(57)【要約】【課題】放熱性を向上させることが可能なリアクトルの製造方法を提供する。【解決手段】絶縁被膜を有しない皮膜レスコイルを準備するコイル準備工程Ｓ１と、前記皮膜レスコイルの導線の互いに隣り合うターン部の間に隙間を形成した状態で、前記皮膜レスコイルを組み付けるコイル組付工程Ｓ２と、前記隙間を維持した状態で絶縁性放熱部材を前記ターン部の間に配置する放熱部材配置工程Ｓ３と、を有することを特徴とするリアクトルの製造方法Ｓ１０。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜を有しない皮膜レスコイルを準備するコイル準備工程と、
前記皮膜レスコイルの導線の互いに隣り合うターン部の間に隙間を形成した状態で、前記皮膜レスコイルを組み付けるコイル組付工程と、
前記隙間を維持した状態で絶縁性放熱部材を前記ターン部の間に配置する放熱部材配置工程と、
を有することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に使用される、通電により磁束を発生するコイル部とそのコイル部の周りもしくは一部にコア部を備えたリアクトルに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１は、コイル部の少なくとも一部が、シリコーンを主骨格とする硬化性樹脂（Ａ）およびエポキシ基を含有するシリコーン系化合物（Ｂ）を含むシリコーン系硬化性樹脂の絶縁被膜を備えたことを特徴とするリアクトルを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のリアクトルは、コイル部の少なくとも一部が絶縁被膜を備えることで、リアクトルの絶縁被膜層とコア間での界面破壊（剥離）防止およびコアの破壊防止を両立することが可能である。しかしながら、絶縁被膜の存在により、放熱性が低下するという課題がある。
【０００５】
本発明は、放熱性を向上させることが可能なリアクトルの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のリアクトルの製造方法は、絶縁被膜を有しない皮膜レスコイルを準備するコイル準備工程と、前記皮膜レスコイルの導線の互いに隣り合うターン部の間に隙間を形成した状態で前記皮膜レスコイルを組み付けるコイル組付工程と、前記隙間を維持した状態で絶縁性放熱部材を前記ターン部の間に配置する放熱部材配置工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、コイル準備工程と、コイル組付工程と、放熱部材配置工程とを経ることで、皮膜レスコイルの導線の互いに隣り合うターン部の間に隙間を有し、このターン部の間に絶縁性放熱部材を有するリアクトルが製造される。これにより、ターン部の間の距離によって互いに隣り合うターン部の間の絶縁性を確保することができ、絶縁被膜を有しない皮膜レスコイルを備える構造を実現し、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放熱性を向上させることが可能なリアクトルの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法によるリアクトルの断面図。
【図２】図１に示すリアクトルの拡大図。
【図３】本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法によるリアクトルの断面図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法のフロー図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法のフロー図。
【図５】絶縁性放熱部材として放熱シートを備えた従来のリアクトルの断面図。
【図６】絶縁性放熱部材としてポッティング材を備えた従来のリアクトルの断面図。
【図７】絶縁性放熱部材と皮膜付コイルの皮膜の熱抵抗の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明のリアクトルの製造方法の一実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法によって製造されるリアクトル１０の一例を示す概略断面図である。図２は、図１に示すリアクトル１０において二点鎖線で囲まれたII部を拡大して示す拡大図である。
【００１２】
リアクトル１０は、コア１１と、このコア１１に巻回された皮膜レスコイル１２と、このコア１１と皮膜レスコイル１２との間の絶縁を確保するためのボビン１３と、コア１１および皮膜レスコイル１２を被覆する樹脂モールド１４と、これらを収容するケース２０と、このケース２０に収容された絶縁性放熱部材３０とを備えている。
【００１３】
コア１１の材料としては、たとえば、鉄等の金属または金属酸化物等の軟磁性材料の粉末を圧縮成形したものや、その間にセラミックスまたは樹脂等の非磁性材料を介在させたものを用いることができる。
【００１４】
皮膜レスコイル１２としては、たとえば、タフピッチ銅、無酸素銅などの銅製の平角線等を用いることができる。ボビン１３の材料としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、ポリアミド（ＰＡ）系、ポリエステル（ＰＥ）系（たとえば、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂材料から選択することができる。
【００１５】
図１では、リアクトル１０の構造の理解を容易にするために、樹脂モールド１４の図示を省略し、二点鎖線で樹脂モールド１４の輪郭形状を表している。樹脂モールド１４は、ケース２０の底壁２２に対向する皮膜レスコイル１２の端部を露出させて皮膜レスコイル１２を絶縁性放熱部材３０に接触させる開口部を有している。
【００１６】
樹脂モールド１４の材料としては、フィラーを含有する融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ボビン１３と同様の熱可塑性樹脂を選択することができる。フィラーとしては、たとえば、ガラス繊維（ＧＦ繊維）、ガラスフレーク、ミネラル成分（タルク、炭酸カルシウム、マイカ等）から一種以上を選択することができる。
【００１７】
ケース２０は、側壁２１および底壁２２を有する凹型の形状を有している。ケース２０は、側壁２１および底壁２２によって囲まれた内部空間に、絶縁性放熱部材３０や皮膜レスコイル１２等を収容している。ケース２０は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料によって製作されている。ケース２０は、たとえば、底壁２２の内部に図示を省略する冷却水等の冷媒を流通させる冷媒流路を備え、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却される。ケース２０は、底壁２２に凹部２２ａを有している。
【００１８】
絶縁性放熱部材３０は、ケース２０の底壁２２の凹部２２ａに配置され、皮膜レスコイル１２とケース２０との間に配置されている。絶縁性放熱部材３０としては、たとえば、固体状の柔軟な放熱シートや、加熱により硬化が促進されるポッティング材を用いることができる。図１に示す例において、リアクトル１０は、絶縁性放熱部材３０として放熱シートを備えている。リアクトル１０の皮膜レスコイル１２の熱を効率よくケース２０に伝達するために、絶縁性放熱部材３０の熱伝導率は、樹脂モールド１４の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
【００１９】
図３は、本発明の一実施形態に係るリアクトルの製造方法によって製造されるリアクトル１０の別の一例を示す概略断面図である。図３に示す例において、リアクトル１０は、絶縁性放熱部材３０としてポッティング材を備え、樹脂モールド１４を有しない。
【００２０】
絶縁性放熱部材３０としてポッティング材を用いる場合、たとえば、湿気硬化型、常温硬化型（１液タイプまたは２液混合タイプ）のポッティング材であれば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂をベース樹脂として選定することができる。また、絶縁性放熱部材３０は、熱伝導を向上させるために、金属酸化物や無機化合物などを含んでもよい。より具体的には、たとえば、シリコーン樹脂にアルミナフィラーを６０［ｖｏｌ％］含有する材料を絶縁性放熱部材３０として使用することができる。
【００２１】
絶縁性放熱部材３０の材料物性の一例としては、たとえば、せん断接着強度が０．２［Ｍｐａ］以上、熱伝導率λが１．５［Ｗ／ｍＫ］以上、絶縁破壊電圧が５［ｋＶ／ｍｍ］、絶縁性（体積固有抵抗）が１０１２［Ω・ｃｍ］以上、硬さ（デュロメータＴｙｐｅＣ）が１５以上である。
【００２２】
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０に含まれる工程を示すフロー図である。本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０は、コイル準備工程Ｓ１と、コイル組付工程Ｓ２と、放熱部材配置工程Ｓ３と、を有することを特徴とする。
【００２３】
コイル準備工程Ｓ１は、絶縁被膜を有しない皮膜レスコイル１２を準備する工程である。コイル準備工程Ｓ１では、あらかじめ皮膜を有しない皮膜レスコイル１２を準備してもよいが、たとえばエナメル皮膜などの皮膜を有する皮膜付コイルを用意し、その皮膜付コイルの皮膜を剥がすことによって皮膜レスコイル１２を準備してもよい。
【００２４】
コイル組付工程Ｓ２は、図２に示すように、皮膜レスコイル１２の導線１２ａの互いに隣り合うターン部１２ｂの間に隙間Ｇを形成した状態で、皮膜レスコイル１２をリアクトル１０に組み付ける工程である。皮膜レスコイル１２は、たとえば左右から引き延ばした状態で固定され、リアクトル１０に組み付けられる。また、皮膜レスコイル１２は、リアクトル１０に組んである状態で引き延ばしてもよい。
【００２５】
放熱部材配置工程Ｓ３は、皮膜レスコイル１２の導線１２ａの互いに隣り合うターン部１２ｂの間の隙間Ｇを維持した状態で、絶縁性放熱部材３０をターン部１２ｂの間に配置する工程である。放熱部材配置工程Ｓ３は、たとえば、図４Ａに示すようにコイル組付工程Ｓ２の後に行ってもよいし、図４Ｂに示すようにコイル組付工程Ｓ２の前に行ってもよい。
【００２６】
図４Ａに示すように放熱部材配置工程Ｓ３がコイル組付工程Ｓ２の後に行われる場合、皮膜レスコイル１２の互いに隣接するターン部１２ｂは、放熱部材配置工程Ｓ３において図３に示すように絶縁性放熱部材３０としてのポッティング材によって固定される。これにより、皮膜レスコイル１２の互いに隣接するターン部１２ｂは、図２に示すように距離すなわち隙間Ｇが確保された状態に保たれ、互いに接触することが防止される。
【００２７】
図４Ｂに示すように放熱部材配置工程Ｓ３がコイル組付工程Ｓ２の前に行われる場合、放熱部材配置工程Ｓ３は、皮膜レスコイル１２のターン部１２ｂの間ではなく、ケース２０の底壁２２の凹部２２ａに絶縁性放熱部材３０を配置する工程である。この場合、放熱部材配置工程Ｓ３の後のコイル組付工程Ｓ２において、図２に示すように皮膜レスコイル１２の導線１２ａの互いに隣り合うターン部１２ｂの間の隙間Ｇを維持した状態で、絶縁性放熱部材３０をターン部１２ｂの間に配置する。
【００２８】
すなわち、コイル組付工程Ｓ２において、皮膜レスコイル１２の互いに隣接するターン部１２ｂは、図１から図３に示すように樹脂モールド１４または絶縁性放熱部材３０としての放熱シートもしくはポッティング材によって固定される。これにより、皮膜レスコイル１２の互いに隣接するターン部１２ｂは、距離すなわち隙間Ｇが確保された状態に保たれ、互いに接触することが防止される。
【００２９】
このように、コイル組付工程Ｓ２では、皮膜レスコイル１２の互いに隣接するターン部１２ｂが接触していない状態が維持される。なお、互いに隣接するターン部１２ｂの間の電位差は、たとえば数十［Ｖ］であるため、空気放電は生じない。互いに隣接するターン部１２ｂの間の距離すなわち隙間Ｇは、たとえば５０［μｍ］以上であれば、問題が生じない。
【００３０】
絶縁性放熱部材３０としてポッティング材を用いる場合、放熱部材配置工程Ｓ３において、絶縁性放熱部材３０の液面は、皮膜レスコイル１２の全体を浸漬できる高さであることが好ましい。これにより、皮膜レスコイル１２の放熱経路が拡大し、放熱効果が向上する。
【００３１】
以下、本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０の作用について、従来のリアクトルとの対比に基づいて説明する。
【００３２】
図５は、絶縁性放熱部材９３０として放熱シートを備えた従来のリアクトル９１０の断面図である。図６は、絶縁性放熱部材９３０としてポッティング材を備えた従来のリアクトル９１０の断面図である。従来のリアクトル９１０は、図５に示す樹脂モールド９１４を備えた一体モールド構造と、図６に示すポッティング材を備えたポッティング構造との２種類がある。
【００３３】
図６に示す従来のリアクトル９１０は、低硬度のポッティング材である絶縁性放熱部材９３０が皮膜付コイル９１２およびコア９１１の周囲に接するポッティング構造を有している。この従来のリアクトル９１０は、皮膜付コイル９１２の巻線の皮膜、絶縁性放熱部材９３０、および皮膜付コイル９１２とケース９２０との間の距離の３要素によって、絶縁性を確保している。このとき、ポッティング材である絶縁性放熱部材９３０は、皮膜付コイル９１２の皮膜を特に傷付けることなく保護材としても機能している。
【００３４】
一方、図５に示す従来のリアクトル９１０は、皮膜付コイル９１２とコア９１１を射出成形によって一体化する一体モールド構造を有している。この一体モールド構造の従来のリアクトル９１０は、皮膜付コイル９１２の巻線の皮膜、樹脂モールド９１４、絶縁性放熱部材９３０、および皮膜付コイル９１２とケース９２０との間の距離によって、絶縁性を確保している。この従来のリアクトル９１０は、たとえば射出成形を行う工程において、皮膜付コイル９１２が金型に直接的に接するため、皮膜付コイル９１２の皮膜のような樹脂部は、金型によって削られやすい。
【００３５】
そのため、この一体モールド構造の従来のリアクトル９１０は、工程内の取り扱いにおいて皮膜付コイル９１２が露出している部分において、皮膜を傷付けやすい。そのため、皮膜付コイル９１２の巻線は、たとえば、曲げ加工による皮膜の傷付き、ピンホールの発生、組み付け時の打痕などによって絶縁性が低下するおそれがあり、絶縁設計の上で考慮されていない。また、構造上は、絶縁性放熱部材９３０のみで皮膜付コイル９１２とケース９２０との間の絶縁性を担保できれば問題はないが、皮膜付コイル９１２のターン部９１２ｂの間の絶縁性確保は、最低限必要である。
【００３６】
その際、皮膜のようなものは必須ではなく、互いに隣接するターン部９１２ｂが接触していないという要件が満たされていればよい。すなわち、互いに隣接するターン部９１２ｂの間は、距離が確保されていることが前提であり、皮膜の有無ではなくターン部９１２ｂの間の距離の確保が課題である。また、グローバルな生産拠点での生産性を考慮した場合、皮膜保護がより困難になる。さらに、部品小型化の風潮から、性能向上と併せて部品発熱量は増加している。したがって、リアクトル９１０の耐熱性能または熱引き性能すなわち放熱性能の向上も必要である。
【００３７】
以上のように、従来のリアクトル９１０は、皮膜付コイル９１２の巻線の皮膜による絶縁性確保は技術的に困難であり、部品小型化および発熱密度の増加により、熱性能（熱引き性能）のさらなる向上が必要である。すなわち、熱性能向上と皮膜に頼らない絶縁構造の両立が必要である。
【００３８】
これに対し、本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０は、絶縁被膜を有しない皮膜レスコイル１２を準備するコイル準備工程Ｓ１と、皮膜レスコイル１２の導線１２ａの互いに隣り合うターン部１２ｂの間に隙間Ｇを形成した状態で、皮膜レスコイル１２を組み付けるコイル組付工程Ｓ２と、隙間Ｇを維持した状態で絶縁性放熱部材３０をターン部１２ｂの間に配置する放熱部材配置工程Ｓ３と、を有している。
【００３９】
前述のように、コイル準備工程Ｓ１と、コイル組付工程Ｓ２と、放熱部材配置工程Ｓ３とを経ることで、皮膜レスコイル１２の導線１２ａの互いに隣り合うターン部１２ｂの間に隙間Ｇを有し、このターン部１２ｂの間に絶縁性放熱部材３０を有するリアクトル１０が製造される。これにより、ターン部１２ｂの間の距離である隙間Ｇによって互いに隣り合うターン部１２ｂの間の絶縁性を確保することができ、絶縁被膜を有しない皮膜レスコイル１２を備える構造を実現し、リアクトル１０の放熱性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０によれば、皮膜レスコイル１２の加工時の傷付きの課題を排除することができる。特に、コイル加工、インサート成形時の傷付けのそもそもの心配がなくなる。また、リアクトル１０は、皮膜レスコイル１２の放熱時に皮膜を介さないため、皮膜レスコイル１２の導体から放熱シートなどの絶縁性放熱部材３０への直接的な放熱による皮膜レスコイル１２の冷却が可能になり、熱伝達性能が大幅に向上する。
【００４１】
一方、図５および図６に示す従来のリアクトル９１０は、絶縁性を確保するために、皮膜付コイル９１２に２５［μｍ］以上の膜厚の皮膜が必要であった。このような皮膜は、皮膜付コイル９１２から絶縁性放熱部材９３０への熱伝達を阻害する。
【００４２】
図７は、絶縁性放熱部材９３０としての放熱シートと皮膜付コイル９１２の皮膜の熱抵抗の一例を示すグラフである。図７に示す例において、絶縁性放熱部材９３０としての放熱シートの熱伝導率λは４．５［Ｗ／ｍＫ］であり、皮膜付コイル９１２の皮膜はそれぞれ膜厚が２５［μｍ］、３５［μｍ］、４５［μｍ］のポリアミドイミド皮膜である。
【００４３】
すなわち、皮膜レスコイル１２を備えたリアクトル１０は、膜厚が２５［μｍ］、３５［μｍ］、４５［μｍ］のポリアミドイミド皮膜を有する皮膜付コイル９１２を備えたリアクトル９１０と比較して、それぞれの皮膜の熱抵抗である０．４８［Ｋ／Ｗ］、０．６８［Ｋ／Ｗ］、０．８７［Ｋ／Ｗ］を除去することができる。換言すると、皮膜レスコイル１２を備えたリアクトル１０は、従来のリアクトル９１０と比較して、絶縁性放熱部材３０としての放熱シートと同等レベルの熱抵抗を削減することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態のリアクトルの製造方法Ｓ１０によれば、製造されたリアクトル１０が皮膜レスコイル１２を備えることで、従来のおよそ２倍程度の熱引き性能を得ることが可能になる。さらに、製造されたリアクトル１０が皮膜レスコイル１２を備えることで、皮膜付コイル９１２を備えた従来のリアクトル９１０と比較して、皮膜の分のコストを低減することができる。また、リアクトル１０の熱引き性能を従来のリアクトル９１０と同等にした場合、絶縁性放熱部材３０の熱伝導率λを従来のおよそ半分の値にしても、熱引き性能を確保することが可能になる。この場合、絶縁性放熱部材３０のコストを低減することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、放熱性を向上させることが可能なリアクトルの製造方法Ｓ１０を提供することができる。
【００４６】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１２    皮膜レスコイル
１２ａ  導線
１２ｂ  ターン部
３０    絶縁性放熱部材
Ｇ      隙間
Ｓ１    コイル準備工程
Ｓ２    コイル組付工程
Ｓ３    放熱部材配置工程
Ｓ１０  リアクトルの製造方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2019050286.tif 000007
【図５】
2019050286.tif 000008
【図６】
2019050286.tif 000009
【図７】
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