(57)【要約】【課題】成形型のキャビティ内で磁性コアを押さえピンで把持しながらその浮き姿勢を保持し、絶縁樹脂を注入して表面に絶縁樹脂体が成形された磁性コアを製造し、これを組み付けてリアクトルコアを製造する方法において、絶縁樹脂材で間詰め処理する後工程を不要としながら、その表面すべてが外部に露出しないリアクトルコアを製造する方法を提供する。【解決手段】成形型のキャビティＣＡ内で、磁性コア１の２箇所を押さえピンＰ，Ｐで把持してキャビティ面と磁性コア１の間に隙間ＳＫを形成する工程、絶縁樹脂を注入して磁性コア１の周囲に絶縁樹脂体３を成形する工程、絶縁樹脂体３が成形された２以上の磁性コア１を組み付けて略環状のリアクトルコア１０を形成する工程からなり、磁性コア１の表面の押さえピンＰで把持される箇所に予め絶縁材２が配設され、押さえピンＰが絶縁材２を直接把持するようになっているリアクトルコアの製造方法である。【選択図】図１
2012004300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型のキャビティ内において、磁性コアの少なくとも２箇所を押さえピンで把持してキャビティ面と磁性コアの間に隙間を形成する第１の工程、
前記隙間に絶縁樹脂を注入して磁性コアの周囲に絶縁樹脂体を成形する第２の工程、
絶縁樹脂体が成形された少なくとも２以上の磁性コアを組み付けて略環状のリアクトルコアを形成する第３の工程からなり、
磁性コアの表面の押さえピンで把持される箇所に予め絶縁材が配設され、前記第１の工程において、押さえピンが絶縁材を直接把持するようになっているリアクトルコアの製造方法。
【請求項２】
前記磁性コアの表面の押さえピンで把持される箇所に凹溝が形成されており、この凹溝に前記絶縁材が配設されている請求項１に記載のリアクトルコアの製造方法。
【請求項３】
前記押さえピンの先端の面積が前記絶縁材の面積よりも小さくなっている請求項１または２に記載のリアクトルコアの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁材にも凹溝が形成されており、この凹溝に前記押さえピンの先端が嵌り込むようになっている請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトルコアの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法において、前記第３の工程では磁性コアの周囲にコイルを形成するようにして磁性コアの組み付けをおこない、リアクトルコアの一部とコイルをハウジングの底版もしくは冷却器に放熱性を有する接着剤層を介して接着してリアクトルを製造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、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるリアクトルとこのリアクトルを構成するリアクトルコアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換回路のリアクトルは、一般に平面視が略横長環状のリアクトルコアの周囲にたとえば２つのコイルが形成されてハウジング（ケース）内に収容された形態や、ハウジングレスの形態などがあり、より具体的には、リアクトルコアの全周にボビン兼用の絶縁樹脂体が一体に成形された形態や、リアクトルコアの周囲の一部にボビンが配設された形態などがある。このリアクトルコアは、複数の電磁鋼板の積層体や圧粉磁心からなる磁性コアから構成されており、各磁性コア間には非磁性のギャップ板やスペーサが介装され、ギャップ板等と磁性コアが接着剤で接着固定されることでリアクトルコアが構成される。
【０００３】
従来のリアクトルは、たとえば特許文献１で開示されるように、リアクトルコアとハウジングの間に封止樹脂体（ポッティング樹脂体）が成形された構成のリアクトルが一般的であり、ハウジングの下面にはヒートシンク等の冷却器が配設されていて、コイルで生じた熱は、コイルや磁性コアから封止樹脂体を介して冷却器へ放熱されるようになっている。
【０００４】
しかし、リアクトルの中でもこの封止樹脂体のボリュームや重量の占める割合が高いことから、この封止樹脂体を廃して、たとえばコイルやリアクトルコアの一部を放熱性のある接着剤を介してハウジングの底版や冷却器に接着する構造のリアクトルが開発されている。
【０００５】
この封止樹脂体を廃した構造のリアクトルの製造方法を図６，７を参照して概説する。まず、図６ａで示すように、Ｕ型の磁性コアａと、ギャップ板ｂを接着剤層ｃを介して接着することでリアクトルコアＲＣが形成されるが、この接着に先行して、図６ｂで示すように、磁性コアａを成形型（固定型Ｋ１および可動型Ｋ２）のキャビティＣＡ内に載置し、絶縁樹脂を注入孔Ｋ１ａを介して注入する（Ｘ１方向）。
【０００６】
ここで、キャビティＣＡ内に磁性コアａを載置し、この周囲に絶縁樹脂体を成形するために、図６ｂで示すように、磁性コアａを浮かせた姿勢で少なくともその上下１箇所ずつで押さえピンＰにて留める必要がある。
【０００７】
絶縁樹脂をキャビティＣＡ内に注入し、その硬化を待って脱型すると、図６ｃで示すように、磁性コアａの表面のうち、押さえピンＰで把持されていた箇所以外の表面には絶縁樹脂体Ｊが成形され、押さえピンＰで把持されていた箇所には当然のことながら絶縁樹脂体が成形されずに溝Ｂができてしまい、この溝Ｂのところでは磁性コアａが外部に露出した状態となっている。なお、図７ａで示す組み付け図からも明らかなように、リアクトルコアを形成する際の組み付け工程において、ギャップ板等と接着される磁性コアの端面に絶縁樹脂体を成形する必要はなく、この端面が外部に露出することはない。
【０００８】
この磁性コアａの露出面をそのままにしておくと、これが磁性コアａの錆びの起点となってリアクトルの磁気特性低下の原因となり得ることから、このコア露出面を間詰め処理する必要がある。
【０００９】
そこで、従来は図６ｄで示すように、仕上げ工程でコアの露出面を絶縁材Ｊ’で間詰め処理することにより、リアクトルコアとして組み付けられた際に外部に臨む磁性コアａの周囲を、絶縁樹脂体Ｊと絶縁材Ｊ’で完全に被覆するようにしていた。
【００１０】
絶縁樹脂体Ｊと絶縁材Ｊ’で被覆された磁性コアが製造されたら、図７ａで示すように、２つの磁性コアａと、その間に介在するギャップ板ｂを接着剤層ｃを介して接着することによって平面視略環状のリアクトルコアＲＣが製造される。
【００１１】
そして、図７ｂで示すように、得られたリアクトルコアＲＣの周囲にコイルＣＯを配し、ハウジングＨとリアクトルコアＲＣの一部およびコイルＣＯを放熱性の接着剤層Ｓで接着し、ハウジングＨの下方に冷却器Ｑを配設することによって封止樹脂体が廃されたリアクトルＲが形成される（放熱方向：Ｙ方向）。なお、リアクトルコアＲＣの製造過程でコイルＣＯを磁性コアａやギャップ板ｂの周りに配設しながら、それらの接着をおこなってリアクトルコアＲＣを製造する方法も多用されている。
【００１２】
このリアクトルＲの製造方法は、特に上記する磁性コアａの露出面を絶縁材Ｊ’で間詰め処理する後工程を要していることから、製造工程が増えてしまうといった問題や、この後工程のために場合によっては別途の設備が必要となるといった問題、さらには、決して安価でない絶縁材の材料コストの問題等が生じており、これらの問題を如何にして解消できるかが図示する封止樹脂体を廃した構造のリアクトルの製造に際しての大きな課題の一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−７８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、成形型のキャビティ内で磁性コアを押さえピンで把持しながらその浮き姿勢を保持させ、絶縁樹脂を注入することによって表面に絶縁樹脂体が成形された磁性コアを製造し、これを組み付けてリアクトルコアを製造する方法において、磁性コアの押さえピンで把持された箇所を絶縁樹脂材で間詰め処理する後工程を不要としながら、その表面のすべてが外部に露出することのないリアクトルコアを製造することのできるリアクトルコアの製造方法と、この製造方法で得られたリアクトルコアを使用するリアクトル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】
【００１５】
前記目的を達成すべく、本発明によるリアクトルコアの製造方法は、成形型のキャビティ内において、磁性コアの少なくとも２箇所を押さえピンで把持してキャビティ面と磁性コアの間に隙間を形成する第１の工程、前記隙間に絶縁樹脂を注入して磁性コアの周囲に絶縁樹脂体を成形する第２の工程、絶縁樹脂体が成形された少なくとも２以上の磁性コアを組み付けて略環状のリアクトルコアを形成する第３の工程からなり、磁性コアの表面の押さえピンで把持される箇所には予め絶縁材が配設され、前記第１の工程において、押さえピンが絶縁材を直接把持するようになっているものである。
【００１６】
本発明のリアクトルコアの製造方法は、磁性コアの表面のうち、成形型のキャビティ内で押さえピンで把持される箇所に予め絶縁材を配設しておき、この絶縁材を押さえピンが直接把持した状態で磁性コアの周囲に絶縁樹脂体を成形することで、得られた磁性コアの表面は絶縁樹脂体と樹脂材で完全に被覆することができ、絶縁樹脂体の成形されていない箇所を間詰め処理するといった後工程を解消することができるものである。
【００１７】
ここで、製造されるリアクトルコアは、２つのＵ型の磁性コアがギャップ板やスペーサなどを介して接合された形態や、２つのＵ型の磁性コアの間に１または２以上の平面視が方形（Ｉ型コアともいい、平面視が正方形のものや矩形のものなど）の磁性コアが同様にギャップ板等を介して接合された形態などがある。また、磁性コアは、珪素鋼板を積層してなる積層体から形成してもよく、軟磁性金属粉末または軟磁性金属粉末が樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成してもよい。
【００１８】
絶縁樹脂体の素材である絶縁樹脂は特に限定されるものではなく、絶縁性を有する熱硬化性、熱可塑性のいずれの樹脂であってもよく、その一部はコイルボビンを兼用してその周囲にコイルが配設されることになる。
【００１９】
また、磁性コアのうち、押さえピンに対応する箇所に配設される樹脂材も絶縁性を有していればその素材は特に限定されるものでないが、周囲の絶縁樹脂体と同じ素材で絶縁材が形成されていることで、熱変形の際に変形量に差異が生じることがなく、さらには、絶縁樹脂体を成形する際の双方の界面におけるなじみも良好となる。
【００２０】
さらに、磁性コアの表面の押さえピンで把持される箇所に凹溝が形成されており、この凹溝に前記絶縁材が配設されていて、この絶縁材を押さえピンが把持する形態であってもよい。
【００２１】
磁性コアの表面の所望する位置（これが成形型のキャビティ内に載置された際に押さえピンが当接する位置）に設けられた凹溝内に絶縁材を配設することにより、精緻に絶縁材を位置決めすることができ、成形型内において絶縁材が位置ずれすることを防止できる。
【００２２】
また、押さえピンの先端の面積が絶縁材の面積よりも小さくなっているのが好ましい。
押さえピンの先端の面積が絶縁材の面積よりも小さくなっていることにより、絶縁材の表面と成形される絶縁樹脂体の間でラップする領域を形成することができ、双方のラップ領域によって磁性コアの周囲の絶縁樹脂体および絶縁材による完全被覆を保証することができる。
【００２３】
さらに、絶縁材にも凹溝が形成されており、この凹溝に押さえピンの先端が嵌り込むようになっている形態であってもよい。
【００２４】
その周囲が絶縁樹脂体と絶縁材で完全に被覆されたＵ型の磁性コア、もしくはこれに加えてＩ型の磁性コアとギャップ板等を接着剤層を介して略環状に組み付けることにより、リアクトルコアが製造される。
【００２５】
また、本発明はリアクトルの製造方法にも及ぶものであり、前記リアクトルコアの製造方法において、前記第３の工程では磁性コアの周囲にコイルを形成するようにして磁性コアの組み付けをおこない、リアクトルコアの一部とコイルをハウジングの底版もしくは冷却器に放熱性を有する接着剤層を介して接着してリアクトルを製造するものである。
【００２６】
磁性コアとギャップ板等を組み付けてリアクトルコアを形成する際に、導線が巻装されてなるコイルを磁性コアやギャップ板の周囲に配設しながらリアクトルコアを形成することにより、コイルの配設効率を高めることができる。
【００２７】
コイルを具備するリアクトルコアを放熱性を有する接着剤層を介してハウジングの底版や冷却器等に接着することで、この接着剤層がコイルやリアクトルコアからの放熱経路となり、従来構造のリアクトルにおけるハウジングとリアクトルコアの間の封止樹脂体を廃しながらも、放熱性に優れたリアクトルを得ることができる。
【００２８】
なお、放熱性に優れた接着剤層は、シリコーン等からなる接着剤やこれにシリカやアルミナ、窒化アルミや窒化ホウ素などからなる放熱フィラーを含有した接着剤から形成できる。
【００２９】
本発明の製造方法によれば、リアクトルコアやコイルからの熱を冷却器等へ伝熱する封止樹脂体を廃すことでリアクトルの軽量化と製造コストを低減でき、しかも十分な放熱性が保証されたリアクトルを効率的に製造することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルコアの製造方法によれば、磁性コアの表面のうち、成形型のキャビティ内で押さえピンで把持される箇所に予め絶縁材を配設しておき、この絶縁材を押さえピンが直接把持した状態で磁性コアの周囲に絶縁樹脂体を成形することにより、リアクトルコアとして組み付けられた際に外部に臨み得る磁性コアの全表面を絶縁樹脂体と樹脂材で完全に被覆することができ、絶縁樹脂体の成形されていない箇所を間詰め処理するといった後工程を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ），（ｂ）はともに用意されたＵ型の磁性コアを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明のリアクトルコアの製造方法の第１、第２の工程を説明した図であり、（ｂ）は図２ａのｂ−ｂ矢視図であり、（ｃ）は絶縁材の他の実施の形態を説明した縦断面図である。
【図３】（ａ）は第１、第２の工程で製造される絶縁樹脂体が表面に形成された磁性コアを示した斜視図であり、（ｂ）は図３ａのｂ−ｂ矢視図である。
【図４】本発明のリアクトルコアの製造方法の第３の工程を説明した図である。
【図５】本発明の製造方法で製造されたリアクトルを示す縦断面図である。
【図６】封止樹脂体を廃した構造のリアクトルの従来の製造方法を説明した図であって、（ａ）はリアクトルコアの構成要素を説明した図であり、（ｂ）は成形型内で磁性コアの周囲に絶縁樹脂体を成形している状況を説明した図であり、（ｃ）はその周囲に絶縁樹脂体が成形された磁性コアを示した斜視図であり、（ｄ）は押さえピン位置で形成された溝が間詰め処理されてできた磁性コアを示した斜視図である。
【図７】（ａ）は図６ｄで製造された磁性コアとギャップ板を組み付けている状況を示した図であり、（ｂ）は製造された従来構造のリアクトルを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例では、２つのＵ型の磁性コアのみからなるリアクトルを示しているが、これ以外の形態、たとえば２つの平面視がＵ型の磁性コアのコア端部間に１つの（全体で２つの）平面視が方形の磁性コアが配されたリアクトル、２つのＵ型の磁性コアの端部間に２つ以上の（全体で４つ以上の）平面視が方形の磁性コアが配されたリアクトルなどであってもよいことは勿論のことである。
【００３３】
図１ａ，ｂはともに用意されたＵ型の磁性コアを示した斜視図であり、図２ａは本発明のリアクトルコアの製造方法の第１、第２の工程を説明した図であり、図２ｂは図２ａのｂ−ｂ矢視図であり、図２ｃは絶縁材の他の実施の形態を説明した縦断面図である。
【００３４】
リアクトルコアを構成する磁性コア１は圧粉磁心から成形されており、図１ａで示すように、その上面の所定箇所に貼着面を有するゴム等の樹脂素材の磁性材２が貼着されており、同図で確認できないが、その下面の対応箇所にも同様の磁性材が貼着されている。
【００３５】
また、図１ｂで示す磁性コア１は、その上下面に凹溝１ａが開設され、この凹溝１ａ内に絶縁材２が貼着されている。このように凹溝１ａ内に絶縁材２を収容することにより、この凹溝１ａを所望位置に開設しておくことで絶縁材２をこの所望位置に容易に位置決めすることができ、さらには、後述するように成形型内に磁性コア１が載置されて押さえピンで絶縁材２が把持された際の位置ずれを解消することができる。
【００３６】
ここで、磁性コア１を形成する磁性粉末としては、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができる。
【００３７】
たとえば図１ｂで示す磁性コア１を取り上げてその周囲に絶縁樹脂体を成形する方法を概説する。
【００３８】
図２ａで示すような固定型Ｋ１と可動型Ｋ２からなる成形型のキャビティＣＡ内に磁性コア１を収容し、型閉めされた成形型のキャビティＣＡ内において上下の押さえピンＰ，Ｐが凹溝１ａ，１ａ内の絶縁材２，２を押し込むことによって磁性コア１をキャビティＣａ内で浮かせた姿勢を維持し、磁性コア１とキャビティ面の間に隙間ＳＫを形成する（第１の工程）。
【００３９】
ここで、図２ｂで示すように押さえピンＰの先端面積は絶縁材２の面積よりも小さくなっている。なお、図２ｃで示すように、絶縁材２の表面に押さえピンＰが嵌り込む凹溝２ａが開設されていてもよい。
【００４０】
固定型Ｋ１の注入孔Ｋ１ａを介して絶縁樹脂を注入し（Ｘ方向）、隙間ＳＫ内を絶縁樹脂で閉塞させてその硬化を待ち、成形型から脱型することによって、図３ａで示すようにその表面に絶縁樹脂体３が成形された磁性コア１が製造される（第２の工程）。
【００４１】
絶縁樹脂体３の成形に際し、押さえピンＰの先端面積が絶縁材２の面積よりも小さいことにより、図３ｂで示すように成形された絶縁樹脂体３と絶縁材２の間には相互に密着する密着領域Ｌが形成され、磁性コア１の表面のうち、ギャップ板と接着される端面以外の全表面を絶縁樹脂体３と絶縁材２によって完全に被覆することができる。
【００４２】
なお、押さえピンＰの基数や位置は図示例に限定されるものではなく、上下２箇所ずつや下２箇所で上１箇所など、キャビティＣＡ内で磁性コア１を安定して姿勢保持できる適宜の基数や位置でよく、絶縁材２の基数や位置もこれに対応したものとなる。
【００４３】
なお、絶縁樹脂体３を形成する絶縁樹脂と、絶縁材２の形成素材は、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、高圧ポリエチレン（ＨＰ−ＰＥ）、高圧塩化ピニル（ＨＰ−ＰＶＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ナイロン６６、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのいずれか一種を使用できる。そして、絶縁樹脂体３と絶縁材２を同素材の樹脂から形成することにより、双方の熱変形量を同程度とでき、さらには密着領域Ｌのなじみも良好となる。
【００４４】
図４で示すように、絶縁樹脂体３と絶縁材２によって周囲が完全に被覆された磁性コア１，１とギャップ板４を接着剤層５を介して接着することにより、リアクトルコア１０が製造される（第３の工程）。
【００４５】
ギャップ板４は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックスで成形することができる。なお、ギャップ板なしの構造にてリアクトルコアの電磁気特性、すなわちインダクタンスを保証できる場合には、磁性コア間のギャップ板の介在は不要となる。
【００４６】
図４で示す第３の工程では、磁性コア１とギャップ板４の組み付けの際に予め導線が巻装されたコイルを磁性コア１やギャップ板４の周囲に配設しながらこれらの組み付けをおこなうことにより、コイルを効率的に磁性コア周りに配設することができる。
【００４７】
図５は、製造されたリアクトルコア１０を具備するリアクトル１００を模擬した縦断面図である。
【００４８】
このリアクトル１００は、略環状のリアクトルコア１０を形成する絶縁樹脂体３とギャップ板４をボビンとしてその周囲にコイル６が形成され、リアクトルコア１０とコイル６が放熱性を有する接着剤層８を介してハウジング７の底版に接着され、この底版の下方に冷却器９が配設されてその全体が構成されている。
【００４９】
冷却器９は、ヒートシンクや、冷媒が還流する冷媒還流器、もしくは冷却フィンのうちのいずれか一種もしくはそれらの組み合わせ構造からなる。また、図示を省略するが、リアクトルコア１０とハウジング７が接着剤層８によって接合されるほかに、それぞれの任意箇所同士がボルト締結されるものであってもよい。
【００５０】
放熱性を有する接着剤層８（放熱方向：Ｙ方向）は、シリコーン等からなる接着剤やこれにシリカやアルミナ、窒化アルミや窒化ホウ素などからなる放熱フィラーを含有した接着剤から形成できる。
【００５１】
図示するリアクトル１００は、ハウジング７とリアクトルコア１０の間にコイルからの熱を放熱する封止樹脂体を有していないことから、封止樹脂体を具備する従来のリアクトルに比して重量を格段に低減することができ、さらに、材料コストも大幅に削減することができる。そして、従来の製造方法のように、成形型内で把持される押さえピンによって絶縁樹脂体の一部にできる凹溝を後工程で間詰め処理する必要がないことから、製造工数が増加することもなく、効率的にリアクトルを製造することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、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】
【００５３】
１…磁性コア、１ａ…凹溝、２…絶縁材、２ａ…凹溝、３…絶縁樹脂体、４…ギャップ板、５…接着剤層、６…コイル、７…ハウジング、８…接着剤層、９…冷却器、１０…リアクトルコア、１００…リアクトル、Ｋ１…固定型、Ｋ２…可動型、ＣＡ…キャビティ、ＳＫ…隙間、Ｐ…押さえピン
【図１】
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【図２】
2012004300.tif 000004
【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】
2012004300.tif 000009