特開 2015-153968 リアクトルの製造方法およびリアクトル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-153968(P2015-153968A)

(43)【公開日】2015年8月24日

(54)【発明の名称】リアクトルの製造方法およびリアクトル

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/12 20060101AFI20150728BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20150728BHJP

   H01F 27/32 20060101ALI20150728BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/12 Z

   H01F37/00 J

   H01F37/00 M

   H01F37/00 C

   H01F27/32 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-28142(P2014-28142)

(22)【出願日】2014年2月18日

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095669

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 登

(72)【発明者】

【氏名】高田 崇志

(72)【発明者】

【氏名】吉川 浩平

【テーマコード（参考）】

5E044

【Ｆターム（参考）】

5E044AA08

5E044AB01

5E044CA01

5E044CA08

5E044CB10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】注型樹脂を用いなくても、振動によるコイルターン間の絶縁破壊が抑制されるとともに、コイルの冷却を行うことができるリアクトルの製造方法、およびリアクトルを提供する。
【解決手段】導体線の表面が絶縁被覆層に覆われた素線１１の表面の一部に、硬化性樹脂１２’を未硬化の状態で塗布する工程と、塗布した前記硬化性樹脂１２’を硬化させる工程と、前記硬化性樹脂１２’を配置した部位を、隣接するコイルターンが相互に対向する部位に配置しながら、前記素線１１を巻き回してコイルを形成する工程と、をこの順に連続的に実行する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体線の表面が絶縁被覆層に覆われた素線の表面の一部に、硬化性樹脂を未硬化の状態で塗布する工程と、
塗布した前記硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記硬化性樹脂を配置した部位を、隣接するコイルターンが相互に対向する部位に配置しながら、前記素線を巻き回してコイルを形成する工程と、を
この順に連続的に実行することを特徴とするリアクトルの製造方法。

【請求項2】

前記コイルは、角型コイルであり、少なくとも前記角型コイルの角部に前記硬化性樹脂を配置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】

前記硬化性樹脂を相対的に前記コイルの中心軸に近い領域に配置し、前記硬化性樹脂に被覆されずに前記素線が露出した部位を、前記硬化性樹脂を配置する領域よりも前記コイルの中心軸から遠い領域に配置することを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトルの製造方法。

【請求項4】

前記硬化性樹脂を、前記素線の軸線方向に沿って、不連続に配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。

【請求項5】

前記硬化性樹脂を、前記素線の軸線方向全体にわたって連続的に配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。

【請求項6】

前記硬化性樹脂は、光硬化性を有することを特徴とする請求項１から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7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されることを特徴とするリアクトル。

【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およびリアクトルに関し、さらに詳しくは、素線表面に硬化性樹脂よりなる層が形成されたリアクトルの製造方法、およびそのようなリアクトルに関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド自動車や、電気自動気車、燃料電池自動車等の車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置には、コイルを備えてなるリアクトルが用いられる。リアクトルの構造は、例えば特許文献１に開示されている。図６に、特許文献１に記載されているような従来一般のリアクトル９０について、断面図を示す。リアクトル９０においては、磁心（コア）９２を挿通されたコイル９１が、側壁部９３と底板部９４よりなるケースの中に収容されている。そして、ケースの内部の空間には、注型樹脂（封止樹脂）９５が充填されている。注型樹脂９５は、コイル９１の絶縁を維持する役割や、コイル９１の冷却を促進する役割を有する。注型樹脂９５は、コイル９１のコイルターン間にも浸入し、コイル９１全体の絶縁のみならず、コイルターン間の絶縁にも効果を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２５３３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来一般のリアクトル９０において、ケース内に充填された注型樹脂９５は、温度変化などによって割れを生じる場合がある。すると、上記のような注型樹脂９５の機能が十分に果たされなくなる。そこで、注型樹脂９５を用いることなく、コイル９１の絶縁と冷却を行えるリアクトルを製造することを検討する余地がある。

【0005】

しかし、注型樹脂９５を用いない場合には、リアクトル９０が搭載された車両の振動等によって、コイル９１が振動を起こし、コイルターン間で摩擦が発生する。コイルターン間で摩擦が起こると、コイル９１の素線の外周に形成されたエナメル等よりなる絶縁被覆が摩耗し、コイルターン間の絶縁が保てなくなる恐れがある。

【0006】

本発明の解決しようとする課題は、注型樹脂を用いなくても、振動によるコイルターン間の絶縁破壊が抑制されるとともに、コイルの冷却を行うことができるリアクトルを製造するための製造方法、およびそのようなリアクトルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため本発明にかかるリアクトルの製造方法は、導体線の表面が絶縁被覆層に覆われた素線の表面の一部に、硬化性樹脂を未硬化の状態で塗布する工程と、塗布した前記硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記硬化性樹脂を配置した部位を、隣接するコイルターンが相互に対向する部位に配置しながら、前記素線を巻き回してコイルを形成する工程と、をこの順に連続的に実行することを要旨とする。

【0008】

ここで、前記コイルは、角型コイルであり、少なくとも前記角型コイルの角部に前記硬化性樹脂を配置することが好ましい。

【0009】

また、前記硬化性樹脂を相対的に前記コイルの中心軸に近い領域に配置し、前記硬化性樹脂に被覆されずに前記素線が露出した部位を、前記硬化性樹脂を配置する領域よりも前記コイルの中心軸から遠い領域に配置することが好ましい。

【0010】

そして、前記硬化性樹脂を、前記素線の軸線方向に沿って、不連続に配置するとよい。

【0011】

あるいは、前記硬化性樹脂を、前記素線の軸線方向全体にわたって連続的に配置するとよい。

【0012】

また、前記硬化性樹脂は、光硬化性を有することが好ましい。

【0013】

本発明にかかるリアクトルは、上記のような本発明にかかる製造方法によって製造されることを要旨とする。

【発明の効果】

【0014】

上記発明にかかるリアクトルの製造方法を用いれば、隣接するコイルターンが相互に対向する部位の素線表面に硬化性樹脂を配置したコイルを製造し、リアクトルを構成することができる。これにより、コイル全体が振動を受け、コイルターン間で振動が発生した場合にも、少なくとも硬化性樹脂に被覆された部位において、各コイルターンを構成する素線同士が直接接触することがなく、コイルターン間の摩擦によって絶縁被覆層が摩耗するのが抑制される。従って、コイルが振動を受けた際にも、コイルターン間の絶縁性が維持されやすい。一方、コイルを構成する素線に、硬化性樹脂に被覆されずに露出した部位が存在することで、この部位をコイルの冷却に用いることができる。

【0015】

そして、上記製造方法においては、素線をコイル形状に巻き回す前に、素線表面の所定位置に硬化性樹脂を配置しておくので、硬化性樹脂をコイルターン間の部位に配置した構造を、簡便に形成することができる。また、硬化性樹脂を配置する部位を精度よく制御しやすく、また、硬化性樹脂に被覆されずに露出された部位を確実に残しやすい。さらに、未硬化の硬化性樹脂を素線に塗布する工程と、硬化させる工程、素線を巻き回してコイルを形成する工程を連続的に実行することで、簡便に上記のようなコイルを製造することができる。

【0016】

ここで、コイルが、角型コイルである場合に、少なくとも角型コイルの角部に硬化性樹脂を配置すれば、コイルの外周面と内周面の寸法の差によってコイルターン間の間隔が狭くなりやすく、従って振動による絶縁被覆層の摩耗が起こりやすい角型コイルの角部において、硬化性樹脂がコイルターン間に存在することで、振動によるコイルターン間の絶縁破壊を効果的に抑制することができる。

【0017】

また、硬化性樹脂を相対的に前記コイルの中心軸に近い領域に配置し、硬化性樹脂に被覆されずに素線が露出した部位を、硬化性樹脂を配置する領域よりもコイルの中心軸から遠い領域に配置する場合には、コイルターン間の間隔が狭くなりやすく、従って振動による絶縁被覆層の摩耗が起こりやすいコイルの中心軸側の領域に、硬化性樹脂が配置されることになるので、コイルターン間の絶縁破壊を一層効果的に抑制することができる。

【0018】

そして、硬化性樹脂を、素線の軸線方向に沿って、不連続に配置する場合には、硬化性樹脂に被覆されずに露出する領域の割合が大きくなるので、コイルの冷却効率を高めることができる。また、特に絶縁被覆層の摩耗が起こりやすい部位を選択して硬化性樹脂を配置することで、コイルターン間の絶縁破壊抑制の効果とコイルの冷却効率を高度に両立することができる。

【0019】

あるいは、硬化性樹脂を、素線の軸線方向全体にわたって連続的に配置する場合には、コイルの巻き回し方向に沿って全域に硬化性樹脂が配置されることになるので、コイルターン間の絶縁破壊を抑制する効果が特に高くなる。また、素線の巻き回しに際し、角型コイルの角部の位置等、コイルの巻き回し構造と、素線上に硬化性樹脂を配置する位置との間の整合関係を考慮する必要がないので、製造工程を簡略にすることができる。

【0020】

また、硬化性樹脂が、光硬化性を有する場合には、未硬化の状態の硬化性樹脂を塗布した後、光照射によって硬化性樹脂を短時間で硬化させることができるので、未硬化のままの硬化性樹脂が、塗布した所定部位以外の部位に流出して硬化するのを防止できる。これにより、硬化性樹脂に被覆された部位と、被覆されずに露出した部位とを、設計どおりに共存させることが容易となり、所望されるとおりの絶縁破壊抑制効果と冷却効率を有するコイルを製造することができる。また、素線に未硬化の樹脂を塗布してからコイル形状への巻き回しを行うまでの時間が短くて済むので、コイルを高速で製造することができ、また製造装置の構成を簡略にすることができる。

【0021】

上記発明にかかるリアクトルは、隣接するコイルターンが相互に対向する部位の素線表面に、硬化性樹脂が配置されたコイルを有する。これにより、コイル全体が振動を受け、コイルターン間で振動が発生した場合にも、各コイルターンを構成する素線同士が直接接触することがなく、コイルターン間の摩擦によって絶縁被覆層が摩耗するのが抑制される。従って、コイルが振動を受けた際にも、コイルターン間の絶縁性が維持されやすい。一方、コイルを構成する素線に、硬化性樹脂に被覆されずに露出した部位が存在することで、この部位をコイルの冷却に用いることができる。そして、硬化性樹脂が、コイルを巻き回す前の長尺の状態で素線上に配置されることから、硬化性樹脂に被覆された部位と、硬化性樹脂に被覆されずに露出された部位が、精度よく配置されて共存している。これにより、絶縁破壊の抑制と冷却効率が、高度に両立される。また、注型樹脂を用いる必要がないことで、リアクトル全体が簡素化、軽量化される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態にかかるリアクトルを構成するコイルを示す斜視図である。

【図2】上記コイルの中心軸方向に沿って、対角に配置された角部を通る断面図である。

【図3】上記コイルのコイルターン１つを抽出した平面図である。

【図4】別の例にかかるコイルにおいて、コイルターン１つを抽出した平面図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる例を示している。

【図5】本発明の一実施形態にかかるリアクトルの製造方法を示す模式図である。

【図6】従来一般のリアクトルを示す断面図である（断面を示すハッチングは適宜省略している）。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0024】

［リアクトルの構造］
まず、本発明の一実施形態にかかるリアクトルについて説明する。図１〜３に、本発明の一実施形態にかかるリアクトルを構成するコイル１０を示す。

【0025】

コイル１０は、導体線１１ａの外周を絶縁被覆層１１ｂによって被覆した素線１１を、螺旋状に巻き回したものである。コイル１０は、２本の直線部１０ａ，１０ａを、巻き回し方向を揃えて２本並べた全体形状を有している。

【0026】

導体線１１ａは、例えば、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属よりなる。絶縁被覆層１１ｂは、例えば、ポリアミドイミドに代表されるエナメル材よりなる。また、素線１１の形状としては、コイル１０の冷却性を上げ、また巻き回しの密度を高める観点から、平角線であることが好ましい。そして、コイル１０は、固定の容易性等の観点から、角柱の角を丸めた形状を有する角型コイルとして形成されることが好ましい。

【0027】

コイル１０の各直線部１０ａの中空部Ｖには、磁心２０が挿入されている。磁心２０は、公知の磁心と同様の構成を有し、例えば、図６に示す、磁性材料よりなるコア部９２ａと非磁性材料よりなるギャップ部９２ｂが交互に接続された磁心９２と同様のものを適用することができる。

【0028】

磁心２０を挿入されたコイル１０は、適宜、底面板（不図示）等の取付面に固定され、入出力用の端子やセンサ等を取り付けられて、リアクトルとして組み上げられる。ここで、図６に示す従来のリアクトル９０においては、コイル９１は底板部９４と側壁部９３よりなるケースに収容され、ケース内の空間に注型樹脂９５が満たされるが、本実施形態にかかるリアクトルにおいては、注型樹脂は使用されない。つまり、図６における側壁部９３に相当する部材は必要がなく、底板部９４に相当する取付面に取り付けられたままの状態で、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に組み込まれる。

【0029】

本実施形態にかかるリアクトルは、コイル１０を構成する素線１１のコイルターン（螺旋の各ピッチ）間の部位に、ターン間樹脂層１２が配置されている点に特徴を有する。つまり、図２，３に示すように、各コイルターンが隣接するコイルターンと対向する部位において、素線１１の表面に、絶縁性の硬化性樹脂（反応性樹脂）よりなるターン間樹脂層１２が形成されている。ターン間樹脂層１２は、コイル１０を構成する素線１１の表面全体を被覆することはなく、コイル１０には、ターン間樹脂層１２に覆われず、素線１１（の絶縁被覆層１１ｂ）が露出した領域が、ターン間樹脂層１２に被覆された領域と共存している。ここで、素線１１が露出しているとは、大気等、リアクトルが設置される周辺環境に露出されていることを意味し、注型樹脂等、ターン間樹脂層１２以外の樹脂に覆われている状態は含まない。図２では、ターン間樹脂層１２は、素線１１の一方面のみに形成されているが、両面に形成されていてもよい。あるいは、ターン間樹脂層１２は、隣接するコイルターン間で相互に対向する素線１１の両方に接触し、両素線１１を連結するように配置されてもよい。

【0030】

コイル１０のコイルターン間に面する部位に、ターン間樹脂層１２が形成されていることで、コイル１０が振動を受け、隣接するコイルターンの間で振動、つまりコイルターン間の相対変位が起こっても、少なくともターン間樹脂層１２が存在する部位においては、コイルターン間で素線１１の表面同士が直接接触することが防止される。

【0031】

コイル１０の振動は、リアクトルが搭載された車両の振動等によって引き起こされる。そして、この種の振動によって隣接するコイルターンが直接接触し、衝突し合うことで摩擦を起こすと、素線１１表面の絶縁被覆層１１ｂが摩耗する恐れがある。すると、コイルターン間の絶縁が破壊されて、短絡（レアショート）が発生し、リアクトルの出力特性が変化してしまう。また、短絡が生じた部位に、大電流が流れることにより、急速な発熱が起こる。発熱は、はんだ部の溶断や接着部の剥離等、コイル１０周辺に配置された他の部材にも影響を及ぼし、走行中の車両の停止や、部材の不可逆的な損傷等にもつながる可能性がある。

【0032】

これに対し、本実施形態にかかるリアクトルにおいては、コイルターン間にターン間樹脂層１２が形成されており、コイルターン間で素線１１どうしが直接接触しないことで、振動を受けても、少なくともターン間樹脂層１２に被覆された部位において、素線１１の表面の絶縁被覆層１１ｂが摩耗を受けにくくなっている。従って、コイルターン間の短絡やそれに伴う発熱の発生が抑制されている。万一大きな衝撃がコイル１０に印加された場合にも、ターン間樹脂層１２が変形または破壊されることで、素線１１の絶縁被覆層１１ｂが保護される。さらに、特に、隣接するコイルターン間で相互に対向する素線１１の両方に接触し、両コイルターンを連結するように、ターン間樹脂層１２配置されている場合には、隣接するコイルターンがターン間樹脂層１２を介して相互に対して固定された状態となり、コイルターン間の相対運動自体が制限されるので、コイルターン間の絶縁破壊を抑制する効果が大きくなる。

【0033】

一方、コイル１０を構成する素線１１の全表面がコイルターン間樹脂層１２に覆われているのではなく、一部は露出されていることで、電流を印加されてコイル１０が発熱した際にも、この露出部を介して、冷却（放熱）を行うことができる。つまり、コイルターン間の絶縁破壊の抑制と、冷却性の確保を、両立することができる。

【0034】

ターン間樹脂層１２は、いかなる硬化性樹脂（反応性樹脂）よりなってもよい。ここで、硬化性樹脂を採用しているのは、硬化性樹脂は一般に、熱を受けても軟化や溶融を起こしにくく、コイル１０が発熱しても、コイルターン間における絶縁被覆層１１ｂの摩耗を抑制するターン間樹脂層１２の機能が高度に維持されるからである。また、未硬化の状態で素線１１の所定の部位に塗布し、硬化させることで、所望される部位にターン間樹脂層１２が形成され、他の部位は露出された構造を作製しやすいからである。硬化方式としては、光硬化、熱硬化、湿気硬化、二液反応硬化等を挙げることができる。複数の硬化方式が併用されてもよい。コイル１０の製造方法の説明において後述するように、製造工程の簡便性とターン間樹脂層１２の配置の精度の観点からは、硬化性樹脂が光硬化性（特に紫外線硬化性）を有することが好ましい。

【0035】

また、ターン間樹脂層１２を構成する硬化性樹脂は、いかなる樹脂種よりなってもよく、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレア系樹脂などを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。さらに、硬化性樹脂には、着色用顔料、粘度調整剤、老化防止剤、無機充填材、保存安定剤、分散剤など、添加剤が加えられていても良い。

【0036】

上記のように、ターン間樹脂層１２が、隣接するコイルターンが対向する部位の素線１１の表面に形成され、かつ、ターン間樹脂層１２に被覆されない露出部が素線１１の表面に残されてさえいれば、ターン間樹脂層１２は、隣接するコイルターンが対向する部位において、素線１１の幅方向、つまりコイル１０の中心軸Ｃに直交する方向、そして素線１１の軸線方向（長手方向）、つまりコイル１０の巻き回し方向に沿って、どのような位置に形成されていてもよい。しかし、図２および図３に示すような配置をとっていることが好ましい。

【0037】

具体的には、素線１１の幅方向、つまりコイル１０の中心軸Ｃに直交する方向に着目すれば、ターン間樹脂層１２は、コイル１０の中心軸Ｃに近い、内側の部位に形成されていることが望ましい。コイル１０においては、内周面が外周面よりも小さい断面形状を有しているという構造上、各コイルターンを形成する素線１１は、図２において模式的に示すように、相対的に外側が細く（薄く）、内側が太く（厚く）なっている（巻き太り）。つまり、コイルターン間の距離は、コイル１０の外側よりも内側で狭くなっており、コイル１０が振動を受けた際、コイル１０の外側よりも内側で、コイルターン間の接触と、それによる絶縁被覆層１１ｂの摩耗が起こりやすくなっている。そこで、コイル１０の内側部分のコイルターン間にターン間樹脂層１２を配置することで、外側部分に配置する場合よりも、効果的に絶縁被覆層１１ｂの摩耗による絶縁破壊を抑制することができる。特に、素線１１が平角線である場合には、巻き太りが大きくなりやすいので、内側部分にターン間樹脂層１２を配置することの効果が大きい。また、ターン間樹脂層１２をコイル１０の内側部分に配置すると、ターン間樹脂層１２に被覆されない露出部が相対的に外側に配置されることになり、これは、コイル１０の冷却（放熱）の効率を高めるうえで、有利である。なお、図３（および図４，５）では、分かりやすいように、ターン間樹脂層１２をコイル１０の内周縁から少し外側に配置して示しているが、内周縁に接するように配置してもよい。

【0038】

一方、素線１１の軸線方向、つまりコイル１０の巻き回し方向に沿った方向に着目すれば、ターン間樹脂層１２は、角型のコイル１０において、角部Ｂを含む領域に形成することが有利である。これは、角型コイルにおいては、巻き太りが角部Ｂで集中して起こるからである。つまり、図２に、対角上に配置された２つの角部Ｂを通る断面図として示すように、角部Ｂの内側部分において、コイルターン間の間隔が狭くなっており、振動による絶縁被覆層１１ｂの摩耗が発生しやすい。そこで、角部Ｂにターン間樹脂層１２を配置することで、絶縁破壊を特に効果的に抑制することができる。図３に示した例では、ターン間樹脂層１２は、４つの角部Ｂを含み、素線１１の軸線方向の全領域にわたって形成されている。

【0039】

ターン間樹脂層１２を形成する部位と、形成せず露出させる部位の割合は、予想される振動の程度と、コイル１０の発熱の程度を勘案して適宜選択すればよい。ターン間樹脂層１２に被覆された領域の割合を大きくするほど、振動によるコイルターン間の絶縁破壊を抑制する効果が高められ、ターン間樹脂層１２に被覆された領域の割合を小さくするほど、冷却（放熱）の効率が高められる。

【0040】

上記のように、図３に示したコイル１０においては、ターン間樹脂層１２が、素線１１の軸線方向の全領域にわたって連続して形成されている。これにより、振動によるコイルターン間の絶縁破壊を抑制する効果を大きく得ることができる。

【0041】

一方、図４（ａ）〜（ｃ）に示す変形例にかかるコイル１０ａ〜１０ｃにおいては、ターン間樹脂層１２は、素線１１の軸線方向に沿って、不連続に（間欠的に）形成されている。これらの場合には、図３のようにターン間樹脂層１２が素線１１の軸線方向に沿って連続的に形成されている場合よりも、ターン間樹脂層１２に被覆されずに素線１１が露出した領域の割合が大きく、コイルの冷却効率を高めることができる。図４（ａ）〜（ｃ）のコイル１０ａ〜１０ｃのうち、角部Ｂにターン間樹脂１２を選択的に配置されてなる図４（ａ）のコイル１０ａが、上記したように、角部Ｂにおいて起こりやすい絶縁被覆の摩耗を効果的に防ぐことができる点において、特に好ましい。

【0042】

以上のように、本実施形態にかかるリアクトルにおいては、コイル１０（１０ａ〜１０ｃ）を形成する素線１１表面の、コイルターン間に配置された部位を含む領域に、ターン間樹脂層１２が形成され、残りの部位が露出されていることにより、コイル１０が振動を受けた時にコイルターン間で絶縁破壊が起こるのが抑制されるとともに、コイル１０の冷却（放熱）を高効率で行うことができる。従来一般のリアクトル９０においては、コイル９１を収容するケースの内側に注型樹脂９５を充填し、コイルターン間の空隙に浸入した注型樹脂９５によって、コイルターン間の絶縁を確保してきた。また注型樹脂９５を介して、適宜冷却機構を備えたケースの底面板９４に熱を逃がすことで、コイル９１の冷却を行ってきた。しかし、本実施形態にかかるリアクトルにおいては、上記の構成により、注型樹脂を用いなくても、コイルターン間の絶縁とコイル１０の冷却を行うことができる。そして、注型樹脂を用いないことにより、側壁部を備えるケースを用いる必要がない。これにより、従来に比べ、リアクトル全体を簡素化、軽量化できる。

【0043】

［リアクトルの製造方法］
次に、本発明の一実施形態にかかるリアクトルの製造方法について説明する。本製造方法は、上記で説明したコイル１０を製造する工程に特徴を有する。図５に、コイル１０の製造方法を模式的に示す。図５に示した製造方法は、図３に示した、素線１１の軸線方向に沿って連続的にターン間樹脂層１２が形成されたコイル１０を製造するものである。また、ターン間樹脂層１２が光線硬化性樹脂よりなる場合を想定している。

【0044】

コイル１０の製造工程においては、塗布部５１における素線１１への未硬化状態の硬化性樹脂１２’の塗布と、硬化部５２における硬化性樹脂１２’の硬化と、巻き回し部５３における素線１１の巻き回しを、この順に、連続して行う。

【0045】

塗布部５１は、例えばディスペンサノズル５１ａよりなり、長尺状の素線１１の所定の部位に未硬化で流動性の高い状態にある硬化性樹脂１２’を塗布する。つまり、図３のような、ターン間樹脂層１２が連続的に形成されたコイル１０を製造する場合は、図５に示したとおり、平角線１１の一方面（あるいは両面）に硬化性樹脂１２’を連続的に塗布する。

【0046】

硬化部５２は、用いる硬化性樹脂１２’の硬化方法に応じて、塗布部５１において塗布された硬化性樹脂１２’を硬化させることで、ターン間樹脂層１２を素線１１上に形成する工程である。硬化性樹脂１２’として光硬化性樹脂を使用している場合には、硬化部５２は、ランプ、レーザー等、（紫外）光源５２ａよりなり、塗布部５１で硬化性樹脂１２’を塗布した部位を含む素線１１の表面に光Ｌの照射を行う。

【0047】

巻き回し部５３においては、上記のように所定の部位に硬化性樹脂１２’を塗布して硬化させた長尺状の素線１１を巻き回し、コイルとして成形する。巻き回し部５３には、公知の自動巻線機等を用いることができる。この際、素線１１上にターン間樹脂層１２が形成された部位が、コイル１０の中心軸Ｃに対して内側になるように、巻き回しを行う。これにより、完成されたコイル１０において、ターン間樹脂層１２が、隣接するコイルターンが対向する部位に配置され、かつコイル１０の中心軸Ｃに近い内側部分に配置された状態となる。

【0048】

本製造方法においては、素線１１への硬化性樹脂１２’の塗布と硬化を行った後に、素線１１の巻き回しを行うことで、素線１１の一部にターン間樹脂層１２が形成され、他の部分が露出されたコイル１０を、簡便に製造することができる。他に、同様のコイル１０を製造できる可能性がある方法として、素線１１をコイル形状に巻き回した後に、所望の部位に未硬化の硬化性樹脂１２’を塗布または流し込んだ後、硬化させる方法が考えられる。しかし、この方法の場合、未硬化の硬化性樹脂１２’の流動性のために、塗布された硬化性樹脂１２’がコイル１０の所望の場所に留まりにくく、ターン間樹脂層１２の形成を望まない部位にまで広がってしまい、露出部が残せない可能性がある。つまり、ターン間樹脂層１２に被覆された部位と、ターン間樹脂層１２に被覆されずに素線１１が露出した部位とを、所望するとおりに、コイル１０内で精度よく作り分けられなくなってしまう。その結果、得られたコイル１０において、コイルターン間の絶縁破壊を抑制する効果と、コイル１０の冷却効率を高める効果を両立するのが困難になってしまう。これに対し、本製造方法においては、立体的にコイル１０を成形した後ではなく、単純な平面の形状を有する長尺状の素線１１の段階で、硬化性樹脂１２’の塗布と硬化を行うので、素線１１表面において、ターン間樹脂層１２に被覆されない露出された部位を確実に残しながら、ターン間樹脂層１２に被覆された部位と、露出された部位とを、精度よく作り分けることができる。その結果、製造されるコイル１０において、設計通りの部位にターン間樹脂層１２を配置しやすく、コイルターン間の絶縁破壊抑制の効果と、冷却効率とを高度に両立させることが可能となる。また、硬化性樹脂１２’の塗布と硬化の工程およびそれに要する装置も簡素なもので済む。

【0049】

さらに、本製造方法においては、塗布工程と硬化工程、巻き回し工程が連続的に実行されることで、コイル１０の製造工程が特に簡略なものとなっている。つまり、長尺状の素線１１を巻き回してコイル１０を製造する際に、巻き回し部５３の上流に塗布部５１と硬化部５２を設けることで、硬化性樹脂１２’を塗布、硬化させた素線１１を、そのまま巻き回しに用い、コイル１０を完成させることができる。具体的には、従来一般に用いられているような自動巻線機において、素線１１の供給源と素線１１を巻き回す部位の間に、ディスペンサノズル５１ａ等よりなる塗布部５１と、光源５２ａ等よりなる硬化部５２を設ければよい。

【0050】

上記のように、ターン間樹脂層１２を構成する硬化性樹脂１２’は、製造されたコイル１０に要求される特性の観点からは、いかなる硬化方法をとるものであってもよいが、製造方法の観点からは、光硬化性または熱硬化性を有する硬化性樹脂１２’を用いることが好適である。これらの硬化方式を有する樹脂の場合は、硬化部５２の構成を簡素にすることができるからである。硬化性樹脂１２’が光硬化性を有する場合には、上記のように、硬化部５２としてランプやレーザー等の光源５２ａを用いればよく、硬化性樹脂１２’が熱硬化性を有する場合には、硬化部５２として、ヒータ、温風発生装置等の熱源を用いればよい。中でも、硬化性樹脂１２’が光硬化性を有する場合が好適である。光硬化性樹脂は、光を照射すると短時間で硬化するものが多く、熱硬化性樹脂を用いる場合と比較して、塗布部５１にて塗布された後、硬化部５２にて硬化するまでの間に、意図しない部位へ硬化性樹脂１２’が流出する事態が発生しにくい。つまり、コイル１０において、ターン間樹脂層１２に被覆された部位と、ターン間樹脂層１２に被覆されずに露出した部位を、精度よく作り分け、コイルターン間の絶縁破壊抑制の効果とコイル１０の冷却効率とを両立しやすい。また、製造工程において、塗布部５１と硬化部５２の間の距離を短くすることがき、また素線１１を高速でコイル形状に巻き回すことができるので、コイル１０を高速で製造できるとともに、製造装置の構成を簡略にすることができる。

【0051】

光硬化性樹脂の中でも、特に光硬化性と熱可塑性を合わせ持つ、いわゆる反応性ホットメルト（光硬化性ホットメルト）を硬化性樹脂１２’として用いることが好ましい。この場合、加熱して流動化した反応性ホットメルトを塗布部５１にて所定部位に塗布し、その後硬化部５２で光照射を行うことで、ターン間樹脂層１２を形成することができる。反応性ホットメルトは、塗布部５１において素線１１表面に塗布されると、ほぼ瞬時に冷却されて流動性を失い、塗布された以外の部位に流れ出さなくなるので、ターン間樹脂層１２が形成される位置が定められる。そして、その状態で光照射を受けることで、位置決めされた反応性ホットメルトが硬化され、最終的にターン間樹脂層１２が形成される。このように、硬化性樹脂１２’として反応性ホットメルトを用いることで、塗布後の流出を一層抑制することができ、ターン間樹脂層１２に被覆された部位と、被覆されずに露出された部位を、一層高精度に作り分けることができる。

【0052】

以上で説明した図５の製造方法は、ターン間樹脂層１２が素線１１の軸線方向に連続して形成された図３に示したコイル１０を形成するものであった。図４（ａ）〜（ｃ）に示したようなターン間樹脂層１２が素線１１の軸線方向に不連続に形成されたコイル１０ａ〜１０ｃを製造する場合には、塗布部５１において、硬化性樹脂１２’を連続的に塗布する代わりに、不連続に塗布すればよい。この際、次の巻き回し工程においてコイル１０ａ〜１０ｃを形成した時に、硬化性樹脂１２’を塗布した部位がコイル１０ａ〜１０ｃの中で所望の部位になるように、硬化性樹脂１２’を塗布する部位を制御する必要がある。例えば、図４（ａ）のように、ターン間樹脂層１２を角部Ｂに配置したコイル１０ａを形成する場合には、巻き回した後にコイル１０ａの角部Ｂとなる位置に、硬化性樹脂１２’を巻き回し前に塗布しておく必要がある。

【0053】

上記のように、ターン間樹脂層１２が素線１１の軸線方向に沿って不連続に形成されている図４（ａ）〜（ｃ）に示したコイル１０ａ〜１０ｃは、冷却効率を高めやすいという点において優れているが、硬化性樹脂１２’を塗布する部位とコイル１０ａ〜１０ｃの巻き回し構造の位置関係を整合させなければ、設計どおりのコイル１０ａ〜１０ｃを得られない。その反面、図３のようにターン間樹脂層１２が素線１１の軸線方向に沿って連続的に形成されているコイル１０は、冷却効率においては劣るものの、製造時に、硬化性樹脂１２’を塗布する部位とコイル１０の巻き回し構造の位置関係に特に注意を払う必要がなく、製造の簡便性においては優れている。

【実施例】

【0054】

以下に本発明の実施例、比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

【0055】

＜試験試料の作製＞
［実施例１］
図５に示すように、自動巻線機の上流に紫外線硬化性アクリル樹脂のディスペンサノズルと紫外光源を配置した装置を使用し、エナメル被覆を有する平角線を素線として用いて、コイルを製造した。紫外線硬化性アクリル樹脂の塗布は、素線の片側の表面に行い、素線の幅方向に関しては一部を占めるように、軸線方向に関しては連続的に全域を占めるように塗布を行った。塗布の直後、紫外線硬化性樹脂を塗布した部位に、紫外線照射を行い、次いで、紫外線硬化性樹脂を塗布した部位が中心軸Ｃに対して内側となるように、素線を巻き回して角型コイルを形成した。そして、図１に示した形状を有するコイルとコアの組合体を形成して、底面板に固定し、さらに端子接続等を行って、リアクトルとして組み上げた。

【0056】

［実施例２］
実施例１の紫外線硬化性アクリル樹脂を紫外線硬化性ホットメルト樹脂に変更して、同様のリアクトルを作製し、実施例２にかかるリアクトルとした。

【0057】

［実施例３］
実施例１の紫外線硬化性アクリル樹脂を熱硬化性エポキシ樹脂に変更し、加熱によって硬化させて、同様のリアクトルを作製し、実施例３にかかるリアクトルとした。ただし、熱硬化性樹脂の硬化に要する時間を考慮し、コイルの巻き回しの速度は、実施例１および２の場合よりも遅くした。

【0058】

［実施例４〜６］
樹脂を素線の軸線方向全域に連続的に塗布する代わりに、不連続に塗布し、塗布した部位がコイルの４つの角部に配置されるようにしてコイルを形成して、実施例１〜３と同様のリアクトルを製造し、それぞれ実施例４〜６にかかるリアクトルとした。

【0059】

［比較例１］
実施例１と同様のリアクトルを、硬化性樹脂の塗布を行わずに（コイルターン間樹脂層を形成せずに）作製し、比較例１にかかるリアクトルとした。

【0060】

［比較例２，３］
紫外線硬化性アクリル樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂（ポリオレフィン系非架橋型ホットメルト樹脂）を用いて、実施例１（連続塗布）および実施例４（不連続塗布）と同様のリアクトルを形成し、それぞれ、比較例２および比較例３にかかるリアクトルとした。熱可塑性樹脂は、加熱して可塑化した状態で素線に塗布し、放冷することで固化させた。

【0061】

［比較例４］
実施例２と同じ紫外線硬化性ホットメルトを使用し、比較例４にかかるリアクトルを作製した。ただし、実施例２とは異なり、紫外線硬化性ホットメルトは巻き回し前のコイル素線に塗布するのでははく、代わりに、コイル成形後に、コイルを構成する素線の表面全体に広がるように塗布した。

【0062】

［比較例５］
実施例１と同様の形状を有するリアクトルを、溶着巻線（絶縁被覆の外層に熱で溶融可能な樹脂よりなる溶着層を形成した巻線）をコイルの素線として用いて作製した。そして、コイルを加熱してコイルターン間を溶着させた状態で、リアクトル中に組み込み、比較例５にかかるリアクトルとした。溶着巻線の外側には、樹脂の塗布を行っていない。

【0063】

＜試験方法＞
［被覆状態の評価］
各リアクトルに対して、ＪＩＳ Ｄ１６０１に規定される自動車部品振動試験方法に準拠して、振動試験を行った。そして、振動試験後に、コイルターン間の部位に配置された素線の表面の絶縁被覆層（エナメル被覆層）に、剥離等、被覆状態の異常が発生していないかどうか、目視にて確認を行った。絶縁被覆層に剥離等の異常が見られなかったものを、合格「○」とし、剥離等の異常が認められたものを、不合格「×」とした。

【0064】

［リアクトルの特性評価］
上記振動試験の前後で、リアクトルの電気特性を評価し、振動試験によって特性が低下していないかどうかを確認した。特性が低下しなかったものを、合格「○」とし、特性が低下したものを、不合格「×」とした。

【0065】

＜試験結果＞
表１に、各実施例および比較例にかかるリアクトルについて、振動試験後の被覆状態の評価とリアクトルの特性評価の結果を示す。

【0066】

【表1】

【0067】

表１にまとめたとおり、硬化性樹脂の塗布、硬化、素線の巻き回しを連続的に行って、素線表面の一部に硬化性樹脂を配置した実施例１〜６にかかるリアクトルにおいては、硬化性樹脂がコイルの内側部分に連続的に配置されている場合（実施例１〜３）にも、不連続に配置されている場合（実施例４〜６）にも、振動試験を経た後に、素線の絶縁被覆層に摩耗等の異常が見られず、特性が初期の状態から低下することもなかった。

【0068】

これに対し、ターン間樹脂層を形成しなかった比較例１のリアクトルにおいては、振動試験において、コイルターン間で摩擦が起こることで、絶縁被覆層に剥離が発生した。また、これに対応して、コイルターン間の絶縁破壊のために、リアクトルの特性が低下した。

【0069】

硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いた比較例２，３にかかるリアクトルにおいては、振動試験を経ても、絶縁被覆層に摩耗等の異常は見られなかった。しかし、コイルに通電して特性試験を行うと、コイルからの発熱により、試験中に、コイルターン間に配置した熱可塑性樹脂が溶融した。

【0070】

硬化性樹脂を素線の状態で表面の一部に塗布するのではなく、コイル形成後に全体に塗布した比較例４にかかるリアクトルにおいても、振動試験を経た際、絶縁被覆層に摩耗等の異常は見られなかった。しかし、特性評価においては、振動試験を経ることで、当初の状態よりも、特性が低下しているのが観測された。これは、通電中のコイルの冷却不足のためであると考えられる。

【0071】

比較例５にかかる、溶着巻線を用いた場合には、振動試験を経た際に、絶縁被覆層に被覆状態の異常が生じているのが確認された。さらに、振動試験後の特性評価において、コイルターン間に絶縁破壊が起こることで、特性が低下していた。これは、振動試験によって、絶縁被覆層と導体線の間の密着性が低下し、特性評価時の通電によって、絶縁破壊に至ったものと考えられる。つまり、溶着層では、コイルの振動による絶縁被覆層の摩耗を十分には防ぐことができていない。

【0072】

＜結果の考察＞
実施例１〜６および比較例４のように、リアクトルのコイルターン間に、熱硬化性樹脂を配置することで、リアクトルに振動を与えた際にも、コイルターン間の接触によって、絶縁被覆層が剥離等の損傷を受けることが防止される。また、熱可塑性樹脂を使用した場合（比較例２，３）とは異なり、コイルへの通電によってコイルが発熱しても、コイルターン間に配置した硬化性樹脂は溶融することがなく、コイルターン間の絶縁破壊を抑制するという硬化性樹脂の機能が維持されやすい。

【0073】

しかし、比較例４のように、硬化性樹脂をコイル全体に塗布した場合には、コイルを構成する素線の表面が全て硬化性樹脂に覆われることにより、コイルの冷却を十分に行うことができない。これに対し、実施例１〜６のように、熱可塑性樹脂を素線表面の一部にのみに配置した場合には、硬化性樹脂に被覆されていない素線の表面を介してコイルが冷却される。この冷却の効果と、絶縁が維持されることの効果とによって、振動試験を経た後に当初と同じ特性が発揮されている。つまり、絶縁被覆層の保護と、冷却性の維持が両立されている。この点において、実施例１〜３のように硬化性樹脂を素線上に連続的に配置した場合にも、実施例３，４のように不連続に配置した場合にも同様の結果となっている。これは、硬化性樹脂を連続的に配置する場合にも、不連続に配置する場合にも、素線の状態で硬化性樹脂の塗布と硬化を行うことで、硬化性樹脂に被覆された部位と被覆されずに露出した部位とを、素線上に作り分けられていることによると解釈される。

【0074】

熱硬化性樹脂を用いている実施例３，６においても、紫外線硬化性を有する樹脂を用いている実施例１，２，４，５の場合と同様に、振動試験において、絶縁被覆の剥離等の防止と特性の維持を達成できている。しかし、熱硬化性樹脂の硬化に要する時間を確保するために、紫外線硬化性を有する樹脂の場合よりも、コイルをも巻き回す速度を遅くしている。このことから、素線に塗布する硬化性樹脂として、紫外線硬化性を有する樹脂を用いることが、特に好適であると言える。

【0075】

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に何ら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種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0076】

１０（１０ａ〜１０ｃ） コイル
１１ 素線
１１ａ 導体線
１１ｂ 絶縁被覆層
１２ ターン間樹脂層
１２’ （未硬化の）硬化性樹脂
２０ 磁心
５１ 塗布部
５１ａ ディスペンサノズル
５２ 硬化部
５２ａ 光源
５３ 巻き回し部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】