(57)【要約】【課題】  振動やうなりを防止し、巻線作業を容易とすることで生産性に優れた線輪部品を提供すること。【解決手段】  Ｕ字状の中空容器の形状を有する、第１の型片１１１と第２の型片１１２の嵌合部１３１、１３２を、巻き線が巻回されたコイル１０３の内側において嵌合して、外周にコイル１０３が配置された平面視が略横長環状の型１１０を形成する。型１１０の開口部１２１、１２２から、少なくとも磁性粉末よりなる磁性体１０１が注型され、平面視が略横長環状の磁性体１０１にコイル１０３が配置された構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの型片から構成された型と、磁性粉末を主として含有する磁性体と、導電体の巻線が巻回されているコイルを備え、前記型は開口部を少なくとも１つ有し、前記型の内部に前記磁性体が設けられ、前記型の一部は前記コイルの内側を貫通していることを特徴とする線輪部品。
【請求項２】
隣り合う前記型片が互いに嵌合されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の線輪部品。
【請求項３】
前記磁性体にはさらに樹脂が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の線輪部品。
【請求項４】
前記磁性体は一体化された閉磁路構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項５】
前記型は電気絶縁性を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の線輪部品。
【請求項６】
一体化された筒状のコイルボビンと、前記コイルボビンの外周面に巻回されたコイルと、前記コイルボビンの内側を貫通している一体化された環状の磁性体を備えていることを特徴とする線輪部品。
【請求項７】
コイルに型片を挿入し、他の型片と嵌合して型を組み立てる工程と、前記型の開口部から前記型の内部に、磁性粉末を主として含有する磁性体を注型する工程を有することを特徴とする線輪部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車あるいは電気自動車の、駆動用モータや電源回路等に用いられるチョークコイルとして好適な線輪部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の線輪部品として、例えば特許文献１に開示されたリアクトル用コアは、矩形状の端面を有するＵ字状コア片と、このＵ字状コア片の端面に適合する端面を有するＩ字状コア片から構成される、平面視が略横長環状のコアに巻線を巻回する構成となっている。また、各コア片の間には、コアの透磁率を調整してリアクトルのインダクタンスを所望の値にするための非磁性素材のギャップ材が配されており、ギャップ材とコア片は接着剤にて接着固定されてリアクトルコアが形成されている。
【０００３】
また、磁性粉末を硬化させて得られたコアに巻線を巻回する構成とするものや、磁性粉末の内部に巻線を巻回してなるコイルを埋設する構成とするものがある。例えば特許文献２に開示された線輪部品は、磁性粉末と非磁性粉末と樹脂との混成物を硬化させて得られたコアの周囲に巻線を巻回する構成と、磁性粉末と非磁性粉末と樹脂との混成物を硬化させて得られた、閉磁路構造を有するコアの内部に巻線を巻回してなるコイルが埋設されている構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２１６８８号公報
【特許文献２】特開２００６−０２４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、コイルへの通電によってギャップ部に磁極が生じ、磁極の間の電磁力によって振動やうなりが生じやすくなるという課題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている構成では、磁性粉末と非磁性粉末と樹脂との混成物を硬化させて得られた、閉磁路構造を有するコアの周囲に巻線を旋回するため、特許文献１に開示されている、分割されたコアの構成に比べて巻線作業が困難であり、生産性が低下するという課題がある。
【０００７】
そこで本発明は、振動やうなりを防止し、巻線作業を容易とすることで生産性に優れた線輪部品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】
少なくとも２つの型片から構成された型と、磁性粉末を主として含有する磁性体と、導電体の巻線が巻回されているコイルを備え、前記型は開口部を少なくとも１つ有し、前記型の内部に前記磁性体が設けられ、前記型の一部は前記コイルの内側を貫通している線輪部品により、上記課題が解決できる。
【０００９】
また、本発明による線輪部品の型は、隣り合う前記型片が互いに嵌合されて構成されていてもよい。
【００１０】
型が少なくとも２つの型片から構成されることによって、巻線が巻回されたコイルを型片に挿入することで、型にコイルを容易に配置することが可能となる。すなわち、予め巻線が巻回されているコイルを磁性体の外周に配置させることが容易な為、硬化した磁性体に巻線を巻回する作業を行う必要がないので、予め巻線を巻回しておく事ができる。
【００１１】
また、型は２つ以上の型片に分割されていれば良く、型の分割位置については特に制限はない。しかし、予め巻回されたコイルに分割位置を通すことで、コイルを型の外周に配置させる場合、コイルに型片を容易に通すことが可能な位置が分割されていることが望ましい。
【００１２】
また、本発明による線輪部品の磁性体には、さらに樹脂が含まれていてもよい。
【００１３】
また、本発明による線輪部品の磁性体は、一体化された閉磁路構造を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による線輪部品の型は、電気絶縁性を有していてもよく、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂またはフッ素樹脂などの電気絶縁体より形成することができる。
【００１５】
また、本発明による線輪部品は、一体化された筒状のコイルボビンと、前記コイルボビンの外周面に巻回されたコイルと、前記コイルボビンの内側を貫通している一体化された環状の磁性体を備えていることを特徴とする。
【００１６】
分割された複数の型片を嵌合して一体化した型を用いることで、型の内部に注型した磁性体を硬化してなる、一体化された閉磁路構造を有する磁性体を得ることが可能となる。また、隣り合う型片同士を嵌合する際に、コイルボビンを装着することで、一体化された磁性体に、一体化されたコイルボビンが装着された構成とできる。さらに、型は既に分割されているため、硬化された磁性体から取り外す事も可能である。
【００１７】
また、本発明による線輪部品の製造方法は、コイルに型片を挿入し、他の型片と嵌合して型を組み立てる工程と、前記型の開口部から前記型の内部に、磁性粉末を主として含有する磁性体を注型する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ギャップのない一体化された閉磁路構造を有した磁性体を提供できる為、電磁力による振動やうなりを生じるギャップをなくすことができる。また、予め巻回されたコイルに型片を挿入し、他の型片と嵌合して型を組み立てた後に、磁性体を形成する為、巻線作業が容易となる。
【００１９】
以上のことより、振動やうなりを防止し、巻線作業を容易とすることで生産性に優れた線輪部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１による線輪部品の概略構成図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２による線輪部品の概略構成図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図３】実施例１と比較例１について直流重畳特性の計測結果を示すグラフである。
【図４】実施例２と比較例２について発生応力の変化の計測結果を示すグラフである。
【図５】本発明の線輪部品について樹脂の配合比によるインダクタンスの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の線輪部品、およびその製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による線輪部品の概略構成図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１に示されるように、実施の形態１の線輪部品１００は型１１０と、型１１０の内部に有する磁性体１０１と、型１１０に配置されたコイル１０３とを備えている。型１１０はＵ字状の中空容器の形状を有する第１の型片１１１と第２の型片１１２から構成されている。第１の型片１１１は開口部１２１を有し、第２の型片１１２は開口部１２２を有している。
【００２３】
第１の型片１１１と第２の型片１１２の嵌合部１３１、１３２を嵌合することで、平面視が略横長環状の型１１０を構成しており、型１１０には巻線が巻回されたコイル１０３が配置されている。
【００２４】
また、第１の型片１１１の嵌合部１３１、１３２の断面形状の寸法は、第２の型片１１２の嵌合部１３１、１３２の断面形状の寸法より、型１１０の肉厚程度縮小されており、嵌め合わせることで嵌合している。嵌合した型１１０の内部には、少なくとも磁性粉末からなる磁性体１０１を充填しており、磁性体１０１を硬化して一体化された閉磁路構造となっている。さらに、開口部１２１、１２２を絶縁テープ（図示せず）で塞いだ型１１０はハウジング１５０に格納され、ハウジング１５０との間に高伝熱性樹脂（図示せず）が充填されている。
【００２５】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による線輪部品の概略構成図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図２に示されるように、実施の形態２の線輪部品２００は型２１０と、型２１０の内部に有する磁性体２０１と、型２１０に配置されたコイル２０３とを備えている。型２１０はＵ字状の中空容器の形状を有する第１の型片２１１と第２の型片２１２と、中空円筒状の形状を有する第３の型片２１３と第４の型片２１４から構成されている。第１の型片２１１は開口部２２１を有し、第２の型片２１２は開口部２２２を有している。
【００２６】
第１の型片２１１と第３の型片２１３の嵌合部２３１を嵌合し、第１の型片２１１と第４の型片２１４の嵌合部２３３を嵌合し、第２の型片２１２と第３の型片２１３の嵌合部２３２を嵌合し、第２の型片２１２と第４の型片２１４の嵌合部２３４を嵌合することで、平面視が略横長環状の型２１０を構成しており、型２１０には巻線が巻回されたコイル２０３が配置されている。
【００２７】
また、第３の型片２１３の嵌合部２３１、２３２の断面形状の寸法は、第１の型片２１１の嵌合部２３１と第２の型片２１２の嵌合部２３２の断面形状の寸法より、型２１０の肉厚程度縮小されており、嵌め合わせることで嵌合している。また、第４の型片２１４の嵌合部２３３、２３４の断面形状の寸法は、第１の型片２１１の嵌合部２３３と第２の型片２１２の嵌合部２３４の断面形状の寸法より、型２１０の肉厚程度縮小されており、嵌め合わせることで嵌合している。
【００２８】
嵌合した型２１０の内部には、少なくとも磁性粉末からなる磁性体２０１を充填しており、磁性体２０１を硬化して一体化された閉磁路構造となっている。さらに、開口部２２１、２２２を絶縁テープ（図示せず）で塞いだ型２１０はハウジング２５０に格納され、ハウジング２５０との間に高伝熱性樹脂（図示せず）が充填されている。
【００２９】
ここで、上記磁性体の充填方法だが、開口部に各々ノズル（図示せず）を取り付け、開口部が概ね垂直方向に配置されるように型を傾ける。そして、上側となった開口部に取り付けられたノズルから磁性体が溢れる程度まで、下側の開口部に取り付けられたノズルから磁性体を注型する。
【００３０】
また、コイルは、例えば絶縁被覆を有する巻線により形成され、断面円形状の丸線を螺旋巻きにしたものや、断面矩形状の角線をエッジワイズ巻きにしたもの等を用いることができる。さらに、予めボビンコイルに巻線を巻回しておき、型片をボビンコイルの内側に挿入して、他の型片と嵌合させることで、型に配置してもよい。
【００３１】
また、磁性粉末は球状粉末であることが望ましい。球状の磁性粉末を用いることで、混成物における磁性粉末の充填率を向上させることができる。係る球状の磁性粉末は、例えばガスアトマイズ法によって得られる。また、磁性粉末の平均粒径が９００μｍを超えると十分な歩留まりや特性、性能が得られないため、磁性粉末の平均粒径は９００μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
また、磁性粉末は、磁気飽和を起こしにくいため、軟磁性粉末、詳しくは、Ｆｅ系の軟磁性粉末であることが望ましい。さらに具体的には、軟磁性粉末はＦｅ−Ｓｉ系粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末、およびＦｅ系アモルファス粉末であることが望ましい。
【００３３】
また、非磁性粉末は、炭酸カルシウム粉若しくは水酸化アルミニウム粉を含む無機質材系粉末、シリカ粉、アルミナ粉、酸化チタン粉、石英ガラス粉、ジルコニウム粉、またはガラス繊維から選択された少なくとも一つの材質である事が望ましい。また、樹脂は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が望ましい。
【００３４】
嵌合部の形状は上記の形状に限らず、型の内部に設けられた磁性体が型の外に漏れ出てこなければ特に制限はしない。また、内部に磁性体を有した型の開口部は、絶縁テープなどの電気絶縁体で塞ぎ、磁性体が外部から直接見えないようにしておくことが望ましい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
以下、図１に示した実施の形態１の線輪部品を作製した実施例１について説明する。
【００３６】
型は、フェノール樹脂からなる厚さ０．５ｍｍのＵ字状の中空容器の形状を有する第１の型片と第２の型片から構成した。また、第１の型片と第２の型片は各々開口部を一つと嵌合部を２つ有しており、第１の型片の嵌合部は第２の型片の嵌合部と嵌合して接着固定できるように、第２の型片の嵌合部と比較して、嵌合部における断面形状の寸法が０．５ｍｍ程度縮小した形状とした。この嵌合部にエポキシ樹脂系の接着剤を塗布後、コイルが巻回された空間において嵌合することで、コイルの内側を貫通した型を形成した。
【００３７】
磁性体には磁性粉末として平均粒径１２０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末と、非磁性粉末として平均粒径２０μｍのアルミナ粉末と、樹脂としてエポキシ系樹脂を用いた。これらの混成物における樹脂の配合比を４０体積％とし、磁性粉末と非磁性粉末との配合比を８０対２０として混合、攪拌して磁性体を得た。
【００３８】
コイルが外周に配置された型の開口部に各々ノズルを取り付け、開口部が概ね垂直方向に配置されるように型を傾けた。そして、上側の開口部に取り付けられたノズルから磁性体が溢れる程度まで、下側の開口部に取り付けられたノズルから磁性体を注型した後、１２０度にて加熱硬化させ、ノズルおよびノズル中の硬化物を除去する事でロの字型の磁性体を作製した。
【００３９】
磁性体を作製した後、型の開口部を絶縁テープで塞ぎ、アルミからなるハウジングに格納して、窒化アルミ等の高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等の混練物からなる高伝熱性樹脂をハウジング内に充填することで、本発明における実施の形態１の線輪部品を得た。
【００４０】
（比較例１）
比較例１として、磁性粉末からなるコア片と、非磁性素材からなるギャップ材とで、平面視が略横長環状となるよう構成された磁性体にコイルを旋回し、ハウジングに格納した線輪部品を作製した。コア片にはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末からなるコア材を圧粉した、矩形状の端面を有するＵ字状のコア片と、このＵ字状コア片の端面に適合する端面を有するＩ字状コア片とを有し、各コア片の間にはアルミナからなるギャップ材を配置して、ギャップ材とコア片は接着剤にて固定した。コイルを含む外形寸法が実施例１に示した線輪部品と同じ、比較例１とする線輪部品を得た。
【００４１】
直流電源とＬＣＲメータとを用いて、実施例１および比較例１に示した線輪部品の直流重畳特性を計測した。
【００４２】
図３は実施例１と比較例１について直流重畳特性の計測結果を示すグラフである。図３において、実線で示したものが本発明の線輪部品である実施例１を用いた計測結果であり、破線で示したものが従来の線輪部品である比較例１を用いた計測結果である。図３より明らかなように、本発明において、比較例１と同等のインダクタンスの値を示しており、本発明の構成とすることで、従来と同等のインダクタンスを有する線輪部品が得られる。
【００４３】
（実施例２）
以下、図２に示した実施の形態２の線輪部品を作製した実施例２について説明する。
【００４４】
型は、フェノール樹脂からなる厚さ０．５ｍｍのＵ字状の中空容器の形状を有する第１の型片と第２の型片と、フェノール樹脂からなる厚さ０．５ｍｍの中空円筒状の形状を有する第３の型片と第４の型片から構成した。また、第１の型片と第２の型片は各々開口部を一つと、嵌合部を２つ有しており、第３の型片と第４の型片は各々嵌合部を２つ有している。第３の型片と第４の型片の嵌合部は、第１の型片と第２の型片の嵌合部と嵌合して接着固定できるように、第１の型片と第２の型片の嵌合部と比較して、嵌合部における断面形状の寸法が０．５ｍｍ程度縮小した形状とした。また、第３の型片と第４の型片の外周部には、あらかじめコイルを巻回した。
【００４５】
これらの嵌合部にエポキシ樹脂系の接着剤を塗布後、第１の型片の嵌合部内周面と、第３の型片と第４の型片の嵌合部外周面とを嵌合し、第２の型片の嵌合部内周部と、第３の型片と第４の型片の他方の嵌合部外周面とを嵌合することで、コイルの内側を貫通した型を形成した。
【００４６】
磁性体には磁性粉末として平均粒径１２０μｍのＦｅ−Ｓｉ系粉末と、非磁性粉末として平均粒径２０μｍのシリカ粉末と、樹脂としてエポキシ系樹脂を用いた。これらの混成物における樹脂の配合比を５０体積％とし、磁性粉末と非磁性粉末との配合比を８０対２０として混合、攪拌して磁性体を得た。
【００４７】
コイルが外周に配置された型の開口部に各々ノズルを取り付け、開口部が概ね垂直方向に配置されるように型を傾けた。そして、上側の開口部に取り付けられたノズルから磁性体が溢れる程度まで、下側の開口部に取り付けられたノズルから磁性体を注型し、１２０度にて加熱硬化させ、ノズルおよびノズル中の硬化物を除去する事でロの字型の磁性体を作製した。
【００４８】
磁性体を作製した後、型の開口部を絶縁テープで塞ぎ、アルミからなるハウジングに格納して、窒化アルミ等の高伝熱性フィラーとエポキシ樹脂等の混練物からなる高伝熱性樹脂をハウジング内に充填することで、本発明における実施の形態２の線輪部品を得た。
【００４９】
（比較例２）
比較例２として、磁性粉末からなるコア片と、非磁性素材からなるギャップ材とで平面視が略横長環状となるよう構成された磁性体に、コイルを旋回してハウジングに格納した線輪部品を作製した。コア片にはＦｅ−Ｓｉ系粉末からなるコア材を圧粉した矩形状の端面を有するＵ字状のコア片と、このＵ字状コア片の端面に適合する端面を有するＩ字状コア片とを有し、各コア片の間には、アルミナからなるギャップ材を配置して、ギャップ材とコア片は接着剤にて固定した。コイルを含む外形寸法が実施例２に示した線輪部品と同じ、比較例２とする線輪部品を得た。
【００５０】
実施例２および比較例２のハウジングの外周部で、線材引出口（図示せず）の反対側に歪みゲージを貼付し、コイルに１０ｋＨｚの交流電流を通電して、実施例２および比較例２に示した線輪部品の発生応力の変化を計測した。
【００５１】
図４は実施例２と比較例２について発生応力の変化の計測結果を示すグラフである。図４において、実線で示したものが本発明の線輪部品である実施例２を用いた計測結果であり、破線で示したものが従来の線輪部品である比較例２を用いた計測結果である。図４より明らかなように、本発明においては、比較例２に対して発生応力の値が小さくなっており、本発明の構成とすることで、従来に比べて応力に起因する振動やうなりの発生を低減することできる。
【００５２】
（実施例３）
実施例３として、磁性体の混成物における樹脂の配合比を２０体積％〜９０体積％とし、他は実施例２と同様とした。磁性粉末と非磁性粉末と上記配合比の樹脂とを混合して磁性体とし、各々線輪部品を作製した。なお、樹脂の配合比を２０体積％未満とすると、磁性粉末と樹脂との混合が困難となり、型への注型が行えず、９０体積％を超えると、磁性粉末の量が減少するため、磁気特性が低下する。
【００５３】
図５は本発明の線輪部品について樹脂の配合比によるインダクタンスの変化を示すグラフである。図５に示されるように、本発明においては、磁性体の混成物における樹脂の配合比が２０体積％〜９０体積％の範囲内で作製可能であり、２０体積％〜４０体積％もしくは、７０体積％〜９０体積％とした場合においては、インダクタンスの変化が小さくなる。本発明の構成において、磁性体の混成物における樹脂の配合比を４０体積％〜７０体積％とすることで、配合比によりインダクタンスを調整することができる。このことより、磁性体の混成物における樹脂の配合比は、２０体積％〜９０体積％が望ましく、さらに４０体積％〜７０体積％であることが望ましい。
【００５４】
本発明の線輪部品は、以上に述べたような構成とすることで、一体化された閉磁路構造を有する磁性体に、一体化されたコイルボビンや既に巻回されたコイルを容易に配置することが可能となる。また、ギャップ部を必要としないため、電磁力による振動やうなりの発生を防止することができる。これにより、振動やうなりが生じにくく、巻線作業が容易な線輪部品が得られる。
【００５５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記の実施の形態や実施例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で、構成の変更や修正、および材料などの変更が可能である。すなわち、当業者であれば成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勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１００、２００  線輪部品
１０３、２０３  コイル
１０１、２０１  磁性体
１１０、２１０  型
１１１、２１１  第１の型片
１１２、２１２  第２の型片
２１３  第３の型片
２１４  第４の型片
１２１、１２２、２２１、２２２  開口部
１３１、１３２、２３１、２３２、２３３、２３４  嵌合部
１５０、２５０  ハウジング
【図１】
2012235052.tif 000003
【図２】
2012235052.tif 000004
【図３】
2012235052.tif 000005
【図４】
2012235052.tif 000006
【図５】
2012235052.tif 000007