JP6478149B2 - コア部品、コア部品の製造方法、およびリアクトル - Google Patents
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Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下、本発明のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、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および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
≪コア部品≫
図1は、実施形態に係るコア部品10の概略断面図である。コア部品10は、リアクトルに備わるコイルの内外に配置される磁性コアの一部となる。このコア部品10は、磁性部材である圧粉成形体11と、その表面に形成される樹脂モールド部12と、を備える。さらに、このコア部品10は、圧粉成形体11と樹脂モールド部12との間に形成される中間層13を備える。
コア部品10に備わる圧粉成形体11は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形することで得られる。軟磁性粉末は、鉄などの鉄属金属やその合金(Fe−Si合金、Fe−Ni合金など)などで構成される磁性粒子の集合体である。磁性粒子の平均粒径(D50)は、例えば1μm以上1000μm以下、特に10μm以上500μm以下とすることが好ましい。磁性粒子の表面には、10nm以上1μm以下のリン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。また、原料粉末には、軟磁性粉末の他に、ステアリン酸アミドなどの潤滑剤や、シリコーン樹脂などのバインダが含まれていても良い。潤滑剤やバインダは、後述する圧粉成形体の熱処理の際に消失するものであっても良い。
樹脂モールド部12は、圧粉成形体11の外周の少なくとも一部を覆っていれば良いが、圧粉成形体11の全周を覆っていることが好ましい。但し、コア部品10を磁性コアのどの位置に配置するかによって、敢えて圧粉成形体11の外周の一部を樹脂モールド部12で覆わない構成としても良い。例えば、後述する実施形態2の第二コア部品320(図5参照)は、外側コア部32(圧粉成形体)の一部が樹脂モールド部320mから露出する構成の一例である。
コア部品10に備わる中間層13は、圧粉成形体11の表面と樹脂モールド部12との間で、両者11,12とを強固に接合させる層である。中間層13は、シランカップリング剤で形成されており、圧粉成形体11の表面に化学結合すると共に、樹脂モールド部12とも化学結合する。
上記コア部品10の製造方法は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体11を準備する工程αと、圧粉成形体11の表面をシランカップリング剤で処理する工程βと、シランカップリング剤で処理した圧粉成形体11の表面に、樹脂モールド部12を形成する工程γと、を備える。
圧粉成形体11は、公知の圧粉成形体の製造方法で得ることができる。即ち、金型のキャビティ内に、軟磁性粉末を含む原料粉末を充填し、当該原料粉末を加圧成形することで、圧粉成形体11を得ることができる。原料粉末には、圧粉成形体11の項目で既に述べたものを利用することができる。原料粉末の加圧成形の圧力は、390MPa以上1500MPa以下とすることができる。
圧粉成形体11の表面をシランカップリング剤で処理するには、例えば、シランカップリング剤を含有する処理液を圧粉成形体11の表面に塗布したり、前記処理液に圧粉成形体11を浸漬したりすれば良い。シランカップリング剤の溶媒は、水でも良いし、エタノールやアセトンなどの水溶性有機溶媒などでも良い。
圧粉成形体11の表面に樹脂モールド部12を形成するには、例えば、図3に示すモールド用金型6を用いることができる。モールド用金型6は、その内周面から圧粉成形体11を離隔させた状態で保持する保持部材60,60と、モールド用金型6の内部に樹脂を注入する注入口61と、を備える。注入口61から樹脂を充填することで、図中の太線矢印に示すように、圧粉成形体11の外周に沿って樹脂が行き渡り、図1に示す樹脂モールド部12を形成することができる。その際、圧粉成形体11と樹脂モールド部12との間に、シランカップリング剤に由来する中間層13が形成される。
複数の圧粉成形体11を用意し、各圧粉成形体11の表面に樹脂モールド部12を形成した試料1〜7(コア部品10)を作製した。試料1〜7の圧粉成形体11は同じ構成のものを使用した。各試料1〜7の樹脂モールド部12の形成に使用する材料は以下のいずれかである。試料1〜7の構成は表1に記載する。
・樹脂モールド部12を構成する樹脂
…PPS樹脂、あるいはPA9T樹脂(株式会社クラレ製のポリアミド樹脂)
・結合助剤
…グリシジルメタクリレート変性エチレン系共重合体(以下、化合物I)、あるいは無水マレイン酸変性エチレン系共重合体(以下、化合物II)
・カップリング剤
…反応性官能基としてアミノ基を持つシランカップリング剤(以下、アミノ系カップリング剤)、または反応性官能基としてエポキシ基を持つシランカップリング剤(以下、エポキシ系カップリング剤)
実施形態2では、実施形態1で説明したコア部品10を用いたリアクトル1の一例を図4,5を参照して説明する。
図4に示すリアクトル1は、コイル2と磁性コア3とを有する組合体1αを、載置板9上に結合層8で固定した構成を備える。本例のリアクトル1では、後述する磁性コア3を構成する第一コア部品310および第二コア部品320に、実施形態1のコア部品10の構成を適用する。
コイル2と磁性コア3とを機械的に組み合わせた組合体1αの説明では主として図5の分解斜視図を参照する。
本実施形態におけるコイル2は、一対の巻回部2A,2Bと、両巻回部2A,2Bを連結する連結部2Rと、を備える。各巻回部2A,2Bは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。また、連結部2Rは、両巻回部2A,2Bを繋ぐU字状に屈曲された部分である。このコイル2は、接合部の無い一本の巻線を螺旋状に巻回して形成しても良いし、各巻回部2A,2Bを別々の巻線により作製し、各巻回部2A,2Bの巻線の端部同士を溶接や圧着などにより接合することで形成しても良い。
本例における磁性コア3は、柱状に形成される一対の第一コア部品310と、これら第一コア部品310,310の端面310e,310eを繋ぐ一対の第二コア部品320,320と、を備える。これら第一コア部品310,310と第二コア部品320,320とが環状に繋がることで、磁性コア3が形成されている。
第一コア部品310は、コイル2の巻回部2A(2B)の内部に配置される内側コア部31と、その外周を覆う樹脂モールド部310mと、を備える部材である。内側コア部31は、複数の分割コア片31mと、複数のギャップ材31gと、を交互に積層することで構成されている(右下の二点鎖線で囲った内側コア部31の分解斜視図も合わせて参照)。分割コア片31mは、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体である。つまり、第一コア部品310は、複数の圧粉成形体(分割コア片)を樹脂モールド部310mで一体化したコア部品であって、実施形態1のコア部品10と同様の構成が採用されている。ギャップ材31gは、内側コア部31の磁気特性を調整するための部材であって、例えばアルミナなどで構成することができる。
第二コア部品320は、巻回部2A,2Bの外側に配置される外側コア部32の外周を樹脂モールド部320mで覆った部材である。外側コア部32は、概略半円柱状の圧粉成形体である分割コア片32mで構成されている。この第二コア部品320にも、実施形態1のコア部品10と同様の構成が作用されている。
本例における第一コア部品310と第二コア部品320とは、第一コア部品310の軸方向端部に形成される薄肉部311と、第二コア部品320に形成される枠部321と、の機械的な嵌め合いによって連結されている。薄肉部311は、他の部分よりも樹脂モールド部310mが薄くなることで形成される部分であり、枠部321は、樹脂モールド部320mが突出することで形成される部分である。枠部321の内側には、外側コア部32が樹脂モールド部320mに覆われることなく露出している。
本実施形態1のリアクトル1は、図4に示すように、載置板9や結合層8などを備える。
載置板9は、リアクトル1を冷却ベースなどの設置対象に固定する際の台座として機能する部材である。そのため、載置板9は、機械的強度に優れることが求められる。また、載置板9には、リアクトル1の使用時に組合体1αで発生した熱を設置対象に逃がす役割が求められる。そのため、載置板9は、機械的強度に加えて、放熱性に優れることが求められる。このような要請に応えるため、載置板9は金属で構成する。例えば、載置板9の構成材料として、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金を利用することができる。これらの金属(合金)は、機械的強度と熱伝導性に優れ、かつ軽量で非磁性であるという利点を有する。
上記載置板9と組合体1αとの間には、両者1α,9を接合させる結合層8が形成されている。この結合層8は、リアクトル1の使用時に組合体1αで発生した熱を載置板9に伝導する機能も持つ。
以上説明した構成を備えるリアクトル1では、その使用に伴う磁性コア3の熱伸縮が生じても、磁性コア3の樹脂モールド部310m,320mが剥離し難い。そのため、樹脂モールド部310m,320mの剥離に伴う不具合、例えばリアクトル1の磁気特性の低下や振動・騒音などの問題が生じ難い。
11 圧粉成形体 12 樹脂モールド部 13 中間層
1 リアクトル 1α 組合体
2 コイル
2A,2B 巻回部 2R 連結部 2a,2b 端部
3 磁性コア
310 第一コア部品 310m 樹脂モールド部 310e 端面
311 薄肉部
31 内側コア部 31m 分割コア片 31g ギャップ材 31e 端面
320 第二コア部品 320m 樹脂モールド部
321 枠部
32 外側コア部 32m 分割コア片 32e 端面
6 モールド用金型
60 保持部材 61 注入口
7 端子部材
8 結合層
9 載置板
Claims (4)
- 軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体と、前記圧粉成形体の表面に形成される樹脂モールド部と、を備え、リアクトルに備わるコイルの内外に配置される磁性コアの一部となるコア部品であって、
前記軟磁性粉末は、絶縁被覆を有する磁性粒子の集合体であり、
前記圧粉成形体と前記樹脂モールド部との間に、シランカップリング剤で形成された中間層を備えるコア部品。 - 前記樹脂モールド部は、前記中間層と前記樹脂モールド部との接合を強固にする結合助剤を含み、
前記結合助剤は、エポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、およびイソシアネート基から選択される少なくとも1種の官能基を有する請求項1に記載のコア部品。 - 軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体を準備する工程αと、
前記圧粉成形体の表面をシランカップリング剤で処理する工程βと、
前記シランカップリング剤で処理した前記圧粉成形体の表面に、樹脂モールド部を形成する工程γと、
を備えるコア部品の製造方法。 - コイルと磁性コアとを有する組合体を備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、請求項1に記載のコア部品を含むリアクトル。
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