WO2017090412A1 - コイル装置及びコイル装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

コイル装置１０は、被覆が形成されていない裸の導体からなり、巻回された複数のターン部１２及び外部と接続される端子部１３を有するコイル１１と、複数のターン部１２を収容するケース４０と、少なくとも隣り合うターン部１２間に配され、ケース４０に充填された状態の絶縁性の充填部４５と、を備える。

Description

コイル装置及びコイル装置の製造方法

　本明細書に記載される技術は、コイル装置に関する。

　自動車等の車両には、ＤＣ－ＤＣコンバータ等の電気接続箱が搭載されており、この電気接続箱等の回路部品としてコイルが用いられている。特許文献１のリアクトル装置は、コイルとコアとがケースに収容されている。コイルを構成する素線導体には、絶縁のためのエナメル被覆が形成されており、コイルの端子についてはエナメル被覆を剥離する作業を行った後に、配索導体(バスバー)へ継合され、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器の一次側や、主回路の半導体素子へ電気的に接続されている。

特開２０１２－１１９５４５号公報

　ここで、特許文献１に示されるように、コイルに絶縁のためのエナメル被覆が形成されていると、コイルの端子については、エナメル被覆を剥離する作業が必要になり、製造工程が複雑になるという問題があった。

　本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コイル装置の製造工程を簡略化することを目的とする。

　本明細書に記載されたコイル装置は、被覆が形成されていない裸の導体からなり、巻回された複数のターン部及び外部と接続される端子部を有するコイルと、前記複数のターン部を収容するケースと、少なくとも隣り合う前記ターン部間に配され、前記ケースに充填された状態の絶縁性の充填部と、を備える。

　本明細書に記載されたコイル装置の製造方法は、被覆が形成されていない裸の導体からなり、複数のターン部を有するように巻回されているコイルと、前記複数のターン部を収容するケースと、備えるコイル装置の製造方法であって、絶縁性の充填材を少なくとも隣り合う前記ターン部間に配されるように前記ケースに充填して充填部を形成する。

　上記構成によれば、コイル装置における被覆が形成されていない裸の導体からなるコイルは、外部と接続される端子部について、例えばエナメル等からなる被覆を剥離する工程が必要ないため、コイル装置の製造工程を簡略化することができる。ここで、裸の導体からなるコイルは、隣り合うターン部間の絶縁性が懸念されるが、本構成によれば、ケースに充填された状態の絶縁性の充填部が少なくとも隣り合うターン部間に配されるため、隣り合うターン部間の絶縁性を保持することができる。

　本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
　前記コイルを保持する絶縁性の保持部材を備え、前記保持部材は、隣り合う前記ターン部間を仕切る仕切り板を備える。
　このようにすれば、仕切り板により、隣り合うターン部間を確実に絶縁することができる。

　前記コイルは、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイルであり、前記仕切り板は、前記コイルに沿って巻回されている。
　このようにすれば、保持部材により、エッジワイズコイルの形状を保持することができる。

　前記保持部材は、前記仕切り板の内側に連結された筒状の筒状部を備え、前記筒状部の内側に挿通される柱部を有し、前記ケースに収容された磁性体のコアを備える。

　本明細書に記載された技術によれば、コイル装置の製造工程を簡略化することができる。

実施形態１のコイル装置を示す斜視図 コイル装置を示す平面図 図２のＡ－Ａ断面図 コイル装置を示す正面図 コイル装置を示す背面図 コイルに保持部材が装着された状態を示す斜視図 コイルに保持部材が装着された状態を示す平面図 図７のＢ－Ｂ断面図 コイルに保持部材が装着された状態を示す正面図 コイルに保持部材が装着された状態を示す底面図 保持部材を示す斜視図 保持部材を示す正面図

　＜実施形態１＞
　実施形態１のコイル装置１０について、図１～図１１を参照して説明する。
　本実施形態のコイル装置１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両のＤＣ／ＤＣコンバータ等に備えられ、例えば出力電圧を平滑化するチョークコイルとして用いることができる。コイル装置１０は任意の向きで配置できるが、以下では、Ｘ方向を右方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。

（コイル装置１０）
　コイル装置１０は、図３に示すように、コイル１１と、コイル１１の形状を保持する保持部材２０と、磁性体のコア３０と、コイル１１、保持部材２０及びコア３０を収容するケース４０と、ケース４０に充填された状態の充填部４５とを備える。

（コイル１１）
　コイル１１は、いわゆるエッジワイズコイルであって、例えば銅又は銅合金からなり、図６，図８に示すように、扁平な矩形状の断面を有する平角線を、短辺側が内径面及び外径面となるように螺旋状に巻回して形成したものであり、エナメル等の被覆が形成されていない裸の導体とされている。このコイル１１は、帯状の平角線を螺旋状に巻回して形成された複数（本実施形態では４個）の環状のターン部１２と、外部と接続される一対の端子部１３とを有する。

　複数のターン部１２は、同一形状（内径及び外径が同一）であって、ターン部１２の軸Ａ１方向に沿って並んでおり、軸Ａ１方向に沿って隣り合うターン部１２が周方向に連なっている。複数のターン部１２により、コイル１１は、全体として、軸Ａ１方向に弾性変形可能となっている。

　一対の端子部１３は、共に直線状で互いに平行に配置されており、複数のターン部１２の始端部及び終端部のそれぞれに連なり、ターン部１２の内周及び外周の接線方向に沿って直線状に延びている。端子部１３の先端部には、図示しない締結部材としてのボルトの軸部が挿通可能な円形状の接続孔１４が貫通形成されている。端子部１３は、被覆が形成されていない裸の状態であり、例えば図示しない回路基板のバスバー等から延びる相手側端子の接続孔に締結部材としてのボルトの軸部を通してナットで締結することで、端子部１３と相手側端子とが接続される。

（保持部材２０）
　保持部材２０は、絶縁性を有する合成樹脂製のボビンであって、図１１に示すように、円筒形状の筒状部２１と、筒状部２１の外周から螺旋状に突出する仕切り板２２とを備えている。筒状部２１は、円筒形状であって、その内径は、コア３０の柱部３２を挿通可能な寸法とされている。

　仕切り板２２は、筒状部２１の外周にほぼ一定の突出寸法で螺旋状に突出形成されている。仕切り板２２の始端２２Ａ及び終端２２Ｂと、その隣りの仕切り板２２との間は、コイル１１を装着する際の差込み口とされている。仕切り板２２のうち、始端２２Ａ及び終端２２Ｂの近傍は、筒状部２１に対して軸Ａ１方向と直交する方向に突出しており、始端２２Ａ及び終端２２Ｂに向けてやや先細に形成されている。各仕切り板２２は、隣り合うターン部１２間に配され、その突出寸法は、仕切り板２２の全長に亘って一定であり、帯状に延びるコイル１１の幅よりわずかに大きい寸法とされている。

（コア３０）
　コア３０は、フェライト等の高透磁率の磁性体で形成されており、図３に示すように、上下一対の分割部材３１Ａ，３１Ｂを組み合わせて構成されている。各分割部材３１Ａ，３１Ｂは、円柱状の柱部３２と、円弧状に湾曲した内面を有する側壁部３３と、柱部３２と側壁部３３を連結してコイル１１及び保持部材２０を支持する板状の連結支持部３４と、を備え、これらが一体に形成されている。

（ケース４０）
　ケース４０は、絶縁性を有する合成樹脂製であって、図１，図２に示すように、角筒状の角筒部４１と、角筒部４１を閉鎖する奥壁部４４とを備えている。角筒部４１の前端部には、コイル１１及び保持部材２０を挿通可能な長方形状の開口部４２が形成されており、角筒部４１の前端部は、外方側にわずかに張り出して厚みが厚くされている。角筒部４１の両側壁には、ネジ（図示しない）でネジ留めするための留め部４３が張り出している。留め部４３には、ネジの軸部が挿通されるネジ孔が貫通形成されている。奥壁部４４は、角筒部４１の背面を隙間なく覆っており、ターン部１２及び仕切り板２２の形状に応じた凹凸が形成されている。

（充填部４５）
　充填部４５は、ケース４０内の隙間を埋めるように充填材が充填されたものであり、図３に示すように、仕切り板２２とターン部１２との間の隙間、ターン部１２や仕切り板２２とコア３０との間の隙間、コア３０とケース４０との間の隙間等に入り込んでいる。本実施形態では、充填材は、例えば、エポキシ樹脂が用いられているが、これに限られず、他の公知の材料等を用いることも可能である。また、充填材は、ケース４０への注入時には、液体である。例えばケース４０への注入後に加熱により固化する熱硬化性樹脂や、加熱せずに硬化する常温硬化型の樹脂を用いてもよい。また、充填材は、ケース４０への注入後に硬化せずに、ある程度、形状を保持できる程度の粘性を有する材料を用いてもよい。充填材の粘性は、コイル１１や仕切り板２２等との間の隙間に液体の状態の充填材が浸入する程度の粘性を有するものとされ、コイル１１や仕切り板２２等の隙間の寸法に応じて適切な粘性の材料が使用される。

　次に、コイル装置１０の組み付けについて説明する。
　コイル１１の端部側を仕切り板２２の始端２２Ａ又は終端２２Ｂの差込み口に入るようにコイル１１を回動させ、螺旋状の仕切り板２２間の隙間に複数のターン部１２の全体を嵌め入れる。この状態のコイル１１及び保持部材２０をコア３０を構成する下側の分割部材３１Ｂに載置し、上側の分割部材３１Ａを嵌め合わせた状態とし、ケース４０に収容する。次に、コイル１１、保持部材２０及びコア３０が収容されたケース４０を開口部４２が上向きとなる向きとし、図示しない注入機により充填材を注入する。ケース４０の所定の深さまで充填材が充填されたら、注入を終了する。充填材が固化すると充填部４５が形成されてコイル装置１０が形成される。

　本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
　本実施形態によれば、コイル装置１０における被覆が形成されていない裸の導体からなるコイル１１は、外部と接続される端子部１３について、例えばエナメル等からなる被覆を剥離する工程が必要ないため、コイル装置１０の製造工程を簡略化することができる。ここで、裸の導体からなるコイル１１は、巻回された状態の隣り合うターン部１２間についての絶縁性が懸念されるが、本実施形態によれば、ケース４０に充填された状態の絶縁性の充填部４５が少なくとも隣り合うターン部１２間に配されるため、隣り合うターン部１２間の絶縁性を保持することができる。

　また、コイル１１を保持する絶縁性の保持部材２０を備え、保持部材２０は、隣り合うターン部１２間を仕切る仕切り板２２を備える。
　このようにすれば、仕切り板２２により、隣り合うターン部１２間を確実に絶縁することができる。

　また、コイル１１は、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイルであり、仕切り板２２は、コイル１１に沿って巻回されている。
　このようにすれば、保持部材２０により、エッジワイズコイル１１の形状を保持することができる。

　また、保持部材２０は、仕切り板２２の内側に連結された筒状の筒状部２１を備え、筒状部２１の内側に挿通される柱部３２を有し、ケース４０に収容された磁性体のコア３０を備える。
　このようにすれば、筒状部２１と充填部４５によりコイル１１とコア３０との間の絶縁性を保持することができる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書に記載された技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、保持部材２０を備える構成としたが、保持部材２０を備えないコイル装置としてもよい。この場合、例えば、ケース４０内の充填部４５によりコイル１１の位置が保持されるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、コイル装置１０は、車両のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられることとしたが、これに限られず、他の機器等に使用されるコイル装置としてもよい。

（３）上記実施形態では、複数のターン部１２及び仕切り板２２の全体が充填部４５に埋設されているが、これに限られず、複数のターン部１２及び仕切り板２２の一部が充填部４５に埋設されず、外部に露出していてもよい。

１０：　コイル装置
１１：　コイル
１２：　ターン部
１３：　端子部
２０：　保持部材
２１：　筒状部
２２：　仕切り板
３０：　コア
３２：　柱部
４０：　ケース
４５：　充填部

Claims (5)

1. 被覆が形成されていない裸の導体からなり、巻回された複数のターン部及び外部と接続される端子部を有するコイルと、
   　前記複数のターン部を収容するケースと、
   　少なくとも隣り合う前記ターン部間に配され、前記ケースに充填された状態の絶縁性の充填部と、を備えるコイル装置。
2. 前記コイルを保持する絶縁性の保持部材を備え、
   　前記保持部材は、隣り合う前記ターン部間を仕切る仕切り板を備える、請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記コイルは、平角線の短辺側を内径面とするように巻回されたエッジワイズコイルであり、
   　前記仕切り板は、前記コイルに沿って巻回されている、請求項２に記載のコイル装置。
4. 前記保持部材は、前記仕切り板の内側に連結された筒状の筒状部を備え、
   　前記筒状部の内側に挿通される柱部を有し、前記ケースに収容された磁性体のコアを備える、請求項２又は請求項３に記載のコイル装置。
5. 被覆が形成されていない裸の導体からなり、複数のターン部を有するように巻回されているコイルと、前記複数のターン部を収容するケースと、備えるコイル装置の製造方法であって、
   　絶縁性の充填材を少なくとも隣り合う前記ターン部間に配されるように前記ケースに充填して充填部を形成する、コイル装置の製造方法。

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