(57)【要約】【課題】導線への損傷を抑制できるとともに、機械的強度に優れ、小型化に適切に対応可能なコイル部品及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明におけるコイル部品は、導線（１０１）が巻回されてなるリング状の空芯コイル（１０３）と、前記空芯コイルの空芯部を埋める、磁性材と樹脂とを含有した成形体からなるトロイダルコア（１０２）と、を有することを特徴とする。本発明によれば、導線への損傷を抑制できるとともに、機械的強度に優れ、小型化が可能なコイル部品を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回されてなるリング状の空芯コイルと、
前記空芯コイルの空芯部を埋める、磁性材と樹脂とを含有した成形体からなるトロイダルコアと、を有することを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
前記空芯コイルの前記導線が、部分的に、前記トロイダルコアから露出していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記空芯コイルの全体が、前記トロイダルコアの内部に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記導線と前記トロイダルコアとの間には前記導線の絶縁被膜が、連続して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項５】
前記トロイダルコアの外周端面及び内周端面の角部が、Ｒ形状で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項６】
前記空芯コイルの巻回軸に対して直交する方向から切断した前記トロイダルコアの断面は、円形状、或いは楕円状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項７】
導線を巻回したリング状の空芯コイルを形成する工程、
前記空芯コイルの空芯部を磁性材と樹脂とを含有した複合材料で埋めた状態にて、前記複合材料からなるトロイダルコアを成形する工程、
を有することを特徴とするコイル部品の製造方法。
【請求項８】
前記空芯コイルを金型内に設置した状態で、前記トロイダルコアを射出成形することを特徴とする請求項７に記載のコイル部品の製造方法。
【請求項９】
貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が前記複合材料の流入口で、他方の開口部が前記複合材料の流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成された溶融器を内蔵した射出装置により、前記トロイダルコアを射出成形することを特徴とする請求項８に記載のコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の電源回路のノイズ低減等に用いられるコイル部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源用チョークコイルとして用いられるトロイダルコイルは、リング状を成すトロイダルコアに導線を巻回して構成される。従来では、導線をトロイダルコイルの内周側と外周側との間に繰り返し巻きつける作業を手作業で行っていた。
【０００３】
このような導線の巻回作業を自動化して行うことで、手作業で行うよりも生産効率は向上するものの、自動巻き線機にて導線を巻回する際に、導線を傷つけてしまう恐れがあった。
【０００４】
そこで、下記の特許文献には、一ターンずつ導線を巻くことを避けたトロイダルコイルの構成が開示されている。
【０００５】
すなわち、特許文献１には、導線が巻回された複数のボビンを用意し、複数のボビンを連結するとともに、これらボビンを複数のコア片に挿通し、各コア片を連結することでリング形状を成すトロイダルコイルの発明が開示されている。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、分割されたリングコアに夫々筒状コイルを挿入し、各リングコアを接合してなるトロイダルコイルの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１５８６８４号公報
【特許文献２】特開２００１−６８３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のトロイダルコイルでは、導線を巻回したボビンをコア片に挿入する構成であるため、ボビン分の厚みが加味され、トロイダルコイルの小型化を適切に促進できない。また、ボビンやコア片自体を小さくすると、コア片間の接合部分の加工が困難になり、しかもコア片をボビンに嵌め込む構成であるため機械的強度にも劣る。
【０００９】
また、特許文献２に記載のトロイダルコイルでは、リングコアに筒状コイルを挿入する際に筒状コイルに損傷を与えやすく、組み立て作業を容易に行うことができない。また、分割された各リングコアの分割面を、筒状コイルの挿入後、接合する構成であるため、接合部の強度が劣る。特に、小型化になればなるほど、接合部の面積は小さくなるため、十分な強度を得ることができない。
【００１０】
そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、導線への損傷を抑制できるとともに、機械的強度に優れ、小型化に適切に対応可能なコイル部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明の射出装置を用いることで、導線への損傷を抑制できるとともに、機械的強度に優れ、小型化可能なコイル部品を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明は、以下の通りである。
【００１２】
本発明におけるコイル部品は、導線が巻回されてなるリング状の空芯コイルと、前記空芯コイルの空芯部を埋める、磁性材と樹脂とを含有した成形体からなるトロイダルコアと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、前記空芯コイルの前記導線が、部分的に、前記トロイダルコアから露出している構成としても、前記空芯コイルの全体が、前記トロイダルコアの内部に埋設されている構成とすることもできる。
【００１４】
また、本発明では、前記導線と前記トロイダルコアとの間には前記導線の絶縁被膜が、連続して設けられていることが好適である。
【００１５】
また、本発明では、前記トロイダルコアの外周端面及び内周端面の角部が、Ｒ形状で形成されていることが好適である。
【００１６】
また、本発明では、前記空芯コイルの巻回軸に対して直交する方向から切断した前記トロイダルコアの断面は、円形状、或いは楕円状とすることができる。
【００１７】
また本発明におけるコイル部品の製造方法は、導線を巻回したリング状の空芯コイルを形成する工程、前記空芯コイルの空芯部を磁性材と樹脂とを含有した複合材料で埋めた状態にて、前記複合材料からなるトロイダルコアを成形する工程、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、前記空芯コイルを金型内に設置した状態で、前記トロイダルコアを射出成形することが好ましい。
【００１９】
また本発明では、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が前記複合材料の流入口で、他方の開口部が前記複合材料の流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成された溶融器を内蔵した射出装置により、前記トロイダルコアを射出成形することが好ましい。
【００２０】
本発明では、導線を巻回した空芯コイルの空芯部を、磁性材と樹脂とを含有した複合材料で埋めた状態にて、トロイダルコアを成形することで、従来のように、トロイダルコアに導線を後で巻いたり、空芯コイルの空芯部にコアを差し込む構成に比べて、導線への損傷を抑制できる。また、従来のように、分割したコアを接合する構成ではなく、トロイダルコアを一体的に成形できるので、機械的強度に優れる。更に、空芯コイルの導線が少なくとも部分的にトロイダルコア内に埋まるため、機械的強度の向上とともに、コイル部品の小型化を促進することができる。また、本発明のコイル部品によれば、トロイダルコアの表面に、導線を巻いていった従来品と比べて、同等以上のインダクタンス値を得ることが可能である。
【００２１】
また本発明のコイル部品の製造方法では、上記した溶融器を備えた小型の射出装置を用いてトロイダルコアを射出成形することで、射出圧を抑えつつ、空芯部を、適切に複合材料にて埋めることができる。このため、導線の表面を覆う絶縁被膜が、トロイダルコアの射出成形によっても損傷を受けにくく、導線とトロイダルコアとの間に、途切れることなく絶縁被膜を連続的に介在させることができる。このため、トロイダルコイルの電流特性を安定したものにできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、導線への損傷を抑制できるとともに、機械的強度に優れ、小型化が可能なコイル部品を製造することができる。また、インダクタンス値及び、電流変化に対するインダクタンス値変化を実用範囲に収めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図である。
【図２】第２の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図である。
【図３】図１に示すＡ―Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たトロイダルコイルの断面図である。
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見たトロイダルコイルの断面図である。
【図５】第３の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図である。
【図６】第４の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図である。
【図７】スリットを有するトロイダルコアの斜視図である。
【図８】本実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの平面図である。
【図９】本実施の形態のトロイダルコイルを製造する際に用いられる金型の下型の斜視図である。
【図１０】本実施の形態のトロイダルコイルを製造する際に用いられる金型の上型の斜視図である。
【図１１】本実施の形態における射出装置の断面模式図である。
【図１２】図１１に示す射出装置に複合材料を供給した状態を示す射出装置の断面模式図である。
【図１３】本実施の形態における射出装置を用いた成形工程を説明するための断面模式図である。
【図１４】本実施の形態における溶融器の縦断面図である。
【図１５】図１４とは別の実施の形態における溶融器の縦断面図である。
【図１６】図１１とは別の実施の形態における射出装置の断面模式図であり、複合材料を供給した状態を示す。
【図１７】図１６の状態から上下移動（往復移動）可能な溶融器を上方に移動させた状態を示す射出装置の断面模式図である。
【図１８】図１７の状態から溶融器を下方に移動させて接続構造体の成形工程を説明するための断面模式図である。
【図１９】実施例のトロイダルコイル断面の顕微鏡写真である。
【図２０】図１９に示す顕微鏡写真の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態におけるコイル部品の平面図である。
【００２５】
図１に示すように本実施の形態のトロイダルコイル（コイル部品）１００は、導線１０１と、トロイダルコア１０２と、を有して構成される。図３に示すように、導線１０１は、巻回されてリング状の空芯コイル１０３を構成している。図３に示すように、導線１０１の表面全体は、絶縁被膜１０４で覆われている。
【００２６】
トロイダルコア１０２は、磁性材と樹脂とを含有した複合材料が、図３に示すように、空芯コイル１０３の空芯部１０３ａを埋めた状態にて成形されたリング状の成形体である。なお、「リング状」とは、平面から見た形状が、円形のほか、楕円形、多角形等を含む。また、リング状といっても一部途切れる部分があってもよい。
【００２７】
図１、図３に示すトロイダルコイル１００は、空芯コイル１０３全体が、トロイダルコア１０２の内部に埋設されている。このため、図４Ａ（トロイダルコイル１を図１のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図）に示すように、空芯コイル１０３を構成する導線１０１は、トロイダルコア１０２の内部に埋められており、トロイダルコイル１００の表面に露出していない。このようなトロイダルコイル１００にあっては、トロイダルコア１０２の上面１０２ａや下面１０２ｂが平坦面として現れるため、基板等に対し表面実装を行いやすい。また、トロイダルコア１０２の内部に空芯コイル１０３を埋設することで、トロイダルコイル１００の小型化を促進することができる。
【００２８】
一方、図２に示すトロイダルコイル２００では、空芯コイル１０３を構成する導線１０１が部分的に、トロイダルコア１０２の表面に露出している。このとき、図４Ｂに示すように、導線１０１の外表面１０１ａがトロイダルコア１０２の上面１０２ａや下面１０２ｂと略同一面をなして露出し、或いは、図４Ｃに示すように、導線１０１の一部が、トロイダルコア１０２の上面１０２ａや下面１０２ｂから突出した状態とされる。図４Ｃにおいては、導線１０１の厚みの半分以上がトロイダルコア１０２の内部に埋まった状態であることが好適である。なお、図４においては、導線の絶縁被膜を図示していない。また、図４Ｂや図４Ｃに示す導線１０１の露出形態は一例である。例えば、導線１０１は、トロイダルコア１０２の上面１０２ａ及び下面１０２ｂのどちらか一方でのみ露出する状態とすることができ、また、上面１０２ａと下面１０ｂとを繋ぐ側面（外周端面及び内周端面の少なくとも一方）から露出したり、あるいは露出しない形態とすることができる。また、ある露出面において、全てのターンの導線１０１が、露出していなくてもよい。
【００２９】
トロイダルコア１０２の成形体内部には、ボイドが無く、或いは、ボイドがあっても僅かであり（全体の５％以内）、空芯コイル１０３の空芯部１０３ａ内では、トロイダルコア１０２が導線１０１と絶縁被膜を介して接した状態とされている。
【００３０】
トロイダルコア１０２の成形に用いられる複合材料は、既存の射出成形用金属粉末複合材料を用いることができる。例えば、射出成形用金属粉末複合材料としては、ナイロン６（登録商標）、ナイロン１２（登録商標）、及び、ポリフェニレン・スルファイド等の熱可塑性樹脂を、フェライトやネオジウム等の磁性粉末と練り合わせたものである。これら射出成形用金属粉末複合材料は、３００℃程度の温度まで加熱することで溶融し射出成形が可能である。
【００３１】
また、空芯コイル１０３に用いられる導線１０１は、丸線であっても平角線であってもどちらでもよい。絶縁被膜付き導線の素線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられ、絶縁皮膜としては、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等のエナメル皮膜等が用いられる。トロイダルコア１０２の複合材料の樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、絶縁被膜には耐熱性に優れた材質を用いることが好適である。
【００３２】
このように、本実施の形態では、導線１０１を巻回した空芯コイル１０３の空芯部１０３ａを、磁性材と樹脂とを含有した複合材料にて埋めてトロイダルコア１０２を成形することで、従来のように、コアの表面に導線を後から巻いたり、空芯コイルにコアを差し込む構成に比べて、導線１０１への損傷を抑制できる。また、従来のように、分割したコアを接合する構成ではなく、本実施の形態では、トロイダルコア１０２を一体的に成形できるので、機械的強度に優れる。更に、空芯コイル１０３の導線１０１が少なくとも部分的にトロイダルコア１０２内に埋まるため、機械的強度の向上とともに、トロイダルコイル１００、２００の小型化を促進することができる。また、本実施の形態のトロイダルコイル１００、２００によれば、トロイダルコアの表面に、導線を後から巻いてなる従来品（なお、材質や寸法、ターン数は本実施の形態とほぼ同じとする）と比べて、同等以上のインダクタンス値を得ることが可能である。
【００３３】
図５Ａは、第３の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すトロイダルコイルをＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図である。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、トロイダルコイル３００を構成するトロイダルコア３０２の内周端面３０２ａ及び外周端面３０２ｂの角部３０５、３０６は、Ｒ形状で形成されている。Ｒ形状の曲率半径を特に限定するものでない。また、内周端面３０２ａの角部３０５と外周端面３０２ｂの角部３０６とで、曲率半径がほぼ同じであっても、異なっていてもよい。なお、曲率半径は、図５Ｂに示すトロイダルコア３０２の幅寸法Ｗ及び厚み寸法Ｔの１〜５０％、或いは、５〜３５％、又は、１０〜２５％程度である。
【００３５】
このように、トロイダルコア３０２の角部をＲ形状に加工することで、磁束の漏れを少なくでき、電流変化に対するインダクタンス値の変化を、効果的に実用範囲に収めることができる。
【００３６】
図６Ａは、第４の実施の形態におけるトロイダルコイルの平面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示すトロイダルコイルの側面図であり、図６Ｃは、図６Ａに示すトロイダルコイルをＣ―Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図である。
【００３７】
図６に示す第４の実施の形態のトロイダルコイル４００は、ドーナツ形状であり、図６Ｃに示す断面（空芯コイル４０３の巻回軸に対して直交する方向から切断した断面）は、略円形状に現れる。トロイダルコア４０２の径Ｒは、トロイダルコイル４００の外径Ｗに対して、０．０５≦Ｒ／Ｗ≦０．２５、或いは、０．１≦Ｒ／Ｗ≦０．２４５、又は、０．２≦Ｒ／Ｗ≦０．２４程度である。図６Ｃに示す断面は、円形状以外に楕円状であってもよい。
【００３８】
このようなドーナツ状のトロイダルコイル４００にあっては中心孔４００ａの孔径（内径）を小さくすることができる。ドーナツ型とすることで、同じ外径の中で断面積を増やすことができ、空芯コイル４０３のコイル断面積を調整してターン数を増やし、インダクタンスを増大させる等、トロイダルコア４０２内での調整の自由度を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、図７に示すように、トロイダルコア１０２にスリット１１０を形成することもできる。なお、図７では、トロイダルコア１０２の内部に空芯コイルが埋設されている。スリット１１０を樹脂等で埋めても良い。スリット１１０は、磁気ギャップとなり、磁気飽和を緩和でき、直流重畳特性に対し、ほぼ一定のインダクタンスとする特性調整が可能となる。
【００４０】
また、本実施の形態のトロイダルコイルは、図８に示すように、トロイダルコア１０２に、複数の導線１１１、１１２を配置したコモンモードチョークコイルであってもよい。コモンモードチョークコイルは、電源の雑音除去回路等に組み込まれる。
【００４１】
次に、本実施の形態のトロイダルコイルの製造方法について説明する。本実施の形態では、予め、導線を巻回したリング状の空芯コイルを形成する。リング状の空芯コイルは、最初からリング状となるように導線を巻回したものであってもよいし、或いは、まず棒状の空芯コイルを形成し、この空芯コイルを曲げてリング状としてもよい。続いて、空芯コイルの空芯部を、磁性材と樹脂との混合材料で埋めた状態にてトロイダルコアを成形する。
【００４２】
トロイダルコアの成形には、例えば、図９、図１０に示す金型を用いる。図９は、金型の下型であり、図１０は、金型の上型である。図９に示すように、下型１２０には、上面１２０ａに、トロイダルコアの上部分を成形するリング溝１２１が形成されている。また、下型１２０の上面１２０ａには上型と位置合わせ用の複数のピン１２２が設けられている。また、図１０に示すように、上型１３０には、下面１３０ａに、トロイダルコアの下部分を成形するリング溝１３１が形成されている。上型１３０の下面１３０ａには、ピン１２２と対向する位置に挿入孔１３２が形成されている。また、上型１３０には、上面１３０ｂからリング溝１３１に連結する流入孔１３３が形成されている。
【００４３】
下型１２０のピン１２２を、上型１３０の挿入孔１３２に挿入し、下型１２０と上型１３０とを組み合わせると、下型１２０のリング溝１２１と、上型１３０のリング溝１３１とで、トロイダルコアの射出成形空間が形成される。下型１２０と上型１３０とを組み合わせるとき、トロイダルコアの射出成形空間内に、上記した空芯コイルを設置する。上記したように、空芯コイルを棒状で形成したときは、下型１２０に形成されたリング溝１２１に沿って、棒状の空芯コイルを曲げながら設置することができる。
【００４４】
図１０に示す流入孔１３３から、トロイダルコアの成形のために、溶融した射出成形用金属粉末複合材料を流入する。このとき、トロイダルコアの射出成形空間内にセットされた空芯コイルには、各ターン毎の導線間に空間が設けられるため、この空間を介して空芯コイルの空芯部に、射出成形用金属粉末複合材料を流入することができる。なお、図７のように、トロイダルコア１０２にスリット１１０を設ける場合には、スリット１１０となる射出成形空間の位置にスペーサを配置すればよい。また、図５に示すように、トロイダルコア３０２の角部３０５、３０６をＲ形状で形成したり、図６に示すように、トロイダルコア４０２をドーナツ状で形成する場合には、各トロイダルコア３０２、４０２の外観形状に即した金型を用いて射出成形を行なえばよい。
【００４５】
ところで、トロイダルコア１０２を射出成形する際、汎用の横型射出成形機では、金型の開き方向が横方向であるため、空芯コイルを、射出成形空間内に適切にセットすることが困難となる。そこで、図１１以降に説明する、溶融器を内蔵した縦型の射出装置を用いてトロイダルコア１０２を成形することができる。
【００４６】
図１１は、本実施の形態における射出装置の断面模式図である。図１２は、図１１に示す射出装置に複合材料を供給した状態を示す射出装置の断面模式図である。図１３は、本実施の形態における射出装置を用いた成形工程を説明するための断面模式図である。
【００４７】
射出装置１は、シリンダ２と、シリンダ２内に配置された溶融器３と、射出装置１の先端に位置するノズル部４と、溶融器３を加熱するための加熱手段６と、溶融樹脂を加圧してノズル部４から外部に射出するための加圧手段と、を有して構成される。
【００４８】
図１１に示す溶融器３はシリンダ２内に固定されている。溶融器３はシリンダ２の先端２ａ側（図１１の下方側）に配置されている。またシリンダ２内には、加圧手段としてのプランジャ５が設けられている。図１１では、プランジャ５は、溶融器３よりもシリンダ２の後端２ｂ側（図１１の上方側）に配置されている。図１１に示すように、溶融器３とプランジャ５との間には所定の間隔が空いている。プランジャ５は、駆動手段により上下移動（往復移動）が可能に支持されている。上下移動が可能なプランジャ５は、図１１、図１２では、シリンダ２の後端方向に最も後退した位置にあり、図１３は、図１２の状態からシリンダ２の先端方向に移動した状態を示している。
【００４９】
シリンダ２は先端２ａから後端２ｂに向けて略一定の内径及び外径を有する細長い円筒状で形成されているが、特に形状を限定するものではない。すなわちシリンダ２内で溶融器３を固定でき、加圧手段としてのプランジャ５を上下移動させることが可能な形態のシリンダ２であれば特に形状を限定しない。例えばシリンダ２を内部が空洞の角形とすることもできる。
【００５０】
またシリンダ２の材質を特に限定するものでないが、加熱が迅速に行われる必要性から、鉄又は鉄の含有量の多いステンレスなどを用いることが好適である。
【００５１】
図１１に示すように、シリンダ２には、ペレット供給口２ｃが設けられている。ペレット供給口２ｃは、シリンダ２の先端２ａ側に固定された溶融器３と、シリンダ２の後端２ｂ方向（図示上方向）に後退した状態のプランジャ５との間に位置するように、シリンダ内部の空間に連通する孔形状で形成される。そして、ペレット供給口２ｃには、管状の供給管１２が接続されている。
【００５２】
供給管１２の上端は、磁性材と樹脂とを含有する複合材料としてのペレットを保管する保管部１８と連通しており、ペレットは、保管部１８から供給管１２を通じてペレット供給口２ｃへ供給される。保管部１８は例えばホッパである。また保管部１８には、スクリュー搬送や空気圧装置が具備されており、ペレットを強制的に供給管１２へ投入することもできる。なお保管部を設けず、スクリュー搬送や空気圧送により遠方からパイプで供給することもできる。
【００５３】
プランジャ５は、押圧部５ａと、押圧部５ａの周囲に設けられ、シリンダ２の後端２ｂ方向に向けて形成された筒状の外周側面部５ｂとを有して構成される。図１１に示すように、押圧部５ａの大きさは、シリンダ２の内径に一致しており、押圧部５ａからシリンダ２の後端２ｂにかけてのシリンダ２の空間領域がプランジャ５により塞がれた状態とされている。なお、押圧部５ａの前面（図示下面側）には、硬質耐熱性の合成樹脂が必要に応じて固着されている。これによって、溶融器３とプランジャ５との間を断熱して溶融器３の熱がプランジャ５に奪われないように、また、プランジャ５が加熱して駆動部８に熱が伝導しないようにすることができる。
【００５４】
プランジャ５は駆動部８と接続されており、駆動部８の駆動力により、プランジャ５はシリンダ２内を上下移動（往復移動）できるように支持されている。なお図１１に示すように、駆動部８とプランジャ５との間には駆動伝達軸（竿）９が配置されており、駆動部８と駆動伝達軸９とを含めて「駆動手段」を構成している。例えば、駆動部８はモータ駆動部、駆動伝達軸９はラック軸であり、モータ駆動部とラック軸との間にピニオンギア（図示しない）が配置されており、駆動手段が、モータ駆動部、ラック軸及びピニオンギアを有して構成されている。なお駆動伝達軸（竿）９の断面形状は例えば円形であるが形状を限定するものでない。
【００５５】
図１１に示すように、シリンダ２の外周には溶融器３を加熱するための加熱手段６が設けられている。このように加熱手段６は、シリンダ２の外周面から溶融器３を加熱する構成部材であり、溶融器３への熱伝導性が良好となるように筒状に構成されていることが好適である。加熱手段６は、溶融器３と相対向する位置に（溶融器３の外周を囲むように）設けられる。
【００５６】
例えば、加熱手段６は、ＩＨヒータ等が巻き線状に構成されたものである。具体的には、加熱手段６は、電磁誘導装置つまりＩＨ（インダクションヒーティング）コイルが好適であり、樹脂又はセラミック製の断熱材コイルボビンにＩＨコイルを巻いたものである。なお、ボビンを使わなくて両端を断熱材のホルダーで保持しても良い。また加熱手段６の別のタイプとして、バンドヒーターが使用されることもある。さらに、加熱手段６は、上記したものに限定されるものではなく、その他の本発明に使用可能な加熱装置であれば何れのものが使用されても構わない。なおシリンダ２には、熱電対が取り付けられており、シリンダ２の温度を設定値に調整できることが好適である。
【００５７】
溶融器３については後で詳しく説明するが、溶融器３には高さ方向に複数の貫通孔（溶融孔）１０が設けられている。また、溶融器３の外周面全体は、シリンダ２の内壁面に接するように、溶融器３の外周面の形状と、シリンダ２の内壁面の形状とが一致している。よって例えば、シリンダ２の内壁面（中空部）が円柱状であれば、溶融器３の外周面も同じ径からなる円柱状で形成される。
【００５８】
図１１に示すように各貫通孔１０の溶融器３の上面側の開口部が流入口であり、各貫通孔１０の溶融器３の下面側の開口部が流出口である。
【００５９】
溶融器３の材質は、熱容量が大きく、且つ熱伝導の良いもの、あるいは耐熱性に優れた金属が好適である。具体的には、銅、ベリリウム銅、真鍮、ステンレス鋼、金、クロム鋼、ニッケルクロム鋼、モリブデン鋼、タングステン項等が使用されるが特に材質を限定するものでない。そして溶融器３を後述する寸法にて形成することでペレットＰ（射出材料）の溶け残りを効果的に抑制することが可能になる。
【００６０】
図１１に示すように、シリンダ２の先端２ａには、ノズル部４を備えるヘッド部１１が設けられている。ヘッド部１１は、ノズル部４と、漏斗部１３と、接続部１４とから構成されている。ヘッド部１１は接続部１４を介してシリンダ２に接続されている。ヘッド部１１の材質は、熱伝導の良いものが好適で、具体的には、真鍮、ベリリウム銅あるいは銅が望ましい。
【００６１】
図１２に示すように、多数の固体状のペレットＰが、保管部１８から供給管１２を通じてシリンダ２内に供給される。
【００６２】
ペレットＰが溶融器３上に到達すると、ペレットＰは、溶融器３の各貫通孔（溶融孔）内に流入口（図示上面）から入り込む。各貫通孔１０内に入り込んだペレットＰは、あとから流入するペレットＰによって、各貫通孔１０の流出口側（図示下面側）に押圧される。このとき、溶融器３は、加熱手段６を介してペレットＰを溶融する温度に維持されている。
【００６３】
図１３に示すように、各貫通孔１０に流入したペレットＰは、溶融器３からの熱により一部軟化される。
【００６４】
図１３に示すように、駆動手段を駆動させて加圧手段としてのプランジャ５をノズル部４の方向（図示下方向）に駆動させる。これにより溶融器３の流入口側面（図示上面）とプランジャ５の押圧部５ａの下面との間に位置する多数のペレットＰ全体が相互に押圧される。図１３に示すように、プランジャ５の下方向への移動によりペレット供給口２ｃはプランジャ５により塞がれた状態になる。
【００６５】
プランジャ５の移動により溶融器３の各貫通孔１０内に流入したペレットＰも加圧される。このようにペレットＰは、各貫通孔１０内で加圧されて気密状態となり、さらに溶融器３からの熱により溶融し、溶融材ｑが、溶融器３の流出口（下面側）からヘッド部１１内に流れ込む。そして溶融材ｑは高い気密状態を保ちつつ加圧されて、ノズル部４から外部に射出される。
【００６６】
図１３では、ノズル部４が、金型を構成する上型１３０の流入孔１３３の入口に位置しており、溶融材ｑを金型の上型１３０及び下型１２０内の射出成形空間内に注入する。充填された溶融材ｑは、その後、冷されて固体状となる。射出装置１による溶融材ｑの射出時間は数百ミリ秒から数秒（例えば１秒程度）である。図１３に示すように、溶融材ｑを金型内に注入すると、溶融材ｑは、金型内に配置された空芯コイル１０３の空芯部１０３ａ内に入り込み、その後、固化される。そして、金型から成形体を取り出すと、空芯コイル１０３の空芯部１０３ａがトロイダルコア１０２内に埋設されてなるトロイダルコイルを得ることができる。
【００６７】
次に、本実施の形態における溶融器３について詳しく説明する。既に記載したように、溶融器３には複数の貫通孔１０が設けられている。溶融器３は、ペレットＰを各貫通孔１０に通して、ペレットＰを溶融させるための機能を備える。このとき、ペレットＰの溶け残りが発生すると、貫通孔１０の目詰まりが生じやすくなる。また、ペレットＰの溶け残りが溶融器３から放出されると、溶融器３の先端側に位置するノズル部４での目詰まりや部材間の接続体及び樹脂成形品の品質に影響を与える結果となる。このため、溶融器３には、溶融樹脂を生成する際にペレットＰの溶け残りが発生するのを効果的に抑制できる形態が求められる。
【００６８】
図１４は、本実施の形態における溶融器の縦断面図である。溶融器３は、上面３ａと、下面３ｂと、上面３ａと下面３ｂとの間に位置する外周面３ｃと、を有する。上面３ａと下面３ｂとは、相対向し互いに平行な面である。
【００６９】
図１４に示すように溶融器３には上面３ａから下面３ｂにかけて（高さ方向（Ｚ）に向けて）設けられた貫通孔１０が複数、形成されている。各貫通孔１０の上面３ａでの開口部は、流入口１０ａであり、下面３ｂでの開口部は、流出口１０ｂである。
【００７０】
貫通孔１０の数は任意に設定することができるが、貫通孔１０は複数であることが好適である。また例えば、溶融器３の上面３ａ（流入口面）の面積に対して、各貫通孔１０の流入口１０ａの合計面積の比率が、５０％以上となるように、貫通孔１０の数を設定することが好適である。
【００７１】
また、複数の貫通孔１０は規則的に配置されてもよいしランダムに配置されてもよいが、上面（流入口面）３ａ全体及び下面（流出口面）３ｂ全体に、万遍なく各貫通孔１０を散在させることで溶融効率を上げることができる。
【００７２】
図１４に示すように、各貫通孔（溶融孔）１０は、流入口１０ａから流出口１０ｂにかけて開口幅が徐々に狭くなるように、貫通孔１０の内壁面１０ｃが傾斜面で形成されている。各貫通孔１０は、流入口１０ａから流出口１０ｂにかけて高さ方向（Ｚ）と平行な方向に形成されることが好適である。各貫通孔１０は、截頭錐体の形状であることが好ましく、具体的には円錐台や角錐台を提示できる。図１４では、各貫通孔１０は円錐台形状である。
【００７３】
図１４に示すように、各貫通孔１０の流入口１０ａの開口幅はＴ１であり、各貫通孔１０の流出口１０ｂの開口幅はＴ２である。そして、開口幅Ｔ１は開口幅Ｔ２よりも大きくなっている。各貫通孔１０が円錐台形状であるとき、開口幅Ｔ１及び開口幅Ｔ２は、開口径として求めることができる。また、貫通孔１０が角錐台形状であるとき、開口幅Ｔ１及び開口幅Ｔ２は、辺あるいは対角線のうち最も長い直線幅を指す。
【００７４】
図１４では、開口幅Ｔ１は、４．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で調整され、開口幅Ｔ２は、１．０ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内で調整される。なお本明細書において「下限値〜上限値」の表記は、下限値及び上限値を含むものとする。
【００７５】
図１４に示す溶融器３の各貫通孔１０の流入口１０ａからペレットＰが溶融器３内に流入され、加熱且つ加圧されて溶融状態となり、溶融樹脂が各貫通孔１０の流出口１０ｂから流出される。
【００７６】
図１４に示すように、各貫通孔１０の流入口１０ａは流出口１０ｂよりも大きく開口している。このため、ペレットＰを貫通孔１０の流入口１０ａ内に導きやすい。流入口１０ａの開口幅Ｔ１を４．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で調整したことで、市販されている種々のペレットのサイズをほぼカバーでき、適切にペレットＰを流入口１０ａ内に導くことができる。またペレットＰは溶融器３内で溶融され、流出口１０ｂから外部に放出されるが、貫通孔１０の内壁面１０ｃは傾斜面であるので、溶融樹脂を流出口１０ｂ方向へスムーズに導くことができ、また流出口１０ｂの開口幅Ｔ２を流入口１０ａの開口幅Ｔ１よりも狭くすることで、流出口１０ｂ側での熱量及び押し出し圧力を高めることができ、流出口１０ｂから溶融樹脂を適切に流出させることができる。そして図１４に示す実施の形態では、流入口１０ａの開口幅Ｔ１を、４．１ｍｍ〜１０ｍｍとし、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２を１．０ｍｍ〜４．５ｍｍとした。このように、貫通孔１０が流入口１０ａから流出口１０ｂに向けて傾斜する構成において、流入口１０ａと流出口１０ｂのそれぞれの開口幅寸法を所定範囲内に規制することで、ペレットＰの溶け残りを従来に比べて抑制することが可能になる。
【００７７】
また、貫通孔１０の流入口１０ａから流出口１０ｂまでの長さ寸法Ｈ２が、３０ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましい。長さ寸法Ｈ２は、流入口１０ａから流出口１０ｂに至る高さ方向（Ｚ）と平行な方向への寸法で決められる。長さ寸法が短すぎると、流入口から流出口に至る溶融経路が短くなることで、ペレットＰの溶け残りが生じやすくなる。また貫通孔１０の長さ寸法が長すぎると、貫通孔１０の内壁面が傾斜面から垂直面に近づき流出口１０ｂ側での熱量及び押し出し圧力の、流入口側に対する相対的な上昇は低下しやすくなる。また、長さ寸法が長すぎると溶融器３の大型化に繋がる。長さ寸法Ｈ２は、７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることがより好ましい。
【００７８】
本実施の形態では、貫通孔１０の流入口１０ａ及び流出口１０ｂの各開口幅とともに、貫通孔１０の長さ寸法も適切に調整することで、より効果的に、ペレットＰの溶け残りがなくなり、溶融効率の向上を図ることが可能になる。
【００７９】
本実施の形態では、流入口１０ａの開口幅Ｔ１が、４．１ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。また、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２が１．０ｍｍ〜２．９ｍｍであることが好ましい。また、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２の下限値は、１．６ｍｍであることがより好ましい。
【００８０】
図１５は、図１４とは別の実施の形態における溶融器の縦断面図である。図１５に示す実施の形態でも、図１４と同様に、溶融器３を構成する各貫通孔（溶融孔）１０は、流入口１０ａから流出口１０ｂにかけて開口幅が徐々に狭くなるように、貫通孔１０の内壁面１０ｃが傾斜面で形成されている。
【００８１】
図１５に示す実施の形態では、流入口１０ａ側に、各貫通孔１０を構成する傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されている。より具体的に説明すると、各貫通孔１０は、開き角度θ１の傾斜面（第１の傾斜面）７０で形成され、流入口１０ａ側に開き角度θ２の緩斜面（第２の傾斜面）７１が形成されている。そして、θ１＜θ２≦１２０°の関係を満たしている。なお開き角度θ１は、図１４でも同様の開き角度を有しており、開き角度θ１は、流入口１０ａと流出口１０ｂとの関係により決められる。
【００８２】
ここで「開き角度」とは、図１５に示す断面にて相対向する傾斜面間の角度を指し、各傾斜面の傾き角度を高さ方向（Ｚ）からの角度と規定したとき、開き角度は、傾き角度の略２倍となる。
【００８３】
図１５に示すように、隣接する貫通孔１０の流入口１０ａの縁部１０ｄが近付いて縁部１０ｄ同士が接触し、あるいは近接触した形状部分では、縁部１０ｄが刃状、あるいは刃状に近い形状となり、ペレットＰが縁部１０ｄ上に位置したときは、ペレットＰが破砕され、細かく分離されて貫通孔１０内へ一層、入りやすく、かつ、貫通孔１０内での詰まりが抑制される。
【００８４】
図１５に示すように、傾斜が急な傾斜面７０は流出口１０ｂから流入口１０ａに近い位置まで形成されており、流入口１０ａ付近にのみ傾斜が緩やかな緩斜面７１が形成されている。
【００８５】
なお、傾斜面は、３段以上で形成されてもよい。なお、貫通孔の大部分は傾斜が急な傾斜面７０で形成され、流入口１０ａ付近のみ緩斜面７１が形成された２段の傾斜構造で形成されることが好適である。
【００８６】
以上のように図１５ではまず、貫通孔１０の流入口１０ａから流出口１０ｂにかけて開口幅が狭くなるように、貫通孔１０の内壁面が傾斜面で形成されている。このように流入口１０ａが流出口１０ｂよりも大きく開口しているので、ペレットＰを貫通孔１０の流入口１０ａ内に導きやすい。そしてペレットＰは溶融器３内で溶融され、流出口１０ｂから流出するが、このとき貫通孔１０の内壁面は傾斜面であるので、流出口方向へスムーズに導かれやすく、また流出口１０ｂの開口幅を流入口１０ａの開口幅よりも狭くすることで、流出口側での熱量及び押し出し圧力を高めることができ、流出口１０ｂから溶融樹脂を適切に外部に流出させることができる。そして、図１５に示す実施の形態では、流入口１０ａ側に緩斜面７１を形成した。これにより、より一層、ペレットＰを貫通孔１０の流入口１０ａ内に導きやすくできる。また溶融器の流入口面に平坦な部分が形成されるのを抑制でき、各流入口の間に鋭いエッジ部を形成できる（図１５参照）。したがって流入口１０ａの縁部１０ｄでペレットＰが細断される等の効果も期待でき、この結果、溶融器３の上面（流入口面）３ａ上に留まるペレットＰを減らすことができる。
【００８７】
特に本実施の形態では、θ１＜θ２≦１２０°の関係を満たしている。また、θ２は、３０°〜１２０°であることが好ましい。また、θ２は、３０°〜９０°であることがより好ましい。また、θ２は、３０°〜６０°であることがさらに好ましい。なお、開き角度θ１は、流入口１０ａと流出口１０ｂのサイズで決まり、少なくとも開き角度θ１よりも小さい角度とされる。具体的にはθ１は０°〜２０°程度、あるいは０°〜１０°程度である。θ２が３０°よりも小さくなると、開き角度θ１との差が小さくなり、溶融器３の上面（流入口面）３ａ上に留まるペレットＰを抑制する効果やペレットＰに対する細断効果が低下する。また、開き角度θ２が少なくとも１２０°よりも大きくなると、流入口側の緩斜面７１が緩やかすぎて、ペレットＰが流入口側の緩やかな傾斜面の途中で堆積しやすくなり、また溶融器３の大型化に繋がりやすい。これに対して本実施の形態のように、開き角度θ２を上記範囲内にて規制することで、溶融器３の小型化を確保しつつ、より効果的に、溶融効率を向上させることができる。
【００８８】
図１５に示す実施の形態において、図１４で示した流入口１０ａ及び流出口１０ｂの開口幅Ｔ１、Ｔ２を採用することが好ましい。すなわち、流入口１０ａの開口幅Ｔ１は、４．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２は、１．０ｍｍ〜４．５ｍｍであることが好ましい。また、流入口１０ａの開口幅Ｔ１は、４．１ｍｍ〜６ｍｍであり、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２は１．０ｍｍ〜２．９ｍｍであることがより好ましい。また開口幅Ｔ２の下限値は１．６ｍｍであることがさらに好ましい。
【００８９】
また本実施の形態では、貫通孔１０の流入口１０ａから流出口１０ｂまでの長さ寸法ＨＩが、３０ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましい。また長さ寸法ＨＩは、７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることがより好ましい。
【００９０】
また本実施の形態における溶融器３は、図１１に示すように射出装置１内にて固定して用いるほか、次に説明するようにシリンダ内を上下移動（往復移動）する構成とすることもできる。
【００９１】
図１６は、図１１とは別の実施の形態における射出装置の断面模式図であり、ペレットを供給した状態を示す。図１７は、図１６の状態から上下移動（往復移動）可能な溶融器を上方に移動させた状態を示す射出装置の断面模式図である。図１８は、図１７の状態から溶融器を下方に移動させ、ノズル部から溶融樹脂が外部に射出される状態を示す射出装置の断面模式図である。
【００９２】
図１６〜図１８において、図１１〜図１３と同じ部分は同じ符号を付した。図１６に示すように、溶融器３と駆動部８とが、駆動伝達軸９を介して接続されている。図１６に示すように、溶融器３よりもシリンダ２の後端側には塞ぎ部材４０が設けられている。塞ぎ部材４０の平面面積は、シリンダ２内の内壁面で囲まれた空間の平面面積と一致している。塞ぎ部材４０はシリンダ２内に固定されている。
【００９３】
図１６に示すように、駆動伝達軸９は、塞ぎ部材４０を貫通して、溶融器３に接続されている。図１６に示すように、溶融器３の中央部分に駆動伝達軸９が貫通して、溶融器３と駆動伝達軸９とが固定接続されている。
【００９４】
また図１６に示すように溶融器３の下面（流出口面）３ｂ側には開閉部材４１が設けられている。開閉部材４１は、溶融器３の上下移動に基づいて、溶融器３の各貫通孔１０の流出口を塞いだり解放するように支持されている。例えば図示しない弾性部材を用いて常に開閉部材４１が溶融器３の下面（流出口面）に付勢されている。そして、駆動部８及び駆動伝達軸９の作用により、開閉部材４１を溶融器３の下面３ｂから解放することを可能とする。
【００９５】
開閉部材４１は、溶融器３よりも小さい面積で形成されている。また、開閉部材４１には貫通孔が形成されていてもよい。このとき、開閉部材４１に形成された貫通孔は、溶融器３の各貫通孔１０の流出口１０ｂとは重ならないように位置及び大きさが規制されている。
【００９６】
図１６に示すように、溶融器３がシリンダ２の先端側に位置しており、図１６の初期状態では、多数の固体状のペレットＰが、保管部１８から供給管１２を通じてシリンダ２内に供給される。
【００９７】
ペレットＰは、溶融器３の各貫通孔（溶融孔）１０内に流入口（図示上面）から入り込む。各貫通孔１０内に入り込んだペレットＰは、あとから流入するペレットＰによって、各貫通孔１０の流出口側（図示下面側）に押圧される。このとき、溶融器３は、加熱手段６を介してペレットＰを溶融する温度に維持されている。
【００９８】
図１６に示すように、各貫通孔１０に流入したペレットＰは、溶融器３からの熱により一部軟化される。
【００９９】
次に、図１７に示すように、駆動手段を駆動させて溶融器３を塞ぎ部材４０の方向（図示上方向）に駆動させる（溶融工程）。これにより溶融器３の流入口側面（図示上面）と塞ぎ部材４０の下面との間に位置する多数のペレットＰ全体が相互に押圧される。
【０１００】
図１７に示すように、加熱手段６は、シリンダ２の外周に固定されているが、溶融器３の熱容量的には、駆動手段にて上下方向に往復移動させても、十分に熱源を保つようにできる。なお溶融器３の熱が駆動伝達軸９へ伝わらないように、溶融器３と駆動伝達軸９との間に断熱構造が設けられていることが好ましい。
【０１０１】
溶融器３の各貫通孔（溶融孔）１０に充填されたペレットＰは加熱されるとともに気密状態となりつつ加圧もされて溶融を開始する。このとき溶融器３の下面（流出口）３ｂ側に位置する開閉部材４１は、溶融器３から解放された状態にある。これにより、溶融器３から下方向に流出した溶融材ｑは、溶融器３とノズル部４との間に溜まる。
【０１０２】
続いて、図１８では、駆動手段を作用させて溶融器３をノズル部４の方向（図示下方向）に移動させる（射出工程）。このとき、開閉部材４１は溶融器３の下面３ｂに当接し、溶融器３の各貫通孔１０の流出口１０ｂを塞いだ状態とされる。これにより、溶融器３とノズル部４との間に溜まった溶融材ｑは気密状態を保ちながら加圧されてノズル部４から射出される。そして溶融材ｑが金型を構成する上型１３０と下型１２０との間に形成された射出成形空間内に注入される。充填された溶融材ｑは、その後、冷されて固体状となる。図１８に示すように、溶融材ｑを金型内に注入すると、溶融材ｑは、金型内に配置された空芯コイル１０３の空芯部１０３ａ内に入り込み、その後、固化される。そして、金型から成形体を取り出すと、空芯コイル１０３の空芯部１０３ａがトロイダルコア１０２内に埋設されてなるトロイダルコイルを得ることができる。
【０１０３】
図１６〜図１８に示した射出装置においても、図１４に示した流入口１０ａの開口幅Ｔ１が、４．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、流出口１０ｂの開口幅Ｔ２が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍである溶融器３を用い、あるいは、図１５に示した各貫通孔１０の流入口１０ａ側を緩斜面で形成した溶融器３を用いることで、従来に比べて効果的に、溶融効率を向上させることが可能である。
【０１０４】
図１１〜図１８に示す小型の縦型射出装置を用いることで、溶融効率を高め、大きな圧力をかけずに成形体を得ることができる。特に金型を小さくでき、小型の成形体を得ることができる。
【０１０５】
このため、導線の表面を覆う絶縁被膜が、トロイダルコアの射出成形によっても損傷を受けにくく、適切に導線とトロイダルコアとの間に、途切れることなく絶縁被膜を連続的に介在させることができる。これにより、安定した電流特性を得ることができる。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０７】
（実施例１）
図１１に示す射出装置を用いて、トロイダルコイルを成形した。射出装置には、センチュリーイノヴェーション株式会社のモールドロックＶ−０６０Ｈを使用した。このとき、射出装置のシリンダ温度が約３００℃、金型温度が約１００℃となるように制御した。また、ノズル径をφ２．５とした。また、射出成形用金属粉末複合材料には、異方性Ｓｒフェライト系の軟磁性コンパウンドを用いた。
【０１０８】
トロイダルコイルの実施例としては、空芯コイルの略全体をトロイダルコア内に埋設した状態のもの、空芯コイルの導線表面がトロイダルコアから露出した状態のものを夫々成形した。このときのトロイダルコイルは、図１、或いは図２に示す形状であった。これら、トロイダルコイルのインダクタンス値は、約１．３５μＨでほぼ同じであった。空芯コイルのインダクタンス値は約１．２５μＨであったため、実施例のトロイダルコイルでは、インダクタンス値を空芯コイルに比べて高くできることがわかった。また、実施例と大きさがほぼ同じのトロイダルコアを成形し、このトロイダルコアに、実施例と同じターン数で導線を巻回した比較例を作製したところ、インダクタンス値が、実施例と比較例とでほぼ同じになることがわかった。
【０１０９】
図１９は、上記した実施例のトロイダルコイル断面の顕微鏡写真である。図１９のトロイダルコイルは、空芯コイルのほぼ全体がトロイダルコア内に埋設された状態のものである。図２０は、図１９に示す顕微鏡写真の模式図である。顕微鏡写真は、レーザ顕微鏡写真である。
【０１１０】
図１９、図２０に示すように、導線を被覆する絶縁被膜が、導線とトロイダルコアとの間に連続して残っていることがわかった。このことから、導線は損傷を受けることなくトロイダルコイル内に埋設されたことがわかった。これにより、トロイダルコイルの電流特性を安定したものにできることがわかった。
【０１１１】
次に、射出成形用金属粉末複合材料を、ＦｅＳｉＡｌ系の軟磁性コンパウンドに代え、実施例として空芯コイルの導線表面がトロイダルコアから露出した状態のトロイダルコイルを成形した。この実施例におけるインダクタンス値は、約１３μＨであった。
【０１１２】
（実施例２）
上記した実施例において、射出成形用金属粉末複合材料に、ＦｅＳｉＡｌ系の軟磁性コンパウンドを用い、空芯コイルのターン数を３０ターンとした。この実施例におけるインダクタンス値は、約２４．４μＨであった。
【０１１３】
また、空芯コイルのターン数を５０ターンとしたところ、インダクタンス値は、約６８μＨとなった。このように、トロイダルコアの材料及びターン数を調整することで、高いインダクタンスを得ることができるとわかった。
【０１１４】
（実施例３）
図５に示すように、トロイダルコアの外周端面及び内周端面の角部を夫々、Ｒ形状としたトロイダルコイルを作製した。このとき、トロイダルコイルの外形を約１９ｍｍ、内径を約４ｍｍ、厚みを約６ｍｍとした。射出成形用金属粉末複合材料には、ＦｅＳｉＡｌ系の軟磁性コンパウンドを用いた。また、空芯コイルのターン数を３０とした。また、Ｒの曲率半径は、１ｍｍ弱から２ｍｍ程度であった。
【０１１５】
実験では、電流値を変化させながら、インダクタンス値及びＱ値を調べた。Ｑ値は、インダクタンス性能を示す指標であり、空芯コイルの抵抗、及びトロイダルコアに起因する損失（ヒステリシス孫、渦損等）等に起因する損失の逆数で示される。磁気特性向上の観点からは、インダクタンス値及びＱ値とも高いことが好ましい。測定結果を以下の表１に示す。
【０１１６】
【表１】
2017191925.tif 000003
【０１１７】
表１に示すように、０Ａで、４１μＨのインダクタンス値が得られることがわかった。電流値を上げることで、インダクタンス値は低下するが、以下の表２に示すように、０Ａの際のインダクタンス値を１００としたとき、電流値が１．８８Ａの際のインダクタンス値は６０程度を保つことがわかった。本実施例によれば、電流値変化に対するインダクタンス値の変化を少なくとも５５％以上にでき、インダクタンス値の変化を実用範囲内に抑えることができる。
【０１１８】
【表２】
2017191925.tif 000004
【０１１９】
また、実施例３において、射出成形用金属粉末複合材料を、Ｎｉ―Ｚｎ系材料に代えて、電流値に対するインダクタンス値及びＱ値を測定した。その実験結果が以下の表３に示されている。表３に示す実施例では、０Ａでのインダクタンス値を１００としたとき、電流値が１．８８Ａでのインダクタンス値を９０以上にできることがわかった。
【０１２０】
【表３】
2017191925.tif 000005
【０１２１】
（実施例４）
図６に示すドーナツ型のトロイダルコイルを作製した。射出成形用金属粉末複合材料には、ＦｅＳｉＡｌ系の軟磁性コンパウンドを用いた。また、空芯コイルのターン数を２３とした。また、トロイダルコイルの外径を２５ｍｍ、内径を１ｍｍ、厚み１２ｍｍとした。この実施例において、電流値が０Ａの際のインダクタンス値は、２８μＨであり、電流値が１．８８Ａの際のインダクタンス値は約２０μＨであった。また、０Ａでのインダクタンス値を１００としたとき、電流値が１．８８Ａでのインダクタンス値を７０以上にできることがわかった。また、ターン数を８０ターンとしたとき、０Ａで、インダクタンス値は１２０μＨであった。また、０Ａでのインダクタンス値を１００としたとき、電流値が１．８８Ａでのインダクタンス値を約４０にできることがわかった。
【０１２２】
また、上記実施例において、射出成形用金属粉末複合材料を、Ｓｉ（３％）−Ｆｅ系の金属粉末射出成形材料（ＭＩＭコンパウンド）に代えたドーナツ型のトロイダルコイルを作製した。この実施例において、電流値が０Ａの際のインダクタンス値は、約１４．１μＨであり、電流値が１．８８Ａの際のインダクタンス値は約１３．７μＨであった。このように、電流値変化に対するインダクタンス値変化を非常に小さくできることがわかった。具体的には、０Ａでのインダクタンス値を１００としたとき、電流値が１．８８Ａでのインダクタンス値を９５以上にできることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、電子機器の電源回路のノイズ低減などに用いられるトロイダルコイルに適用される。本発明の射出装置を用いることで、導線に損傷を与えることなく、空芯コイルの空芯部が埋められた状態の小型のトロイダルコイルを歩留まり良く製造することが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  射出装置
２  シリンダ
３  溶融器
４  ノズル部
５  プランジャ
８  駆動部
１０  貫通孔
１１  ヘッド部
１２  供給管
４１  開閉部材
７０  傾斜面
７１  緩斜面
１００、２００、３００、４００  トロイダルコイル
１０２、３０２  トロイダルコア
１０３、４０３  空芯コイル
１０３ａ  空芯部
１０４  絶縁被膜
１１０  スリット
１１１  導線
１２０  下型
１２１、１３１  リング溝
１３０  上型
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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