(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数と製造工数を削減することのできるコイル部品とその製造方法を提供する。【解決手段】コイル部品１１は第１のコイル挿入部１９を有し、磁性体からなる第１のコア（下側コア）１３と、第１のコア１３と一体成形により形成され、第１のコア１３の外周を覆う絶縁体からなる外装体２１と、一体成形により形成され、第１のコイル挿入部１９の側面を覆う絶縁体からなる筒状部２２と、筒状部２２を介して第１のコイル挿入部１９に挿入された導体からなるコイル１４と、第１のコイル挿入部１９とは反対側からコイル１４に挿入される第２のコイル挿入部１９を有し、磁性体からなる第２のコア（上側コア）１２と、外装体２１と第２のコア１２との間を充填する充填材１７と、コイル１４の両端に接続され、外装体２１の外に導出された端子部１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第１のコアと、
前記第１のコアと一体成形により形成され、前記第１のコアの外周を覆う絶縁性の外装体と、
前記一体成形により形成され、前記第１のコイル挿入部の側面を覆う絶縁性の筒状部と、
前記筒状部を介して前記第１のコイル挿入部に挿入された導体からなるコイルと、
前記第１のコイル挿入部とは反対側から前記コイルに挿入される第２のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第２のコアと、
前記外装体と前記第２のコアとの間を充填する充填材と、
前記コイルの両端に接続され、前記外装体の外に導出された端子部とを有するコイル部品。
【請求項２】
前記第１のコアと前記第２のコアの間に絶縁性のギャップ板を設け、前記ギャップ板は前記一体成形により側面を覆われた請求項１記載のコイル部品。
【請求項３】
前記外装体は前記第２のコアの周囲を覆う部分を有し、前記筒状部は、前記第２のコイル挿入部と前記コイルとの間に延伸した部分を有する請求項１記載のコイル部品。
【請求項４】
前記第１のコアと前記第２のコアは前記コイルの外側で対向する外側部分を有し、前記外側部分と前記コイルとの間に配置され、前記一体成形により設けられた壁部を有する請求項１記載のコイル部品。
【請求項５】
第１のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第１のコアを準備する工程と、
一体成形により、前記第１のコアの外周を覆う絶縁性の外装体および前記第１のコイル挿入部の側面を覆う絶縁性の筒状部を形成する工程と、
前記筒状部を介して前記第１のコイル挿入部に導体からなるコイルを挿入する工程と、
第２のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第２のコアを前記第１のコイル挿入部とは反対側から前記コイルに挿入する工程と、
前記外装体と前記第２のコアとの間を絶縁性の充填材で充填する工程と、
を有するコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器および電気機械において使用されるコイル部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイル部品として、例えば、電気自動車のモータ駆動装置の昇圧回路や各種動力用電動機に使用されるリアクトルが知られている。リアクトルは、磁性体からなるコアと導体からなるコイルを備え、誘導リアクタンスを利用した電気の変圧や、高調波電流の阻止、直流電流の平滑化を行う。
【０００３】
図６（ａ）は従来のコイル部品１の斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢＢ線における断面図、図７は従来のコイル部品１の製造工程における分解斜視図である。従来のコイル部品１は、複数の磁性体からなるコア２と、らせん状の導体からなるコイル３と、コア２とコイル３の絶縁性を確保するための板状絶縁体４および筒状絶縁体５（ボビン）と、コイル３の磁気特性を確保するためのセラミック製のギャップ板６と、金属からなる箱状のケース７と、ケース７の内部においてコイル３とケース７との絶縁を確保するための樹脂とフィラーを含有する充填材８と、コイル３の両端に接続され、ケース７の外に導出される端子部９とを有する。
【０００４】
そして、従来のコイル部品１は、複数のコア２とコイル３と板状絶縁体４と筒状絶縁体５とギャップ板６を接着して組立てたコア組立体を製作し、コア組立体をケース７の中に配置し、その隙間に充填材８を充填して硬化して作製していた。図７は、充填材８を充填する前のコイル部品１の製造工程における分解斜視図である。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６７９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来のコイル部品１は、コア２とコイル３を組立ててからケース７の中で樹脂を充填するために、構成する部品点数が多く、製造工数も多かった。本発明は、部品点数と製造工数を削減し、製造工程を簡略化することのできるコイル部品とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のコイル部品は、第１のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第１のコアと、前記第１のコアと一体成形により形成され、前記第１のコアの外周を覆う絶縁性の外装体と、前記一体成形により形成され、前記第１のコイル挿入部の側面を覆う絶縁性の筒状部と、前記筒状部を介して前記第１のコイル挿入部に挿入された導体からなるコイルと、前記第１のコイル挿入部とは反対側から前記コイルに挿入される第２のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第２のコアと、前記外装体と前記第２のコアとの間を充填する充填材と、前記コイルの両端に接続され、前記外装体の外に導出された端子部とを有する。
【０００９】
また、本発明のコイル部品の製造方法は、第１のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第１のコアを準備する工程と、一体成形により、前記第１のコアの外周を覆う絶縁性の外装体および前記第１のコイル挿入部の側面を覆う絶縁性の筒状部を形成する工程と、前記筒状部を介して前記第１のコイル挿入部に導体からなるコイルを挿入する工程と、第２のコイル挿入部を有し、磁性体からなる第２のコアを前記第１のコイル挿入部とは反対側から前記コイルに挿入する工程と、前記外装体と前記第２のコアとの間を絶縁性の充填材で充填する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成を有することにより、本発明のコイル部品とその製造方法は、部品点数と製造工数を削減し、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態におけるコイル部品の斜視図および断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）同コイル部品の製造工程図
【図３】（ａ）、（ｂ）同コイル部品の製造工程図
【図４】（ａ）、（ｂ）同コイル部品の製造工程図
【図５】（ａ）、（ｂ）同コイル部品の製造工程図
【図６】（ａ）、（ｂ）従来のコイル部品の斜視図および断面図
【図７】従来のコイル部品の製造工程における分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１（ａ）は本発明の一実施の形態におけるコイル部品１１の斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ線における断面図である。図１（ａ）、（ｂ）において、コイル部品１１は、磁性体からなる上側コア１２および下側コア１３と、導体を巻回してなるコイル１４と、上側コア１２と下側コア１３の間に挟まれて配置された絶縁性のギャップ板１５と、下側コア１３およびギャップ板１５と一体成形された下側コア成形体１６と、下側コア成形体１６とコイル１４と上側コア１２との間を充填する充填材１７と、導体からなる端子部１８とを有する。
【００１３】
上側コア１２および下側コア１３は、鉄を主成分とする平均粒径が約１０〜１００μｍ程度の軟磁性粉末を用い、軟磁性粉末表面の絶縁処理をした後、必要に応じて有機バインダを混合し、所定の圧力にて加圧成形し、必要に応じて熱処理または焼結して作製したものであり、それぞれ、コイル１４の内部に挿入される部分であるコイル挿入部１９と、コイル１４の外側において磁気回路を構成する外側部分２０とを有する。
【００１４】
上側コア１２と下側コア１３は、コイル１４の内部と外部でギャップ板１５を介して対向する。なお、上側コア１２と下側コア１３の間には、ギャップ板１５を設けなくてもよい。
【００１５】
コイル１４は、銅を主成分とする金属からなる平角導線をエッジワイズ曲げ加工することにより、らせん状に作製したものである。なお、コイル１４は、平角銅線をフラットワイズ曲げ加工したものでも良く、銅の丸線を巻き線加工したものでも良い。
【００１６】
ギャップ板１５は、アルミナなどのセラミックまたは樹脂からなり、上側コア１２と下側コア１３の間に挟まれて配置される。
【００１７】
下側コア成形体１６は、ギャップ板１５を接着した下側コア１３を金型の内部に配置し、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を用いて射出成形することにより一体成形して製作される。下側コア成形体１６の成形材料としては、ＰＰＳ樹脂のほかにＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）や液晶ポリマーを使用してもよい。下側コア成形体１６は、下側コア１３の外周と背面を覆う外装体２１と、下側コア１３のコイル挿入部１９の側面を覆う筒状部２２と、下側コア１３の外側部分２０がコイル挿入部１９に対向する内側面を覆う壁部２３とを有する。
【００１８】
外装体２１は下側コア１３の外周と背面を覆うとともに、上側コア１２の外周を囲むことができるように上方に伸びる延伸部２４を有することが好ましい。外装体２１は下側コア１３の外周と背面の一部を露出させても良い。この露出部は、下側コア成形体１６を成形する際の下側コア１３と金型との接触部である。下側コア１３の側面の複数個所と底面にこの露出部を設けることにより、下側コア成形体１６を成形する際に金型内において下側コア１３の位置を精度よく固定することができ、位置精度よく下側コア成形体１６を一体成形することができる。
【００１９】
筒状部２２は、下側コア１３のコイル挿入部１９の側面を覆い、下側コア１３のコイル挿入部１９とコイル１４との間の絶縁を確保する。筒状部２２は、上側コア１２のコイル挿入部１９とコイル１４との間に伸びる延伸部２５を有することが好ましい。
【００２０】
壁部２３は、下側コア１３の外側部分２０がコイル挿入部１９に対向する側面を覆い、下側コア１３の外側部分２０とコイル１４との間の絶縁を確保する。壁部２３は、上側コア１２の外側部分２０とコイル１４との間に伸びる延伸部２６を有することが好ましい。
【００２１】
充填材１７は、エポキシ樹脂とフィラーを含有して硬化した絶縁体であり、下側コア成形体１６とコイル１４と上側コア１２の間を充填する。充填材１７を構成する樹脂は、エポキシ樹脂の他に、シリコン樹脂であっても良く、ウレタン樹脂であっても良い。
【００２２】
端子部１８は、コイル１４の両端に接続され、充填材１７の外に導出され、外部回路（図示せず）との電気的接続を得る。
【００２３】
以上のように構成された本発明のコイル部品１１は、電気自動車のモータ駆動装置の昇圧回路や各種動力用電動機において、リアクトルとして使用される。
【００２４】
次に、本発明のコイル部品１１の製造工程について図２〜５を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）はコイル部品１１の製造工程を示す斜視図である。図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）は、それぞれ、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）のＡＡ線における断面図である。
【００２５】
まず、図２（ａ）に示すように、鉄を主成分とする軟磁性粉末の表面を絶縁処理をした後、有機バインダを混合し、所定の圧力にてプレス成形して、上側コア１２と下側コア１３を作製する。上側コア１２と下側コア１３は、それぞれ、コイル１４の内部に挿入されるコイル挿入部１９と、コイル１４の外側において磁気回路を構成する外側部分２０とを有する。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、平角銅線をエッジワイズ曲げ加工して、らせん状のコイル１４を作製する。コイル１４の両端には端子部１８を設ける。
【００２７】
次に、図２（ｃ）に示すように、アルミナからなるセラミック板を加工して、絶縁性のギャップ板１５を作製する。
【００２８】
次に、図２（ｄ）に示すように、下側コア１３の上面にギャップ板１５を接着する。
【００２９】
次に、ギャップ板１５を接着した下側コア１３を金型（図示せず）の中に配置してＰＰＳ樹脂を用いて射出成形して、図３（ａ）、（ｂ）に示すような、下側コア成形体１６を作製する。下側コア成形体１６は、下側コア１３の外周と背面を覆う外装体２１と、下側コア１３のコイル挿入部１９の側面を覆う筒状部２２と、下側コア１３の外側部分２０の内側の側面を覆う壁部２３とを有する。外装体２１は、下側コア１３の外周と背面を覆うとともに、上側コア１２の外周を囲むことができるように上方に伸びる延伸部２４を有する。筒状部２２は下側コア１３のコイル挿入部１９の側面を覆い、コイル挿入部１９の側面とコイル１４との間の絶縁を確保する。筒状部２２は、上側コア１２のコイル挿入部１９とコイル１４との間に伸びる延伸部２５を有する。延伸部２５は、上側コア１２のコイル挿入部１９とコイル１４との間の絶縁を確保する。壁部２３は、下側コア１３の外側部分２０の内側の側面を覆い、下側コア１３の外側部分２０と、コイル１４の外側面との間の絶縁を確保する。壁部２３は、上側コア１２の外側部分２０の内側の側面とコイル１４の外側面との間に延びて両者の絶縁を確保する延伸部２６を有する。
【００３０】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、下側コア成形体１６にコイル１４を挿入する。コイル１４の内部の下半分には、下側コア１３のコイル挿入部１９が挿入される。コイル１４の両端につながる端子部１８は、外装体２１の外に出るようにする。コイル１４の内側の側面とコイル挿入部１９とを絶縁する樹脂の部分が筒状部２２である。コイル１４の外側の側面と下側コア１３の外側部分２０とを絶縁する樹脂の部分が壁部２３である。
【００３１】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、下側コア成形体１６の外装体２１の延伸部２４の中に上側コア１２を挿入する。コイル１４の内部の上半分には上側コア１２のコイル挿入部１９が挿入される。上側コア１２のコイル挿入部１９の側面とコイル１４の内側の側面との間には筒状部２２の延伸部２５が位置し、両者の絶縁を確保する。上側コア１２の外側部分２０の内側の側面とコイル１４の外側のの側面との間には壁部２３の延伸部２６が位置し、両者の絶縁を確保する。
【００３２】
次に、下側コア成形体１６とコイル１４と上側コア１２の間に、フィラーを含有させた樹脂を充填し、硬化することにより充填材１７を形成し、図１（ａ）、（ｂ）に示すコイル部品１１が得られる。
【００３３】
以上のように作製された本発明のコイル部品１１は、下側コア１３との一体成形により外装体２１と筒状部２２を同時に形成したことにより、図６、図７に示す従来のコイル部品１と異なり、筒状絶縁体５（ボビン）やケース７を不要とするため、部品点数を削減でき、製造コストを低減できる。
【００３４】
また、本発明のコイル部品１１は、下側コア１３との一体成形により外装体２１と筒状部２２を同時に形成したことにより、図６、図７に示す従来のコイル部品１と異なり、少ない製造工数で製造することができ、製造を容易にすることができる。
【００３５】
また、本発明のコイル部品１１は、下側コア１３との一体成形により外装体２１および筒状部２２を形成したことにより、図６、図７に示す従来のコイル部品１と異なり、ケース７と下側のコア２との間の組立て公差、および下側のコア２と筒状絶縁体５との間の組立て公差が不要であるため、製造が容易である。
【００３６】
また、本発明のコイル部品１１は、下側コア１３との一体成形により外装体２１を形成したことにより、図６、図７に示す従来のコイル部品１と異なり、ケース７が不要になるため、コイル部品１１の寸法を小さく、重量を軽量にできる。
【００３７】
また、本発明のコイル部品１１は、上側コア１２と下側コア１３との間に絶縁性のギャップ板１５を設けたことにより、直流重畳特性を良好にすることができる。また、ギャップ板１５の側面を一体成形により、外装体２１で覆ったことにより、コイル部品１１の小型化を可能にする。
【００３８】
また、外装体２１において、上側コア１２の外周を囲んで上方に伸びる延伸部２４を設けたことにより、上側コア１２の挿入位置精度を向上させることができ、下側コア成形体１６と上側コア１２の組立てを容易にすることができる。
【００３９】
また、筒状部２２において、上側コア１２のコイル挿入部１９とコイル１４との間に伸びる延伸部２５を設けたことにより、別個の部品を使用することなく、コイル挿入部１９とコイル１４との間の絶縁を容易に確保するとともに、上側コア１２の挿入位置精度を向上させることができ、下側コア成形体１６と上側コア１２の組立てを容易にすることができる。
【００４０】
また、壁部２３において、上側コア１２の外側部分２０とコイル１４との間に伸びる延伸部２６を設けたことにより、別個の部品を使用することなく、外側部分２０とコイル１４との間の絶縁を確保するとともに、上側コア１２の挿入位置精度を向上させることができ、下側コア成形体１６と上側コア１２の組立てを容易にすることができる。
【００４１】
なお、本発明のコイル部品１１は、各種電子機器に使用されるインダクタ素子のように、リアクトル以外のコイル部品にも適用可能である。
【００４２】
実施の形態において、「上側」「下側」等の方向を示す用語は、構成部品の相対的な位置関係のみに依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係るコイル部品とその製造方法は、各種電子機器のインダクタ素子およびその製造方法として、また、電気自動車の動力用モータや各種工作機械等の電動機を動作させるためのリアクトルおよびその製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  コイル部品
１２  上側コア
１３  下側コア
１４  コイル
１５  ギャップ板
１６  下側コア成形体
１７  充填材
１８  端子部
１９  コイル挿入部
２０  外側部分
２１  外装体
２２  筒状部
２３  壁部
２４、２５、２６  延伸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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