WO2020004054A1 - 磁気部品、電子装置 - Google Patents

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WO2020004054A1
WO2020004054A1 PCT/JP2019/023432 JP2019023432W WO2020004054A1 WO 2020004054 A1 WO2020004054 A1 WO 2020004054A1 JP 2019023432 W JP2019023432 W JP 2019023432W WO 2020004054 A1 WO2020004054 A1 WO 2020004054A1
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magnetic component
insulator
mold
magnetic
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知善 小林
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/12—Insulating of windings

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic component including a coil and a core, and an electronic device including the magnetic component, and more particularly to an insulating structure between the coil and the core.
  • Electronic devices such as DC-DC converters have magnetic components such as choke coils and transformers.
  • a magnetic component has a coil and a core.
  • the coil is made of a conductor, and generates a magnetic flux when energized.
  • the core is made of a magnetic material, is provided so as to cover most of the coil, and forms a magnetic path of a magnetic flux generated by the coil.
  • FIGS. 11 to 15 are views showing a conventional magnetic component.
  • 11 is a plan view of the conventional magnetic component 30,
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 11,
  • FIG. 13 is a view showing a state where a core is removed from FIG. 11, and
  • FIG. FIG. 3 is a sectional view of a main part of the magnetic component 30.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of another conventional magnetic component.
  • the magnetic component 30 is composed of, for example, a choke coil.
  • the core of the magnetic component 30 is configured by vertically combining ferrite cores 35a and 35b having an E-shaped cross section.
  • each of the cores 35a and 35b is provided with three convex portions 35e, 35f, 35g, 35h, 35i, and 35j, of which the tips of the convex portions 35e and 35g at both ends of the upper core 35a and the lower portion are provided.
  • the cores 35a and 35b are assembled by closely contacting the tips of the protrusions 35h and 35j at both ends of the core 35b.
  • the coil 34 is wound once around the protrusions 35f and 35i at the center of each of the cores 35a and 35b.
  • the coil 34 is formed by sheet metal working a metal plate (see FIG. 13).
  • the coil 34 and the cores 35a and 35b are insulated by covering the coil 34 with a covering member 36 made of an insulator such as a synthetic resin.
  • the covering member 36 is formed by insert molding so as to cover the coil 34.
  • the both ends 34a, 34b and the center part 34c of the coil 34 shown in FIG. 13 are held by holding parts, and the other parts of the coil 34 are positioned so as not to contact the mold.
  • FIG. 14A shows a cross section in a state where the straight portion 34 d of the coil 34 is arranged at the center in the mold 40.
  • the mold 40 With the coil 34 positioned, the mold 40 is filled with the synthetic resin in a molten state that forms the covering member 36. At this time, as indicated by arrows in FIG. 13, the synthetic resin flows from the sides of the ends 34a, 34b and the center 34c of the coil 34 around the straight portion 34d with a predetermined pressure. Due to the inflow pressure of the synthetic resin, for example, as shown in FIG. 14B, there is a possibility that the straight portion 34 d of the coil 34 is deformed (bent) and moves, and comes into contact with the mold 40. When the synthetic resin is cured in this state, as shown in FIG.
  • the straight portion 34d of the coil 34 is exposed from the covering member 36, and the straight portion 34d and the convex portions 35e and 35h of the cores 35a and 35b are formed. Is short, the insulation failure occurs between the coil 34 and the cores 35a and 35b, and the performance of the magnetic component 30 is impaired.
  • FIG. 15 (a) As a countermeasure, as shown in FIG. 15 (a), the upper and lower ends of the straight portion 34d of the coil 34 are held by a primary molded insulator (rigid body) 36c already formed of a synthetic resin, and the straight portion 34d
  • a primary molded insulator rigid body
  • FIG. 15B there is an insert molding method of the covering member 36 in which the mold 40 is filled with a synthetic resin (secondary molding insulator) 36d in a molten state while the positioning is performed.
  • a synthetic resin secondary molding insulator
  • the insulation distance from the coil 34 to the cores 35a and 35b (the length Da of the boundary S' + the separation distance Db between the covering member 36 and the convex portions 35e and 35f). And the insulation failure between the coil 34 and the cores 35a and 35b is likely to occur.
  • the magnetic component of the present invention is formed by a coil made of a conductor that generates a magnetic flux when energized, a core made of a magnetic material that forms a magnetic path of the magnetic flux, and a coil formed by insert molding so as to cover the coil. And a covering member made of an insulator for insulating the core and the core.
  • the covering member includes a first covering portion that holds or covers a part of the coil so as to position the coil in the mold during insert molding, and a second covering portion that covers the remaining portion of the coil. The boundary between the first coating and the second coating is bent or curved from the coil toward the core.
  • the electronic device includes the magnetic component, a substrate to which the coil of the magnetic component is electrically connected, and a housing that holds the magnetic component and the substrate.
  • the length of the boundary between the first covering portion and the second covering portion of the covering member is longer than that of the related art because the boundary is bent or curved. For this reason, even if the boundary between the first coating portion and the second coating portion is in a fragile state such as a pinhole, depending on the situation at the time of insert molding of the coating member, the creepage distance including the length of the boundary is reduced. This increases the insulation distance from the coil to the core, so that the insulation between the coil and the core can be improved.
  • the first covering portion and a part of the second covering portion of the covering member are arranged in a direction in which the first covering portion and the second covering portion reach the shortest from the coil to the core.
  • the boundary with the covering portion may be bent or curved.
  • the boundary between the first covering portion and the second covering portion reaches a second surface different from the first surface of the covering member having the smallest distance from the core in a state of being bent or curved from the coil. It may be.
  • a step may be provided at a boundary between the first covering portion and the second covering portion.
  • the first covering portion of the covering member is formed before the insert molding, is constituted by a primary molded insulator attached to a part of the coil at the time of insert molding, and the second covering portion is formed by the insert. It may be composed of a secondary molded insulator filled around the remaining portion of the coil and the primary molded insulator during molding.
  • the primary molded insulator is provided with a first engaging portion that engages with a part of the coil so that the coil is not displaced in the mold, and the primary molded insulator is not displaced. May have a second engaging portion that engages with the mold, and a step portion provided between the first engaging portion and the second engaging portion.
  • the first covering portion of the covering member is formed of a primary filling insulator filled in a mold in a state where a part of the coil is held by the movable holding part during insert molding
  • the two covering portions may be formed of a secondary filling insulator filled in a space in the mold that is generated when the movable holding component moves out of the mold during insert molding.
  • FIG. 1 is a plan view of a main part of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the magnetic component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the magnetic component of FIG. 2 in a state where a core is omitted.
  • FIG. 4 is a perspective view of the coil and the primary molded insulator of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of the magnetic component of FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view of a main part of a magnetic component according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a sectional view of a main part of a magnetic component according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a main part of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the magnetic component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 7B is a sectional view of a main part of the magnetic component according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a sectional view of a main part of a magnetic component according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a sectional view of a main part of the magnetic component according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view of a main part of a magnetic component according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of a main part of a magnetic component according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a conventional magnetic component.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state where the core is omitted from FIG.
  • FIG. 14 is a sectional view of a main part of the magnetic component of FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of
  • FIG. 1 is a plan view of a main part of the electronic device 100 according to the embodiment.
  • the electronic device 100 is composed of, for example, a DC-DC converter for use in a vehicle.
  • the electronic device 100 includes a housing 1, a frame 6, a substrate 2, and various electronic components.
  • the electronic component includes a magnetic component 3.
  • the housing 1 is made of a metal or synthetic resin radiator, and holds the frame 6.
  • the frame 6 is made of a synthetic resin insulator and holds the substrate 2.
  • the board 2 is made of a printed board.
  • An electric circuit 2 a is mounted on the board 2.
  • the magnetic component 3 is formed of a choke coil in this example, and is provided at an end of the frame 6.
  • FIGS. 2 to 5 are views showing the magnetic component 3 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the magnetic component 3 (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1).
  • FIG. 3 is a plan view of the magnetic component 3 in a state where the cores 5a and 5b are omitted.
  • FIG. 4 is a perspective view of the coil 4 and the primary molded insulator 6c of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of the magnetic component 3.
  • the magnetic component 3 includes a coil 4 made of a conductor, cores 5a and 5b made of a magnetic material, and a frame 6 made of an insulator.
  • the coil 4 is formed in a U-shape as viewed from above as shown in FIG. 3 by processing a metal plate into a sheet metal.
  • the frame 6 is formed by insert molding so as to cover the coil 4.
  • the frame 6 has rectangular through holes 6a, 6b arranged side by side.
  • One of the through holes 6a is formed inside the coil 4, that is, between two straight portions 4d of the coil 4.
  • the other through-hole 6b is formed on the opposite side of the straight portion 4d of the coil 4 from the through-hole 6a (the substrate 2 side in FIG. 1).
  • the thinnest portion is around the straight portion 4d of the coil 4.
  • terminal portions 4a and 4b for passing a current to the coil 4 are provided.
  • Each terminal portion 4a, 4b projects upward from the frame 6, as shown in FIG.
  • one ends of electric wires 9a, 9b are electrically connected to the terminal portions 4a, 4b.
  • the other ends of the electric wires 9a and 9b are electrically connected to an electric circuit 2a formed on the substrate 2. That is, the coil 4 is electrically connected to the electric circuit 2a via the electric wires 9a and 9b.
  • the cores 5a and 5b are made of an E-shaped ferrite core in cross section.
  • the upper core 5a on the upper side in FIG. 2 is provided with a base 5c and three protrusions 5e, 5f, 5g.
  • the lower core 5b on the lower side is provided with a base 5d and three protrusions 5h, 5i, 5j.
  • the cores 5a and 5b are assembled by bringing the tips of the protrusions 5e and 5g at both ends of the upper core 5a into close contact with the tips of the protrusions 5h and 5j at both ends of the lower core 5b.
  • the housing 1 supports the lower core 5b from below.
  • the cores 5a and 5b are fixed to the housing 1 by being pressed against the housing 1 from above by a fixture (not shown).
  • the right protrusions 5g, 5j of the cores 5a, 5b are inserted into the through holes 6b of the frame 6.
  • the central protrusions 5f, 5i of the cores 5a, 5b are inserted into the through holes 6a of the frame 6 (see also FIG. 1).
  • the left protrusions 5e and 5h of the cores 5a and 5b are arranged near the sides of the frame 6.
  • the cores 5a and 5b and the frame 6 are separated from each other. Among the spacings between the cores 5a and 5b and the frame 6, the narrowest is the spacing between the protrusions 5e to 5j of the cores 5a and 5b and the frame 6.
  • the coil 4 is wound once between the central protrusions 5f, 5i of the cores 5a, 5b and the protrusions 5e, 5g, 5h, 5j at both ends.
  • the coil 4 generates a magnetic flux when energized.
  • the cores 5a and 5b form a magnetic path of the magnetic flux generated by the coil 4.
  • the frame 6 covers portions other than the terminal portions 4a and 4b of the coil 4, and insulates the coil 4 from the cores 5a and 5b.
  • the frame 6 is an example of the “covering member” of the present invention.
  • the terminal parts 4a and 4b and the center part 4c of the coil 4 shown in FIG. 3 are held by holding parts (not shown) so that the other parts of the coil 4 do not contact the mold.
  • the central portion 4c of the coil 4 is held by a movable holding component that can come and go in the mold.
  • the molten synthetic resin forming the frame 6 is filled into the mold from a gate (not shown). Then, the synthetic resin in the molten state flows at a predetermined pressure from the sides of the terminal portions 4a and 4b and the side of the central portion 4c into the periphery of each straight portion 4d, as indicated by arrows in FIG. At this time, there is a possibility that the straight portion 4d is deformed and moved to bend due to the inflow pressure of the synthetic resin and comes into contact with the mold.
  • a primary molded insulator (rigid body) 6c already formed in a concave shape with a synthetic resin is attached to the upper and lower ends of the straight portion 4d of the coil 4, and then, as shown in FIG. 2), the coil 4 and the primary molded insulator 6c are loaded into the mold 10.
  • the upper and lower ends which are a part of the straight portion 4 d of the coil 4 are held by the primary molding insulator 6 c, and the straight portion 4 d can be positioned at the center in the mold 10. it can.
  • the synthetic resin 6d is a secondary molded insulator, and may be the same synthetic resin as the primary molded insulator 6c or a different synthetic resin.
  • the frame 6 includes the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d.
  • the primary molded insulator 6c is an example of the “first covering portion” of the present invention
  • the secondary molded insulator 6d is an example of the “second covering portion” of the present invention.
  • the boundary S between the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d is, for example, a thin portion of the frame 6 where the coil 4 and the cores 5a and 5b are closest, as shown by a thick line in FIG. It exists in a portion interposed between the straight portion 4d of the coil 4 and the protrusions 5e to 5j of the cores 5a and 5b.
  • FIG. 5C shows a cross section between the protrusions 5e and 5h and the protrusions 5f and 5i of the cores 5a and 5b of the magnetic component 3, but the protrusions 5g and 5j of the cores 5a and 5b and the protrusions.
  • the cross section between 5f and 5i has the same structure (not shown). (The same applies to FIG. 6 (c), FIG. 7B (e), FIG. 8B (e), FIG. 9, and FIG. 10, which will be described later.)
  • the boundary S is bent toward the cores 5a and 5b from the coil 4.
  • the primary molded insulator 6c and a part of the secondary molded insulator 6d are arranged in the left-right direction X that reaches the cores 5a and 5b from the coil 4 in the shortest direction, the boundary S is positioned with respect to the left-right direction X. Bent.
  • the boundary S between the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d which is on the upper side in FIG. 5C, extends from the coil 4 by one predetermined length in the left-right direction X, and then extends in the left-right direction. In the vertical direction Y perpendicular to X, it is bent upward and extends upward, and reaches the upper surface 6u different from the left surface 6L and the right surface 6r of the frame 6 having the smallest interval with the upper core 5a. I have.
  • the boundary S between the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d on the lower side extends a predetermined length from the coil 4 in one of the left and right directions X and then is perpendicular to the left and right directions X. It is bent downward in the vertical direction Y and extends downward, and reaches a lower surface 6v different from the left and right surfaces 6L and 6r of the frame 6.
  • the primary molded insulator 6c and a part of the secondary molded insulator 6d of the frame 6 are arranged in the left-right direction X that reaches the shortest from the coil 4 to the cores 5a and 5b. Therefore, the boundary S between the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d is extended from the coil 4 in the left-right direction X, and then bent in the vertical direction Y perpendicular to the left-right direction X. The length of the boundary S can be easily increased.
  • the boundary S between the primary molded insulator 6c and the secondary molded insulator 6d extends from the coil 4 and is bent, the boundary S between the cores 5a and 5b is the smallest. It reaches upper and lower surfaces 6u and 6v different from left and right surfaces 6L and 6r. Therefore, insulation between the creepage distance D 1 + D 2 + D 3 and the insulation distance D 1 + D 2 + D 3 + D 4 and to maximize long coil 4 and cores 5a, 5b between the coil 4 and cores 5a, 5b Performance can be further improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the magnetic component 3 according to the second embodiment.
  • a primary molded insulator 6e shown in FIG. Attach to upper and lower ends of 4d.
  • the primary molded insulator 6e includes a first engaging portion 6f that engages with upper and lower ends of the coil 4 so that the straight portion 4d of the coil 4 does not shift in the mold 10, and a primary molded insulator 6e. It has a second engagement portion 6g that engages with the mold 10 so as not to be displaced, and a step portion 6h provided between the engagement portions 6f and 6g.
  • the primary molded insulator 6e may be the same synthetic resin as a secondary molded insulator 6d described later, or may be a different synthetic resin.
  • the straight portion 4d of the coil 4 is also shifted left and right.
  • the position shifts in the direction X.
  • the straight molded portion 4d of the coil 4 and one of the convex portions 5e to 5j of the cores 5a and 5b are in contact with each other. There is a possibility that the creepage distance and the insulation distance between them may become short.
  • the second engaging portion 6g of the primary molded insulator 6e is not only in contact with the mold 10 from the vertical direction Y but also from the horizontal direction X.
  • the straight portion 4d of the coil 4 engaged with the first engaging portion 6f of the primary molded insulator 6e is not displaced in the left-right direction X, and the straight portion 4d is securely held at the center in the mold 10. can do.
  • step portion 6h is provided in the primary molded insulator 6e, as shown by a thick line in FIG. 6C, a step is formed at the boundary S between the primary molded insulator 6e and the secondary molded insulator 6d. Since St is formed, the length (creepage distance) D 1 + D 5 + D 3 of the boundary S is increased, and the insulation distance between the straight portion 4d of the coil 4 and the protrusions 5e to 5j of the cores 5a and 5b is increased. D 1 + D 5 + D 3 + D 4 can also be easily lengthened. Therefore, the insulation between the coil 4 of the magnetic component 3 and the cores 5a and 5b can be improved.
  • FIG. 7A and 7B are cross-sectional views of main parts of the magnetic component 3 according to the third embodiment.
  • the upper and lower ends of the straight portion 4d are movable holding parts. Hold at 11.
  • the movable holding component 11 is a movable component provided in the mold 10 and can be moved into and out of the mold 10 by a driving mechanism (not shown).
  • the shape of the portion of the movable holding component 11 protruding into the mold 10 is the same as the shape of the primary molded insulator 6c (see FIG. 5A) used in the first embodiment.
  • the frame 6 is configured by the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2.
  • the intermediate portion of the straight portion 4d of the coil 4 is covered by the primary fill insulation 6d 1, the upper and lower ends of the straight portion 4d is covered by the secondary fill insulation 6d 2.
  • Primary fill boundary S of the insulator 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2 like the first embodiment, towards the core 5a, the 5b in a state bent from the coil 4.
  • Primary fill insulation 6d 1 is an example of the "first covering portion" of the present invention
  • the secondary fill insulation 6d 2 is an example of the "second covering portion" in the present invention.
  • a movable holding part 11 even by insert molding the frame 6, as shown by a thick line in FIG. 7B (e), 1 primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation longer length D 1 + D 2 of the boundary S of the body 6d 2, straight portions 4d and the core 5a of the coil 4, creepage distances D 1 + D 2 + D 3 and insulation distance between the 5b of the projections 5e ⁇ 5j Since D 1 + D 2 + D 3 + D 4 is also longer, it is possible to improve the insulation between the coil 4 of the magnetic component 3 and the cores 5a and 5b.
  • FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views of main parts of the magnetic component 3 of the fourth embodiment.
  • the upper and lower ends of the straight portion 4d of the coil 4 are held by the movable holding component 12 in the mold 10 during the insert molding of the frame 6, as shown in FIG.
  • the shape of the portion of the movable holding component 12 protruding into the mold 10 is the same as the shape of the primary molded insulator 6e (see FIG. 6A) used in the second embodiment.
  • the movable holding component 12 has a first engagement portion 12f that engages with the upper and lower ends of the coil 4 so that the straight portion 4d of the coil 4 does not shift in the mold 10, and the movable holding component 12 does not shift.
  • a second engaging portion 12g that engages with the mold 10, and a step portion 12h provided between the engaging portions 12f and 12g.
  • the first engaging portion 12f of the movable holding component 12 engages with the upper and lower ends of the straight portion 4d of the coil 4 during insert molding, and the second engaging portion 12g engages with the mold 10. by coupling, it can be prevented during the filling of the primary fill insulation 6d 1, that the straight portion 4d and the movable holding part 12 of the coil 4 is being displaced in the lateral direction X by the inflow pressure. Further, when the secondary fill insulation 6d 2 fill, the intermediate portion of the straight portion 4d of the coil 4 is held by the primary fill insulation 6d 1, straight portion by inflow pressure of the secondary fill insulation 6d 2 4d can be prevented from shifting in the left-right direction X.
  • the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2 is cured, the frame 6 and the core 5a, and the 5b are combined, as shown by a thick line in FIG. 8B (e), primary filling
  • the length (creepage distance) D 1 + D 5 + D 3 of the boundary S between the insulator 6d 1 and the secondary filling insulator 6d 2 becomes longer, and the straight portion 4d of the coil 4 and the convex portions 5e to 5j of the cores 5a, 5b.
  • the insulation distance D 1 + D 5 + D 3 + D 4 between them can be increased.
  • step St is formed at the boundary S of the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2
  • the length of the boundary S (Creepage distance) D 1 + D 5 + D 3 and insulation distance D 1 + D 5 + D 3 + D 4 can be easily increased. Therefore, the insulation between the coil 4 of the magnetic component 3 and the cores 5a and 5b can be improved.
  • the present invention can employ various embodiments other than those described above.
  • the example in which the boundary S of the frame 6 is directed from the coil 4 toward the cores 5a and 5b is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the corners of the primary molded insulator 6c 'of the frame 6 are processed into a curved surface having a predetermined radius of curvature, so that the primary molded insulator 6c' is formed.
  • the boundary S between 6c 'and the secondary molded insulator 6d may be curved toward the cores 5a and 5b from the coil 4.
  • the corners of the movable holding parts 11 and 12 may be formed into curved surfaces having a predetermined radius of curvature. Again, the boundary S between the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2 frame 6, the core 5a, so towards 5b in a state of being curved from the coil 4.
  • the curing conditions and the die 1 was filled into 10 primary fill insulation 6d 1, and timing of movement of the mold 10 outside of the movable holding parts 11, 12, the secondary fill insulation 6d 2 die 10 such as by adjusting the timing of the filling of the inner boundary S of the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2 is the core 5a in a state of being curved from the coil 4, also be directed to 5b Good.
  • the boundary S of the frame 6 is bent or curved once from the coil 4 and reaches the upper surface 6u or the lower surface 6v of the frame 6. 6, 8B, and 10, the boundary S of the frame 6 is bent or bent twice from the coil 4 and reaches the left surface 6L or the right surface 6r of the frame 6. Examples have been given. However, the present invention is not limited to these, and the number of times of bending or bending of the boundary S of the frame 6 from the coil 4 toward the cores 5a and 5b may be three or more.
  • the boundary S of the primary molded insulator 6c, 6e, 6c 'and or boundary S between the secondary molded insulator 6d, the primary fill insulation 6d 1 and the secondary fill insulation 6d 2 frames 6, It may be configured to reach any one of the surfaces 6u, 6v, 6L, and 6r of the frame 6 in a state where the coil 4 is bent or curved a suitable number of times.
  • one or more steps St may be provided at the boundary S. Further, the boundary S having the step St may reach any of the surfaces 6u, 6v, 6L, 6r of the frame 6.
  • the upper and lower ends of the straight portion 4d are connected to the primary molded insulators 6c, 6e, 6c 'and the movable holding component 11,
  • the example held at 12 is shown, the present invention is not limited to this.
  • one of the upper end and the lower end of the straight portion 4d of the coil 4 may be held by the primary molded insulators 6c, 6e, 6c 'or the movable holding components 11, 12.
  • one of the upper end and the lower end of the straight portion 4d may be held by the primary molded insulators 6c, 6e, 6c ', and the other may be held by the movable holding components 11, 12.
  • the intermediate portion of the straight portion 4d may be held by the primary molded insulators 6c, 6e, 6c 'and the movable holding components 11, 12.
  • one or more of the straight portions 4d are replaced with the primary molded insulators 6c, 6e, 6c 'so that the straight portion 4d of the coil 4 is not deformed by the inflow pressure of the synthetic resin into the mold 10.
  • the movable holding parts 11 and 12 may be used.
  • the coil 4 is covered with a part of the frame 6 to insulate the coil 4 from the cores 5a and 5b, but the present invention is not limited to this.
  • the coil 4 may be covered with a covering member separate from the frame 6 to insulate the coil 4 from the cores 5a and 5b.
  • the covering member may be fixed to the housing 1 or the frame 6 of the electronic device 100.
  • a core is formed by vertically combining two ferrite cores 5a and 5b having an E-shaped cross section
  • the core may be configured by combining an E-shaped core with an I-shaped cross-section.
  • only one core having another shape may be used, or a core may be formed by combining three or more cores.
  • a core formed of a magnetic material other than ferrite may be used.
  • the present invention can be applied to other magnetic components such as a transformer. .
  • the present invention is applied to the electronic device 100 including the on-vehicle DC-DC converter and the magnetic component 3 provided in the electronic device 100 has been described.
  • the present invention can be applied to electronic devices, electronic devices other than those mounted on vehicles, and magnetic components provided therein.

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Abstract

電子装置に備わる磁気部品（３）は、通電されることにより磁束を発生する導体から成るコイル（４）と、その磁束の磁路を形成する磁性体から成るコア（５ａ、５ｂ）と、コイル（４）を被覆するようにインサート成形により形成され、コイル（４）とコア（５ａ、５ｂ）とを絶縁する絶縁体から成るフレーム（６）とを備える。フレーム（６）は、インサート成形時に金型内でコイル（４）の真直部（４ｄ）を位置決めするように真直部（４ｄ）の一部を保持および被覆する１次成形絶縁体（６ｃ）と、真直部（４ｄ）の残部を被覆する２次成形絶縁体（６ｄ）とから構成され、１次成形絶縁体（６ｃ）と２次成形絶縁体（６ｄ）との境界（Ｓ）は、真直部（４ｄ）から屈曲した状態でコア（５ａ、５ｂ）へ向かっている。

Description

磁気部品、電子装置
　本発明は、コイルとコアとを備えた磁気部品と、当該磁気部品を備えた電子装置に関し、特にコイルとコアの絶縁構造に関する。
　たとえばＤＣ－ＤＣコンバータのような電子装置には、チョークコイルやトランスなどの磁気部品が備わっている。一般に、そのような磁気部品は、コイルとコアとを有している。コイルは、導体から成り、通電されることにより磁束を発生する。コアは、磁性体にから成り、コイルの大部分を覆うように設けられ、コイルが発生した磁束の磁路を形成する。
　図１１～図１５は、従来の磁気部品を示した図である。詳しくは、図１１は、従来の磁気部品３０の平面図、図１２は、図１１のＢ－Ｂ断面図、図１３は、図１１からコアを除いた状態を示した図、図１４は、磁気部品３０の要部の断面図である。図１５は、従来の他の磁気部品の要部の断面図である。
　磁気部品３０は、たとえばチョークコイルから構成されている。磁気部品３０のコアは、図１２に示すように、断面がＥ形のフェライトコア３５ａ、３５ｂを上下に組み合わせて構成されている。詳しくは、各コア３５ａ、３５ｂには、３つの凸部３５ｅ、３５ｆ、３５ｇ、３５ｈ、３５ｉ、３５ｊが設けられていて、そのうち上コア３５ａの両端にある凸部３５ｅ、３５ｇの先端と、下コア３５ｂの両端にある凸部３５ｈ、３５ｊの先端とを密着させることで、コア３５ａ、３５ｂは組み立てられている。各コア３５ａ、３５ｂの中央にある凸部３５ｆ、３５ｉの周囲には、コイル３４が１回巻回されている。コイル３４は、金属板を板金加工することにより形成されている（図１３参照）。
　磁気部品３０の性能を確保するため、コイル３４を合成樹脂などの絶縁体から成る被覆部材３６により被覆することで、コイル３４とコア３５ａ、３５ｂとは絶縁されている。
　被覆部材３６は、コイル３４を被覆するようにインサート成形により形成されている。そのインサート成形時に、図１３に示すコイル３４の両端部３４ａ、３４ｂと中央部３４ｃは保持部品により保持されて、コイル３４のそれら以外の部分が金型に接触しないように位置決めされる。図１４（ａ）は、コイル３４の真直部３４ｄが金型４０内の中央に配置された状態の断面を示している。
　上記コイル３４の位置決め状態で、被覆部材３６を構成する溶融状態の合成樹脂が金型４０内に充填される。この際、図１３に矢印で示すように、合成樹脂がコイル３４の端部３４ａ、３４ｂと中央部３４ｃの側方から真直部３４ｄの周囲に所定の圧力で流れ込む。その合成樹脂の流入圧力により、たとえば図１４（ｂ）に示すように、コイル３４の真直部３４ｄが変形して（撓んで）移動し、金型４０に接触するおそれがある。この状態で合成樹脂が硬化すると、図１４（ｃ）に示すように、コイル３４の真直部３４ｄが被覆部材３６から露出して、該真直部３４ｄとコア３５ａ、３５ｂの凸部３５ｅ、３５ｈとの絶縁距離δが短くなり、コイル３４とコア３５ａ、３５ｂとの間で絶縁不良が生じて、磁気部品３０の性能が損われてしまう。
　上記の対策として、図１５（ａ）に示すように、既に合成樹脂で形成された１次成形絶縁体（剛体）３６ｃでコイル３４の真直部３４ｄの上下端部を保持して、真直部３４ｄを位置決めした状態で、図１５（ｂ）に示すように、溶融状態の合成樹脂（２次成形絶縁体）３６ｄを金型４０内に充填する被覆部材３６のインサート成形方法がある。このような方法は、たとえば特許文献１に開示されている。
特許第３９８９３１９号公報
　しかしながら、図１５のように被覆部材３６をインサート成形すると、後から充填された２次成形絶縁体３６ｄの硬化後に、図１５（ｃ）に太線で示すように、１次成形絶縁体３６ｃと２次成形絶縁体３６ｄとの境界Ｓ’が、コイル３４からコア３５ａ、３５ｂまで最短で到達するＸ方向に一直線に形成される。そして、インサート成形時の状況により、境界Ｓ’がピンホールのような脆弱な状態になった場合、境界Ｓ’の箇所で絶縁抵抗が低下する。しかも、境界Ｓ’の長さすなわち沿面距離Ｄａが短いので、コイル３４からコア３５ａ、３５ｂまでの絶縁距離（境界Ｓ’の長さＤａ＋被覆部材３６と凸部３５ｅ、３５ｆとの離間距離Ｄｂ）も短くなり、コイル３４とコア３５ａ、３５ｂとの間で絶縁不良が生じ易くなる。
　本発明は、コイルとコアとの絶縁性を向上させることを課題とする。
　本発明の磁気部品は、通電されることにより磁束を発生する導体から成るコイルと、その磁束の磁路を形成する磁性体から成るコアと、コイルを被覆するようにインサート成形により形成され、コイルとコアとを絶縁する絶縁体から成る被覆部材とを備える。そして、被覆部材は、インサート成形時に金型内でコイルを位置決めするようにコイルの一部を保持または被覆する第１被覆部と、コイルの残部を被覆する第２被覆部とから構成され、第１被覆部と第２被覆部との境界は、コイルから屈曲または湾曲した状態でコアへ向かっている。
　また、本発明の電子装置は、上記磁気部品と、上記磁気部品のコイルが電気的に接続された基板と、磁気部品と基板とを保持する筐体とを備える。
　上記によると、被覆部材の第１被覆部と第２被覆部との境界が屈曲または湾曲している分、当該境界の長さが従来に比べて長くなっている。このため、被覆部材のインサート成形時の状況により、第１被覆部と第２被覆部との境界がピンホールのような脆弱な状態になっていても、当該境界の長さを含む沿面距離が長くなり、コイルからコアまでの絶縁距離も長くなるので、コイルとコアとの間の絶縁性を向上させることが可能となる。
　また、本発明では、被覆部材の第１被覆部と第２被覆部の一部とは、コイルからコアまで最短で到達する方向に並んでいて、当該方向に対して第１被覆部と第２被覆部との境界が屈曲または湾曲していてもよい。
　また、本発明において、第１被覆部と第２被覆部との境界は、コイルから屈曲または湾曲した状態で、コアとの間隔が最も狭い被覆部材の第１表面とは異なる第２表面に到達していてもよい。
　また、本発明において、第１被覆部と第２被覆部との境界に段差が設けられていてもよい。
　また、本発明において、被覆部材の第１被覆部は、インサート成形前に形成されて、インサート成形時にコイルの一部に装着される１次成形絶縁体から構成され、第２被覆部は、インサート成形時にコイルの残部と１次成形絶縁体の周囲に充填された２次成形絶縁体から構成されていてもよい。
　また、本発明において、１次成形絶縁体は、金型内でコイルが位置ずれしないようにコイルの一部と係合する第１係合部と、当該１次成形絶縁体が位置ずれしないように金型と係合する第２係合部と、第１係合部と第２係合部との間に設けられた段差部と、を有していてもよい。
　または、本発明において、被覆部材の第１被覆部は、インサート成形時にコイルの一部が可動保持部品で保持された状態で、金型内に充填された１次充填絶縁体から構成され、第２被覆部は、インサート成形時に可動保持部品が金型外へ移動して生じる金型内の空間に充填された２次充填絶縁体から構成されていてもよい。
　本発明によれば、コイルとコアとの絶縁性を向上させることが可能となる。
図１は、本発明の実施形態による電子装置の要部の平面図である。 図２は、本発明の第１実施形態による磁気部品の断面図である。 図３は、図２の磁気部品のコアを省略した状態の平面図である。 図４は、図２のコイルと１次成形絶縁体の斜視図である。 図５は、図２の磁気部品の要部の断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図７Ａは、本発明の第３実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図７Ｂは、本発明の第３実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図８Ａは、本発明の第４実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図８Ｂは、本発明の第４実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図９は、本発明の第５実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図１０は、本発明の第６実施形態による磁気部品の要部の断面図である。 図１１は、従来の磁気部品の平面図である。 図１２は、図１１のＢ－Ｂ断面図である。 図１３は、図１１からコアを省略した状態を示した図である。 図１４は、図１１の磁気部品の要部の断面図である。 図１５は、従来の他の磁気部品の要部の断面図である。
　以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。
　図１は、実施形態の電子装置１００の要部の平面図である。電子装置１００は、たとえば車載用のＤＣ－ＤＣコンバータから構成されている。電子装置１００には、筐体１、フレーム６、基板２、および種々の電子部品が備わっている。その電子部品には、磁気部品３が含まれている。
　筐体１は、金属製または合成樹脂製の放熱体から成り、フレーム６を保持している。フレーム６は、合成樹脂製の絶縁体から成り、基板２を保持している。基板２は、プリント基板から成る。基板２には、電気回路２ａが実装されている。磁気部品３は、本例ではチョークコイルから成り、フレーム６の端部に設けられている。
　図２～図５は、第１実施形態の磁気部品３を示した図である。詳しくは、図２は、磁気部品３の断面図（図１のＡ－Ａ断面図）である。図３は、磁気部品３のコア５ａ、５ｂを省略した状態の平面図である。図４は、図２のコイル４と１次成形絶縁体６ｃの斜視図である。図５は、磁気部品３の要部の断面図である。
　図２に示すように、磁気部品３には、導体から成るコイル４、磁性体から成るコア５ａ、５ｂ、および絶縁体から成るフレーム６が備わっている。
　コイル４は、金属板を板金加工することにより、図３に示すように上方から見てＵ形に形成されている。フレーム６は、コイル４を被覆するようにインサート成形により形成されている。
　フレーム６には、矩形状の貫通孔６ａ、６ｂが並設されている。そのうち、一方の貫通孔６ａは、コイル４の内側、すなわちコイル４の２つの真直部４ｄの間に形成されている。他方の貫通孔６ｂは、コイル４の一方の真直部４ｄに対して貫通孔６ａと反対側（図１で基板２側）に形成されている。コイル４を被覆するフレーム６の被覆部分のうち、最も肉厚が薄い部分はコイル４の真直部４ｄの周囲である。
　コイル４の両端には、コイル４に電流を流すための端子部４ａ、４ｂが設けられている。各端子部４ａ、４ｂは、図２に示すように、フレーム６から上方に突出している。図１に示すように、各端子部４ａ、４ｂには、電気配線９ａ、９ｂの一端が電気的に接続されている。各電気配線９ａ、９ｂの他端は、基板２に形成された電気回路２ａに電気的に接続されている。すなわち、コイル４は、電気配線９ａ、９ｂを介して電気回路２ａに電気的に接続されている。
　図２に示すように、コア５ａ、５ｂは、断面がＥ形のフェライトコアから成る。図２で上側にある上コア５ａには、基部５ｃと３つの凸部５ｅ、５ｆ、５ｇが設けられている。下側にある下コア５ｂには、基部５ｄと３つの凸部５ｈ、５ｉ、５ｊが設けられている。上コア５ａの両端にある凸部５ｅ、５ｇの先端と下コア５ｂの両端にある凸部５ｈ、５ｊの先端とを密着させることで、コア５ａ、５ｂは組み立てられている。筐体１は、下コア５ｂを下方から支持している。コア５ａ、５ｂは、図示しない固定金具により上側から筐体１に押し付けられることで、筐体１に固定されている。
　図２でコア５ａ、５ｂの右側の凸部５ｇ、５ｊは、フレーム６の貫通孔６ｂに挿通されている。コア５ａ、５ｂの中央の凸部５ｆ、５ｉは、フレーム６の貫通孔６ａ（図１も参照）に挿通されている。コア５ａ、５ｂの左側の凸部５ｅ、５ｈは、フレーム６の側方近傍に配置されている。
　コア５ａ、５ｂとフレーム６とは離間している。コア５ａ、５ｂとフレーム６との離間間隔のうち、最も狭いのは、コア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊとフレーム６との間隔である。
　コイル４は、コア５ａ、５ｂの中央の凸部５ｆ、５ｉと両端の凸部５ｅ、５ｇ、５ｈ、５ｊとの間に１回巻回されている。コイル４は、通電されることにより磁束を発生する。コア５ａ、５ｂは、コイル４が発生した磁束の磁路を形成する。
　フレーム６は、コイル４の端子部４ａ、４ｂ以外を被覆し、コイル４とコア５ａ、５ｂとを絶縁している。フレーム６は、本発明の「被覆部材」の一例である。
　磁気部品３の性能を確保するには、フレーム６によりコイル４を確実に被覆して、コイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を高める必要がある。
　そのため、フレーム６のインサート成形時に、図示しない保持部品により、図３に示すコイル４の端子部４ａ、４ｂと中央部４ｃを保持して、コイル４のそれら以外の部分が金型に接触しないように位置決めする。コイル４の中央部４ｃは、金型内に対して出没可能な可動保持部品により保持する。
　フレーム６を形成する溶融状態の合成樹脂は、図示しないゲートから金型内に充填される。そして、溶融状態の合成樹脂は、図３に矢印で示すように、コイル４の端子部４ａ、４ｂの側方と中央部４ｃの側方から各真直部４ｄの周囲に所定の圧力で流れ込む。この際、合成樹脂の流入圧力により、真直部４ｄが撓むように変形して移動し、金型に接触するおそれがある。
　そこで、図４に示すように、既に合成樹脂で凹形に形成された１次成形絶縁体（剛体）６ｃを、コイル４の真直部４ｄの上下端部に装着してから、図５（ａ）に示すようにコイル４と１次成形絶縁体６ｃとを金型１０内に装填する。これにより、金型１０内において、コイル４の真直部４ｄの一部である上下端部を１次成形絶縁体６ｃにより保持して、真直部４ｄを金型１０内の中央に位置決めすることができる。
　そして、溶融状態の合成樹脂が金型１０内へ流入したときに、図５（ｂ）に示すように、１次成形絶縁体６ｃによるコイル４の真直部４ｄの位置決め状態が維持されるので、真直部４ｄが変形して金型１０に接触することを防止することができる。
　図５（ａ）に示すように、コイル４の真直部４ｄの板厚方向（図５で左右方向）Ｘに対して、１次成形絶縁体６ｃと金型１０との間、および１次成形絶縁体６ｃで覆われていない真直部４ｄの残部（中間部）と金型１０との間には、隙間Ｔが設けられている。このため、図５（ｂ）に示すように、溶融状態の合成樹脂６ｄが、金型１０内の隙間Ｔ、すなわちコイル４の真直部４ｄの中間部と１次成形絶縁体６ｃの周囲に充填される。合成樹脂６ｄは、２次成形絶縁体であり、１次成形絶縁体６ｃと同一の合成樹脂であってもよいし、異なる合成樹脂であってもよい。
　その後、２次成形絶縁体６ｄが硬化することで、コイル４の真直部４ｄの上下端部が１次成形絶縁体６ｃにより被覆され、真直部４ｄの中間部が２次成形絶縁体６ｄにより被覆される。つまり、フレーム６は、１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄにより構成されている。１次成形絶縁体６ｃは、本発明の「第１被覆部」の一例であり、２次成形絶縁体６ｄは、本発明の「第２被覆部」の一例である。
　１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄの境界Ｓは、たとえば図５（ｃ）に太線で示すように、コイル４とコア５ａ、５ｂとが最も接近するフレーム６の肉薄部分、すなわちコイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊの間に介在する部分に存在している。図５（ｃ）は、磁気部品３のコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ、５ｈと凸部５ｆ、５ｉの間の断面を示しているが、コア５ａ、５ｂの凸部５ｇ、５ｊと凸部５ｆ、５ｉの間の断面も同様の構造である（図示省略）。（後述する図６（ｃ）、図７Ｂ（ｅ）、図８Ｂ（ｅ）、図９、および図１０も同様である。）
　図５（ｃ）に太線で示すように、境界Ｓはコイル４から屈曲した状態でコア５ａ、５ｂへ向かっている。また、コイル４からコア５ａ、５ｂまで最短で到達する左右方向Ｘに、１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄの一部とが並んでいるため、境界Ｓは左右方向Ｘに対して屈曲している。
　詳しくは、図５（ｃ）で上側にある１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄの境界Ｓは、コイル４から左右方向Ｘのうちいずれか一方へ所定長延びた後、左右方向Ｘに対して垂直な上下方向Ｙのうち上方向へ屈曲して上方へ延び、上コア５ａとの間隔が最も狭いフレーム６の左表面６Ｌや右表面６ｒとは異なる上表面６ｕに到達している。また、下側にある１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓは、コイル４から左右方向Ｘのうちいずれか一方へ所定長延びた後、左右方向Ｘに対して垂直な上下方向Ｙのうち下方向へ屈曲して下方へ延び、フレーム６の左右表面６Ｌ、６ｒとは異なる下表面６ｖに到達している。
　フレーム６のインサート成形時の状況により、１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓが、ピンホールのような脆弱な状態になった場合、境界Ｓの箇所で絶縁抵抗が低下する。然るに、図５（ｃ）に示すように境界Ｓが屈曲している分、境界Ｓの長さＤ１＋Ｄ２が、図１５（ｃ）に示した従来の境界Ｓ’の長さＤａより長くなっている。このため、境界Ｓの長さＤ１＋Ｄ２を含む沿面距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３や、コイル４の真直部４ｄからコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊまでの絶縁距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４も長くなり、コイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁不良を生じ難くすることができる。よって、上記第１実施形態によると、磁気部品３のコイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を向上させることが可能となる。
　また、上記第１実施形態では、フレーム６の１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄの一部とを、コイル４からコア５ａ、５ｂまで最短で到達する左右方向Ｘに並べている。このため、１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓを、コイル４から左右方向Ｘへ延ばした後、左右方向Ｘに対して垂直な上下方向Ｙへ屈曲させることで、境界Ｓの長さを容易に長くすることができる。そして、コイル４とコア５ａ、５ｂとの間の沿面距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３および絶縁距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４を十分に確保して、コイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性をより向上させることが可能となる。
　さらに、上記第１実施形態では、１次成形絶縁体６ｃと２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓが、コイル４から延びて屈曲した後、コア５ａ、５ｂとの間隔が最も狭いフレーム６の左右表面６Ｌ、６ｒとは異なる上下表面６ｕ、６ｖに到達している。このため、コイル４とコア５ａ、５ｂとの間の沿面距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３および絶縁距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４を最大限長くして、コイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を一層向上させることが可能となる。
　図６は、第２実施形態の磁気部品３の要部の断面図である。第２実施形態では、フレーム６のインサート成形時に、図５（ａ）に示した１次成形絶縁体６ｃに代えて、図６（ａ）に示す１次成形絶縁体６ｅをコイル４の真直部４ｄの上下端部に装着する。
　１次成形絶縁体６ｅは、金型１０内でコイル４の真直部４ｄが位置ずれしないようにコイル４の上下端部と係合する第１係合部６ｆと、１次成形絶縁体６ｅが位置ずれしないように金型１０と係合する第２係合部６ｇと、これらの係合部６ｆ、６ｇの間に設けられた段差部６ｈとを有している。また、１次成形絶縁体６ｅは、後述する２次成形絶縁体６ｄと同一の合成樹脂であってもよいし、異なる合成樹脂であってもよい。
　フレーム６のインサート成形時に、溶融状態の２次成形絶縁体６ｄの流入圧力により、金型１０内で１次成形絶縁体６ｅが左右方向Ｘに位置ずれした場合、コイル４の真直部４ｄも左右方向Ｘに位置ずれする。この位置ずれ状態で、２次成形絶縁体６ｄが硬化して、フレーム６とコア５ａ、５ｂとが組み合わされると、コイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊのいずれかとの間の沿面距離および絶縁距離が短くなるおそれがある。
　然るに、上記第２実施形態によると、図６（ｂ）に示すように、１次成形絶縁体６ｅの第２係合部６ｇが金型１０と上下方向Ｙからだけでなく左右方向Ｘからも係合することで、溶融状態の２次成形絶縁体６ｄの流入圧力により１次成形絶縁体６ｅが左右方向Ｘに位置ずれするのを阻止することができる。このため、１次成形絶縁体６ｅの第１係合部６ｆに係合したコイル４の真直部４ｄも左右方向Ｘに位置ずれせず、真直部４ｄを金型１０内の中心に確実に保持することができる。そして、その状態で２次成形絶縁体６ｄが硬化して、フレーム６とコア５ａ、５ｂとが組み合わされると、図６（ｃ）に示すように、コイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊとの間の沿面距離Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３および絶縁距離Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３＋Ｄ４を長く確保することができる。
　また、１次成形絶縁体６ｅに段差部６ｈが設けられたことで、図６（ｃ）に太線で示すように、１次成形絶縁体６ｅと２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓに段差Ｓｔが形成されるので、境界Ｓの長さ（沿面距離）Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３を長くして、コイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊとの間の絶縁距離Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３＋Ｄ４も容易に長くすることができる。よって、磁気部品３のコイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を向上させることが可能となる。
　図７Ａおよび図７Ｂは、第３実施形態の磁気部品３の要部の断面図である。第３実施形態では、フレーム６のインサート成形時に金型１０内でコイル４の真直部４ｄを位置決めするために、図７Ａ（ａ）に示すように、真直部４ｄの上下端部を可動保持部品１１で保持する。可動保持部品１１は、金型１０に備わる可動部品であって、図示しない駆動機構により、金型１０内に対して出没可能になっている。また、可動保持部品１１の金型１０内に突出する部分の形状は、第１実施形態で用いた１次成形絶縁体６ｃ（図５（ａ）参照）の形状と同一である。
　図７Ａ（ａ）の状態から、フレーム６を形成する溶融状態の合成樹脂６ｄ１を金型１０内に充填する。このとき充填された合成樹脂６ｄ１は１次充填絶縁体であって、図７Ａ（ｂ）に示すようにコイル４の真直部４ｄと可動保持部品１１の周囲に行き渡る。次に、１次充填絶縁体６ｄ１が完全に硬化する前に、可動保持部品１１を金型１０外へ移動させて、コイル４の真直部４ｄの保持を解放する。これにより、図７Ａ（ｃ）に示すように金型１０内に可動保持部品１１の抜け跡である空間Ｑが生じる。また、コイル４の真直部４ｄの中央部が１次充填絶縁体６ｄ１により保持されて、真直部４ｄが位置決めされた状態となる。
　そしてさらに、図７Ｂ（ｄ）に示すように、溶融状態の合成樹脂６ｄ２を金型１０内に充填する。このとき充填された合成樹脂６ｄ２は２次充填絶縁体であって、図７Ａ（ｃ）に示した空間Ｑに行き渡る。またこのとき、コイル４の真直部４ｄの中央部が１次充填絶縁体６ｄ１により保持されているので、２次充填絶縁体６ｄ２の流入圧力により真直部４ｄが左右方向Ｘに位置ずれするのを阻止することができる。
　その後、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２が硬化することで、フレーム６が、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２により構成される。そして、コイル４の真直部４ｄの中間部が１次充填絶縁体６ｄ１により被覆され、真直部４ｄの上下端部が２次充填絶縁体６ｄ２により被覆される。１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２の境界Ｓは、第１実施形態と同様に、コイル４から屈曲した状態でコア５ａ、５ｂへ向かっている。１次充填絶縁体６ｄ１は、本発明の「第１被覆部」の一例であり、２次充填絶縁体６ｄ２は、本発明の「第２被覆部」の一例である。
　上記第３実施形態のように、可動保持部品１１を用いて、フレーム６をインサート成形しても、図７Ｂ（ｅ）に太線で示すように、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２の境界Ｓの長さＤ１＋Ｄ２が長くなって、コイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊとの間の沿面距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３や絶縁距離Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４も長くなるので、磁気部品３のコイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を向上させることが可能となる。
　図８Ａおよび図８Ｂは、第４実施形態の磁気部品３の要部の断面図である。第４実施形態では、フレーム６のインサート成形時に金型１０内で、図８Ａ（ａ）に示すように、コイル４の真直部４ｄの上下端部を可動保持部品１２で保持する。可動保持部品１２の金型１０内に突出する部分の形状は、第２実施形態で用いた１次成形絶縁体６ｅ（図６（ａ）参照）の形状と同一である。
　可動保持部品１２は、金型１０内でコイル４の真直部４ｄが位置ずれしないようにコイル４の上下端部と係合する第１係合部１２ｆと、可動保持部品１２が位置ずれしないように金型１０と係合する第２係合部１２ｇと、これらの係合部１２ｆ、１２ｇの間に設けられた段差部１２ｈとを有している。
　図８Ａ（ａ）の状態から、フレーム６を形成する溶融状態の１次充填絶縁体６ｄ１を金型１０内に充填する（図８Ａ（ｂ）の状態）。次に、１次充填絶縁体６ｄ１が完全に硬化する前に、可動保持部品１２を金型１０外へ移動させて、図８Ａ（ｃ）に示すようにコイル４の真直部４ｄの保持を解放する。これにより、金型１０内に空間Ｑが生じる。そしてさらに、溶融状態の２次充填絶縁体６ｄ２を金型１０内に充填して空間Ｑに行き渡らせる。この後、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２を硬化させて、コイル４の真直部４ｄを１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２により被覆する（図８Ｂ（ｄ）の状態）。
　上記第４実施形態によると、インサート成形時に可動保持部品１２の第１係合部１２ｆがコイル４の真直部４ｄの上下端部に係合し、第２係合部１２ｇが金型１０と係合することで、１次充填絶縁体６ｄ１の充填時に、その流入圧力によりコイル４の真直部４ｄや可動保持部品１２が左右方向Ｘに位置ずれするのを阻止することができる。また、２次充填絶縁体６ｄ２の充填時に、コイル４の真直部４ｄの中間部が１次充填絶縁体６ｄ１により保持されているので、２次充填絶縁体６ｄ２の流入圧力により真直部４ｄが左右方向Ｘに位置ずれするのを阻止することができる。そして、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２が硬化して、フレーム６とコア５ａ、５ｂとが組み合わされると、図８Ｂ（ｅ）に太線で示すように、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２の境界Ｓの長さ（沿面距離）Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３が長くなって、コイル４の真直部４ｄとコア５ａ、５ｂの凸部５ｅ～５ｊとの間の絶縁距離Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３＋Ｄ４も長くすることができる。
　また、可動保持部品１２に段差部１２ｈが設けられたことで、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２との境界Ｓに段差Ｓｔが形成されるので、境界Ｓの長さ（沿面距離）Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３、および絶縁距離Ｄ１＋Ｄ５＋Ｄ３＋Ｄ４を容易に長くすることができる。よって、磁気部品３のコイル４とコア５ａ、５ｂとの絶縁性を向上させることが可能となる。
　本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、フレーム６の境界Ｓが、コイル４から屈曲した状態でコア５ａ、５ｂに向かう例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図９に示す第５実施形態のように、フレーム６の１次成形絶縁体６ｃ’の角部を所定の曲率半径をもった曲面に加工することにより、１次成形絶縁体６ｃ’と２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓが、コイル４から湾曲した状態でコア５ａ、５ｂに向かうようにしてもよい。
　また、フレーム６の１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’に代えて、可動保持部品１１、１２でコイル４の真直部４ｄを位置決めする場合は、図１０に示す第６実施形態のように、可動保持部品１１、１２の角部を所定の曲率半径をもった曲面に加工してもよい。この場合も、フレーム６の１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２との境界Ｓが、コイル４から湾曲した状態でコア５ａ、５ｂに向かうようになる。
　また、金型１０内に充填した１次充填絶縁体６ｄ１の硬化状態や、可動保持部品１１、１２の金型１０外への移動のタイミングや、２次充填絶縁体６ｄ２の金型１０内への充填のタイミングなどを調整して、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２との境界Ｓが、コイル４から湾曲した状態でコア５ａ、５ｂに向かうようにしてもよい。
　また、図５や図７Ｂや図９に示した実施形態では、フレーム６の境界Ｓがコイル４から１回屈曲または湾曲して、フレーム６の上表面６ｕまたは下表面６ｖに到達している例を示し、図６や図８Ｂや図１０に示した実施形態では、フレーム６の境界Ｓがコイル４から２回屈曲または湾曲して、フレーム６の左表面６Ｌまたは右表面６ｒに到達している例を示した。然るに、本発明はこれらのみに限定するものではなく、コイル４からコア５ａ、５ｂに向かうフレーム６の境界Ｓの屈曲または湾曲の回数は３回以上であってもよい。つまり、フレーム６の１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’と２次成形絶縁体６ｄとの境界Ｓや、１次充填絶縁体６ｄ１と２次充填絶縁体６ｄ２との境界Ｓは、コイル４から適宜回数屈曲または湾曲した状態でフレーム６の表面６ｕ、６ｖ、６Ｌ、６ｒのいずれかに到達するようにしてもよい。また、それにより境界Ｓに１つまたは複数の段差Ｓｔを設けてもよい。さらに、段差Ｓｔを有する境界Ｓがフレーム６の表面６ｕ、６ｖ、６Ｌ、６ｒのいずれに到達していてもよい。
　また、以上の実施形態では、金型１０内でコイル４の真直部４ｄを位置決めするために、真直部４ｄの上下端部を１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’や可動保持部品１１、１２で保持した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、コイル４の真直部４ｄの上端部と下端部のいずれか一方を、１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’または可動保持部品１１、１２で保持してもよい。また、真直部４ｄの上端部と下端部のうち、一方を１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’で保持し、他方を可動保持部品１１、１２で保持してもよい。また、真直部４ｄの中間部を１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’や可動保持部品１１、１２で保持してもよい。つまり、金型１０内への合成樹脂の流入圧力によりコイル４の真直部４ｄが変形しないように、真直部４ｄのいずれか１箇所または複数箇所を、１次成形絶縁体６ｃ、６ｅ、６ｃ’や可動保持部品１１、１２で保持すればよい。
　また、以上の実施形態では、フレーム６の一部でコイル４を被覆して、コイル４とコア５ａ、５ｂとを絶縁した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、フレーム６とは別体の被覆部材でコイル４を被覆して、コイル４とコア５ａ、５ｂとを絶縁してもよい。この場合、被覆部材は、電子装置１００の筐体１またはフレーム６に固定するとよい。
　また、以上の実施形態では、断面がＥ形の２つのフェライトコア５ａ、５ｂを上下に組み合わせてコアを構成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、断面がＥ形のコアと、断面がＩ形のコアとを組み合わせてコアを構成してもよい。また、その他の形状のコアを１つだけ用いてもよいし、３つ以上組み合わせてコアを構成してもよい。さらに、フェライト以外の磁性材料で形成されたコアを用いてもよい。
　また、以上の実施形態では、図２などに示したように、真直部４ｄの断面が長方形状のコイル４を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、その他の断面形状を有するコイルを用いてもよい。
　また、以上の実施形態では、チョークコイルから成る磁気部品３に対して本発明を適用した例を示したが、トランスなどの他の磁気部品に対しても本発明は適用することが可能である。
　さらに、以上の実施形態では、車載用のＤＣ－ＤＣコンバータから成る電子装置１００と、該電子装置１００に備わる磁気部品３に対して本発明を適用した例を挙げたが、その他の車載用の電子装置や、車載用以外の電子装置や、それらに備わる磁気部品に対しても、本発明を適用することは可能である。
　　１　筐体
　　２　基板
　　３　磁気部品
　　４　コイル
　　５ａ　上コア
　　５ｂ　下コア
　　６　フレーム（被覆部材）
　　６ｃ、６ｃ’、６ｅ　１次成形絶縁体（第１被覆部）
　　６ｆ　第１係合部
　　６ｇ　第２係合部
　　６ｈ　段差部
　　６ｄ　２次成形絶縁体（第２被覆部）
　　６ｄ１　１次充填絶縁体（第１被覆部）
　　６ｄ２　２次充填絶縁体（第２被覆部）
　　６Ｌ　左表面（第１表面）
　　６ｒ　右表面（第１表面）
　　６ｕ　上表面（第２表面）
　　６ｖ　下表面（第２表面）
　　１０　金型
　　１１、１２　可動保持部品
　　１００　電子装置
　　Ｑ　空間
　　Ｓ　境界
　　Ｓｔ　段差
　　Ｘ　左右方向（コイルからコアまで最短で到達する方向）

Claims (8)

  1. 　通電されることにより磁束を発生する導体から成るコイルと、
    　前記磁束の磁路を形成する磁性体から成るコアと、
    　前記コイルを被覆するようにインサート成形により形成され、前記コイルと前記コアとを絶縁する絶縁体から成る被覆部材と、を備えた磁気部品において、
    　前記被覆部材は、
    　前記インサート成形時に金型内で前記コイルを位置決めするように前記コイルの一部を保持または被覆する第１被覆部と、
    　前記コイルの残部を被覆する第２被覆部と、から構成され、
    　前記第１被覆部と前記第２被覆部との境界は、前記コイルから屈曲または湾曲した状態で前記コアへ向かっている、ことを特徴とする磁気部品。
  2. 　請求項１に記載の磁気部品において、
    　前記被覆部材の前記第１被覆部と前記第２被覆部の一部とは、前記コイルから前記コアまで最短で到達する方向に並んでいて、当該方向に対して前記第１被覆部と前記第２被覆部との境界が屈曲または湾曲している、ことを特徴とする磁気部品。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の磁気部品において、
    　前記第１被覆部と前記第２被覆部との境界は、前記コイルから屈曲または湾曲した状態で、前記コアとの間隔が最も狭い前記被覆部材の第１表面とは異なる第２表面に到達している、ことを特徴とする磁気部品。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気部品において、
    　前記第１被覆部と前記第２被覆部との境界に段差が設けられている、ことを特徴とする磁気部品。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気部品において、
    　前記第１被覆部は、インサート成形前に形成されて、インサート成形時に前記コイルの一部に装着される１次成形絶縁体から構成され、
    　前記第２被覆部は、前記インサート成形時に前記コイルの残部と前記１次成形絶縁体の周囲に充填された２次成形絶縁体から構成されている、ことを特徴とする磁気部品。
  6. 　請求項５に記載の磁気部品において、
    　前記１次成形絶縁体は、前記金型内で前記コイルが位置ずれしないように前記コイルの一部と係合する第１係合部と、当該１次成形絶縁体が位置ずれしないように前記金型と係合する第２係合部と、前記第１係合部と前記第２係合部との間に設けられた段差部と、を有していることを特徴とする磁気部品。
  7. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気部品において、
    　前記第１被覆部は、前記インサート成形時に前記コイルの一部が可動保持部品で保持された状態で、前記金型内に充填された１次充填絶縁体から構成され、
    　前記第２被覆部は、前記インサート成形時に前記可動保持部品が前記金型外へ移動して生じる前記金型内の空間に充填された２次充填絶縁体から構成されている、ことを特徴とする磁気部品。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気部品と、
    　前記磁気部品の前記コイルが電気的に接続された基板と、
    　前記磁気部品と前記基板とを保持する筐体と、を備えたことを特徴とする電子装置。
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JP2014229672A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 大同特殊鋼株式会社 コイル被覆体及びその製造方法

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