(57)【要約】【課題】磁気特性及び信頼性に優れ、かつ、容易に製造することができる磁気部品を提供する。【解決手段】磁気部品１は、導体を巻回してなるコイル２と、コイル２の周囲に充填されたコア３と、コイル２及びコア３を収容するケース４と、コイル２及びコア３をケース４内に密封する封止手段５とを有している。そして、コア３は、磁性粉末３１より構成されており、流動可能な状態で充填されている。磁性粉末３１を構成する粒子の表面は、絶縁性皮膜に被覆されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を巻回してなるコイル（２）と、
流動可能な状態で上記コイル（２）の周囲に充填された磁性粉末（３１、３１２、３１３）よりなるコア（３、３０２、３０３）と、
上記コイル（２）及び上記コア（３、３０２、３０３）を収容するケース（４）と、
上記コイル（２）及び上記コア（３、３０２、３０３）を上記ケース（４）内に密封する封止手段（５）とを有していることを特徴とする磁気部品（１）。
【請求項２】
上記磁性粉末（３１２、３１３）を構成する粒子（３２、３２３、３２４）の表面は、絶縁性皮膜（３４）に被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気部品（１）。
【請求項３】
上記磁性粉末（３１２、３１３）を構成する粒子（３２、３２３、３２４）の表面は、非磁性体皮膜（３４）に被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気部品（１）。
【請求項４】
上記封止手段（５）は、熱硬化性液状樹脂を硬化させてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気部品（１）。
【請求項５】
リアクトルとして用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気部品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを含む磁気部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルを含む磁気部品は、例えば、電力変換装置のリアクトルや、モータの回転子や固定子、あるいはトランス等の種々の態様で用いられている。例えば、特許文献１には、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータのリアクトルとして用いられる磁気部品の例が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のリアクトルは、磁性粉末と、非磁性粉末と、バインダーとを混合してなるコアがコイルの周囲に充填されている。そして、非磁性粉末は、主成分粉末と、これより弾性率の小さい低弾性粉末とを含有している。これにより、コアの熱膨張によってコイルへ作用する応力を低減し、コアの破損を抑制することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１８５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、燃費向上等の目的で部品を小型化する要求が高まっており、充分なインダクタンスを確保しつつ磁気部品を小型化することが望まれている。そのため、磁性粉末を含むコアを用いる磁気部品においては、コア中の磁性粉末の含有量をより多くすることが求められている。
【０００６】
しかしながら、従来の磁気部品は、磁性粉末とバインダーとを混合してなるコアを用いており、コアをケースの隅々まで充填させるために、バインダーの混合比をある程度多くして流動性を高める必要がある。そのため、磁性粉末の含有量を多くしようとすると、コアの流動性が低くなり、ケースの隅々まで充填することが困難になる。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、信頼性に優れ、小型化しやすく、かつ、容易に製造可能な磁気部品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】
本発明の一態様は、導体を巻回してなるコイルと、
絶縁性を有する磁性粉末よりなり、流動可能な状態で上記コイルの周囲に充填されているコアと、
上記コイル及び上記コアを収容するケースと、
上記コイル及び上記コアを上記ケース内に密封する封止手段とを有していることを特徴とする磁気部品にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記磁気部品は、流動可能な状態で上記コイルの周囲に充填された磁性粉末よりなるコアを有している。つまり、上記コアにはバインダーが配合されていないため、バインダーに起因する粘度上昇が起こることはない。そのため、上記磁気部品は、コアのケースへの充填を容易に行うことができる。
【００１０】
また、上記コアは、磁性粉末のみから構成されているため、より高いインダクタンスを有するものとなりやすい。そのため、磁気部品のインダクタンスを充分に確保しつつ、容易に小型化することができる。
【００１１】
また、コアが流動可能な状態で充填されているため、温度変化によりコイルやコア等に発生する熱応力を、コアの流動により緩和させることができる。さらに、コアに割れが発生することがないため、割れに伴う磁気特性の変化を防止することができる。
【００１２】
以上のように、上記磁気部品は、信頼性に優れ、小型化しやすく、かつ、容易に製造することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、磁気部品の断面図。
【図２】実施例１における、コアを構成する磁性粉末の模式図。
【図３】実施例２における、樹脂皮膜に被覆された鉄粉よりなる磁性粉末の模式図。
【図４】実施例３における、平均粒径の異なる２種類の鉄粉を混合してなる磁性粉末の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記磁気部品において、コアを構成する磁性粉末としては、例えば鉄粉や鉄合金粉等の金属粉や、フェライト等の鉄系酸化物粉等を用いることができる。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
上記磁気部品の実施例を図１、図２を用いて説明する。図１に示すように、磁気部品１は、導体を巻回してなるコイル２と、コイル２の周囲に充填されたコア３と、コイル２及びコア３を収容するケース４と、コイル２及びコア３をケース４内に密封する封止手段５とを有している。そして、コア３は、磁性粉末３１より構成されており、流動可能な状態で充填されている。
【００１６】
ケース４は、図１に示すように、底面４１と、その外周端縁から一方に向かって立設された筒状の側壁４２とを有しており、底面の反対側に開口部４３を有している。開口部４３は、コイル２及びコア３をケース４内に収容可能に構成されている。
【００１７】
また、図１に示すように、ケース４は、底面４１の略中央部から開口部４３側に向けて立設された中芯部４４を具備している。中芯部４４は、コイル２から発生する熱を外部へ放熱可能に構成されている。なお、本例におけるケース４は、放熱性に優れたアルミニウム材からなるものを用いているが、その他の材質からなるケース４を用いることもできる。
【００１８】
ケース４に収容されるコイル２は、導体を巻回してなる筒状の巻回部２１と、コイル２を外部回路と接続する一対の端子２２を有している。図１に示すように、巻回部２１は、その一方の端面２１１を底面４１側に向けてケース４の内部に収容されており、中芯部４４が巻回部２１の内側を貫通している。また、一対の端子２２は、巻回部２１における他方の端面２１２から開口部４３側に向けて延設されており、封止手段５を厚み方向に貫通してケース４の外部に突出している。
【００１９】
また、コア３として機能する磁性粉末３１は、図２に示すように、鉄粒子３２のみから構成されている。磁性粉末３１は、ケース４内に充填された状態において、例えば図２に示すように、鉄粒子３２間に適度に大きな隙間３３を形成している。これにより、磁性粉末３１は、ケース４内に充填された状態において流動可能な状態を維持している。
【００２０】
また、図１に示すように、ケース４の開口部４３は封止手段５により密封されている。本例における封止手段５は、熱硬化性の液状エポキシ樹脂を硬化させたものである。
【００２１】
本例の磁気部品１を製造するにあたっては、まず、開口部４３からコイル２の巻回部２１を挿入する。そして、巻回部２１をケース４内に収容するとともに一対の端子２２をケース４の外部へ突出させた状態でコイル２の位置を固定する。次いで、コア３を構成する磁性粉末３１を開口部４３からケース４内へ注入する。この時、磁性粉末３１の流動性を維持しつつケース４内の隅々まで充填するため、ケース４に振動を加えながら磁性粉末３１を注入してもよい。
【００２２】
巻回部２１が磁性粉末３１に覆われるまで磁性粉末３１を注入した後、熱硬化性の液状エポキシ樹脂を開口部４３に流し入れる。これにより、コイル２の一対の端子２２を液状エポキシ樹脂の層よりも外方に突出させつつ、磁性粉末３１からなるコア３における、開口部４３側の表面３００（図２参照）に液状エポキシ樹脂の層を形成する。
【００２３】
その後、液状エポキシ樹脂の層を加熱硬化させる。これにより、液状エポキシ樹脂を硬化させてなる封止手段５が、磁性粉末３１からなるコア３の表面３００に密着した状態で形成される。そして、封止手段５によりコア３がケース４内に密封されるとともにコイル２の位置が固定される。以上により図１に示す磁気部品１を得ることができる。
【００２４】
次に、本例の作用効果を説明する。本例の磁気部品１は、流動可能な状態でコイル２の周囲に充填され磁性粉末３１よりなるコア３を有している。そのため、磁気部品１は、コア３のケースへ４の充填を容易に行うことができる。
【００２５】
また、コア３は、磁性粉末３１のみから構成されているため、インダクタンスを充分に確保しつつ、容易に小型化することができる。また、コア３が流動可能な状態で充填されているため、温度変化によりコイル２やコア３等に発生する熱応力を、コア３の流動により緩和させることができる。さらに、コア３に割れが発生することがないため、割れに伴う磁気特性の変化を防止することができる。
【００２６】
また、封止手段５は、熱硬化性液状樹脂を硬化させて形成されている。そのため、ケース４の開口部４３を容易かつ確実に密封することができる。その結果、コア３が意図せず漏出することを防止しやすくなる。
【００２７】
以上のように、磁気部品１は、信頼性に優れ、小型化しやすく、かつ、容易に製造することができるものとなる。
【００２８】
また、上述したように、磁気部品１は、容易に小型化可能なものとなる。そのため、磁気部品１は、例えばインバータのリアクトルなど、性能や信頼性とともに、小型化が要求される用途に対して好適に用いることができる。
【００２９】
（実施例２）
本例は、実施例１における磁性粉末３１を構成する鉄粒子３２の表面に樹脂皮膜３４を形成した例である。図３に示すように、本例におけるコア３０２は、シリコーン樹脂よりなる樹脂皮膜３４に表面を被覆された鉄粒子３２のみからなる磁性粉末３１２より構成されている。その他は実施例１と同様である。なお、図３において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものについては、特に示さない限り実施例１と同様の構成要素等を表すものとする。
【００３０】
本例の磁性粉末３１２を構成する鉄粒子３２の表面は、絶縁性を有する樹脂皮膜３４に被覆されている。そのため、磁束の変動に伴ってコア３０２に生じる渦電流を低減しやすくなる。これにより、渦電流損を低減し、コイル２の温度上昇を抑制しやすくなる。その結果、コア３０２を用いた磁気部品１は、磁気特性及び信頼性により優れたものとなる。
【００３１】
また、鉄粒子３２の表面は、非磁性体よりなる樹脂皮膜３４に被覆されている。そのため、鉄粒子３２の間に、樹脂皮膜３４や、鉄粒子３２間の間隙に由来する分散ギャップが形成されやすくなる。そのため、コア３０２の磁気飽和を抑制しやすくなり、より大きな電流をコイル２に流すことが可能となる。その結果、磁気部品１は、磁気特性及び信頼性により優れたものとなる。
【００３２】
なお、本例においては、鉄粒子３２の表面にシリコーン樹脂よりなる樹脂皮膜３４を形成した磁性粉末３１２の例を示したが、これ以外の構成をとることも可能である。例えば、樹脂皮膜３４の材質として、シリコーン樹脂に変えてエポキシ樹脂等を用いてもよい。また、例えば酸化鉄等の無機物よりなる絶縁性皮膜や非磁性体皮膜を用いることもできる。
【００３３】
また、本例のように磁性粉末３１２を構成する粒子の表面を絶縁性皮膜や非磁性体皮膜で被覆する場合には、これらの皮膜の熱伝導性が高いことが好ましい。この場合には、コイル２から発生する熱が、コア３を介してケース４の側壁４２や中芯部４４等に伝達されやすくなるため、磁気部品１の放熱性をより向上させることができる。これにより、磁気部品１の信頼性をより向上させることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００３４】
（実施例３）
本例は、実施例１における磁性粉末３１３を、互いに平均粒径の異なる２種類の鉄粉を混合して構成した例である。本例のコア３０３を構成する磁性粉末３１３は、平均粒径の大きい鉄粉と、当該鉄粉よりも平均粒径の小さい鉄粉との２種類の鉄粉から構成されている。すなわち、本例の磁性粉末３０２は、例えば図４に示すように、平均粒径の大きい成分に由来する鉄粒子３２３と、平均粒径の小さい成分に由来する鉄粒子３２４が混在している。その他は実施例１と同様である。なお、図４において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものについては、特に示さない限り実施例１と同様の構成要素等を表すものとする。
【００３５】
このように、コア３０３を構成する磁性粉末３１３は、実施例１や実施例２に示すように、単一の成分からなるものを用いてもよく、複数の成分を混合してなるものを用いてもよい。本例のように、互いに平均粒径の異なる鉄粉を混合してなる磁性粉末を用いる場合には、鉄粒子３２３や３２４の間の隙間３３が充填されやすくなる。そのため、充分なインダクタンスを確保しつつ、磁気部品１の小型化をより容易に行うことができる。
【００３６】
また、磁性粉末の構成は、上述したような平均粒径の異なる成分を混合する構成以外にも、材質の異なる成分を混合したり、表面を被覆する皮膜の種類を替えたものを混合したりする等、種々の構成が考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１  磁気部品
２  コイル
３、３０２、３０３  コア
３１、３１２、３１３  磁性粉末
４  ケース
５  封止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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