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1. WO2020111099 - 雑音防止抵抗器およびその製造方法

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明 細 書

発明の名称 雑音防止抵抗器およびその製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011  

発明の効果

0012  

図面の簡単な説明

0013  

発明を実施するための形態

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

符号の説明

0087  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

明 細 書

発明の名称 : 雑音防止抵抗器およびその製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、例えば車両のエンジン点火装置等に搭載する雑音防止抵抗およびその製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 自動車やバイク等、ガソリンエンジンを搭載した車両では、エンジン点火装置の点火プラグ(スパークプラグ)に高圧電流を流して放電させ、シリンダー内のガソリンと空気の圧縮混合気体に火花を飛ばして着火しているが、エンジン点火時の放電により発生する高周波雑音(ノイズ)を抑制するため、イグニッションコイルの本体部と、スパークプラグに接続されたスプリングとの間に直列に雑音防止抵抗器が接続されている。
[0003]
 このような雑音防止抵抗器として、従来より巻線抵抗器が使用されている。例えば特許文献1の抵抗器では、ガラス繊維等の絶縁材料からなる線を多数本束ねた絶縁体にシリコンワニス等の耐熱接着剤を含浸して固定した芯材を用意し、その外周面に炭素繊維糸を連続的に巻装(巻回)している。そして、巻線体の表面から、さらに耐熱ワニスを薄くコーティングした後、焼付け硬化させ、乾燥させてから個別の長さに切断した抵抗素子の両端にキャップを被せた巻線抵抗器が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開昭59‐115501号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 エンジン点火装置に搭載される雑音防止抵抗器は、エンジン点火時に発生する高周波雑音(高周波ノイズ)を抑制するため、インダクタンス値が高く、かつ抵抗値が高いことが望ましい。
[0006]
 特許文献1等に記載された従来の巻線型抵抗器は、雑音抑制効果を抵抗線の線径および巻数に依存している。その結果、低周波領域の雑音抑制効果を高める(例えば、30MHz以上のノイズを抑制する)ために必要なインダクタンス値を得ることが困難になるという問題がある。
[0007]
 本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インダクタンス値が高く、所定の低周波領域におけるノイズ抑制特性を備えた雑音防止抵抗器およびその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008]
 上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明は、絶縁性の芯材と、前記芯材の外周面に巻回した抵抗線と、前記芯材および前記抵抗線の外周表面を覆う絶縁被覆とを備える抵抗素子の両端に一対のキャップ端子を装着した雑音防止抵抗器であって、前記芯材は絶縁性繊維の集束体と、固着剤と、磁性体材料とからなることを特徴とする。
[0009]
 上記雑音防止抵抗器において、例えば前記磁性体材料は、フェライト、鉄系合金、酸化鉄、酸化クロム、または酸化マンガンであることを特徴とする。例えば前記フェライトは、Ni系フェライトまたはMn系フェライトであることを特徴とする。また、例えば、前記芯材の軸方向の略中心部に配置した前記磁性体材料の周方向外側に前記固着剤の非含浸部位を有するとともに、該非含浸部位の周方向外側に前記固着剤の含浸部位を有することを特徴とする。また、例えば、前記芯材の軸方向の略中心部に配置した前記磁性体材料の周方向外側の全域を前記固着剤の含浸部位としたことを特徴とする。また、例えば、前記芯材の表層部分を前記固着剤の含浸部位とし、該固着剤に前記磁性体材料が分散されていることを特徴とする。また、例えば、前記芯材の全域を前記固着剤の含浸部位とし、該固着剤に前記磁性体材料が分散されていることを特徴とする。さらに例えば、前記芯材における前記磁性体材料の含有量は、前記芯材の断面積比率で5%以上、85%以下であることを特徴とする。さらには、例えば、前記磁性体材料の含有量は、好ましくは前記芯材の断面積比率で10%~40%であることを特徴とする。
[0010]
 また、本発明に係る雑音防止抵抗器の製造方法は、長尺の芯材を形成する工程と、前記芯材の外周に抵抗線を巻回する工程と、前記抵抗線が巻回された芯材を所定寸法に切断して抵抗素子を形成する工程と、前記抵抗素子の両端部にキャップ電極を装着する工程とを備え、前記芯材は絶縁性繊維の集束体と、固着剤と、磁性体材料とからなることを特徴とする。
[0011]
 上記雑音防止抵抗器の製造方法において、例えば、所定方向へ搬送中に水平方向に広げた前記絶縁性繊維の集束体の略中央部分に液体状の前記磁性体材料を滴下し、該滴下した部位を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束した後、前記固着剤を含浸して前記芯材を形成することを特徴とする。例えば、前記絶縁性繊維の集束体に前記固着剤を含浸させた後、所定方向へ搬送中に水平方向に広げた該絶縁性繊維の集束体の略中央部分に粉末状の前記磁性体材料を流入し、該流入した部位を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束して前記芯材を形成することを特徴とする。例えば、長尺の糸状あるいは棒状に成形した前記磁性体材料と、前記絶縁性繊維の集束体とを並置して所定方向へ搬送する際、水平方向に広げた該絶縁性繊維の集束体の略中央部分に配置した該磁性体材料を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束した後、前記固着剤を含浸して前記芯材を形成することを特徴とする。また、例えば、所定方向へ搬送中の前記絶縁性繊維の集束体に前記固着剤と前記磁性体材料を含浸させて前記芯材を形成することを特徴とする。さらに例えば、前記芯材における前記固着剤の含浸量、または前記固着剤と前記磁性体材料の含浸量を調整する工程をさらに備えることを特徴とする。

発明の効果

[0012]
 本発明によれば、所定の低周波領域におけるノイズ抑制特性を備えた雑音防止抵抗器が得られ、車両等のエンジン点火装置に搭載した場合、エンジン点火装置から放射されるノイズを効果的に抑制できる。

図面の簡単な説明

[0013]
[図1] 本発明の実施形態に係る雑音防止抵抗器の外観斜視図である。
[図2] 実施形態に係る抵抗器の製造工程を時系列で示すフローチャートである。
[図3] 芯材形成方法Aを時系列で示すフローチャートである。
[図4] 芯材形成方法Aに対応する芯材製造装置の構成を模式的に示す図である。
[図5] 芯材形成方法Bを時系列で示すフローチャートである。
[図6] 芯材形成方法Bに対応する芯材製造装置の構成を模式的に示す図である。
[図7] 芯材形成方法Cを時系列で示すフローチャートである。
[図8] 芯材形成方法Cに対応する芯材製造装置の構成を模式的に示す図である。
[図9] 芯材形成方法Dを時系列で示すフローチャートである。
[図10] 芯材形成方法Dに対応する芯材製造装置の構成を模式的に示す図である。
[図11] 実施形態に係る抵抗器の芯材構造例1を示す図である。
[図12] 実施形態に係る抵抗器の芯材構造例2を示す図である。
[図13] 実施形態に係る抵抗器の芯材構造例3を示す図である。
[図14] 実施形態に係る抵抗器の芯材構造例4を示す図である。
[図15] 実施形態に係る抵抗器と従来の抵抗器のノイズ抑制特性を比較して示す図である。
[図16] 抵抗器の芯材中における磁性体材料の含有量と電気的特性との関係を示す図である。

発明を実施するための形態

[0014]
 本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る雑音防止抵抗器(以下、単に抵抗器ともいう)の外観斜視図である。図1に示す抵抗器10は、ノイズフィルタとして機能する抵抗器であり、繊維状の絶縁物(例えば、ガラス繊維)を束ねて棒状(円柱状)の芯材5を形成し、その外周に抵抗線7を巻き付けた抵抗素子(抵抗体ともいう)2と、抵抗素子2の両端部それぞれに圧入等により取り付けられ、抵抗線7と電気的に接続されたキャップ端子3a,3bとを備える。
[0015]
 芯材5の外周に巻回させる抵抗線7は、例えば、ニッケル・鉄(Ni-Fe)線、ニッケル(Ni)線、クロム(Cr)線等の金属線を、抵抗器の抵抗値に応じて選択する。ここでは、線径が数十μm程度(例えば、30~60μm)の抵抗線7を所定のピッチで芯材5に巻き付ける。なお、抵抗線7として金属線をそのまま使用してもよいし、金属線表面に樹脂被覆を形成した被覆導線を用いてもよい。
[0016]
 抵抗素子2の外周表面には、樹脂による絶縁被覆(樹脂コーティングともいう)6が形成されている。ここでは、抵抗線7を巻き付けた芯材5の外周表面にシリコーン樹脂等を塗布コーティングする。絶縁被覆6には、抵抗線の巻き戻り(スプリングバック)を防止する役割がある。
[0017]
 芯材5は、ガラス繊維束からなる基材と、固着剤(例えば、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂)と、磁性体材料(例えば、フェライト粉末、フェライト粉末を混合した樹脂や溶媒)とで構成される。芯材5の基材は、例えばガラス、樹脂、アルミナ等の繊維状の絶縁物を多数本束ねて構成される。基材としては、コスト、高耐熱性および柔軟性の観点からガラス繊維束が適している。
[0018]
 ガラス繊維束はガラス繊維を複数本合わせた束であり、一本の繊維径は数μm~数十μmである。そのため、切断前の長尺状態で搬送すると、芯材の形状を維持できずに湾曲することから、ガラス繊維からなる芯材5にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を含浸させて加温硬化し、形状を維持する。
[0019]
 磁性体材料は、鉄系合金、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、フェライト(Ni系、Mn系)等があるが、絶縁性の観点からNi系フェライトが望ましい。後述するように、抵抗器における磁性体材料の含有形態として、(1)粉末(粉体)、(2)粉末とバインダーの焼結体、(3)粉末に樹脂あるいは溶媒を混合した液体のいずれかの形態がある。製造上の容易さ等を考慮すると、粉末と樹脂を混合した液体、あるいは、粉末と溶媒を混合した液体が望ましい。
[0020]
 キャップ端子3a,3bは、開口部を有する有底筒状であり、鉄、ステンレス等の導電性を有する金属からなり、その表面に銅、ニッケル等のめっきが施されている。抵抗素子2へのキャップ端子3a,3bの装着方法として以下の方法がある。
[0021]
 すなわち、(1)抵抗素子2の軸方向から、開口部の内径が抵抗素子2の外径よりも若干小さいキャップ端子3a,3bを圧入して取り付ける方法、(2)抵抗素子2の軸方向から、開口部の内径が抵抗素子2の外径よりも若干大きいキャップ端子3a,3bを嵌めた後、キャップ端子3a,3bの外周面の一部をかしめて取り付ける方法がある。
[0022]
 次に、本実施形態に係る抵抗器の製造工程を説明する。図2は、本実施形態に係る抵抗器の製造工程を時系列で示すフローチャートである。図2のステップS1は、抵抗器の芯材を形成する工程である。芯材の製造工程は、磁性体材料の含有形態に応じたいくつかのパターンがある。それらのパターンについては、以降において詳述する。
[0023]
 図2のステップS3では、長尺の棒状に成形した芯材の外周に、上述した金属材料からなる抵抗線7を所定のピッチで連続的に巻き付ける。続くステップS5では、抵抗線を巻回した芯材を乾燥させて樹脂を硬化させる。
[0024]
 ステップS7では、抵抗線を巻き付けて乾燥・硬化させた芯材の表面に、例えばシリコン樹脂を抵抗線が隠れる程度の厚みで塗布コーティングして樹脂コートを形成する。そして、ステップS9において、上記ステップS7で形成した樹脂コートを硬化させる。
[0025]
 上記のように抵抗線が巻回され、樹脂コーティングされた長尺の芯材を、ステップS11においてカッターにより所定寸法に切断し、個別の抵抗体(巻線抵抗素子)を作製する。続くステップS13では、抵抗素子の両端面側より、上述した金属からなる、有底筒状に形成されたキャップ端子を装着する。ここでは、抵抗素子の両端から軸方向にキャップ端子を機械的に押し込んで(圧入して)、固定させる。あるいは、キャップ端子を圧入後、その外周面から押圧して変形させて(かしめて)、固定してもよい。
[0026]
 ステップS15では、上記の工程を経て製造された抵抗器の外観を画像検査し、抵抗値を検測する等の検測・検査を行なう。
[0027]
 次に、本実施形態に係る抵抗器に使用する芯材の製造工程について説明する。ここでは、図2のステップS1における芯材形成工程の詳細、すなわち、芯材における磁性体材料の含有形態(含有パターン)に応じた芯材形成方法を例示する。
[0028]
<芯材形成方法A>
 図3は、本実施形態に係る抵抗器の芯材製造工程としての芯材形成方法Aを時系列で示すフローチャートである。また、図4は、芯材形成方法Aに対応する芯材製造装置の構成を模式的に示している。
[0029]
 図3のステップS21において、繊維径が数ミクロン程度のガラス繊維を多数本まとめたガラス繊維束を複数組準備する。ステップS22では、液体状の磁性体材料を準備する。具体的には、Ni系フェライトの磁性体材料粉末と樹脂とを混合した磁性体材料、または磁性体材料粉末と溶媒(例えば、IPA(イソプロピルアルコール)、水等)を混合した磁性体材料を、所定の粘度になるよう調整する。
[0030]
 ステップS23では、図4に示す芯材製造装置20において、ノズルあるいはディスペンサーからなる磁性体材料供給部27に、上記のステップS22で準備した液状の磁性体材料を充填する。なお、磁性体材料供給部27には、不図示の撹拌用ポンプで磁性体材料粉末の沈殿を防いだ状態で磁性体材料が充填されている。
[0031]
 ステップS24では、図4に示すように複数のローラーからなる搬送手段23を回転駆動して、ガラス繊維21を広げた状態で、図4において白抜き矢印で示す方向に搬送する。そして、ステップS25において、広げたガラス繊維21の略中央部分に対して、磁性体材料供給部27より液体状の磁性体材料28を滴下する。滴下後の磁性体材料28aは、図4に示すようにガラス繊維21の搬送速度と滴下量とに応じて搬送方向に筋状に伸びた状態になる。
[0032]
 ステップS26では、図4に示すように磁性体材料を滴下した部位近傍の下流側に設けた集束部24によってガラス繊維21を狭めながら、集束部25において、磁性体材料28が滴下された部分のガラス繊維21を円柱状に束ねる。これにより、束ねたガラス繊維の中心付近に磁性体材料28が配置され、それを包み込むようにガラス繊維21が集束される。束ねられたガラス繊維を、続くステップS27において、直ちに乾燥させる。
[0033]
 上述した工程で円柱状の長尺に形成され、その中心付近に磁性体材料が配置されたガラス繊維からなる芯材は、ステップS28の固着剤含浸工程に移行する。すなわち、上記のステップS27で乾燥させた芯材にエポキシ樹脂(固着剤)を含浸させ、長尺の棒状に成形する。より具体的には、温度管理により低粘度に調整したエポキシ樹脂(溶剤を含まない)を金属製の槽(樹脂槽)に溜め、この槽内を芯材が通過することにより、その芯材に樹脂を含浸させる。
[0034]
 芯材形成方法Aでは、芯材の中心部分まで樹脂を浸透させない場合と、芯材の中心部分まで樹脂を浸透させる場合とに応じて、樹脂槽の入口(芯材を構成する繊維束の入口)に設けた絞りノズルを通して槽内に芯材を入れる際の絞り量、通過時間、樹脂の粘度により、樹脂の含浸量を調整する。
[0035]
 例えば、図10に示すように絞りノズルを通して、ガラス繊維を束にした状態(芯材としてまとめられた状態)で樹脂槽に入れることで、芯材の中心部分まで樹脂が浸透しないように調整できる。樹脂槽をヒーター等により加熱することによって固着剤の温度管理を行なう。
[0036]
 そこで、ステップS29において、芯材への樹脂の含浸量が調整値に達したか否かを判断する。樹脂の含浸量が調整値に達していない場合には、ステップS28の含浸処理を続行し、樹脂の含浸量が調整値に達した場合、芯材形成処理を終了する。
[0037]
 上述した芯材形成方法Aによれば、液状の磁性体材料を抵抗素子の芯材の内側に安定した状態で配置できる。また、複雑な工程がないことから、後述する他の芯材形成方法と比較して最も簡易な製造方法であるとともに、従来の抵抗器の製造工程を大きく変更することなく、本実施形態に係る抵抗器の製造に適用できる。
[0038]
<芯材形成方法B>
 図5は、本実施形態に係る抵抗器の芯材製造工程としての芯材形成方法Bを時系列で示すフローチャートである。また、図6は、芯材形成方法Bに対応する芯材の製造装置の構成を模式的に示す図である。
[0039]
 図5のステップS31において、繊維径が数ミクロン程度のガラス繊維を多数本まとめた繊維束を複数本準備する。ステップS32では、図6の芯材製造装置30に設けた、漏斗等からなる磁性体材料供給部37に粉末状の磁性体材料38を充填する。
[0040]
 ステップS33において、図6に示すように搬送手段33aの複数のローラーを回転駆動することで、複数束のガラス繊維31をまとめて固着剤含浸部32に向けて搬送する。続くステップS34では、あらかじめ固着剤39を貯留した固着剤含浸部32において、上記のようにまとめたガラス繊維に、その外周から固着剤39を含浸させる。固着剤39として、例えばエポキシ系樹脂を使用する。
[0041]
 芯材形成方法Bにおける芯材への樹脂含浸工程においても、温度管理により低粘度に調整したエポキシ樹脂(溶剤を含まない)を金属製の槽(固着剤含浸部32)に溜め、この槽内を芯材が通過する際の時間等により含浸量を調整する。
[0042]
 上記のように固着剤を含浸したガラス繊維は、ステップS35において、搬送手段33bによって広げられ、その広げたガラス繊維の略中央部分に、磁性体材料供給部37より供給された粉末状の磁性体材料38を流し込む。流し込まれた粉末状の磁性体材料38aは、図6に示すようにガラス繊維31の搬送方向に筋状に広がった状態になる。
[0043]
 ステップS36では、図6に示すようにガラス繊維31の搬送方向(白抜き矢印で示す)の上流側と下流側に設けた2つの集束部35a,35bによって、粉末状の磁性体材料38aが付着した部分のガラス繊維を包み込むようにガラス繊維を円柱状に集束する。
[0044]
 上記の芯材形成方法Bによれば、粉末の磁性体材料を抵抗素子の芯材の内側に安定した状態で配置できる。また、芯材内に配置された粉末状の磁性体材料は、周囲に浸み込まないことから、磁性体材料を芯材の略中心部に容易に封止することができる。
[0045]
<芯材形成方法C>
 図7は、本実施形態に係る抵抗器の芯材製造工程としての芯材形成方法Cを時系列で示すフローチャートである。また、図8は、芯材形成方法Cに対応する芯材の製造装置の構成を示す模式図である。
[0046]
 図7のステップS41において、繊維径が数ミクロン程度のガラス繊維を多数本まとめた繊維束を複数本準備する。ステップS42では、糸状あるいは棒状のの磁性体材料を準備する。例えば、磁性体材料粉末とバインダー(溶剤)を混合して長尺の糸状(棒状)に押し出して成型する。そして、ステップS43で、上記のように成型した磁性体材料を焼結する。
[0047]
 ステップS44では、図8の芯材製造装置40に示すように、搬送手段43の複数のローラーを回転駆動して、ガラス繊維41を広げた状態で、白抜き矢印で示す方向に搬送する。同時に、上記の糸状あるいは棒状に成型した磁性体材料47を、保持手段(チャック)44を使用して白抜き矢印で示す方向に搬送する。
[0048]
 図8に示すように互いに並置した搬送されたガラス繊維41と磁性体材料47は、集束部45において、芯材の軸方向の略中央部分に磁性体材料47が配置された状態で、その磁性体材料47を包み込むようにガラス繊維41が円柱状に集束される(ステップS45)。
[0049]
 このように、軸方向の中心付近に磁性体材料が配置されたガラス繊維からなる芯材に対して、ステップS46の固着剤含浸工程においてエポキシ樹脂(固着剤)を含浸させる。そして、ステップS47において、芯材への樹脂の含浸量が調整値に達したか否かを判断し、含浸量が調整値に達していない場合には、ステップS46の含浸処理を続行し、含浸量が調整値に達した場合、芯材形成処理を終了する。その結果、芯材が長尺の棒状に成形される。
[0050]
 なお、芯材形成方法Cにおける芯材への樹脂含浸工程においても、温度管理により低粘度に調整したエポキシ樹脂(溶剤を含まない)を金属製の槽(樹脂槽)に溜め、この槽内を芯材が通過する際の時間等により含浸量を調整する。
[0051]
 上記の芯材形成方法Cによれば、糸状あるいは棒状に焼結成型した磁性体材料を抵抗素子の芯材の内側に、その断面形状が略円形となるように配置できる。加えて、焼結成型した磁性体材料を使用することで、製造工程において、粉体の磁性体材料のように零れ落ちたり、あるいは液体の磁性体材料のように周囲に浸み込み過ぎることがない。そのため、磁性体材料を芯材の略中心部に安定した状態で配置することができる。
[0052]
<芯材形成方法D>
 図9は、本実施形態に係る抵抗器の芯材製造工程としての芯材形成方法Dを時系列で示すフローチャートである。また、図10は、芯材形成方法Dに対応する芯材の製造装置の構成を模式的に示す図である。
[0053]
 図9のステップS51において、繊維径が数ミクロン程度のガラス繊維を多数本まとめた繊維束を複数本準備する。ステップS52では、粉末の磁性体材料と固着剤用の樹脂(エポキシ系樹脂)とを混合して、所定の粘度に調整する。
[0054]
 次にステップS53において、粉末磁性体材料と樹脂との混合物59を、図10の芯材製造装置50に設けた金属製の槽(樹脂槽)52に充填する。
[0055]
 ステップS54において、図10に示すように搬送手段53の複数のローラーを回転駆動することで、ガラス繊維51を束ねた状態で、図10において樹脂槽52の方向(白抜き矢印で示す方向)に搬送する。続くステップS55では、樹脂槽52内において、上記のように束ねたガラス繊維の外周に固着剤と磁性体材料を含浸させる。
[0056]
 ステップS56において、芯材への混合物59の含浸量が調整値に達したか否かを判断する。含浸量が調整値に達していない場合には、ステップS55の含浸処理を続行し、含浸量が調整値に達した場合、芯材形成処理を終了する。
[0057]
 なお、芯材形成方法Dの樹脂槽52における混合物59の含浸方法等は、芯材形成方法Aで説明した樹脂の含浸方法と同じである。図10の符号54a,54bは、芯材形成方法Aの説明では図示を省略した絞りノズルである。
[0058]
 次に、上述した芯材形成方法A~Dで製造された芯材の構造について、図11~図14を参照して説明する。本実施形態に係る抵抗器の芯材構造として、上述した磁性体材料の含有形態により複数の構造がある。
[0059]
 なお、図11~図14において、符号(a)で示す断面図は、図1の抵抗器をX-X´矢視線に沿って軸方向に切断したときの縦断面図であり、符号(b)で示す断面図は、図1の抵抗器をY-Y´矢視線に沿って軸方向と直交する方向に切断したときの縦断面図である。
[0060]
<芯材構造例1>
 図11は、本実施形態に係る抵抗器の芯材構造の一例であり、芯材の軸方向の略中心部に磁性体材料15を含有し、磁性体材料15の周方向外側に固着剤を含浸しないガラス繊維のみの部位13を備えるとともに、部位13の周方向外側には、ガラス繊維に固着剤を含浸した部位14を備える。
[0061]
 このように図11に示す芯材構造は、磁性体材料と、固着剤を含浸したガラス繊維との間に固着剤を含浸しない(すなわち、ガラス繊維のみ)の部位13を備え、固着剤を含浸しないことで部位13は硬化しないため、クッションとしての役割を果たす。その結果、芯材が柔軟性を有するとともに、軸方向に対する圧縮強度を備えながら、軸と直交する方向に対する抗折強度を十分に確保することができる。
[0062]
<芯材構造例2>
 図12は、本実施形態に係る抵抗器の芯材構造の他の例であり、芯材の軸方向の略中心部に磁性体材料15を含有し、磁性体材料15の周方向外側と芯材の外表面との間が、ガラス繊維に固着剤を含浸してなる部位16で構成されている。
[0063]
 図12に示す芯材構造は、図11に示す構造とは異なり、磁性体材料の周方向外側に固着剤を含浸しないガラス繊維のみの部位を備えないことから、芯材全体がより強固な構造となり、軸方向における圧縮強度を高めることができる。
[0064]
 図11および図12に示す構造を有する芯材は、上述した芯材形成方法A~Cにより製造することができる。すなわち、図11に示す構造の芯材は、樹脂槽における含浸工程において、芯材の中心部分まで樹脂を浸透させない製造方法による例に対応する。また、図12に示す構造の芯材は、樹脂槽における含浸工程において、芯材の中心部分まで樹脂を浸透させる方法で製造した例に対応する。
[0065]
<芯材構造例3>
 図13は、本実施形態に係る抵抗器の芯材構造についてのさらなる例であり、芯材の外周近傍(表層部分)においてのみ、ガラス繊維13に磁性体材料と固着剤とを含浸させた部位17を形成した構造を有する。図13に示す芯材は、磁性体材料を軸方向中央部分に配置せず、芯材の外周近傍(表層部分)において磁性体材料を固着剤に分散させている。そのため、ガラス繊維13が応力による変形を吸収し、弾性と柔軟性の高い構造となる。
[0066]
<芯材構造例4>
 図14は、本実施形態に係る抵抗器の芯材構造のさらなる他の例であり、芯材の全体に略均一になるように磁性体材料18を含有する構造を有する。図14に示す例では、粉末磁性体材料と固着剤(エポキシ樹脂等)の混合物を芯材の全体に行き渡るように含浸させており、芯材全体において磁性体材料を固着剤に分散させた構造となっている。このような構造により芯材全体が強固に固定されるため、軸方向からの圧縮に強くなる。
[0067]
 なお、図13および図14に示す構造を有する芯材は、上述した芯材形成方法Dにより製造することができる。すなわち、図13に示す芯材は、芯材の中心部分まで粉末磁性体材料と固着剤の混合物をガラス繊維に浸透させない製造方法に対応する。また、図14に示す芯材は、芯材の中心部分まで粉末磁性体材料と固着剤の混合物をガラス繊維に浸透させる製造方法に対応する。
[0068]
 次に、本実施形態に係る抵抗器の電気的特性、および芯材における磁性体材料(フェライト)の含有量について説明する。
[0069]
 図15は、本実施形態に係る抵抗器と従来の抵抗器(芯材に磁性体材料を含まない抵抗器)の電気的特性(ノイズ抑制特性)を比較した結果を示すグラフである。図15の横軸は周波数(MHz)、縦軸はS21特性(dB)である。S21特性は、雑音防止抵抗器を通過後の信号の減衰量を示すSパラメータである。
[0070]
 図15から分かるように、芯材に磁性体材料を含む本実施形態(実施例)に係る抵抗器は、磁性体材料を含まない従来の抵抗器よりも低周波数領域に共振点を有し、かつ、S21の絶対値が小さい、すなわち、良好なフィルタ特性(ノイズ抑制効果)を備えている。
[0071]
 本実施形態に係る抵抗器の芯材における磁性体材料の含有量については、ガラス繊維と固着剤と磁性体材料を合せた芯材全体の断面積における磁性体材料の含有量(断面積比率)を、単位体積あたりの磁性体材料の含有量と見做して算出した。
[0072]
 本願出願人による巻線抵抗器に係る発明(特許第6395581号公報)によれば、抵抗器の芯材を形成する、固着剤を含浸させたガラス繊維は、断面積において芯材全体の5%以上存在しないと芯材の形状を維持することが難しい。
[0073]
 さらには、芯材に85%よりも多い磁性体材料を含有させようとすると、芯材中のガラス繊維の割合が減少し、磁性体材料(粒子)の割合が大きくなる。そのため、抵抗線の巻き付けによる締結力に芯材が耐えられなくなる恐れがある。
[0074]
 よって、固着剤を含浸したガラス繊維および固着剤を含浸しないガラス繊維を除き、磁性体材料を芯材全体の85%まで含有できると推測される。つまり、磁性体材料の含有上限値は、断面積比率で85%となる。
[0075]
 図16は、抵抗器の芯材中における磁性体材料の含有量(%)と、抵抗器の電気的特性(共振周波数のシフト量(MHz))との関係を示す。ここでは、磁性体材料の含有量を変化させて、その特性を比較した。図中のプロットは、左から磁性体材料の含有量が1%,4%,19%であり、使用したサンプルは、芯材の略中心部に磁性体材料(フェライト)の焼結体を配置した図11の構造を有する抵抗器である。
[0076]
 図16より、抵抗器の共振周波数が低周波数側へシフトし始めるのは、磁性体材料の含有量が5%付近であることが読み取れる。よって、芯材に断面積比率で5%以上の磁性体材料を含有したとき、目標とするフィルタ特性(ノイズ抑制効果)が期待できる。そこで、本実施形態に係る抵抗器の芯材における磁性体材料の含有量は、芯材の断面積比率で5%を下限値とする。
[0077]
 上記のように磁性体材料の下限値を決めるための試作結果より、芯材の断面積比率5%以上で一定のノイズ抑制効果の向上が見られたことから、その下限値を5%とする一方で、磁性体材料の最適値(狙い値)についても検討した。
[0078]
 その結果、固着剤を含浸させたガラス繊維の膨張収縮を吸収するため、クッションになるガラス繊維の層(固着剤を含浸しないガラス繊維)が、望ましくは30%以上存在することが必要との知見を得た。また、製造上のばらつきをカバーし、他の材料との兼ね合いを考慮すると、磁性体材料の含有量は芯材の断面積比率で10%~40%が最適範囲であると推測される。
[0079]
 なお、芯材への固着剤の含浸方法は、上述した方法に限定されず、その他の含浸方法として下記の方法を使用することができる。
[0080]
<他の含浸方法1>
 例えば、芯材の上下に、その芯材を挟んで搬送方向に回転する回転式ローラーを備え、回転式ローラーには樹脂を流し込む溝を設けておく。そして、この溝にディスペンサー等により樹脂を流し、芯材の外周近傍部分(芯材の表層)に樹脂を転写する。
[0081]
<他の含浸方法2>
 ガラス繊維の一部を、樹脂を溜めた槽に浸漬する際、そのガラス繊維を、樹脂を含浸した部分と樹脂を含浸しない部分に分けた状態で搬送する。そして、ガラス繊維を集束する段階で、樹脂を含浸したガラス繊維が外周に配置されるように束ねる。
[0082]
<他の含浸方法3>
 芯材に抵抗線を巻回する工程において、ディスペンサー等から樹脂を滴下し、芯材の表面に樹脂を浸透させる。抵抗線の巻回処理とほぼ同時に、芯材に固着剤である樹脂を含浸するので、製造工程を簡略化できる。
[0083]
<他の含浸方法4>
 芯材の上下側、あるいは左右側から刷毛やブラシにより樹脂を塗布する。固着剤を含浸させる樹脂槽が不要となり、芯材製造装置を小型化できる。
[0084]
 以上説明したように、外周面に抵抗線を巻回し、その外周表面を絶縁被覆で覆った芯材からなる抵抗素子の両端に一対のキャップ端子を装着した雑音防止抵抗器において、芯材を絶縁性繊維の集束体と固着剤と磁性体材料とで構成することで、所定の周波数範囲において十分な減衰量(ノイズ抑制効果)を確保するためのインダクタンスを得ることができる。その結果、雑音防止抵抗器が、所定の周波数範囲内に共振周波数あるいは遮断周波数をシフトさせたノイズフィルタとして機能する。
[0085]
 したがって、本実施形態に係る抵抗器を車両のエンジン点火装置の雑音防止用抵抗器として使用した場合、上述したフィルタ特性によりエンジン点火装置からのイグニッションノイズ等のノイズ放射を効果的に抑制できる。
[0086]
 また、雑音防止抵抗器の芯材を構成する絶縁性繊維としてガラス繊維を使用し、磁性体材料としてフェライトを使用することで、芯材が柔軟性を有するとともに、樹脂を含浸することで圧縮強度と抗折強度を確保することができる。

符号の説明

[0087]
2 抵抗素子(抵抗体)
3a,3b キャップ端子
5  芯材
6 絶縁被覆(樹脂コーティング)
7  抵抗線
10 雑音防止抵抗器
13,21,31,41,51 ガラス繊維
14,16 固着剤含浸部位
15,18,28,38,47 磁性体材料
17 磁性体材料および固着剤含浸部位
20,30,40,50 芯材製造装置
23,33a,43,53 搬送手段
27,37 磁性体材料供給部
32 固着剤含浸部
35a,35b,45 集束部
39 固着剤
52 樹脂槽
54a,54b 絞りノズル
59 粉末磁性体材料と樹脂の混合物

請求の範囲

[請求項1]
 絶縁性の芯材と、前記芯材の外周面に巻回した抵抗線と、前記芯材および前記抵抗線の外周表面を覆う絶縁被覆とを備える抵抗素子の両端に一対のキャップ端子を装着した雑音防止抵抗器であって、
 前記芯材は絶縁性繊維の集束体と、固着剤と、磁性体材料とからなることを特徴とする雑音防止抵抗器。
[請求項2]
 前記磁性体材料はフェライト、鉄系合金、酸化鉄、酸化クロム、または酸化マンガンであることを特徴とする請求項1に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項3]
 前記フェライトは、Ni系フェライトまたはMn系フェライトであることを特徴とする請求項2に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項4]
 前記芯材の軸方向の略中心部に配置した前記磁性体材料の周方向外側に前記固着剤の非含浸部位を有するとともに、該非含浸部位の周方向外側に前記固着剤の含浸部位を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項5]
 前記芯材の軸方向の略中心部に配置した前記磁性体材料の周方向外側の全域を前記固着剤の含浸部位としたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項6]
 前記芯材の表層部分を前記固着剤の含浸部位とし、該固着剤に前記磁性体材料が分散されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項7]
 前記芯材の全域を前記固着剤の含浸部位とし、該固着剤に前記磁性体材料が分散されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項8]
 前記芯材における前記磁性体材料の含有量は、前記芯材の断面積比率で5%以上、85%以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項9]
 前記磁性体材料の含有量は、好ましくは前記芯材の断面積比率で10%~40%であることを特徴とする請求項8に記載の雑音防止抵抗器。
[請求項10]
 長尺の芯材を形成する工程と、
 前記芯材の外周に抵抗線を巻回する工程と、
 前記抵抗線が巻回された芯材を所定寸法に切断して抵抗素子を形成する工程と、
 前記抵抗素子の両端部にキャップ電極を装着する工程と、
を備え、
 前記芯材は絶縁性繊維の集束体と、固着剤と、磁性体材料とからなることを特徴とする雑音防止抵抗器の製造方法。
[請求項11]
 所定方向へ搬送中に水平方向に広げた前記絶縁性繊維の集束体の略中央部分に液体状の前記磁性体材料を滴下し、該滴下した部位を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束した後、前記固着剤を含浸して前記芯材を形成することを特徴とする請求項10に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。
[請求項12]
 前記絶縁性繊維の集束体に前記固着剤を含浸させた後、所定方向へ搬送中に水平方向に広げた該絶縁性繊維の集束体の略中央部分に粉末状の前記磁性体材料を流入し、該流入した部位を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束して前記芯材を形成することを特徴とする請求項10に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。
[請求項13]
 長尺の糸状あるいは棒状に成形した前記磁性体材料と、前記絶縁性繊維の集束体とを並置して所定方向へ搬送する際、水平方向に広げた該絶縁性繊維の集束体の略中央部分に配置した該磁性体材料を包み込みながら該絶縁性繊維を円柱状に集束した後、前記固着剤を含浸して前記芯材を形成することを特徴とする請求項10に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。
[請求項14]
 所定方向へ搬送中の前記絶縁性繊維の集束体に前記固着剤と前記磁性体材料を含浸させて前記芯材を形成することを特徴とする請求項10に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。
[請求項15]
 前記芯材における前記固着剤の含浸量、または前記固着剤と前記磁性体材料の含浸量を調整する工程をさらに備えることを特徴とする請求項11~14のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]