JPH09148171A - コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボビンに巻回された巻線間に絶縁樹脂を確実
に含浸させることができるコイルの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 充填工程において、真空室２５内にコイ
ル１１を配置した後、真空室２５内を減圧する。注入管
２７を介してコイル１１の収容空間１３内に所定の流動
性を有したエポキシ樹脂を充填する。その後、真空室２
５内を大気圧に昇圧する。含浸工程では、加熱室２６内
にコイル１１を配置し、２次巻線２１の両端端末部分を
直流電源２８に接続する。直流電源２８により２次巻線
２１に対して電圧を印加して電流を流し同巻線２１を発
熱させる。２次巻線２１周囲にあるエポキシ樹脂は、同
巻線２１により局所的に加熱され粘度が低下し２次巻線
２１間に浸透する。従って、２次巻線２１間には隙間な
くエポキシ樹脂が含浸される。エポキシ樹脂は硬化工程
において加熱され所定の硬度を有したものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコイルの製造方法に
係り、詳しくは、コイルの巻線間に絶縁樹脂を含浸させ
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、イグニッションコイルのように高
電圧を発生するコイルでは、コイルケース内に絶縁樹脂
を充填し硬化させることにより、コア、巻線が巻回され
たボビン等の構成部品を絶縁状態でコイルケース内に固
定している（例えば、実開平６−３１１３４号公報）。
また、コイルケース内に充填された絶縁樹脂はボビンに
巻回された巻線の間に含浸されるため、各巻線間におけ
る絶縁性が確保され絶縁破壊の発生が防止されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イグニ
ッションコイルにおける２次コイルのように、ボビンに
巻線が複数回巻回されコイルでは、前述したように絶縁
樹脂を巻線間に隙間なく含浸させることが困難であっ
た。例えば、図７に示すように、ボビン５１に巻回され
た巻線５２間に絶縁樹脂５３を含浸させる際には、先
ず、同ボビン５１が収容されているコイルケース（図示
しない）内に所定の流動性を有した絶縁樹脂５３が充填
される。充填された絶縁樹脂５３は、巻線５２の表面側
（図７の上側）からその内部側（図７の下側）に徐々に
含浸される。この際、巻線５２の巻線密度が大きく巻線
５２間に形成される間隙が微少であると、絶縁樹脂５３
は含浸され難く、同樹脂５３は巻線５２の内部側にまで
十分に含浸されない場合があった。

【０００４】従って、従来のコイルでは巻線５２間に絶
縁樹脂５３を確実に含浸させるため、ボビン５１に巻回
する巻線５２の高さＨ（図７にて示す）を低く設定する
必要があった。加えて、比較的大径の巻線５２を選択す
るとともに、巻線密度を低下させることによって、各巻
線５２間に形成される間隙を拡げ、絶縁樹脂５３の含浸
を促進させるようにする必要があった。以上のような設
計上の制約は、コイルの性能を向上させる際の障害とな
り、また、コイルの大型化を招く要因となっていた。

【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであり、その目的は、コイルの巻線間に絶縁樹脂を確
実に含浸させることができるコイルの製造方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記技術課題を解決する
ために、本発明に係るコイルの製造方法では、コイルを
液状の絶縁樹脂中に配置するとともに、コイルの巻線に
電流を流すことにより同巻線を発熱させ、その熱により
粘度の低下した絶縁樹脂を巻線間に含浸させるようにし
た。

【０００７】（作用）上記コイルの製造方法によれば、
先ず、コイルが液状の絶縁樹脂中に配置される。そし
て、コイルの巻線両端部には電圧が印加され、同巻線に
電流が流される。すると、巻線には同巻線の電気抵抗及
び電流の大きさに応じた熱が発生する。巻線の周囲にあ
る絶縁樹脂は、同巻線に発生する熱により温度上昇して
粘度が低下し、その流動性が増加する。その結果、流動
性の増加した絶縁樹脂は巻線間に浸透し、巻線間には絶
縁樹脂が確実に含浸される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を車両等の点火装置を構成
するイグニッションコイルの製造方法として具体化した
実施の形態について図１〜６を参照して説明する。

【０００９】図２は本実施の形態におけるイグニッショ
ンコイル１１（以下、コイル１１という）の断面図であ
る。このコイル１１のケース１２は合成樹脂からなり、
同図に示すように、その内部には一端側（同図の右端
側）が開口された収容空間１３が形成されている。この
収容空間１３内には、１次ボビン１４、２次ボビン１
５、イグナイタ１６等のコイル１１を構成する部品が配
設されるとともに、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂Ａ
（図３にて示す）が充填されている。このエポキシ樹脂
Ａにより各部品は絶縁状態で固定されている。尚、エポ
キシ樹脂Ａには所定量の強化フィラー（ガラス繊維、結
晶シリカ等）が添加されている。エポキシ樹脂Ａは絶縁
性、耐熱性に優れており、また、強化フィラーが添加さ
れることにより、機械的強度の向上が図られている。

【００１０】前記１次ボビン１４はケース１２内部を貫
通して設けられたコア１７の周囲に嵌合されており、そ
の周囲には絶縁被膜により被覆された１次巻線１８が巻
回されている。また、１次ボビン１４の外周には、２次
ボビン１５が嵌合されている。この２次ボビン１５には
複数の巻線溝１９がリブ２０によって区画形成されてお
り、同巻線溝１９内には２次巻線が図３に示すように、
複数回巻回されている。２次巻線２１は１次巻線１８と
同様、絶縁被覆により被覆されており、その径は１次巻
線１８と比較して小径となっている。尚、前記２次巻線
２１は本発明における巻線に相当する。

【００１１】また、前記ケース１２には一対の２次ター
ミナルキャップ２２（図２では一方のみを示す）が一体
的に形成されている。この２次ターミナルキャップ２２
内にはハイテンションコード（図示しない）が挿入され
る接続孔２３がそれぞれ形成されるとともに、各接続孔
２３内には２次ターミナル２４がそれぞれ圧入固定され
ている。各２次ターミナル２４には前記２次巻線２１の
巻始め側及び巻終わり側の端末部分（いずれも図示しな
い）がそれぞれ電気的に接続されている。

【００１２】次に、前記コイル１１の製造方法について
説明する。本実施の形態におけるコイル１１の製造方法
は、同コイル１１のケース１２内にエポキシ樹脂Ａを充
填し硬化させる工程においてその特徴を有するものであ
り、以下に説明する充填工程、含浸工程、及び硬化工程
を順次行うものである。図１において（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ充填工程、含浸工程、及び硬化工程を
説明するものであり、真空室２５或いは加熱室２６内に
配置された前記ケース１２と、同ケース１２内における
２次ボビン１５、及び同ボビン１５に巻回された２次巻
線２１を概略的に示す模式図である。尚、同図におい
て、ケース１２、２次ボビン１５、２次巻線２１以外の
コイル１１の構成部品については省略してある。以下、
各工程について順に説明する。

【００１３】（充填工程）充填工程では、先ず、図１
（ａ）に示すように、真空室２５内にコイル１１が配置
される。そして、図示しない排気ポンプにより真空室２
５内の空気が排出され、同真空室２５の内圧が所定圧
（約１ｍｍＨｇ）にまで減圧される。次に、真空室２５
に設けられた注入管２７からケース１２の収容空間１３
内に液状のエポキシ樹脂Ａが注入され、同収容空間１３
内はエポキシ樹脂Ａにより満たされる。尚、注入管２７
からケース１２内に注入されるエポキシ樹脂Ａは図示し
ない調合糟にて所定量の硬化剤が添加されるとともに、
所定の温度に温度管理されており流動性を有したものと
なっている。

【００１４】前記収容空間１３内に所定量のエポキシ樹
脂Ａが注入された後、真空室２５内には大気が導入さ
れ、同室２５の内圧が略大気圧にまで昇圧される。この
際、２次ボビン１５に巻回された２次巻線２１の表面側
（図１の外周側、図３では上側）の圧力が、内部側（図
３の下側）の圧力より一時的に増加する。従って、２次
巻線２１の表面近傍にあるエポキシ樹脂Ａは、その圧力
差により内部側に移動して、２次巻線２１の間に浸透す
る。

【００１５】この際、エポキシ樹脂Ａは、２次巻線２１
間の全体に浸透するのに十分な流動性を有していないた
め、図３に示す２次巻線２１の表面側の領域Ａ₁ のみが
エポキシ樹脂Ａにより含浸され、２次巻線２１間の内部
側にはエポキシ樹脂Ａが含浸されない領域Ａ₂ が形成さ
れる。

【００１６】尚、上記充填工程では、いわゆる真空注型
法を用いることにより、収容空間１３内に気泡を形成す
ることなくエポキシ樹脂Ａを充填することができる。 （含浸工程）上記充填工程の後、含浸工程が行われる。
この含浸工程では、コイル１１は真空室２５から取り出
され、図１（ｂ）に示すように、加熱室２６内に配置さ
れる。また、前記各２次ターミナル２４（図１では図示
しない）は直流電源２８にそれぞれ接続され、２次巻線
２１には前記直流電源２８によって所定の電圧が印加可
能となる。

【００１７】次に、加熱室２６内の温度を室温（約２０
℃）から上昇させて８５℃の温度で約２時間保持する。
従って、収容空間１３内におけるエポキシ樹脂Ａは８５
℃にまで加熱され、加熱室２６と同様、約２時間、その
温度に保持される。

【００１８】また、含浸工程では、２次巻線２１に対し
て前記直流電源２８により電圧が印加され、同巻線２１
に電流が流される。そして、２次巻線２１には、同巻線
２１の電気抵抗と流れる電流の大きさとに応じた熱が発
生し、その熱により２次巻線２１の周囲にあるエポキシ
樹脂Ａは加熱される。本実施の形態において、２次巻線
２１に流される電流の大きさは、その電流により２次巻
線２１が１００℃にまで発熱するよう調節されている。
また、この電流の大きさは実験等により予め求められて
いる。

【００１９】図４は収容空間１３内におけるエポキシ樹
脂Ａの温度変化を示している。同図において、実線は収
容空間１３内において２次巻線２１の周囲以外にあるエ
ポキシ樹脂Ａの温度変化を示し、一点鎖線は２次巻線２
１の周囲にあるエポキシ樹脂Ａの温度変化を示してい
る。

【００２０】同図に示すように、含浸工程では２次巻線
２１の発熱により、同巻線２１の周囲にあるエポキシ樹
脂Ａが１００℃にまで局所的に加熱されている。また、
図５は、エポキシ樹脂Ａにおける温度と粘度の関係を示
している。同図に示すように、エポキシ樹脂Ａは、その
硬化反応が急激に促進される温度、即ちガラス転移点Ｔ
_g （１２０℃）までは、温度とともに粘度が低下する性
質を有している。

【００２１】従って、前述したように、２次巻線２１に
よって１００℃に加熱されたエポキシ樹脂Ａの粘度は低
下してその流動性が増加する。そして、流動性が増加し
たエポキシ樹脂Ａが２次巻線２１の内部側に容易に浸透
し、図３に示す領域Ａ₂ はエポキシ樹脂Ａにより満たさ
れる結果、２次巻線２１間はエポキシ樹脂Ａによって隙
間なく含浸された状態となる。

【００２２】また、この含浸工程では、収容空間１３内
におけるエポキシ樹脂Ａが８５℃或いは１００℃の温度
下に所定時間おかれるため、同樹脂Ａにおける硬化反応
が促進される。図６はエポキシ樹脂を８５℃及び１００
℃の温度下においた場合における粘度の時間的変化を示
している。同図に示すように、８５℃及び１００℃の温
度下におかれたエポキシ樹脂はいずれも粘度が増大する
傾向を示す。これは、エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂であ
るため、その硬化反応が時間の経過とともに進行するた
めである。また、１００℃の温度下におかれたエポキシ
樹脂の粘度は、初期の段階において８５℃の温度下にお
かれたエポキシ樹脂の粘度よりも小さいが、その後、増
加して８５℃の温度下におかれたエポキシ樹脂の粘度を
上回るように変化している。即ち、１００℃の温度下に
おかれたエポキシ樹脂は、８５℃の温度下におかれたエ
ポキシ樹脂より硬化反応の速度が大きいことがわかる。

【００２３】エポキシ樹脂は以上説明したような特性を
有しているため、収容空間１３内のエポキシ樹脂Ａは含
浸工程において硬化反応が進行して徐々に硬化する。ま
た、２次巻線２１の周囲にあるエポキシ樹脂Ａは、含浸
工程の初期では粘度が低下しているため２次巻線２１間
に含浸されるが、その後は硬化反応の速度が大きいため
他の部分よりも速く硬化することになる。

【００２４】一般に、エポキシ樹脂の硬化反応におい
て、硬化後における同樹脂の機械的性質は硬化反応の速
度に大きく影響され、また、その硬化反応の速度は温度
に依存することが知られている。即ち、エポキシ樹脂を
硬化させる際、初期段階から同樹脂の温度を高温（例え
ば、１００℃以上）に加熱すると、硬化反応の速度が大
きいため同樹脂は不均一に硬化し、硬化後におけるエポ
キシ樹脂には歪み応力が残留して割れ等が生じる原因と
なる。従って、エポキシ樹脂を硬化させる際には、段階
的にその温度を変化させて硬化反応の速度を調節する必
要がある。

【００２５】本実施の形態では、後述する硬化工程の前
工程である含浸工程において、予めエポキシ樹脂Ａを硬
化工程の加熱温度（１５０℃）より低い温度にて加熱し
ておくことにより、硬化反応の速度を調節して硬化後の
エポキシ樹脂Ａに歪み応力が生じることが防止されてい
る。尚、２次巻線２１間に含浸されるエポキシ樹脂Ａは
含浸工程の段階で１００℃にまで加熱され、その硬化反
応の速度が大きくなっているため、同樹脂Ａには硬化後
に若干の歪み応力が生じる。しかしながら、２次巻線２
１が補強材として作用するため、同巻線２１間のエポキ
シ樹脂Ａに割れ等が生じる虞はない。

【００２６】また、含浸工程では、２次巻線２１の温度
が１００℃となるように電圧の大きさを設定している
が、ここで、２次巻線２１の温度を１００℃となるよう
にしたのは以下の理由に基づく。

【００２７】即ち、２次巻線２１の温度を９０℃未満と
した場合にはエポキシ樹脂Ａの粘度を十分に低下させる
ことができず、従って、２次巻線２１間に同樹脂Ａを隙
間なく含浸させることができない。また、巻線の温度を
１１０℃より高温とした場合には、硬化反応の速度が増
大してエポキシ樹脂Ａが急激に発熱し、発泡、亀裂等が
生じる虞がある。従って、２次巻線２１の発熱温度とし
ては９０℃〜１１０℃の温度範囲であることが必要であ
り、本実施の形態では、その発熱温度を前記温度範囲の
中間値である１００℃とした。

【００２８】尚、エポキシ樹脂Ａに添加される硬化剤の
種類或いは添加量等の種々の条件によって、前述した２
次巻線２１の最適な発熱温度は変化するが、この場合に
はエポキシ樹脂Ａを２時間加熱した場合に、１．５倍の
粘度増加が生じる温度を発熱温度として選択することに
よって、本実施の形態と略同様の作用を得ることができ
る。

【００２９】（硬化工程）上記含浸工程の後、硬化工程
が行われる。硬化工程では、図１（ｃ）に示すように、
コイル１１は含浸工程と同様、加熱室２６内に配置され
る。また、硬化工程では、前記直流電源２８による２次
巻線２１への電圧の印加が停止される。更に、硬化工程
では、加熱室２６内の温度が、８５℃から６５℃／時間
の温度上昇率で前記ガラス転移点Ｔｇより高温の１５０
℃にまで上げられ、その温度に約３時間保持される。こ
の際、収容空間１３内のエポキシ樹脂Ａは、図４に示す
ように加熱室２６内の温度と同様に変化する。また、２
次巻線２１周囲のエポキシ樹脂Ａは、２次巻線２１への
電圧の印加が停止されるため、その温度が一時的に低下
した後、収容空間１３における他の部分のエポキシ樹脂
Ａと同様に温度変化するようになる。

【００３０】以上のように、収容空間１３内おけるエポ
キシ樹脂Ａがガラス転移点Ｔｇより高温の温度下におか
れることにより、同樹脂Ａは、その硬化反応が促進され
硬化する。そして、１５０℃の温度下に３時間保持され
た後、加熱室２６の温度は１３０℃／時間の温度降下率
で略室温（約２０℃）となるまで下げられ、この加熱室
２６の温度変化に伴って収容空間１３内のエポキシ樹脂
Ａは徐々に冷却される。そして、以上の硬化工程によ
り、エポキシ樹脂Ａは硬化され所定の硬度を有したもの
となる。以上の充填工程、含浸工程、及び硬化工程によ
り、エポキシ樹脂Ａは、コイル１１の収容空間１３内に
充填されるとともに、２次巻線２１間には隙間なく確実
に含浸される。

【００３１】以上説明した本実施の形態は以下の効果を
奏するものである。 （ａ）本実施の形態によれば、前述したように２次巻線
２１に電流を流し同巻線２１を加熱することによって、
巻線２１間にエポキシ樹脂Ａを隙間なく確実に含浸させ
ることができる。

【００３２】ここで、本実施の形態に対する比較例とし
て、ケース１２内にエポキシ樹脂Ａを充填する前に予め
２次巻線２を加熱しておき、同巻線２１の熱により同樹
脂Ａの粘度を低下させ含浸を促進する方法が考えられ
る。しかしながら、この場合には、２次巻線２１の熱は
エポキシ樹脂Ａにより吸収され同巻線２１の温度が徐々
に低下してしまうため、エポキシ樹脂Ａを２次巻線２１
間に十分に含浸させることができない。また、このよう
な２次巻線２１の温度低下を予め見越して、同巻線２１
の加熱温度を高温に設定した場合には、エポキシ樹脂Ａ
が２次巻線２１の表面側で急激に硬化してしまい、その
内部側にまでエポキシ樹脂Ａを含浸させることができな
い。

【００３３】これに対して、本実施の形態では、２次巻
線２１は含浸工程において所定温度（１００℃）に加熱
されるとともに、その温度に維持される。従って、上記
の方法と異なり、２次巻線２１間にエポキシ樹脂Ａを隙
間なく確実に含浸させることができる。その結果、本実
施の形態によれば、２次巻線２１間における絶縁性を確
保し、同巻線２１間での絶縁破壊を防止することができ
る。

【００３４】（ｂ）本実施の形態では、２次巻線２１の
周囲にあるエポキシ樹脂Ａの粘度を低下させ同樹脂Ａの
流動性を増加させているため、巻線高さを増加させた
り、２次巻線２１として更に小径の線種を用いたり、或
いは巻線密度を増加させるような設計変更がなされた場
合でも、確実に２次巻線２１間にエポキシ樹脂Ａを含浸
させることができる。また、上記のような設計変更が可
能となるため、２次ボビン１５或いはコイル１１全体の
小型化、及びコイル１１の性能向上を図ることができ
る。

【００３５】（ｃ）本実施の形態では、２次巻線２１間
にエポキシ樹脂Ａを含浸させるため、同巻線２１の周囲
にあるエポキシ樹脂Ａのみを局所的に高温（１００℃）
となるように加熱している。そのため、収容空間１３内
において２次巻線２１の周囲以外の部分にあるエポキシ
樹脂Ａの硬化速度を必要以上に速めてしまうことがな
く、同樹脂Ａを不均一に硬化させてしまうことがない。
また、ケース１２内に充填する際のエポキシ樹脂Ａの温
度を上げて含浸を促進する場合と異なり、エポキシ樹脂
Ａの可使時間（ポットライフ）減少による生産性の低
下、或いはエポキシ樹脂Ａにおける粘度の不安定化、バ
ラツキ等を招くことがない。

【００３６】（ｄ）２次巻線２１間にエポキシ樹脂Ａを
含浸させる際の信頼性が向上するため、製造時の歩留ま
りを向上させることができるとともに、検査工程を簡略
化することが可能となる。

【００３７】（ｅ）本実施の形態によれば、強化フィラ
ーの添加量が多く、粘度の大きいエポキシ樹脂Ａでも２
次巻線２１間に含浸させることが可能である。このよう
に、強化フィラーの添加量を増加させることによってエ
ポキシ樹脂Ａの機械的強度を更に向上させることがで
き、同樹脂Ａにおけるクラックの発生を抑制することが
できる。

【００３８】（ｆ）本実施の形態では、２次巻線２１を
エポキシ樹脂Ａを局所的に加熱するための発熱体として
利用している。従って、収容空間１３内のエポキシ樹脂
Ａを加熱するための構成が極めて簡易なものとなり、ま
た、その加熱温度も直流電源２８の電圧を変化させ２次
巻線２１に流れる電流の大きさを変化させることにより
容易に調節することができる。

【００３９】以上、本発明を具体化した実施の形態につ
いて説明したが、本発明は以下のように具体化すること
もできる。 （１）上実施の形態は、本発明に係るコイルの製造方法
をイグニッションコイル１１の製造方法に適用したが、
トランス等の各種コイルの製造方法にも適用することが
できる。

【００４０】（２）絶縁樹脂として熱硬化性のエポキシ
樹脂Ａを用いたが、他の熱硬化性樹脂を用いるようにし
てもよい。また、巻線の温度上昇が問題とならないコイ
ルでは、熱可塑性樹脂を用いるようにしてもよい。

【００４１】（３）上記実施の形態において２次巻線２
１に印加される電圧は直流電圧としたが、交流電圧であ
ってもよい。 （４）上記実施の形態では、含浸工程においてのみ、２
次巻線２１に電流を流して同巻線２１を発熱させるよう
にしたが、含浸工程に加えて充填工程においても、２次
巻線２１に電流を流して発熱させ、エポキシ樹脂Ａの含
浸を更に確実に行うようにしてもよい。

【００４２】以上説明した実施の形態から把握される技
術的思想について以下にその効果とともに記載する。 （イ）コイルケース内に液状の熱硬化性絶縁樹脂を充填
するとともに、同ケース内に配設された巻線に電流を流
して同巻線を発熱させることにより、巻線周囲にある前
記樹脂を局所的に加熱し、その粘度を低下させて前記巻
線間に含浸させることを特徴とするコイルの製造方法。

【００４３】上記（イ）によるコイルの製造方法によれ
ば、巻線周囲にある絶縁樹脂の粘度が低下させ流動性を
増加させることにより、その絶縁樹脂を巻線間に確実に
含浸させることができる。加えて、巻線周囲にある絶縁
樹脂のみが局所的に加熱するようにしたため、その加熱
が、コイルケース内の他の部分における絶縁樹脂の硬化
反応に対して影響を及ぼすことがない。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、コイルの巻線に電流を
流すことにより巻線を発熱させ、その熱により巻線の周
囲にある絶縁樹脂の粘度を低下させることによって、同
樹脂を巻線間に確実に含浸させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイルの製造方法を説明するための説明図。

【図２】イグニッションコイルの断面図。

【図３】２次ボビン及び２次巻線の部分拡大断面図。

【図４】エポキシ樹脂の温度変化を示す図。

【図５】エポキシ樹脂の温度とその粘度の関係を示す
図。

【図６】エポキシ樹脂の粘度の時間的変化を示す図。

【図７】従来技術における２次ボビン及び２次巻線の部
分拡大断面図。

【符号の説明】

１１…イグニッションコイル（コイル）、２１…２次巻
線（巻線）、Ａ…エポキシ樹脂（絶縁樹脂）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを液状の絶縁樹脂中に配置すると
   ともに、コイルの巻線に電流を流すことにより同巻線を
   発熱させ、その熱により粘度の低下した絶縁樹脂を巻線
   間に含浸させることを特徴とするコイルの製造方法。