JP6295533B2

JP6295533B2 - リアクトル及びその製造方法

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Publication number: JP6295533B2
Application number: JP2013155877A
Authority: JP
Inventors: 直樹平澤; 統公木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: JP2015026736A

Description

本発明は、リアクトル及びその製造方法に関する。

従来、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等において、動力源である交流モータに通電する駆動電流を生成するために、インバータやコンバータ等の電力変換装置が用いられている。かかる電力変換装置においては、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールやこれを冷却する冷却器が備えられ、更に、入力電圧を昇圧又は降圧するための昇降圧回路の一部にはリアクトル等の電子部品が備えられている。

そして、上記リアクトルとして、磁性粉末と、該磁性粉末を分散した状態で内包する絶縁樹脂とを備えた磁性粉末混合樹脂の内部にコイルを埋設するとともに、当該磁性粉末混合樹脂を硬化したものをコアとして使用するものがある（特許文献１）。

特開２００６−４９５７号公報

上記リアクトルにおいて、リアクトルの性能を向上するために、磁性粉末混合樹脂における磁性粉末の充填率を高めることが考えられる。これにより、コアの飽和磁束密度の向上や、コアにおける鉄損の低減が期待できるからである。しかしながら、単に磁性粉末混合樹脂における磁性粉末の充填量を増やせば、磁性粉末混合樹脂における粘度が過度に高くなるなどして、磁性粉末を絶縁樹脂内に均一に分散することが困難となるおそれがある。そのため、磁性粉末の充填率を十分に高めるには改善の余地があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、磁性粉末混合樹脂からなるコアを有するリアクトルにおいて、コアにおける磁性粉末の充填率を容易に向上することができるリアクトルを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、通電されることにより磁束を発生するコイルと、
磁性粉末混合樹脂を硬化してなるとともに上記コイルを内部に埋設したコアと、
を備え、
上記磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末を集合させて粒状に成形されている複数の磁性粉末集合体と、該複数の磁性粉末集合体を分散した状態で内包する絶縁樹脂とを有し、
上記複数の磁性粉末集合体は、第１の平均粒径Ｄ５０を有する第１磁性粉末集合体と、該第１の平均粒径Ｄ５０よりも小さい第２の平均粒径Ｄ５０を有する第２磁性粉末集合体とを有し、
上記第１の平均粒径Ｄ５０は、１．０〜５．０ｍｍであり、
上記第２の平均粒径Ｄ５０は、上記第１の平均粒径Ｄ５０の０．３〜０．５倍であることを特徴とするリアクトルにある。

本発明の他の態様は、磁性粉末を集合させて、粒状の磁性粉末集合体を複数形成する集合体形成工程と、
通電されることにより磁束を発生するコイルをケース内に載置するコイル載置工程と、
上記コイルを載置した上記ケース内に、上記複数の磁性粉末集合体を配置する集合体配置工程と、
上記複数の磁性粉末集合体を配置した上記ケース内に、液状の絶縁樹脂を注いで該絶縁樹脂に上記複数の磁性粉末集合体を分散させて磁性粉末混合樹脂を形成する混合樹脂形成工程と、
上記混合工程で形成した上記磁性粉末混合樹脂を硬化する硬化工程と、
を含み、
上記集合体形成工程において、上記磁性粉末集合体は、第１の平均粒径Ｄ５０を有する第１磁性粉末集合体と、上記第１の平均粒径Ｄ５０よりも小さい第２の平均粒径Ｄ５０を有する第２磁性粉末集合体とを含んでおり、上記集合体形成工程の後、かつ上記集合体配置工程の前に、上記第１磁性粉末集合体と上記第２磁性粉末集合体とを混合する集合体混合工程を含み、
上記第１の平均粒径Ｄ５０は、１．０〜５．０ｍｍであり、
上記第２の平均粒径Ｄ５０は、上記第１の平均粒径Ｄ５０の０．３〜０．５倍であることを特徴とするリアクトルの製造方法にある。

上記リアクトルにおいては、磁性粉末混合樹脂において、磁性粉末を集合させて粒状に成形された複数の磁性粉末集合体が絶縁樹脂に分散している。磁性粉末集合体は磁性粉末よりも平均粒径が大きいため、当該磁性粉末混合樹脂の粘度は、磁性粉末集合体と同質量の磁性粉末を分散させた磁性粉末混合樹脂の粘度に比べて低くなる。そのため、磁性粉末集合体を絶縁樹脂内に均一に分散させることが容易となることから、磁性粉末混合樹脂における磁性粉末の充填率を容易に向上することができる。その結果、コアの飽和磁束密度の向上と、コアにおける鉄損の低減とが図られるとともに、リアクトル全体の小型化に寄与する。

上記リアクトルの製造方法によれば、上述の作用効果を奏するリアクトルを製造することができる。

以上のごとく、本発明によれば、磁性粉末混合樹脂からなるコアを有するリアクトルにおいて、コアにおける磁性粉末の充填率を容易に向上することができるリアクトルを提供することができる。

実施例１における、リアクトルの断面図。実施例１における、磁性粉末混合樹脂の一部拡大図。実施例１における、磁性粉末集合体の拡大模式図。実施例１における、リアクトルの製造方法を表す模式図。実施例１における、磁性粉末の充填率と鉄損の関係を示す図。実施例１における、磁性粉末の粒径分布を示す図。実施例１における、磁性粉末の充填率と粘度の関係を示す図。実施例１における、樹脂を磁性粉末複合体に含浸する工程を説明する図。実施例１における、樹脂を磁性粉末複合体に含浸させた状態を示す図。実施例１における、樹脂の含浸距離と経過時間の関係を示す図。実施例１における、磁性粉末混合樹脂における流路の模式図。実施例１における、樹脂の含浸距離と経過時間の関係を示す図。

本発明のリアクトルは、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるインバータやコンバータなどの電力変換装置に使用することができる。

（実施例１）
本例の実施例に係るリアクトルにつき、図１〜図１２を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１、図２に示すように、通電されることにより磁束を発生するコイル１０と、磁性粉末混合樹脂２１を硬化してなるとともにコイル１０を内部に埋設したコア２０とを備える。
磁性粉末混合樹脂２１は、図２、図３に示すように、磁性粉末２２を集合させて粒状に成形されている複数の磁性粉末集合体２２０と、複数の磁性粉末集合体２２０と絶縁樹脂２３とを混合してなる。

以下、本例のリアクトル１について、詳述する。
コイル１０は、銅線を円筒状に所定回数巻回して形成されている。コイル１０は、図１に示すように、コア２に埋設された状態で、円筒状のケース３０内に収納されている。ケース３０は上面側（コイル１０の巻回軸方向Ｚの一端側）が開口している。

磁性粉末２２は、軟磁性金属粉末であって、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ合金の他、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎ合金、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｐ合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金とすることができる。本例では、Ｆｅ−６．５％Ｓｉ粉末を磁性粉末２２として使用した。磁性粉末２２の平均粒径Ｄ５０は、例えば、１０〜５００μｍとすることができ、本例では、磁性粉末２２の平均粒径Ｄ５０は１４０μｍである。磁性粉末２２の表面には、図３に示すように、絶縁被膜２４が形成されている。絶縁被膜２４は、例えば、リン酸系、樹脂系、金属酸化物である。本例では、リン酸系の絶縁被膜２４が磁性粉末２２の表面に形成されている。絶縁被膜２４の厚さは、必要とされる絶縁被膜２４の強度や採用した絶縁被膜２４の種類などを考慮して適宜選択でき、例えば、１０ｎｍ〜１μｍとすることができる。

磁性粉末集合体２２０は、図３に示すように、磁性粉末２２を集合させて、粒状に形成されている。磁性粉末集合体２２０を形成する方法としては、例えば、所定の圧粉装置によって磁性粉末２２を圧縮して集合させる圧縮成形を採用することができる。なお、本明細書において、「粒状」とは、球状に限らず、各種の形状を含む広い概念をいうものとする。また、本明細書において、磁性粉末集合体２２０における「平均粒径」とは、その形状が球形の場合は、その直径の平均値をいい、その形状が球形以外の場合は、その形状において最も長い部分の長さの平均値をいうものとする。

磁性粉末集合体２２０は、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を有する。第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３は、いずれも粒状に形成されている。
第１磁性粉末集合体２２１の平均粒径Ｄ５０は、例えば、１．０〜５．０ｍｍとすることができ、本例では、３．０ｍｍとした。図３に示すように、第１磁性粉末集合体２２１の粒径ｄ１は、磁性粉末２２の粒径ｄ２の約２０倍である。
第２磁性粉末集合体２２２の平均粒径Ｄ５０は、例えば、第１磁性粉末集合体２２１の平均粒径Ｄ５０の０．３〜０．５倍とすることができ、本例では、第１磁性粉末集合体２２１の平均粒径Ｄ５０の０．４倍の１．２ｍｍとした。
第３磁性粉末集合体２２３の平均粒径Ｄ５０は、例えば、第１磁性粉末集合体２２１の平均粒径Ｄ５０の０．１〜０．３倍とすることができ、本例では、第１磁性粉末集合体２２１の平均粒径Ｄ５０の０．２倍の０．６ｍｍとした。

磁性粉末集合体２２０に含まれる第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３の含有比率は、例えば、必要とされる充填率、絶縁樹脂の材質、磁性粉末の材質などを考慮して適宜決定することができる。本例では、磁性粉末樹脂２１における体積比を、第１磁性粉末集合体２２１：第２磁性粉末集合体２２２：第３磁性粉末集合体２２３＝９２：６：２とした。さらに、本例では、磁性粉末樹脂２１は、磁性粉末集合体２２０を形成していない磁性粉末２２を含んでいる。なお、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３に加えて、磁性粉末集合体２２０を形成していない磁性粉末２２が混合されたものを、磁性粉末集合体２２０と呼ぶ場合があるものとする。

絶縁樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＰＳ（ポリフェ二レンサルファイド）樹脂、などを採用することができる。

次に、本例のリアクトル１は以下の方法で作製した。
まず、磁性粉末２２を準備した。そして、図４（ａ）に示すように、磁性粉末２２を圧粉装置４０１に投入した。圧粉装置４０１により、磁性粉末２２を１０００ＭＰａで圧縮して粒状に集合させて、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を含む磁性粉末集合体２２０を作製した（集合体作成工程）。

次に、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を、加熱装置４０２によって８００℃で所定時間、加熱した後、ゆっくりと冷却して焼鈍した（焼鈍工程）。
その後、図４（ｂ）に示すように、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３と、磁性粉末２２とを所定量ずつ取り出してブレンダ４０３に投入し、それぞれが均一に分散するように充分混合した（集合体混合工程）。

次いで、図４（ｃ）に示すように、コイル１０をケース３０内に載置した。（コイル載置工程）。コイル１０は、巻回軸方向Ｚの一端側がケース３０の開口側となるように載置した。
そして、図４（ｄ）に示すように、コイル１０を載置したケース３０内に、上記混合した後の磁性粉末集合体２２０を配置した（混合体配置工程）。所定量の磁性粉末集合体２２０をケース３０内に配置した後、ケース３０を図示しない真空チャンバ内で真空度１０００Ｐａまで減圧した。減圧下において、図４（ｅ）に示すように、滴下漏斗７０４により、液状の絶縁樹脂２３を所定量、磁性粉末集合体２２０の上に注いだ。その後、真空チャンバ内を大気圧に戻し、絶縁樹脂２３を大気圧によって磁性粉末集合体２２０に含浸させた。これにより、図４（ｆ）に示すように、磁性粉末集合体２２０を絶縁樹脂２３に分散させて内包させた状態にすることにより、ケース３０内に磁性粉末混合樹脂２１を作製した（混合樹脂形成工程）。その後、磁性粉末混合樹脂２１をケース３０とともに加熱して、磁性粉末混合樹脂２１を硬化した（硬化工程）。これにより、コイル１０を内部に埋設したコア２０を形成し、リアクトル１を作製した。

（検証試験１）
磁性粉末の充填率とコアの鉄損との関係について、検証試験を行った。
図５に示すように、試料ａ〜ｄについて、それぞれの磁性粉末の充填率を変化させたリング状試験片を作製し、周波数１０ｋＨｚ、磁束密度５０ｍＴにおける鉄損を測定した。各試料ａ〜ｄの組成は以下のとおりである。
試料ａ：Ｆｅ−６．５％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）
試料ｂ：Ｆｅ−３％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）
試料ｃ：Ｆｅ−９．５％Ｓｉ−５．５％Ａｌ粉末（平均粒径Ｄ５０＝３０μｍ）
試料ｄ：Ｆｅ基アモルファス粉末（平均粒径Ｄ５０＝３０μｍ）

図５に示すように、試料ａ〜ｄのすべてについて、充填率が５５％程度から７０％程度の範囲において、各磁性粉末の充填率を高めることにより、鉄損が有意に低減することを確認した。

（検証試験２）
粉末の充填条件と充填率の関係について、検証試験を行った。以下のように下記の各粉末をそれぞれケースに充填して試料１〜９を作製した。
試料１：ガスアトマイズ法によるＦｅ−６．５％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）（以下、鉄粉Ａと記す）を、大気圧下でケースに自然に流し込んで充填した。
試料２：鉄粉Ａを、真空度１０００Ｐａの減圧下でケースに流し込んで充填した。
試料３：鉄粉Ａを、真空度２０Ｐａの減圧下でケースに流し込んで充填した。
試料４：鉄粉Ａを、大気圧下でケースに自然に流し込んだ後、ケースを所定回数タッピングした。
試料５：鉄粉Ａを、大気圧下でケースに自然に流し込んだ後、加振装置により周波数１０Ｈｚで所定時間振動を与えた。
試料６：鉄粉Ａを、大気圧下でケースに自然に流し込んだ後、加振装置により周波数２００Ｈｚで所定時間振動を与えた。
試料７：水アトマイズ法によるＦｅ−６．５％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）（以下、鉄粉Ｂと記す）を、大気圧下でケースに自然に流し込んで充填した。鉄粉Ｂは、図６に示すように、鉄粉Ａの粒度分布よりも広い粒度分布を有していた。
試料８：水アトマイズ法によるＦｅ−６．５％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）（以下、鉄粉Ｃと記す）を、大気圧下でケースに自然に流し込んで充填した。鉄粉Ｃは、図６に示すように、鉄粉Ａの粒度分布よりも広い粒度分布を有するとともに、粒度分布において、鉄粉Ｂと同様に粒径２２０μｍにピークを有することに加えて、粒径４０μｍにもピークを有していた。
試料９：鉄粉Ｃを、真空度１０００Ｐａの減圧下でケースに流し込んだ後、加振装置により周波数２００Ｈｚで所定時間振動を与えた。

試料１〜９について、乾燥状態における粉体の充填率を測定し、測定結果を表１に示した。なお、試料２〜８における上昇値は、試料１の充填率との差分を示し、試料９における上昇値は、試料８の充填率との差分を示す。

表１に示すように、試料７は試料１に比べて充填率が１．７％上昇していることから、広い粒度分布を有する鉄粉Ｂを用いることにより、充填率が向上することを確認した。さらに、試料８は試料７に比べて充填率が３．４％上昇していることから、鉄粉Ｂに対して、粒径４０μｍにもピークを有している鉄粉Ｃを用いることにより、充填率が効果的に向上することを確認した。そして、試料９は試料８に比べて充填率が１１．９％上昇していることから、鉄粉Ｃを用いた場合においても、減圧及び加振によって充填率が向上することを確認した。以上から、充填する鉄粉の粒径を制御すること、特に、粒径分布において複数のピークを有する鉄粉を用いることにより、充填率が効果的に向上することが確認できた。

粒子を密に充填する際に、粒径の異なる粒子を組み合わせることによって、充填率を向上できることは、Horsfield理論により説明できる。すなわち、単一の粒径を有するモデル粒子である真球（一次球）を充填する場合には、いわゆる六方最密充填とすることにより、充填率が７４．１体積％となって最も密に充填できる。さらに、一次球よりも粒径の小さいモデル粒子である二次球を追加する場合には、二次球が一次球に対して０．４１４の粒径比を有するときに、充填率が７９．３体積％となって最も密に充填できる。さらに、二次球に加えて三次球を追加する場合には、三次球が一次球に対して０．２２５の粒径比を有するときに、充填率が８１．０体積％となって最も密に充填できる。このように、粒径の異なる粒子を充填する場合には、所定の粒径比となるように組み合わせることによって、その充填率を向上することができる。

（検証試験３）
次に、磁性粉末の充填率と磁性粉末混合樹脂の粘度の関係を検証した。まず、ガスアトマイズ法によるＦｅ−６．５％Ｓｉ粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ）と、エポキシ樹脂とを準備した。そして、当該樹脂に上記Ｆｅ−６．５％Ｓｉ粉末を分散させて作製した磁性粉末混合樹脂において、当該磁性粉末の充填率を変化させて、その粘度を測定し、その結果を図７に示した。
図７に示すように、磁性粉末の充填率の上昇に伴って、当該磁性粉末混合樹脂の粘度が上昇することを確認した。

（検証試験４）
磁性粉末混合樹脂において、その粘度が高くなると、樹脂と磁性粉末との混合精度や型成形による成形性が低下する。特に、粘度が１５０Ｐａ・ｓを超えると、樹脂と磁性粉末とを混練により均一化することが困難となったり、注型の際の成形性が低下したりするおそれがある。上記検証試験３から、上記磁性粉末では、図７に示すように、その充填率が６５体積％程度よりも高い場合には、粘度が１５０Ｐａ・ｓを超えることとなることが確認できた。
そこで、磁性粉末の充填率が６５体積％程度よりも高い場合において、磁性粉末を樹脂に均一に分散させる方法として、ケースに充填した磁性粉末に対して、樹脂を含浸させる方法について検証した。

まず、ガスアトマイズ法によるＦｅ−Ｓｉ６．５％粉末（平均粒径Ｄ５０＝１４０μｍ。以下、「鉄粉Ｐ」という。）と、ガスアトマイズ法によるＦｅ−Ｓｉ６．５％粉末（平均粒径Ｄ５０＝１０μｍ。以下、「鉄粉Ｑ」という。）とを準備した。そして、鉄粉Ｐと鉄粉Ｑとの体積比がＰ：Ｑ＝８：２となるように、両者を混合して磁性粉末複合体を作製した。図８に示すように、当該磁性粉末複合体２２ａを、ケース７０１に充填した。ケース７０１は、底面が直径５０ｍｍの円形であって、上面が開口した、高さ１００ｍｍの円筒形を有する。

その後、磁性粉末複合体２２ａを充填したケース７０１を真空チャンバ７０２内に載置した。そして、真空チャンバ７０２内を真空ポンプ７０３により、真空度１０００Ｐａまで減圧した。その後、図示しない加振装置により、ケース７０１に周波数２００Ｈｚで所定時間振動を与えた。真空チャンバ７０２には、減圧状態の真空チャンバ７０２内に滴下可能に接続された滴下漏斗７０４が備えられている。滴下漏斗７０４により、減圧状態の真空チャンバ７０２内において、ケース７０１に充填された磁性粉末複合体２２ａの上に、液体ガラス樹脂２３ａ（室温における粘度１０ｍＰａ・ｓ）を所定量、注いだ。その後、真空チャンバ７０２内を大気圧に戻して、樹脂表面２３ｂを大気圧で加圧し、磁性粉末複合体２２ａに樹脂２３ａが含浸する様子を観察した（図９）。

そして、樹脂２３ａの含浸距離（含浸層８０２の高さ）を、真空チャンバ７０２内を大気圧に戻した時点を測定開始時間（０分）として５分経過ごとに計測し、その測定結果を図１０に示した。図９、図１０に示すように、樹脂２３ａからなる樹脂層８０１が、磁性粉末複合体２２ａからなる粉末層８０３に継時的に含浸していき、樹脂２３ａと磁性粉末複合体２２ａとからなる含浸層８０２の高さが増加したことが確認できた。そして、図１０に示すように、含浸距離が４０ｍｍとなるのに２０分を要した。なお、含浸層８０２における磁性粉末複合体２２ａの充填率は７５．０体積％であった。

（含浸速度の最適化）
樹脂２３ａは、ケース７０１充填された磁性粉末複合体２２ａの隙間を流れて、磁性粉末複合体２２ａに含浸する。流体力学的観点から、磁性粉末が小さくなると、これに伴って当該隙間も小さくなり、当該隙間を流れる樹脂における圧損は大きくなると考えられる。そのため、磁性粉末が小さくなるほど、樹脂の流れは緩慢になると推察できる。そこで、樹脂の流れを高速化して含浸速度の最適化を図るために、磁性粉末の粒径と上記圧損との関係を検証した。

樹脂が流れる磁性粉末の隙間は円管ではないが、当該隙間における代表長さとして、式１に示した式で定義される相当直径Ｄ_Ｒを用いて、当該隙間における圧損を相当直径Ｄ_Ｒにおける円管の圧損に置き換えて取り扱うこととした。

図１１に示すように、磁性粉末２２の直径をＤとすると、濡れ淵長さｌ_ｐは隙間ｑの周面の長さであり、流路の断面積Ｓは隙間ｑの面積であるため、それぞれ式２、式３で示される。そして、相当直径Ｄ_ＲはＤを用いて、以下の式４にて表すことができる。

そして、相当直径Ｄ_Ｒにおける円管内層流の圧損ΔＰは、Hagen-Poiseuilleの式から、以下の式５として表すことができる。

式５に示すように、上記円管内層流の圧損（すなわち、上記磁性粉末の隙間を流れる樹脂の圧損）ΔＰは、磁性粉末の直径Ｄの二乗に反比例する。すなわち、この関係に基づいて、磁性粉末の直径Ｄ（粒径）を変更することにより、上記樹脂における圧損ΔＰを調整できる。

（検証試験５）
含浸速度の最適化の検証のために、平均粒径Ｄ５０＝３．０ｍｍｍの炭素銅球と平均粒径Ｄ５０＝１．２ｍｍの炭素銅球とを８：２の体積比で混合した複合体を準備し、上記検証試験４と同様の方法で樹脂を含浸させた。図１２において符号Ｘで示すように、含浸距離が４０ｍｍとなるのに要した時間は１０秒であった。したがって、粉末の平均粒径を約１０倍程度大きくすることにより、図１２において符号Ｙで示す上記検証試験４の場合に比べて、樹脂の含浸速度が１００倍程度、向上することを確認した。これにより、磁性粉末の粒径を変更することにより、樹脂の含浸速度の最適化を図ることができることが検証できた。

上記検証試験に基づいて、本例のリアクトル１の作用効果について、詳述する。
本例のリアクトル１によれば、磁性粉末混合樹脂２１において、磁性粉末２２を集合させて粒状に形成された複数の磁性粉末集合体２２０が絶縁樹脂２３に分散している。磁性粉末集合体２２０は磁性粉末２２よりも平均粒径が大きいため、磁性粉末混合樹脂２１の粘度は、磁性粉末集合体２２０と同質量の磁性粉末２２を分散させた磁性粉末混合樹脂の粘度に比べて低くなる。そのため、磁性粉末集合体２２０を絶縁樹脂２３内に均一に分散させることが容易となることから、磁性粉末混合樹脂２１における磁性粉末２２の充填率を容易に向上することができる。その結果、コア２０の飽和磁束密度の向上と、コア２０における鉄損の低減とが図られるとともに、リアクトル１全体の小型化に寄与する。

本例のリアクトル１では、複数の磁性粉末集合体２２０は、第１の平均粒径（Ｄ５０＝３．０ｍｍ）を有する第１磁性粉末集合体２２１と、第１の平均粒径（Ｄ５０＝３．０ｍｍ）よりも小さい第２の平均粒径（Ｄ５０＝１．２ｍｍ）を有する第２磁性粉末集合体２２２とを有する。これにより、上述の検証試験２で検証した通り、磁性粉末混合樹脂２１において、第１磁性粉末集合体２２１と第２磁性粉末集合体２２２とが一層密に充填されることとなり、複数の磁性粉末集合体２２０の充填率の向上が一層図られる。

本例のリアクトル１では、複数の磁性粉末集合体２２０は、第１の平均粒径（Ｄ５０＝３．０ｍｍ）を有する第１磁性粉末集合体２２１と、第２の平均粒径（Ｄ５０＝１．２ｍｍ）を有する第２磁性粉末集合体２２２とに加えて、第２の平均粒径（Ｄ５０＝１．２ｍｍ）よりも小さい第３の平均粒径（Ｄ５０＝０．６ｍｍ）を有する第３磁性粉末集合体２２３を有する。これにより、上述の検証試験２に記載の通り、磁性粉末混合樹脂２１において、第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３が一層密に充填されることとなり、複数の磁性粉末集合体２２０の充填率の向上がより一層図られる。

本例のリアクトル１では、図４に示すように、磁性粉末混合樹脂２１において、絶縁樹脂２３は、磁性粉末集合体２２０とともに磁性粉末２２を分散して内包している。これにより、磁性粉末混合樹脂２１において、磁性粉末集合体２２０の隙間に磁性粉末２２が入り込むこととなり、磁性粉末２２を含む磁性粉末集合体２２０の充填率がより一層向上する。

本例では、磁性粉末２２は絶縁被膜を有しているため、磁性粉末集合体２２０において各磁性粉末２２間の絶縁性が維持されている。これにより、磁性粉末２２を圧縮することによって個々の磁性粉末２２よりも大きな粒状の磁性粉末集合体２３を形成したことに起因する渦電流損の増加が防止されている。したがって、磁性粉末２２を圧縮して得られる磁性粉末集合体２２０（第１磁性粉末集合体２２１、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３）の粒径を適宜調整することで、渦電流損の増大を招くことなく、絶縁樹脂２３の含浸速度の最適化を図ることができる。

本例では、上記集合体形成工程において、磁性粉末集合体２２０は、第１磁性粉末集合体２２１と、第２磁性粉末集合体２２２とを含んでおり、上記集合体形成工程の後、かつ上記集合体配置工程の前に、第１磁性粉末集合体２２１と第２磁性粉末集合体２２２とを混合する集合体混合工程を含んでいる。これにより、磁性粉末集合体２２０において、第１磁性粉末集合体２２１と第２磁性粉末集合体２２２とが充分に混合されることとなり、磁性粉末混合樹脂２１において、両者が絶縁樹脂２３に均一に分散することとなり、充填率の向上に寄与する。なお、本例では、磁性粉末集合体２２０は、さらに第３磁性粉末集合体２２３を含んでおり、第３磁性粉末集合体２２３も、第１磁性粉末集合体２２１及び第２磁性粉末集合体２２２と同様に、集合体混合工程において充分に混合され、集合体形成工程において絶縁樹脂２３に均一に分散することとなる。

上記樹脂混合工程において、絶縁樹脂２３をケース３０内に配置した磁性粉末集合体２２０に含浸させて磁性粉末混合樹脂２１を形成した。これにより、上記検証試験５で示したように、磁性粉末集合体２２０の充填率の高い本例の磁性粉末混合樹脂２１においても、絶縁樹脂２３に磁性粉末集合体２２０を容易に均一に分散させることができる。

本例では上記混合工程において、ケース内に配置した複数の磁性粉末集合体２２０に絶縁樹脂２３を含浸することにより、絶縁樹脂２３に磁性粉末集合体２２０（磁性粉末２２）を均一に分散させた。ただし、混合工程において、必要とする混合精度や型成形における成形性が得られる場合には、含浸に替えて又は含浸とともに、混練により絶縁樹脂２３と磁性粉末集合体２２０とを混合して均一に分散させてもよい。

本例では、上記集合体作成工程の後、かつ上記集合体混合工程の前に、焼鈍工程を行った。これにより、上記集合体作成工程において、磁性粉末集合体２２０の内部残留応力や残留歪を取り除き、コア２０におけるヒステリシス損を低減して、鉄損を低減することができる。なお、磁性粉末集合体２２０の内部残留応力や残留歪の除去が不要である場合には、焼鈍工程を省略することができ、製造工程を簡略化できる。

本例では、磁性粉末集合体２２０は、第１磁性粉末集合体２２１に加えて、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を含んでいることとしたが、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を含んでいないこととしてもよい。この場合においても、磁性粉末集合体２２０が第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を含むことによる作用効果を除いて、本例の作用効果を奏することができる。なお、第２磁性粉末集合体２２２及び第３磁性粉末集合体２２３を含んでいない場合には、ブレンダ４０３による磁性粉末集合体２２０を混合する集合体混合工程を省略することができ、製造工程を簡略化できる。

１リアクトル
１０コイル
２０コア
２１磁性粉末混合樹脂
２２磁性粉末
２２０磁性粉末集合体
２２１第１磁性粉末集合体
２２２第２磁性粉末集合体
２２３第３磁性粉末集合体
２３絶縁樹脂
３０ケース

Claims

通電されることにより磁束を発生するコイル（１０）と、
磁性粉末混合樹脂（２１）を硬化してなるとともに上記コイル（１０）を内部に埋設したコア（２０）と、
を備え、
上記磁性粉末混合樹脂（２１）は、磁性粉末（２２）を集合させて粒状に成形されている複数の磁性粉末集合体（２２０）と、該複数の磁性粉末集合体（２２０）を分散した状態で内包する絶縁樹脂（２３）とを有し、
上記複数の磁性粉末集合体（２２０）は、第１の平均粒径Ｄ５０を有する第１磁性粉末集合体（２２１）と、該第１の平均粒径Ｄ５０よりも小さい第２の平均粒径Ｄ５０を有する第２磁性粉末集合体（２２２）とを有し、
上記第１の平均粒径Ｄ５０は、１．０〜５．０ｍｍであり、
上記第２の平均粒径Ｄ５０は、上記第１の平均粒径Ｄ５０の０．３〜０．５倍であることを特徴とするリアクトル（１）。
上記磁性粉末混合樹脂（２１）において、上記絶縁樹脂（２３）は、上記磁性粉末集合体（２２０）とともに上記磁性粉末（２２）を分散して内包していることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル（１）。
上記磁性粉末（２２）は、絶縁被膜（２４）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル（１）。
磁性粉末（２２）を集合させて、粒状の磁性粉末集合体（２２０）を複数形成する集合体形成工程と、
通電されることにより磁束を発生するコイル（１０）をケース（３０）内に載置するコイル載置工程と、
上記コイル（１０）を載置した上記ケース（３０）内に、上記複数の磁性粉末集合体（２２０）を配置する集合体配置工程と、
上記複数の磁性粉末集合体（２２０）を配置した上記ケース（３０）内に、液状の絶縁樹脂（２３）を注いで該絶縁樹脂（２３）に上記複数の磁性粉末集合体（２２０）を分散させて磁性粉末混合樹脂（２１）を形成する混合樹脂形成工程と、
上記混合工程で形成した上記磁性粉末混合樹脂（２１）を硬化する硬化工程と、
を含み、
上記集合体形成工程において、上記磁性粉末集合体（２２０）は、第１の平均粒径Ｄ５０を有する第１磁性粉末集合体（２２１）と、上記第１の平均粒径Ｄ５０よりも小さい第２の平均粒径Ｄ５０を有する第２磁性粉末集合体（２２２）とを含んでおり、上記集合体形成工程の後、かつ上記集合体配置工程の前に、上記第１磁性粉末集合体（２２１）と上記第２磁性粉末集合体（２２２）とを混合する集合体混合工程を含み、
上記第１の平均粒径Ｄ５０は、１．０〜５．０ｍｍであり、
上記第２の平均粒径Ｄ５０は、上記第１の平均粒径Ｄ５０の０．３〜０．５倍であることを特徴とするリアクトル（１）の製造方法。
上記樹脂混合工程において、上記絶縁樹脂（２３）を上記ケース（３０）内に配置した上記磁性粉末集合体（２２０）に含浸させて上記磁性粉末混合樹脂（２１）を形成することを特徴とする請求項４に記載のリアクトル（１）の製造方法。