよい。また、接続端子１２ａ、１２ｂの先端は横並びに配置する必要はない。つまり、接続端子１２ｂは、筒状部１１の端面から巻軸方向に沿って延びていてもよい。

１００モールドコイル
１コイル
１１筒状部
１２接続端子
２樹脂部材
２１カバー
２２端面被覆部
２３開口部
２４保持部
２５突出部
２６下枠
３モールド樹脂
３１開口部
Ａ上型
Ｂ下型

Claims

平角状の導電性部材が巻回されて成る筒状部と、
前記導電性部材の端部であり、前記筒状部から引き出された接続端子と、
前記接続端子を覆い、樹脂から成るカバーと、
前記筒状部、前記接続端子、前記カバーを被覆するモールド樹脂部と、
を備え、
前記カバーは、前記接続端子の上面及び前記接続端子の側面を被覆し、
前記筒状部の巻軸方向から見た前記カバーの断面は、概略コの字形状であり、
前記モールド樹脂部は、前記カバーの先端を被覆せず、前記カバーの先端は露出していること、
を特徴とするモールドコイル。
平角状の導電性部材が巻回されて成る筒状部と、
前記導電性部材の端部であり、前記筒状部から引き出された接続端子と、
前記接続端子を覆い、樹脂から成るカバーと、
前記筒状部、前記接続端子、前記カバーを被覆するモールド樹脂部と、
を備え、
前記筒状部の巻軸方向から見た前記カバーの断面は、上下面が開口しており、
前記カバーは、前記接続端子の両側面のみを被覆し、前記接続端子の上面及び下面を被覆せず、
前記モールド樹脂部は、前記カバーの先端を被覆せず、前記カバーの先端は露出していること、
を特徴とするモールドコイル。
前記カバーは、前記筒状部の端面を覆う端面被覆部を有し、
前記端面被覆部の上面と前記カバーの上面は、概略同一平面となっていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載のモールドコイル。
前記端面被覆部は、前記筒状部が露出する開口部を有し、
前記モールド樹脂部は、前記開口部を被覆していないこと、
を特徴とする請求項３に記載のモールドコイル。
前記接続端子は、前記平角状の導電性部材の断面形状において、長辺が高さ方向と平行となるように設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモールドコイル。