リアクトル及びその製造方法
【課題】絶縁被覆材とコアとの接着界面が剥離したり、コアにクラックが発生したりしにくいリアクトルを提供する。
【解決手段】通電により磁束が発生するコイル２を備える。また、絶縁樹脂からなり、コイル２の表面を被覆する絶縁被覆材３を備える。さらに、絶縁樹脂の中に磁性粉末５が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア４を備える。コイル２は、その表面を絶縁被覆材３で被覆された状態でコア４に埋設されている。絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、絶縁被覆材３を構成する被覆材側絶縁樹脂３０と、コア４を構成するコア側絶縁樹脂４０とが化学反応することにより、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とが化学結合している。
【解決手段】通電により磁束が発生するコイル２を備える。また、絶縁樹脂からなり、コイル２の表面を被覆する絶縁被覆材３を備える。さらに、絶縁樹脂の中に磁性粉末５が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア４を備える。コイル２は、その表面を絶縁被覆材３で被覆された状態でコア４に埋設されている。絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、絶縁被覆材３を構成する被覆材側絶縁樹脂３０と、コア４を構成するコア側絶縁樹脂４０とが化学反応することにより、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とが化学結合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラック等が発生しにくいリアクトル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から図７に示すごとく、絶縁樹脂の中に磁性粉末９４が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア９１と、該コア９１内に埋設されたコイル９２とを有するリアクトル９０が知られている。コイル９２と磁性粉末９４とを絶縁するために、コイル９２の表面に絶縁被覆材９３が形成されている。コア９１は、例えば熱硬化性樹脂が採用される。
【０００３】
このリアクトル９０を製造する際には、まずコイル９２の表面を絶縁被覆材９３で覆っておき、その状態でコイル９２を未硬化のコア９１の中に埋設する。そして、加熱処理等をすることにより、コア９１を硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リアクトル９０は、通電によって発熱し、高温状態になる。一方、使用しない場合、寒冷地等では低温状態になる。このような使用環境に耐えられるか確認するため、製品出荷の際に、高温状態と低温状態とを交互に繰り返す冷熱サイクル試験を行う。従来のリアクトル９０は図８に示すごとく、この冷熱サイクル試験を行った際に、絶縁被覆材９３とコア９１の表面９６が剥離したり、角部９７からコア９１にクラック９５が発生したりしやすいという問題がある。この剥離やクラック９５は、絶縁被覆材９３とコア９１の熱膨張率の違いに起因して発生する。剥離およびクラック９５のため、リアクトル９０の性能が低下するという問題が生じる。そのため、剥離やクラック９５が発生しにくいリアクトル９０が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、絶縁被覆材とコアとの界面が剥離したり、コアにクラックが発生したりしにくいリアクトルと、その製造方法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】
【０００７】
第１の発明は、通電により磁束が発生するコイルと、
絶縁樹脂からなり、該コイルの表面を被覆する絶縁被覆材と、
絶縁樹脂の中に磁性粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアとを備え、
上記コイルは、その表面を上記絶縁被覆材で被覆された状態で上記コアに埋設されており、
上記絶縁被覆材と上記コアとの接触界面において、上記絶縁被覆材を構成する被覆材側絶縁樹脂と、上記コアを構成するコア側絶縁樹脂とが化学反応することにより、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とが化学結合していることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。
【０００８】
また、第２の発明は、上記リアクトルの製造方法であって、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項６）。
【０００９】
また、第３の発明は、上記リアクトルの製造方法であって、
上記被覆材側絶縁樹脂は、硬化剤と主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節したものであり、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の上記主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項８）。
【発明の効果】
【００１０】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
第１の発明では、絶縁被覆材とコアとの接触界面において、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とを化学反応させることにより、この被覆材側絶縁樹脂とコア側絶縁樹脂とを強固に接着させている。これにより、冷熱サイクル試験を行っても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが発生しにくくなる。
従来のリアクトルでは、絶縁被覆材とコアとの熱膨張率が異なるため、剥離やクラックが生じていた。すなわち、冷熱サイクル試験を行うと熱膨張率の違いによって絶縁被覆材とコアとの接触界面に応力が加わり、また、絶縁被覆材の角部に応力が集中する。この応力によって上記剥離やクラックが発生しやすくなる。そのため、上述のように被覆材側絶縁樹脂とコア側絶縁樹脂とを化学反応させ、化学結合を形成することにより、絶縁被覆材とコアとを強く接着でき、両者の間に熱応力等が作用しても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが発生しにくくなる。
【００１１】
また、第２の発明によると、コイルを絶縁被覆材で被覆し、この絶縁被覆材を完全に硬化（重合）させないでおく。そして、コアを硬化させる際に、絶縁被覆材に含まれる未反応の主剤がコアの硬化剤と反応するか、又は絶縁被覆材に含まれる未反応の硬化剤がコアの主剤と反応するようにする。これにより、絶縁被覆材とコアとが接触界面にて化学結合したリアクトルを容易に製造することが可能となる。なお、反応率は絶縁被覆材のＤＳＣ分析による反応熱で定義している。
【００１２】
また、第３の発明によると、絶縁被覆材に含まれる主剤と硬化剤の当量比が上記のように１から外れるように予め調整しておく。これにより、被覆材硬化工程において絶縁被覆材の被覆材側絶縁樹脂は完全に硬化することなく、主剤又は硬化剤が未反応のまま必ず残ることになる。そのため、コア硬化工程において必ず、絶縁被覆材に含まれる未反応の主剤がコアの硬化剤と反応するか、又は絶縁被覆材に含まれる未反応の硬化剤がコアの主剤と反応する。これにより、絶縁被覆材とコアとが接触界面にて化学結合したリアクトルを容易に製造することが可能となる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、絶縁被覆材とコアとの界面が剥離したり、コアにクラックが発生したりしにくいリアクトル及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、リアクトルの斜視図。
【図２】実施例１における、リアクトルの断面図。
【図３】図２の要部拡大断面図。
【図４】実施例１、２における、リアクトルの製造方法説明図。
【図５】図４に続く図。
【図６】実施例３における、絶縁被覆材を多層化した実施例。
【図７】従来例における、リアクトルの断面図。
【図８】従来例における、クラックが発生した部分の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記被覆材側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることが好ましい（請求項２）。
エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂は絶縁性が高いので、絶縁被覆材の厚さが薄くても、コイルと磁性粉末との絶縁性を確保しやすい。
エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすい。ポリエステルはエポキシ樹脂に比べ多少接着力、耐熱性が劣るものの、比較的柔軟であり耐クラック性に期待される。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００１６】
また、上記コア側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることが好ましい（請求項３）。
コア側絶縁樹脂として上記樹脂を用いる場合には、被覆材側絶縁樹脂と化学反応しやすくなり、コアと絶縁被覆材の接着強度を強めることができる。これにより、剥離やクラックがより生じにくくなる。
これらの樹脂のうち、エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすく、コア側絶縁樹脂として好適に用いることができる。また、ポリエステルは耐クラック性に優れる。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００１７】
また、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることが好ましい（請求項４）。
磁性粉末（例えば鉄粉）の含有量が４０体積％以上になるとコアが硬くなるため、コア側絶縁樹脂と被覆材側絶縁樹脂とが化学結合していない従来のリアクトルでは、冷熱サイクル試験時に発生した熱応力をコア自体が吸収することが困難であった。そのため、コアと絶縁被覆材との接触界面に応力が加わり、剥離が発生したりクラックが生じたりする場合があった。しかし、本発明ではコア側絶縁樹脂と被覆材側絶縁樹脂とが化学結合によって強固に接着しているため、硬いコアを用いても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが生じにくい。このように、剥離やクラックの問題が特に生じやすい上記コアを有するリアクトルに本発明を適用すると、効果が大きい。
【００１８】
また、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、磁性粉末の割合を最適な状態にすることができる。磁性粉末が５０体積％未満の場合は、リアクトルの性能が低下する場合がある。また、７０体積％を超えると磁性粉末の割合が多すぎ、コアは硬くなりすぎてクラックが生じやすくなる。
【００１９】
また、第２の発明において、上記被覆材硬化工程にて、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる上記主剤と上記硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させたことが好ましい（請求項７）。
このようにすると、被覆材側絶縁樹脂に未反応の主剤または硬化剤が多く残るため、上記コア硬化工程にてコアとの化学反応が進みやすくなる。そのため、コアと絶縁被覆材とが化学結合によって強固に接着され、剥離やクラックがより生じにくくなる。
【００２０】
また、第２の発明および第３の発明において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層を積層することにより、上記絶縁被覆材を形成することが好ましい（請求項９）。
この場合には、絶縁被覆材を厚く形成することができる。そのため、コイルと磁性粉末との絶縁性を十分に確保することができる。また、層ごとに主剤と硬化剤の当量比を変えることも可能となる。
【００２１】
また、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層のうち、最外層に含まれる主剤と硬化剤の反応率は３０〜９５％であることが好ましい（請求項１０）。
このようにすると、最外層に未反応の主剤と硬化剤が十分に残っているので、コア側絶縁樹脂と化学反応しやすくなる。そのため、絶縁被覆材とコアとを強固に接着できる。
【００２２】
また、上記絶縁被覆材を構成する上記複数の層は、各層に含まれる上記硬化剤と上記主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成することが好ましい（請求項１１）。
この場合には、硬化剤リッチ層と主剤リッチ層とが化学反応を起こして接着するので、層と層の間の接着強度を強めることが可能となる。そのため、熱応力が加わっても絶縁被覆材を構成する複数の層の間における剥離が生じにくくなる。また、コアと絶縁被覆材との接着力を高めることもできる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図１〜図６を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１〜図３に示すごとく、通電により磁束が発生するコイル２を備える。また、絶縁樹脂からなり、コイル２の表面を被覆する絶縁被覆材３を備える。さらに、絶縁樹脂の中に磁性粉末５が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア４を備える。コイル２は、その表面を絶縁被覆材３で被覆された状態でコア４に埋設されている。絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、絶縁被覆材３を構成する被覆材側絶縁樹脂３０と、コア４を構成するコア側絶縁樹脂４０とが化学反応することにより、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とが化学結合している。
以下、詳説する。
【００２４】
本例のリアクトル１では、被覆材側絶縁樹脂３０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかを用いる。また、コア側絶縁樹脂４０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかを用いる。また、コイル２は、銅線を巻き回して形成してある。
【００２５】
図２、図３に示すごとく、被覆材側絶縁樹脂３０は主剤３１と硬化剤３２とを化学反応させて形成したものである。また、コア側絶縁樹脂４０は、主剤４１と硬化剤４２とを化学反応させて形成したものである。
また、図４に示すごとく、本例のリアクトル１は、コイル２を未硬化の絶縁被覆材３で被覆し、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤３１と硬化剤３２とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程を行う。
その後、図５に示すごとく、絶縁被覆材３で被覆されたコイル２を未硬化のコア４に埋設し、コア４に含まれる主剤４１と硬化剤４２とを反応させるとともに、接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤３１または硬化剤３２と、コア４に含まれる未反応の主剤４１または硬化剤４２とを化学反応させるコア硬化工程と、を行うことにより製造する。
【００２６】
より詳しくは、被覆材硬化工程では、図４に示すごとく、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０に浸漬し、その表面を被覆材側絶縁樹脂３０で被覆する。その後、所定温度で熱処理を行い、被覆材側絶縁樹脂３０を硬化させる。この際、主剤３１と硬化剤３２とが１００％反応せず、反応率が９５％以下となるようにする。主剤３１と硬化剤３２との反応率は、３０％以上とすることが好ましい。
【００２７】
また、コア硬化工程では図５に示すごとく、コイル２をケース７内に入れ、未硬化のコア材４３を入れる。このコア材４３は、磁性粉末５と未硬化のコア側絶縁樹脂４０との混合物である。その後、所定の温度で熱処理を行い、コア材４３を硬化させる。これにより、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤３１とコア側絶縁樹脂４０に含まれる未反応の硬化剤４２とが反応するか、または被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の硬化剤３２とコア側絶縁樹脂４０に含まれる未反応の主剤４１とが反応する。これにより、絶縁被覆材３とコア４とが化学結合し、強固に接着される。
【００２８】
また本例では、被覆材硬化工程にて、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤３１と硬化剤３２とを反応率が８０％以下となるように反応させている。コア４は、磁性粉末５の含有量が４０体積％以上であり、より詳しくは、５０〜７０体積％である。
【００２９】
次に、実施例１の作用効果につき説明する。
本例では、絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを化学反応させることにより、この被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを強固に接着させている。これにより、冷熱サイクル試験を行っても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが発生しにくくなる。
従来のリアクトルでは、絶縁被覆材３とコア４との熱膨張率の相違に起因して、剥離やクラックが生じていた。すなわち、冷熱サイクル試験を行うと熱膨張率の違いによって絶縁被覆材３とコア４との接触界面６に応力が加わり、また、絶縁被覆材３の角部（図８参照）に応力が集中する。この応力によって剥離やクラックが発生しやすくなる。そのため、上述のように被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを化学反応させ、化学結合を形成することにより、絶縁被覆材３とコア４とを強く接着でき、両者の間に熱応力等が作用しても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが発生しにくくなる。
【００３０】
また、本例では、図４に示すごとく、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０で被覆して、反応率が９５％以下となるように主剤３１と硬化剤３２とを反応させる被覆材硬化工程を行う。その後、図５に示すごとく、コイル２を未硬化のコア材４３内に埋設する。そして熱処理を行うことにより、コア側絶縁樹脂４０を硬化させるとともに、被覆材側絶縁樹脂３０に残存する未反応の主剤３１がコア側絶縁樹脂４０の未反応の硬化剤４２と化学反応するか、被覆材側絶縁樹脂３０に残存する未反応の硬化剤３２がコア側絶縁樹脂４０の未反応の主剤４１と化学反応するようにする。
このようにすると、絶縁被覆材３とコア４とが接触界面６にて化学結合したリアクトル１を容易に製造することが可能となる。
【００３１】
また本例では、被覆材硬化工程にて、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させている。
このようにすると、被覆材側絶縁樹脂３０に未反応の主剤３１または硬化剤３２が多く残るため、コア硬化工程にてコア４との化学反応が進みやすくなる。そのため、コア４と絶縁被覆材３とが化学結合によって強固に接着され、剥離やクラックがより生じにくくなる。
【００３２】
また、被覆材側絶縁樹脂３０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものである。
エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂は絶縁性が高いので、絶縁被覆材３の厚さが薄くても、コイル２と磁性粉末５との絶縁性を確保しやすい。
エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすい。ポリエステルはエポキシ樹脂に比べ多少接着力、耐熱性が劣るものの、比較的柔軟であり耐クラック性に期待される。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００３３】
また、コア側絶縁樹脂４０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものである。
コア側絶縁樹脂４０として上記樹脂を用いる場合には、被覆材側絶縁樹脂３０と化学反応しやすくなり、コア４と絶縁被覆材３の接着強度を強めることができる。これにより、剥離やクラックがより生じにくくなる。
これらの樹脂のうち、エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすく、コア側絶縁樹脂として好適に用いることができる。また、ポリエステルは耐クラック性に優れる。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００３４】
上記絶縁被覆材或いはコアに用いられる樹脂のうち、エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社のエピコート８２８、１００１、８２６等に代表される、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール骨格のエポキシ樹脂、アデカ社のＥＰ−４０００、ＥＰＵ−１７Ｔ−６に代表されるポリエーテル、ウレタン等を骨格にもつ柔軟性エポキシ、ジャパンエポキシレジン社のエピコート６３０に代表されるグリシジルアミンを骨格に有する多官能エポキシ、ダイセル化学工業社の２０２１Ｐに代表される脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００３５】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、アミン系、カルボン酸系、酸無水物系等が知られている。アミン系としては、ポリエチレンポリアミンに代表される直鎖脂肪族アミン、メタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の環状ポリアミン、ジャパンエポキシレジン社のエピキュアＷに代表される液状芳香族ジアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤＳ）に代表される固形芳香族ジアミン等が挙げられる。
【００３６】
ポリエステルとしては、主剤として上記ポリオール、ポリアミンが挙げられる。硬化剤としては、新日本理化社のＭＨ−７００に代表される液状酸無水物の他、フタル酸無水物等の固形状の酸無水物が挙げられるが、ポリカルボン酸を用いることも出来る。
【００３７】
ウレタン樹脂として用いられる主剤としては、ＰＰＧ、ＰＰＯ、ＰＴＭＥＧ、ＰＴＸＧ、ひまし油骨格のポリオールの他、上記エポキシ樹脂硬化剤として用いられるアミン系化合物も用いることが出来る。
【００３８】
ウレタン樹脂の硬化剤としては、ＭＤＩ（メタフェニレンジイソシアネート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、ＴＭＸＤＩ（テトラメチルキシリレンジイソシアネート）等のジイソシアネート化合物の他、これらのジイソシアネート化合物と上記ポリオール化合物を反応することで得られる両末端イソシアネートのウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００３９】
また、本例では、コア４は、磁性粉末５の含有量が４０体積％以上である。
磁性粉末５（例えば鉄粉）の含有量が４０体積％以上になるとコア４が硬くなるため、コア側絶縁樹脂４０と被覆材側絶縁樹脂３０とが化学結合していない従来のリアクトル１では、冷熱サイクル試験時に発生した熱応力をコア４自体が吸収することが困難であった。そのため、コア４と絶縁被覆材３との接触界面６に応力が加わり、剥離が発生したりクラックが生じたりする場合があった。しかし、本例ではコア側絶縁樹脂４０と被覆材側絶縁樹脂３０とが化学結合によって強固に接着しているため、硬いコア４を用いても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが生じにくい。このように、剥離やクラックの問題が特に生じやすい上記コア４を有するリアクトル１に本発明を適用すると、効果が大きい。
【００４０】
また、本例では、コア４は、磁性粉末５の含有量が５０〜７０体積％である。
この場合には、磁性粉末５の割合を最適な状態にすることができる。磁性粉末５が５０体積％未満の場合は、リアクトル１の性能が低下する場合がある。また、７０体積％を超えると磁性粉末５の割合が多すぎ、コア４が硬くなりすぎてクラックが生じやすくなる。
【００４１】
以上のごとく、本例によれば、絶縁被覆材３とコア４との界面が剥離したり、コア４にクラックが発生したりしにくいリアクトル１を提供することができる。
【００４２】
（実験例１）
本例の効果を確認するために以下の実験を行った。下記表１に示すごとく、絶縁被覆材３として粉体エポキシ樹脂（ソマール製Ｆ−６９７５）を用い、コア４として磁性粉末を５０体積％混合させたエポキシ樹脂（主剤にジャパンエポキシレジン製エピコート８２８、硬化剤に新日本理化製ＭＨ−７００を用いた樹脂）を用いた。粉体エポキシ樹脂は硬化前の状態では粉体のエポキシ樹脂であり、この中に加熱されたコイル２をいれ、コイル表面を粉体エポキシ樹脂で被覆した後、熱処理を行って硬化させた。そして、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との反応率を１００％にした、本発明に属さない比較例１のサンプルを作成した。また、反応率を０％、３０％、７０％、８５％にした、本発明に属する試料１〜４のサンプルを作成した。また、絶縁被覆材３を２層にし、反応率を８５％にした試料５のサンプルを作成した。
そして、これらのサンプルを用いて接着強度を測定するとともに、破壊される部分を確認した。コア４と絶縁被覆材３が接着界面で破壊される場合は「界面破壊」と記載し、それ以外の場所、例えばコア４や絶縁被覆材３の内部で破壊される場合を「凝集破壊」と記載した。絶縁被覆材３とコア４との接着強度が十分でない場合は界面破壊が生じ、接着強度が十分な場合は凝集破壊が生じる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１から分かるように、本発明に属する試料１〜５のサンプルは接着強度が大きく、接着界面で破壊されない。また、比較例１のサンプルは接着強度が小さいため、界面破壊していることが分かる。
【００４５】
（実施例２）
本例は、リアクトル１の製造方法を変更した例である。本例では、被覆材側絶縁樹脂３０は主剤３１と硬化剤３２とを化学反応させて形成したものであり、また、コア側絶縁樹脂４０は、主剤４１および硬化剤４２を化学反応させて形成している。
被覆材側絶縁樹脂３０は、硬化剤３２と主剤３１との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節されている。
そして、コイル２を未硬化の絶縁被覆材３で被覆し、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程（図４参照）を行う。
次いで、絶縁被覆材３で被覆されたコイル２を未硬化のコア４に埋設し、コア４に含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、コア４に含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程を行う（図５参照）。
その他、実施例１と同様の構成を有する。
【００４６】
実施例２の作用効果につき説明する。
本例では、絶縁被覆材３とコア４とが接触界面６にて化学結合したリアクトル１を容易に製造することが可能となる。すなわち、実施例１の場合では、被覆材硬化工程において、高い温度で反応させたり、長時間反応させたりした場合、絶縁被覆材３の反応率が９５％を超えてしまう場合がある。しかし、実施例２では、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比が予め１から外れるように調節されているので、反応温度や時間を間違えて処理しても、未反応の主剤３１や硬化剤３２が必ず残ることになる。そのため、この未反応の主剤３１や硬化剤３２を使って、コア４と化学結合を確実に形成することが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４７】
（実験例２）
次に、本例の効果を確認するため、以下の実験を行った。下記表２に示すごとく、本発明に属さない比較例２〜４と、本発明に属する試料６〜２１のサンプルを作成した。絶縁被覆材３はエポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかであり、球状シリカを２０体積％となるよう作成した。コア４は絶縁被覆材以外の樹脂となるようにし、磁性粉末を５０体積％となるよう作成した。また、比較例２〜４のサンプルでは、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比を１：１とした。試料６〜２１では、主剤３１と硬化剤３２との当量比をそれぞれ２：１、１．５：１、０．８：１、０．５：１とした。そして、絶縁被覆材３とコア４との接着強度を測定し、破壊される部分を確認した。
なお、表２には、絶縁被覆材３の材料とその当量比を記載した。絶縁被覆材３がウレタンの場合は、主剤としてポリオール（伊藤製油製ＵＲＩＣ−Ｈ３０）を使用し、硬化剤としてイソシアネート（三井武田ケミカル製ＴＤＩ）を用いた。そして、ポリオール：イソシアネートの当量比を表２に記載した。また、絶縁被覆材３がエポキシ樹脂の場合は、主剤としてエポキシ（ジャパンエポキシレジン製エピコート８２８）を用い、硬化剤としてアミン（ジャパンエポキシレジン製エピキュアＳＴ−１２）を用いた。そして、エポキシ：アミンの当量比を表２に記載した。また、絶縁被覆材３がポリエステル樹脂の場合は、主剤としてポリオール（伊藤製油製ＵＲＩＣ−Ｈ３０）を用い、硬化剤として酸無水物（新日本理化製ＭＨ−７００）を用いた。そして、ポリオール：酸無水物の当量比を表２に記載した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２から、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比を１：１にした比較例２〜４は接着強度が弱く、かつコア４と絶縁被覆材３との接着界面で破壊したことが分かる。それに対し、本発明に属する試料６〜２１のサンプルは接着強度が高く、また、接着界面で破壊しないことが分かる。
【００５０】
（実施例３）
本例は図６に示すごとく、絶縁被覆材３を多層化した例である。このような絶縁被覆材３は、図４に示すように、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０に浸漬し、引き上げて硬化させ、再び浸漬する工程を何度か行うことにより形成できる。
絶縁被覆材３を多層化すると、絶縁被覆材３を厚く形成することができる。そのため、コイル２と磁性粉末５との絶縁性を十分に確保することができる。
この場合、最外層３ｃに含まれる主剤３１と硬化剤３２の反応率を３０〜９５％にすると、最外層３ｃとコア４とが化学反応するので、強固に接着することができる。
【００５１】
また、絶縁被覆材３を構成する複数の層３ａ〜３ｃは、各層に含まれる硬化剤３２と主剤３１との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤３２の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤３１の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成してもよい。
この場合には、硬化剤リッチ層と主剤リッチ層とが化学反応を起こして接着するので、層と層の間の接着強度を強めることが可能となる。そのため、熱応力が加わっても層と層との間が剥離しにくくなる。
【符号の説明】
【００５２】
１ リアクトル
２ コイル
３ 絶縁被覆材
３０ 被覆材側絶縁樹脂
４ コア
４０ コア側絶縁樹脂
５ 磁性粉末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラック等が発生しにくいリアクトル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から図７に示すごとく、絶縁樹脂の中に磁性粉末９４が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア９１と、該コア９１内に埋設されたコイル９２とを有するリアクトル９０が知られている。コイル９２と磁性粉末９４とを絶縁するために、コイル９２の表面に絶縁被覆材９３が形成されている。コア９１は、例えば熱硬化性樹脂が採用される。
【０００３】
このリアクトル９０を製造する際には、まずコイル９２の表面を絶縁被覆材９３で覆っておき、その状態でコイル９２を未硬化のコア９１の中に埋設する。そして、加熱処理等をすることにより、コア９１を硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リアクトル９０は、通電によって発熱し、高温状態になる。一方、使用しない場合、寒冷地等では低温状態になる。このような使用環境に耐えられるか確認するため、製品出荷の際に、高温状態と低温状態とを交互に繰り返す冷熱サイクル試験を行う。従来のリアクトル９０は図８に示すごとく、この冷熱サイクル試験を行った際に、絶縁被覆材９３とコア９１の表面９６が剥離したり、角部９７からコア９１にクラック９５が発生したりしやすいという問題がある。この剥離やクラック９５は、絶縁被覆材９３とコア９１の熱膨張率の違いに起因して発生する。剥離およびクラック９５のため、リアクトル９０の性能が低下するという問題が生じる。そのため、剥離やクラック９５が発生しにくいリアクトル９０が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、絶縁被覆材とコアとの界面が剥離したり、コアにクラックが発生したりしにくいリアクトルと、その製造方法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】
【０００７】
第１の発明は、通電により磁束が発生するコイルと、
絶縁樹脂からなり、該コイルの表面を被覆する絶縁被覆材と、
絶縁樹脂の中に磁性粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアとを備え、
上記コイルは、その表面を上記絶縁被覆材で被覆された状態で上記コアに埋設されており、
上記絶縁被覆材と上記コアとの接触界面において、上記絶縁被覆材を構成する被覆材側絶縁樹脂と、上記コアを構成するコア側絶縁樹脂とが化学反応することにより、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とが化学結合していることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。
【０００８】
また、第２の発明は、上記リアクトルの製造方法であって、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項６）。
【０００９】
また、第３の発明は、上記リアクトルの製造方法であって、
上記被覆材側絶縁樹脂は、硬化剤と主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節したものであり、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の上記主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法にある（請求項８）。
【発明の効果】
【００１０】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
第１の発明では、絶縁被覆材とコアとの接触界面において、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とを化学反応させることにより、この被覆材側絶縁樹脂とコア側絶縁樹脂とを強固に接着させている。これにより、冷熱サイクル試験を行っても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが発生しにくくなる。
従来のリアクトルでは、絶縁被覆材とコアとの熱膨張率が異なるため、剥離やクラックが生じていた。すなわち、冷熱サイクル試験を行うと熱膨張率の違いによって絶縁被覆材とコアとの接触界面に応力が加わり、また、絶縁被覆材の角部に応力が集中する。この応力によって上記剥離やクラックが発生しやすくなる。そのため、上述のように被覆材側絶縁樹脂とコア側絶縁樹脂とを化学反応させ、化学結合を形成することにより、絶縁被覆材とコアとを強く接着でき、両者の間に熱応力等が作用しても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが発生しにくくなる。
【００１１】
また、第２の発明によると、コイルを絶縁被覆材で被覆し、この絶縁被覆材を完全に硬化（重合）させないでおく。そして、コアを硬化させる際に、絶縁被覆材に含まれる未反応の主剤がコアの硬化剤と反応するか、又は絶縁被覆材に含まれる未反応の硬化剤がコアの主剤と反応するようにする。これにより、絶縁被覆材とコアとが接触界面にて化学結合したリアクトルを容易に製造することが可能となる。なお、反応率は絶縁被覆材のＤＳＣ分析による反応熱で定義している。
【００１２】
また、第３の発明によると、絶縁被覆材に含まれる主剤と硬化剤の当量比が上記のように１から外れるように予め調整しておく。これにより、被覆材硬化工程において絶縁被覆材の被覆材側絶縁樹脂は完全に硬化することなく、主剤又は硬化剤が未反応のまま必ず残ることになる。そのため、コア硬化工程において必ず、絶縁被覆材に含まれる未反応の主剤がコアの硬化剤と反応するか、又は絶縁被覆材に含まれる未反応の硬化剤がコアの主剤と反応する。これにより、絶縁被覆材とコアとが接触界面にて化学結合したリアクトルを容易に製造することが可能となる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、絶縁被覆材とコアとの界面が剥離したり、コアにクラックが発生したりしにくいリアクトル及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、リアクトルの斜視図。
【図２】実施例１における、リアクトルの断面図。
【図３】図２の要部拡大断面図。
【図４】実施例１、２における、リアクトルの製造方法説明図。
【図５】図４に続く図。
【図６】実施例３における、絶縁被覆材を多層化した実施例。
【図７】従来例における、リアクトルの断面図。
【図８】従来例における、クラックが発生した部分の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記被覆材側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることが好ましい（請求項２）。
エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂は絶縁性が高いので、絶縁被覆材の厚さが薄くても、コイルと磁性粉末との絶縁性を確保しやすい。
エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすい。ポリエステルはエポキシ樹脂に比べ多少接着力、耐熱性が劣るものの、比較的柔軟であり耐クラック性に期待される。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００１６】
また、上記コア側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることが好ましい（請求項３）。
コア側絶縁樹脂として上記樹脂を用いる場合には、被覆材側絶縁樹脂と化学反応しやすくなり、コアと絶縁被覆材の接着強度を強めることができる。これにより、剥離やクラックがより生じにくくなる。
これらの樹脂のうち、エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすく、コア側絶縁樹脂として好適に用いることができる。また、ポリエステルは耐クラック性に優れる。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００１７】
また、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることが好ましい（請求項４）。
磁性粉末（例えば鉄粉）の含有量が４０体積％以上になるとコアが硬くなるため、コア側絶縁樹脂と被覆材側絶縁樹脂とが化学結合していない従来のリアクトルでは、冷熱サイクル試験時に発生した熱応力をコア自体が吸収することが困難であった。そのため、コアと絶縁被覆材との接触界面に応力が加わり、剥離が発生したりクラックが生じたりする場合があった。しかし、本発明ではコア側絶縁樹脂と被覆材側絶縁樹脂とが化学結合によって強固に接着しているため、硬いコアを用いても絶縁被覆材とコアとの間の剥離やコアのクラックが生じにくい。このように、剥離やクラックの問題が特に生じやすい上記コアを有するリアクトルに本発明を適用すると、効果が大きい。
【００１８】
また、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、磁性粉末の割合を最適な状態にすることができる。磁性粉末が５０体積％未満の場合は、リアクトルの性能が低下する場合がある。また、７０体積％を超えると磁性粉末の割合が多すぎ、コアは硬くなりすぎてクラックが生じやすくなる。
【００１９】
また、第２の発明において、上記被覆材硬化工程にて、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる上記主剤と上記硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させたことが好ましい（請求項７）。
このようにすると、被覆材側絶縁樹脂に未反応の主剤または硬化剤が多く残るため、上記コア硬化工程にてコアとの化学反応が進みやすくなる。そのため、コアと絶縁被覆材とが化学結合によって強固に接着され、剥離やクラックがより生じにくくなる。
【００２０】
また、第２の発明および第３の発明において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層を積層することにより、上記絶縁被覆材を形成することが好ましい（請求項９）。
この場合には、絶縁被覆材を厚く形成することができる。そのため、コイルと磁性粉末との絶縁性を十分に確保することができる。また、層ごとに主剤と硬化剤の当量比を変えることも可能となる。
【００２１】
また、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層のうち、最外層に含まれる主剤と硬化剤の反応率は３０〜９５％であることが好ましい（請求項１０）。
このようにすると、最外層に未反応の主剤と硬化剤が十分に残っているので、コア側絶縁樹脂と化学反応しやすくなる。そのため、絶縁被覆材とコアとを強固に接着できる。
【００２２】
また、上記絶縁被覆材を構成する上記複数の層は、各層に含まれる上記硬化剤と上記主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成することが好ましい（請求項１１）。
この場合には、硬化剤リッチ層と主剤リッチ層とが化学反応を起こして接着するので、層と層の間の接着強度を強めることが可能となる。そのため、熱応力が加わっても絶縁被覆材を構成する複数の層の間における剥離が生じにくくなる。また、コアと絶縁被覆材との接着力を高めることもできる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図１〜図６を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１〜図３に示すごとく、通電により磁束が発生するコイル２を備える。また、絶縁樹脂からなり、コイル２の表面を被覆する絶縁被覆材３を備える。さらに、絶縁樹脂の中に磁性粉末５が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコア４を備える。コイル２は、その表面を絶縁被覆材３で被覆された状態でコア４に埋設されている。絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、絶縁被覆材３を構成する被覆材側絶縁樹脂３０と、コア４を構成するコア側絶縁樹脂４０とが化学反応することにより、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とが化学結合している。
以下、詳説する。
【００２４】
本例のリアクトル１では、被覆材側絶縁樹脂３０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかを用いる。また、コア側絶縁樹脂４０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかを用いる。また、コイル２は、銅線を巻き回して形成してある。
【００２５】
図２、図３に示すごとく、被覆材側絶縁樹脂３０は主剤３１と硬化剤３２とを化学反応させて形成したものである。また、コア側絶縁樹脂４０は、主剤４１と硬化剤４２とを化学反応させて形成したものである。
また、図４に示すごとく、本例のリアクトル１は、コイル２を未硬化の絶縁被覆材３で被覆し、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤３１と硬化剤３２とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程を行う。
その後、図５に示すごとく、絶縁被覆材３で被覆されたコイル２を未硬化のコア４に埋設し、コア４に含まれる主剤４１と硬化剤４２とを反応させるとともに、接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤３１または硬化剤３２と、コア４に含まれる未反応の主剤４１または硬化剤４２とを化学反応させるコア硬化工程と、を行うことにより製造する。
【００２６】
より詳しくは、被覆材硬化工程では、図４に示すごとく、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０に浸漬し、その表面を被覆材側絶縁樹脂３０で被覆する。その後、所定温度で熱処理を行い、被覆材側絶縁樹脂３０を硬化させる。この際、主剤３１と硬化剤３２とが１００％反応せず、反応率が９５％以下となるようにする。主剤３１と硬化剤３２との反応率は、３０％以上とすることが好ましい。
【００２７】
また、コア硬化工程では図５に示すごとく、コイル２をケース７内に入れ、未硬化のコア材４３を入れる。このコア材４３は、磁性粉末５と未硬化のコア側絶縁樹脂４０との混合物である。その後、所定の温度で熱処理を行い、コア材４３を硬化させる。これにより、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤３１とコア側絶縁樹脂４０に含まれる未反応の硬化剤４２とが反応するか、または被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の硬化剤３２とコア側絶縁樹脂４０に含まれる未反応の主剤４１とが反応する。これにより、絶縁被覆材３とコア４とが化学結合し、強固に接着される。
【００２８】
また本例では、被覆材硬化工程にて、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤３１と硬化剤３２とを反応率が８０％以下となるように反応させている。コア４は、磁性粉末５の含有量が４０体積％以上であり、より詳しくは、５０〜７０体積％である。
【００２９】
次に、実施例１の作用効果につき説明する。
本例では、絶縁被覆材３とコア４との接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを化学反応させることにより、この被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを強固に接着させている。これにより、冷熱サイクル試験を行っても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが発生しにくくなる。
従来のリアクトルでは、絶縁被覆材３とコア４との熱膨張率の相違に起因して、剥離やクラックが生じていた。すなわち、冷熱サイクル試験を行うと熱膨張率の違いによって絶縁被覆材３とコア４との接触界面６に応力が加わり、また、絶縁被覆材３の角部（図８参照）に応力が集中する。この応力によって剥離やクラックが発生しやすくなる。そのため、上述のように被覆材側絶縁樹脂３０とコア側絶縁樹脂４０とを化学反応させ、化学結合を形成することにより、絶縁被覆材３とコア４とを強く接着でき、両者の間に熱応力等が作用しても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが発生しにくくなる。
【００３０】
また、本例では、図４に示すごとく、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０で被覆して、反応率が９５％以下となるように主剤３１と硬化剤３２とを反応させる被覆材硬化工程を行う。その後、図５に示すごとく、コイル２を未硬化のコア材４３内に埋設する。そして熱処理を行うことにより、コア側絶縁樹脂４０を硬化させるとともに、被覆材側絶縁樹脂３０に残存する未反応の主剤３１がコア側絶縁樹脂４０の未反応の硬化剤４２と化学反応するか、被覆材側絶縁樹脂３０に残存する未反応の硬化剤３２がコア側絶縁樹脂４０の未反応の主剤４１と化学反応するようにする。
このようにすると、絶縁被覆材３とコア４とが接触界面６にて化学結合したリアクトル１を容易に製造することが可能となる。
【００３１】
また本例では、被覆材硬化工程にて、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させている。
このようにすると、被覆材側絶縁樹脂３０に未反応の主剤３１または硬化剤３２が多く残るため、コア硬化工程にてコア４との化学反応が進みやすくなる。そのため、コア４と絶縁被覆材３とが化学結合によって強固に接着され、剥離やクラックがより生じにくくなる。
【００３２】
また、被覆材側絶縁樹脂３０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものである。
エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂は絶縁性が高いので、絶縁被覆材３の厚さが薄くても、コイル２と磁性粉末５との絶縁性を確保しやすい。
エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすい。ポリエステルはエポキシ樹脂に比べ多少接着力、耐熱性が劣るものの、比較的柔軟であり耐クラック性に期待される。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００３３】
また、コア側絶縁樹脂４０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものである。
コア側絶縁樹脂４０として上記樹脂を用いる場合には、被覆材側絶縁樹脂３０と化学反応しやすくなり、コア４と絶縁被覆材３の接着強度を強めることができる。これにより、剥離やクラックがより生じにくくなる。
これらの樹脂のうち、エポキシ樹脂は接着性、耐熱性に優れる為、長期的材料強度、及び接着強度の確保がしやすく、コア側絶縁樹脂として好適に用いることができる。また、ポリエステルは耐クラック性に優れる。ウレタン樹脂は特に柔軟性に優れ、クラック発生防止に効果がある。
【００３４】
上記絶縁被覆材或いはコアに用いられる樹脂のうち、エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社のエピコート８２８、１００１、８２６等に代表される、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール骨格のエポキシ樹脂、アデカ社のＥＰ−４０００、ＥＰＵ−１７Ｔ−６に代表されるポリエーテル、ウレタン等を骨格にもつ柔軟性エポキシ、ジャパンエポキシレジン社のエピコート６３０に代表されるグリシジルアミンを骨格に有する多官能エポキシ、ダイセル化学工業社の２０２１Ｐに代表される脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００３５】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、アミン系、カルボン酸系、酸無水物系等が知られている。アミン系としては、ポリエチレンポリアミンに代表される直鎖脂肪族アミン、メタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の環状ポリアミン、ジャパンエポキシレジン社のエピキュアＷに代表される液状芳香族ジアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤＳ）に代表される固形芳香族ジアミン等が挙げられる。
【００３６】
ポリエステルとしては、主剤として上記ポリオール、ポリアミンが挙げられる。硬化剤としては、新日本理化社のＭＨ−７００に代表される液状酸無水物の他、フタル酸無水物等の固形状の酸無水物が挙げられるが、ポリカルボン酸を用いることも出来る。
【００３７】
ウレタン樹脂として用いられる主剤としては、ＰＰＧ、ＰＰＯ、ＰＴＭＥＧ、ＰＴＸＧ、ひまし油骨格のポリオールの他、上記エポキシ樹脂硬化剤として用いられるアミン系化合物も用いることが出来る。
【００３８】
ウレタン樹脂の硬化剤としては、ＭＤＩ（メタフェニレンジイソシアネート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、ＴＭＸＤＩ（テトラメチルキシリレンジイソシアネート）等のジイソシアネート化合物の他、これらのジイソシアネート化合物と上記ポリオール化合物を反応することで得られる両末端イソシアネートのウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００３９】
また、本例では、コア４は、磁性粉末５の含有量が４０体積％以上である。
磁性粉末５（例えば鉄粉）の含有量が４０体積％以上になるとコア４が硬くなるため、コア側絶縁樹脂４０と被覆材側絶縁樹脂３０とが化学結合していない従来のリアクトル１では、冷熱サイクル試験時に発生した熱応力をコア４自体が吸収することが困難であった。そのため、コア４と絶縁被覆材３との接触界面６に応力が加わり、剥離が発生したりクラックが生じたりする場合があった。しかし、本例ではコア側絶縁樹脂４０と被覆材側絶縁樹脂３０とが化学結合によって強固に接着しているため、硬いコア４を用いても絶縁被覆材３とコア４との間の剥離やコア４のクラックが生じにくい。このように、剥離やクラックの問題が特に生じやすい上記コア４を有するリアクトル１に本発明を適用すると、効果が大きい。
【００４０】
また、本例では、コア４は、磁性粉末５の含有量が５０〜７０体積％である。
この場合には、磁性粉末５の割合を最適な状態にすることができる。磁性粉末５が５０体積％未満の場合は、リアクトル１の性能が低下する場合がある。また、７０体積％を超えると磁性粉末５の割合が多すぎ、コア４が硬くなりすぎてクラックが生じやすくなる。
【００４１】
以上のごとく、本例によれば、絶縁被覆材３とコア４との界面が剥離したり、コア４にクラックが発生したりしにくいリアクトル１を提供することができる。
【００４２】
（実験例１）
本例の効果を確認するために以下の実験を行った。下記表１に示すごとく、絶縁被覆材３として粉体エポキシ樹脂（ソマール製Ｆ−６９７５）を用い、コア４として磁性粉末を５０体積％混合させたエポキシ樹脂（主剤にジャパンエポキシレジン製エピコート８２８、硬化剤に新日本理化製ＭＨ−７００を用いた樹脂）を用いた。粉体エポキシ樹脂は硬化前の状態では粉体のエポキシ樹脂であり、この中に加熱されたコイル２をいれ、コイル表面を粉体エポキシ樹脂で被覆した後、熱処理を行って硬化させた。そして、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との反応率を１００％にした、本発明に属さない比較例１のサンプルを作成した。また、反応率を０％、３０％、７０％、８５％にした、本発明に属する試料１〜４のサンプルを作成した。また、絶縁被覆材３を２層にし、反応率を８５％にした試料５のサンプルを作成した。
そして、これらのサンプルを用いて接着強度を測定するとともに、破壊される部分を確認した。コア４と絶縁被覆材３が接着界面で破壊される場合は「界面破壊」と記載し、それ以外の場所、例えばコア４や絶縁被覆材３の内部で破壊される場合を「凝集破壊」と記載した。絶縁被覆材３とコア４との接着強度が十分でない場合は界面破壊が生じ、接着強度が十分な場合は凝集破壊が生じる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１から分かるように、本発明に属する試料１〜５のサンプルは接着強度が大きく、接着界面で破壊されない。また、比較例１のサンプルは接着強度が小さいため、界面破壊していることが分かる。
【００４５】
（実施例２）
本例は、リアクトル１の製造方法を変更した例である。本例では、被覆材側絶縁樹脂３０は主剤３１と硬化剤３２とを化学反応させて形成したものであり、また、コア側絶縁樹脂４０は、主剤４１および硬化剤４２を化学反応させて形成している。
被覆材側絶縁樹脂３０は、硬化剤３２と主剤３１との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節されている。
そして、コイル２を未硬化の絶縁被覆材３で被覆し、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程（図４参照）を行う。
次いで、絶縁被覆材３で被覆されたコイル２を未硬化のコア４に埋設し、コア４に含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、接触界面６において、被覆材側絶縁樹脂３０に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、コア４に含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程を行う（図５参照）。
その他、実施例１と同様の構成を有する。
【００４６】
実施例２の作用効果につき説明する。
本例では、絶縁被覆材３とコア４とが接触界面６にて化学結合したリアクトル１を容易に製造することが可能となる。すなわち、実施例１の場合では、被覆材硬化工程において、高い温度で反応させたり、長時間反応させたりした場合、絶縁被覆材３の反応率が９５％を超えてしまう場合がある。しかし、実施例２では、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比が予め１から外れるように調節されているので、反応温度や時間を間違えて処理しても、未反応の主剤３１や硬化剤３２が必ず残ることになる。そのため、この未反応の主剤３１や硬化剤３２を使って、コア４と化学結合を確実に形成することが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４７】
（実験例２）
次に、本例の効果を確認するため、以下の実験を行った。下記表２に示すごとく、本発明に属さない比較例２〜４と、本発明に属する試料６〜２１のサンプルを作成した。絶縁被覆材３はエポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂のいずれかであり、球状シリカを２０体積％となるよう作成した。コア４は絶縁被覆材以外の樹脂となるようにし、磁性粉末を５０体積％となるよう作成した。また、比較例２〜４のサンプルでは、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比を１：１とした。試料６〜２１では、主剤３１と硬化剤３２との当量比をそれぞれ２：１、１．５：１、０．８：１、０．５：１とした。そして、絶縁被覆材３とコア４との接着強度を測定し、破壊される部分を確認した。
なお、表２には、絶縁被覆材３の材料とその当量比を記載した。絶縁被覆材３がウレタンの場合は、主剤としてポリオール（伊藤製油製ＵＲＩＣ−Ｈ３０）を使用し、硬化剤としてイソシアネート（三井武田ケミカル製ＴＤＩ）を用いた。そして、ポリオール：イソシアネートの当量比を表２に記載した。また、絶縁被覆材３がエポキシ樹脂の場合は、主剤としてエポキシ（ジャパンエポキシレジン製エピコート８２８）を用い、硬化剤としてアミン（ジャパンエポキシレジン製エピキュアＳＴ−１２）を用いた。そして、エポキシ：アミンの当量比を表２に記載した。また、絶縁被覆材３がポリエステル樹脂の場合は、主剤としてポリオール（伊藤製油製ＵＲＩＣ−Ｈ３０）を用い、硬化剤として酸無水物（新日本理化製ＭＨ−７００）を用いた。そして、ポリオール：酸無水物の当量比を表２に記載した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２から、絶縁被覆材３の主剤３１と硬化剤３２との当量比を１：１にした比較例２〜４は接着強度が弱く、かつコア４と絶縁被覆材３との接着界面で破壊したことが分かる。それに対し、本発明に属する試料６〜２１のサンプルは接着強度が高く、また、接着界面で破壊しないことが分かる。
【００５０】
（実施例３）
本例は図６に示すごとく、絶縁被覆材３を多層化した例である。このような絶縁被覆材３は、図４に示すように、コイル２を未硬化の被覆材側絶縁樹脂３０に浸漬し、引き上げて硬化させ、再び浸漬する工程を何度か行うことにより形成できる。
絶縁被覆材３を多層化すると、絶縁被覆材３を厚く形成することができる。そのため、コイル２と磁性粉末５との絶縁性を十分に確保することができる。
この場合、最外層３ｃに含まれる主剤３１と硬化剤３２の反応率を３０〜９５％にすると、最外層３ｃとコア４とが化学反応するので、強固に接着することができる。
【００５１】
また、絶縁被覆材３を構成する複数の層３ａ〜３ｃは、各層に含まれる硬化剤３２と主剤３１との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤３２の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤３１の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成してもよい。
この場合には、硬化剤リッチ層と主剤リッチ層とが化学反応を起こして接着するので、層と層の間の接着強度を強めることが可能となる。そのため、熱応力が加わっても層と層との間が剥離しにくくなる。
【符号の説明】
【００５２】
１ リアクトル
２ コイル
３ 絶縁被覆材
３０ 被覆材側絶縁樹脂
４ コア
４０ コア側絶縁樹脂
５ 磁性粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁束が発生するコイルと、
絶縁樹脂からなり、該コイルの表面を被覆する絶縁被覆材と、
絶縁樹脂の中に磁性粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアとを備え、
上記コイルは、その表面を上記絶縁被覆材で被覆された状態で上記コアに埋設されており、
上記絶縁被覆材と上記コアとの接触界面において、上記絶縁被覆材を構成する被覆材側絶縁樹脂と、上記コアを構成するコア側絶縁樹脂とが化学反応することにより、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とが化学結合していることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
請求項１において、上記被覆材側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることを特徴とするリアクトル。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記コア側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることを特徴とするリアクトル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることを特徴とするリアクトル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることを特徴とするリアクトル。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法であって、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記被覆材硬化工程にて、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる上記主剤と上記硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させたことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法であって、
上記被覆材側絶縁樹脂は、硬化剤と主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節したものであり、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の上記主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれか１項において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層を積層することにより、上記絶縁被覆材を形成することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層のうち、最外層に含まれる上記主剤と上記硬化剤の反応率は３０〜９５％であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項１１】
請求項９において、上記絶縁被覆材を構成する上記複数の層は、各層に含まれる上記硬化剤と上記主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項１】
通電により磁束が発生するコイルと、
絶縁樹脂からなり、該コイルの表面を被覆する絶縁被覆材と、
絶縁樹脂の中に磁性粉末が分散した磁性粉末混合樹脂からなるコアとを備え、
上記コイルは、その表面を上記絶縁被覆材で被覆された状態で上記コアに埋設されており、
上記絶縁被覆材と上記コアとの接触界面において、上記絶縁被覆材を構成する被覆材側絶縁樹脂と、上記コアを構成するコア側絶縁樹脂とが化学反応することにより、上記被覆材側絶縁樹脂と上記コア側絶縁樹脂とが化学結合していることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
請求項１において、上記被覆材側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることを特徴とするリアクトル。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記コア側絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂から選択されるものであることを特徴とするリアクトル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が４０体積％以上であることを特徴とするリアクトル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記コアは、上記磁性粉末の含有量が５０〜７０体積％であることを特徴とするリアクトル。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法であって、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応率が９５％以下となるように反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記被覆材硬化工程にて、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる上記主剤と上記硬化剤とを反応率が８０％以下となるように反応させたことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法であって、
上記被覆材側絶縁樹脂は、硬化剤と主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０の範囲内に収まるように組成を調節したものであり、
上記コイルを未硬化の上記絶縁被覆材で被覆し、上記被覆材側絶縁樹脂に含まれる主剤と硬化剤とを反応させる被覆材硬化工程と、
上記絶縁被覆材で被覆された上記コイルを未硬化の上記コアに埋設し、該コアに含まれる主剤と硬化剤とを反応させるとともに、上記接触界面において、被覆材側絶縁樹脂に含まれる未反応の上記主剤または硬化剤と、上記コアに含まれる未反応の主剤または硬化剤とを化学反応させるコア硬化工程と、
を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれか１項において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層を積層することにより、上記絶縁被覆材を形成することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、上記被覆材側絶縁樹脂からなる複数の層のうち、最外層に含まれる上記主剤と上記硬化剤の反応率は３０〜９５％であることを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項１１】
請求項９において、上記絶縁被覆材を構成する上記複数の層は、各層に含まれる上記硬化剤と上記主剤との当量比が１：０．５〜１：０．９または１：１．１〜１：２．０であり、硬化剤の量が相対的に多い硬化剤リッチ層と、主剤の量が相対的に多い主剤リッチ層とを交互に形成することを特徴とするリアクトルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３８９２９（Ｐ２０１０−２３８９２９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５６２８（Ｐ２００９−８５６２８）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]