(57)【要約】【課題】コア材を短時間で硬化でき、かつコアに発生する内部応力を小さくすることができるリアクトルの製造方法を提供する。【解決手段】未硬化の熱硬化性樹脂２に磁性粉末３が分散したコア材４と、通電により磁束が発生するコイル５とを、コア材４内にコイル５が埋設された状態で金属製ケース６内に収納する収納工程を行う。その後、高周波誘導加熱により金属製ケース６または磁性粉末３を加熱し、その熱で未硬化の熱硬化性樹脂２を硬化させるコア硬化工程を行う。高周波誘導加熱により、コア材４を短時間で加熱できる。また、硬化に伴ってコア材４の体積が収縮するが、上側部分４ａが最後に硬化するので、大きな内部応力が発生しにくい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化の熱硬化性樹脂に磁性粉末が分散したコア材と、通電により磁束が発生するコイルとを、上記コア材内に上記コイルが埋設された状態で金属製ケース内に収納する収納工程と、
高周波誘導加熱により上記金属製ケースまたは上記磁性粉末を加熱し、その熱で上記未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記コア材は、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記コア材は、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記コア硬化工程において、上記高周波誘導加熱によって上記金属製ケースの底部を加熱することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項のリアクトルの製造方法によって製造されたことを特徴とするリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄粉を含む熱硬化性樹脂からなるコアを短時間で硬化でき、かつコアの内部応力を小さくすることができるリアクトル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱硬化性樹脂の中に磁性粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアと、該コアに埋設され、通電により磁束が発生するコイルとを有するリアクトルが知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
このリアクトルを製造する際には、図６に示すごとく、ケース９１に未硬化のコア材９２’とコイル９３とを入れ、コイル９３をコア材９２’内に埋設させる。そして、このコイル９３およびコア材９２’が入ったケース９１を熱処理炉に入れ、加熱する。熱処理炉の熱によってコア材９２’の熱硬化性樹脂が硬化し、これにより図７に示すごとく、コア９２とコイル９３とが一体になったリアクトル９０が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら熱処理炉を使う場合は、炉壁や炉の中の空気を加熱し、さらにケース９１を加熱する必要があるため、コア材９０が完全に硬化するまでに時間がかかるという問題がある。そのため、短時間でコア材９０を硬化できる方法が望まれている。
【０００６】
また、熱硬化性樹脂は硬化時に体積が減少するため、その硬化の仕方によっては、コア９２に大きな内部応力が発生するという問題がある。すなわち、熱処理炉を使って加熱すると、図６に示すごとく、コア材９２’を周囲全体から加熱することになる。そのため、コア材９２’の上面９２ａと、コア材９２’とケース９１との接触面９２ｂとが先ず硬化し、その後、次第に中心部分９２ｃが硬化していく。中心部分９２ｃも硬化する際に体積が減少しようとするが、この際、すでに周囲が全て硬化しており変形できないため、内部応力が発生するのである。この応力が残存することにより、耐久性が低下し、コア９２が破損する可能性が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コア材を短時間で硬化でき、かつコアに発生する内部応力を小さくすることができるリアクトルの製造方法と、該製造方法によって製造されたリアクトルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、未硬化の熱硬化性樹脂に磁性粉末が分散したコア材と、通電により磁束が発生するコイルとを、上記コア材内に上記コイルが埋設された状態で金属製ケース内に収納する収納工程と、
高周波誘導加熱により上記金属製ケースまたは上記磁性粉末を加熱し、その熱で上記未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項１）。
【０００９】
また、第２の発明は、上記リアクトルの製造方法によって製造されたことを特徴とするリアクトルにある（請求項６）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の作用効果につき説明する。
第１の発明は、未硬化のコア材とコイルとを金属製ケースに収納する収納工程を先ず行う。その後、高周波誘導加熱により金属製ケースまたは磁性粉末を加熱し、その熱で熱硬化性樹脂を硬化させるコア硬化工程を行う。
このようにすると、コア材を短時間で硬化させることができる。すなわち、従来のように熱処理炉を使ってコア材を加熱すると、炉壁や炉の中の空気等を加熱する必要があるため、時間がかかる。しかし本発明では、高周波誘導加熱によって金属製ケースまたは磁性粉末を直接、加熱でき、周囲の空気等を加熱する必要がないので、短時間でコア材を硬化させることができる。
【００１１】
また、本発明は、コアに発生する内部応力を小さくすることができる。すなわち、熱処理炉と異なり、高周波誘導加熱を利用するとコア材をその周囲全体から加熱する必要がなくなる。例えば高周波誘導加熱によって金属製ケースを第一次的に加熱することができる。この高周波誘導加熱によれば、金属製ケースの加熱に数十秒と非常に短時間で加熱可能である。この場合、コア材は金属製ケースとの接触面から順に硬化していくことになる。このようにすると、コア材のうち金属製ケースと接触していない上面付近の部分が最後に硬化することとなるため、上記接触面から次第にコア材が硬化し、それに伴って体積が縮小したとしても、コア材に発生する内部応力を低減できる。
【００１２】
すなわち、従来のように熱処理炉（図６、図７参照）を用いてコア材９２’を加熱すると、コア材９２’の中心部分９２ｃよりも先に上側部分９２ａおよび接触面９２ｂが硬化してしまうため、その後で中心部分９２ｃが硬化して体積が縮小した際に、硬化済みの周囲のコア材が変形できず、内部応力が発生してしまう。しかし本発明では、コア材の上側部分が最後に硬化するため、このような問題が生じにくい。
【００１３】
また、磁性粉末が高周波誘導加熱によって直接加熱される場合、コア全体が均一に硬化するため、内部応力が発生しにくい。
【００１４】
また、第２の発明は、上記製造方法によって製造されているので、コアの内部歪みが小さく、コアが破損しにくいリアクトルにすることができる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、コア材を短時間で硬化でき、かつコアに発生する内部応力を小さくすることができるリアクトルの製造方法と、該製造方法によって製造されたリアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における、収納工程の説明図。
【図２】実施例１における、コア硬化工程の説明図。
【図３】実施例１における、製造されたリアクトルの断面図。
【図４】実施例１における、加熱用コイルの内側に金属製ケースを配置した例。
【図５】実験例１における、歪みゲージを取り付けたリアクトルの断面図。
【図６】従来例における、リアクトルの製造工程を説明するための図。
【図７】図６に続く図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記コア材は、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることが好ましい（請求項２）。
磁性粉末の含有量が４０体積％未満の場合は、高周波誘導加熱を行っても発熱する磁性粉末の量が少ないため、コア材の発熱量が低い。また、リアクトルの性能が低下する場合がある。しかし、磁性粉末の含有量が４０体積％以上であれば、このような問題が生じにくい。
また、磁性粉末の含有量が４０体積％以上の場合はコアが硬くなりやすいため、本発明を適用した場合の効果が特に大きい。すなわち、従来のように熱処理炉を使ってコア材の周囲全体を加熱し、硬化させる場合は、硬化した部分がより硬く変形しにくいため、応力が発生しやすい。しかし本発明のように、高周波誘導加熱を使って、コア材の上側部分が最後に硬化するように加熱すれば、上側部分の変形によって応力を緩和できるので、コアが硬くても大きな内部応力が発生しにくくなる。
【００１８】
また、上記コア材は、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることが好ましい（請求項３）。
磁性粉末の含有量が５０体積％以上であれば、高周波誘導加熱を行った際に発熱する磁性粉末が十分存在するので、コア材の発熱量が大きい。また、磁性粉末の含有量が７０体積％を超えると、コア材の粘度が高くなりすぎ、注型作業性が悪くなる場合がある。
【００１９】
また、上記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂であることが好ましい（請求項４）。
エポキシ樹脂は、耐熱性が高く長期信頼性に優れる樹脂として知られるが、架橋密度が高い為、従来のように熱処理炉を使ってコア材の周囲全体を加熱し、硬化させる場合は、硬化した部分が変形しにくく、コアの内部に応力が発生しやすい。エポキシ樹脂を用いてコアを構成したリアクトルにおいて、本発明を適用することにより得られる効果は特に大きい。
【００２０】
また、上記コア硬化工程において、上記高周波誘導加熱によって上記金属製ケースの底部を加熱することが好ましい（請求項５）。
この場合には、金属製ケースの底部からコア材が硬化するため、コア材の上側部分が最後まで硬化しにくくなる。そのため、コアの内部応力がより発生しにくい。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルの製造方法につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のリアクトルの製造方法は、図１に示すごとく、未硬化の熱硬化性樹脂２に磁性粉末３が分散したコア材４と、通電により磁束が発生するコイル５とを、コア材４内にコイル５が埋設された状態で金属製ケース６内に収納する収納工程を行う。
その後、図２に示すごとく、高周波誘導加熱により金属製ケース６または磁性粉末３を加熱し、その熱で未硬化の熱硬化性樹脂２を硬化させるコア硬化工程を行う。
以下、詳説する。
【００２２】
本例では図１に示すごとく、収納工程において、まず金属製ケース６内にコイル５を収納し、さらに未硬化のコア材４を金属製ケース６に流し込む。
また、図２に示すごとく、本例では上面が開口した金属製ケース６を用いる。加熱用コイル７は金属製ケース６の下方に設けられている。
【００２３】
コア材４は、磁性粉末３の含有量が４０体積％以上である。より詳しくは、コア材４は、磁性粉末３の含有量が５０〜７０体積％である。
本例では、熱硬化性樹脂２はエポキシ樹脂である。また、金属製ケース６はアルミニウム製であり、コイル５は銅線を巻回して形成したものである。
【００２４】
また、本例ではコア硬化工程において、高周波誘導加熱によって主に金属製ケース６の底部６ａを加熱している。発生した熱は底部６ａから壁部６ｂに伝わり、さらにコア材４に伝わる。これによりコア材４が硬化する。コア材４は金属製ケース６の底部６ａとの接触面４ｂから硬化し始め、次いで、底部６ａから伝熱された壁部６ｂとの接触面４ｂからも硬化が始まる。そして、徐々にコア材４の上方及び内側へ向かって硬化が進み、上側部分４ａが最後に硬化する。
【００２５】
本例では、図４に示すごとく、加熱用コイル７の内側に金属製ケース６を配置して、壁部６ｂを主に加熱することもできる。この場合、コア材４は壁部６ｂから加熱されるとともに、壁部６ｂから発生した熱が底部６ａに移動し、その底部からもコア材４が加熱される。
【００２６】
本例の作用効果につき説明する。
本例は図１に示すごとく、未硬化のコア材４とコイル５とを金属製ケース６に収納する収納工程を先ず行う。その後、図２に示すごとく、高周波誘導加熱により金属製ケース６または磁性粉末３を加熱し、その熱で熱硬化性樹脂２を硬化させるコア硬化工程を行う。
このようにすると、コア材４を短時間で硬化させることができる。すなわち、従来のように熱処理炉を使ってコア材４を加熱すると、炉壁や炉の中の空気等を加熱する必要があるため、時間がかかる。しかし本発明では、高周波誘導加熱によって金属製ケース６または磁性粉末３を直接、加熱でき、周囲の空気等を加熱する必要がないので、短時間でコア材４を硬化させることができる。
【００２７】
また、本発明は、コア４０に発生する内部応力を小さくすることができる。すなわち、熱処理炉と異なり、高周波誘導加熱を利用するとコア材４をその周囲全体から加熱する必要がなくなる。例えば高周波誘導加熱によって金属製ケース６を第一次的に加熱することができる。この高周波誘導加熱によれば、金属製ケース６の加熱に数十秒と非常に短時間で加熱可能である。この場合、コア材４は金属製ケース６との接触面４ｂから順に硬化していくことになる。このようにすると、コア材４のうち金属製ケース６と接触していない上面付近の部分４ａが最後まで硬化しないため、上記接触面４ｂから次第にコア材４が硬化し、それに伴って体積が縮小したとしても、コア材４に発生する内部応力を低減できる。
【００２８】
すなわち、従来のように熱処理炉（図６、図７参照）を用いてコア材９２’を加熱すると、コア材９２’の中心部分９２ｃよりも先に上側部分９２ａおよび接触面９２ｂが硬化してしまうため、その後で中心部分９２ｃが硬化して体積が縮小した際に、硬化済みの周囲のコア材が変形できず、内部応力が発生してしまう。しかし本発明では、図３に示すごとく、コア材４の上側部分４ａが最後に硬化するため、このような問題が生じにくい。
【００２９】
また、磁性粉末３が高周波誘導加熱によって直接加熱される場合、コア４０全体が均一に硬化するため、内部応力が発生しにくい。
【００３０】
なお、本例では図３に示すごとく、製造されたリアクトル１は、コア材４の収縮に伴って上側部分４ａが変形するため、上面４００が凹状に湾曲している。
【００３１】
一方、本例では、コア材４は、磁性粉末３の含有量が４０体積％以上である。
磁性粉末３の含有量が４０体積％未満の場合は、高周波誘導加熱を行っても発熱する磁性粉末３の量が少ないため、コア材４の発熱量が低い。また、リアクトル１の性能が低下する場合がある。しかし、磁性粉末３の含有量が４０体積％以上であれば、このような問題が生じにくい。
また、磁性粉末３の含有量が４０体積％以上の場合はコア４０が硬くなりやすいため、本発明を適用した場合の効果が特に大きい。すなわち、従来のように熱処理炉を使ってコア材４の周囲全体を加熱し、硬化させる場合は、硬化した部分がより硬く変形しにくいため、内部応力が発生しやすい。しかし本発明のように、高周波誘導加熱を使って、コア材４の上側部分４ａが最後に硬化するように加熱すれば、上側部分４ａの変形によって応力を緩和できるので、コア４０が硬くても大きな内部応力が発生しにくくなる。
【００３２】
より詳しくは、コア材４は、磁性粉末３の含有量が５０〜７０体積％である。
磁性粉末３の含有量が５０体積％以上であれば、高周波誘導加熱を行った際に発熱する磁性粉末３が十分存在するので、コア材４の発熱量が大きい。また、磁性粉末３の含有量が７０体積％を超えると、コア材４の粘度が高くなりすぎ、注型作業性が悪くなる場合がある。
【００３３】
また、本例では、熱硬化性樹脂２はエポキシ樹脂である。
エポキシ樹脂は、耐熱性が高く長期信頼性に優れる樹脂として知られるが、架橋密度が高いため、従来のように熱処理炉を使ってコア材４の周囲全体を加熱し、硬化させる場合は、硬化した部分が変形しにくく、コア４０の内部に応力が発生しやすい。エポキシ樹脂を用いてコア４０を構成したリアクトルにおいて、本発明を適用することに得られる効果は特に大きい。
【００３４】
また、本例では図２に示すごとく、コア硬化工程において、高周波誘導加熱によって金属製ケース６の底面を加熱している。
この場合には、金属製ケース６の底面からコア材４が硬化するため、コア材４の上側部分４ａが最後まで硬化しにくくなる。そのため、コア４０の内部応力がより発生しにくい。
【００３５】
なお、図４に示すごとく、加熱用コイル７を壁部６ｂの外周側に配置することもできる。図２のように加熱用コイル７を底部６ａに配置した場合と、図４の例を比較した場合、図２の方が、底部６ａが主に加熱されるため、コア材４の上側部分４ａを最後に硬化させやすくなる。したがって、図２のように加熱用コイル７を底部６ａに配置した場合の方が、本発明の効果を得やすい。
【００３６】
また、図３に示すごとく、本例の製造方法によって製造されたリアクトル１は、コア４０の内部歪みが小さく、コア４０が破損しにくい。
【００３７】
以上のごとく、本発明によれば、コア材４を短時間で硬化でき、かつコア４０に発生する内部応力を小さくすることができるリアクトル１の製造方法と、該製造方法によって製造されたリアクトル１を提供することができる。
【００３８】
（実験例１）
本例の効果を確認するため、実験を行った。表１に示すごとく、本発明に属する試料１、２のサンプルと、本発明に属しない比較試料１、２のサンプルを作成した。まず、主剤としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としての酸無水物と、触媒としてのイミダゾール化合物と、磁性粉末としての鉄粉とを表１に記す重量比で混合してコア材４を作成した。そして、このコア材４とコイル５を金属製ケース６内に入れ、高周波誘導加熱で加熱したものを試料１、２のサンプルとした。また、恒温槽で加熱したものを比較試料１、２のサンプルとした。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
各サンプルについて、加熱開始５分後におけるコア材４の中心部の温度を測定した。また、図５に示すごとく、コア材４が硬化する前に、金属製ケース６の内面に歪ゲージ８０を配置しておき、コア材４が硬化した後の内部応力を測定した。
【００４１】
表１に示すごとく、高周波誘導加熱によって加熱した試料１、２のサンプルは、比較試料１、２と比べて、加熱開始５分後のコア材中心部の温度が高いことが分かる。これにより、本発明に属する試料１、２のサンプルは、比較試料１、２と比べて速くコア材４を硬化できることが分かる。また、最終硬化物（コア４０）の内部歪は、試料１、２の方が、比較試料１、２の半分程度と小さいことが確認できた。
【符号の説明】
【００４２】
１  リアクトル
２  熱硬化性樹脂
３  磁性粉末
４  コア材
４ａ  上側部分
４ｂ  接触面
４０  コア
５  コイル
６  金属製ケース
７  加熱用コイル
【図１】
2010238853.tif 000004
【図２】
2010238853.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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