(57)【要約】【課題】小型で放熱性に優れるリアクトルを提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るリアクトルは、断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルであって、上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が、上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下であり、少なくとも１の上記絶縁層が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とし、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルであって、
上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が、上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下であり、
少なくとも１の上記絶縁層が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とし、
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下であるリアクトル。
【請求項２】
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がピロメリット酸二無水物をさらに含み、
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のピロメリット酸二無水物の割合が５モル％以上４０モル％以下である請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
上記芳香族ジアミンがジアミノジフェニルエーテルを含む請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
上記絶縁層の２００℃で１０００時間保持する加熱試験後の絶縁破壊電圧が上記加熱試験前の絶縁破壊電圧の５０％以上である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトル。
【請求項５】
断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、
上記平角絶縁電線を曲げ半径が上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下となるよう曲げ加工する工程と
を備え、
上記平角絶縁電線形成工程が、
上記導体の外周側に樹脂ワニスを塗工する工程と、
上記塗工された樹脂ワニスを加熱する工程と
を有し、
上記樹脂ワニスが芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンの反応生成物であるポリイミド前駆体を含有し、
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下であるリアクトルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトル及びリアクトルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コイルのインダクタンスを例えば力率改善、突入電流の抑制、直流電流の平滑化等の目的で利用するものである。具体例としては、ハイブリッド自動車や電気自動車では、モーターを駆動する電源系統の直流昇圧器の構成要素としてリアクトルが用いられている（特開２０１６−２５１３７号公報参照）。
【０００３】
ハイブリッド自動車や電気自動車のモーターの出力増大に伴ってリアクトルの容量も増大することが必要であるが、一方ではリアクトルの小型化が求められている。このようなリアクトルの大容量化及び小型化の結果として、リアクトルの放熱性の向上も重要となってきている。
【０００４】
上記公報に記載のリアクトルは、断面が矩形状のコアの外周に平角線を曲げ加工して形成されるコイルを、放熱部材を介してケース上に取り付けることによって放熱性を向上している。
【０００５】
また、出力が大きいリアクトルのコイルを形成する絶縁電線の絶縁層には、曲げ加工時の曲げによって絶縁性が損なわれないことが要求される。これに対して、ポリイミドが耐薬品性、耐熱性及び電気的絶縁性に優れることに着目し、コイル用絶縁電線の絶縁層を形成するための塗料として、酸無水物を前駆体としたポリイミド塗料が提案されている（特開２０１６−１８３２２８号公報参照）。また、酸無水物成分及びジアミン成分を前駆体とした絶縁層形成用ポリイミド塗料が提案されており（特開２０１６−１５１０２０号公報参照）、上記ポリイミド塗料を用いることで、機械的特性及び絶縁特性に優れる絶縁層を形成できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−２５１３７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８３２２８号公報
【特許文献３】特開２０１６−１５１０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特開２０１６−２５１３７号公報に開示されるリアクトルでは、コイルのケースに対向する直線部分（矩形断面のコアの一辺の外側に配置される部分）に放熱部材が当接するが、コイルの他の直線部分や曲げ部分には放熱部材が当接していない。このため、リアクトルのコイルからの放熱性をさらに向上させることが望まれる。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、小型で放熱性に優れるリアクトルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るリアクトルは、断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルであって、上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が、上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下であり、少なくとも１の上記絶縁層が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とし、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である。
【００１０】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別の態様に係るリアクトルの製造方法は、断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、上記平角絶縁電線を曲げ半径が上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下となるよう曲げ加工する工程とを備え、上記平角絶縁電線形成工程が、上記導体の外周側に樹脂ワニスを塗工する工程と、上記塗工された樹脂ワニスを加熱する工程とを有し、上記樹脂ワニスが芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンの反応生成物であるポリイミド前駆体を含有し、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様に係るリアクトル及び本発明の別の態様に係るリアクトルの製造方法によって製造されるリアクトルは、小型で放熱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のリアクトルを示す模式的平面図である。
【図２】図２は、図１のリアクトルをケースに取り付けた状態の模式的Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１のリアクトルのコイルを形成する平角絶縁電線の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係るリアクトルは、断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルであって、上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が、上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下であり、少なくとも１の上記絶縁層が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とし、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である。
【００１４】
当該リアクトルは、上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が上記上限以下であることによって、上記平角絶縁電線の総延長に対する直線部分の比が大きく、放熱のための部材に対する平角絶縁電線の接触面積を大きくして放熱性を向上することができる。さらに、当該リアクトルは、少なくとも１の上記絶縁層が芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とし、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下であることによって、外観性、曲げ加工性及び耐湿熱劣化性に優れる。このため、当該リアクトルは、上記平角絶縁電線の曲げ半径を上述のように小さくしたにも拘わらず、上記絶縁層が絶縁性に優れる。上記構成を有することにより、外観性、曲げ加工性及び耐湿熱劣化性に優れる理由は定かではないが、以下のように推察される。当該リアクトルにおいて、上記平角絶縁電線の１又は複数の絶縁層のうち少なくとも１層は、原料として加水分解され難いビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含有するポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とする。このポリイミドは、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する加水分解され難い構造を含むことで湿熱環境下でも加水分解され難いため、上記絶縁層の耐湿熱劣化性を向上させると考えられる。
【００１５】
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がピロメリット酸二無水物をさらに含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のピロメリット酸二無水物の割合が５モル％以上４０モル％以下であることが好ましい。このように、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がピロメリット酸二無水物を上記割合だけ含むことで、ポリイミドに剛直な構造を導入できるため、絶縁層の耐熱性をより向上できる。
【００１６】
上記芳香族ジアミンがジアミノジフェニルエーテルを含むとよい。このように、上記芳香族ジアミンがジアミノジフェニルエーテルを含むことで、絶縁層の靭性を向上できる。
【００１７】
上記導体の平均長辺長さとしては、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。上記導体の平均長辺長さが上記範囲内であることによって、当該リアクトルの容量をより確実に大きくすることができる。
【００１８】
上記絶縁層の２００℃で１０００時間保持する加熱試験後の絶縁破壊電圧が上記加熱試験前の絶縁破壊電圧の５０％以上であることが好ましい。このように、上記絶縁層の絶縁破壊電圧が上記加熱試験によって低下しないことによって、当該リアクトルの耐熱性が担保される。
【００１９】
本発明の別の態様に係るリアクトルの製造方法は、断面が矩形状のコアと、導体及びこの導体を被覆する１又は複数の絶縁層を有する平角絶縁電線をエッジワイズ方向に曲げ加工して形成され、上記コアの外周に配置されるコイルとを備えるリアクトルの製造方法であって、上記平角絶縁電線を曲げ半径が上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下となるよう曲げ加工する工程とを備え、上記平角絶縁電線形成工程が、上記導体の外周側に樹脂ワニスを塗工する工程と、上記塗工された樹脂ワニスを加熱する工程とを有し、上記樹脂ワニスが芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンの反応生成物であるポリイミド前駆体を含有し、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である。
【００２０】
当該リアクトルの製造方法は、上記コアの角部における上記平角絶縁電線の曲げ半径が上記導体の断面における平均長辺長さの１／２以下となるよう曲げ加工する工程とを備えることによって、比較的容量が大きく、放熱性に優れるリアクトルを製造することができる。また、当該リアクトルの製造方法は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンの反応生成物であるポリイミド前駆体を含有し、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である樹脂ワニスを用いるので、上記曲げ加工工程において平角絶縁電線の曲げ半径を小さくしても絶縁層の絶縁性が損なわれ難い。
【００２１】
なお、「矩形状」とは、概略形状が方形であることを意味し、角が面取りされた形状であってもよく、外縁に小さな起伏があってもよい。また、「主成分」とは、最も質量含有率が大きい成分を意味する。また、絶縁層の「絶縁破壊電圧」は、絶縁層を剥離した試料を用い、ＪＩＳ−Ｃ２１１０−１（２０１０）に準拠して測定される値とする。
【００２２】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係るリアクトルの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２３】
［リアクトル］
図１及び図２に示す本発明の一実施形態に係るリアクトルは、断面が矩形状のコア１と、このコア１の外周に配置されるコイル２とを備える。また、当該リアクトルは、コイル２の下面に当接するよう配設される放熱部材３と、コア１及びコイル２を保持する保持体４とを備える。
【００２４】
当該リアクトルは、図２に示すように、例えば当該リアクトルを使用する直流昇圧器のケース５等に、放熱部材３を圧接するよう取り付けられる。これにより、当該リアクトルのコイル２の熱は、放熱部材３を介してケース５に伝達され、ケース５から雰囲気中に放散される。
【００２５】
＜コア＞
コア１は、平面視で環状に形成され、磁路に垂直な断面形状が矩形状とされる。このコア１は、コイル２の形成を容易にするために、複数に分割して形成されるとよい。具体例としては、コア１は一対のＵ字状に形成され、当該リアクトルにおいて端面同士を突き合わせて閉じた環状となるよう配設される。
【００２６】
コア１は、軟磁性材料（透磁率が大きくヒステリシスが小さい材料）から形成される。具体的には、コア１は、軟磁性金属粉末を圧縮成型したものとすることができる。軟磁性金属粉末としては、例えば鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金、鉄−アルミニウム−シリコン系合金等を用いることができる。
【００２７】
＜コイル＞
コイル２は、長方形状の断面形状を有する平角絶縁電線６から形成される。具体的には、コイル２は、コア１の外周に平角絶縁電線６をエッジワイズ方向（断面における短辺を内周側及び外周側に配置する方向）に曲げ加工して形成される。
【００２８】
コイル２を形成する平角絶縁電線６は、図３に示すように、導体７及びこの導体７を被覆する１又は複数の絶縁層８を有する。
【００２９】
コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径の下限としては、導体７の断面の平均長辺長さの１／１０が好ましく、１／８がより好ましい。一方、コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径の上限としては、導体７の断面の平均長辺長さの１／２であり、９／２０が好ましく、２／５がより好ましい。コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径が上記下限に満たない場合、平角絶縁電線６の曲げ加工が容易でなくなるおそれや、曲げ加工により絶縁層８が破損するおそれがある。逆に、コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径が上記上限を超える場合、平角絶縁電線６の直線部分が短くなることでコイル２の放熱部材３との接触面積が小さくなり、当該リアクトルの放熱性が不十分となるおそれがある。
【００３０】
（導体）
上記平角絶縁電線６の導体７の材質としては、導電率が高く、かつ機械的強度が大きい金属が好ましい。このような金属としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ニッケル、銀、軟鉄、鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。上記平角絶縁電線６の導体７は、これらの金属を線状に形成した材料や、このような線状の材料にさらに別の金属を被覆した多層構造のもの、例えばニッケル被覆銅線、銀被覆銅線、銅被覆アルミニウム線、銅被覆鋼線等を用いることができる。
【００３１】
この導体７の断面における平均短辺長さ（平均エッジ面幅）に対する平均長辺長さ（平均フラット面幅）の比の下限としては、２であり、５が好ましい。一方、導体７の断面における平均短辺長さに対する平均長辺長さの比の上限としては、１５であり、１０が好ましい。コイル２を形成する導体７の断面における平均短辺長さに対する平均長辺長さの比が上記下限に満たない場合、コイル２の平面寸法が大きくなるおそれがある。逆に、コイル２を形成する導体７の断面における平均短辺長さに対する平均長辺長さの比が上記上限を超える場合、平角絶縁電線６の曲げ加工が容易でなくなるおそれや、曲げ加工により絶縁層８が破損するおそれがある。
【００３２】
また、平角絶縁電線６の導体７の断面の平均長辺長さの下限としては、１ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。一方、導体７の断面の平均長辺長さの上限としては、１５ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。導体７の断面の平均長辺長さが上記下限に満たない場合、当該リアクトルの容量を大きくできないおそれや、当該リアクトルの平面寸法が大きくなるおそれがある。逆に、導体７の断面の平均長辺長さが上記上限を超える場合、平角絶縁電線６の曲げ加工が容易でなくなるおそれや、曲げ加工により絶縁層８が破損するおそれがある。
【００３３】
（絶縁層）
平角絶縁電線６の絶縁層８は、導体７の外周側に積層される。各絶縁層８の平均厚さとしては、例えば１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。また、平角絶縁電線６が複数の絶縁層８を有する場合、複数の絶縁層８の平均合計厚さとしては、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。さらに、複数の絶縁層８の合計層数としては、例えば２層以上２００層以下とすることができる。
【００３４】
絶縁層８の２００℃で１０００時間保持する加熱試験後の絶縁破壊電圧の加熱試験前の絶縁破壊電圧に対する比率の下限としては、５０％が好ましく、８０％がより好ましい。絶縁層８の加熱試験後の絶縁破壊電圧の加熱試験前の絶縁破壊電圧に対する比率が上記下限に満たない場合、当該リアクトルを高温環境下でも使用する場合に絶縁破壊により不具合が発生するおそれがある。
【００３５】
この１又は複数の絶縁層８のうち少なくとも１層は、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物であるポリイミド前駆体に由来するポリイミドを主成分とする。
【００３６】
上記ポリイミド前駆体の重量平均分子量（ポリスチレン換算値）の下限としては、１０，０００が好ましく、１５，０００がより好ましい。一方、上記重量平均分子量の上限としては、１８０，０００が好ましく、１３０，０００がより好ましい。上記ポリイミド前駆体の重量平均分子量を上記下限以上とすることで、伸長性に優れ、かつ加水分解を生じても一定の分子量を維持し易いポリイミドを形成でき、その結果、上記絶縁層８の可撓性及び耐湿熱劣化性をより向上できると考えられる。また、上記ポリイミド前駆体の重量平均分子量を上記上限以下とすることで、平角絶縁電線６の製造に用いる樹脂ワニスの極端な粘度増大を抑制して塗布性を向上できる。また、上記樹脂ワニスにおいて、優れた塗布性を維持しつつポリイミド前駆体の濃度を向上し易くなる。ここで「重量平均分子量」とは、ＪＩＳ−Ｋ７２５２−１（２００８）に準拠して、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定される値を指す。
【００３７】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとのモル比（芳香族テトラカルボン酸二無水物／芳香族ジアミン）としては、ポリイミド前駆体の合成容易性の観点から、例えば９５／１０５以上１０５／９５以下とすることができる。
【００３８】
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物は、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を含む。ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、例えば３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３，３’，４，４’−ＢＰＤＡ）、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（２，３，３’，４’−ＢＰＤＡ）、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（２，２’，３，３’−ＢＰＤＡ）等が挙げられ、これらの中で、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましい。
【００３９】
芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合の下限としては、６０モル％であり、６３モル％が好ましく、６５モル％がより好ましい。一方、芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合の上限としては、７５モル％であり、７２モル％が好ましく、７０モル％がより好ましい。ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が上記下限に満たない場合、湿熱環境下で絶縁層８の絶縁性が低下し易くなるおそれがある。逆に、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が上記上限を超える場合、ポリイミドの分子規則性や分子の剛直性が増す結果、絶縁層８が白濁したり、内部応力の蓄積により環境の変化、例えば湿熱環境に晒されると割れが生じ易くなるおそれがある。
【００４０】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物のうち、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物以外の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。上記その他の芳香族テトラカルボン酸二無水物は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００４１】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物は、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物又はこれらの組み合わせをさらに含むことが好ましい。特に、ポリイミド前駆体の原料として剛直な構造を有するピロメリット酸二無水物を用いることで、イミド化後のポリイミドに剛直な構造を導入できるため、絶縁層８の耐熱性を向上できる。
【００４２】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物中のピロメリット酸二無水物の割合の下限としては、５モル％が好ましく、８モル％がより好ましい。一方、上記ピロメリット酸二無水物の割合の上限としては、４０モル％が好ましい。上記ピロメリット酸二無水物の割合が上記下限に満たない場合、絶縁層８の耐熱性が不十分となるおそれがある。逆に、上記ピロメリット酸二無水物の割合が上記上限を超える場合、絶縁層８の主成分であるポリイミドにビフェニルテトラカルボン酸二無水物に由来する構造を十分に導入することができず、その結果、上記絶縁層８が湿熱環境下で劣化し易くなるおそれがある。
【００４３】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物中の３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の割合としては、特に限定されないが、例えば０モル％以上２０モル％以下とすることができる。
【００４４】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族ジアミンとしては、例えば４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（４，４’−ＯＤＡ）、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（３，４’−ＯＤＡ）、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル（３，３’−ＯＤＡ）、２，４’−ジアミノジフェニルエーテル（２，４’−ＯＤＡ）、２，２’−ジアミノジフェニルエーテル（２，２’−ＯＤＡ）等のジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、２，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、２，４’−ジアミノジフェニルスルホン、２，２’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，２’−ジアミノジフェニルスルフィド、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、４，４’−ベンゾフェノンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。これらの芳香族ジアミンは、単独で用いても２種以上を併用してもよいが、絶縁層８の靭性を向上できるジアミノジフェニルエーテルを含むことが好ましい。
【００４５】
上記ポリイミド前駆体の原料として用いる芳香族ジアミンは、ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。特に、上記ポリイミド前駆体の原料としてジアミノジフェニルエーテルを用いることで、絶縁層８の靭性を向上できる。上記ジアミノジフェニルエーテルとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルが好ましい。
【００４６】
上記芳香族ジアミン中のジアミノジフェニルエーテルの割合の下限としては、５０モル％が好ましく、９０モル％がより好ましく、９９モル％がさらに好ましい。このように、上記ジアミノジフェニルエーテルの割合を上記下限以上とすることで、絶縁層８の靭性をより向上できる。また、上記ジアミノジフェニルエーテルの割合としては、１００モル％が特に好ましい。また、上記芳香族ジアミン中のジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパンの割合としては、例えば０モル％以上５０モル％以下とすることができる。
【００４７】
なお、上記ポリイミド前駆体は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンと、その他の原料との重合によって得られる反応生成物であってもよい。上記その他の原料としては、例えば１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンなどが挙げられる。
【００４８】
上記ポリイミド前駆体は、実質的にビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物及びジアミノジフェニルエーテルのみを原料として得られる反応生成物であることが好ましい。つまり、平角絶縁電線６の絶縁層８の主成分であるポリイミドは、実質的にビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物及びジアミノジフェニルエーテルに由来する構造のみにより形成されることが好ましい。具体的には、上記ポリイミド前駆体の全原料におけるビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物及びジアミノジフェニルエーテルの合計割合の下限としては、９５モル％が好ましく、９９モル％がより好ましい。また、上記合計割合は、１００モル％が最も好ましい。
【００４９】
なお、上記複数の絶縁層８は、全ての絶縁層８が上述のポリイミドを主成分とすることが好ましいが、一部の絶縁層８の主成分は上述したポリイミド以外のポリイミドや他の合成樹脂であってもよい。上記他の合成樹脂としては、例えばポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリウレタン、ポリエーテルイミド等が使用できる。
【００５０】
なお、平角絶縁電線６は、１又は複数の絶縁層８の外周側にさらに他の層が積層されていてもよい。上記他の層としては、例えば表面潤滑層等が挙げられる。
【００５１】
＜放熱部材＞
放熱部材３は、少なくとも厚さ方向に熱伝導性を有し、好ましくは絶縁性を有する材料から形成される。さらに、放熱部材３は、コイル２との接触をより確実にして接触面積を大きくできるよう弾性を有することが好ましい。
【００５２】
この放熱部材３を形成する材料としては、例えばシリコーン等の樹脂を主成分とする樹脂組成物を挙げることができる。
【００５３】
また、放熱部材３を形成する樹脂組成物は、熱伝導性を有するフィラー（微粒子）を含有してもよい。熱伝導性を有するフィラーの材質としては、例えば例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等が挙げられる。
【００５４】
＜保持体＞
保持体４は、複数に分割して形成され得るコア１を一体に保持し、かつ、コア１の所定位置にコイル２を保持する。図示する保持体４は、コイル２を軸方向両側から挟み込む一対の壁部を有し、コイル２の側部及び上部を露出させている。
【００５５】
この保持体４は、絶縁性を有する樹脂組成物等から形成される。また、保持体４を形成する材料は、熱伝導性を有することが好ましく、上記放熱部材３と同様の熱伝導性フィラーを含有してもよい。
【００５６】
＜利点＞
当該リアクトルは、上述のように平角絶縁電線６をエッジワイズ方向に曲げ加工してコイル２を形成したことによって、その体積に比して容量を大きくすることができる。また、当該リアクトルは、コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径が比較的小さいことによって、平角絶縁電線６の総延長に対する直線部分の比が大きく、放熱部材３に対する平角絶縁電線６の接触面積が大きく、放熱性に優れる。さらに、当該リアクトルは、平角絶縁電線６の絶縁層８が上述の組成を有する前駆体に由来するポリイミドを主成分とするため、外観性、曲げ加工性及び耐湿熱劣化性に優れる。このため、当該リアクトルは、平角絶縁電線６の曲げ半径を上述のように小さくしたにも拘わらず、絶縁層８が絶縁性に優れる。
【００５７】
［リアクトルの製造方法］
図１のリアクトルは、本発明の別の実施形態に係るリアクトルの製造方法によって製造することができる。当該リアクトルの製造方法は、上記平角絶縁電線６を形成する工程＜平角絶縁電線形成工程＞と、上記平角絶縁電線６をコア１の外周に曲げ加工してコイル２を形成する工程＜曲げ加工工程＞とを備える。また、当該リアクトルの製造方法は、さらにコア１及びコイル２を保持体４で保持する工程＜保持工程＞と、コイル２に密接するよう放熱部材３を配設する工程＜放熱部材配設工程＞とを備えることが好ましい。
【００５８】
＜平角絶縁電線形成工程＞
平角絶縁電線形成工程では、断面における平均短辺長さに対する平均長辺長さの比が上述の範囲内となるよう上記平角絶縁電線６を形成する。具体的には、平角絶縁電線形成工程は、断面における平均短辺長さに対する平均長辺長さの比が上述の範囲内である導体７の外周側に樹脂ワニスを塗工する工程と、塗工された樹脂ワニスを加熱する工程とを有する。
【００５９】
（塗工工程）
塗工工程では、上述のポリイミド前駆体を含有する樹脂ワニスを導体７に塗工する。樹脂ワニスの塗工方法としては、特に限定されないが、例えば樹脂ワニスを貯留した樹脂ワニス槽と塗工ダイスとを備える塗工装置を用いた方法等が挙げられる。この塗工装置によれば、導体７が樹脂ワニス槽内を通過することで樹脂ワニスが導体７の外周面に付着した後、塗工ダイスを通過することで樹脂ワニスが導体７の外周面に均一な厚さで残される。なお、本工程では、導体７の外周面に樹脂ワニスを直接塗工してもよく、導体７の外周面に予め密着改良層等の中間層を設けておき、その中間層の外周側に樹脂ワニスを塗工してもよい。
【００６０】
この塗工工程で用いる樹脂ワニスとしては、ポリイミド前駆体に加えて、有機溶剤をさらに含有するものを用いることが好ましい。
【００６１】
上記ポリイミド前駆体は、上述した芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重合反応により得ることができる。上記重合反応の方法としては、従来のポリイミド前駆体の合成と同様とすることができる。上記重合反応の具体的な方法としては、例えば芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを有機溶剤中で混合し、この混合液を加熱する方法等が挙げられる。この方法により、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとが重合し、ポリイミド前駆体が有機溶剤に溶解した溶液を得ることができる。
【００６２】
上記重合の際の反応条件としては、使用する原料等により適宜設定すればよいが、例えば反応温度を１０℃以上１００℃以下、反応時間を０．５時間以上２４時間以下とすることができる。
【００６３】
上記重合に用いる芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとのモル比（芳香族テトラカルボン酸二無水物／芳香族ジアミン）は、重合反応を効率的に進行させる観点から、１００／１００に近いほど好ましい。上記モル比としては、例えば９５／１０５以上１０５／９５以下とすることができる。
【００６４】
上記重合に用いる有機溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性有機溶剤を使用できる。これらの有機溶剤は単独で用いても２種以上を併用してもよい。ここで「非プロトン性極性有機溶剤」とは、プロトンを放出する基を持たない極性有機溶剤をいう。
【００６５】
上記有機溶剤の使用量は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンを均一に分散させることができる使用量であれば特に制限されない。上記有機溶剤の使用量としては、例えば芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンの合計１００質量部に対し、１００質量部以上１０００質量部以下とすることができる。
【００６６】
塗工工程で用いる樹脂ワニスとしては、上記ポリイミド前駆体の合成方法においてポリイミド前駆体が有機溶剤に溶解した溶液をそのまま使用することができる。また、樹脂ワニスとして、上記ポリイミド前駆体が有機溶剤に溶解した溶液からポリイミド前駆体を精製した後に、得られた精製ポリイミド前駆体と有機溶剤等の他の成分とを混合して調製したものを用いてもよい。
【００６７】
樹脂ワニスに含有される有機溶剤は、樹脂ワニスの塗布性を向上する。また、上記有機溶剤を含有する樹脂ワニスは、導体７の周面側への塗工工程及び加熱工程を繰り返して複数の絶縁層８を形成する際、２回目以降の塗工工程において樹脂ワニス中の有機溶剤が下地層（前回の塗工工程及び加熱工程で形成された絶縁層８）のポリイミドを若干溶解するため、形成される複数の絶縁層８の各層間の密着力を向上させることができる。
【００６８】
上記有機溶剤としては、非プロトン性極性有機溶剤が好ましい。ポリイミド前駆体は非プロトン性極性有機溶剤に対する溶解性が高いため、上記有機溶剤として非プロトン性極性有機溶剤を用いることにより、上記ポリイミド前駆体の上記樹脂ワニス中の濃度を高める場合においても上記ポリイミド前駆体を確実に溶解させることができる。また、上記有機溶剤として非プロトン性極性有機溶剤を用いることにより、上述の２回目以降の塗工工程において上記樹脂ワニス中の有機溶剤が下地層のポリイミドを溶解し易くなるため、形成される複数の絶縁層８の各層間の密着力をより向上させることができる。
【００６９】
上記非プロトン性極性有機溶剤としては、ポリイミド前駆体の溶解性向上及び複数の絶縁層８間の密着力向上の観点から、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン及びこれらの組み合わせが好ましく、ＮＭＰがより好ましい。
【００７０】
上記有機溶剤としては、上述のように、ポリイミド前駆体の重合反応に使用した有機溶剤をそのまま使用してもよく、ポリイミド前駆体を得た後に別途添加してもよいが、作業性の観点から、ポリイミド前駆体の重合反応に使用した有機溶剤をそのまま使用することが好ましい。上記樹脂ワニスにおける有機溶剤の含有量としては、例えばポリイミド前駆体１００質量部に対して１００質量部以上１，０００質量部以下の範囲とすることができる。
【００７１】
上記樹脂ワニスは、上述した成分以外に顔料、染料、無機又は有機のフィラー、潤滑剤、密着向上剤等の各種添加剤や反応性低分子などを含有してもよい。さらに、上記樹脂ワニスは、本発明の趣旨を損ねない範囲で他の樹脂を含有してもよい。上記樹脂ワニスに上述の成分を含有させる場合、上記樹脂ワニスにおける上述の成分の含有量としては、ポリイミド前駆体１００質量部に対し、例えば０．５質量部以上３０質量部以下とすることができる。
【００７２】
なお、平角絶縁電線６の製造方法で複数の絶縁層８を形成する場合、つまりこの塗工工程及び後述する加熱工程を繰り返す場合、複数の塗工工程のうち一部の塗工工程では、上記樹脂ワニス以外の樹脂ワニスを用いてもよい。
【００７３】
（加熱工程）
加熱工程では、例えば上記樹脂ワニスを塗工した導体７を加熱炉内で走行させる方法等により、導体７に塗工された上記樹脂ワニスを加熱する。この加熱工程によって、上記樹脂ワニスが含有するポリイミド前駆体がイミド化されると共に有機溶剤等の揮発成分が除去され、導体７の外周側に焼付層である絶縁層８が形成される。加熱方法としては、特に限定されず、例えば熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱等の従来公知の方法により行うことができる。加熱温度としては、例えば３５０℃以上５００℃以下とすることができる。加熱時間としては、例えば５秒以上１００秒以下とすることができる。なお、上記樹脂ワニスを塗工した導体７を加熱炉内で走行させることで加熱する場合、加熱炉内の設定温度を上記加熱温度と見なし、加熱炉の入口から出口までの距離を導体７の線速で除した値を上記加熱時間と見なすものとする。
【００７４】
平角絶縁電線形成工程において、上記塗工工程及び加熱工程を繰り返す場合、上記塗工工程及び加熱工程を繰り返す回数としては、例えば２回以上２００回以下とすることができる。
【００７５】
＜曲げ加工工程＞
曲げ加工工程では、コア１の外周に平角絶縁電線６をエッジワイズ方向に曲げ加工することで、コイル２を形成する。このとき、コア１の角部における平角絶縁電線６の曲げ半径が上述の範囲内となるようにすることで、放熱部材３との接触面積を大きくして当該リアクトルの放熱性を向上することができる。
【００７６】
＜保持工程＞
保持工程では、保持体４によって、複数に分割して形成さるコア１を一体に保持し、かつコア１の所定位置にコイル２を保持する。コア１及びコイル２を保持体４で保持する。この保持体４は、コア１及びコイル２を金型内に配置して樹脂組成物を注入するインサート成型によって形成することができる。
【００７７】
＜放熱部材配設工程＞
放熱部材配設工程では、コイル２に放熱部材３を密接させる。この放熱部材配設工程は、収容工程の前に行ってもよい。例えば、保持体４をインサート成型により形成する場合、金型内にコア１及びコイル２と共に放熱部材３を配置してもよい。
【００７８】
＜利点＞
当該リアクトルの製造方法は、上述の組成を有する前駆体を含有する樹脂ワニスを用いて平角絶縁電線６の絶縁層８を形成するので、上述のように平角絶縁電線６の曲げ半径を小さくして放熱性を向上しつつ、絶縁層８の絶縁性に優れるリアクトルを製造することができる。
【００７９】
［その他の実施形態］
上記開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００８０】
当該リアクトルにおいて、放熱部材及び保持体は必須ではない。同様に、当該リアクトルの製造方法において、収容工程及び放熱部材配設工程は必須ではない。
【実施例】
【００８１】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００８２】
以下に説明するように、成分が異なる複数の樹脂ワニスを調整し、この樹脂ワニスを用いて導体の外周面に絶縁層を形成した絶縁電線Ｎｏ．１〜１２を試作し、外観、曲げ加工性、伸長性、耐湿熱劣化性、及び耐熱性を確認した。
【００８３】
［絶縁電線Ｎｏ．１〜１１］
先ず、４，４’−ＯＤＡをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解させた後、得られた溶液に、ＰＭＤＡ及び３，３’，４，４’−ＢＰＤＡを加え、窒素雰囲気下で撹拌した。その後、撹拌しながら８０℃で３時間反応させた後、室温に冷却することにより、有機溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドンにポリイミド前駆体が溶解している絶縁電線用樹脂ワニスを調製した。この樹脂ワニス中のポリイミド前駆体濃度は３０質量％である。各絶縁電線用樹脂ワニス中のポリイミド前駆体の酸二無水物における３，３’，４，４’−ＢＰＤＡの割合（モル％）は後の表１に示す。
【００８４】
続いて、銅を主成分とし、断面幅が１ｍｍ、断面長さが６ｍｍの平角線を導体として用意し、上記樹脂ワニスを導体の外周面に塗布する工程と、樹脂ワニスを塗工した導体を加熱温度４００℃、加熱時間３０秒の条件で加熱炉により加熱する工程とを１０回ずつ繰り返し行うことで、上記導体と、この導体の外周面に積層される平均厚さ３５μｍの絶縁層とを備える絶縁電線Ｎｏ．１〜１１を得た。
【００８５】
［絶縁電線Ｎｏ．１２］
絶縁電線の絶縁層を形成するために一般的に用いられるポリアミドイミド（ＰＡＩ）を主成分とする樹脂ワニスを用意し、上記絶縁電線Ｎｏ．１〜１１と同様の塗工工程及び加熱工程を繰り返して平均厚さ３５μｍの絶縁層を備える絶縁電線Ｎｏ．１２を得た。
【００８６】
［外観］
絶縁層の外観性は、絶縁電線の絶縁層の外観を目視で観察し、白濁、色ムラ等が生じていないか確認した。
【００８７】
［曲げ加工性］
絶縁層の曲げ加工性は、絶縁電線を曲げ半径２．５ｍｍ（断面長さの０．４１倍）で９０°にエッジワイズ方向に折り曲げてその状態で１０秒間以上保持した後、折り曲げ箇所の絶縁層の割れの有無を目視により確認すると共に絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を測定した。
【００８８】
［伸長性］
絶縁電線を長手方向に１０％伸長し、絶縁層の割れの有無を目視により確認すると共に絶縁破壊電圧を測定した。
【００８９】
［耐湿熱劣化性］
絶縁層の耐湿熱劣化性は、上記伸長性を確認するために伸長した絶縁電線を水の入ったオートクレーブ用密閉容器に入れ、１２０℃の恒温槽で５００時間保持した後、絶縁層の割れの有無を目視により確認すると共に絶縁破壊電圧を測定した。
【００９０】
［耐熱性］
予備伸長していない絶縁電線を２００℃の恒温槽で１０００時間保持した後、絶縁破壊電圧の低下（１０％以上）が生じていないかどうかを確認した。
【００９１】
上記樹脂ワニスの組成及び絶縁電線の評価結果を次の表１にまとめて示す。
【００９２】
【表１】
2018160546.tif 000003
【００９３】
この結果が示すように、芳香族テトラカルボン酸二無水物中のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の割合が６０モル％以上７５モル％以下である樹脂ワニスを用いて絶縁層を形成した絶縁電線Ｎｏ．４〜８は、曲げ加工性に優れ、湿熱環境及び高温環境においても劣化しないことが確認できた。このため、これらの絶縁電線Ｎｏ．４〜８をエッジワイズ方向に小さい曲げ半径で曲げ加工してコイルを形成したリアクトルは、小型でありながら、放熱部材に対する当接面積が比較的大きくなるので放熱性に優れたものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の一実施形態に係るリアクトル及び本発明の別の実施形態に係るリアクトルの製造方法によって得られるリアクトルは、ハイブリッド自動車又は電気自動車あるいは燃料電池自動車用の直流昇圧器に特に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  コア
２  コイル
３  放熱部材
４  保持体
５  ケース
６  平角絶縁電線
７  導体
８  絶縁層
【図１】
2018160546.tif 000004
【図２】
2018160546.tif 000005
【図３】
2018160546.tif 000006