电抗器的制造方法与流程

本发明涉及环形磁芯(ringcore)、线圈骨架(bobbin)与线圈(coil)由树脂罩覆盖的电抗器的制造方法。

背景技术：
已知环形磁芯、线圈骨架与线圈由树脂罩覆盖的电抗器。在专利文献1中，公开了那样的电抗器的一例。环形磁芯具有一对直线部。设置于线圈骨架的一对筒部分别覆盖各直线部。一对筒部将端部彼此连结。在各筒部配置有线圈。树脂罩通过使熔融树脂流入收置有环形磁芯、线圈骨架与线圈的次组件的模具而制作。在专利文献1中，在模具内从两侧按压环形磁芯同时使树脂流入。以下，有时将线圈骨架的筒部单纯称为线圈骨架筒部。专利文献1：日本特开2010－118611号公报

技术实现要素：
一般而言，在树脂成型中，对熔融的树脂施加压力再将其注射到密闭的模具内。在具有一对筒部的端部彼此连结的线圈骨架与环形磁芯的电抗器的情况下，若从两侧按压环形磁芯，则线圈骨架筒部的开口的边缘与环形磁芯的内周面恐会偏置抵接。如果在筒部的开口的边缘与环形磁芯的内周面偏置抵接的状态下，注射高压的树脂，则应力恐会集中于开口的边缘、磁芯或线圈骨架恐会开裂。本说明书提供环形磁芯、线圈骨架与线圈由树脂罩覆盖的电抗器的合适的制造方法。提供特别防止线圈骨架开口的边缘与环形磁芯的内周面偏置抵接、并防止在熔融树脂的注射时环形磁芯或线圈骨架破损的技术。本说明书作为对象的电抗器具备环形磁芯、线圈骨架、一对线圈和树脂罩。环形磁芯具有平行延伸的一对直线部。线圈骨架具有：覆盖环形磁芯的各直线部的一对筒部；和将一对筒部的端部彼此连结的一对连结部。一对筒部的每个覆盖环形磁芯的各直线部。一对线圈的每个卷绕于各筒部。而且，树脂罩覆盖环形磁芯、线圈骨架与线圈。在本说明书公开的电抗器制造方法中，为了防止树脂罩的注塑成型时的环形磁芯或线圈骨架的开裂，而在线圈骨架上设置突部。将该突部称为第1突部。第1突部设置于线圈骨架的各连结部的筒部轴线方向外侧。第1突部设置为与环形磁芯的内周面相接。另外，在收置有环形磁芯、线圈骨架与线圈的次组件而注塑成型树脂罩的模具的型腔表面，设置突部。将设置于模具的突部称为第2突部。第2突部设置于隔着环形磁芯与第1突部相对的位置。在本说明书公开的制造方法中，由第1突部与第2突部夹持环形磁芯同时向模具内注射熔融树脂而成型树脂罩。根据本说明书公开的制造方法，由互相相对的第1突部与第2突部夹持环形磁芯，所以环形磁芯被紧紧地支撑在模具内。而且，线圈骨架筒部的轴线方向两端的第1突部与环形磁芯的内周面抵接，线圈骨架也被紧紧地支撑。因而，防止线圈骨架筒部的开口的边缘与环形磁芯的内周面偏置抵接。其结果，防止熔融树脂的注射时的环形磁芯或线圈骨架的开裂。本说明书公开的技术细节及其进一步改良在以下的“具体实施方式”中说明。附图说明图1是树脂罩成型前的电抗器的分解立体图。图2是环形磁芯、线圈骨架与线圈的次组件的立体图。图3是电抗器的立体图。图4是用于形成树脂罩的模具与次组件的剖视图。符号说明3、3a、3b：线圈10：电抗器10a：次组件16：树脂罩20：线圈骨架21：凸缘部分21c、25c：线圈骨架突部(第1突部)22：线圈骨架主体23：筒部25：凸缘部30：环形磁芯30a、30b：U字磁芯部分30c：块状磁芯部分50：模具51：第1模具51a、52a：模具突部(第2突部)52：第2模具具体实施方式参照附图对实施例的电抗器制造方法进行说明。说明制造方法之前，先对电抗器的构造进行说明。实施例的电抗器用在例如在电动汽车的驱动系中对电池的电压进行升压的升压转换器中。电动汽车的行驶用马达能够输出数十千瓦特，从电池流动的电流变为数十安培。在电抗器中有这样的大电流流动，所以内部电阻小的扁平线用作绕线。图1是电抗器10的分解立体图。但是，图1是树脂罩装配前的电抗器的分解立体图。以下，将树脂罩装配前的电抗器称为次组件(subassembly)10a。图2中示出次组件10a的立体图，图3中示出电抗器10的立体图。在图2中，为了能够更好地理解次组件10a，用双点划线表示树脂罩16。另外，以下，为了方便说明，将图中所示的坐标系的Z轴正方向称为“上”，将Z轴负方向称为“下”。另外，将图中所示的坐标系的X轴方向称为筒部轴线方向。首先，参照图2、图3对电抗器10进行概述。如前所述，将形成树脂罩16前的电抗器称为次组件10a。次组件10a是在磁性体的环形磁芯30(30a、30b、30c)上安装有树脂制的线圈骨架20并在该线圈骨架20上安装有扁立(edgewise)卷绕扁平线而成的线圈3a、3b的器件。即，次组件10a具备一对线圈3a、3b。一对线圈电串联连接。以下，在不区别表示时将一对线圈3a与3b都表记为线圈3。线圈3、环形磁芯30以及线圈骨架20的大部分为树脂罩16所覆盖。树脂罩16通过向放入有次组件10a的模具注射熔融树脂而形成，详细情况后述。即，树脂罩16通过注塑成型制作。接下来，主要参照图1的分解图而对次组件10a的构造进行说明。环形磁芯30被分割为一对U字型的U字磁芯部分30a、30b和一对I字型的块状磁芯部分30c，将它们组合成环状而构成环形磁芯30。如果换一种说法，则将一对U字型的U字磁芯部分30a、30b与一对块状磁芯部分30c合起来总称为环形磁芯30。一对块状磁芯部分30c在环形磁芯30中平行地配置。在U字磁芯部分30a(30b)与块状磁芯部分30c之间配置有间隙板30d。间隙板30d可以包含于“环形磁芯30”，也可以不包含于其中。一对块状磁芯部分30c相当于在环形磁芯30中平行延伸的一对直线部。线圈骨架20由线圈骨架主体22与凸缘部分21构成。线圈骨架主体22与凸缘部分21都是树脂制的。线圈骨架主体22具有一对筒部23以平行并排的方式由凸缘部25连结而成的构造。筒部23沿着图中的X轴延伸。因而，将X轴称为筒部轴线方向。在各筒部23的内部，收置有上述的块状磁芯部分30c与间隙板30d。即，一对筒部23分别覆盖环形磁芯30的一对块状磁芯部分30c(直线部)。筒部23，其横截面为矩形，在其四面分别设置有突条24。突条24沿着筒部轴线方向(图中的X轴方向)延伸。另外，在凸缘部25设置有供线圈3的引出部31(线圈引线)穿过的引出用槽25a。在凸缘部分21设置有供筒部23穿过的孔21a。另外，从筒部轴线方向(图中的X轴方向)观察，在2个筒部23的中间设置有突部21c。突部21c设置于凸缘部分21的筒部轴线方向的外侧。从筒部轴线方向观察，突部21c延伸而将2个筒部23隔开。另外，在线圈骨架主体22的凸缘部25，也在筒部轴线方向的外侧设置有突部25c。突部25c具有与突部21c相同的形状。一对突部21c、25c朝外设置于线圈骨架20的筒部轴线方向的两端。为了与后述的模具侧的突部进行区别，以下将在线圈骨架20上设置的突部21c、25c称为线圈骨架突部21c、25c。一对筒部23分别嵌合于凸缘部分21的一对孔21a。一对筒部23，其一方的端部彼此由凸缘部25连结，另一方的端部彼此由凸缘部分21连结。凸缘部25与凸缘部分21都相当于将一对筒部23的端部彼此连结的连结部。在各连结部(凸缘部25与凸缘部分21)的筒部轴线方向的外侧设置有线圈骨架突部21c、25c。线圈骨架突部21c、25c为了在注塑成型后述的树脂罩16时保护环形磁芯30(U字磁芯部分30b)不受破损而设置的。对于树脂罩16的制造方法后述。对次组件10a的组装顺序进行说明。块状磁芯部分30c被插入各筒部23内部的中央。间隙板30d被配置在块状磁芯部分30c的两侧。U字磁芯部分30a的U字的脚部从线圈骨架主体22的凸缘部25一侧被插通于筒部23。由间隙板30d在筒部23的内部在块状磁芯部分30c与U字磁芯部分30a之间确保间隙。扁立卷绕扁平线而成的线圈3a、3b被配置在各筒部23的外侧。如图1清晰所示，一对线圈3a、3b由1根扁平线形成，在电气方面构成一个线圈(线圈3)。扁平线的刚度高，所即使由线圈单体也能够保持其形状。在线圈骨架主体22被插通于线圈3后，从线圈3的相反侧将凸缘部分21安装于线圈骨架20(筒部23)。最后将U字磁芯部分30b从凸缘部分21一侧插通于筒部23，完成次组件10a。在各筒部23的内部，由U字磁芯部分30b一侧的间隙板30d在U字磁芯部分30b与块状磁芯部分30c之间也确保间隙。如图2的立体图所示，在次组件10a中，在各筒部23的外侧设置的4根突条24包围U字磁芯部分30b的端部的四个侧面，并规定U字磁芯部分30b的位置。另外，如图2所示，在凸缘部分21的外侧(筒部轴线方向的外侧)设置的线圈骨架突部21c、25c抵接于环形磁芯30(U字磁芯部分30b)的内周面。在凸缘部25的外侧，线圈骨架突部25c也抵接于环形磁芯30(U字磁芯部分30a)的内周面，但在图中未示出。线圈骨架突部21c抵接环形磁芯30的在内周侧相对的2个部位。因而，线圈骨架20与环形磁芯30的相对位置被规定。在图2与图3中，符号16a表示设置于树脂罩16的窗。对于窗16a后述。在次组件10a上形成树脂罩16，从而完成电抗器10。以覆盖被收置于模具的次组件10a的大致全部的方式注塑成型树脂罩16，但在次组件10a的下方不形成树脂罩16。树脂罩16覆盖环形磁芯30和卷绕于线圈骨架20的线圈3a、3b的上面以及侧面，不覆盖线圈3a、3b的下面。在电抗器10被组装于电力变换器等时，从树脂罩16露出的线圈下面与冷却器相接。为了能够用冷却器高效地对使用时的线圈3的发热进行冷却，使线圈下面从树脂罩16露出。树脂罩16通过向在收置有次组件10a的模具内划分形成的型腔内高压注射熔融树脂从而成型。图4中示出收置有次组件10a的模具50的剖视图。图4是用图2、图3的坐标系的XY平面剖切收置有次组件10a的模具50所得的剖视图。模具50是注塑成型机械的一部分，第1模具51与第2模具52分别固定于可动盘与固定盘，但它们的图示省略。模具50由第1模具51与第2模具52构成。若收置次组件10a再将第1模具51与第2模具52合上，则在内部形成封闭空间(型腔Ca)。高压向该型腔Ca注射熔融的树脂而形成树脂罩16。如前所述，在线圈骨架20的凸缘部25的外侧(筒部轴线方向的外侧)设置有线圈骨架突部25c。线圈骨架突部25c抵接于环形磁芯30(U字磁芯部分30a)的内周面。另外，U字磁芯部分30a的内周面的一部分平坦(平坦面30a1)，线圈骨架突部25c的平坦的头顶面与内周面的平坦面30a1面接触。在第1模具51的型腔表面设置有突部(模具突部51a)。模具突部51a设置于隔着环形磁芯30(U字磁芯部分30a)与线圈骨架突部25c相对的位置。与平坦面30a1相对应的环形磁芯30(U字磁芯部分30a)的外周面也平坦(平坦面30a2)，模具突部51a的平坦的头顶面与该平坦面30a2面接触。内周面的平坦面30a1与外周面的平坦面30a2平行。即，关于环形磁芯30(U字磁芯部分30a)，线圈骨架突部25c与其内周侧的平坦面30a1面接触，模具突部51a与平行于平坦面30a1的外周侧的平坦面30a2面接触。环形磁芯30(U字磁芯部分30a)，从其内周与外周的两侧由线圈骨架突部25c与模具突部51a夹持。凸缘部分21在第2模具52一侧也是同样的。即，在凸缘部分21的外侧设置有线圈骨架突部21c，在第2模具52的表面(型腔表面)设置有模具突部52a。模具突部52a设置于隔着环形磁芯30(U字磁芯部分30b)与线圈骨架突部21c相对的位置。环形磁芯30(U字磁芯部分30b)的内周面的一部分与外周面的一部分形成平行的平坦面(平坦面30b1、30b2)，线圈骨架突部21c抵接于内周侧的平坦面30b1，模具突部52a抵接于外周侧的平坦面30b2。而且，环形磁芯30(U字磁芯部分30b)从其内周与外周的两侧由线圈骨架突部21c与模具突部52a夹持。如图4所示，由一对模具突部51a、52a从外周的两侧对环形磁芯30进行加压。在线圈骨架20的筒部轴线方向的两侧设置的一对线圈骨架突部21c、25c抵接于环形磁芯30的内周面。环形磁芯30由模具突部51a、52a与线圈骨架突部21c、25c紧紧地支撑，并且线圈骨架20从筒部轴线方向的两侧受到压力而被支撑。这样一来，环形磁芯30与线圈骨架20被紧紧地支撑在模具内。特别是，从筒部轴线方向观察，一对线圈骨架突部21c、25c位于一对筒部23的中央，在筒部23的筒部轴线方向的外侧从内侧朝向外侧按压环形磁芯30。根据该位置关系，防止环形磁芯30的内周面偏置抵接于筒部23的开口的边缘。在分别由线圈骨架突部21c、25c与模具突部51a、52a夹持位于线圈骨架20的筒部轴线方向的外侧的U字磁芯部分30a、30b的状态下，向型腔Ca内注射熔融树脂。作为环形磁芯30的一部分的U字磁芯部分30a、30b由线圈骨架突部21c、25c与模具突部51a、52a夹持、被紧紧地保持。线圈骨架20也被保持在环形磁芯30的内侧。因而，可防止在注射高压的熔融树脂的期间，环形磁芯30与线圈骨架20偏置接触。例如，在不具备线圈骨架突部21c、25c的情况下，有时图中的箭头A1所示的环形磁芯30的内周弯曲部位与线圈骨架20的筒部23的开口的边缘接触。若在内周弯曲部位A1与筒部23的开口的边缘接触的状态下，注射高压的熔融树脂，则应力恐会集中于该接触部位、环形磁芯30或线圈骨架20恐会开裂。通过由线圈骨架突部21c、25c与模具突部51a、52a从环形磁芯30(U字磁芯部分30a、30b)的内外周夹持环形磁芯30同时注射熔融树脂的制造工序，能够避免环形磁芯30或线圈骨架20的破损。图2、图3所示的窗16a是模具突部51a、52a的痕迹。窗16a也可以在树脂罩16完成后用其他树脂覆盖。线圈骨架突部21c、25c与模具突部51a、52a配置于与平行地延伸的一对筒部23的轴线CL平行且将2根轴线CL之间两分的直线ML上。通过该配置，模具突部51a、52a能够沿着直线ML从环形磁芯30的两侧均匀地按压环形磁芯30。而且，分别与模具突部51a、52a相对的线圈骨架突部21c、25c也沿着直线ML从环内侧朝向外侧向互相相反的方向按压环形磁芯30。该构造也有助于防止环形磁芯30与线圈骨架20的偏置接触。对与实施例的技术有关的注意点进行叙述。凸缘部25与凸缘部分21相当于将一对筒部23的端部彼此连结的连结部的一例。线圈骨架突部21c、25c相当于在线圈骨架20的筒部轴线方向的两端设置的第1突部的一例。模具突部51a、52a相当于第2突部的一例。以上，对本发明的具体例详细进行了说明，但它们只不过是例示，并不限定技术方案。在技术方案所记载的技术中，包括对以上所例示的具体例进行各种变形、变更后的技术。在本说明书或附图中说明了的技术要素，单独或通过各种组合发挥技术有用性，并不限定于申请时技术方案所记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中的一个目的这件事本身也具有技术有用性。