リアクトルおよびその製造方法
【課題】 磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置されるような構造を有し、簡単な作業での製造および機械による製造の自動化が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 コイル２ｂを内包するコイルケース２ａ、２ｃと、磁性体粉末と樹脂とからなりコイルケースを内包する磁性体領域と、中心軸付近に配置された中芯２ｄとを有し、コイル２ｂとコイルケース２ｃの隙間には樹脂が充填され、コイルケース２ａにはコイル２ｂの端子を引き出すための筒状の穴２ｎが開けられ、筒状の穴２ｎの上端部および中芯２ｄの上端部は磁性体領域より突出する。また、コイルケース２ｃと中芯２ｄとを接続する接続部２ｍを有し、それらは一体成形され、接続部２ｍの一部は磁性体領域より露出する。
【解決手段】 コイル２ｂを内包するコイルケース２ａ、２ｃと、磁性体粉末と樹脂とからなりコイルケースを内包する磁性体領域と、中心軸付近に配置された中芯２ｄとを有し、コイル２ｂとコイルケース２ｃの隙間には樹脂が充填され、コイルケース２ａにはコイル２ｂの端子を引き出すための筒状の穴２ｎが開けられ、筒状の穴２ｎの上端部および中芯２ｄの上端部は磁性体領域より突出する。また、コイルケース２ｃと中芯２ｄとを接続する接続部２ｍを有し、それらは一体成形され、接続部２ｍの一部は磁性体領域より露出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルおよびその製造方法に関し、特に、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電源回路に用いて好適なリアクトルの構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電源回路に使用されるリアクトルは、従来は磁性体をプレス・焼結したコアとコイルとを組み合わせ、それらを接着固定するなどして構成されていたが、近年、あらかじめケースや注型金型内にコイルを配置し、その中に適当な粘度に調整された磁性体粉末などと樹脂からなる混合物を注ぎ込み、焼き固めることで製品を形成する注型式の構造が取られるようになってきた。ケース内にコイルを配置し、その中に磁性体混合物を注入して形成された従来のリアクトルの一例が特許文献１に示されている。
【０００３】
注型式に類似する構造として、コイル周囲に磁性粉を配置し、プレス焼結することで構造を作り出すＰＣなどに用いられる一体成形式の面実装インダクタがある。この場合、コイルから引き出された実装端子部は横方向に引き出され、型締めにより実装端子部を保護しつつ、型内でコアの中心にコイルが位置するように磁性体が形成される。その後、コアの外周に沿うように実装端子部を曲げて端子面を形成する構造を取っている。この構造のインダクタの一例が特許文献２に示されている。しかし、大電力で使用される大型のインダクタには上記のプレス焼結構造を適用するのは難しく、リアクトルには注型式の構造の方が実用的である。
【０００４】
注型式の構造においては、コイルの周囲に必要となる断面積の磁性体領域が確保されなければならず、従って磁性体混合物中に浮いたような形で注型金型内にコイルを配置する必要がある。さらに、大電流・大電圧用途、例えば車両などのモーターを駆動させるようなインバータの電源構成におけるリアクトルにおいては、数十ｋＷの電力処理を行うため、コイルの入出力の端子面を直接ブスバーに溶接する構成を取るため、磁性体領域の上面にコイル端子面を突き出した形状が多く用いられている。
【０００５】
図４は、従来の技術で製造される注型式のリアクトルの構造と製造方法の一例を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）は注型金型中への部品の配置方法を示す分解斜視図、図４（ｃ）は磁性体混合物を注入する工程の斜視図、図４（ｄ）は注型金型中の部品配置を示す断面図、図４（ｅ）は完成したリアクトルの斜視図である。まず、注型金型中での高さ方向の調整のために、図４（ａ）に示されるように、平角線により形成されたコイル１ａの下部に、磁性体混合物と同一材質または樹脂で作られたブロック１ｂを配置しコイル１ａとの接着固定を行う。次に図４（ｂ）に示されるように、注型金型１ｅに、ブロック１ｂが接着されたブロック接着コイル１ｃと放熱性、製品固定、磁性体混合物の重量軽減を目的とした中芯１ｄを配置する。次に図４（ｃ）に示されるように、コイル端子の水平方向の位置決めを行うため、コイル位置決め用の冶具１ｇを注型金型１ｅ上に配置する。注型金型１ｅには位置決めピン１ｈが立てられており、コイル位置決め用の冶具１ｇに設けられた穴と嵌合することでコイル端子の位置関係を決める。中芯１ｄと注型金型１ｅをボルト１ｉにて締結した後、適当な粘度に調整された磁性体混合物１ｆを流し込み、硬化炉で磁性体混合物を焼き固める。注型金型１ｅに磁性体混合物１ｆを流し込んだ後の断面は図４（ｄ）に示す状態となる。焼き固めた後、注型金型１ｅから外すことで図４（ｅ）に示されるようにリアクトル１ｊが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１１４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４のように、注型金型内におけるコイルの位置を決めるためにブロック１ｂを形成し、それをコイルの下に設置することで磁性体領域内でのコイルの高さを決める構造とする場合、ブロック１ｂを形成する金型が必要になるとともに、ブロック１ｂを成形する別作業が工程上必要となる。これはブロック１ｂの材質が磁性体粉末を含まない樹脂の場合も同様である。また、成形したブロック１ｂをコイルに接着する別工程も必要となる。
【０００８】
さらに、ブロックを使用することで磁性体領域内でのコイルの高さ方向の位置を調整したとしても、水平方向の位置が定まらないため、図４の冶具１ｇのような別の冶具などを用いて寸法を出していくことが必要となる。結果として多数の作業が増え、かつ冶具も必要となり、作業性やコスト面での大きな障害となる。
【０００９】
また、従来のリアクトルではコイルを構成する線材として皮膜付きの線材を用いることなどにより絶縁性を確保していたが、これだけでは数ｋＶの高耐圧を必要とする用途では十分な信頼性を得るのは難しいという問題もある。
【００１０】
従って、本発明の課題は、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置されるような構造を有し、簡単な作業での製造および機械による製造の自動化が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるリアクトルは、コイルと、該コイルを内包するコイルケースと、磁性体粉末と樹脂とからなり前記コイルケースを内包する磁性体領域と、前記コイルの中心軸付近に配置された柱状の中芯とを有し、前記コイルと前記コイルケースの隙間には樹脂が充填され、前記コイルケースには前記コイルの端子を引き出すための筒状の穴が開けられ、該筒状の穴の上端部および前記中芯の上端部は前記磁性体領域より突出していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるリアクトルの第一の製造方法は、前記コイルケースと前記中芯とを接続する少なくとも２以上の接合部を有し、前記コイルケースと前記中芯および前記接合部は樹脂により一体成形され、該一体成形された前記コイルケース、前記中芯および前記接合部を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記接合部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるリアクトルの第二の製造方法は、前記コイルケースは前記中芯と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記中芯の上部には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、該フック部の先端部分を前記中芯の溝と嵌合させた状態で前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるリアクトルの第三の製造方法は、前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記コイルケースは前記注型金型と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記注型金型の上面には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１５】
ここで、上記の製造方法において、前記の露出した前記フック部または接続部の少なくとも一部を前記磁性体領域の硬化後に切り離してもよい。また、前記中芯の下端には２以上の前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が設けられていてもよい。
【００１６】
上記のように、本発明において、成形されたコイルケースによりコイルの全体を覆うことでコイルと磁性体領域との間の絶縁性を確保し、コイルとコイルケースの隙間に樹脂を充填することでコイルと磁性体領域との間の熱伝導性を確保し、コイルケースにコイルの端子を引き出す穴を開けることでコイルとコイルケースとの間の位置関係を決めることができ、中芯の下端に注型金型との位置決めの穴を設けることにより注型金型中での中芯の位置決めを行うことができる。
【００１７】
本発明の第一の製造方法においては、樹脂によりコイルケースと接続され一体成形された中芯を有することでコイルケースと中芯との間の位置関係が確保される。コイルケースと中芯の強度と重量バランスを考慮して少なくとも２以上の接合部を有し、コイルケースと中芯を繋ぐ接合部が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑えることができる。
【００１８】
本発明の第二の製造方法においては、コイルケースに中芯と嵌合するためのフック部を強度と重量バランスを考慮して少なくとも２つ以上設け、中芯の上部にはフック部の先端部分と嵌合するための溝が設けられ、双方が嵌合することによりコイルケースと中芯との間の位置関係が確保される。フック部のコイルケースと中芯を繋ぐ部分が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑えることができる。
【００１９】
本発明の第三の製造方法においては、コイルケースに注型金型と嵌合するためのフック部を強度と重量バランスを考慮して少なくとも２つ以上設け、注型金型の上面にはフック部の先端部分と嵌合するための溝が設けられ、双方が嵌合することによりコイルケースの磁性体領域内での位置関係が確保される。フック部のコイルケースと注型金型を繋ぐ部分が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑え、さらに、磁性体領域の硬化後に磁性体領域より突き出たフック部を切り離すことができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記のように、本発明によるリアクトルでは、コイルの周囲が樹脂により成形されたコイルケースで覆われる構造を取ることで、数ｋＶの耐圧を必要とするような用途であっても信頼性を確保することが出来る。またコイルとコイルケースの間の隙間には、熱伝導性のあるエポキシ樹脂やシリコン樹脂を充填することにより、コイルの発熱を磁性体領域へと伝えることができ、高い放熱性を得ることが出来る。
【００２１】
またコイルケースにはコイルの端子を引き出す穴を開け、その穴から端子を引き出すことにより、コイルケースとコイルの位置関係を決めることができる。コイルケースとともに、放熱性、製品固定、磁性体の重量軽減を目的とした中芯とこれらを繋ぐ接続部を樹脂による一体成形により形成し、中芯の下面には注型金型との位置を決める穴を設ける。これらの組み合わせにより、磁性体領域内におけるコイルの位置関係を決めることが可能となり、端子の位置精度を確保することが可能になる。
【００２２】
また、コイルケースと中芯を別々に成形し、コイルケースに中芯と嵌合するＬ字状などの形状をしたフック部を設け、中芯の上部には嵌合する溝部を設け、これを組み合わせることによりコイルケースと中芯の位置関係を決めることができる。または、コイルケースに注型金型と嵌合するＬ字状などの形状をしたフック部を設け、注型金型の上面には嵌合する溝を設け、これを組み合わせることにより注型金型内でのコイルの位置関係を決めることが可能となり、硬化後にフック部を切り離すことにより、外形への影響を及ぼすことなく、端子の位置精度を確保することが可能となる。
【００２３】
加えて、接続部またはフック部のコイルケースと中芯または注型金型とを繋ぐ部分は、磁性体領域の上面より高い位置に配置することにより、接続部またはフック部が磁性体領域内の磁路を遮断することを最小限に抑え、特性劣化を起こすことなくコイル位置を決める構成が可能となる。
【００２４】
上記のコイル、コイルケース、中芯、接続部またはフック部を組み合わせて注型金型中に設置した中に、磁性体領域となる磁性体粉末と樹脂からなる磁性体混合物を流し込み、硬化し、その後注型金型から外すことにより、絶縁性と熱伝導性を兼ね備えつつ、容易な作業で端子の位置決めが可能なリアクトルを得ることができる。
【００２５】
以上のように、本発明により、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置されるような構造を有し、簡単な作業での製造および機械による製造の自動化が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるリアクトルの第一の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第一の実施の形態を説明する図であり、図１（ａ）はコイルとコイルケースおよび中芯の分解斜視図、図１（ｂ）はコイルとコイルケースおよび中芯を組付けた斜視図、図１（ｃ）はコイル等と注型金型を組み付ける前の状態を示す斜視図、図１（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図１（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図１（ｆ）は磁性体混合物が硬化した後に注型金型から外したリアクトルを示す斜視図。
【図２】本発明によるリアクトルの第二の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第二の実施の形態を説明する図であり、図２（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図２（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図２（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図２（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図２（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図２（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図。
【図３】本発明によるリアクトルの第三の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第三の実施の形態を説明する図であり、図３（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図３（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図３（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図３（ｄ）はコイルを注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図３（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図３（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図、図３（ｇ）はフック部の一部を切り離した後の完成したリアクトルを示す斜視図。
【図４】従来の技術で製造される注型式のリアクトルの構造と製造方法の一例を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）は注型金型中への部品の配置方法を示す分解斜視図、図４（ｃ）は磁性体混合物を注入する工程の斜視図、図４（ｄ）は注型金型中の部品配置を示す断面図、図４（ｅ）は完成したリアクトルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は、本発明によるリアクトルの第一の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第一の実施の形態を説明する図であり、図１（ａ）はコイルとコイルケースおよび中芯の分解斜視図、図１（ｂ）はコイルとコイルケースおよび中芯を組付けた斜視図、図１（ｃ）はコイル等と注型金型を組み付ける前の状態を示す斜視図、図１（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図１（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図１（ｆ）は磁性体混合物が硬化した後に注型金型から外したリアクトルを示す斜視図である。
【００２９】
図１（ａ）に示されるように、平角線により作製されたコイル２ｂを包むように、蓋の部分のコイルケース２ａおよび容器部分のコイルケース２ｃを被せる。コイルケース２ｃには樹脂によりこれと一体成形された中芯２ｄおよびコイルケース２ｃと中芯２ｄを接続する接続部２ｍが一体となっている。コイル２ｂ、コイルケース２ａおよび中芯２ｄと接続部２ｍとが一体となったコイルケース２ｃを組付けることで図１（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体２ｆが得られる。コイル２ｂとコイルケース２ａおよび２ｃの隙間にはエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース２ａにはコイル２ｂの端子２ｅを通す筒状の穴２ｎが設けられており、そこから端子２ｅを引き出すことで、端子２ｅとコイルケース２ａおよび２ｃの位置関係が定まる。筒状の穴２ｎの上端部および中芯２ｄの上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３０】
次に図１（ｃ）に示されるように、コイル組込み体２ｆと注型金型２ｇが組みつけられる。コイルケース２ｃと一体成形された中芯２ｄの下部には２つの穴が開けられ、注型金型２ｇの内面底部に設けられた突起部と嵌合するように組みつけられる。これにより端子２ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。図１（ｄ）に示されるように、コイル組込み体２ｆと注型金型２ｇを組付けた後に、ボルト２ｉで中芯２ｄと注型金型２ｇは締結される。その後、磁性体混合物２ｈを注型金型２ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面図は図１（ｅ）に示す状態となる。中芯２ｄとコイルケース２ｃを繋ぐ接続部２ｍの内、水平方向の部分２ｊは磁性体混合物２ｈの液面より高い位置に配置にする。これにより接続部２ｍによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物２ｈを硬化後、注型金型２ｇから外すことで図１（ｆ）に示すリアクトル２ｋを得る。
【００３１】
図２は、本発明によるリアクトルの第二の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第二の実施の形態を説明する図であり、図２（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図２（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図２（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図２（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図２（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図２（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図である。
【００３２】
図２（ａ）に示されるように、コイル３ｂを包むように、蓋の部分のコイルケース３ａおよび容器部分のコイルケース３ｃをコイル３ｂに被せる。コイルケース３ａおよび３ｃを組付けることで図２（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体３ｐが得られる。コイル３ｂとコイルケース３ａおよび３ｃの隙間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース３ａにはコイル３ｂの端子３ｅを通す筒状の穴３ｎが設けられており、そこから端子３ｅを引き出すことで、端子３ｅとコイルケース３ａおよび３ｃの位置関係が定まる。また、図２（ｂ）に示されるように、コイルケース３ｃには、中芯と嵌合する４つのＬ字状のフック部３ｄが設けられている。筒状の穴３ｎの上端部および中芯の上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３３】
次に図２（ｃ）に示されるように、中芯３ｆと注型金型３ｇが組み合わされる。中芯３ｆの下部には２つの穴が開けられ、注型金型３ｇと嵌合するように組みつけられる。中芯３ｆの上部にはコイルケースに設けられたフック部の先端部分と嵌合するように溝が設けられている。次に図２（ｄ）に示されるように、注型金型３ｇ中に中芯３ｆの溝とフック部３ｄの先端部分が嵌合するようにコイル組込み体３ｐが配置され、中芯３ｆはボルト３ｉにより注型金型３ｇと締結される。これにより端子３ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。その後、磁性体混合物３ｈを注型金型３ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面図は図２（ｅ）の状態となる。図２（ｅ）に示されるように、中芯３ｆとコイルケース３ｃを繋ぐフック部３ｄの内、水平方向の部分３ｊは磁性体混合物３ｈの液面より高い位置となるような配置にする。これによりフック部３ｄによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物３ｈを硬化後、注型金型３ｇから外すことで図２（ｆ）に示すリアクトル３ｋを得る。
【００３４】
図３は、本発明によるリアクトルの第三の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第三の実施の形態を説明する図であり、図３（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図３（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図３（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図３（ｄ）はコイルを注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図３（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図３（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図、図３（ｇ）はフック部の一部を切り離した後の完成したリアクトルを示す斜視図である。
【００３５】
図３（ａ）に示されるように、コイル４ｂに蓋の部分のコイルケース４ａおよび容器部分のコイルケース４ｃを被せる。コイルケース４ａおよび４ｃを組付けることで図３（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体４ｐが得られる。コイル４ｂとコイルケース４ａおよび４ｃの隙間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース４ａにはコイル４ｂの端子４ｅを通す筒状の穴４ｎが設けられており、そこから端子４ｅを引き出すことで、端子４ｅとコイルケース４ａおよび４ｃの位置関係が定まる。また、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示されるように、コイルケース４ｃには、注型金型４ｇの上面に形成された溝と嵌合する３つのＬ字状のフック部４ｄが設けられている。筒状の穴４ｎの上端部および中芯４ｆの上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３６】
次に図３（ｃ）に示されるように、中芯４ｆと注型金型４ｇが組み合わされる。中芯４ｆの下部には２つの穴が開けられ、注型金型４ｇと嵌合するように組みつけられる。注型金型４ｇの上部には図３（ｂ）のコイルケース４ｃに設けられたフック部４ｄの先端部分と嵌合するように溝が設けられている。
【００３７】
次に図３（ｄ）に示されるように、注型金型４ｇとフック部４ｄの先端部分が嵌合するようにコイル組込み体４ｐが配置され、中芯４ｆはボルト４ｉにより注型金型４ｇと締結される。これにより端子４ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。その後、磁性体混合物４ｈを注型金型４ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面は図３（ｅ）の状態となる。図３（ｅ）に示すように、コイルケース４ｃに設けられたフック部４ｄの内、水平方向の部分４ｊは磁性体混合物４ｈの液面より高い位置となるような配置にする。これによりフック部４ｄによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物４ｈを硬化後、注型金型４ｇから外すことで図３（ｆ）に示すリアクトル４ｋを得る。本実施の形態では、その後、フック部４ｄの水平方向の部分４ｊを切り離すことにより図３（ｇ）に示す完成したリアクトル４Ｌを得る。
【００３８】
次に、上記の各実施の形態のリアクトルを構成するための具体的な構成の一例を説明する。コイルとしては、素線幅９ｍｍで厚み０．８ｍｍの平角線のワイヤーを３２ターン巻いたコイルを使用する。コイルケースとしては、樹脂成形により構成され、上記のコイルの周囲の隙間に充填された樹脂を含めて全絶縁層の厚みが１ｍｍになるようなコイルケースを用いる。それを口径が１００ｍｍ角の注型金型内に配置し、透磁率１３の金属系磁性体混合物を流し込むことにより作製する。作製されたリアクトルのインダクタンスは２５０μＨ、１９０Ａ通電時のインダクタンスは１８０μＨとなり、端子の位置精度は、水平方向、高さ方向ともに±０．５ｍｍの精度を確保できた。
【００３９】
以上のように本発明により、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置され、簡単な作業での製造が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法が得られ、車載用をはじめとする各種の大型電源を構成する部品として、高い信頼性を確保したリアクトルを提供することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれること、すなわち、当業者であれば、当然なし得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることはいうまでもない。例えば、コイル、コイルケース、磁性体領域、中芯、接続部、フック部の形状や材質などは目的とする用途や性能に合わせて変更可能であり、接続部やフック部の数、中芯の注型金型との嵌合用の穴の形状、数なども位置決め可能な構造であればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ、２ｂ、３ｂ、４ｂ コイル
１ｂ ブロック
１ｃ ブロック接着コイル
１ｄ、２ｄ、３ｆ、４ｆ 中芯
１ｅ、２ｇ、３ｇ、４ｇ 注型金型
１ｆ、２ｈ、３ｈ、４ｈ 磁性体混合物
１ｇ 冶具
１ｈ 位置決めピン
１ｉ、２ｉ、３ｉ、４ｉ ボルト
１ｊ、２ｋ、３ｋ、４ｋ、４Ｌ リアクトル
２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ コイルケース
２ｅ、３ｅ、４ｅ 端子
２ｆ、３ｐ、４ｐ コイル組込み体
２ｊ、３ｊ、４ｊ 水平方向の部分
２ｍ 接続部
２ｎ、３ｎ、４ｎ 筒状の穴
３ｄ、４ｄ フック部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルおよびその製造方法に関し、特に、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電源回路に用いて好適なリアクトルの構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電源回路に使用されるリアクトルは、従来は磁性体をプレス・焼結したコアとコイルとを組み合わせ、それらを接着固定するなどして構成されていたが、近年、あらかじめケースや注型金型内にコイルを配置し、その中に適当な粘度に調整された磁性体粉末などと樹脂からなる混合物を注ぎ込み、焼き固めることで製品を形成する注型式の構造が取られるようになってきた。ケース内にコイルを配置し、その中に磁性体混合物を注入して形成された従来のリアクトルの一例が特許文献１に示されている。
【０００３】
注型式に類似する構造として、コイル周囲に磁性粉を配置し、プレス焼結することで構造を作り出すＰＣなどに用いられる一体成形式の面実装インダクタがある。この場合、コイルから引き出された実装端子部は横方向に引き出され、型締めにより実装端子部を保護しつつ、型内でコアの中心にコイルが位置するように磁性体が形成される。その後、コアの外周に沿うように実装端子部を曲げて端子面を形成する構造を取っている。この構造のインダクタの一例が特許文献２に示されている。しかし、大電力で使用される大型のインダクタには上記のプレス焼結構造を適用するのは難しく、リアクトルには注型式の構造の方が実用的である。
【０００４】
注型式の構造においては、コイルの周囲に必要となる断面積の磁性体領域が確保されなければならず、従って磁性体混合物中に浮いたような形で注型金型内にコイルを配置する必要がある。さらに、大電流・大電圧用途、例えば車両などのモーターを駆動させるようなインバータの電源構成におけるリアクトルにおいては、数十ｋＷの電力処理を行うため、コイルの入出力の端子面を直接ブスバーに溶接する構成を取るため、磁性体領域の上面にコイル端子面を突き出した形状が多く用いられている。
【０００５】
図４は、従来の技術で製造される注型式のリアクトルの構造と製造方法の一例を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）は注型金型中への部品の配置方法を示す分解斜視図、図４（ｃ）は磁性体混合物を注入する工程の斜視図、図４（ｄ）は注型金型中の部品配置を示す断面図、図４（ｅ）は完成したリアクトルの斜視図である。まず、注型金型中での高さ方向の調整のために、図４（ａ）に示されるように、平角線により形成されたコイル１ａの下部に、磁性体混合物と同一材質または樹脂で作られたブロック１ｂを配置しコイル１ａとの接着固定を行う。次に図４（ｂ）に示されるように、注型金型１ｅに、ブロック１ｂが接着されたブロック接着コイル１ｃと放熱性、製品固定、磁性体混合物の重量軽減を目的とした中芯１ｄを配置する。次に図４（ｃ）に示されるように、コイル端子の水平方向の位置決めを行うため、コイル位置決め用の冶具１ｇを注型金型１ｅ上に配置する。注型金型１ｅには位置決めピン１ｈが立てられており、コイル位置決め用の冶具１ｇに設けられた穴と嵌合することでコイル端子の位置関係を決める。中芯１ｄと注型金型１ｅをボルト１ｉにて締結した後、適当な粘度に調整された磁性体混合物１ｆを流し込み、硬化炉で磁性体混合物を焼き固める。注型金型１ｅに磁性体混合物１ｆを流し込んだ後の断面は図４（ｄ）に示す状態となる。焼き固めた後、注型金型１ｅから外すことで図４（ｅ）に示されるようにリアクトル１ｊが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１１４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４のように、注型金型内におけるコイルの位置を決めるためにブロック１ｂを形成し、それをコイルの下に設置することで磁性体領域内でのコイルの高さを決める構造とする場合、ブロック１ｂを形成する金型が必要になるとともに、ブロック１ｂを成形する別作業が工程上必要となる。これはブロック１ｂの材質が磁性体粉末を含まない樹脂の場合も同様である。また、成形したブロック１ｂをコイルに接着する別工程も必要となる。
【０００８】
さらに、ブロックを使用することで磁性体領域内でのコイルの高さ方向の位置を調整したとしても、水平方向の位置が定まらないため、図４の冶具１ｇのような別の冶具などを用いて寸法を出していくことが必要となる。結果として多数の作業が増え、かつ冶具も必要となり、作業性やコスト面での大きな障害となる。
【０００９】
また、従来のリアクトルではコイルを構成する線材として皮膜付きの線材を用いることなどにより絶縁性を確保していたが、これだけでは数ｋＶの高耐圧を必要とする用途では十分な信頼性を得るのは難しいという問題もある。
【００１０】
従って、本発明の課題は、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置されるような構造を有し、簡単な作業での製造および機械による製造の自動化が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるリアクトルは、コイルと、該コイルを内包するコイルケースと、磁性体粉末と樹脂とからなり前記コイルケースを内包する磁性体領域と、前記コイルの中心軸付近に配置された柱状の中芯とを有し、前記コイルと前記コイルケースの隙間には樹脂が充填され、前記コイルケースには前記コイルの端子を引き出すための筒状の穴が開けられ、該筒状の穴の上端部および前記中芯の上端部は前記磁性体領域より突出していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるリアクトルの第一の製造方法は、前記コイルケースと前記中芯とを接続する少なくとも２以上の接合部を有し、前記コイルケースと前記中芯および前記接合部は樹脂により一体成形され、該一体成形された前記コイルケース、前記中芯および前記接合部を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記接合部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるリアクトルの第二の製造方法は、前記コイルケースは前記中芯と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記中芯の上部には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、該フック部の先端部分を前記中芯の溝と嵌合させた状態で前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるリアクトルの第三の製造方法は、前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記コイルケースは前記注型金型と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記注型金型の上面には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする。
【００１５】
ここで、上記の製造方法において、前記の露出した前記フック部または接続部の少なくとも一部を前記磁性体領域の硬化後に切り離してもよい。また、前記中芯の下端には２以上の前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が設けられていてもよい。
【００１６】
上記のように、本発明において、成形されたコイルケースによりコイルの全体を覆うことでコイルと磁性体領域との間の絶縁性を確保し、コイルとコイルケースの隙間に樹脂を充填することでコイルと磁性体領域との間の熱伝導性を確保し、コイルケースにコイルの端子を引き出す穴を開けることでコイルとコイルケースとの間の位置関係を決めることができ、中芯の下端に注型金型との位置決めの穴を設けることにより注型金型中での中芯の位置決めを行うことができる。
【００１７】
本発明の第一の製造方法においては、樹脂によりコイルケースと接続され一体成形された中芯を有することでコイルケースと中芯との間の位置関係が確保される。コイルケースと中芯の強度と重量バランスを考慮して少なくとも２以上の接合部を有し、コイルケースと中芯を繋ぐ接合部が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑えることができる。
【００１８】
本発明の第二の製造方法においては、コイルケースに中芯と嵌合するためのフック部を強度と重量バランスを考慮して少なくとも２つ以上設け、中芯の上部にはフック部の先端部分と嵌合するための溝が設けられ、双方が嵌合することによりコイルケースと中芯との間の位置関係が確保される。フック部のコイルケースと中芯を繋ぐ部分が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑えることができる。
【００１９】
本発明の第三の製造方法においては、コイルケースに注型金型と嵌合するためのフック部を強度と重量バランスを考慮して少なくとも２つ以上設け、注型金型の上面にはフック部の先端部分と嵌合するための溝が設けられ、双方が嵌合することによりコイルケースの磁性体領域内での位置関係が確保される。フック部のコイルケースと注型金型を繋ぐ部分が磁性体領域の上面より上に露出するように配置することで磁路の遮断による特性劣化を抑え、さらに、磁性体領域の硬化後に磁性体領域より突き出たフック部を切り離すことができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記のように、本発明によるリアクトルでは、コイルの周囲が樹脂により成形されたコイルケースで覆われる構造を取ることで、数ｋＶの耐圧を必要とするような用途であっても信頼性を確保することが出来る。またコイルとコイルケースの間の隙間には、熱伝導性のあるエポキシ樹脂やシリコン樹脂を充填することにより、コイルの発熱を磁性体領域へと伝えることができ、高い放熱性を得ることが出来る。
【００２１】
またコイルケースにはコイルの端子を引き出す穴を開け、その穴から端子を引き出すことにより、コイルケースとコイルの位置関係を決めることができる。コイルケースとともに、放熱性、製品固定、磁性体の重量軽減を目的とした中芯とこれらを繋ぐ接続部を樹脂による一体成形により形成し、中芯の下面には注型金型との位置を決める穴を設ける。これらの組み合わせにより、磁性体領域内におけるコイルの位置関係を決めることが可能となり、端子の位置精度を確保することが可能になる。
【００２２】
また、コイルケースと中芯を別々に成形し、コイルケースに中芯と嵌合するＬ字状などの形状をしたフック部を設け、中芯の上部には嵌合する溝部を設け、これを組み合わせることによりコイルケースと中芯の位置関係を決めることができる。または、コイルケースに注型金型と嵌合するＬ字状などの形状をしたフック部を設け、注型金型の上面には嵌合する溝を設け、これを組み合わせることにより注型金型内でのコイルの位置関係を決めることが可能となり、硬化後にフック部を切り離すことにより、外形への影響を及ぼすことなく、端子の位置精度を確保することが可能となる。
【００２３】
加えて、接続部またはフック部のコイルケースと中芯または注型金型とを繋ぐ部分は、磁性体領域の上面より高い位置に配置することにより、接続部またはフック部が磁性体領域内の磁路を遮断することを最小限に抑え、特性劣化を起こすことなくコイル位置を決める構成が可能となる。
【００２４】
上記のコイル、コイルケース、中芯、接続部またはフック部を組み合わせて注型金型中に設置した中に、磁性体領域となる磁性体粉末と樹脂からなる磁性体混合物を流し込み、硬化し、その後注型金型から外すことにより、絶縁性と熱伝導性を兼ね備えつつ、容易な作業で端子の位置決めが可能なリアクトルを得ることができる。
【００２５】
以上のように、本発明により、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置されるような構造を有し、簡単な作業での製造および機械による製造の自動化が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるリアクトルの第一の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第一の実施の形態を説明する図であり、図１（ａ）はコイルとコイルケースおよび中芯の分解斜視図、図１（ｂ）はコイルとコイルケースおよび中芯を組付けた斜視図、図１（ｃ）はコイル等と注型金型を組み付ける前の状態を示す斜視図、図１（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図１（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図１（ｆ）は磁性体混合物が硬化した後に注型金型から外したリアクトルを示す斜視図。
【図２】本発明によるリアクトルの第二の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第二の実施の形態を説明する図であり、図２（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図２（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図２（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図２（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図２（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図２（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図。
【図３】本発明によるリアクトルの第三の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第三の実施の形態を説明する図であり、図３（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図３（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図３（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図３（ｄ）はコイルを注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図３（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図３（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図、図３（ｇ）はフック部の一部を切り離した後の完成したリアクトルを示す斜視図。
【図４】従来の技術で製造される注型式のリアクトルの構造と製造方法の一例を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）は注型金型中への部品の配置方法を示す分解斜視図、図４（ｃ）は磁性体混合物を注入する工程の斜視図、図４（ｄ）は注型金型中の部品配置を示す断面図、図４（ｅ）は完成したリアクトルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は、本発明によるリアクトルの第一の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第一の実施の形態を説明する図であり、図１（ａ）はコイルとコイルケースおよび中芯の分解斜視図、図１（ｂ）はコイルとコイルケースおよび中芯を組付けた斜視図、図１（ｃ）はコイル等と注型金型を組み付ける前の状態を示す斜視図、図１（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図１（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図１（ｆ）は磁性体混合物が硬化した後に注型金型から外したリアクトルを示す斜視図である。
【００２９】
図１（ａ）に示されるように、平角線により作製されたコイル２ｂを包むように、蓋の部分のコイルケース２ａおよび容器部分のコイルケース２ｃを被せる。コイルケース２ｃには樹脂によりこれと一体成形された中芯２ｄおよびコイルケース２ｃと中芯２ｄを接続する接続部２ｍが一体となっている。コイル２ｂ、コイルケース２ａおよび中芯２ｄと接続部２ｍとが一体となったコイルケース２ｃを組付けることで図１（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体２ｆが得られる。コイル２ｂとコイルケース２ａおよび２ｃの隙間にはエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース２ａにはコイル２ｂの端子２ｅを通す筒状の穴２ｎが設けられており、そこから端子２ｅを引き出すことで、端子２ｅとコイルケース２ａおよび２ｃの位置関係が定まる。筒状の穴２ｎの上端部および中芯２ｄの上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３０】
次に図１（ｃ）に示されるように、コイル組込み体２ｆと注型金型２ｇが組みつけられる。コイルケース２ｃと一体成形された中芯２ｄの下部には２つの穴が開けられ、注型金型２ｇの内面底部に設けられた突起部と嵌合するように組みつけられる。これにより端子２ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。図１（ｄ）に示されるように、コイル組込み体２ｆと注型金型２ｇを組付けた後に、ボルト２ｉで中芯２ｄと注型金型２ｇは締結される。その後、磁性体混合物２ｈを注型金型２ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面図は図１（ｅ）に示す状態となる。中芯２ｄとコイルケース２ｃを繋ぐ接続部２ｍの内、水平方向の部分２ｊは磁性体混合物２ｈの液面より高い位置に配置にする。これにより接続部２ｍによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物２ｈを硬化後、注型金型２ｇから外すことで図１（ｆ）に示すリアクトル２ｋを得る。
【００３１】
図２は、本発明によるリアクトルの第二の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第二の実施の形態を説明する図であり、図２（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図２（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図２（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図２（ｄ）はコイル等を注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図２（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図２（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図である。
【００３２】
図２（ａ）に示されるように、コイル３ｂを包むように、蓋の部分のコイルケース３ａおよび容器部分のコイルケース３ｃをコイル３ｂに被せる。コイルケース３ａおよび３ｃを組付けることで図２（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体３ｐが得られる。コイル３ｂとコイルケース３ａおよび３ｃの隙間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース３ａにはコイル３ｂの端子３ｅを通す筒状の穴３ｎが設けられており、そこから端子３ｅを引き出すことで、端子３ｅとコイルケース３ａおよび３ｃの位置関係が定まる。また、図２（ｂ）に示されるように、コイルケース３ｃには、中芯と嵌合する４つのＬ字状のフック部３ｄが設けられている。筒状の穴３ｎの上端部および中芯の上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３３】
次に図２（ｃ）に示されるように、中芯３ｆと注型金型３ｇが組み合わされる。中芯３ｆの下部には２つの穴が開けられ、注型金型３ｇと嵌合するように組みつけられる。中芯３ｆの上部にはコイルケースに設けられたフック部の先端部分と嵌合するように溝が設けられている。次に図２（ｄ）に示されるように、注型金型３ｇ中に中芯３ｆの溝とフック部３ｄの先端部分が嵌合するようにコイル組込み体３ｐが配置され、中芯３ｆはボルト３ｉにより注型金型３ｇと締結される。これにより端子３ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。その後、磁性体混合物３ｈを注型金型３ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面図は図２（ｅ）の状態となる。図２（ｅ）に示されるように、中芯３ｆとコイルケース３ｃを繋ぐフック部３ｄの内、水平方向の部分３ｊは磁性体混合物３ｈの液面より高い位置となるような配置にする。これによりフック部３ｄによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物３ｈを硬化後、注型金型３ｇから外すことで図２（ｆ）に示すリアクトル３ｋを得る。
【００３４】
図３は、本発明によるリアクトルの第三の実施の形態および本発明によるリアクトルの製造方法の第三の実施の形態を説明する図であり、図３（ａ）はコイルとコイルケースの分解斜視図、図３（ｂ）はコイルとコイルケースを組付けた斜視図、図３（ｃ）は中芯と注型金型を組み付ける前を示す斜視図、図３（ｄ）はコイルを注型金型へ組付けた後に磁性体混合物を流し込むことを示す斜視図、図３（ｅ）は磁性体混合物を流し込んだ後の断面図、図３（ｆ）は硬化した後に金型から外したリアクトルを示す斜視図、図３（ｇ）はフック部の一部を切り離した後の完成したリアクトルを示す斜視図である。
【００３５】
図３（ａ）に示されるように、コイル４ｂに蓋の部分のコイルケース４ａおよび容器部分のコイルケース４ｃを被せる。コイルケース４ａおよび４ｃを組付けることで図３（ｂ）に示されるような形状のコイル組込み体４ｐが得られる。コイル４ｂとコイルケース４ａおよび４ｃの隙間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を充填して組付ける。コイルケース４ａにはコイル４ｂの端子４ｅを通す筒状の穴４ｎが設けられており、そこから端子４ｅを引き出すことで、端子４ｅとコイルケース４ａおよび４ｃの位置関係が定まる。また、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示されるように、コイルケース４ｃには、注型金型４ｇの上面に形成された溝と嵌合する３つのＬ字状のフック部４ｄが設けられている。筒状の穴４ｎの上端部および中芯４ｆの上端部は完成後に磁性体領域より突出するように構成されている。
【００３６】
次に図３（ｃ）に示されるように、中芯４ｆと注型金型４ｇが組み合わされる。中芯４ｆの下部には２つの穴が開けられ、注型金型４ｇと嵌合するように組みつけられる。注型金型４ｇの上部には図３（ｂ）のコイルケース４ｃに設けられたフック部４ｄの先端部分と嵌合するように溝が設けられている。
【００３７】
次に図３（ｄ）に示されるように、注型金型４ｇとフック部４ｄの先端部分が嵌合するようにコイル組込み体４ｐが配置され、中芯４ｆはボルト４ｉにより注型金型４ｇと締結される。これにより端子４ｅの水平方向および高さ方向の位置関係が定まる。その後、磁性体混合物４ｈを注型金型４ｇへ流し込む。流し込んだ後の断面は図３（ｅ）の状態となる。図３（ｅ）に示すように、コイルケース４ｃに設けられたフック部４ｄの内、水平方向の部分４ｊは磁性体混合物４ｈの液面より高い位置となるような配置にする。これによりフック部４ｄによる磁性体領域中の磁路の断面積の減少を防ぐ。適正な硬化温度にて磁性体混合物４ｈを硬化後、注型金型４ｇから外すことで図３（ｆ）に示すリアクトル４ｋを得る。本実施の形態では、その後、フック部４ｄの水平方向の部分４ｊを切り離すことにより図３（ｇ）に示す完成したリアクトル４Ｌを得る。
【００３８】
次に、上記の各実施の形態のリアクトルを構成するための具体的な構成の一例を説明する。コイルとしては、素線幅９ｍｍで厚み０．８ｍｍの平角線のワイヤーを３２ターン巻いたコイルを使用する。コイルケースとしては、樹脂成形により構成され、上記のコイルの周囲の隙間に充填された樹脂を含めて全絶縁層の厚みが１ｍｍになるようなコイルケースを用いる。それを口径が１００ｍｍ角の注型金型内に配置し、透磁率１３の金属系磁性体混合物を流し込むことにより作製する。作製されたリアクトルのインダクタンスは２５０μＨ、１９０Ａ通電時のインダクタンスは１８０μＨとなり、端子の位置精度は、水平方向、高さ方向ともに±０．５ｍｍの精度を確保できた。
【００３９】
以上のように本発明により、磁性体領域内の定まった位置にコイルが配置され、簡単な作業での製造が可能であって、高耐圧の用途に対しても信頼性の確保が容易なリアクトルおよびその製造方法が得られ、車載用をはじめとする各種の大型電源を構成する部品として、高い信頼性を確保したリアクトルを提供することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれること、すなわち、当業者であれば、当然なし得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることはいうまでもない。例えば、コイル、コイルケース、磁性体領域、中芯、接続部、フック部の形状や材質などは目的とする用途や性能に合わせて変更可能であり、接続部やフック部の数、中芯の注型金型との嵌合用の穴の形状、数なども位置決め可能な構造であればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ、２ｂ、３ｂ、４ｂ コイル
１ｂ ブロック
１ｃ ブロック接着コイル
１ｄ、２ｄ、３ｆ、４ｆ 中芯
１ｅ、２ｇ、３ｇ、４ｇ 注型金型
１ｆ、２ｈ、３ｈ、４ｈ 磁性体混合物
１ｇ 冶具
１ｈ 位置決めピン
１ｉ、２ｉ、３ｉ、４ｉ ボルト
１ｊ、２ｋ、３ｋ、４ｋ、４Ｌ リアクトル
２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ コイルケース
２ｅ、３ｅ、４ｅ 端子
２ｆ、３ｐ、４ｐ コイル組込み体
２ｊ、３ｊ、４ｊ 水平方向の部分
２ｍ 接続部
２ｎ、３ｎ、４ｎ 筒状の穴
３ｄ、４ｄ フック部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、該コイルを内包するコイルケースと、磁性体粉末と樹脂とからなり前記コイルケースを内包する磁性体領域と、前記コイルの中心軸付近に配置された柱状の中芯とを有し、前記コイルと前記コイルケースの隙間には樹脂が充填され、前記コイルケースには前記コイルの端子を引き出すための筒状の穴が開けられ、該筒状の穴の上端部および前記中芯の上端部は前記磁性体領域より突出していることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コイルケースと前記中芯とを接続する少なくとも２以上の接合部を有し、前記コイルケースと前記中芯および前記接合部は樹脂により一体成形され、該一体成形された前記コイルケース、前記中芯および前記接合部を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記接合部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項３】
前記コイルケースは前記中芯と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記中芯の上部には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、該フック部の先端部分を前記中芯の溝と嵌合させた状態で前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項４】
前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記コイルケースは前記注型金型と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記注型金型の上面には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項５】
前記の露出した前記フック部または前記接続部の少なくとも一部を前記磁性体領域の硬化後に切り離すことを特徴とする請求項４に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項６】
前記中芯の下端には２以上の前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項１】
コイルと、該コイルを内包するコイルケースと、磁性体粉末と樹脂とからなり前記コイルケースを内包する磁性体領域と、前記コイルの中心軸付近に配置された柱状の中芯とを有し、前記コイルと前記コイルケースの隙間には樹脂が充填され、前記コイルケースには前記コイルの端子を引き出すための筒状の穴が開けられ、該筒状の穴の上端部および前記中芯の上端部は前記磁性体領域より突出していることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コイルケースと前記中芯とを接続する少なくとも２以上の接合部を有し、前記コイルケースと前記中芯および前記接合部は樹脂により一体成形され、該一体成形された前記コイルケース、前記中芯および前記接合部を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記接合部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項３】
前記コイルケースは前記中芯と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記中芯の上部には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、該フック部の先端部分を前記中芯の溝と嵌合させた状態で前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項４】
前記コイルケースおよび前記中芯を注型金型中に設置し、該注型金型に磁性体粉末と樹脂からなる材料を注入してその後硬化することにより前記磁性体領域を形成するリアクトルの製造方法であって、前記コイルケースは前記注型金型と嵌合するためのフック部を少なくとも２以上有し、前記注型金型の上面には前記フック部の先端部分と嵌合する溝が設けられ、前記中芯の下端には前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が形成され、前記フック部の少なくとも一部は前記磁性体領域より露出することを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項５】
前記の露出した前記フック部または前記接続部の少なくとも一部を前記磁性体領域の硬化後に切り離すことを特徴とする請求項４に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項６】
前記中芯の下端には２以上の前記注型金型と嵌合する位置決め用の穴が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１１３９９４（Ｐ２０１１−１１３９９４Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５９９１（Ｐ２００９−２６５９９１）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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