(57)【要約】【課題】コイルに樹脂コア材料がモールドされ、モールド樹脂体内にコイルが埋設された形態のリアクトルに関し、その製造過程で射出成形を適用して成形時間の短縮を図りながら、射出成形の際の課題である、樹脂圧によってコイルが変形することや、樹脂圧によって絶縁被膜が損傷するといった課題が生じない構造のリアクトルを提供する。【解決手段】バインダーである熱可塑性樹脂を含む樹脂コア材料でコイル１０がモールドされてなるリアクトル１００であって、コイル１０は、導体１と、導体１の表面に形成された絶縁層２と、絶縁層２の表面に形成された緩衝層３と、から構成されており、緩衝層３は熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくは該熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂から形成されている。【選択図】図２
2015032701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーである熱可塑性樹脂を含む樹脂コア材料でコイルがモールドされてなるリアクトルであって、
前記コイルは、導体と、導体の表面に形成された絶縁層と、絶縁層の表面に形成された緩衝層と、から構成されており、
前記緩衝層は前記熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくは該熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂から形成されているリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用のDC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品として、より詳細には、電力変換装置において電圧の昇圧や降圧制御をおこなう回路部品としてリアクトルが適用されている。
【０００３】
リアクトルには様々な形態が存在しており、その一例を挙げると、U型コアとI型コアをギャップを介して環状に組み付け、その周囲にコイルが形成された形態や、これがケース内に収容された形態、さらには、ケース内にモールド樹脂体が形成された形態などがある。
【０００４】
また、さらに別の形態として、コイルに樹脂コア材料がモールドされ、モールド樹脂体内にコイルが埋設された形態のリアクトルもある。
【０００５】
この形態のリアクトルにおいて、リアクトル形成用の樹脂コア材料には、磁性粉末と樹脂が混練された複合材料が一般に用いられており、このようなリアクトルに関する発案が特許文献１に開示されている。そして、樹脂コア材料を形成する樹脂としては、加熱硬化にて成形される熱硬化性樹脂や、射出成形によって所望形状に成形される熱可塑性樹脂の双方が適用される。中でも、射出成形による場合は熱硬化性樹脂を硬化させる方法に比して成形時間が短くてよいことから、当該形態のリアクトル形成用の樹脂コア材料として熱可塑性樹脂を適用するのが好ましい。
【０００６】
ところで、樹脂コア材料として熱可塑性樹脂と磁性粉末を混練した複合材料を適用し、この複合材料を押出し成形してなる樹脂ペレットをコイルを被覆するように射出成形する場合、以下の問題が生じ得る。
【０００７】
第一の問題は、射出成形時の樹脂圧によってコイルが変形してしまい、リアクトルの性能低下の要因となることである。
【０００８】
また、第二の問題は、コイルの表面に形成されたエナメル被膜等の絶縁被膜を複合材料中の磁性粉末が損傷させてしまい、絶縁性低下の要因となることである。
【０００９】
以上の問題は、コイルとモールド樹脂体の間の密着性を高め、リアクトル駆動時のNV(ノイズや振動)低減を図るべく、コイル間に隙間なく複合材料を充填するに当たって射出成形時の樹脂圧を高めて射出成形をおこなうために顕在化する問題である。なお、複合材料ゆえに流動性が悪く、成形性を担保する観点からも樹脂圧を高める必要がある。
【００１０】
このような様々な理由から高い樹脂圧にて射出成形をおこなうことになるが、高い樹脂圧がコイルに作用することによって上記する問題が生じてしまうことから、射出成形の適用にも一長一短がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−２３８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、コイルに樹脂コア材料がモールドされ、モールド樹脂体内にコイルが埋設された形態のリアクトルに関し、その製造過程で射出成形を適用して成形時間の短縮を図りながら、射出成形の際の課題である、樹脂圧によってコイルが変形することや、樹脂圧によって絶縁被膜が損傷するといった課題が生じない構造のリアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく本発明によるリアクトルは、バインダーである熱可塑性樹脂を含む樹脂コア材料でコイルがモールドされてなるリアクトルであって、前記コイルは、導体と、導体の表面に形成された絶縁層と、絶縁層の表面に形成された緩衝層と、から構成されており、前記緩衝層は前記熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくは該熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂から形成されているものである。
【００１４】
本発明のリアクトルは、コイルを構成する導体表面の絶縁層のさらに表面に、樹脂コア材料を形成する熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくは該熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなる緩衝層を設けたことにより、射出成形の際に緩衝層が溶融して消失することがない。そのため、緩衝層の内側の絶縁層は、射出成形された複合材料（熱可塑性樹脂と磁性粉末を混練してなる材料）の磁性粉末から防護されて損傷することがなく、樹脂圧によるコイルの変形も効果的に抑制することができる。
【００１５】
緩衝層が樹脂コア材料と同じ熱可塑性樹脂から形成される場合は、樹脂コア材料との馴染み（密着性）が良好となる。
【００１６】
ここで、絶縁層としては、ポリアミドイミドやポリイミドなどの熱硬化性樹脂を適用することができ、特にここで挙げた熱硬化性樹脂は樹脂コア材料の射出成形時の熱にも耐え得ることから好適である。
【００１７】
また、樹脂コア材料のバインダー樹脂や緩衝層には、ポリアミドやポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂を適用でき、特にここで挙げた熱可塑性樹脂は耐熱性が高いことから好適である。
【００１８】
緩衝層の厚みに関しては、60μm以上の厚みとすることで、射出成形される複合材料中の磁性粉末の粒径よりも緩衝層の厚みが大きくなるため、磁性粉末が緩衝層に刺さっても緩衝層内に留まり、絶縁層を損傷させないことが保証される。
【００１９】
また、本発明のリアクトルの他の実施の形態として、緩衝層の表面に接着層をさらに備えた形態を挙げることができる。
【００２０】
コイルの最外周に接着層があることで、巻装されたコイル同士が射出成形の際にずれることが防止され、さらには、コイルと樹脂コア材料との密着性を高めることができる。
【００２１】
ここで、接着層としてはエポキシ樹脂を適用でき、特にこの材料は樹脂コア材料の射出成形時の温度で劣化しない耐熱性を有していることから好適である。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルによれば、コイルを構成する導体表面の絶縁層の表面に、樹脂コア材料を形成する熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくは該熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなる緩衝層を設けたことにより、射出成形の際に緩衝層が溶融して消失することがないため、緩衝層の内側の絶縁層は射出成形された混練材料の磁性粉体から防護されて損傷することがなく、樹脂圧によるコイルの変形も効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のリアクトルの実施の形態を示した模式図である。
【図２】コイルの実施の形態１を示した断面図である。
【図３】コイルの実施の形態２を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明のリアクトルとリアクトルを構成するコイルの実施の形態を説明する。
【００２５】
（リアクトルとコイルの実施の形態１）
図１は本発明のリアクトルの実施の形態を示した模式図であり、図２はコイルの実施の形態１を示した断面図である。ここで、図１は、理解を容易とするためにモールド樹脂体内のコイルを透視した図である。
【００２６】
図１で示すリアクトル１００は、コイル１０がモールド樹脂体２０に埋設されてその全体が構成されている。
【００２７】
リアクトル１００は、コイル１０を成形型内に収容し、モールド樹脂体２０の形成材料である樹脂コア材料を射出成形することによって製造される。
【００２８】
図２で示すように、コイル１０は、導体１と、導体１の表面に形成された絶縁層２と、絶縁層２の表面に形成された緩衝層３とから構成されている。
【００２９】
導体１は銅やその合金から形成されている。
【００３０】
絶縁層２は一般のエナメル被膜に使用される材料から形成でき、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂を挙げることができる。中でも、モールド樹脂体２０を形成する樹脂コア材料の射出成形時の熱に耐え得るポリアミドイミドやポリイミドが好適である。
【００３１】
モールド樹脂体２０の形成材料はバインダーである熱可塑性樹脂と磁性粉末の混練材料（樹脂コア材料）であるが、緩衝層３は、この樹脂コア材料を形成する熱可塑性樹脂と同素材の樹脂、もしくはこの熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂から形成されている。ここで、この熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メタクリル樹脂などを挙げることができる。
【００３２】
緩衝層３を形成する熱可塑性樹脂と樹脂コア材料を形成する熱可塑性樹脂を同素材の樹脂とすることで緩衝層３とモールド樹脂体２０の馴染みが良好となり、密着性が高まる。
【００３３】
コイル１０がその最外周に緩衝層３を具備することにより、樹脂コア材料の射出成形の際に緩衝層３が溶融して消失することがない。そのため、緩衝層３の内側の絶縁層２は射出成形された樹脂コア材料の磁性粉末から防護されて損傷することがなく、樹脂圧によるコイル１０の変形も効果的に抑制することができる。
【００３４】
なお、緩衝層の厚みを60μm以上とすることで、射出成形される樹脂コア材料を構成する磁性粉末の粒径よりも緩衝層３の厚みが大きくなるため、磁性粉末が緩衝層３に刺さっても緩衝層３内に留まって貫通することがないため、絶縁層２を損傷させないことが保証される。
【００３５】
（コイルの実施の形態２）
図３はコイルの実施の形態２を示した断面図である。
図示するコイル１０Ａは、図２で示すコイル１０のさらに表面に接着層４を備えたものである。
【００３６】
コイル１０Ａの最外周に接着層４が存在することで、巻装されたコイル１０Ａ同士が樹脂コア材料の射出成形の際にずれることが防止され、さらには、コイル１０Ａとモールド樹脂体２０との密着性を高めることができる。
【００３７】
接着層４は一般に自己融着層として使用されるフェノキシ樹脂や共重合ポリアミドなどから形成できるが、樹脂コア材料の射出成形時の温度で劣化しない耐熱性を有している材料である、ビスフェノールAやビスフェノールFといった熱硬化性のエポキシ樹脂が好適であり、半硬化状態のエポキシ樹脂を適用するのが好ましい。
【００３８】
コイル１０Ａを通電加熱することで、接着層４を加熱溶融させ、コイル１０Ａ同士を固着させ、これを成形型内に収容して樹脂コア材料を射出成形してリアクトルが製造される。この際、接着層４によってコイル同士の変形防止が一層高められ、接着層４とモールド樹脂体の接着強度が高められる。
【００３９】
[緩衝層の素材樹脂と樹脂コア材料の素材樹脂の組み合わせに関する考察]
本発明者等は、緩衝層と樹脂コア材料の双方の素材樹脂の組み合わせについて考察した。考察結果を以下の表１に示す。
【００４０】
[表１]
2015032701.tif 000003
【００４１】
表１において、緩衝効果が○とは、射出成形にてコイルを樹脂コア材料にてモールドする際に、樹脂圧により緩衝層が熱変形せず、絶縁層の変形していないこと意味しており、×とは、モールド時の樹脂圧と樹脂の熱により緩衝層が変形して、樹脂圧による負荷が絶縁層にまで及んで絶縁層が変形していることを意味している。表１より、緩衝層と樹脂コア材料双方の熱可塑性樹脂を同素材とする実施例2、異種素材とする実施例1、3、4の組み合わせによれば、良好な緩衝効果が期待できることが分かる。なお、その他の熱可塑性樹脂としては、PA6(225℃)、POM(178℃)、PBT(224℃)、LCP(280〜392℃)などが挙げられ、樹脂コア材料の融点≦緩衝層の融点を満足する双方の熱可塑性樹脂の組み合わせにてコイルを形成すればよい。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…導体、２…絶縁層、３…緩衝層、４…接着層、１０，１０Ａ…コイル、２０…モールド樹脂体、１００…リアクトル
【図１】
2015032701.tif 000004
【図２】
2015032701.tif 000005
【図３】
2015032701.tif 000006