JP2016096227A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルと磁性コアとの組み付けが不要で製造性に優れる上に、設置作業性にも優れるインダクタを提供する。【解決手段】巻線を螺旋状に巻回してなる巻回部と、前記巻回部に連続する巻線引出部とを備えるコイルと、前記巻回部の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、前記磁性コアは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料によって構成され、前記巻回部を埋設する埋設部と、設置用締結部材の貫通孔をつくる筒状部材を内包するフランジ部とが一体成形された成形体であるインダクタ。【選択図】図１

Description

本発明は、コイルと磁性コアとを備えるインダクタに関する。

自動車、電気機器、産業機械などの各種製品に備える部品として、巻線を螺旋状に巻回した巻回部を有するコイルと、コイルが配置される磁性コアとを備えるインダクタと呼ばれる磁気部品がある。

特許文献１は、インダクタの一例としてチョークコイルを開示している。このチョークコイルは、巻回部が一つであるコイルと、巻線が巻回される巻胴（芯体）を有するボビンと、巻胴内に収納される柱状の内コア及び巻回部の外周を囲んで内コアと共に閉磁路を形成する矩形枠状の外コアとを有する磁性コアとを備える。

特許文献２，３は、インダクタの一例として、リアクトルを開示している。特許文献２のリアクトルは、巻回部が一つであるコイルと、巻回部内に収納される内側コア部及びコイルと内側コア部とを覆う連結コア部を有する磁性コアとを備える。特許文献３のリアクトルは、横並びされた二つの巻回部を有するコイルと、各巻回部の内外にそれぞれ配置される複数のコア片及びギャップ材を有する磁性コアと、コイルと磁性コアとの組物の外周を覆う外側樹脂部とを備える。

特開２０１３−０５１４０２号公報 特開２０１１−１２９５９３号公報 特開２０１１−０５４６１３号公報

製造性に優れる上に、設置作業性にも優れるインダクタが望まれている。

特許文献１のチョークコイルでは、コイルを保持するボビンと、内コアと、外コアとを組み付ける必要があり、組付部品点数が多く、製造性の改善が望まれる。また、特許文献１の図８に示すように設置対象に固定するために独立した取付具を利用すると、取付具の配置工程が必要であり、工程数が多く、設置作業性の改善も望まれる。

特許文献２のリアクトルでは、巻回部内に内側コア部を収納する工程、その後に連結コア部を形成する工程が必要であり、工程数が多く、製造性の改善が望まれる。

特許文献３のリアクトルでは、巻回部の数やコア片、ギャップ材の数が多いため組付部品点数が更に多く、製造性の改善が望まれる。

そこで、コイルと磁性コアとの組み付けが不要で製造性に優れる上に、設置作業性にも優れるインダクタを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るインダクタは、巻線を螺旋状に巻回してなる巻回部と、前記巻回部に連続する巻線引出部とを備えるコイルと、前記巻回部の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備える。前記磁性コアは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料によって構成され、前記巻回部を埋設する埋設部と、設置用締結部材の貫通孔をつくる筒状部材を内包するフランジ部とが一体成形された成形体である。

上記のインダクタによれば、コイルと磁性コアとの組み付けが不要で製造性に優れる上に、設置作業性にも優れる。

実施形態１のインダクタの概略斜視図である。 実施形態１のインダクタの正面図である。 実施形態２のインダクタの概略斜視図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るインダクタは、巻線を螺旋状に巻回してなる巻回部と、上記巻回部に連続する巻線引出部とを備えるコイルと、上記巻回部の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備える。上記磁性コアは、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料によって構成され、上記巻回部を埋設する埋設部と、設置用締結部材の貫通孔をつくる筒状部材を内包するフランジ部とが一体成形された成形体である。

上記のインダクタは、以下の理由によって、製造性に優れる上に、設置作業性にも優れる。

（製造性）
上記のインダクタは、コイルと磁性コアとが一体化されているため、製造過程でコイルと磁性コアとを組み付ける必要が無い。そのため、上記のインダクタは、コイルと磁性コアとがそれぞれ独立した部品である場合、更にはボビンを備える場合と比較して、組付部品数が少なく、製造性に優れる。

また、上記のインダクタは、例えば、コイルと筒状部材とを成形型に収納して、軟磁性粉末と原料樹脂とを含む溶融混合物を射出成形などして製造できる。上記溶融混合物は、流動性に優れるため、埋設部とフランジ部とを備えるといった複雑な立体形状であっても、更にはコイルの巻回部の内外を覆うと共に筒状部材の外周を覆うといった複雑な形状であっても、精度よく、かつ容易に成形可能である。この点からも上記のインダクタは、製造性に優れる。

（設置作業性）
上記のインダクタは、設置対象に載置した後、フランジ部の貫通孔にボルトやねじといった設置用締結部材を締め付けることで設置対象に取り付けられる。そのため、上記のインダクタは、上述の取付具を利用する場合と比較して工程数が少なく、設置作業性に優れる。

（２）上記のインダクタの一例として、上記巻線引出部が上記複合材料に覆われておらず露出されている形態が挙げられる。

上記形態の磁性コアは、コイルのうち実質的に巻回部のみを覆っているといえる。そのため、上記の形態は、磁性コアの原料使用量を低減できる。

（３）上記のインダクタの一例として、上記埋設部及び上記フランジ部が上記設置対象に載置される設置面を備え、上記フランジ部の設置面は上記インダクタを上記設置用締結部材によって設置対象に取り付けた状態において上記巻回部の軸方向が上記設置対象の載置面に直交するように成形されている形態が挙げられる。

上記形態は、上述の製造性、設置作業性に優れることに加えて、以下の効果を奏する。
・ 埋設部の一面を設置面の一部とするため、設置面が大きく、安定性に優れる。
・ 埋設部を設置面の一部とするため、フランジ部を小さくしても安定して設置できる。フランジ部を小さくすれば小型にできる上に、上述のように原料使用量を低減できる。
・ 設置面が大きいため、軟磁性粉末が熱伝導性に優れる材料からなる粉末を含む場合、コイルの熱を設置対象に良好に伝えられて放熱性に優れる。

（４）上記のインダクタの一例として、上記巻線引出部における上記巻回部側の領域は上記巻回部の軸に平行な部分を含む形態が挙げられる。

上記形態は、上述の製造性、設置作業性に優れることに加えて、設置スペースを小さくできる場合がある。ここで、インダクタの設置スペースは、インダクタを内包する仮想の直方体に基づいて設計することがある。この仮想の直方体には、設置対象に近接配置され得る巻線引出部における巻回部との接続箇所及びその近傍を含む。そのため、例えば、上述の（３）の形態において、巻線引出部における巻回部との接続箇所を含む巻回部側の領域が巻回部の軸に直交する方向に引き出されていると、巻線引出部において巻回部から離れて配置される部分が多くなり得る。その結果、仮想の直方体が大きくなり易い。一方、上述の（３）の形態において、上記巻回部側の領域の実質的に全長が巻回部の軸に平行に引き出されていれば、巻線引出部において巻回部の近傍に配置される部分が多くなり、仮想の直方体を小さくし易い。即ち、この場合、設置スペースを小さくできて小型である。

（５）上記のインダクタの一例として、上記巻回部が一つである形態が挙げられる。

上記形態は、上述の製造性、設置作業性に優れることに加えて、巻回部を二つ備える場合に比較して小さくなり易く、この点から小型である。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係るインダクタの具体例を説明する。図中、同一名称物は、同一物を意味する。

［実施形態１］
図１，図２を参照して、実施形態１のインダクタ１Ａを説明する。図２においてフランジ部３５のみ、図１に示す（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線、即ちフランジ部３５の貫通孔３５ｈの軸に平行に切断した部分断面図を示す。

・全体構成
インダクタ１Ａは、巻線２ｗを巻回してなる巻回部２０を有するコイル２Ａと、巻回部２０の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア３Ａとを備える磁性部品である。インダクタ１Ａは、基板や端子台、水冷台などの設置対象１００（図２）にボルトやねじといった設置用締結部材（図示せず）が締結されて固定される。このインダクタ１Ａは、磁性コア３Ａが軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料（以下、軟磁性複合材料と呼ぶことがある）の成形体である点、この成形体は巻回部２０を埋設している点、この成形体は上記の設置用締結部材が挿通される貫通孔３５ｈをつくる筒状部材３５０を内包するフランジ部３５を一体に備える点をそれぞれ、特徴の一つとする。以下、要素ごとに説明する。

・コイル
コイル２Ａは、巻線２ｗによって構成されて、少なくとも一つのターンを有する巻回部２０と、ターンを形成しない巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌとを備える。この例のコイル２Ａは、接続部が無く、連続する１本の巻線２ｗを螺旋状に巻回してなる一つの巻回部２０と、巻回部２０に連続し、巻線２ｗの各端部をそれぞれ含む二つの巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌとを備える。巻回部２０は、その全体が磁性コア３Ａを構成する軟磁性複合材料に覆われた埋設部分となっている。この例の巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌは、上記軟磁性複合材料に覆われず露出された露出部分となっている。

・・巻線
コイル２Ａを構成する巻線２ｗは、導体線の外周に絶縁被覆を備える被覆線を好適に利用できる。ここで、巻回部２０は軟磁性複合材料に覆われるため、軟磁性粉末などの構成成分に接触し得る。軟磁性複合材料が金属を含む場合、インダクタ１Ａ（コイル２Ａ）の使用電圧によっては、巻回部２０と磁性コア３Ａとの間の絶縁性を高めることが望まれる。巻線２ｗを被覆線とすることで、軟磁性複合材料の組成によらず、巻回部２０と磁性コア３Ａとの間の絶縁性に優れて好ましい。

・・・導体線
導体線は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線が挙げられる。

・・・絶縁被覆
絶縁被覆の構成材料は、エナメルと呼ばれるポリアミドイミドなどの電気絶縁性に優れる樹脂などが挙げられる。更に、絶縁被覆の構成材料は、耐熱性に優れるものが好ましい。インダクタ１Ａの製造過程で高温のもの、具体的には軟磁性複合材料（磁性コア３Ａ）の原料である溶融混合物に接触するからである。溶融混合物は、樹脂の種類にもよるが、例えば２５０℃以上３５０℃以下といった高温の場合がある。従って、製造過程の熱履歴を考慮して、耐熱性に優れる絶縁被覆とすることができる。

絶縁被覆の最外層に自己融着層を有することができる。この場合、巻回部２０をその軸方向に押圧するなどしてターン間の隙間を低減した状態で、適宜加熱などして自己融着層同士を接合させることで、スプリングバックによってターン間の隙間が広がることを低減できる。詳しくはターン間の隙間を、自己融着層を含む絶縁被覆の厚さ程度にでき、巻回部２０の軸方向の長さが自然長よりも短くなる。このように圧縮した巻回部２０を備えるインダクタ１Ａは、巻回部２０の軸方向に沿った長さが小さく、小型である。巻線２ｗの断面積、材質などは適宜選択できる。この例の巻線２ｗは被覆平角線である。

・・その他の被覆
上記絶縁被覆に代えて又は絶縁被覆に加えて、コイル２Ａのうち、軟磁性複合材料（磁性コア３Ａ）に覆われる領域（主として巻回部２０）に耐熱層（図示せず）を備えるコイル２Ａとすることができる。耐熱層の構成材料は、耐熱性に優れる材料であって、コイル２Ａに接することから電気絶縁性にも優れるものが好ましい。このような材料は、例えば、ガラス、各種のセラミックスなどの非金属無機材料、ポリイミドなどのスーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐熱性樹脂といった有機材料などが挙げられる。耐熱層は、例えば、上述の構成材料を巻回部２０などに塗布することで形成できる。

上記絶縁被覆に加えて、上述の耐熱性及び電気絶縁性の双方に優れる材料からなる耐熱絶縁層を備える形態は、電気絶縁性により優れることから、使用電圧が高い用途、例えば数百Ｖ程度、具体的には１００Ｖ〜５００Ｖ程度の用途に好適である。使用電圧が低い用途、例えば数十Ｖ程度、具体的には３Ｖ〜５０Ｖ程度であれば、耐熱絶縁層を備えず、上記絶縁被覆のみでも、十分な電気絶縁性を有すると考えられる。

・・巻回部
この例の巻回部２０は、被覆平角線をエッジワイズ巻きしてなり、端面形状が円筒状のエッジワイズコイルである。巻回部２０の個数、端面形状、ターン数などは適宜選択できる。例えば端面形状は、矩形枠状、レーストラック状などとすることができる。

・・・設置方向
インダクタ１Ａは、図２に示すようにコイル２Ａの巻回部２０の軸方向が、設置対象１００の載置面１００ｆに直交するように設置対象１００に取り付けられる形態（以下、縦置き形態と呼ぶことがある）、載置面１００ｆに平行するように設置対象１００に取り付けられる形態（後述の実施形態２。以下、横置き形態と呼ぶことがある）が挙げられる。この例のインダクタ１Ａは、縦置き形態であり、設置対象１００に安定して縦置きされるように磁性コア３Ａが成形されている（後述）。

・・巻線引出部
巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌは、巻回部２０と、コイル２Ａに電力供給する電源などの外部装置との間の導電路に利用される。各一端部は外部装置との接続箇所であり、各他端部は巻回部２０との接続箇所である。巻線引出部２Ａｌの長さ、引出方向などは適宜選択できる。この例の巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌはいずれも、実質的に全長に亘って巻回部２０の軸に平行に引き出されている。詳しくは、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌにおける巻回部２０との接続箇所は、概ね巻回部２０の巻回方向に沿って巻回部２０の径方向に引き出された非常に短い部分であり、巻回部２０の軸に概ね直交している。この接続箇所に続き、接続箇所から概ね直角にフラットワイズ曲げされて、巻回部２０の軸に平行に並ぶように巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌが設けられている。即ち、図１に示す巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌでは、巻回部２０側の領域だけでなく実質的に全長に亘って、巻回部２０の軸に平行に引き出されている。インダクタ１Ａは、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌにおける巻回部２０側の領域に巻回部２０の軸に平行な部分を含むため、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌが巻回部２０に近接配置される領域が多い（図１に示す例では実質的に全長）。そのため、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌにおける巻回部２０側の領域を含めたインダクタ１Ａを内包する仮想の直方体を小さくでき、設置スペース（設置対象１００に対する投影面積）を小さくできる。設置対象１００に巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌの一端部を直接取り付ける場合などでは、設置対象１００の載置面１００ｆに平行になるように上記一端部を折り曲げるなどしてもよい。この場合でも、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌにおける他端側の領域、即ち巻回部２０との接続箇所の近傍は、巻回部２０に近接しており、小型である。巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌの引出方向がそれぞれ異なっていてもよい。

・磁性コア
磁性コア３Ａは、図１に示すように、軟磁性複合材料によって構成されてコイル２Ａの一部である巻回部２０を埋設する柱状の埋設部３０と、埋設部３０の外周面から突出する二つのフランジ部３５，３５とを備える複雑な立体形状を有する成形体である。また、磁性コア３Ａは、埋設部３０とフランジ部３５，３５とが一体成形された成形体である。

・・埋設部
埋設部３０は、巻回部２０の内外を連続して覆い、かつ巻回部２０の内周空間を埋めるように設けられることで柱状体となっている。
埋設部３０の一部を構成する軟磁性複合材料が巻回部２０の内周空間に充填されている。そのため、磁性コア３Ａは、コイル２Ａがつくる磁束の通路を十分に確保できる。
埋設部３０の他部を構成する軟磁性複合材料が巻回部２０の一端面を経て、巻回部２０の円筒状の外周面を覆い、更に巻回部２０の他端面に連続して存在する。
そのため、コイル２Ａがつくる磁束は、上述の内周空間を埋める軟磁性複合材料と、上述の巻回部２０の各端面及び外周面を覆う軟磁性複合材料とを経て環状に通過する。

この例の埋設部３０は、円筒状の巻回部２０の外形に沿って設けられた円柱体であり、円形状の端面と円周面とを備える。埋設部３０の外形を巻回部２０の外形に沿った形状、即ち相似状とすることで、軟磁性複合材料の原料使用量を低減でき、ひいては製造時間を短縮できる。

埋設部３０の形状、大きさは、巻回部２０の全体を覆って閉磁路を形成でき、かつ所望のインダクタンスを有する範囲で適宜選択できる。例えば、埋設部３０は、巻回部２０の外形と非相似形状（この例では直方体状など）とすることができる。埋設部３０を大きくすれば、設置面を大きくでき、設置状態の安定性や放熱性などを高められるが、大き過ぎると、軟磁性複合材料の原料使用量の増大を招き得る。

・・フランジ部
フランジ部３５は、巻回部２０の外周面から巻回部２０の径方向外方に突出する突片であり、筒状部材３５０を内包する部分である。

フランジ部３５は、筒状部材３５０を保持可能であれば、形状、大きさは適宜選択できる。筒状部材３５０の外形に沿った相似形状（ここでは円筒状に近い形状）であれば、フランジ部３５を形成する軟磁性複合材料の原料使用量を低減できる。本例のフランジ部３５は、円筒状の筒状部材３５０の外形に沿って円筒状とした部分に加えて、円柱状の埋設部３０に対して接線方向の平面を有する突片としている。即ち、磁性コア３Ａをコイル２Ａの巻回部２０の軸方向に平面視したとき、巻回部２０の中心を軸として点対称な形状ではあるが、線対称ではない形状となるようにフランジ部３５，３５を設けている。こうすることで、インダクタ１Ａは、縦置き形態であることと相俟って、上述の仮想の直方体を小さくし易く、設置スペースを小さくできる。その他、磁性コア３Ａは、巻回部２０の直径を軸として点対称な形状かつ線対称な形状となるようにフランジ部（突片）を備えることができる。この場合でも、設置スペースが小さくなる場合がある。

・・・配置位置、個数
フランジ部３５は一つでもよいが、複数備えるとインダクタ１Ａを設置対象１００に安定して固定し易い。複数のフランジ部３５を備える場合、埋設部３０の設置面３０ｄ（図２）に対して対向位置にフランジ部３５を備えると、より安定性に優れて好ましい。例えば、二つのフランジ部３５を設ける場合には、円形状の設置面３０ｄの直径方向の対向位置、三つのフランジ部３５を設ける場合には、円形状の設置面３０ｄの中心角が１２０°ずつずれた位置などが挙げられる。また、フランジ部３５は、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌと干渉し難い位置に設けられていることが好ましい。本例では、埋設部３０における円形状の設置面３０ｄの中心軸を中心として点対称な位置であって、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌと実質的に接触しない位置に、二つのフランジ部３５，３５をそれぞれ備える（図１）。

・・・筒状部材
筒状部材３５０は、インダクタ１Ａの埋設部３０を設置対象１００に取り付ける設置用締結部材の挿通孔３５ｈをつくる部材である。ここで、磁性コア３Ａを軟磁性複合材料とすることで、磁性コア３Ａ自体にボルト孔を成形可能である。しかし、軟磁性複合材料は軟磁性粉末と樹脂との異種材料を含むため、ボルトの締付力に対する強度を十分に有していない場合があり、上述の成形孔とすると、ボルトの締付時に割れが生じたり、長期使用によってクリープ変形してボルトの締付力が低下したりする可能性がある。一方、挿通孔３５ｈをつくる部材を軟磁性複合材料とは独立した部材とすれば、構成材料の選択の自由度を高められる。具体的には高強度な材料、特にボルトなどの締結部材の締付力に対して十分な強度を有する材料からなるものを利用できる。そこで、実施形態１のインダクタ１Ａでは、軟磁性複合材料とは異なる材料からなる筒状部材３５０を備える。

筒状部材３５０は、コイル２Ａの近傍に配置されることから、その構成材料は非磁性材が好ましい。また、上記構成材料は、上述のように強度に優れるものがより好ましい。具体的な構成材料は、樹脂に代表される有機材料、金属やセラミックスに代表される無機材料が挙げられる。樹脂であれば、筒状部材３５０と軟磁性複合材料との接合性に優れると期待される。繊維強化樹脂などを利用することもできる。金属であれば、通常、樹脂よりも強度に優れるため、筒状部材３５０の端面をボルトなどの締結部材の締付力の受圧面とすると、締結時に割れ難く、経年の締付力の低下も抑制できる。具体的な非磁性金属は、真鍮、非磁性のステンレス鋼などが挙げられる。この例では、筒状部材３５０は継ぎ目のない金属筒としている。

筒状部材３５０は、ボルトなどの締結部材を挿通可能な大きさ、形状を有していればよく、大きさや形状は適宜選択できる。図１では、内周形状と外周形状とが相似形状であり、いずれも断面円形状である円筒状を例示している。その他、筒状部材３５０は、内周形状と外周形状とが異なるもの、例えば内周形状が断面円形状、外周形状が断面矩形状などの異形の筒などとすることができる。筒状部材３５０の内周形状も、断面円形状の他、断面矩形状などとするもできる。即ち、筒状部材３５０は、円筒状の他、多角筒状、楕円筒状などの非円筒状のものとすることができる。更に、筒状部材３５０の外周面に突起や凹部などを備える凹凸形状のものとすることができる。このように外周形状を工夫することで、軟磁性複合材料との接触面積を増大でき、磁性コア３に強固に保持される上に、脱落防止等の効果も期待できる。筒状部材３５０の構成材料が樹脂や金属、セラミックスなどであれば、継ぎ目のない筒材を容易に成形可能であり、このような筒材を利用できる。その他、筒状部材３５０は金属板などを適宜な形状に丸めて、又は折り曲げて筒状にしたものなどを利用できる。この場合、筒状部材３５０は、上記締結部材を挿通可能であれば必ずしも周方向に閉じた形状でなくてもよい。例えば、筒状部材３５０は断面Ｃ字状などでもよい。筒状部材３５０が完全に閉じていなくても、上記締結部材の挿通孔の一部を軟磁性複合材料によって成形できるからである。この板材を適宜成形した筒状部材３５０では、種々の大きさ、形状のものを容易に製造できて製造性に優れ、コストの低減も期待できる。筒状部材３５０の大きさ（内径、外径、長さ）は、設置用締結部材の大きさや固定強度などに応じて選択するとよい。

筒状部材３５０は、その一端面を締結部材の受圧面とするために、この端面がフランジ部３５の外表面と面一、又はフランジ部３５の外表面よりも突出するようにフランジ部３５に支持される。筒状部材３５０の端面を受圧面とすることで、上述のようにボルトなどの締結部材の挿通孔の一部が軟磁性複合材料で構成されている場合でも、上述の割れや締付力の低下の抑制などを十分に行える。本例では上記の面一の形態であり、筒状部材３５０の外周面の全体が軟磁性複合材料に覆われる。また、本例では、筒状部材３５０の他端面は、インダクタ１Ａを設置対象１００に載置したとき、載置面１００ｆに接する。上記の突出した形態では、筒状部材３５０の外周面の一部が軟磁性複合材料に覆われる。

・・設置面
この例のインダクタ１Ａは、磁性コア３Ａの埋設部３０のうち、円形状の一端面と、フランジ部３５，３５の一面とを設置対象１００に載置される設置面３０ｄ，３５ｄとする。設置面３０ｄ，３５ｄは連続する一様な平面、即ち面一な面である。これらの設置面３０ｄ，３５ｄ，３５ｄは、インダクタ１Ａを設置対象１００に取り付けた状態において巻回部２０の軸方向が載置面１００ｆに直交するように、即ち縦置きになるように成形されている。そのため、インダクタ１Ａを設置対象１００に載置すると、巻回部３０の設置面３０ｄと、二つのフランジ部３５，３５の設置面３５ｄ，３５ｄとが載置面１００ｆに支持されて、インダクタ１Ａは、設置対象１００に安定して縦置きされる。

インダクタ１Ａは、フランジ部３５，３５のみが設置対象１００に直接支持される形態とすることができる。この場合、フランジ部３５を以下のように脚高に設けるとよい。インダクタ１Ａを設置対象１００に載置したとき、巻回部３０における設置対象１００の載置面１００ｆに対向する面（図１，図２では下面）が載置面１００ｆに接触せず、フランジ部３５，３５の設置面３５ｄ，３５ｄのみが載置面１００ｆに接するように脚高にする。この形態では、フランジ部３５の脚高さに応じて、巻回部３０における載置面１００ｆとの対向面（下面）と、載置面１００ｆとの間に隙間を設けられる。この隙間に、インダクタ１Ａと設置対象１００との間の絶縁性を高める絶縁材（図示せず）を配置したり、この隙間を空気絶縁空間としたり、空冷空間としたりするなどすることができる。

・・軟磁性複合材料
・・・軟磁性粉末
・・・・組成
軟磁性粉末の構成材料は、金属、非金属の双方があり、公知のものが利用できる。軟磁性粉末は、単一組成の粉末のみの他、複数種の組成の粉末を含むことができる。

軟磁性金属は、例えば、鉄族金属（純鉄などのいわゆる純金属）、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金、アモルファス金属などが挙げられる。
鉄族金属元素は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉが挙げられる。
Ｆｅ基合金は、例えば、添加元素としてＳｉ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｏ，及びＣｒから選択される１種以上の元素を合計で１．０質量％以上２０．０質量％以下含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる組成を有するものが挙げられる。具体的には、Ｆｅ−Ｓｉ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ系合金，Ｆｅ−Ａｌ系合金，Ｆｅ−Ｃｏ系合金，Ｆｅ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）などが挙げられる。Ｆｅ−Ｓｉ系合金のＳｉ量は１．０質量％以上８．０質量％以下が挙げられる。
鉄族金属やＦｅ基合金は、飽和磁化が高く、組成によっては渦電流損が低いため、磁性コア３Ａがこれらの軟磁性金属粉末を含む場合には、高い飽和磁化を有するインダクタ１Ａ、低損失なインダクタ１Ａとすることができる。

軟磁性非金属は、金属酸化物、例えばフェライトに代表されるＦｅを含む酸化物などが挙げられる。軟磁性非金属は、電気絶縁体や高抵抗材が多いため、磁性コア３Ａがこれらの軟磁性非金属の粉末を含む場合には、低損失なインダクタ１Ａとすることができる。

・・・・含有量
軟磁性複合材料中の軟磁性粉末の含有量が多いほど磁気特性に優れる、例えば飽和磁化が高くなる傾向にある。一方、軟磁性複合材料中に樹脂を十分に含むと、樹脂は一般に非磁性材料であり、この樹脂を磁気ギャップに利用できる。そのため、図１に示すようにギャップ材を省略できて直流重畳特性に優れる。具体的な含有量は、軟磁性複合材料を１００体積％として、３０体積％以上８０体積％以下が挙げられる。飽和磁化などを考慮すると、上記含有量は、５０体積％以上、更に６０体積％以上、６５体積％以上、７０体積％以上が好ましい。直流重畳特性、渦電流損などを考慮すると、上記含有量は、７５体積％以下、更に７３体積％以下、７０体積％以下が好ましい。軟磁性粉末の含有量は、６５体積％以上７５体積％以下であるとより好ましい。

・・・・大きさ
軟磁性複合材料中の軟磁性粉末の大きさが小さいほど、渦電流損が低くなり易く、充填率を高め易い。高充填化によって飽和磁化が高くなり易い。軟磁性粉末の大きさがある程度大きければ、凝集を防止できる上に、粉末粒子間に樹脂を十分に介在できる。具体的な大きさとして、平均粒径が５０μｍ以上３００μｍ以下が挙げられる。平均粒径は５０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。また、軟磁性粉末は、相対的に小さい粉末粒子と相対的に大きい粉末粒子との微粗混合粉であると、充填率を高め易い。平均粒径が上記範囲であったり、微粗混合粉であったりすると、溶融混合物が流動性に優れて成形し易く、磁性コア３Ａの製造性に優れる。

・・・樹脂
・・・・組成
軟磁性複合材料中の樹脂は、軟磁性粉末を分散した状態で保持すると共に、粉末粒子間に介在されて磁気ギャップとして機能する。この樹脂は、射出成形に好適に利用できる熱可塑性樹脂が好ましい。具体的な熱可塑性樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。ＰＡ樹脂は、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔなどが挙げられる。ナイロン９ＴなどのＰＡ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ、フッ素樹脂などは、エンジニアリング・プラスチックと呼ばれて耐熱性に優れる。そのため、ナイロン９Ｔなどを含むと、耐熱性に優れるインダクタ１Ａとすることができる。

・・・・含有量
軟磁性複合材料中の樹脂の含有量は、直流重畳特性などを考慮すると、軟磁性複合材料を１００体積％として、１５体積％以上、更に２０体積％以上、２５体積％以上が挙げられる。飽和磁化などを考慮すると、樹脂の含有量は、５０体積％以下、更に４５体積％以下、４０体積％以下、３５体積％以下が挙げられる。

・インダクタの製造方法
実施形態１のインダクタ１Ａは、代表的には、射出成形法を利用して製造できる。詳しくは、インダクタ１Ａは、成形型にコイル２Ａの巻回部２０と、筒状部材３５０とを配置し、この成形型に軟磁性粉末と樹脂とを含む溶融混合物を射出、充填して、巻回部２０を埋設すると共に、筒状部材３５０を内包するように成形した後、冷却して固化することで得られる。上述のように、巻回部２０に別途、耐熱層や耐熱絶縁層を設けたり、自己融着層を融着させて、ターン間の隙間を低減したりすることができる。

射出成形法、特にインサート成形法は、コイル２Ａの巻回部２０全体を埋設しながらも巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌを露出させ、かつ筒状部材３５０を内包する突片を有するという複雑な立体形状を精度よく成形可能である。即ち、インダクタ１Ａは、形状や大きさの自由度が大きい上に成形精度、寸法精度に優れる。

・効果
実施形態１のインダクタ１Ａは、コイル２Ａと磁性コア３Ａとが一体成形されているため、製造時に両者の組み付けが不要であり、製造性に優れる。特にインダクタ１Ａは、巻線引出部２Ａｌが磁性コア３Ａ（軟磁性複合材料）から露出されているため、磁性コア３Ａの原料使用量を低減できる。更にインダクタ１Ａは、巻線引出部２Ａｌが磁性コア３Ａ（軟磁性複合材料）から露出されている点、巻回部２０の軸方向が設置対象１００の載置面１００ｆに直交する縦置きであり、かつフランジ部３５及び埋設部３０の双方が載置面１００ｆに支持される設置面３５ｄ，３０ｄを備えて、フランジ部３５を小さくし易い点からも、磁性コア３Ａの原料使用量を低減できる。

かつ、インダクタ１Ａは、フランジ部３５を備えるため、インダクタ１Ａを設置対象１００に載置した後、筒状部材３５０の挿通孔３５ｈにボルトなどの設置用締結部材を締め付けることで設置対象１００に容易に取り付けられて、設置作業性にも優れる。

その他、実施形態１のインダクタ１Ａは、以下の効果を奏する。以下の効果は、埋設部３０が設置面３０ｄを有する効果５．、６．を除いて、後述する実施形態２も奏する。
１． 磁性コア３Ａに含む樹脂によって、コイル２Ａを強固に保持できて強度に優れる上に、コイル２Ａを保護できる。
２． 磁性コア３Ａが複数のコア片などの組物ではなく一体成形物であり、更にはコイル２Ａと密着しているため、組物の部品間の隙間に起因する振動や騒音が発生し難く、振動や騒音を低減できる。
３． 巻線引出部２Ａｌにおける巻回部２０側の領域が巻回部２０の軸と平行に配置される部分であることで、設置対象１００の載置面１００ｆに対する投影面積が小さくなる点、巻回部２０が一つである点から小型である。
４． コイルと磁性コアとを組み付ける場合と比較して小型である。この理由は、通常、組付部品同士の間に若干の隙間を設けているが、インダクタ１Ａではこの隙間を無くすことができるからである。
５． 縦置きであり、かつフランジ部３５及び埋設部３０の双方が設置対象１００の載置面１００ｆに支持されるため、設置状態の安定性に優れる。
６． 軟磁性粉末が金属といった熱伝導性に優れる材料からなる粉末を含む場合、コイル２Ａと磁性コア３Ａとが密着しており、かつフランジ部３５及び埋設部３０の双方が設置対象１００の載置面１００ｆに接するため、通電に起因するコイル２Ａの発熱を水冷台などの設置対象１００に良好に伝えられて、放熱性に優れる。

［実施形態２］
図３を参照して、実施形態２のインダクタ１Ｂを説明する。
実施形態２のインダクタ１Ｂは、横置き形態である点が、縦置き形態である実施形態１のインダクタ１Ａとの主な相違点である。以下、この相違点を中心に説明し、重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。

インダクタ１Ｂの基本的構成は、実施形態１のインダクタ１Ａと同様であり、巻線２ｗを螺旋状に巻回してなる一つの巻回部２０を備えるコイル２Ｂと、上述の軟磁性複合材料から構成される磁性コア３Ｂとを備える。磁性コア３Ｂは、巻回部２０を埋設する埋設部３０と、埋設部３０の外周面から突出して、非磁性の筒状部材３５０を内包するフランジ部３５とが一体成形されている。

インダクタ１Ｂは、コイル２Ｂの巻回部２０の軸方向が、設置対象１００（図２参照）の載置面１００ｆ（図２参照）に平行するように設置対象１００に取り付けられる横置き形態である。ここで、図３に示すように磁性コア３Ｂの埋設部３０を円筒状の巻回部２０の外形に沿った円柱状の成形体とした場合に横置きにすると、インダクタ１Ｂが安定し難い。そこで、この例のインダクタ１Ｂは、設置対象１００に安定して横置きできるように、フランジ部３５の一部に巻回部２０の回転を防止するストッパ部３７を備える。具体的には、円柱状の埋設部３０の接線方向にフランジ部３５の設置面を備え、この設置面と円柱状の埋設部３０の外周面の一部とで挟まれる三角形状の領域を埋めるようにフランジ部３５が成形されている。この三角形状の埋設部分をストッパ部３７とする。また、この例のフランジ部３５は、筒状部材３５０の近傍が低く、コイル２Ｂに近い側が高くなるように段差形状に設けられている。こうすることで、フランジ部３５の成形に必要な原料使用量を低減できる。インダクタ１Ｂは、二つのフランジ部３５，３５を、埋設部３０（巻回部２０）の中心軸を中心として点対称な位置に備える。そのため、実施形態１のインダクタ１Ａと同様に、インダクタ１Ｂも設置スペースが小さく、小型である。

図３に示すインダクタ１Ｂの巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌは、巻回部２０との接続箇所を含む巻回部２０側の領域だけでなく、実質的にその全長に亘って、巻回部２０の軸に直交に引き出されている。詳しくは、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌはいずれも、巻回部２０から実質的に屈曲されることなく巻回方向に沿ってそのまま延伸されて、その端部が実施形態１と同様に、図において上方に向かうように設けられている。

実施形態２のインダクタ１Ｂは、実施形態１と同様に、コイル２Ｂと磁性コア３Ｂとの組み付けが不要であり、製造性に優れる。また、インダクタ１Ｂは、実施形態１と同様に、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌが磁性コア３Ｂから露出されており、原料使用量を低減できる点からも、製造性に優れる。更に、インダクタ１Ｂは巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌの形成にあたりフラットワイズ曲げが不要であり、コイル２Ｂの製造性に優れる点からも、製造性に優れる。

かつ、実施形態２のインダクタ１Ｂは、実施形態１と同様に、フランジ部３５を備えるため、設置対象に載置して、挿通孔３５ｈにボルトなどの設置用締結部材を締め付けることで設置対象に容易に取り付けられて、設置作業性にも優れる。特に、インダクタ１Ｂは、埋設部３０が回転し易い形状であるものの、フランジ部３５がストッパ部３７を含むことで、設置対象への載置も容易に行えることからも、設置作業性に優れる。

その他、インダクタ１Ｂは、フランジ部３５がストッパ部３７を含むものの、段差形状である点、埋設部３０（巻回部２０）の軸方向の全長ではなく部分的にストッパ部３７を備える点から、磁性コア３Ｂの原料使用量を低減し易く、この点からも製造性に優れる。また、インダクタ１Ｂは、埋設部３０（巻回部２０）の中心軸を中心として、その両側にフランジ部３５，３５及びストッパ部３７，３７を備えるため、インダクタ１Ｂの回転を防止して、良好に支持できる。

横置き形態のインダクタ１Ｂでは、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌにおける巻回部２０側の領域に巻回部２０の軸に垂直な部分を含むことで、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌが巻回部２０に近接配置される領域が多くなる（この例では実質的に全長）。そのため、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌにおける巻回部２０側の領域を含めたインダクタ１Ｂを内包する仮想の直方体を小さくでき、設置スペース（設置対象に対する投影面積）を小さくできる。このように横置き形態であっても、巻線引出部２Ｂｌの引出状態によっては、設置スペースを小さくできる。

［変形例］
実施形態１，２では、巻線引出部が図面上で上下に伸びるように引き出された場合を説明した。その他、巻線引出部が図面上で左右に伸びるように引き出された形態とすることができる。

例えば、図１に示すコイル２Ａの場合、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌにおける巻回部２０との接続箇所をフラットワイズ曲げせずに、図３に示すコイル２Ｂのようにそのまま引き出せば、巻線引出部２Ａｌ，２Ａｌが左右に延伸された形態、即ち縦置きでは軸と垂直に引き出された形態にできる。このインダクタは、巻回部２０の軸方向に沿った大きさ、即ち設置対象１００の載置面１００ｆからの距離が、埋設部３０における巻回部２０の軸方向に沿った大きさ程度になり、嵩が低いことで小型である。

例えば、図３に示すコイル２Ｂの場合、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌにおける巻回部２０との接続箇所を図１に示すように概ね直角にフラットワイズ曲げすれば、巻線引出部２Ｂｌ，２Ｂｌが左右に延伸された形態、即ち横置きでは軸に平行に引き出された形態にできる。このインダクタは、巻回部２０の径方向に沿った大きさ、即ち設置対象１００の載置面１００ｆからの距離が巻回部２０の外径程度になり、嵩が低いことで小型である。

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、コイルとして、二つの巻回部を有し、各巻回部の軸方向が平行するように横並びされたものを備える形態、同軸に縦並びされたものを備える形態、同心状に積層したものを備える形態などとすることができる。

上記のインダクタは、チョークコイル、リアクトル、トランスなどに利用できる。このチョークコイルやリアクトルなどは、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの車両に搭載される車載用コンバータ（代表的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）や空調機のコンバータなどの種々のコンバータ、電力変換装置の構成部品、その他の電気回路部品に利用できる。

１Ａ，１Ｂ インダクタ
２Ａ，２Ｂ コイル ２ｗ 巻線 ２０ 巻回部 ２Ａｌ，２Ｂｌ 巻線引出部
３Ａ，３Ｂ 磁性コア
３０ 埋設部 ３５ フランジ部 ３５０ 筒状部材
３５ｈ 貫通孔 ３０ｄ，３５ｄ 設置面 ３７ ストッパ部
１００ 設置対象 １００ｆ 載置面

Claims (5)

1. 巻線を螺旋状に巻回してなる巻回部と、前記巻回部に連続する巻線引出部とを備えるコイルと、
   前記巻回部の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コアとを備え、
   前記磁性コアは、
   軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料によって構成され、
   前記巻回部を埋設する埋設部と、設置用締結部材の貫通孔をつくる筒状部材を内包するフランジ部とが一体成形された成形体であるインダクタ。
2. 前記巻線引出部は、前記複合材料に覆われておらず露出されている請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記埋設部及び前記フランジ部は、前記設置対象に載置される設置面を備え、
   前記フランジ部の設置面は、前記インダクタを前記設置用締結部材によって設置対象に取り付けた状態において前記巻回部の軸方向が前記設置対象の載置面に直交するように成形されている請求項１又は請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記巻線引出部における前記巻回部側の領域は、前記巻回部の軸に平行な部分を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインダクタ。
5. 前記巻回部が一つである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインダクタ。

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