(57)【要約】【課題】生産性に優れるコイル成形体の製造方法を提供する。【解決手段】引出し部２Ｃが、平角線をフラットワイズ曲げすることで形成された曲げ部を有するコイル２を用意する（コイル準備工程）。次いで、コイル２の外表面に樹脂モールド部を形成するためのモールド用金型５を用意し、そのモールド用金型５の内部にコイル２を配置する（コイル配置工程）。最後に、曲げ部を有する引出し部２Ｃの自由端を保持することで、引出し部２Ｃの外表面とモールド用金型５の内周面とのクリアランスを所定の範囲に保った状態とした上で、モールド用金型５の内部に絶縁性樹脂を充填し、コイル素子２Ａの外表面と引出し部２Ｃの外表面とに樹脂モールド部を形成する（コイル形成工程）。【選択図】図３
2013254809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一本の平角線で構成され、この平角線を筒状に巻回することで形成された一つのコイル素子、およびこのコイル素子の両端から延びる一対の引出し部を備えるコイルの外表面に樹脂モールド部を形成するコイル成形体の製造方法であって、
前記引出し部の少なくとも一方が、前記平角線をフラットワイズ曲げすることで形成された曲げ部を有するコイルを用意するコイル準備工程と、
前記コイルの外表面に前記樹脂モールド部を形成するためのモールド用金型を用意し、そのモールド用金型の内部に前記コイルを配置するコイル配置工程と、
前記曲げ部を有する引出し部の自由端を保持することで、その引出し部の外表面と前記モールド用金型の内周面とのクリアランスを所定の範囲に保った状態とした上で、前記モールド用金型の内部に絶縁性樹脂を充填し、前記コイル素子の外表面と前記引出し部の外表面とに前記樹脂モールド部を形成するモールド形成工程と、
を備えるコイル成形体の製造方法。
【請求項２】
前記コイル配置工程において、リアクトルの磁性コアの一部となる内側コア部を前記コイル素子の内部に配置し、
前記モールド形成工程において、前記樹脂モールド部により前記コイルと前記内側コア部とを一体化する請求項１に記載のコイル成形体の製造方法。
【請求項３】
一本の平角線で構成され、この平角線を筒状に巻回することで形成された一つのコイル素子、およびこのコイル素子の両端から延びる一対の引出し部を備えるコイルと、
このコイルの外表面に形成される樹脂モールド部と、
を備えるコイル成形体であって、
前記引出し部の少なくとも一方は、前記平角線をフラットワイズ曲げすることで形成された曲げ部を有し、
前記樹脂モールド部は、前記コイル素子の外表面と前記引出し部の外表面とを覆うコイル成形体。
【請求項４】
リアクトルの磁性コアの一部となる内側コア部が、前記コイル素子の内部の位置で、前記樹脂モールド部によって前記コイルに一体化された請求項３に記載のコイル成形体。
【請求項５】
筒状に形成された一つのコイル素子を備えるコイルと、このコイルに組み合わされる磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記コイルは、請求項３または４に記載のコイル成形体の形態で用いられているリアクトル。
【請求項６】
前記磁性コアの少なくとも一部は、軟磁性粉末と樹脂とを含み、前記軟磁性粉末の含有量が７０体積％以下である請求項５に記載のリアクトル。
【請求項７】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、前記スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、
前記リアクトルは、請求項５または６に記載のリアクトルであるコンバータ。
【請求項８】
入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、
前記コンバータは、請求項７に記載のコンバータである電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用ＤＣ−ＤＣコンバータといった電力変換装置などに利用されるリアクトルの一部を構成するコイル成形体、コイル成形体の製造方法、リアクトルを用いたコンバータ、およびコンバータを用いた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品の一つに、リアクトルがある。例えば、ハイブリッド自動車などの車両に載置されるコンバータに利用されるリアクトルとして、特許文献１に開示されるリアクトルが挙げられる。
【０００３】
特許文献１のリアクトルは、コイルと、磁性コアとを備える。コイルは、平角線を筒状に巻回することで形成された一つのコイル素子（同文献ではターン形成部分）と、このコイル素子に電力を供給するための端子部材が接続される一対の引出し部（同文献では引出箇所）と、を備える。また、磁性コアは、上記コイル素子の内側に配置される内側コア部と、コイル素子の両端面及び外周面のほぼ全面を覆い、上記内側コア部と共に閉磁路を形成する外側コア部とを備える。このような構成を備えるリアクトルの外側コア部の構成材料として、特許文献１には、軟磁性粉末と流動性のある樹脂との複合材料を硬化させることで形成された成形硬化体を開示している。
【０００４】
ここで、特許文献１におけるコイルは、コイル成形体（同文献ではコイル部品）の形態で用いられている。コイル成形体は、コイルと、コイルの外表面を覆う樹脂モールド部と、を備える。樹脂モールド部は、コイルの形状を保持すると共に、コイルと磁性コアとの絶縁を確実に確保する役割を果たす。このようなコイル成形体を用いることで、リアクトルを作製する際の部品点数を少なくでき、また、部品点数の低減に伴うリアクトルの作製工程数を低減できるため、リアクトルの生産性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０３９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のコイル成形体を用いればリアクトルの生産性は向上するものの、コイル成形体の生産性にはまだ改善の余地がある。
【０００７】
特許文献１のコイル成形体では、コイルの引出し部の外表面うち、先端部を除く絶縁の必要な箇所に、熱収縮チューブや常温収縮性チューブなどの絶縁チューブを被せている（例えば、特許文献１の図４，６などを参照）。これは、磁性コアとコイルの引出し部との間の絶縁を確実に確保するためである。つまり、従来のコイル成形体では、コイルの引出し部における絶縁を、コイルの外表面を被覆する樹脂モールド部ではなく、コイルとも樹脂モールド部とも別部材の絶縁チューブによって確保している。この絶縁チューブを省略することができれば、その分だけコイル成形体の部品点数と作製工程を少なくできることが期待される。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、生産性に優れるコイル成形体の製造方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記コイル成形体の製造方法により得られたコイル成形体、このコイル成形体を用いたリアクトル、上記リアクトルを備えるコンバータ、このコンバータを備える電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、生産性良くコイル成形体を作製するにあたり、コイルの引出し部に設けられる絶縁チューブを省略することができないかどうかを検討した。そこで、まず、コイル素子の外表面を被覆する樹脂モールド部を、コイル素子から延びる引出し部にまで延長して設けることを検討した。引出し部を含むコイルの外表面に樹脂モールド部を形成するには、モールド用金型の内部にコイルを配置して、モールド用金型に樹脂モールド部の原料を充填し、当該原料をコイル素子と引出し部の外表面に行き渡らせる方法が考えられる。しかし、この方法では、引出し部における絶縁が必要な箇所において樹脂モールド部が形成されない被覆欠陥部が生じる恐れがあることがわかった。なお、『引出し部における絶縁が必要な箇所』とは、引出し部の先端部を除く箇所、即ち、引出し部においてコイルに電力を供給する端子部材が接続される接続箇所を除く箇所のことである。
【００１０】
次いで、上記方法で引出し部に被覆欠陥部が形成される理由について検討した結果、引出し部を形成する際、平角線をフラットワイズ曲げすることが原因であることが分かった。図８は、モールド用金型５を用いて引出し部２Ｃを含むコイル５の外表面に樹脂モールド部を形成する場合の問題点を説明するための説明図である。まず、平角線の曲げが十分でない場合、図８（Ａ）に示すように、平角線のスプリングバックによって、引出し部２Ｃの自由端がコイル素子２Ａから離れる方向に傾く（白抜き矢印を参照）。その結果、丸囲みで示す自由端の外方側の部分や、フラットワイズ曲げされた箇所（曲げ部）の内方側の部分などがモールド用金型５に近接し、それらモールド用金型５に近接する部分の樹脂モールド部の形成が十分でなくなる恐れがある。逆に、平角線のスプリングバックを考慮して、平角線を曲げ過ぎれば、図８（Ｂ）に示すように、今度は引出し部２Ｃの自由端がコイル素子２Ａに近づく方向に傾く。その結果、丸囲みで示す自由端の内方側の部分や、曲げ部の外方側の部分がモールド用金型５に近接し、それらモールド用金型５に近接する部分の樹脂モールド部の形成が十分でなくなる恐れがある。このような問題は、特に引出し部２Ｃの曲げ部から自由端までの長さが長い場合に顕著となる傾向にある。
【００１１】
以上説明した知見に基づいて、本発明者らが鋭意検討した結果、本発明のコイル成形体の製造方法を完成させた。以下に、本発明のコイル成形体の製造方法を規定する。
【００１２】
本発明のコイル成形体の製造方法は、一本の平角線で構成され、この平角線を筒状に巻回することで形成された一つのコイル素子、およびこのコイル素子の両端から延びる一対の引出し部を備えるコイルの外表面に樹脂モールド部を形成するコイル成形体の製造方法であって、次の工程を備える。
［コイル準備工程］…一対の引出し部の少なくとも一方が、平角線をフラットワイズ曲げすることで形成された曲げ部を有するコイルを用意する。
［コイル配置工程］…コイルの外表面に樹脂モールド部を形成するためのモールド用金型を用意し、そのモールド用金型の内部にコイルを配置する。
［モールド形成工程］…曲げ部を有する引出し部の自由端を保持することで、その引出し部の外表面とモールド用金型の内周面とのクリアランスを所定の範囲に保った状態とした上で、モールド用金型の内部に絶縁性樹脂を充填し、コイル素子の外表面と引出し部の外表面とに樹脂モールド部を形成する。
【００１３】
上記本発明のコイル成形体の製造方法によれば、コイル素子だけでなく引出し部における絶縁が必要な箇所も樹脂モールド部で被覆することでコイル成形体を作製できる。つまり、コイル成形体の作製の際、従来であれば必要であった絶縁チューブを省略することができ、その分だけ生産性良くコイル成形体を作製することができる。
【００１４】
また、本発明のコイル成形体の製造方法によれば、コイルの引出し部の外表面に樹脂モールド部を形成する際、その引出し部に樹脂モールド部の被覆欠陥部ができることを効果的に回避することができる。その結果、上記被覆欠陥部を有する不良品が発生することが殆どない。上記被覆欠陥部の発生を抑制できるのは、コイル配置工程においてコイルの引出し部の自由端が保持され、引出し部と成型用金型との間に所定のクリアランスが確保されることで、モールド形成工程において成型用金型内に絶縁性樹脂を充填したときに、その絶縁性樹脂が引出し部の外表面に余すことなく行き渡るからである。
【００１５】
本発明のコイル成形体の製造方法の一形態として、コイル配置工程において、リアクトルの磁性コアの一部となる内側コア部をコイル素子の内部に配置することが挙げられる。その場合、モールド形成工程において成型用金型の内部に絶縁性樹脂を充填することで、樹脂モールド部によりコイルと内側コア部とを一体化する。
【００１６】
上記構成によれば、コイル素子の内部に樹脂モールド部を介して内側コア部が一体化されたコイル成形体を作製することができる。このコイル成形体を用いれば、リアクトルを作製する際の部品点数を少なくすることができ、リアクトルの生産性を向上させることができる。
【００１７】
一方、本発明のコイル成形体は、コイルと、コイルの外表面に形成される樹脂モールド部とを備える。コイルは、一本の平角線で構成され、この平角線を筒状に巻回することで形成された一つのコイル素子、およびこのコイル素子の両端から延びる一対の引出し部を備える。この本発明のコイル成形体に備わる一対の引出し部の少なくとも一方は、平角線をフラットワイズ曲げすることで形成された曲げ部を有する。そして、本発明のコイル成形体における樹脂モールド部は、コイル素子の外表面と引出し部の外表面とを覆う。
【００１８】
上記本発明のコイル成形体によれば、このコイル成形体を用いてリアクトルを作製した際、コイル成形体に備わるコイルと、コイル成形体に組み付けられる磁性コアとの間の絶縁を確実に確保することができる。それは、コイルにおける絶縁が必要な箇所の外表面に樹脂モールド部の被覆欠陥部が無いからである。
【００１９】
本発明のコイル成形体の一形態として、リアクトルの磁性コアの一部となる内側コア部が、コイル素子の内部の位置で、樹脂モールド部によってコイルに一体化された形態を挙げることができる。
【００２０】
本発明のコイル成形体によれば、リアクトルの生産性を向上させることができる。それは、リアクトルを作製する際の部品点数を減らすことができ、作製工程の一部を省略することができるからである。
【００２１】
本発明のリアクトルは、筒状に形成された一つのコイル素子を備えるコイルと、このコイルに組み合わされる磁性コアと、を備えるリアクトルであって、上記コイルは、本発明のコイル成形体の形態で用いられている。
【００２２】
本発明のリアクトルは生産性に優れる。それは、本発明のリアクトルに用いられる本発明のコイル成形体の生産性が良いからである。また、本発明のリアクトルは安定して動作する。それは、本発明のリアクトルに用いられる本発明のコイル成形体の外表面（端子部材の接続箇所を除く）が余すところなく樹脂モールド部で覆われているため、リアクトルにおけるコイルと磁性コアとの間の絶縁が確実に確保されているからである。
【００２３】
本発明のリアクトルの一形態としては、リアクトルに備わる磁性コアの少なくとも一部が、軟磁性粉末と樹脂とを含み、軟磁性粉末の含有量が７０体積％以下である成形硬化体である形態を挙げることができる。
【００２４】
成形硬化体は、その成形硬化体に含有させる軟磁性粉末の量を調整し易く、その軟磁性粉末の量に応じて成形硬化体の磁気特性を調整し易い。例えば、コイルの内部、即ちコイル成形体の内部に配置される内側コア部を成形硬化体、コイルの外部、即ちコイル成形体の外部に配置される外側コア部を圧粉成形体とする形態を挙げることができる。その他、内側コア部を圧粉成形体、外側コア部を成形硬化体としても良いし、内側コア部と外側コア部を含む磁性コア全体を成形硬化体としても良い。
【００２５】
ここで、磁性コアの少なくとも一部を成形硬化体としたリアクトルは、コイル成形体を配置した成形用金型内に未硬化の成形硬化体を充填して作製することがある。この場合、コイル成形体の外周に直接、未硬化の成形硬化体が接触することになるので、コイル成形体の外周に樹脂モールド部の被覆欠陥部が存在すると、コイルと磁性コアとが接触してしまう。しかし、本発明のリアクトルに用いられる本発明のコイル成形体は、その外周に樹脂被覆の被覆欠陥部が無いため、磁性コアの少なくとも一部を成形硬化体としても、コイルと磁性コアとの接触を確実に回避することができる。
【００２６】
本発明のコンバータは、スイッチング素子と、スイッチング素子の動作を制御する駆動回路と、スイッチング動作を平滑にするリアクトルとを備え、スイッチング素子の動作により、入力電圧を変換するコンバータであって、上記リアクトルは、本発明のリアクトルである。
【００２７】
本発明のコンバータは、生産性に優れる。それは、本発明のコンバータに利用される本発明のリアクトルの生産性が良いからである。
【００２８】
本発明の電力変換装置は、入力電圧を変換するコンバータと、前記コンバータに接続されて、直流と交流とを相互に変換するインバータとを備え、このインバータで変換された電力により負荷を駆動するための電力変換装置であって、コンバータは、本発明のコンバータである。
【００２９】
本発明の電力変換装置は、生産性に優れる。それは、本発明の電力変換装置に利用される本発明のリアクトルの生産性が良いからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のコイル成形体の製造方法によれば、従来必要であった絶縁チューブを用いることなく、コイルの外表面に樹脂モールド部の被覆欠陥部が殆どないコイル成形体を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は、実施形態１に係るリアクトルの概略斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】実施形態１に係るリアクトルに備わるコイル成形体の概略斜視図である。
【図３】図２に示すコイル成形体の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】実施形態２に係るリアクトルの概略斜視図である。
【図５】実施形態２に係るリアクトルに備わるコイル成形体の概略斜視図である。
【図６】ハイブリッド自動車の電源系統を模式的に示す概略構成図である。
【図７】本発明のコンバータを備える本発明の電力変換装置の一例を示す概略回路図である。
【図８】モールド用金型を用いて引出し部を含むコイルの外表面に樹脂モールド部を形成する場合の問題点を説明するための説明図であって、（Ａ）はコイルを構成する平角線のフラットワイズ曲げが十分でない場合、（Ｂ）は平角線のフラットワイズ曲げが過剰な場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００３３】
＜実施形態１＞
図１〜３を参照して、実施形態１のリアクトル１Ａを説明する。図１に示すリアクトル１Ａは、代表的には、内部に冷媒の循環路（図示せず）などを有する金属製（代表的にはアルミニウム製）の冷却台といった設置対象に設置されて利用される。リアクトル１Ａは、平角線２ｗを巻回してなるコイル２と、コイル２の内外に配置されて閉磁路を形成する磁性コア３とを備える。リアクトル１Ａに備わるコイル２は、その外周に樹脂モールド部４０が形成されたコイル成形体４の形態で用いられる。また、リアクトル１Ａに備わる磁性コア３は、コイル２の内側に配置される内側コア部３１と、コイル２の外側に配置される外側コア部３２と、を備える。このリアクトル１Ａの最も特徴とするところは、リアクトル１Ａに用いられるコイル成形体４が、従来とは異なる製造方法で作製され、その作製方法で作製されたことがコイル成形体４の形態に反映されていることにある。以下、各構成を詳細に説明する。
【００３４】
［コイル成形体］
コイル成形体４は、コイル２と、コイル２の外周に形成される樹脂モールド部４０と、を備える。このコイル成形体４を作製するためのコイル成形体の製造方法は、従来の製造方法とは異なるものである。以下、コイル成形体４の作製方法を図２，３に基づいて説明し、その説明の際にコイル成形体４の構成部材について合わせて説明する。
【００３５】
コイル成形体の製造方法は、次の工程を備える。
（１）コイル準備工程
（２）コイル配置工程
（３）モールド形成工程
【００３６】
（１）コイル準備工程
本実施形態におけるコイル準備工程では、次のような形態のコイル２を用意する。なお、コイル２は、コイル成形体４の作製者が作製しても良いし、他業者から購入しても構わない。
【００３７】
用意するコイル２は、図２に示すように、一本の連続する平角線２ｗで構成されている。このコイル２は、平角線２ｗを螺旋状にエッジワイズ巻きしてなる筒状のコイル素子２Ａを一つと、このコイル素子２Ａの両端部から延びる一対の引出し部２Ｂ，２Ｃと、を備える。なお、エッジワイズ巻きとは、平角線２ｗをその幅方向に曲げて平角線２ｗを巻く巻き方のことである。
【００３８】
コイル２を構成する平角線２ｗは、断面長方形の導体と、その導体の外周に形成される絶縁被覆と、を備える被覆平角線を利用できる。導体には、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料を利用することができる。一方、絶縁被覆には、エナメル（代表的にはポリアミドイミド）などの絶縁性材料を利用することができる。
【００３９】
平角線２ｗの幅と厚さの比率（アスペクト比：幅／厚さ）は５以上、好ましくは１０以上である。
【００４０】
上記平角線２ｗをエッジワイズ巻きすることで得られたコイル素子２Ａの端面形状は、本実施形態では円形状である。その他、コイル素子２Ａの端面形状は、楕円状、矩形枠の角部を丸めた角丸め形状、半円弧と直線とを組み合わせたレーストラック状（後述する実施形態２の形状）としても良い。
【００４１】
一方、コイル２の引出し部２Ｂ，２Ｃは共に、コイル素子２Ａの一端面側（紙面上側）に向かって引き出されている。つまり、引出し部２Ｂ，２Ｃの自由端が、コイル素子２Ａの一端面側（紙面上方側）で、かつ互いに近接する位置に配置されている。その結果、引出し部２Ｂ，２Ｃに端子部材を取り付け易く、またその端子部材から他の電気機器（図示せず）に延びる配線の取り回しを容易にすることができる。なお、引出し部２Ｂ，２Ｃの先端部であって、端子部材が接続される接続箇所では、平角線２ｗの導体を被覆する被覆樹脂は剥がされ、導体が露出している。
【００４２】
引出し部２Ｂは、コイル素子２Ａの一端面側（紙面上側）でコイル素子２Ａの端部に繋がり、コイル素子２Ａの軸方向に略平行に延びる部分である。この引出し部２Ｂは、コイル素子２Ａから離れる側に平角線２ｗを一回フラットワイズ曲げすることで形成される。ここで、フラットワイズ曲げとは、平角線２ｗをその厚み方向に折り曲げる曲げ方のことである。
【００４３】
一方、引出し部２Ｃは、コイル素子２Ａの他端面側（紙面下側）でコイル素子２Ａの端部に繋がり、コイル素子２Ａの軸方向に略平行に延びる部分である。この引出し部２Ｃは、上述した引出し部２Ｂと同じ方向に平角線２ｗを一回フラットワイズ曲げすることで形成される。この引出し部２Ｃの自由端は、上述した引出し部２Ｂの自由端とほぼ同じ高さになっており、従って、引出し部２Ｃにおけるフラットワイズ曲げされた部分から自由端までの長さは、コイル素子２Ａの軸方向長さよりも長くなっている。
【００４４】
（２）コイル配置工程
次に、コイル準備工程で準備したコイル２をモールド用金型の内部に配置する。モールド用金型は、コイル２の外周に樹脂モールド部４０を形成するためのものである。図３は、モールド用金型５の内部にコイル２を配置したときの一部断面図である。
【００４５】
モールド用金型５は、コイル２を収納する箱状の第一金型５１と、この第一金型５１の開口部から第一金型５１の内部に挿入される第二金型５２と、を備える。モールド用金型５の内部に配置されるコイル２は、第一金型５１と第二金型５２との隙間の位置に配置され、両金型５１，５２から所定のクリアランスを保った状態で保持される。第二金型５２の一部は、コイル素子２Ａと引出し部２Ｃとの間に配置される。また、第二金型５２の他の一部は、コイル素子２Ａの内部に挿入配置される。
【００４６】
ここで、引出し部２Ｃの先端部（端子部材が接続される接続箇所）は、モールド用金型５から露出しており、この接続箇所には樹脂モールド部が形成されないようになっている（図３では図示されない引出し部２Ｂ（図２を参照）も同様）。なお、既に述べたように、モールド用金型５から露出する接続箇所には、平角線２ｗの絶縁被覆も剥がされている。
【００４７】
（３）モールド形成工程
最後に、コイル２の外周に樹脂モールド部を形成する。その際、まず引出し部２Ｃの自由端を保持具９で保持し、引出し部２Ｃの外表面とモールド用金型５の内周面とのクリアランスを所定の範囲に保つ。ここで、引出し部２Ｃの保持の際、引出し部２Ｃを保持具９で把持した後、保持具９を移動させて、引出し部２Ｃを紙面上方（コイル素子２Ａの一端面側）に引っ張る、もしくは紙面下方（コイル素子２Ａの他端面側）に押しても構わない。そうすることで、引出し部２Ｃの曲げ癖を矯正し、上記クリアランスを微調整することができる。もちろん、引出し部２Ｃを把持した位置から保持具９を動かさずにおき、引出し部２Ｃを押しも引きもしない状態としても構わない。
【００４８】
保持具９により引出し部２Ｃの自由端を保持したら、モールド用金型５の内部に絶縁性樹脂を充填する。この絶縁性樹脂が硬化することで、図２に示すように、コイル素子２Ａの外表面全体を覆う素子被覆部４０Ａと、引出し部２Ｂ，２Ｃにおける絶縁が必要な箇所（即ち、端子部材が接続される引出し部２Ｂ，２Ｃの先端部を除く箇所）の外表面全体を覆う引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃとを有する樹脂モールド部４０が形成される。
【００４９】
素子被覆部４０Ａは、コイル素子２Ａと磁性コア３（図１参照）との間の絶縁を確保する機能を備えると共に、コイル素子２Ａの形状を一定に保持する機能を備える。特に、素子被覆部４０Ａの形成時、つまり樹脂モールド部４の形成時に、コイル素子２Ａを自然長よりも縮んだ状態としておくことで、コイル素子２Ａの軸方向長さを短くでき、コイル成形体４を小型にすることができる。このように素子被覆部４０Ａによってコイル素子２Ａの形状を保持することで、コイル成形体４を扱う際にコイル２が伸縮せず、コイル成形体４が扱い易くなる。
【００５０】
引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃは、引出し部２Ｂ，２Ｃと磁性コア３の外側コア部３２（図１参照）との間の絶縁を確保する機能を備える。特に、引出し部２Ｃの外表面を覆う引出し部被覆部４０Ｃと素子被覆部４０Ａとの間に隙間が空いていることで、この隙間にも磁性コア３を設けることができる。上記隙間に磁性コア３を設けられる分だけ磁性コア３の外形寸法を小さくすることができる。
【００５１】
樹脂モールド部４０を構成する絶縁性樹脂としては、コイル２や磁性コア３（図１参照）の最高到達温度に対して軟化しない程度の耐熱性を有し、トランスファー成形や射出成形が可能な絶縁性樹脂が好適に利用できる。例えば、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの熱可塑性樹脂が挙げられる。上記絶縁性樹脂に、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、及び炭化珪素から選択される少なくとも１種のセラミックスからなるフィラーを含有させても良く、そうすることで樹脂モールド部４０の放熱性を向上させることができる。
【００５２】
また、樹脂モールド部４０の厚さは、所望の絶縁特性を満たすように適宜選択することができ、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が挙げられる。薄いほど放熱性を高められ（好ましくは０．１ｍｍ〜３ｍｍ）、厚いほど絶縁性やコイル成形体４の強度を高められる。樹脂モールド部４０の厚さは、コイル配置工程におけるコイル２の外表面とモールド用金型５の内周面とのクリアランスにほぼ等しい。樹脂モールド部４０の各部の厚さは実質的に均一としても良いし、部分的に厚みを異ならせても良い。
【００５３】
以上説明した工程を備える本発明のコイル成形体の製造方法によれば、コイル２の引出し部２Ｂ，２Ｃの曲げ具合に多少のバラツキがあったとしても、引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃに極端に薄い箇所ができることや、引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃの被覆欠陥部ができることが殆どない。特に、フラットワイズ曲げされた部分（曲げ部）から自由端までの長さがコイル素子２Ａの軸方向の一端側から他端側にわたる長さである引出し部２Ｃにおいても被覆欠陥部などができることが殆どない。それは、引出し部２Ｂ，２Ｃの自由端を保持することで、樹脂モールド部４０の形成時に引出し部２Ｂ，２Ｃとモールド用金型５とのクリアランスが適正に維持されているからである。
【００５４】
［磁性コア］
上記コイル成形体４と磁性コア３とを組み合わせることで、図１に示すリアクトル１Ａを作製することができる。本実施形態では、コイル成形体４の内周面形状に対応する円柱状の内側コア部３１と、コイル成形体４の外周面全体を覆う概略直方体状の外側コア部３２と、から磁性コア３が形成されている。
【００５５】
〔内側コア部〕
本実施形態の内側コア部３１の軸方向長さは、コイル成形体４におけるコイル素子２Ａの軸方向長さよりも長くなっている。また、内側コア部３１の下端面は、リアクトル１Ａの下端面に露出している。
【００５６】
本実施形態の内側コア部３１は、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体である。圧粉成形体の材料には、鉄基材料や希土類金属などの軟磁性材料からなる粒子の表面に絶縁被覆を備える被覆粉末やフェライト粉末に、熱可塑性樹脂などの樹脂や高級脂肪酸などの添加剤（上記熱処理によって消失、又は絶縁物に変化するもの）を加えた混合材料を用いることが挙げられる。上記製造方法によって、軟磁性粒子の周囲が絶縁被覆（例えば、リン酸化合物、珪素化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物など）で覆われ、当該粒子間に絶縁物が介在する圧粉成形体が得られる。絶縁被覆を備える圧粉成形体は、絶縁性に優れ、渦電流損を低減することができる。軟磁性材料をフェライトとする場合、絶縁被覆を備えていなくても、絶縁性に優れる。
【００５７】
圧粉成形体における軟磁性粉末（磁性成分）の含有量は、圧粉成形体を１００％とするとき、体積割合で７０体積％以上とすることが望ましく、８０体積％以上とすることがさらに望ましい。圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量の調整は、例えば、磁性粒子の表面に形成される絶縁被覆の厚さや、圧粉成形体の作製時に軟磁性粉末に加えられる樹脂や添加剤の量によって調節できる。
【００５８】
上記軟磁性粉末の含有量から分かるように、圧粉成形体において絶縁成分に比べて磁性成分が圧倒的に多いため、圧粉成形体は、上述した成形硬化体に比べて高比透磁率でかつ高飽和磁束密度となり易い。この圧粉成形体の比透磁率は５０以上５００以下、飽和磁束密度は１．０Ｔ以上、熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが望ましい。
【００５９】
〔外側コア部〕
本実施形態の外側コア部３２は、樹脂中に軟磁性粉末を構成する粒子が分散した構成を備える成形硬化体である。成形硬化体に含まれる軟磁性粉末には、鉄や、鉄基合金、希土類金属などを利用することができる。また、軟磁性粉末として、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を備える被覆粉末を利用することもできる。
【００６０】
一方、成形硬化体における樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、あるいは低温硬化性樹脂を用いてもよい。また、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）や、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなどを用いることもできる。
【００６１】
なお、成形硬化体には、樹脂モールド部の説明で述べたセラミックスフィラーを含有させても良く、そうすることで、成形硬化体（外側コア部３２）の放熱性を向上させることができる。
【００６２】
成形硬化体における軟磁性粉末の含有量は、成形硬化体を１００％とするとき、体積割合で２０体積％以上７０体積％以下とすることが好ましい。軟磁性粉末が２０体積％以上であることで、比透磁率や飽和磁束密度などの磁気特性を確保し易い。軟磁性粉末が７０体積％以下であると、樹脂との混合が行い易く、成形硬化体の製造性に優れる。成形硬化体は、軟磁性粉末の含有量を調整したり、軟磁性粉末の材質を変更することで、比透磁率といった磁気特性を変化させることができる。軟磁性粉末の含有量は、更に好ましくは４０体積％以上６５体積％以下である。特に軟磁性粉末が鉄もしくはＦｅ−Ｓｉ合金のような材料であれば、軟磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることで、成形硬化体の飽和磁束密度を０．８Ｔ以上とし易い。また、軟磁性粉末の含有量が６５体積％以下であることで、軟磁性粉末と樹脂との混合がより行い易く、より製造性に優れる。
【００６３】
軟磁性粉末の含有量が上記範囲にある成形硬化体の比透磁率は５以上５０以下、飽和磁束密度は０．６Ｔ以上とすることが望ましい。また、成形硬化体の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが望ましい。成形硬化体の磁気特性は、軟磁性粉末の含有量を変化させることで調整できる。もちろん、軟磁性粉末の材質を変更することでも成形硬化体の磁気特性を調整できる。
【００６４】
［リアクトルの作製方法］
以上説明したリアクトル１Ａを作製するには、まず成形硬化体からなる外側コア部３２を形成するための成形用金型を用意し、その成形用金型の内部にコイル成形体４と内側コア部３１とを配置する。内側コア部３１は、コイル成形体４の内部に挿入し、その下端面が成形用金型の底部に接触する状態としておく。また、コイル成形体４の引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃの端部は、成形用金型の上端から突出した状態としておく。なお、ケースを備えるリアクトル１Ａとするのであれば、ケースを成形用金型として利用することができる。
【００６５】
次いで、成形用金型の内部に、成形硬化体の原料となる複合材料を充填する。複合材料の充填時は圧力を付与することが好ましい。そうすることで、コイル成形体４の隙間などに複合材料を余すところなく行き渡らせることができる。
【００６６】
最後に、複合材料が硬化したら、成形用金型から成形硬化体を脱型する。その結果、成形硬化体からなる外側コア部３２と、その内部に配置されるコイル成形体４および内側コア部３１と、を備えるリアクトル１Ａが完成する。
【００６７】
［リアクトルの効果］
以上説明したリアクトル１Ａは、生産性に優れる。それは、コイル成形体４を用いることで、成形用金型の内部にコイル成形体４と内側コア部３１とを配置し、当該成形用金型の内部に複合材料（成形硬化体の原料）を充填・硬化させるだけで、リアクトル１Ａを完成させることができるからである（上記リアクトルの作製方法を参照）。また、リアクトル１Ａの作製に利用するコイル成形体４の生産性が良いことも、リアクトル１Ａの生産性が高い要因の一つである。
【００６８】
その他、リアクトル１Ａは、コイル素子２Ａ（図２参照）の軸方向が設置対象の表面に直交する縦型配置であるため、リアクトル１Ａの設置面積を小さくすることができる。
【００６９】
＜実施形態２＞
実施形態２では、図４，５に基づいて、コイル２の軸方向が設置対象の表面に平行するようにコイル２が配置されたリアクトル１Ｂを説明する。この実施形態２のリアクトル１Ｂは、実施形態１のリアクトル１Ａと構成材料などの点で共通する部分が多い。従って、この実施形態２では、実施形態１との相違点を中心に説明を行なう。
【００７０】
図４に示すリアクトル１Ｂに備わるコイル成形体４は、図５に示すように横向きに寝かせて利用することを前提に作製されている。具体的には、コイル成形体４に備わるコイル２のコイル素子２Ａは、その端面形状がレーストラック状になるように平角線２ｗを巻回することで形成されている。このように、コイル素子２Ａを偏平に潰れた形状とし、かつコイル素子２Ａを横向きに寝かせることで、コイル２の設置高さ、即ちリアクトル１Ｂの高さを低く抑えることができる。
【００７１】
コイル２の引出し部２Ｂは、コイル素子２Ａの一端面側（紙面手前側）でコイル素子２Ａの径方向外方（コイル素子２Ａの端面形状の短径方向）に向かって真っ直ぐに平角線２ｗを引き出すことで形成されている。一方、引出し部２Ｃは、平角線２ｗを二回フラットワイズ曲げすることで形成されている。具体的には、平角線２ｗが、コイル素子２Ａの他端面側（紙面奥側）で一旦、引出し部２Ｂと同じ方向に引き出された後、コイル素子２Ａの一端面側に向かってフラットワイズ曲げされ、さらにコイル素子２Ａの一端面側で引出し部２Ｂと同じ方向に再びフラットワイズ曲げされることで、引出し部２Ｃが形成されている。
【００７２】
上記形状を有するコイル２の外表面には、その外表面形状に沿った樹脂モールド部４０が形成されている。樹脂モールド部４０のうち、コイル素子２Ａの外表面を覆う素子被覆部４０Ａは、コイル素子２Ａの外周面形状に対応した形状を有する。引出し部被覆部４０Ｂは、コイル素子２Ａの一端面側で、素子被覆部４０Ａからコイル素子２Ａの径方向外方に向かって突出している。引出し部被覆部４０Ｃは、そのコイル素子２Ａ側の部分が、素子被覆部４０Ａに一体になっている。
【００７３】
以上説明した実施形態２のコイル成形体４も、実施形態１のコイル成形体４と同様にして作製することができる。具体的には、コイル２の外表面に樹脂モールド部４０を形成する際、モールド用金型の内部に配置したコイル２の引出し部２Ｂ，２Ｃの自由端を保持具などで保持しておく。そうすることで、引出し部２Ｂ，２Ｃを被覆する引出し部被覆部４０Ｂ，４０Ｃに被覆欠陥部が形成されることが殆どない。なお、引出し部２Ｂにはフラットワイズ曲げされた部分がないため、引出し部２Ｂの自由端は保持しておかなくても構わない。
【００７４】
＜変形実施形態１＞
図２（図５）を参照する実施形態１（実施形態２）のコイル成形体４は、樹脂モールド部４０によってコイル２と一体化された内側コア部３１を備えていても良い。このようなコイル成形体４を作製するには、図３を用いて説明したコイル配置工程において、モールド用金型５の内部に収納されるコイル素子２Ａの更に内部に内側コア部３１を配置する。その際、コイル素子２Ａの内周面と内側コア部３１の外周面との間に所定のクリアランスができるように内側コア部３１をモールド用金型５の一部に固定する。
【００７５】
次いで、モールド形成工程において、モールド用金型５の内部に絶縁性樹脂を充填し、その絶縁性樹脂を硬化させることで、樹脂モールド部４０によりコイル２と内側コア部３１とを一体化する。
【００７６】
以上説明した作製工程に従って得られたコイル成形体４であれば、コイル２と内側コア部３１とを一つの部品として取り扱えるため、リアクトル１Ａの部品点数を削減することができる。また、リアクトル１Ａの部品点数の削減に伴い、リアクトル１Ａの組立時における工程の削減、組立作業性の向上を図ることができる。
【００７７】
＜変形実施形態２＞
実施形態１，２では、内側コア部３１を圧粉成形体、外側コア部３２を成形硬化体としたが、このような組み合わせに限定されるわけではない。例えば、内側コア部３１を成形硬化体、外側コア部３２を圧粉成形体としても良い。その場合、外側コア部３２は、複数の分割片を組み合わせてなる構成とすれば良い。その他、内側コア部３１と外側コア部３２の別なく、磁性コア３全体を成形硬化体としても構わない。
【００７８】
＜実施形態３＞
実施形態１，２、変形実施形態１，２で説明したリアクトルは、通電条件が、例えば、最大電流（直流）：１００Ａ〜１０００Ａ程度、平均電圧：１００Ｖ〜１０００Ｖ程度、使用周波数：５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である用途、代表的には電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載されるコンバータの構成部品や、このコンバータを備える電力変換装置の構成部品に利用することができる。この用途では、直流通電が０Ａのときのインダクタンスが、１０μＨ以上２ｍＨ以下、最大電流通電時のインダクタンスが、０Ａのときのインダクタンスの１０％以上を満たすものが好適に利用できると期待される。
【００７９】
例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両１２００は、図６に示すようにメインバッテリ１２１０と、メインバッテリ１２１０に接続される電力変換装置１１００と、メインバッテリ１２１０からの供給電力により駆動して走行に利用されるモータ（負荷）１２２０とを備える。モータ１２２０は、代表的には、３相交流モータであり、走行時、車輪１２５０を駆動し、回生時、発電機として機能する。ハイブリッド自動車の場合、車両１２００は、モータ１２２０に加えてエンジンを備える。なお、図６では、車両１２００の充電箇所としてインレットを示すが、プラグを備える形態としても良い。
【００８０】
電力変換装置１１００は、メインバッテリ１２１０に接続されるコンバータ１１１０と、コンバータ１１１０に接続されて、直流と交流との相互変換を行うインバータ１１２０とを有する。この例に示すコンバータ１１１０は、車両１２００の走行時、２００Ｖ〜３００Ｖ程度のメインバッテリ１２１０の直流電圧（入力電圧）を４００Ｖ〜７００Ｖ程度にまで昇圧して、インバータ１１２０に給電する。また、コンバータ１１１０は、回生時、モータ１２２０からインバータ１１２０を介して出力される直流電圧（入力電圧）をメインバッテリ１２１０に適合した直流電圧に降圧して、メインバッテリ１２１０に充電させている。インバータ１１２０は、車両１２００の走行時、コンバータ１１１０で昇圧された直流を所定の交流に変換してモータ１２２０に給電し、回生時、モータ１２２０からの交流出力を直流に変換してコンバータ１１１０に出力している。
【００８１】
コンバータ１１１０は、図７に示すように複数のスイッチング素子１１１１と、スイッチング素子１１１１の動作を制御する駆動回路１１１２と、リアクトルＬとを備え、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し（スイッチング動作）により入力電圧の変換（ここでは昇降圧）を行う。スイッチング素子１１１１には、ＦＥＴ，ＩＧＢＴなどのパワーデバイスが利用される。リアクトルＬは、回路に流れようとする電流の変化を妨げようとするコイルの性質を利用し、スイッチング動作によって電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を有する。このリアクトルＬとして、上記実施形態１，２、変形実施形態１，２に記載のリアクトルを用いる。組立作業性に優れるこれらリアクトルを用いることで、電力変換装置１１００（コンバータ１１１０を含む）の生産性の向上を図ることができる。
【００８２】
ここで、上記車両１２００は、コンバータ１１１０の他、メインバッテリ１２１０に接続された給電装置用コンバータ１１５０や、補機類１２４０の電力源となるサブバッテリ１２３０とメインバッテリ１２１０とに接続され、メインバッテリ１２１０の高圧を低圧に変換する補機電源用コンバータ１１６０を備える。コンバータ１１１０は、代表的には、ＤＣ−ＤＣ変換を行うが、給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０は、ＡＣ−ＤＣ変換を行う。給電装置用コンバータ１１５０のなかには、ＤＣ−ＤＣ変換を行うものもある。給電装置用コンバータ１１５０や補機電源用コンバータ１１６０のリアクトルに、上記実施形態や変形実施形態のリアクトルなどと同様の構成を備え、適宜、大きさや形状などを変更したリアクトルを利用することができる。また、入力電力の変換を行うコンバータであって、昇圧のみを行うコンバータや降圧のみを行うコンバータに、上記実施形態や変形実施形態リアクトルなどを利用することもできる。
【００８３】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のコイル成形体の製造方法は、各種のリアクトル（車載部品、発電・変電設備の部品など）の構成部品の一つであるコイル成形体の製造に好適に利用することができる。また、本発明のコイル成形体を用いたリアクトルは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータといった電力変換装置の構成部品に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１Ａ，１Ｂ  リアクトル
２  コイル  ２ｗ  平角線
２Ａ  コイル素子  ２Ｂ，２Ｃ  引出し部
３  磁性コア
３１  内側コア部  ３２  外側コア部
４  コイル成形体
４０  樹脂モールド部
４０Ａ  素子被覆部  ４０Ｂ，４０Ｃ  引出し部被覆部
５  モールド用金型
５１  第一金型  ５２  第二金型
９  保持具
１１００  電力変換装置
１１１０  コンバータ    １１１１  スイッチング素子  １１１２  駆動回路
Ｌ  リアクトル
１１２０  インバータ
１１５０  給電装置用コンバータ  １１６０  補機電源用コンバータ
１２００  車両
１２１０  メインバッテリ
１２２０  モータ
１２３０  サブバッテリ
１２４０  補機類
１２５０  車輪
【図１】
2013254809.tif 000003
【図２】
2013254809.tif 000004
【図３】
2013254809.tif 000005
【図４】
2013254809.tif 000006
【図５】
2013254809.tif 000007
【図６】
2013254809.tif 000008
【図７】
2013254809.tif 000009
【図８】
2013254809.tif 000010