JP6090165B2 - 射出成形リアクトル及びこれに用いるコンパウンド - Google Patents
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14639—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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-
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Description
例えばハイブリッド自動車や燃料電池自動車,電気自動車等ではバッテリーと、モータ(電気モータ)に交流電力を供給するインバータとの間に昇圧回路が設けられており、その昇圧回路にインダクタンス部品であるリアクトル(チョークコイル)が用いられている。
このリアクトルは、太陽光発電の昇圧回路用その他にも広く用いられている。
例えば下記特許文献1にこの種の射出成形リアクトルが開示されている。
この場合、通常はこれらPPS樹脂,PA樹脂,PEEK樹脂等のみで熱可塑性樹脂の全体を構成する。
但しこの特許文献2では、融点の異なった樹脂を組み合せて用いる点、及び融点の低い樹脂の配合量を規制する点について開示はなされていない。
X・軟磁性粉末+(100−X)・((100−Y)・主材樹脂A+Y・低融点樹脂B)・・・式(1)
但しX:83〜96質量%
Y:2〜40質量%
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記軟磁性粉末が、純Fe若しくはSiを0.2〜9.0質量%含有したFe基軟磁性合金の粉末であることを特徴とする。
軟磁性粉末の混合比率Xが83%未満であると、インダクタンス特性として目標の値が得られず、逆に96%を超えて多くすると十分な流動性が得られない。
このようにしたところ、リアクトル動作時の損失特性が向上することが確認された。
その理由は現時点で明確ではないが、次のような理由によるものと推察される。
射出成形リアクトルでは、軟磁性粉末と樹脂バインダとの混合材は、樹脂バインダが溶融状態となる300℃程度の高温度で射出され、そして成形金型の内部で冷却されて成形体としてのコアを構成する。
その際、軟磁性粉末及び樹脂バインダをなす熱可塑性樹脂は、300℃程度の高温度から最終的に脱型後の室温まで冷却されることで収縮する。
この結果軟磁性粉末には、熱可塑性樹脂の収縮による圧力(静水圧)が加わることとなる。
従って溶融した熱可塑性樹脂と軟磁性粉末とが混合された状態を無応力状態としたとき、その温度から軟磁性粉末及び熱可塑性樹脂が冷却されると、熱可塑性樹脂は大きく収縮するのに比べて軟磁性粉末の収縮量は小さい。
そしてその収縮量の差が、軟磁性粉末に対する圧縮の静水圧として加わる。
その圧力(静水圧)は軟磁性粉末の磁気特性に影響を及ぼし、そのことがリアクトルとしての損失特性を悪化させるものと考えられる。
尚、磁性体に圧力を加えると磁性体の磁気特性が変化することは、ビラリ効果として知られている。
本発明において、主材樹脂Aに低融点樹脂Bを加えて熱可塑性樹脂全体を構成することで、損失特性の向上が認められたのは、主材樹脂Aだけで熱可塑性樹脂全体を構成した場合に較べて、低融点樹脂Bを加えることで、熱可塑性樹脂全体の線膨張係数が小さくなったことによるものと考えられる。
ここで高融点の主材樹脂Aに低融点樹脂Bを加えることで、熱可塑性樹脂全体の線膨張係数が小さくなるのは、次のような現象によるものである。
即ち、PPS樹脂単独の場合にはPPS樹脂の冷却による収縮が、そのまま軟磁性粉末に対する圧縮の圧力として作用することとなるが、そこに溶融状態の低密度ポリエチレン樹脂が存在していると、PPS樹脂の収縮が溶融状態の低密度ポリエチレン樹脂にて吸収され、軟磁性粉末に加わる圧縮の圧力が緩和される(小さくなる)。
その結果として、上記のビラリ効果による軟磁性粉末の磁気特性への影響が小さくなるものと考えられる。
150℃以下の融点の低い低融点樹脂Bは、金型からのリアクトルの脱型時においても未だ溶融状態にあり、その後室温まで冷却される過程で固化する。射出成形品としてのリアクトルは、脱型から室温に到るまでの冷却の過程でも、熱可塑性樹脂の冷却に伴う軟磁性粉末への悪影響で損失が大きくなるが、150℃以下の低融点樹脂Bを用いることで、その際の冷却による特性劣化を防ぐことができる。
尚、射出温度から金型温度まで冷却される過程においても、当然に低融点樹脂Bによる熱可塑性樹脂の収縮抑制の作用は働く。
因みに、これら樹脂の融点,線膨張係数,弾性率を耐熱温度とともに表1に示している。
表2に、この低融点樹脂Bの代表例としての低密度ポリエチレン樹脂,エチレン酢酸ビニル共重合樹脂の弾性率を融点,線膨張係数とともに示している。
従って低融点樹脂Bを一定以上に多く加えると、振動・騒音特性や難燃性の特性が目標とする基準を超えて悪化してしまう。
リアクトルに交番磁界を印加したとき、コア中の軟磁性粉末と軟磁性粉末とを互いに引き付け合う力が生ずる。
このとき軟磁性粉末と軟磁性粉末とは、それらの間の熱可塑性樹脂を弾性変形させながら互いに接近する方向に移動しようとする。
これが原因で軟磁性粉末と熱可塑性樹脂との複合体であるコアが、いわばバルク体としての磁歪を生じて振動・騒音を生じる。
従って低融点樹脂Bを加えるにあたって、その添加量には適正な範囲が存在する。
低融点樹脂Bの混合比率が2%未満であると、これを加えることの効果が十分に得られず、逆に40%を超えて多量に加えると、振動・騒音特性や難燃性の特性が目標とする基準を超えて悪化してしまう。
尚低融点樹脂Bは、主材樹脂Aの中に0.2μm〜2μm程度の大きさで、均一に細かく球状に分散している状態が望ましい。
特に融点から370℃程度までの温度域で熱分解のしにくさの観点からポリエチレン樹脂,エチレン酢酸ビニル共重合樹脂が好適である。
ここでポリエチレン樹脂として低密度ポリエチレン樹脂,高密度ポリエチレン樹脂の何れも用いることができるが(高密度ポリエチレン樹脂の融点は120℃で、低密度ポリエチレン樹脂とほぼ等しい)、主材樹脂Aと混合し混練する際の分散性が良好である点で低密度ポリエチレン樹脂が望ましい。
(軟磁性粉末の成分について)
本発明では、軟磁性粉末として純Fe若しくはSiを0.2〜9.0%(質量%以下同じ)含有した組成の粉末を用いるのが望ましい(請求項3)。
純Feはコアロスが高い難点がある一方で安価で取扱い易く、磁性材料中では磁束密度がパーメンジュールに次いで高い特徴を有し、従ってこの特徴を重視する場合には純Feの粉末を用いるのが望ましい。
特にSiの含有量が6.5%のときコアロスは極小値を取り、磁束密度も比較的高いため、優れた軟磁性材料となる。
6.5%を超えるとコアロスは増加に転じるが、それでも9.0%までは磁束密度も高いため十分実用的である。
但し9.0%を超えると磁束密度は小さく、コアロスは大きくなる。
一方0.2%未満ではほぼ純Feと同じ特徴となる。
他方Siを2〜3%含有したものは、コストとインダクタンス特性及び発熱特性等の性能のバランスが良く、この点を重視する場合にはSiを2〜3%含有したものを用いるのが望ましい。
但しCrを添加する場合には、この添加量を5質量%以下とするのが良い。その理由はコアロスをより低減し易くなることによる。
またMn,Niは合計で1質量%以下とするのが良い。その理由は低い保磁力を維持し易くなることによる。
上記軟磁性粉末は、ガス噴霧、水噴霧、遠心噴霧、これらの組み合わせ(例えば、ガス・水噴霧)、ガス噴霧直後に速やかに冷却する等によるアトマイズ法や、ジェットミル、スタンプミル、ボールミル等による機械粉砕法や、化学還元法などによる粉末を用いることができる。
軟磁性粉末と、主材樹脂Aに低融点樹脂Bを加えた熱可塑性樹脂から成る樹脂バインダとを含有して成るコア用のコンパウンドは、軟磁性粉末と熱可塑性樹脂における主材樹脂A,低融点樹脂Bを適正な比率となるように配合し、これを2軸混練機等の混練機を用い樹脂バインダを溶融状態として各配合材を錬り合せる等の工程を経ることで製造することができる。
ここで樹脂バインダには、必要に応じて酸化防止剤,老化防止剤,紫外線吸収剤,着色剤等の各種添加剤を1種又は2種以上含有させても良い。
射出成形リアクトルは、コイルを電気絶縁性の樹脂にて外側から全体的に包み込む状態に被覆してコイル被覆体となす一方、コアを、コイル被覆体を内部に一体に埋め込む状態に軟磁性粉末と樹脂バインダとの混合材(コンパウンド)を射出成形して成る成形体にて構成し、且つそのコアを、コイル被覆体の外周面に接する筒状の外周側成形部を含む1次成形体と、コイル被覆体の内周面に接する内周側成形部を含む2次成形体とを境界面で接合して一体化した形態で構成しておくことができる。
即ちコアを射出成形する工程Aを、コアの、コイル被覆体の外周面に接する筒状の外周側成形部を含む、コイル軸方向の一端側にコイル被覆体の嵌込用の開口を有する形状の1次成形体をコア用の1次成形型にて予め射出成形しておく工程A-1と、コイル被覆体の内周面に接する内周側成形部を含む2次成形体をコア用の2次成形型にて成形する工程A-2と、に分け、工程A-2では、工程A-1で得た1次成形体の外周側成形部にコイル被覆体を内嵌状態に嵌合させ、且つコア用の2次成形型にて外周側成形部を外周側から径方向に拘束し保持した状態で、内周側成形部を含む2次成形体を成形すると同時に、2次成形体と1次成形体及びコイル被覆体を一体化する方法を用いてリアクトルを製造することができる。
軟磁性粉末と樹脂バインダとを含む混合材は、成形型のキャビティへの射出時において温度が例えば300℃以上の溶融状態で液状のものであり、射出後に成形型内部で成形型により冷却されて固化し成形体となる。
その際に、或いはその後成形型から取り出されて室温まで冷却される過程で、成形体としてのコアが大きく径方向に収縮しようとする。
コアにおけるこのような亀裂の発生はリアクトルとしての性能を低下させる要因となる。
即ち上記の製造方法によれば、コイルの存在によってコアに亀裂が発生する問題を有効に解決することができる。
従ってコアの成形時にコイルが位置ずれすることによって、コイル複合成形体の特性に悪影響が及ぶのを良好に防止することができる。
即ち、コイル被覆体の樹脂被覆層を射出成形にて成形するようにし、且つ射出成形の工程Bを、コイルの内周面又は外周面に対して樹脂被覆層用の1次成形型を接触させ、1次成形型にてコイルを内周面又は外周面において径方向に位置決めし拘束した状態で、コイルの外周側又は内周側に形成される1次成形型の1次成形キャビティに樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む1次成形体を成形し且つコイルと一体化する工程B-1と、しかる後1次成形体をコイルとともに樹脂被覆層用の2次成形型にセットして、コイルの内周側又は外周側に形成される2次成形型の2次成形キャビティに樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む2次成形体を成形し、且つコイル及び1次成形体と一体化する工程B-2と、に分けて射出成形を行い、リアクトル製造を行うことが可能となる。
図1において、15はインダクタンス部品としてのリアクトル(チョークコイル)で、コア16の内部に絶縁被膜付きのコイル10が隙間無く埋込状態に内包され、一体化されている。即ちコア16は、ギャップをもたない構造のリアクトルとなるように作製してある。
尚、上コイル10-1と下コイル10-2との間には大きな電位差が生ずるため、それらの間には図5(B)に示しているように円環状の絶縁シート21が介装してある。ここで絶縁シート21は厚みが約0.5mm程度のものである。
尚図中18はコイル10におけるコイル端子で、径方向外方に突出せしめられている。
尚コイル10は、図1に示しているようにコイル端子18の先端側の一部を除いて全体的にコア16に埋込状態に一体に内包されている。
図1〜図3中、24はコイル10と樹脂被覆層22とから成るコイル被覆体で、コイル10はこのコイル被覆体24としてコア16の内部に埋め込まれている。
この実施形態において、樹脂被覆層22の厚みは0.5〜2.0mmとしておくことが好ましい。その理由は、0.5mmより薄いと絶縁被膜が強度的に弱くなり、2.0mmより厚いと磁気回路の磁路長が長くなってしまい、その分コアを大きくしなければならなくなるためである。
この樹脂被覆層22は、軟磁性粉末を含有していない電気絶縁性の熱可塑性樹脂から成っている。その熱可塑性樹脂としてはPPS,PA12,PA6,PA6T,POM,PE,PES,PVC,EVAその他種々の材質のものを用いることができる。
1次成形体16-1は、図1〜図3に示すようにコイル被覆体24の外周面に接する円筒状の外周側成形部25と、コイル被覆体24の図中下側に位置する底部26とを有する容器状且つコイル軸線方向の図中上端に開口30を有する形状をなしている。
尚、この1次成形体16-1の外周側成形部25には切欠部28が設けられている。
この切欠部28は、後述のコイル被覆体24の厚肉部36(図3参照)を嵌め入れるためのものである。
一方2次成形体22-2は、コイル10の内周面を被覆する円筒状の内周被覆部50と、コイル10の上端面の全体を被覆する上被覆部52とを一体に有している。
尚、1次成形体22-1には径方向外方に突出する厚肉部36が全高に亘って形成されており、その厚肉部36に、これを径方向に貫通する一対のスリット38が形成されている。
コイル10における上記の一対のコイル端子18は、これらスリット38を貫通して1次成形体22-1の径方向外方に突出せしめられている。
また2次成形体22-2には、径方向外方に突出する舌片状の突部42が上被覆部52に一体に形成されている。1次成形体22-1における厚肉部36は、その上面がこの突部42にて被覆される。
この実施形態では、図6及び図7に示す手順に従って図6(A)に示す絶縁被膜付きのコイル10を外側から包み込むように樹脂被覆層22を形成し、コイル10と樹脂被覆層22とを一体化して成るコイル被覆体24を構成する。
図9(A)において、54はコイル被覆体24具体的には樹脂被覆層22用の1次成形型で、上型56と下型58を有している。
ここで下型58は中型部58Aと外型部58Bとを有している。
詳しくは下コイル10-2が上側に、上コイル10-1が下側に位置するように上下を逆向きにして1次成形型54にセットする。
そして中型部58Aをコイル10の内周面に接触させて、この中型部58Aによりコイル10の内周面を径方向に拘束し保持する。
詳しくは、図9(B)に示す外周被覆部46と下被覆部48とを一体に有する1次成形体22-1を射出成形する。
このとき、図9(B)に示しているようにコイル10を1次成形体22-1とともに上下逆向きにして2次成形型70にセットする。
この2次成形型70は、上型72と下型74とを有している。また下型74は、中型部74Aと外型部74Bとを有している。
この2次成形型70は、1次成形体22-1をコイル10とともにセットした状態で、その内周側と上側とに2次成形キャビティ80を形成する。
その具体的な手順が図8及び図10に示してある。
この実施形態では、コア16の全体を成形するに際して、図8に示すように先ず容器状をなす1次成形体16-1を予め成形しておく。
84は、1次成形体16-1を成形する1次成形型で、上型86と下型88とを有している。
96はその2次成形型で、上型98と下型100とを有している。
この2次成形では、先に成形した1次成形体16-1にコイル被覆体24を嵌め込み、保持させた状態で、それらを2次成形型96にセットする。
即ちコイル被覆体24が1次成形体16-1を介して2次成形型96内で径方向にも、また上下方向にも位置決めされ保持される。
ここにおいて図1及び図8(B)に示すリアクトル15が得られる。
またコイル10は樹脂被覆層22と一体のコイル被覆体24をなしているため、コア16を射出成形する際にコイル10が変形を生じるのも良好に防止することができる。
従ってコア16の成形時にコイル10が位置ずれすることによって、リアクトル15の特性に悪影響が及ぶのを良好に防止することができる。
表3,表4に示す各実施例,比較例は、コア16の軟磁性粉末としてFe-6.5Si(質量%)の組成のものを用い、熱可塑性樹脂における主材樹脂AとしてPPS樹脂を、また低融点樹脂Bとして低密度ポリエチレン樹脂を用いた。
尚PPS樹脂,低密度ポリエチレン樹脂としては以下のものを用いた。
・PPS樹脂:DIC株式会社、品名H-1G、直鎖型PPS樹脂、200μm粉砕粉末
・低密度ポリエチレン樹脂:宇部丸善ポリエチレン株式会社、品名UM8350、200μ粉砕粉末
またコアとして1〜50kHzの交番磁界中で使用されることを想定し、軟磁性粉末は粉末熱処理後に250μm以下に篩いで篩ったものを使用した。
この軟磁性粉末を、表3,表4に示す混合比率で樹脂バインダと混合し、そして2軸混練機により約300℃で溶融させた樹脂バインダ等とともに錬り合せてペレット化し、コンパウンドを用意した。
そしてコンパウンドを横型インラインスクリュー式射出成形装置により約300℃で加熱し、溶融状態として予熱温度150℃の金型内に射出し、冷却してコア16を成形した。
コイル10は、ポリアミドイミド樹脂から成る絶縁被膜(被膜の膜厚は20〜30μm)付きの純銅の平角線材(線材寸法は厚み0.85mm,幅9mm)を用い、これをフラットワイズ巻とした上コイル10-1と下コイル10-2とを上下に2段重ねとし、そして内周側端部20同士を接続して、これをポリイミドテープで再絶縁処理をした。
寸法は、コイル内径がφ47mmで、ターン数は下コイル10-2,上コイル10-1ともに18ターンとし、合計で36ターンとした。
また上コイル10-1と下コイル10-2との間には0.5mmの厚みの絶縁シート21を中間に介在させた。
コア16はコイル10を隙間無く内部に埋込状態に内包するものとなしてあり、その寸法はコア外径がφ90mmで、コア高さは40.5mmである。
コア16の軸心とコイル10の軸心及びコア16の軸方向中央とコイル10の軸方向中央とはそれぞれ一致するように揃えて配置している。
表3,表4における損失,振動,騒音,インダクタンス等の各特性の評価は、リアクトル15を図11に示す容器部110と蓋部112とを有するアルミケース(リアクトルケース)114の内部に収納した状態で行った。
ここでアルミケース114の肉厚は5mm厚の寸法とした。
またアルミケース114とリアクトル15との固定は、容器部110とリアクトル15との間の隙間にシリコーン樹脂を充填した上、蓋112を被せてボルト締めすることにより行った。
インダクタンスの測定は、アルミケース114に入ったリアクトル15を昇圧チョッパ回路に組込み、入力電圧300V、昇圧後電圧600V、スイッチング周波数10kHzで所定の重畳電流を流して回路を駆動させた。そしてリアクトルに流れる電流(片方の端子にクランプ式電流計を取り付け測定)の波形を測定し、ある時間間隔の電流波形の傾きからインダクタンスを算出した。
損失測定は以下の方法にて行った。
水冷プレート上にアルミケース114に入ったリアクトル15を固定した。このとき熱伝導グリスを水冷プレートとアルミケース114の間に薄く塗布した。
重畳電流0Aで300V→600Vに10kHzの条件でインダクタンス測定と同じ昇圧チョッパ回路で駆動させ、熱的に定常状態(コアの内部温度や冷却水温が時間的に変化しなくなる状態)になるまで連続運転した。また冷却水はチラー(恒温水循環装置)で50℃、毎分10リットルで流れるよう制御した。
この時の水冷プレートの冷却水の流量と、入側と出側の温度との差から熱量を測定し、この熱量を損失とした。
・コア材の損失(ヒステリシス損失と渦電流損失の和)からくる損失(鉄損)
・リアクトルに流れる電流から直流重畳電流を除いた電流振幅分によるコイルの発熱からくる損失(交流銅損)
・コイルの導線に高周波電流が流れる際に生じる表皮効果からくる損失(表皮効果損)
・隣り合う導線同士が電流の流れを互いに阻害しあう近接効果からくる損失(近接効果損)
これらを正確に分解することは困難であるため、表3では重畳電流0Aでの損失を直接比較している。
<駆動条件>:アルミケース114に収納したリアクトル15を昇圧チョッパ回路に組込み、入力電圧300V,昇圧後電圧600V,スイッチング周波数10kHz,重畳電流80Aで駆動させた。
測定は、ゴムブロックをアルミケース114の底面の四隅に配置して実施した。
<測定条件>:FFTアナライザに接続した振動ピックアップを、絶縁スペーサーを介して図12の黒丸で示す位置に貼り付けた。振動ピックアップから取り込んだデータは、10kHzでFFT処理し、振動値とした。この図12の断面を45度づつずらしながら全周を測定し、この中で最も振動が大きい値を代表値とした。
<測定装置>:振動ピックアップは(株)小野側器 NP-2910を、FFTアナライザは(株)小野側器 DS-3000を用いた。
<駆動条件>:振動測定と同様の条件とした。
<測定条件>:マイクロフォンをリアクトル15中心から100mm直上に配置して、10kHzでFFT処理し騒音値とした。
<測定装置>:マイクロフォンはリオン(株) NL-32を、FFTプログラムはリオン(株) NX-22FTを用いた。
<測定方法>:UL94V規格に準拠して行った。
<試験片>:コア16と同一コンパウンドを用いて、125×13×1.5mmの短冊状に成形して試験片とした。
表4の流動性はコンパウンドについてのもので、この流動性の評価は、JIS規格 K 7210のB法に準拠して、下記の条件の下で下記のサンプリング時間tを測定し、下記のMVRを求めることにより行った。
・試験荷重:10kg
・温度:315℃
・加熱時間:6min
・サンプリング時間t:ピストンが距離Lを移動する時間を測定(L=25mm)
・MVR(cm3/10min)=427×L/t
これらの結果が表3,表4に併せて示してある。
耐電圧測定は次のようにして行った。
ここではリアクトル15をアルミベースプレート上に直接置いて、リアクトル15をアルミベースプレートに電気的に繋がった状態とし、そして測定装置の一方の端子をリアクトル15の一方のコイル端子18に、また他方の端子をアルミベースプレートにそれぞれ結線し、そしてその状態で通電を行って交流0V〜3500V(ボルト)まで徐々に電圧を高め、3500Vで1秒間保持した。
その際、流れる電流が10mA(ミリアンペア)以下であれば合格、それよりも多ければ不合格として耐電圧を判定した。
熱衝撃試験は次のようにして行った。
(a)[試験方法]:下記熱衝撃試験装置で低温槽を−40℃とし、高温槽を150℃とし、低温さらしと高温さらしとを交互に繰り返し、1000サイクル実施した。また、各さらし時間は2時間とした。
(b)[評価基準]:1000サイクル後、(i)外観にクラックなきこと。(ii)再度耐電圧試験を実施しクリアできること。(iii)熱衝撃試験前後のインダクタンスの変化が5%以下であること。
(c)[試験装置]:エスペック社製で型式はTSA−41L−Aである。
逆に低密度ポリエチレン樹脂を40%を超えて多く混合した比較例2では、損失は小さいものの振動,騒音の特性が基準値を満たしておらず、また燃焼性も不合格である。
また混合比率を増すに連れて損失は実施例1→実施例2→実施例3と小さくなっている。
逆に軟磁性粉末の混合比率が96%を超えて多い比較例4では、インダクタンスは良好であるものの流動性の特性が基準値を満たしていない。
一方軟磁性粉末の混合比率が83〜96%の範囲内にある実施例4〜6は、インダクタンス,流動性の何れの特性も基準値を満たしている。
この表4の結果から、軟磁性粉末を83〜96%の適正な範囲内で混合することで、インダクタンス,流動性の何れの特性も良好な特性が得られることが見て取れる。
尚、表3,表4の各実施例は結果として耐電圧,熱衝撃の試験結果は合格であった。
尚、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂としては以下のものを用いた。
エチレン酢酸ビニル共重合樹脂:宇部丸善ポリエチレン株式会社、品名UM8420、EVA、200μm粉砕粉末
軟磁性粉末の比率Xは、JIS規格 K 7250(2006)「プラスチック−灰分の求め方」に準拠して求めることができる。
まずは燃焼前に測定試料の重量を予め測定し、これを白金るつぼに入れてマッフル炉にて大気中で950℃に加熱して、有機材料成分を燃焼させて恒量になるまで除去し、その燃焼残渣を得る。
ただこのままでは、燃焼時に軟磁性粉末が酸化していて重量が変化している可能性があるため、得られた燃焼残渣を更に還元炉にて水素雰囲気中で950℃で還元させる。
最終的に残った灰分中から軟磁性粉末を永久磁石で選別し、その重量を測って次式によりXを決定する。
X=(燃焼後残った軟磁性粉末の重量/燃焼前の測定試料の重量)×100
より具体的には、熱重量分析法(TG)では、測定試料を細かく粉砕して窒素,乾燥空気,水素の各雰囲気の順で雰囲気を切り替えて、それぞれの雰囲気下で100℃から900℃まで昇温し、その間の測定試料の重量変化を測定する。
尚雰囲気を切り替える際には、900℃までの昇温後に100℃まで降温させ、その後再び900℃まで昇温させる。
ここで昇温の際の昇温速度は、例えば10℃/minとする。
その重量変化のグラフを図13に示している。
更なる温度上昇に伴い、続いて主材樹脂Aの一部が熱分解し、重量減少する(W2)。
その後、乾燥空気に雰囲気切替えして加熱を行うと、残った主材樹脂Aが熱分解し重量が減少する(W3)が、このとき同時に軟磁性粉末の酸化により重量増加が起る。
そこで次に水素雰囲気に雰囲気切替えした上で昇温し還元すると、酸化による重量増加分が減少し、最終的に重量(W4)を得る。
Yは全樹脂中の低融点樹脂Bの割合であるので、次式によりこれを決定することができる。
Y=((W0−W1)/(W0−W4))×100
また複数の測定試料を調べて平均した数値からX及びYを決定することが望ましい。
15 リアクトル
16 コア
Claims (4)
- 樹脂バインダを成す熱可塑性樹脂として、融点150℃以上の高耐熱性樹脂であって該熱可塑性樹脂全体の大部分を占める主材樹脂Aに、融点150℃以下で該主材樹脂Aよりも低融点でかつ該主材樹脂Aとは種類の異なる低融点樹脂Bを加えたものを用い、該主材樹脂A及び該低融点樹脂Bを軟磁性粉末とともに下記式(1)に示す比率で混合してコア用コンパウンドとなし、該コンパウンドを用いて、導体線材を巻回したコイルを内部に隙間無く埋め込む状態にコアを射出成形して構成したことを特徴とする射出成形リアクトル。
X・軟磁性粉末+(100−X)・((100−Y)・主材樹脂A+Y・低融点樹脂B)・・・式(1)
但しX:83〜96質量%
Y:2〜40質量% - 請求項1において、前記主材樹脂Aがポリフェニレンサルファイド樹脂,ポリアミド樹脂,ポリエーテルエーテルケトン樹脂の少なくとも何れか1種であり、前記低融点樹脂Bがポリエチレン樹脂,エチレン酢酸ビニル共重合樹脂,ポリスチレン樹脂,ポリプロピレン樹脂の少なくとも何れか1種であることを特徴とする射出成形リアクトル。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記軟磁性粉末が、純Fe若しくはSiを0.2〜9.0質量%含有したFe基軟磁性合金の粉末であることを特徴とする射出成形リアクトル。
- 請求項1〜3の何れかに記載の、射出成形リアクトルのコア用コンパウンド。
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