リアクトル及びその製造方法
【課題】リアクトルに用いられる絶縁被覆コイルにおける隣合う線材と線材との間の絶縁膜の膜厚を薄くし得て絶縁被覆コイルを小径化、小型化でき、併せてリアクトルを小型化し且つ安価とすることを目的とする。
【解決手段】軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコア１６の内部に、コイル１０の全体を樹脂被覆層２２にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイル２４を内蔵したリアクトル１５において、コイル１０を、絶縁被膜の付いていない平角線材を線材６と線材６との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルム７を挟み込む状態に巻回したフラットワイズコイルとなし、また絶縁被覆コイル２４の樹脂被覆層２２を熱可塑性樹脂の射出成形体で構成する。
【解決手段】軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコア１６の内部に、コイル１０の全体を樹脂被覆層２２にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイル２４を内蔵したリアクトル１５において、コイル１０を、絶縁被膜の付いていない平角線材を線材６と線材６との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルム７を挟み込む状態に巻回したフラットワイズコイルとなし、また絶縁被覆コイル２４の樹脂被覆層２２を熱可塑性樹脂の射出成形体で構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は軟磁性粉末を含んだコアの内部に導電性の導体線材を巻いて成るコイルを内蔵したリアクトル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアの内部に絶縁被膜付きの導体線材、詳しくは外表面の全面に絶縁被膜を付着形成した絶縁被膜付きの導体線材を巻いて成るコイルを内蔵した、インダクタンス部品としてのリアクトルが従来様々な分野に用いられている。
例えばハイブリット自動車や燃料電池自動車，電気自動車等ではバッテリーと、モータ（電気モータ）に交流電力を供給するインバータとの間に昇圧回路が設けられており、その昇圧回路にインダクタンス部品であるリアクトル（チョークコイル）が用いられている。
例えばハイブリット自動車では、バッテリーの電圧は最大で３００Ｖ程度であり、一方モータには大出力が得られるように６００Ｖ程度の高電圧を印加する必要がある。そのための昇圧回路用の部品としてリアクトルが用いられている。
このリアクトルは太陽光発電の昇圧回路用その他にも広く用いられている。
【０００３】
従来においてこのリアクトルは、一対のＵ字状のコア片をそれぞれの端面間に所定のギャップを生ぜしめる状態に配置して成るコアの周りに、コイルを巻回した形態のものが一般に使用されていた。
【０００４】
しかしながらこの形態のリアクトルの場合、コイルが外部に露出した状態にあるため、コイルの励磁に伴いコイル振動が発生してこれが騒音となったり、またコイル片間のギャップの寸法を高精度で定めなければならない他、コアとコイルとの組付けの工程が必要である等の問題があり、そこで軟磁性粉と樹脂との混合材から成る成形体（軟磁性樹脂成形体）にてコアを構成し、そしてそのコアの内部にコイルを埋込状態に一体に内包した形態のリアクトルが提案されている。
【０００５】
例えば下記特許文献１，特許文献２にこの種形態のリアクトル及びその製造方法が開示されている。
これら特許文献１，特許文献２に示すリアクトルの製造方法は、外ケースないし容器の内部にコイルをセットした状態で、熱硬化性の樹脂の液に軟磁性粉を分散状態に混合したものを、外ケースないし容器の内部に注入し、そしてその後これを所定温度に加熱し且つ所定時間かけて樹脂液を硬化反応させ、以てコアを成形すると同時にコイルと一体化させるといったものである。
【０００６】
このようにして得たリアクトルの場合、コイル振動に伴う騒音の発生を防止でき、またコア片とコア片との間にギャップを高精度で設定するといったことを必要とせず（成形体コアの軟磁性粉と軟磁性粉との間に微小なギャップが形成される）、更にコアとコイルとの組付けの工程を必要としない他、コイルをコア（軟磁性樹脂成形体）にて外側から保護できる等の利点を有する。
【０００７】
しかしながらこのように絶縁被膜付きのコイルを容器内にセットした状態で、そこに軟磁性粉を分散状態に混合した熱硬化性の樹脂の液を注入したとき、図１１の模式図に示しているように、その際の注入の圧力や流動の圧力で軟磁性粉１４（軟磁性粉１４としては硬質の金属鉄粉等が用いられる）がコイル１０の線材１１表面の絶縁被膜１２に強く当ったり擦れを生じたりし（リアクトルのコアの場合、通常鉄粉等の軟磁性粉が体積％で５０〜７０％程度含有されている）、それによってコイル１０表面の絶縁被膜１２が破れたりする等損傷してしまう問題が生ずる。
【０００８】
コイル１０の上記の絶縁被膜１２は、通常絶縁性の樹脂（例えばポリアミドイミド）を溶剤に溶かして所定粘性とした液（ワニス）を、コイル１０を形成する線材１１の表面に塗布し、その後これを乾燥及び硬化反応させて被膜形成することによって得られているが、この絶縁被膜１２は膜厚が平均で２５μｍ程度のものであり、そのような絶縁被膜１２に対してコアの成形時に鉄粉等の軟磁性粉１４が強く当たったり擦れを生じたりすることで絶縁被膜１２が損傷してしまう。
而してこのようにして絶縁被膜１２が損傷するとコイル１０の絶縁性能が低下し、リアクトルにおける耐電圧（絶縁破壊電圧）特性が低下してしまう。
【０００９】
その外、容器内にコイルをセットして軟磁性粉と熱硬化性樹脂の液との混合材を注入したとき、その注入圧や流動圧によってコイルが変形してしまう問題を生ずる。
【００１０】
コイルは、それ自身あたかもアコーディオンのように簡単に伸張変形したりねじれ変形したりし易いものであり、軟磁性粉と熱硬化性樹脂の液との混合材を容器内に注入したとき、その注入の圧力や流動圧によって容易にコイルが変形してしまうのである。
そしてこのようにしてコイルが変形してしまうとリアクトルとしての性能が損なわれてしまう。
【００１１】
これに加えて熱硬化性樹脂が硬化する際の硬化収縮によって絶縁被膜に応力が加わり、このときにも絶縁被膜がその応力によって損傷してしまうといった問題が生ずる。
【００１２】
リアクトルの製造方法としては、他に、コイルを成形型のキャビティ内にセットしておき、軟磁性粉と熱可塑性樹脂との混合材をキャビティ内に射出し、以てコアを射出成形するとともに、その内部にコイルを埋込状態に一体化する方法が考えられる。
【００１３】
特にこのような射出成形にてコアを成形する場合、強い射出圧及び流動圧の下にコイルがより変形し易いとともに、コイルの絶縁被膜１２に対して軟磁性粉が強く当り或いは擦れを生じ、絶縁被膜が一層傷付き易い問題を生ずる。
【００１４】
また特に射出成形にてコアを成形する場合、成形時の加熱による膨張と冷却による収縮とによって絶縁被膜に熱応力が加わり、その熱応力によって絶縁被膜が損傷してしまうといった困難な問題が発生する。
【００１５】
軟磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂は、成形型のキャビティ内への射出時において温度が例えば３００℃以上の溶融状態で液状のものであり、射出後に成形型で冷却されて固化し成形体となる。
【００１６】
その際に或いはその後成形型から取り出されて室温まで冷却される過程で、成形体としてのコアが大きく収縮しようとする。そしてそのコアの収縮の際にコアとコイルとの収縮量の差に起因してコイルの絶縁被膜に大きな応力が作用し、そのことによって絶縁被膜に歪みが発生し、またその歪みによって絶縁被膜が破れたりする等損傷してしまう。
これもまたリアクトルとしての耐電圧特性に悪影響を及ぼす。
【００１７】
このような問題の対策として、絶縁被膜付きのコイルの全体を電気絶縁性の樹脂にて外側から包み込む状態に被覆して、予めコイルを絶縁被覆コイルとなしておき、その状態でこれを一体に内包する状態にコアを成形するといったことが考えられる。
従来において、コイルをこのような絶縁被覆コイルとなしておいて、その状態でコアを成形する点については例えば下記特許文献１等に開示されている。
【００１８】
ところで、コイルの全体を外側から包み込む状態に被覆する樹脂被覆層をディッピング手法にて形成すると、即ち樹脂の液にコイル全体を浸漬し、これによりコイル全体を被覆する状態に塗布した樹脂の液を、その後硬化反応させて上記の樹脂被覆層を形成する方法の場合、必然的に樹脂被覆層の厚みは２０μｍ程度の薄いものとなる。
【００１９】
電気部品としてのコイルは、他部品へ絶縁性能として、安全率を考慮して定格電圧の５〜２０倍の耐電圧特性が要求される。
例えば、上記のハイブリット自動車の昇圧回路用に用いられるリアクトルの場合、耐電圧３０００Ｖ程度の高い耐電圧が必要とされるが、そのためには樹脂被覆層の厚みは最低でも０．１ｍｍ以上必要である。しかるに上記のディッピング手法により形成される樹脂被覆層ではその厚みが不十分である。
【００２０】
尤も、ディッピング及びその後の硬化を何回も繰返し行うことによって、樹脂被覆層の厚みを０．１ｍｍ以上に厚くするといったことも可能であるが、この場合、ディッピング及び硬化反応の繰返しを何回も行わなければならず、処理コストが非常に高価なものとなってしまう。
【００２１】
一方、従来の絶縁被膜付き線材において、線材の全外表面に亘って固着形成される絶縁被膜は、上記のように線材の外表面に樹脂の液を塗布し硬化させることによって形成しているが、この絶縁被膜は、隣り合う線材同士の耐電圧の観点で逆に膜厚が厚過ぎるといった問題がある。
【００２２】
リアクトル用のコイルの線材として、従来平角線材が用いられているが、この線材の外表面に固着形成される絶縁被膜の膜厚は２０μｍ以上の膜厚、通常は２０〜３０μｍの膜厚である。
従ってコイルにおける隣合う線材と線材との間に介在する絶縁被膜の全厚みは２０〜３０μｍの２倍の４０〜６０μｍの厚みとなる。
【００２３】
しかしながらコイルにおける隣合う線材と線材との電位差はせいぜい数十ボルト程度であり、安全率を考慮しても耐電圧は１００Ｖ〜２００Ｖ程度である。このような耐電圧に対して４０〜６０μｍの絶縁被膜は、その厚みが不必要に厚いものである。
その結果、同じ巻数の下でコイル外径が大径化し、コイルが大型化してしまう。
そしてコイルの大径化によって、コイルを構成する線材の全線長が長くなり、その分コイルの所要コストが高くなるのに加えて、コイルにおける直流重畳電流によるコイルからの銅損（以下、直流銅損）が大となり、このことがリアクトルの性能の低下に繋がるといった問題を生ずる。
【００２４】
更にコイルが大径化し、大型化することによって、リアクトル自体も大型化してしまい、使用するコア材の量も必然的に多くなり、これもまたリアクトルのコストを押し上げる要因となる。
【００２５】
加えて従来の絶縁被膜付きの平角線材は、その製造方法による制約から、線材の扁平度を十分に高めることが難しく、その扁平度はせいぜい１０程度であって、これよりも扁平度の高いものを得ようとするとそのコストが急激に高くなってしまう。
而して平角線材の扁平度が一定以下に制約されることから、これを高周波で使用したときに表皮効果による発熱が大となってしまう。
【００２６】
尚本発明に対する先行技術として、下記特許文献３には「電磁コイルの製造方法及びその装置」についての発明が示され、そこにおいてシート状導体（線材）とＰＥＴフィルム等の絶縁シートを所定回数共巻状態に巻回し、その後エポキシプリプレグテープで幅方向外側の絶縁層を形成し且つこれを加熱硬化させる点が、特許文献３に開示の発明に対する従来技術として開示されている。
【００２７】
しかしながらこの特許文献３に開示のものは、コイル全体を包み込む状態に被覆する絶縁被覆の形態が本発明と異なっており、更にこの特許文献３の発明では、上記シート状導体と絶縁シートとを所定回数共巻きして線材と線材との間の絶縁層を形成する方法ではコイルの小型化の障害になるとするもので、本発明の成立を否定する内容のものであり、従って本発明と異なったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開２００７−２７１８５号公報
【特許文献２】特開２００８−１４７４０５号公報
【特許文献３】特開２０００−２１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は以上のような事情を背景としてなされたもので、リアクトルに用いられる絶縁被覆コイルにおける隣合う線材と線材との間の絶縁膜の膜厚を、所要の耐電圧を保持しつつ薄くし得て絶縁被覆コイルを小径化、小型化でき、コイルにおける直流銅損を低減し得るとともに、併せて絶縁被覆コイルのための所要コストを安価とすること、またリアクトルを小型化し得てコア材に要するコストを安価とすることを目的とする。
また本発明の他の目的は、コイルにおける平角線材の扁平度を従来に増して高めることを可能とし、これに伴って高周波で使用したときの表皮効果による発熱を抑制可能とすることを目的とする。
更に本発明の他の目的は、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を１回の成形で十分な厚みで形成でき且つこれを短時間で容易に成形できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
而して請求項１はリアクトルに関するもので、軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコアの内部に、導体線材を巻回したコイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイルを内蔵したリアクトルであって、前記コイルは、絶縁被膜の付いていない平角線材を該線材と線材との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に該線材の厚み方向に巻回したフラットワイズコイルとなしてあるとともに、前記絶縁被覆コイルの前記樹脂被覆層は熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成してあり、且つ該樹脂被覆層は、前記コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、該コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成してあり、且つそれら成形体を射出成形により接合して一体化してあることを特徴とする。
【００３１】
請求項２のものは、請求項１において、前記コアが、前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を射出成形して成る成形体で構成してあることを特徴とする。
【００３２】
請求項３はリアクトルの製造方法に関するもので、長尺を成す前記平角線材を、該平角線材に対応した幅で長尺に成形してある前記フィルムとともに且つ該フィルムを該線材と線材との間に挟み込むようにして共巻きし、前記コイルを製造する工程Ａと、前記樹脂被覆層を射出成形して該コイルを該樹脂被覆層で被覆し、前記絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、該絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態に前記コアを成形する工程Ｃと、を経て前記リアクトルを製造し、且つ前記樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、前記コイルの内周面又は外周面に対して該樹脂被覆層用の１次成形型を接触させ、該１次成形型にて該コイルを該内周面又は外周面において径方向に位置決めし拘束した状態で、該コイルの外周側又は内周側に形成される該１次成形型の１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つ該コイルと一体化する１次成形工程と、しかる後該１次成形体を該コイルとともに該樹脂被覆層用の２次成形型にセットして、該コイルの内周側又は外周側に形成される該２次成形型の２次成形キャビティに前記樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し且つ該コイル及び前記１次成形体と一体化する２次成形工程と、に分けて射出成形を行うことを特徴とする。
【００３３】
請求項４のものは、請求項３において、前記コアの成形工程では、前記絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、該キャビティに前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を前記絶縁被覆コイルを隙間なく包み込む状態に射出成形し、前記請求項２に記載のリアクトルを製造することを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００３４】
以上のように請求項１のものは、絶縁被膜の付いていない平角線材を、線材と線材との間に予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に、線材の厚み方向に巻回してフラットワイズコイルとなし、また絶縁被膜コイルの樹脂被覆層を熱可塑性樹脂の射出成形体で構成して、その絶縁被覆コイルとこれを内蔵したコアとでリアクトルを構成するようになしたものである。
【００３５】
この請求項１によれば、コイルにおける線材（平角線材）と線材との間に介在して、それら線材同士を絶縁する絶縁膜の厚みを、用いるフィルムの厚みを変えることで自在に異ならせることができるとともに、求められる耐電圧を確保しつつ、その膜厚を最小限の膜厚とすることが可能である。
【００３６】
これによりコイル外径を小径化し得てコイルを小型化することができ、従ってまたリアクトルを小型化することが可能となる。
またコイルを構成する線材の線長を短くすることができ、これにより線材のための所要コストを安価となし得るとともに、併せてリアクトルのための所要コア材を少量化し得て、コア材のためのコストも安価となすことができる。
更に線材の線長を短くできることによって、動作時における直流銅損を少なくすることができる。
【００３７】
またこの請求項１のリアクトルにおいては、絶縁被膜の付いていない平角線材を用いてコイルを構成することができるため、かかる線材として圧延加工した線材を用いることが可能となり、線材に要する所要コストを低減することができる外、扁平度が１０を超える高扁平度の線材を容易に製造することができる。
而してこのような高扁平度の線材を用いることが可能となることによって、高周波で使用したときの表皮効果によるコイルの発熱を効果的に抑制することができる。
【００３８】
尚、本発明に従ってコイルを構成した場合、線材の幅方向の端面は露出した状態となる。
そこでこの請求項１では、コイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込み、コイルを被覆する。そして線材と線材との間の絶縁膜及び樹脂被覆層の全体によって、コイルに対し十分なる絶縁性を与えることができる。
この請求項１では、その絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を、熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成し、且つその樹脂被覆層を、コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含み、且つそれら２つの成形体を射出成形により接合し一体化した形態で構成する。
樹脂被覆層をこのように２つの成形体を含んで構成し且つそれらを射出成形により接合一体化することで、樹脂被覆層を容易に射出成形にて成形することができる。
【００３９】
この場合、樹脂被覆層を簡単な成形操作によって形成でき、しかも樹脂被覆層を十分な肉厚で形成することができ、コイルに対し高い耐電圧（絶縁破壊電圧）特性を付与することができる。
尚本発明において、リアクトルは以下のような構成とし、また以下のような方法で製造することができる。
【００４０】
（軟磁性粉末の成分について）
本発明では軟磁性粉末として純Ｆｅ若しくはＳｉを０．２〜９．０％（質量％以下同じ）含有した組成の粉末を用いるのが望ましい。
純Ｆｅはコアロスが高い難点がある一方で安価で取扱い易く、磁性材料中では磁束密度がパーメンジュールに次いで高い特徴を有し、従ってこの特徴を重視する場合には純Ｆｅの粉末を用いるのが望ましい。
【００４１】
Ｓｉを０．２〜９．０％含有したＦｅ基軟磁性合金の粉末は、Ｓｉの増加に伴い純Ｆｅより磁束密度は低くなるが、コアロスも小さくできるため、両者のバランスが良く取扱い易い利点を有する。
特にＳｉの含有量が６．５％のときコアロスは極小値を取り、磁束密度も比較的高いため、優れた軟磁性材料となる。
６．５％を超えるとコアロスは増加に転じるが、それでも９．０％までは磁束密度も高いため十分実用的である。
但し９．０％を超えると磁束密度は小さく、コアロスは大きくなる。
一方０．２％未満ではほぼ純Ｆｅと同じ特徴となる。
【００４２】
Ｓｉ含有のＦｅ基軟磁性合金の粉末において、Ｓｉを６〜７％含有したものは、インダクタンス特性と発熱特性とのバランスが良く、これらを重視する場合にはＳｉを６〜７％含有した組成のものを用いるのが望ましい。
他方Ｓｉを２〜３％含有したものは、コストとインダクタンス特性及び発熱特性等の性能のバランスが良く、この点を重視する場合にはＳｉを２〜３％含有したものを用いるのが望ましい。
【００４３】
本発明では軟磁性粉末に、必要に応じてＣｒ，Ｍｎ，Ｎｉの１種以上を任意元素として添加しておくことができる。
但しＣｒを添加する場合には、この添加量を５質量％以下とするのが良い。その理由はコアロスをより低減し易くなることによる。
またＭｎ，Ｎｉは合計で１質量％以下とするのが良い。その理由は低い保磁力を維持し易くなることによる。
【００４４】
（粉末について）
上記軟磁性粉末は、ガス噴霧、水噴霧、遠心噴霧、これらの組み合わせ（例えば、ガス・水噴霧）、ガス噴霧直後に速やかに冷却する等によるアトマイズ法や、ジェットミル、スタンプミル、ボールミル等による機械粉砕法や、化学還元法などによる粉末を用いることができる。
【００４５】
比較的歪みが小さい、球状になりやすく分散性に優れる、粉砕に機械的エネルギーが不要であるなどの観点から、上記軟磁性粉末はアトマイズ法による粉末とするのが良い。より好ましくは歪みが小さく、酸化も少ないなどの観点からガスアトマイズ法による粉末とするのが良い。
【００４６】
上記軟磁性粉末の粒径は、例えば、アトマイズ時の粉末の歩留まり、混練時の混練トルクや焼き付き性、射出成形時の流動性、磁心で使用される周波数などの観点から１〜５００μｍの範囲内、好ましくは５〜２５０μｍの範囲内、より好ましくは１０〜１５０μｍの範囲内とするのが良い。
【００４７】
粉末は粒径が小さくなるほど渦電流損失の低減には効果が大きいものの、逆にヒステリシス損失は大きくなる傾向がある。したがって粉末の歩留り（すなわちコスト）と得られる効果（すなわちコアロス）とのバランス、使用される周波数などから、粉末の粒径の上下限や粒径の分布などを決めれば良い。
【００４８】
上記軟磁性粉末は、歪みの除去や結晶粒の粗大化を図るため、熱処理されていても良い。熱処理条件としては、水素、アルゴンの何れか一方または双方等の雰囲気下、温度７００℃〜１０００℃、時間３０分〜１０時間などを例示することができる。
【００４９】
軟磁性粉末とともにコア材を構成するバインダとしては、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂，ゴム，熱可塑性エラストマー若しくはそれらの組み合わせを用いることができる。好ましくは耐熱性、機械的強度などの観点から樹脂を好適に用いることができる。
【００５０】
その樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂，ポリアミド（ＰＡ）樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，エポキシ樹脂（例えばコアをポッティング成形する場合等）などを例示することができる。
このうち耐熱性、難燃性、絶縁性、成形性、機械的強度などの観点からポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂が好適である。
【００５１】
軟磁性粉末とバインダとの混合材における軟磁性粉末の割合は、磁束密度を高めたり、透磁率を適切な範囲としたり、熱伝導率を高めたりするなどの観点から３０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上とするのが良い。
上記混合材には、軟磁性粉末、上記の有機高分子から成るバインダ以外にも必要に応じて酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、安定剤、強化剤、着色剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有していても良い。
【００５２】
軟磁性粉を含んだ混合材は、例えば軟磁性粉末と、粉末状等の有機バインダと、必要に応じて添加される各種の添加物とを適当な割合となるように配合し、これを２軸混練機等の混練機を用いてバインダを溶融状態として、各種配合物を練り合わせるなどの工程を経ることにより製造することができる。
【００５３】
（成形方法について）
成形方法は、コアを射出成形する場合には、射出成形装置に、軟磁性混合材として、予め軟磁性粉末と有機バインダとを混練した混練材を供給し、これを可塑化して（溶融状態にして）、金型内に射出することにより成形する方法を用いることができる。また他にも、射出成形装置に、軟磁性粉末と粉末状等の有機バインダとをそれぞれ単独または混合状態で供給し、装置中にて有機バインダを溶融状態にし、軟磁性粉末とバインダとを混練し、これを金型内に射出するようになすこともできる。
【００５４】
軟磁性混合材を金型内に射出した後、適当な時間冷却することで金型のキャビティ形状に応じた所定形状を有する射出成形コアを得ることができる。なお、得られた射出成形コアは、必要に応じて、機械加工等などの加工が施されても良い。
射出成形装置としては、横型射出成形装置、縦型射出成形装置、プランジャー式射出成形装置、スクリュー式射出成形装置、電動式射出成形装置、油圧式射出成形装置、２材射出成形装置、これらを組み合わせた射出成形機装置等を用いることができる。
【００５５】
本発明では上記コアを、軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂との混合材（混合材は他の材料を含有していても良い）を射出成形して成る成形体にて構成しておくのが好適である（請求項２）。
このようにすれば、短時間で且つ容易にコアを成形することができる。
【００５６】
本発明において、この絶縁膜の厚みは用いるフィルムの膜厚によって定まるものであり、従ってかかるフィルムとして様々な厚みのフィルムを用いることで、絶縁膜の膜厚を自在に異ならせることができる。
而して絶縁膜の膜厚を薄くしておくことで、コイル外径を有効に小径化でき、コイルを小型化することができる。
【００５７】
本発明では、線材と線材との間の絶縁膜を形成するフィルムとして樹脂フィルムを用いる場合において、絶縁膜に耐熱性が要求される場合には、樹脂のフィルムとして耐熱性に優れた材質のフィルムを用いる。この場合、ポリイミド（ＰＩ）樹脂のフィルム，ポリアミド（ＰＡ）樹脂のフィルム，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂のフィルム，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂のフィルム等を好適に用いることができる。
【００５８】
このうちポリイミド樹脂のフィルムは高耐熱，高強度を有し、またポリアミド樹脂のフィルムは高強度，高熱伝導の特性を有するとともに安価であり、またポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィルムは高絶縁性を有し、ポリフェニレンサルファイド樹脂のフィルムは吸湿性が無視できるほど小さくなおかつ加水分解し難く、更には安価である等の特徴があり、目的に応じてそれらを使い分けることができる。
【００５９】
またフィルムの厚みは、好ましい厚みとして、絶縁被膜つきの平角銅線の膜厚を重ね合わせた厚みより薄くでき、フィルムの取り扱い易さという観点から５０μｍ以下とするのが良い。これだけでも圧延平角線が使用できるという利点がある。更には、コイルやコアの小型化・低損失化という観点から３０μｍ以下とするのがより好ましい。更に好ましくは、コイル線間の電位差の数十ボルトに対し安全率をみて最低２００Ｖの耐電圧を有する８〜１５μｍ程度の膜厚とするのが良い。
尚、絶縁破壊耐力は材質と厚みにより異なる。比較的入手し易く膜厚が薄いフィルムの厚みと絶縁破壊耐力は以下のようになる。
ポリイミド樹脂のフィルムは厚み１２．５μｍの下で絶縁破壊耐力４００Ｖであり、ポリアミド樹脂のフィルムは８μｍの厚みの下で絶縁破壊耐力２００Ｖを有し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィルムは膜厚１２μｍの下で１５００Ｖの絶縁破壊耐力を有し、更にポリフェニレンサルファイド樹脂のフィルムは膜厚１２μｍの下で２００Ｖの絶縁破壊耐力を有している。いずれも耐電圧２００Ｖは満足しており、これらのものを用いるのが好ましい。
【００６０】
本発明のリアクトルはまた、周波数が１〜５０ｋＨｚの交番磁界中で使用されるもの、例えば上記のハイブリット自動車や燃料電池自動車，電気自動車或いは太陽光発電の昇圧回路に用いられるリアクトルに好適に適用可能である。
【００６１】
ところで本発明のリアクトルにおいては、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を射出成形による成形体で構成するものであり、この場合、短時間で樹脂被覆層を成形でき、生産性も高いものであるが、このときコイルをどのようにして成形型のキャビティ内に位置決状態に保持するか、また射出圧や流動圧によってコイルの変形をどのようにして防止するかといった点が大きな課題となる。
成形時にコイルが大きく変形してしまうとリアクトルの特性を悪化させてしまう。
【００６２】
そこで本発明のリアクトルでは、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を、コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成し、且つそれら成形体を射出成形により接合し一体化して構成する。
【００６３】
樹脂被覆層をこのように構成することで、絶縁被覆コイルを含むリアクトルを次のようにして製造することができる。
即ち、長尺をなす平角線材を樹脂のフィルムとともに共巻きしてコイルを製造する工程Ａと、樹脂被覆層を射出成形して絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態にコアを成形する工程Ｃとを経てリアクトルを製造し、そして樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、次のようにして射出成形を行うことができる。
【００６４】
即ちこの製造方法では、樹脂被覆層を射出成形する工程を、１次成形工程と２次成形工程とに分けて射出成形する。
具体的には、１次成形工程でコイルの内周面又は外周面に対し樹脂被覆層用の１次成形型を接触させてコイルを径方向に位置決めし拘束した状態で、コイルの外周側又は内周側に形成される１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つコイルと一体化する。
【００６５】
そして２次成形工程では、その後において１次成形体をコイルとともに２次成形型にセットし、コイルの内周側又は外周側に形成される２次成形キャビティに上記樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し、且つコイル及び１次成形体と一体化する。
【００６６】
この製造方法では、絶縁被覆コイルを射出成形するに際し、成形を少なくとも２回に分けて行うことで、コイルを成形型により良好に位置決めし保持した状態で絶縁被覆コイル、即ち樹脂被覆層を良好に射出成形することができ、その成形に際してコイルが射出圧や流動圧により位置ずれしたり変形したりするのを良好に防止することができ、且つ樹脂被覆層をコイルを被覆する状態に良好に成形することができる。
【００６７】
尚、請求項２に従ってリアクトルのコアを射出成形の成形体にて構成する場合においては、リアクトルの製造、具体的にはコアの成形を次のようにして行うことができる。
即ち絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、キャビティに軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を、絶縁被覆コイルを隙間無く包み込む状態に射出成形し、コアを成形すると同時にこれを絶縁被覆コイルと一体化する（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態であるリアクトルの図である。
【図２】図１のリアクトルを分解して示した斜視図である。
【図３】図２の絶縁被覆コイルを樹脂被覆層とコイルとに分解して示した斜視図である。
【図４】図３の絶縁被覆コイルを別の角度から見た図及び上、下コイルに分解して示した図である。
【図５】同実施形態の絶縁被覆コイルの成形手順の説明図である。
【図６】図５に続く成形手順の説明図である。
【図７】図１のリアクトルの製造方法の工程説明図である。
【図８】同実施形態における絶縁被覆コイルの成形方法の説明図である。
【図９】図１のリアクトルにおけるコアの成形方法の説明図である。
【図１０】同実施形態におけるコイルの製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の背景の問題点を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図１において、１５はリアクトルで、軟磁性樹脂成形体から成るコア１６の内部にコイル１０が、後述の絶縁被覆コイル２４として埋込状態に一体化されている。即ちコア１６は、ギャップをもたない構造のリアクトルとなるように作製してある。
【００７０】
この実施形態において、コイル１０は絶縁被膜の付いていない金属単体の平角線材を、線材の厚み方向（径方向）に巻回してコイル形状となしたフラットワイズコイルで、図１０（Ｂ）に示すように隣合う線材６Ａと６Ａとの間に樹脂の絶縁膜７Ａが介在させてある。ここで絶縁膜７Ａは、線材６Ａと同幅となしてある。
このコイル１０は、次のようにして製造することができる。
【００７１】
図１０（Ａ）において、６は圧延材から成る金属単体の長尺の線材で、７は図１０（Ｂ）の線材６Ａと６Ａとの間の絶縁膜７Ａを形成するための、予め線材６と同幅で膜状に成形してある絶縁性の長尺をなす樹脂のフィルムである。
この例のコイル１０の製造方法では、長尺をなす金属単体の線材６をフラットワイズ巻きする際に、樹脂のフィルム７を挟み込む状態に長尺の線材６をその厚み方向に共巻きして行く。
そのことによって、図１０（Ｂ）に示すように線材６Ａと６Ａとの間に樹脂のフィルム７から成る絶縁膜７Ａが介在せしめられる。
【００７２】
本実施形態において、コイル１０は図３，図４に示しているように上コイル１０-１と下コイル１０-２とを巻き方が反対方向になるように上下に重ねて、それぞれの内径側の端部２０を接合し、１つの連続したコイルとして構成してある。但し１本の線材で上コイル１０-１と下コイル１０-２とを連続して構成したものであっても良い。
尚、上コイル１０-１と下コイル１０-２との間には大きな電位差が生ずるため、それらの間には図４（Ｂ）に示しているように円環状の絶縁シート２１が介装してある。ここで絶縁シート２１は厚みが約０．５ｍｍのものである。
尚図中１８はコイル１０におけるコイル端子で、径方向外方に突出せしめられている。
【００７３】
図５（Ａ）に示しているように、コイル１０は平面形状が円環状をなしている。
コイル１０は、図１に示しているようにコイル端子１８の先端側の一部を除いて全体的にコア１６に埋込状態に一体に内包されている。
【００７４】
この実施形態においてコイル１０は銅，アルミニウム，銅合金，アルミニウム合金等種々の材質のものを用いることができる。特に、絶縁被膜付き導線を得るのが難しい、アルミニウム，アルミニウム合金の線材でも容易にコイルとして適用できる。
【００７５】
この例において、コア１６は軟磁性粉と熱可塑性樹脂との混合材（混合材は他の材料を含有していても良い）を射出成形して得た成形体から成っている。
【００７６】
コイル１０は、コイル端子１８の先端側の一部を除いて、その全体が電気絶縁性の樹脂で外側から被覆されている。
図１，図２中２４はコイル１０と樹脂被覆層２２とから成る絶縁被覆コイルで、コイル１０はこの絶縁被覆コイル２４としてコア１６の内部に埋め込まれている。
この実施形態において、樹脂被覆層２２の厚みは０．５〜２．０ｍｍとしておくことが好ましい。
この樹脂被覆層２２は、軟磁性粉を含有していない電気絶縁性の熱可塑性樹脂から成っている。その熱可塑性樹脂としてはＰＰＳ，ＰＡ１２，ＰＡ６，ＰＡ６Ｔ，ＰＯＭ，ＰＥ，ＰＥＳ，ＰＶＣ，ＥＶＡその他種々の材質のものを用いることができる。
【００７７】
図２の分解図にも示しているように、コア１６は、１次成形体１６-１と２次成形体１６-２とを、図１（Ｂ）に示す境界面Ｐ１で射出成形による接合にて一体化して構成してある。
１次成形体１６-１は、図１，図２に示すように絶縁被覆コイル２４の外周面に接する円筒状の外周側成形部２５と、絶縁被覆コイル２４の図中下側に位置する底部２６とを有する容器状且つコイル軸線方向の図中上端に開口３０を有する形状をなしている。
尚、この１次成形体１６-１の外周側成形部２５には切欠部２８が設けられている。
この切欠部２８は、後述の絶縁被覆コイル２４の厚肉部３６（図２参照）を嵌め入れるためのものである。
【００７８】
一方２次成形体１６-２は、図２にも示しているように絶縁被覆コイル２４の内周面に接し、且つコイル１０の内側の空所を埋めて１次成形体１６-１における底部２６に達する内周側成形部３２と、絶縁被覆コイル２４の図中上側に位置し、１次成形体１６-１における上記の開口３０を閉鎖して、１次成形体１６-１の凹所４０及びそこに収容された絶縁被覆コイル２４を内側に隠蔽する上部の円形の蓋部３４とを一体に有している。
【００７９】
一方、コイル１０を被覆する樹脂被覆層２２もまた、図３の分解図にも示しているように１次成形体２２-１と２次成形体２２-２とから成っており、それらが図１（Ｂ）に示す境界面Ｐ２において射出成形による接合にて一体化されている。
【００８０】
１次成形体２２-１は、コイル１０の外周面を被覆する円筒状の外周被覆部４６と、コイル１０の下端面の全体を被覆する下被覆部４８とを一体に有している。
一方２次成形体２２-２は、コイル１０の内周面を被覆する円筒状の内周被覆部５０と、コイル１０の上端面の全体を被覆する上被覆部５２とを一体に有している。
尚、１次成形体２２-１には径方向外方に突出する厚肉部３６が全高に亘って形成されており、その厚肉部３６に、これを径方向に貫通する一対のスリット３８が形成されている。
コイル１０における上記の一対のコイル端子１８は、これらスリット３８を貫通して１次成形体２２-１の径方向外方に突出せしめられている。
また２次成形体２２-２には、径方向外方に突出する舌片状の突部４２が上被覆部５２に一体に形成されている。１次成形体２２-１における厚肉部３６は、その上面がこの突部４２にて被覆される。
【００８１】
図２〜図９に、図１のリアクトル１５の製造方法が絶縁被覆コイル２４の製造方法と併せて具体的に示してある。
この実施形態では、図５及び図６に示す手順に従って図５（Ａ）に示すコイル１０を外側から包み込むように樹脂被覆層２２を形成し、コイル１０と樹脂被覆層２２とを一体化して成る絶縁被覆コイル２４を構成する。
【００８２】
このとき、図５（Ｂ）に示しているように先ず外周被覆部４６と下被覆部４８を一体に有する１次成形体２２-１を成形し、しかる後に図６（Ｃ）に示すように内周被覆部５０と上被覆部５２とを一体に有する２次成形体２２-２を成形し、樹脂被覆層２２の全体を成形する。
【００８３】
図８に、その際の具体的な成形方法が示してある。
図８（Ａ）において、５４は絶縁被覆コイル２４具体的には樹脂被覆層２２用の１次成形型で、上型５６と下型５８を有している。
ここで下型５８は中型部５８Ａと外型部５８Ｂとを有している。
【００８４】
図８（Ａ）に示す１次成形型５４を用いた１次成形では、先ずコイル１０を１次成形型５４にセットする。このときコイル１０は図３に示す向きとは上下の向きを逆向きにしてセットする。
詳しくは下コイル１０-２が上側に、上コイル１０-１が下側に位置するように上下を逆向きにして１次成形型５４にセットする。
そして中型部５８Ａをコイル１０の内周面に接触させて、この中型部５８Ａによりコイル１０の内周面を径方向に拘束し保持する。
【００８５】
そして１次成形型５４の、コイル１０の外周側に形成されたキャビティ６６に通路６８を通じて樹脂（熱可塑性樹脂）材料を射出し、図１及び図５（Ｂ）に示す樹脂被覆層２２の１次成形体２２-１を射出成形する。
詳しくは、図８（Ｂ）に示す外周被覆部４６と下被覆部４８とを一体に有する１次成形体２２-１を射出成形する。
【００８６】
以上のようにして樹脂被覆層２２の１次成形体２２-１を成形したら、これと一体のコイル１０とともに、それらを図８（Ｂ）に示す２次成形型７０にセットする。
このとき、図８（Ｂ）に示しているようにコイル１０を１次成形体２２-１とともに上下逆向きにして２次成形型７０にセットする。
この２次成形型７０は、上型７２と下型７４とを有している。また下型７４は、中型部７４Ａと外型部７４Ｂとを有している。
この２次成形型７０は、１次成形体２２-１をコイル１０とともにセットした状態で、その内周側と上側とにキャビティ８０を形成する。
【００８７】
この２次成形型７０を用いた２次成形では、通路８２を通じて１次成形の際の樹脂材料と同一の樹脂材料をキャビティ８０に射出し、樹脂被覆層２２における２次成形体２２-２を射出成形して同時にこれを１次成形体２２-１及びコイル１０と一体化する。
【００８８】
本実施形態では、以上のようにして成形された絶縁被覆コイル２４を、図１のコア１６の成形の際にコア１６と一体化する。
その具体的な手順が図７及び図９に示してある。
この実施形態では、コア１６の全体を成形するに際して、図７に示すように先ず容器状をなす１次成形体１６-１を予め成形しておく。
【００８９】
そしてその後において、図７（Ａ）に示すように容器状をなす１次成形体１６-１の凹所４０の内部に、図５及び図６に示す手順で成形した絶縁被覆コイル２４を、１次成形体１６-１の開口３０を通じて図中下向きに全高に亘って嵌め込み、絶縁被覆コイル２４を１次成形体１６-１にて保持させる。
【００９０】
そしてその状態で１次成形体１６-１と絶縁被覆コイル２４とを成形型にセットし、コア１６における２次成形体１６-２を射出成形して、これを１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
【００９１】
図９（Ａ）は、１次成形体１６-１を成形するコア１６用の１次成形型を示している。
８４は、１次成形体１６-１を成形する１次成形型で、上型８６と下型８８とを有している。
【００９２】
ここでは通路９２を通じて軟磁性粉と熱可塑性樹脂の混合材をキャビティ９４に射出成形し、以て外周側成形部２５と底部２６とを一体に有する１次成形体１６-１を成形する。
【００９３】
図９（Ｂ）は、コア１６における２次成形体１６-２を成形する２次成形型を示している。
９６はその２次成形型で、上型９８と下型１００とを有している。
この２次成形では、先に成形した１次成形体１６-１に絶縁被覆コイル２４を嵌め込み、保持させた状態で、それらを２次成形型９６にセットする。
【００９４】
このとき、１次成形体１６-１はその外周面が２次成形型９６への全周に亘る接触によって径方向に位置決めされ、更に底部２６の下面が２次成形型９６内において上下方向に位置決状態に保持される。
即ち絶縁被覆コイル２４が１次成形体１６-１を介して２次成形型９６内で径方向にも、また上下方向にも位置決めされ保持される。
【００９５】
この２次成形では、その状態でキャビティ１０４よりも図中上方の通路１０２を通じキャビティ１０４内に１次成形の際と同一の混合材を射出し、以て図１（Ｂ），図２及び図７（Ｂ）の２次成形体１６-２を成形し、同時にこれを１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
ここにおいて図１及び図７（Ｂ）に示すリアクトル１５が得られる。
【００９６】
以上のような本実施形態によれば、コイル１０を成形型により良好に位置決めし保持した状態で、絶縁被覆コイル２４即ち樹脂被覆層２２を良好に射出成形することができ、その成形に際してコイル１０が射出圧や流動圧により位置ずれしたり変形したりするのを良好に防止することができ、且つ樹脂被覆層２２をコイル１０を被覆する状態に良好に成形することができる。
またコイル１０は樹脂被覆層２２と一体の絶縁被覆コイル２４をなしているため、コア１６を射出成形する際にコイル１０が変形を生じるのも良好に防止することができる。
【００９７】
この実施形態では、コア１６を射出成形する工程を、絶縁被覆コイル２４の外周面に接する筒状の外周側成形部２５を含む１次成形体１６-１を予め射出成形しておく１次成形の工程と、絶縁被覆コイル２４の内周面に接する内周側成形部３２を含む２次成形体１６-２を成形する２次成形の工程とに分け、そして２次成形の工程では、先の射出成形にて得た１次成形体１６-１の外周側成形部２５に絶縁被覆コイル２４を内嵌状態に嵌合させ、且つコア用の２次成形型９６にてその外周側成形部２５を外周側から径方向に拘束し保持した状態で、内周側成形部３２を含む２次成形体１６-２を成形し且つ同時に１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
【００９８】
即ちこの実施形態では、コア１６における外周側成形部２５が、予めコイル１０とは別に単独で１次成形体１６-１として成形されているため、コア１６の成形に際してその内側に位置しているコイル１０が原因となって外周側成形部２５に亀裂発生するといった問題は生じない。
【００９９】
コイル１０をキャビティにセットした状態で外周側成形部２５を射出成形した場合、冷却によって外周側成形部が径方向に収縮しようとしたとき、径方向内側にコイル１０が位置していることによって径方向に収縮するのが阻止される。そのため外周側成形部２５は周方向に収縮しようとして、そのときに外周側成形部に亀裂が生じてしまう。
しかるにこの実施形態では外周側成形部２５をコイル１０の存在していない状態で単独で成形するため、そうした不具合は生じない。
【０１００】
この実施形態ではまた絶縁被覆コイル２４、即ちコイル１０を１次成形体１６-１を介してコア１６用の２次成形型９６にて位置決めし保持した状態で、コアの２次成形体１６-２を成形するため、その際にコイル１０が射出圧及び流動圧にてセット位置から位置ずれするのを防止でき、コイル１０を予め設定した位置に正確に位置決めし且つ保持した状態でコア１６を成形完了することができる。
従ってコア１６の成形時にコイル１０が位置ずれすることによって、リアクトル１５の特性に悪影響が及ぶのを良好に防止することができる。
以上はコイル１０を上コイル１０-１と下コイル１０-２とを重ねて構成した場合の例であるが、本発明ではコイル１０を段重ねしない形態で、１段に構成することも可能である。
【実施例】
【０１０１】
本発明に従って、絶縁被膜の付いていない平角線材を樹脂のフィルムを挟み込む状態に共巻きして、フラットワイズコイル１０を構成し、その効果を以下に示す通り確認した。
尚上記以外のリアクトルの構成は次のようにした。
【０１０２】
（ａ）リアクトルの構成
ここでは、コア材の軟磁性粉末としてＦｅ-２Ｓｉ（質量％）の組成のものを用いた。
コア材の軟磁性粉末としては、アルゴンガスを用いて噴霧した軟磁性粉末を使用し、粉末熱処理は酸化防止や還元作用を狙って水素中で７５０℃×３時間行った。またコア材として１〜５０ｋＨｚの交番磁界中で使用されることを想定し、軟磁性粉末は粉末熱処理後に２５０μｍ以下に篩で篩ったものを使用した。
【０１０３】
次いで、透磁率を適正な範囲に制御するためや熱伝導率を高めるための観点及び金型内での流動性の観点から、軟磁性粉末を６５体積％の配合でＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂と混合した。そして２軸混練機により約３００℃で樹脂を溶融させ、軟磁性粉末と練り合わせてペレット化した。
そして横型インラインスクリュー式射出成形装置により、このペレット状の軟磁性混練物を約３００℃で加熱し溶融状態として、これを成形型内に射出した後、冷却してコア材を作製した。
【０１０４】
絶縁被覆コイル２４における樹脂被覆層２２はＰＰＳ樹脂製とし、その肉厚はコイル内周側が０．５ｍｍ，コイル外周側と上下面側は１ｍｍの肉厚とした。
またコイルを上下に２段に段重ねする場合には、上下のコイルの間に０．５ｍｍの厚みの絶縁シートを介在させた。
尚、コア１６の軸心とコイル１０の軸心、及びコア１６の軸方向中央とコイル１０の軸方向中央とはそれぞれ一致するように揃えて配置した。
【０１０５】
＜比較例１＞
平均膜厚２５μｍのポリアミドイミド樹脂の絶縁被膜付きの平角銅線（厚み０．８５ｍｍ（絶縁被膜付きの厚み）×幅９ｍｍ）を用いてフラットワイズコイル（内径５０ｍｍ，３２ターン）を構成し、これを樹脂被覆層２２で被覆して絶縁被覆コイル２４とした。
尚、コイル１０は上記の図に示したものと異なって２段に段重ねせず、１段で構成している。この点は後述する比較例３を除いて何れも同じである。
【０１０６】
＜実施例１＞
膜厚１２．５μｍのポリイミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸銅線（厚み０．８ｍｍ×幅９ｍｍ）の巻線時に線材と線材との間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５０ｍｍ，３２ターン）を構成し、そしてこれを樹脂被覆層２２にて被覆して絶縁被覆コイル２４とした。
この結果、コイル外径を２．４ｍｍ小径化することができた。またその結果、銅線使用量を６％少なくでき、更に樹脂被覆層に用いる樹脂も５％少なくすることができた。
【０１０７】
＜比較例２＞
比較例１のコイルを用いてリアクトル（外径φ１１７．４ｍｍ×高さ３１ｍｍ）を構成した。
【０１０８】
＜実施例２＞
上記実施例１のコイルを用いてリアクトル（外径φ１１５ｍｍ×高さ３１ｍｍ）を構成した。
この実施例２のリアクトルは比較例２と同一インダクタンスである（尚インダクタンスの測定方法は下記とした）。
この実施例２では、リアクトル外径で略２．４ｍｍ小径化することができた。その結果コア材使用量も４％少なくすることができた。またリアクトル全体として、体積％で４％小さくでき、重量も４％小さくすることができた。
また、比較例２対比で、重畳電流０Ａ（ゼロアンペア）での損失で４％低減できた。この低減分はほとんどが鉄損低減による効果と推定される。また、重畳電流５０Ａでの直流銅損で６％低減できた（これらの損失の評価方法は下記）。
【０１０９】
＜比較例３＞
平均膜厚２５μｍのポリアミドイミド樹脂の絶縁被膜付きの平角銅線（厚み１．２５ｍｍ×幅６ｍｍ）を用いて、フラットワイズ巻きしたコイル（内径５３ｍｍ，１６ターン）を上下に２段に段重ねして、全体を樹脂被覆層２２にて被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。そしてこの絶縁被覆コイルを用いてリアクトル（外径φ１０６ｍｍ×高さ３４．５ｍｍ）を構成した。
【０１１０】
＜実施例３＞
膜厚８μｍのポリアミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸銅線（厚み０．６ｍｍ×幅１２ｍｍ、扁平度２０）の巻線時に線材間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５３ｍｍ，３２ターン）を構成するとともに、その全体を外側から樹脂被覆層２２で被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。
そしてこれを用いてリアクトル（外径φ１０５ｍｍ×高さ３４ｍｍ）を構成した。このもののインダクタンスは比較例３と同一インダクタンスである。
【０１１１】
この実施例３では、比較例３対比で、リアクトル全体として重量で３．０％小さくすることができ、また体積で３．３％小さくすることができた。
またスイッチング周波数２０ｋＨｚで３００Ｖ→６００Ｖ昇圧の重畳電流０Ａでの損失を２５％低減することができた（この損失の評価方法は下記）。この内２〜３％分は鉄損低減分と推定されるが、残りの低減分は高偏平平角銅線を用いたことによる表皮効果損の低減によるものと推定される。
【０１１２】
＜実施例４＞
膜厚８μｍのポリアミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸アルミ線（厚み０．６ｍｍ×幅１２ｍｍ、扁平度２０）の巻線時に線材間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５３ｍｍ，３２ターン）を構成するとともに、その全体を外側から樹脂被覆層２２で被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。
そしてこれを用いてリアクトル（外径φ１０５ｍｍ×高さ３４ｍｍ）を構成した。このもののインダクタンスは比較例３と同一インダクタンスである。
【０１１３】
この実施例４では、比較例３対比で、コイル単体で重量７０％低減、リアクトル全体として重量２５％低減できた。更には高価な絶縁被膜付き平角銅線を、安価で加工し易い圧延アルミ材で置き換えられ、コイルにかかるコストを１／３以下に低減できた。
尚上記実施例，比較例は全て耐電圧試験及び熱衝撃試験の評価を行い、何れも基準を満たしている。
【０１１４】
［評価方法］
＜インダクタンス測定＞
インダクタンスの測定は、リアクトル１５を昇圧チョッパ回路に組込み、入力電圧３００Ｖ、昇圧後電圧６００Ｖ、スイッチング周波数１０ｋＨｚ（比較例３，実施例３では２０ｋＨｚ）で所定の重畳電流を流して回路を駆動させた。そしてリアクトルに流れる電流（片方の端子にクランプ式電流計を取り付け測定）の波形を測定し、ある時間間隔の電流波形の傾きからインダクタンスを算出した。
【０１１５】
＜損失測定＞
損失の測定は以下の方法で行った。
水冷プレート上にリアクトル１５を固定した。このとき熱伝導グリスを水冷プレートとの間に薄く塗布した。
重畳電流０Ａ及び５０Ａで３００Ｖ→６００Ｖにスイッチング周波数１０ｋＨｚ（比較例３、実施例３は２０ｋＨｚ）の条件でインダクタンス測定と同じ昇圧チョッパ回路で駆動させ、熱的に定常状態（コアの内部温度や冷却水温が時間的に変化しなくなる状態）になるまで連続運転した。また冷却水はチラー（恒温水循環装置）で５０℃、毎分１０リットルで流れるよう制御した。
この時のコア内部の温度を数点測定して、その最も高い温度を内部温度とした。温度の測定箇所には熱電対を埋め込んで測定を行った。
この時の水冷プレートの冷却水の流量と、入側と出側の温度との差から熱量を測定し、この熱量を損失とした。重畳電流０Ａ及び５０Ａの時のそれぞれの損失の値を求め、重畳電流５０Ａの時の損失から重畳電流０Ａの時の損失を差引いた値を、重畳電流５０Ａの直流銅損とした。
【０１１６】
ここで、重畳電流０Ａでの損失を要因毎に分解すると、以下のようになる。
・コア材の損失（ヒステリシス損失と渦電流損失の和）からくる損失（鉄損）
・リアクトルに流れる電流から直流重畳電流を除いた電流振幅分によるコイルの発熱からくる損失（交流銅損）
・コイルの導線に高周波電流が流れる際に生じる表皮効果からくる損失（表皮効果損）
・隣り合う導線同士が電流の流れを互いに阻害しあう近接効果からくる損失（近接効果損）
これらを正確に分解することは困難であるため、各実施例、比較例では、重畳電流０Ａでの損失を直接比較している。
【０１１７】
＜耐電圧測定＞
耐電圧測定は次のようにして行った。
ここではリアクトル１５をアルミベースプレート上に直接置いて、リアクトル１５をアルミベースプレートに電気的に繋がった状態とし、そして測定装置の一方の端子をリアクトル１５の一方のコイル端子１８に、また他方の端子をアルミベースプレートにそれぞれ結線し、そしてその状態で通電を行って交流０Ｖ〜３５００Ｖ（ボルト）まで徐々に電圧を高め、３５００Ｖで１秒間保持した。
その際、流れる電流が１０ｍＡ（ミリアンペア）以下であれば合格、それよりも多ければ不合格として耐電圧を判定した。
【０１１８】
＜熱衝撃試験＞
熱衝撃試験は次のようにして行った。
（ａ）[試験方法]：下記熱衝撃試験装置で低温槽を−４０℃とし、高温槽を１５０℃とし、低温さらしと高温さらしとを交互に繰り返し、６００サイクル実施した。また、各さらし時間は２時間とした。
（ｂ）[評価基準]：６００サイクル後、（i）外観にクラックなきこと。（ii）再度耐電圧試験を実施しクリアできること。（iii）熱衝撃試験前後のインダクタンスの変化が５％以下であること。
（ｃ）[試験装置]：エスペック社製で型式はＴＳＡ−４１Ｌ−Ａである。
【０１１９】
以上本発明の実施形態，実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様，形態で実施，構成可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
６ 線材
７ 樹脂のフィルム
７Ａ 絶縁膜
１０ コイル
１５ リアクトル
１６ コア
１６‐１ １次成形体
１６‐２ ２次成形体
２２ 樹脂被覆層
２４ 絶縁被覆コイル
４６ 外周被覆部
５０ 内周被覆部
６６ １次成形キャビティ
８０ ２次成形キャビティ
８４ １次成形型
９６ ２次成形型
【技術分野】
【０００１】
この発明は軟磁性粉末を含んだコアの内部に導電性の導体線材を巻いて成るコイルを内蔵したリアクトル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアの内部に絶縁被膜付きの導体線材、詳しくは外表面の全面に絶縁被膜を付着形成した絶縁被膜付きの導体線材を巻いて成るコイルを内蔵した、インダクタンス部品としてのリアクトルが従来様々な分野に用いられている。
例えばハイブリット自動車や燃料電池自動車，電気自動車等ではバッテリーと、モータ（電気モータ）に交流電力を供給するインバータとの間に昇圧回路が設けられており、その昇圧回路にインダクタンス部品であるリアクトル（チョークコイル）が用いられている。
例えばハイブリット自動車では、バッテリーの電圧は最大で３００Ｖ程度であり、一方モータには大出力が得られるように６００Ｖ程度の高電圧を印加する必要がある。そのための昇圧回路用の部品としてリアクトルが用いられている。
このリアクトルは太陽光発電の昇圧回路用その他にも広く用いられている。
【０００３】
従来においてこのリアクトルは、一対のＵ字状のコア片をそれぞれの端面間に所定のギャップを生ぜしめる状態に配置して成るコアの周りに、コイルを巻回した形態のものが一般に使用されていた。
【０００４】
しかしながらこの形態のリアクトルの場合、コイルが外部に露出した状態にあるため、コイルの励磁に伴いコイル振動が発生してこれが騒音となったり、またコイル片間のギャップの寸法を高精度で定めなければならない他、コアとコイルとの組付けの工程が必要である等の問題があり、そこで軟磁性粉と樹脂との混合材から成る成形体（軟磁性樹脂成形体）にてコアを構成し、そしてそのコアの内部にコイルを埋込状態に一体に内包した形態のリアクトルが提案されている。
【０００５】
例えば下記特許文献１，特許文献２にこの種形態のリアクトル及びその製造方法が開示されている。
これら特許文献１，特許文献２に示すリアクトルの製造方法は、外ケースないし容器の内部にコイルをセットした状態で、熱硬化性の樹脂の液に軟磁性粉を分散状態に混合したものを、外ケースないし容器の内部に注入し、そしてその後これを所定温度に加熱し且つ所定時間かけて樹脂液を硬化反応させ、以てコアを成形すると同時にコイルと一体化させるといったものである。
【０００６】
このようにして得たリアクトルの場合、コイル振動に伴う騒音の発生を防止でき、またコア片とコア片との間にギャップを高精度で設定するといったことを必要とせず（成形体コアの軟磁性粉と軟磁性粉との間に微小なギャップが形成される）、更にコアとコイルとの組付けの工程を必要としない他、コイルをコア（軟磁性樹脂成形体）にて外側から保護できる等の利点を有する。
【０００７】
しかしながらこのように絶縁被膜付きのコイルを容器内にセットした状態で、そこに軟磁性粉を分散状態に混合した熱硬化性の樹脂の液を注入したとき、図１１の模式図に示しているように、その際の注入の圧力や流動の圧力で軟磁性粉１４（軟磁性粉１４としては硬質の金属鉄粉等が用いられる）がコイル１０の線材１１表面の絶縁被膜１２に強く当ったり擦れを生じたりし（リアクトルのコアの場合、通常鉄粉等の軟磁性粉が体積％で５０〜７０％程度含有されている）、それによってコイル１０表面の絶縁被膜１２が破れたりする等損傷してしまう問題が生ずる。
【０００８】
コイル１０の上記の絶縁被膜１２は、通常絶縁性の樹脂（例えばポリアミドイミド）を溶剤に溶かして所定粘性とした液（ワニス）を、コイル１０を形成する線材１１の表面に塗布し、その後これを乾燥及び硬化反応させて被膜形成することによって得られているが、この絶縁被膜１２は膜厚が平均で２５μｍ程度のものであり、そのような絶縁被膜１２に対してコアの成形時に鉄粉等の軟磁性粉１４が強く当たったり擦れを生じたりすることで絶縁被膜１２が損傷してしまう。
而してこのようにして絶縁被膜１２が損傷するとコイル１０の絶縁性能が低下し、リアクトルにおける耐電圧（絶縁破壊電圧）特性が低下してしまう。
【０００９】
その外、容器内にコイルをセットして軟磁性粉と熱硬化性樹脂の液との混合材を注入したとき、その注入圧や流動圧によってコイルが変形してしまう問題を生ずる。
【００１０】
コイルは、それ自身あたかもアコーディオンのように簡単に伸張変形したりねじれ変形したりし易いものであり、軟磁性粉と熱硬化性樹脂の液との混合材を容器内に注入したとき、その注入の圧力や流動圧によって容易にコイルが変形してしまうのである。
そしてこのようにしてコイルが変形してしまうとリアクトルとしての性能が損なわれてしまう。
【００１１】
これに加えて熱硬化性樹脂が硬化する際の硬化収縮によって絶縁被膜に応力が加わり、このときにも絶縁被膜がその応力によって損傷してしまうといった問題が生ずる。
【００１２】
リアクトルの製造方法としては、他に、コイルを成形型のキャビティ内にセットしておき、軟磁性粉と熱可塑性樹脂との混合材をキャビティ内に射出し、以てコアを射出成形するとともに、その内部にコイルを埋込状態に一体化する方法が考えられる。
【００１３】
特にこのような射出成形にてコアを成形する場合、強い射出圧及び流動圧の下にコイルがより変形し易いとともに、コイルの絶縁被膜１２に対して軟磁性粉が強く当り或いは擦れを生じ、絶縁被膜が一層傷付き易い問題を生ずる。
【００１４】
また特に射出成形にてコアを成形する場合、成形時の加熱による膨張と冷却による収縮とによって絶縁被膜に熱応力が加わり、その熱応力によって絶縁被膜が損傷してしまうといった困難な問題が発生する。
【００１５】
軟磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂は、成形型のキャビティ内への射出時において温度が例えば３００℃以上の溶融状態で液状のものであり、射出後に成形型で冷却されて固化し成形体となる。
【００１６】
その際に或いはその後成形型から取り出されて室温まで冷却される過程で、成形体としてのコアが大きく収縮しようとする。そしてそのコアの収縮の際にコアとコイルとの収縮量の差に起因してコイルの絶縁被膜に大きな応力が作用し、そのことによって絶縁被膜に歪みが発生し、またその歪みによって絶縁被膜が破れたりする等損傷してしまう。
これもまたリアクトルとしての耐電圧特性に悪影響を及ぼす。
【００１７】
このような問題の対策として、絶縁被膜付きのコイルの全体を電気絶縁性の樹脂にて外側から包み込む状態に被覆して、予めコイルを絶縁被覆コイルとなしておき、その状態でこれを一体に内包する状態にコアを成形するといったことが考えられる。
従来において、コイルをこのような絶縁被覆コイルとなしておいて、その状態でコアを成形する点については例えば下記特許文献１等に開示されている。
【００１８】
ところで、コイルの全体を外側から包み込む状態に被覆する樹脂被覆層をディッピング手法にて形成すると、即ち樹脂の液にコイル全体を浸漬し、これによりコイル全体を被覆する状態に塗布した樹脂の液を、その後硬化反応させて上記の樹脂被覆層を形成する方法の場合、必然的に樹脂被覆層の厚みは２０μｍ程度の薄いものとなる。
【００１９】
電気部品としてのコイルは、他部品へ絶縁性能として、安全率を考慮して定格電圧の５〜２０倍の耐電圧特性が要求される。
例えば、上記のハイブリット自動車の昇圧回路用に用いられるリアクトルの場合、耐電圧３０００Ｖ程度の高い耐電圧が必要とされるが、そのためには樹脂被覆層の厚みは最低でも０．１ｍｍ以上必要である。しかるに上記のディッピング手法により形成される樹脂被覆層ではその厚みが不十分である。
【００２０】
尤も、ディッピング及びその後の硬化を何回も繰返し行うことによって、樹脂被覆層の厚みを０．１ｍｍ以上に厚くするといったことも可能であるが、この場合、ディッピング及び硬化反応の繰返しを何回も行わなければならず、処理コストが非常に高価なものとなってしまう。
【００２１】
一方、従来の絶縁被膜付き線材において、線材の全外表面に亘って固着形成される絶縁被膜は、上記のように線材の外表面に樹脂の液を塗布し硬化させることによって形成しているが、この絶縁被膜は、隣り合う線材同士の耐電圧の観点で逆に膜厚が厚過ぎるといった問題がある。
【００２２】
リアクトル用のコイルの線材として、従来平角線材が用いられているが、この線材の外表面に固着形成される絶縁被膜の膜厚は２０μｍ以上の膜厚、通常は２０〜３０μｍの膜厚である。
従ってコイルにおける隣合う線材と線材との間に介在する絶縁被膜の全厚みは２０〜３０μｍの２倍の４０〜６０μｍの厚みとなる。
【００２３】
しかしながらコイルにおける隣合う線材と線材との電位差はせいぜい数十ボルト程度であり、安全率を考慮しても耐電圧は１００Ｖ〜２００Ｖ程度である。このような耐電圧に対して４０〜６０μｍの絶縁被膜は、その厚みが不必要に厚いものである。
その結果、同じ巻数の下でコイル外径が大径化し、コイルが大型化してしまう。
そしてコイルの大径化によって、コイルを構成する線材の全線長が長くなり、その分コイルの所要コストが高くなるのに加えて、コイルにおける直流重畳電流によるコイルからの銅損（以下、直流銅損）が大となり、このことがリアクトルの性能の低下に繋がるといった問題を生ずる。
【００２４】
更にコイルが大径化し、大型化することによって、リアクトル自体も大型化してしまい、使用するコア材の量も必然的に多くなり、これもまたリアクトルのコストを押し上げる要因となる。
【００２５】
加えて従来の絶縁被膜付きの平角線材は、その製造方法による制約から、線材の扁平度を十分に高めることが難しく、その扁平度はせいぜい１０程度であって、これよりも扁平度の高いものを得ようとするとそのコストが急激に高くなってしまう。
而して平角線材の扁平度が一定以下に制約されることから、これを高周波で使用したときに表皮効果による発熱が大となってしまう。
【００２６】
尚本発明に対する先行技術として、下記特許文献３には「電磁コイルの製造方法及びその装置」についての発明が示され、そこにおいてシート状導体（線材）とＰＥＴフィルム等の絶縁シートを所定回数共巻状態に巻回し、その後エポキシプリプレグテープで幅方向外側の絶縁層を形成し且つこれを加熱硬化させる点が、特許文献３に開示の発明に対する従来技術として開示されている。
【００２７】
しかしながらこの特許文献３に開示のものは、コイル全体を包み込む状態に被覆する絶縁被覆の形態が本発明と異なっており、更にこの特許文献３の発明では、上記シート状導体と絶縁シートとを所定回数共巻きして線材と線材との間の絶縁層を形成する方法ではコイルの小型化の障害になるとするもので、本発明の成立を否定する内容のものであり、従って本発明と異なったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開２００７−２７１８５号公報
【特許文献２】特開２００８−１４７４０５号公報
【特許文献３】特開２０００−２１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は以上のような事情を背景としてなされたもので、リアクトルに用いられる絶縁被覆コイルにおける隣合う線材と線材との間の絶縁膜の膜厚を、所要の耐電圧を保持しつつ薄くし得て絶縁被覆コイルを小径化、小型化でき、コイルにおける直流銅損を低減し得るとともに、併せて絶縁被覆コイルのための所要コストを安価とすること、またリアクトルを小型化し得てコア材に要するコストを安価とすることを目的とする。
また本発明の他の目的は、コイルにおける平角線材の扁平度を従来に増して高めることを可能とし、これに伴って高周波で使用したときの表皮効果による発熱を抑制可能とすることを目的とする。
更に本発明の他の目的は、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を１回の成形で十分な厚みで形成でき且つこれを短時間で容易に成形できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
而して請求項１はリアクトルに関するもので、軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコアの内部に、導体線材を巻回したコイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイルを内蔵したリアクトルであって、前記コイルは、絶縁被膜の付いていない平角線材を該線材と線材との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に該線材の厚み方向に巻回したフラットワイズコイルとなしてあるとともに、前記絶縁被覆コイルの前記樹脂被覆層は熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成してあり、且つ該樹脂被覆層は、前記コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、該コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成してあり、且つそれら成形体を射出成形により接合して一体化してあることを特徴とする。
【００３１】
請求項２のものは、請求項１において、前記コアが、前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を射出成形して成る成形体で構成してあることを特徴とする。
【００３２】
請求項３はリアクトルの製造方法に関するもので、長尺を成す前記平角線材を、該平角線材に対応した幅で長尺に成形してある前記フィルムとともに且つ該フィルムを該線材と線材との間に挟み込むようにして共巻きし、前記コイルを製造する工程Ａと、前記樹脂被覆層を射出成形して該コイルを該樹脂被覆層で被覆し、前記絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、該絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態に前記コアを成形する工程Ｃと、を経て前記リアクトルを製造し、且つ前記樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、前記コイルの内周面又は外周面に対して該樹脂被覆層用の１次成形型を接触させ、該１次成形型にて該コイルを該内周面又は外周面において径方向に位置決めし拘束した状態で、該コイルの外周側又は内周側に形成される該１次成形型の１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つ該コイルと一体化する１次成形工程と、しかる後該１次成形体を該コイルとともに該樹脂被覆層用の２次成形型にセットして、該コイルの内周側又は外周側に形成される該２次成形型の２次成形キャビティに前記樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し且つ該コイル及び前記１次成形体と一体化する２次成形工程と、に分けて射出成形を行うことを特徴とする。
【００３３】
請求項４のものは、請求項３において、前記コアの成形工程では、前記絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、該キャビティに前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を前記絶縁被覆コイルを隙間なく包み込む状態に射出成形し、前記請求項２に記載のリアクトルを製造することを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００３４】
以上のように請求項１のものは、絶縁被膜の付いていない平角線材を、線材と線材との間に予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に、線材の厚み方向に巻回してフラットワイズコイルとなし、また絶縁被膜コイルの樹脂被覆層を熱可塑性樹脂の射出成形体で構成して、その絶縁被覆コイルとこれを内蔵したコアとでリアクトルを構成するようになしたものである。
【００３５】
この請求項１によれば、コイルにおける線材（平角線材）と線材との間に介在して、それら線材同士を絶縁する絶縁膜の厚みを、用いるフィルムの厚みを変えることで自在に異ならせることができるとともに、求められる耐電圧を確保しつつ、その膜厚を最小限の膜厚とすることが可能である。
【００３６】
これによりコイル外径を小径化し得てコイルを小型化することができ、従ってまたリアクトルを小型化することが可能となる。
またコイルを構成する線材の線長を短くすることができ、これにより線材のための所要コストを安価となし得るとともに、併せてリアクトルのための所要コア材を少量化し得て、コア材のためのコストも安価となすことができる。
更に線材の線長を短くできることによって、動作時における直流銅損を少なくすることができる。
【００３７】
またこの請求項１のリアクトルにおいては、絶縁被膜の付いていない平角線材を用いてコイルを構成することができるため、かかる線材として圧延加工した線材を用いることが可能となり、線材に要する所要コストを低減することができる外、扁平度が１０を超える高扁平度の線材を容易に製造することができる。
而してこのような高扁平度の線材を用いることが可能となることによって、高周波で使用したときの表皮効果によるコイルの発熱を効果的に抑制することができる。
【００３８】
尚、本発明に従ってコイルを構成した場合、線材の幅方向の端面は露出した状態となる。
そこでこの請求項１では、コイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込み、コイルを被覆する。そして線材と線材との間の絶縁膜及び樹脂被覆層の全体によって、コイルに対し十分なる絶縁性を与えることができる。
この請求項１では、その絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を、熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成し、且つその樹脂被覆層を、コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含み、且つそれら２つの成形体を射出成形により接合し一体化した形態で構成する。
樹脂被覆層をこのように２つの成形体を含んで構成し且つそれらを射出成形により接合一体化することで、樹脂被覆層を容易に射出成形にて成形することができる。
【００３９】
この場合、樹脂被覆層を簡単な成形操作によって形成でき、しかも樹脂被覆層を十分な肉厚で形成することができ、コイルに対し高い耐電圧（絶縁破壊電圧）特性を付与することができる。
尚本発明において、リアクトルは以下のような構成とし、また以下のような方法で製造することができる。
【００４０】
（軟磁性粉末の成分について）
本発明では軟磁性粉末として純Ｆｅ若しくはＳｉを０．２〜９．０％（質量％以下同じ）含有した組成の粉末を用いるのが望ましい。
純Ｆｅはコアロスが高い難点がある一方で安価で取扱い易く、磁性材料中では磁束密度がパーメンジュールに次いで高い特徴を有し、従ってこの特徴を重視する場合には純Ｆｅの粉末を用いるのが望ましい。
【００４１】
Ｓｉを０．２〜９．０％含有したＦｅ基軟磁性合金の粉末は、Ｓｉの増加に伴い純Ｆｅより磁束密度は低くなるが、コアロスも小さくできるため、両者のバランスが良く取扱い易い利点を有する。
特にＳｉの含有量が６．５％のときコアロスは極小値を取り、磁束密度も比較的高いため、優れた軟磁性材料となる。
６．５％を超えるとコアロスは増加に転じるが、それでも９．０％までは磁束密度も高いため十分実用的である。
但し９．０％を超えると磁束密度は小さく、コアロスは大きくなる。
一方０．２％未満ではほぼ純Ｆｅと同じ特徴となる。
【００４２】
Ｓｉ含有のＦｅ基軟磁性合金の粉末において、Ｓｉを６〜７％含有したものは、インダクタンス特性と発熱特性とのバランスが良く、これらを重視する場合にはＳｉを６〜７％含有した組成のものを用いるのが望ましい。
他方Ｓｉを２〜３％含有したものは、コストとインダクタンス特性及び発熱特性等の性能のバランスが良く、この点を重視する場合にはＳｉを２〜３％含有したものを用いるのが望ましい。
【００４３】
本発明では軟磁性粉末に、必要に応じてＣｒ，Ｍｎ，Ｎｉの１種以上を任意元素として添加しておくことができる。
但しＣｒを添加する場合には、この添加量を５質量％以下とするのが良い。その理由はコアロスをより低減し易くなることによる。
またＭｎ，Ｎｉは合計で１質量％以下とするのが良い。その理由は低い保磁力を維持し易くなることによる。
【００４４】
（粉末について）
上記軟磁性粉末は、ガス噴霧、水噴霧、遠心噴霧、これらの組み合わせ（例えば、ガス・水噴霧）、ガス噴霧直後に速やかに冷却する等によるアトマイズ法や、ジェットミル、スタンプミル、ボールミル等による機械粉砕法や、化学還元法などによる粉末を用いることができる。
【００４５】
比較的歪みが小さい、球状になりやすく分散性に優れる、粉砕に機械的エネルギーが不要であるなどの観点から、上記軟磁性粉末はアトマイズ法による粉末とするのが良い。より好ましくは歪みが小さく、酸化も少ないなどの観点からガスアトマイズ法による粉末とするのが良い。
【００４６】
上記軟磁性粉末の粒径は、例えば、アトマイズ時の粉末の歩留まり、混練時の混練トルクや焼き付き性、射出成形時の流動性、磁心で使用される周波数などの観点から１〜５００μｍの範囲内、好ましくは５〜２５０μｍの範囲内、より好ましくは１０〜１５０μｍの範囲内とするのが良い。
【００４７】
粉末は粒径が小さくなるほど渦電流損失の低減には効果が大きいものの、逆にヒステリシス損失は大きくなる傾向がある。したがって粉末の歩留り（すなわちコスト）と得られる効果（すなわちコアロス）とのバランス、使用される周波数などから、粉末の粒径の上下限や粒径の分布などを決めれば良い。
【００４８】
上記軟磁性粉末は、歪みの除去や結晶粒の粗大化を図るため、熱処理されていても良い。熱処理条件としては、水素、アルゴンの何れか一方または双方等の雰囲気下、温度７００℃〜１０００℃、時間３０分〜１０時間などを例示することができる。
【００４９】
軟磁性粉末とともにコア材を構成するバインダとしては、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂，ゴム，熱可塑性エラストマー若しくはそれらの組み合わせを用いることができる。好ましくは耐熱性、機械的強度などの観点から樹脂を好適に用いることができる。
【００５０】
その樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂，ポリアミド（ＰＡ）樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，エポキシ樹脂（例えばコアをポッティング成形する場合等）などを例示することができる。
このうち耐熱性、難燃性、絶縁性、成形性、機械的強度などの観点からポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂が好適である。
【００５１】
軟磁性粉末とバインダとの混合材における軟磁性粉末の割合は、磁束密度を高めたり、透磁率を適切な範囲としたり、熱伝導率を高めたりするなどの観点から３０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上とするのが良い。
上記混合材には、軟磁性粉末、上記の有機高分子から成るバインダ以外にも必要に応じて酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、安定剤、強化剤、着色剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有していても良い。
【００５２】
軟磁性粉を含んだ混合材は、例えば軟磁性粉末と、粉末状等の有機バインダと、必要に応じて添加される各種の添加物とを適当な割合となるように配合し、これを２軸混練機等の混練機を用いてバインダを溶融状態として、各種配合物を練り合わせるなどの工程を経ることにより製造することができる。
【００５３】
（成形方法について）
成形方法は、コアを射出成形する場合には、射出成形装置に、軟磁性混合材として、予め軟磁性粉末と有機バインダとを混練した混練材を供給し、これを可塑化して（溶融状態にして）、金型内に射出することにより成形する方法を用いることができる。また他にも、射出成形装置に、軟磁性粉末と粉末状等の有機バインダとをそれぞれ単独または混合状態で供給し、装置中にて有機バインダを溶融状態にし、軟磁性粉末とバインダとを混練し、これを金型内に射出するようになすこともできる。
【００５４】
軟磁性混合材を金型内に射出した後、適当な時間冷却することで金型のキャビティ形状に応じた所定形状を有する射出成形コアを得ることができる。なお、得られた射出成形コアは、必要に応じて、機械加工等などの加工が施されても良い。
射出成形装置としては、横型射出成形装置、縦型射出成形装置、プランジャー式射出成形装置、スクリュー式射出成形装置、電動式射出成形装置、油圧式射出成形装置、２材射出成形装置、これらを組み合わせた射出成形機装置等を用いることができる。
【００５５】
本発明では上記コアを、軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂との混合材（混合材は他の材料を含有していても良い）を射出成形して成る成形体にて構成しておくのが好適である（請求項２）。
このようにすれば、短時間で且つ容易にコアを成形することができる。
【００５６】
本発明において、この絶縁膜の厚みは用いるフィルムの膜厚によって定まるものであり、従ってかかるフィルムとして様々な厚みのフィルムを用いることで、絶縁膜の膜厚を自在に異ならせることができる。
而して絶縁膜の膜厚を薄くしておくことで、コイル外径を有効に小径化でき、コイルを小型化することができる。
【００５７】
本発明では、線材と線材との間の絶縁膜を形成するフィルムとして樹脂フィルムを用いる場合において、絶縁膜に耐熱性が要求される場合には、樹脂のフィルムとして耐熱性に優れた材質のフィルムを用いる。この場合、ポリイミド（ＰＩ）樹脂のフィルム，ポリアミド（ＰＡ）樹脂のフィルム，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂のフィルム，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂のフィルム等を好適に用いることができる。
【００５８】
このうちポリイミド樹脂のフィルムは高耐熱，高強度を有し、またポリアミド樹脂のフィルムは高強度，高熱伝導の特性を有するとともに安価であり、またポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィルムは高絶縁性を有し、ポリフェニレンサルファイド樹脂のフィルムは吸湿性が無視できるほど小さくなおかつ加水分解し難く、更には安価である等の特徴があり、目的に応じてそれらを使い分けることができる。
【００５９】
またフィルムの厚みは、好ましい厚みとして、絶縁被膜つきの平角銅線の膜厚を重ね合わせた厚みより薄くでき、フィルムの取り扱い易さという観点から５０μｍ以下とするのが良い。これだけでも圧延平角線が使用できるという利点がある。更には、コイルやコアの小型化・低損失化という観点から３０μｍ以下とするのがより好ましい。更に好ましくは、コイル線間の電位差の数十ボルトに対し安全率をみて最低２００Ｖの耐電圧を有する８〜１５μｍ程度の膜厚とするのが良い。
尚、絶縁破壊耐力は材質と厚みにより異なる。比較的入手し易く膜厚が薄いフィルムの厚みと絶縁破壊耐力は以下のようになる。
ポリイミド樹脂のフィルムは厚み１２．５μｍの下で絶縁破壊耐力４００Ｖであり、ポリアミド樹脂のフィルムは８μｍの厚みの下で絶縁破壊耐力２００Ｖを有し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィルムは膜厚１２μｍの下で１５００Ｖの絶縁破壊耐力を有し、更にポリフェニレンサルファイド樹脂のフィルムは膜厚１２μｍの下で２００Ｖの絶縁破壊耐力を有している。いずれも耐電圧２００Ｖは満足しており、これらのものを用いるのが好ましい。
【００６０】
本発明のリアクトルはまた、周波数が１〜５０ｋＨｚの交番磁界中で使用されるもの、例えば上記のハイブリット自動車や燃料電池自動車，電気自動車或いは太陽光発電の昇圧回路に用いられるリアクトルに好適に適用可能である。
【００６１】
ところで本発明のリアクトルにおいては、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を射出成形による成形体で構成するものであり、この場合、短時間で樹脂被覆層を成形でき、生産性も高いものであるが、このときコイルをどのようにして成形型のキャビティ内に位置決状態に保持するか、また射出圧や流動圧によってコイルの変形をどのようにして防止するかといった点が大きな課題となる。
成形時にコイルが大きく変形してしまうとリアクトルの特性を悪化させてしまう。
【００６２】
そこで本発明のリアクトルでは、絶縁被覆コイルにおける樹脂被覆層を、コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成し、且つそれら成形体を射出成形により接合し一体化して構成する。
【００６３】
樹脂被覆層をこのように構成することで、絶縁被覆コイルを含むリアクトルを次のようにして製造することができる。
即ち、長尺をなす平角線材を樹脂のフィルムとともに共巻きしてコイルを製造する工程Ａと、樹脂被覆層を射出成形して絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態にコアを成形する工程Ｃとを経てリアクトルを製造し、そして樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、次のようにして射出成形を行うことができる。
【００６４】
即ちこの製造方法では、樹脂被覆層を射出成形する工程を、１次成形工程と２次成形工程とに分けて射出成形する。
具体的には、１次成形工程でコイルの内周面又は外周面に対し樹脂被覆層用の１次成形型を接触させてコイルを径方向に位置決めし拘束した状態で、コイルの外周側又は内周側に形成される１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つコイルと一体化する。
【００６５】
そして２次成形工程では、その後において１次成形体をコイルとともに２次成形型にセットし、コイルの内周側又は外周側に形成される２次成形キャビティに上記樹脂材料を射出して、樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し、且つコイル及び１次成形体と一体化する。
【００６６】
この製造方法では、絶縁被覆コイルを射出成形するに際し、成形を少なくとも２回に分けて行うことで、コイルを成形型により良好に位置決めし保持した状態で絶縁被覆コイル、即ち樹脂被覆層を良好に射出成形することができ、その成形に際してコイルが射出圧や流動圧により位置ずれしたり変形したりするのを良好に防止することができ、且つ樹脂被覆層をコイルを被覆する状態に良好に成形することができる。
【００６７】
尚、請求項２に従ってリアクトルのコアを射出成形の成形体にて構成する場合においては、リアクトルの製造、具体的にはコアの成形を次のようにして行うことができる。
即ち絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、キャビティに軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を、絶縁被覆コイルを隙間無く包み込む状態に射出成形し、コアを成形すると同時にこれを絶縁被覆コイルと一体化する（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態であるリアクトルの図である。
【図２】図１のリアクトルを分解して示した斜視図である。
【図３】図２の絶縁被覆コイルを樹脂被覆層とコイルとに分解して示した斜視図である。
【図４】図３の絶縁被覆コイルを別の角度から見た図及び上、下コイルに分解して示した図である。
【図５】同実施形態の絶縁被覆コイルの成形手順の説明図である。
【図６】図５に続く成形手順の説明図である。
【図７】図１のリアクトルの製造方法の工程説明図である。
【図８】同実施形態における絶縁被覆コイルの成形方法の説明図である。
【図９】図１のリアクトルにおけるコアの成形方法の説明図である。
【図１０】同実施形態におけるコイルの製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の背景の問題点を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図１において、１５はリアクトルで、軟磁性樹脂成形体から成るコア１６の内部にコイル１０が、後述の絶縁被覆コイル２４として埋込状態に一体化されている。即ちコア１６は、ギャップをもたない構造のリアクトルとなるように作製してある。
【００７０】
この実施形態において、コイル１０は絶縁被膜の付いていない金属単体の平角線材を、線材の厚み方向（径方向）に巻回してコイル形状となしたフラットワイズコイルで、図１０（Ｂ）に示すように隣合う線材６Ａと６Ａとの間に樹脂の絶縁膜７Ａが介在させてある。ここで絶縁膜７Ａは、線材６Ａと同幅となしてある。
このコイル１０は、次のようにして製造することができる。
【００７１】
図１０（Ａ）において、６は圧延材から成る金属単体の長尺の線材で、７は図１０（Ｂ）の線材６Ａと６Ａとの間の絶縁膜７Ａを形成するための、予め線材６と同幅で膜状に成形してある絶縁性の長尺をなす樹脂のフィルムである。
この例のコイル１０の製造方法では、長尺をなす金属単体の線材６をフラットワイズ巻きする際に、樹脂のフィルム７を挟み込む状態に長尺の線材６をその厚み方向に共巻きして行く。
そのことによって、図１０（Ｂ）に示すように線材６Ａと６Ａとの間に樹脂のフィルム７から成る絶縁膜７Ａが介在せしめられる。
【００７２】
本実施形態において、コイル１０は図３，図４に示しているように上コイル１０-１と下コイル１０-２とを巻き方が反対方向になるように上下に重ねて、それぞれの内径側の端部２０を接合し、１つの連続したコイルとして構成してある。但し１本の線材で上コイル１０-１と下コイル１０-２とを連続して構成したものであっても良い。
尚、上コイル１０-１と下コイル１０-２との間には大きな電位差が生ずるため、それらの間には図４（Ｂ）に示しているように円環状の絶縁シート２１が介装してある。ここで絶縁シート２１は厚みが約０．５ｍｍのものである。
尚図中１８はコイル１０におけるコイル端子で、径方向外方に突出せしめられている。
【００７３】
図５（Ａ）に示しているように、コイル１０は平面形状が円環状をなしている。
コイル１０は、図１に示しているようにコイル端子１８の先端側の一部を除いて全体的にコア１６に埋込状態に一体に内包されている。
【００７４】
この実施形態においてコイル１０は銅，アルミニウム，銅合金，アルミニウム合金等種々の材質のものを用いることができる。特に、絶縁被膜付き導線を得るのが難しい、アルミニウム，アルミニウム合金の線材でも容易にコイルとして適用できる。
【００７５】
この例において、コア１６は軟磁性粉と熱可塑性樹脂との混合材（混合材は他の材料を含有していても良い）を射出成形して得た成形体から成っている。
【００７６】
コイル１０は、コイル端子１８の先端側の一部を除いて、その全体が電気絶縁性の樹脂で外側から被覆されている。
図１，図２中２４はコイル１０と樹脂被覆層２２とから成る絶縁被覆コイルで、コイル１０はこの絶縁被覆コイル２４としてコア１６の内部に埋め込まれている。
この実施形態において、樹脂被覆層２２の厚みは０．５〜２．０ｍｍとしておくことが好ましい。
この樹脂被覆層２２は、軟磁性粉を含有していない電気絶縁性の熱可塑性樹脂から成っている。その熱可塑性樹脂としてはＰＰＳ，ＰＡ１２，ＰＡ６，ＰＡ６Ｔ，ＰＯＭ，ＰＥ，ＰＥＳ，ＰＶＣ，ＥＶＡその他種々の材質のものを用いることができる。
【００７７】
図２の分解図にも示しているように、コア１６は、１次成形体１６-１と２次成形体１６-２とを、図１（Ｂ）に示す境界面Ｐ１で射出成形による接合にて一体化して構成してある。
１次成形体１６-１は、図１，図２に示すように絶縁被覆コイル２４の外周面に接する円筒状の外周側成形部２５と、絶縁被覆コイル２４の図中下側に位置する底部２６とを有する容器状且つコイル軸線方向の図中上端に開口３０を有する形状をなしている。
尚、この１次成形体１６-１の外周側成形部２５には切欠部２８が設けられている。
この切欠部２８は、後述の絶縁被覆コイル２４の厚肉部３６（図２参照）を嵌め入れるためのものである。
【００７８】
一方２次成形体１６-２は、図２にも示しているように絶縁被覆コイル２４の内周面に接し、且つコイル１０の内側の空所を埋めて１次成形体１６-１における底部２６に達する内周側成形部３２と、絶縁被覆コイル２４の図中上側に位置し、１次成形体１６-１における上記の開口３０を閉鎖して、１次成形体１６-１の凹所４０及びそこに収容された絶縁被覆コイル２４を内側に隠蔽する上部の円形の蓋部３４とを一体に有している。
【００７９】
一方、コイル１０を被覆する樹脂被覆層２２もまた、図３の分解図にも示しているように１次成形体２２-１と２次成形体２２-２とから成っており、それらが図１（Ｂ）に示す境界面Ｐ２において射出成形による接合にて一体化されている。
【００８０】
１次成形体２２-１は、コイル１０の外周面を被覆する円筒状の外周被覆部４６と、コイル１０の下端面の全体を被覆する下被覆部４８とを一体に有している。
一方２次成形体２２-２は、コイル１０の内周面を被覆する円筒状の内周被覆部５０と、コイル１０の上端面の全体を被覆する上被覆部５２とを一体に有している。
尚、１次成形体２２-１には径方向外方に突出する厚肉部３６が全高に亘って形成されており、その厚肉部３６に、これを径方向に貫通する一対のスリット３８が形成されている。
コイル１０における上記の一対のコイル端子１８は、これらスリット３８を貫通して１次成形体２２-１の径方向外方に突出せしめられている。
また２次成形体２２-２には、径方向外方に突出する舌片状の突部４２が上被覆部５２に一体に形成されている。１次成形体２２-１における厚肉部３６は、その上面がこの突部４２にて被覆される。
【００８１】
図２〜図９に、図１のリアクトル１５の製造方法が絶縁被覆コイル２４の製造方法と併せて具体的に示してある。
この実施形態では、図５及び図６に示す手順に従って図５（Ａ）に示すコイル１０を外側から包み込むように樹脂被覆層２２を形成し、コイル１０と樹脂被覆層２２とを一体化して成る絶縁被覆コイル２４を構成する。
【００８２】
このとき、図５（Ｂ）に示しているように先ず外周被覆部４６と下被覆部４８を一体に有する１次成形体２２-１を成形し、しかる後に図６（Ｃ）に示すように内周被覆部５０と上被覆部５２とを一体に有する２次成形体２２-２を成形し、樹脂被覆層２２の全体を成形する。
【００８３】
図８に、その際の具体的な成形方法が示してある。
図８（Ａ）において、５４は絶縁被覆コイル２４具体的には樹脂被覆層２２用の１次成形型で、上型５６と下型５８を有している。
ここで下型５８は中型部５８Ａと外型部５８Ｂとを有している。
【００８４】
図８（Ａ）に示す１次成形型５４を用いた１次成形では、先ずコイル１０を１次成形型５４にセットする。このときコイル１０は図３に示す向きとは上下の向きを逆向きにしてセットする。
詳しくは下コイル１０-２が上側に、上コイル１０-１が下側に位置するように上下を逆向きにして１次成形型５４にセットする。
そして中型部５８Ａをコイル１０の内周面に接触させて、この中型部５８Ａによりコイル１０の内周面を径方向に拘束し保持する。
【００８５】
そして１次成形型５４の、コイル１０の外周側に形成されたキャビティ６６に通路６８を通じて樹脂（熱可塑性樹脂）材料を射出し、図１及び図５（Ｂ）に示す樹脂被覆層２２の１次成形体２２-１を射出成形する。
詳しくは、図８（Ｂ）に示す外周被覆部４６と下被覆部４８とを一体に有する１次成形体２２-１を射出成形する。
【００８６】
以上のようにして樹脂被覆層２２の１次成形体２２-１を成形したら、これと一体のコイル１０とともに、それらを図８（Ｂ）に示す２次成形型７０にセットする。
このとき、図８（Ｂ）に示しているようにコイル１０を１次成形体２２-１とともに上下逆向きにして２次成形型７０にセットする。
この２次成形型７０は、上型７２と下型７４とを有している。また下型７４は、中型部７４Ａと外型部７４Ｂとを有している。
この２次成形型７０は、１次成形体２２-１をコイル１０とともにセットした状態で、その内周側と上側とにキャビティ８０を形成する。
【００８７】
この２次成形型７０を用いた２次成形では、通路８２を通じて１次成形の際の樹脂材料と同一の樹脂材料をキャビティ８０に射出し、樹脂被覆層２２における２次成形体２２-２を射出成形して同時にこれを１次成形体２２-１及びコイル１０と一体化する。
【００８８】
本実施形態では、以上のようにして成形された絶縁被覆コイル２４を、図１のコア１６の成形の際にコア１６と一体化する。
その具体的な手順が図７及び図９に示してある。
この実施形態では、コア１６の全体を成形するに際して、図７に示すように先ず容器状をなす１次成形体１６-１を予め成形しておく。
【００８９】
そしてその後において、図７（Ａ）に示すように容器状をなす１次成形体１６-１の凹所４０の内部に、図５及び図６に示す手順で成形した絶縁被覆コイル２４を、１次成形体１６-１の開口３０を通じて図中下向きに全高に亘って嵌め込み、絶縁被覆コイル２４を１次成形体１６-１にて保持させる。
【００９０】
そしてその状態で１次成形体１６-１と絶縁被覆コイル２４とを成形型にセットし、コア１６における２次成形体１６-２を射出成形して、これを１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
【００９１】
図９（Ａ）は、１次成形体１６-１を成形するコア１６用の１次成形型を示している。
８４は、１次成形体１６-１を成形する１次成形型で、上型８６と下型８８とを有している。
【００９２】
ここでは通路９２を通じて軟磁性粉と熱可塑性樹脂の混合材をキャビティ９４に射出成形し、以て外周側成形部２５と底部２６とを一体に有する１次成形体１６-１を成形する。
【００９３】
図９（Ｂ）は、コア１６における２次成形体１６-２を成形する２次成形型を示している。
９６はその２次成形型で、上型９８と下型１００とを有している。
この２次成形では、先に成形した１次成形体１６-１に絶縁被覆コイル２４を嵌め込み、保持させた状態で、それらを２次成形型９６にセットする。
【００９４】
このとき、１次成形体１６-１はその外周面が２次成形型９６への全周に亘る接触によって径方向に位置決めされ、更に底部２６の下面が２次成形型９６内において上下方向に位置決状態に保持される。
即ち絶縁被覆コイル２４が１次成形体１６-１を介して２次成形型９６内で径方向にも、また上下方向にも位置決めされ保持される。
【００９５】
この２次成形では、その状態でキャビティ１０４よりも図中上方の通路１０２を通じキャビティ１０４内に１次成形の際と同一の混合材を射出し、以て図１（Ｂ），図２及び図７（Ｂ）の２次成形体１６-２を成形し、同時にこれを１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
ここにおいて図１及び図７（Ｂ）に示すリアクトル１５が得られる。
【００９６】
以上のような本実施形態によれば、コイル１０を成形型により良好に位置決めし保持した状態で、絶縁被覆コイル２４即ち樹脂被覆層２２を良好に射出成形することができ、その成形に際してコイル１０が射出圧や流動圧により位置ずれしたり変形したりするのを良好に防止することができ、且つ樹脂被覆層２２をコイル１０を被覆する状態に良好に成形することができる。
またコイル１０は樹脂被覆層２２と一体の絶縁被覆コイル２４をなしているため、コア１６を射出成形する際にコイル１０が変形を生じるのも良好に防止することができる。
【００９７】
この実施形態では、コア１６を射出成形する工程を、絶縁被覆コイル２４の外周面に接する筒状の外周側成形部２５を含む１次成形体１６-１を予め射出成形しておく１次成形の工程と、絶縁被覆コイル２４の内周面に接する内周側成形部３２を含む２次成形体１６-２を成形する２次成形の工程とに分け、そして２次成形の工程では、先の射出成形にて得た１次成形体１６-１の外周側成形部２５に絶縁被覆コイル２４を内嵌状態に嵌合させ、且つコア用の２次成形型９６にてその外周側成形部２５を外周側から径方向に拘束し保持した状態で、内周側成形部３２を含む２次成形体１６-２を成形し且つ同時に１次成形体１６-１及び絶縁被覆コイル２４と一体化する。
【００９８】
即ちこの実施形態では、コア１６における外周側成形部２５が、予めコイル１０とは別に単独で１次成形体１６-１として成形されているため、コア１６の成形に際してその内側に位置しているコイル１０が原因となって外周側成形部２５に亀裂発生するといった問題は生じない。
【００９９】
コイル１０をキャビティにセットした状態で外周側成形部２５を射出成形した場合、冷却によって外周側成形部が径方向に収縮しようとしたとき、径方向内側にコイル１０が位置していることによって径方向に収縮するのが阻止される。そのため外周側成形部２５は周方向に収縮しようとして、そのときに外周側成形部に亀裂が生じてしまう。
しかるにこの実施形態では外周側成形部２５をコイル１０の存在していない状態で単独で成形するため、そうした不具合は生じない。
【０１００】
この実施形態ではまた絶縁被覆コイル２４、即ちコイル１０を１次成形体１６-１を介してコア１６用の２次成形型９６にて位置決めし保持した状態で、コアの２次成形体１６-２を成形するため、その際にコイル１０が射出圧及び流動圧にてセット位置から位置ずれするのを防止でき、コイル１０を予め設定した位置に正確に位置決めし且つ保持した状態でコア１６を成形完了することができる。
従ってコア１６の成形時にコイル１０が位置ずれすることによって、リアクトル１５の特性に悪影響が及ぶのを良好に防止することができる。
以上はコイル１０を上コイル１０-１と下コイル１０-２とを重ねて構成した場合の例であるが、本発明ではコイル１０を段重ねしない形態で、１段に構成することも可能である。
【実施例】
【０１０１】
本発明に従って、絶縁被膜の付いていない平角線材を樹脂のフィルムを挟み込む状態に共巻きして、フラットワイズコイル１０を構成し、その効果を以下に示す通り確認した。
尚上記以外のリアクトルの構成は次のようにした。
【０１０２】
（ａ）リアクトルの構成
ここでは、コア材の軟磁性粉末としてＦｅ-２Ｓｉ（質量％）の組成のものを用いた。
コア材の軟磁性粉末としては、アルゴンガスを用いて噴霧した軟磁性粉末を使用し、粉末熱処理は酸化防止や還元作用を狙って水素中で７５０℃×３時間行った。またコア材として１〜５０ｋＨｚの交番磁界中で使用されることを想定し、軟磁性粉末は粉末熱処理後に２５０μｍ以下に篩で篩ったものを使用した。
【０１０３】
次いで、透磁率を適正な範囲に制御するためや熱伝導率を高めるための観点及び金型内での流動性の観点から、軟磁性粉末を６５体積％の配合でＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂と混合した。そして２軸混練機により約３００℃で樹脂を溶融させ、軟磁性粉末と練り合わせてペレット化した。
そして横型インラインスクリュー式射出成形装置により、このペレット状の軟磁性混練物を約３００℃で加熱し溶融状態として、これを成形型内に射出した後、冷却してコア材を作製した。
【０１０４】
絶縁被覆コイル２４における樹脂被覆層２２はＰＰＳ樹脂製とし、その肉厚はコイル内周側が０．５ｍｍ，コイル外周側と上下面側は１ｍｍの肉厚とした。
またコイルを上下に２段に段重ねする場合には、上下のコイルの間に０．５ｍｍの厚みの絶縁シートを介在させた。
尚、コア１６の軸心とコイル１０の軸心、及びコア１６の軸方向中央とコイル１０の軸方向中央とはそれぞれ一致するように揃えて配置した。
【０１０５】
＜比較例１＞
平均膜厚２５μｍのポリアミドイミド樹脂の絶縁被膜付きの平角銅線（厚み０．８５ｍｍ（絶縁被膜付きの厚み）×幅９ｍｍ）を用いてフラットワイズコイル（内径５０ｍｍ，３２ターン）を構成し、これを樹脂被覆層２２で被覆して絶縁被覆コイル２４とした。
尚、コイル１０は上記の図に示したものと異なって２段に段重ねせず、１段で構成している。この点は後述する比較例３を除いて何れも同じである。
【０１０６】
＜実施例１＞
膜厚１２．５μｍのポリイミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸銅線（厚み０．８ｍｍ×幅９ｍｍ）の巻線時に線材と線材との間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５０ｍｍ，３２ターン）を構成し、そしてこれを樹脂被覆層２２にて被覆して絶縁被覆コイル２４とした。
この結果、コイル外径を２．４ｍｍ小径化することができた。またその結果、銅線使用量を６％少なくでき、更に樹脂被覆層に用いる樹脂も５％少なくすることができた。
【０１０７】
＜比較例２＞
比較例１のコイルを用いてリアクトル（外径φ１１７．４ｍｍ×高さ３１ｍｍ）を構成した。
【０１０８】
＜実施例２＞
上記実施例１のコイルを用いてリアクトル（外径φ１１５ｍｍ×高さ３１ｍｍ）を構成した。
この実施例２のリアクトルは比較例２と同一インダクタンスである（尚インダクタンスの測定方法は下記とした）。
この実施例２では、リアクトル外径で略２．４ｍｍ小径化することができた。その結果コア材使用量も４％少なくすることができた。またリアクトル全体として、体積％で４％小さくでき、重量も４％小さくすることができた。
また、比較例２対比で、重畳電流０Ａ（ゼロアンペア）での損失で４％低減できた。この低減分はほとんどが鉄損低減による効果と推定される。また、重畳電流５０Ａでの直流銅損で６％低減できた（これらの損失の評価方法は下記）。
【０１０９】
＜比較例３＞
平均膜厚２５μｍのポリアミドイミド樹脂の絶縁被膜付きの平角銅線（厚み１．２５ｍｍ×幅６ｍｍ）を用いて、フラットワイズ巻きしたコイル（内径５３ｍｍ，１６ターン）を上下に２段に段重ねして、全体を樹脂被覆層２２にて被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。そしてこの絶縁被覆コイルを用いてリアクトル（外径φ１０６ｍｍ×高さ３４．５ｍｍ）を構成した。
【０１１０】
＜実施例３＞
膜厚８μｍのポリアミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸銅線（厚み０．６ｍｍ×幅１２ｍｍ、扁平度２０）の巻線時に線材間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５３ｍｍ，３２ターン）を構成するとともに、その全体を外側から樹脂被覆層２２で被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。
そしてこれを用いてリアクトル（外径φ１０５ｍｍ×高さ３４ｍｍ）を構成した。このもののインダクタンスは比較例３と同一インダクタンスである。
【０１１１】
この実施例３では、比較例３対比で、リアクトル全体として重量で３．０％小さくすることができ、また体積で３．３％小さくすることができた。
またスイッチング周波数２０ｋＨｚで３００Ｖ→６００Ｖ昇圧の重畳電流０Ａでの損失を２５％低減することができた（この損失の評価方法は下記）。この内２〜３％分は鉄損低減分と推定されるが、残りの低減分は高偏平平角銅線を用いたことによる表皮効果損の低減によるものと推定される。
【０１１２】
＜実施例４＞
膜厚８μｍのポリアミド樹脂のフィルムを、圧延で製造した平角裸アルミ線（厚み０．６ｍｍ×幅１２ｍｍ、扁平度２０）の巻線時に線材間に挟み込んで共巻きし、フラットワイズコイル（内径５３ｍｍ，３２ターン）を構成するとともに、その全体を外側から樹脂被覆層２２で被覆し、絶縁被覆コイル２４とした。
そしてこれを用いてリアクトル（外径φ１０５ｍｍ×高さ３４ｍｍ）を構成した。このもののインダクタンスは比較例３と同一インダクタンスである。
【０１１３】
この実施例４では、比較例３対比で、コイル単体で重量７０％低減、リアクトル全体として重量２５％低減できた。更には高価な絶縁被膜付き平角銅線を、安価で加工し易い圧延アルミ材で置き換えられ、コイルにかかるコストを１／３以下に低減できた。
尚上記実施例，比較例は全て耐電圧試験及び熱衝撃試験の評価を行い、何れも基準を満たしている。
【０１１４】
［評価方法］
＜インダクタンス測定＞
インダクタンスの測定は、リアクトル１５を昇圧チョッパ回路に組込み、入力電圧３００Ｖ、昇圧後電圧６００Ｖ、スイッチング周波数１０ｋＨｚ（比較例３，実施例３では２０ｋＨｚ）で所定の重畳電流を流して回路を駆動させた。そしてリアクトルに流れる電流（片方の端子にクランプ式電流計を取り付け測定）の波形を測定し、ある時間間隔の電流波形の傾きからインダクタンスを算出した。
【０１１５】
＜損失測定＞
損失の測定は以下の方法で行った。
水冷プレート上にリアクトル１５を固定した。このとき熱伝導グリスを水冷プレートとの間に薄く塗布した。
重畳電流０Ａ及び５０Ａで３００Ｖ→６００Ｖにスイッチング周波数１０ｋＨｚ（比較例３、実施例３は２０ｋＨｚ）の条件でインダクタンス測定と同じ昇圧チョッパ回路で駆動させ、熱的に定常状態（コアの内部温度や冷却水温が時間的に変化しなくなる状態）になるまで連続運転した。また冷却水はチラー（恒温水循環装置）で５０℃、毎分１０リットルで流れるよう制御した。
この時のコア内部の温度を数点測定して、その最も高い温度を内部温度とした。温度の測定箇所には熱電対を埋め込んで測定を行った。
この時の水冷プレートの冷却水の流量と、入側と出側の温度との差から熱量を測定し、この熱量を損失とした。重畳電流０Ａ及び５０Ａの時のそれぞれの損失の値を求め、重畳電流５０Ａの時の損失から重畳電流０Ａの時の損失を差引いた値を、重畳電流５０Ａの直流銅損とした。
【０１１６】
ここで、重畳電流０Ａでの損失を要因毎に分解すると、以下のようになる。
・コア材の損失（ヒステリシス損失と渦電流損失の和）からくる損失（鉄損）
・リアクトルに流れる電流から直流重畳電流を除いた電流振幅分によるコイルの発熱からくる損失（交流銅損）
・コイルの導線に高周波電流が流れる際に生じる表皮効果からくる損失（表皮効果損）
・隣り合う導線同士が電流の流れを互いに阻害しあう近接効果からくる損失（近接効果損）
これらを正確に分解することは困難であるため、各実施例、比較例では、重畳電流０Ａでの損失を直接比較している。
【０１１７】
＜耐電圧測定＞
耐電圧測定は次のようにして行った。
ここではリアクトル１５をアルミベースプレート上に直接置いて、リアクトル１５をアルミベースプレートに電気的に繋がった状態とし、そして測定装置の一方の端子をリアクトル１５の一方のコイル端子１８に、また他方の端子をアルミベースプレートにそれぞれ結線し、そしてその状態で通電を行って交流０Ｖ〜３５００Ｖ（ボルト）まで徐々に電圧を高め、３５００Ｖで１秒間保持した。
その際、流れる電流が１０ｍＡ（ミリアンペア）以下であれば合格、それよりも多ければ不合格として耐電圧を判定した。
【０１１８】
＜熱衝撃試験＞
熱衝撃試験は次のようにして行った。
（ａ）[試験方法]：下記熱衝撃試験装置で低温槽を−４０℃とし、高温槽を１５０℃とし、低温さらしと高温さらしとを交互に繰り返し、６００サイクル実施した。また、各さらし時間は２時間とした。
（ｂ）[評価基準]：６００サイクル後、（i）外観にクラックなきこと。（ii）再度耐電圧試験を実施しクリアできること。（iii）熱衝撃試験前後のインダクタンスの変化が５％以下であること。
（ｃ）[試験装置]：エスペック社製で型式はＴＳＡ−４１Ｌ−Ａである。
【０１１９】
以上本発明の実施形態，実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様，形態で実施，構成可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
６ 線材
７ 樹脂のフィルム
７Ａ 絶縁膜
１０ コイル
１５ リアクトル
１６ コア
１６‐１ １次成形体
１６‐２ ２次成形体
２２ 樹脂被覆層
２４ 絶縁被覆コイル
４６ 外周被覆部
５０ 内周被覆部
６６ １次成形キャビティ
８０ ２次成形キャビティ
８４ １次成形型
９６ ２次成形型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコアの内部に、導体線材を巻回したコイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイルを内蔵したリアクトルであって、
前記コイルは、絶縁被膜の付いていない平角線材を該線材と線材との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に該線材の厚み方向に巻回したフラットワイズコイルとなしてあるとともに、
前記絶縁被覆コイルの前記樹脂被覆層は熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成してあり、
且つ該樹脂被覆層は、前記コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、該コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成してあり、且つそれら成形体を射出成形により接合して一体化してあることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コアが、前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を射出成形して成る成形体で構成してあることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
請求項１，２の何れかに記載のリアクトルを製造する方法であって
長尺を成す前記平角線材を、該平角線材に対応した幅で長尺に成形してある前記フィルムとともに且つ該フィルムを該線材と線材との間に挟み込むようにして共巻きし、前記コイルを製造する工程Ａと、
前記樹脂被覆層を射出成形して該コイルを該樹脂被覆層で被覆し、前記絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、
該絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態に前記コアを成形する工程Ｃと、
を経て前記リアクトルを製造し、
且つ前記樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、前記コイルの内周面又は外周面に対して該樹脂被覆層用の１次成形型を接触させ、該１次成形型にて該コイルを該内周面又は外周面において径方向に位置決めし拘束した状態で、該コイルの外周側又は内周側に形成される該１次成形型の１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つ該コイルと一体化する１次成形工程と、
しかる後該１次成形体を該コイルとともに該樹脂被覆層用の２次成形型にセットして、該コイルの内周側又は外周側に形成される該２次成形型の２次成形キャビティに前記樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し且つ該コイル及び前記１次成形体と一体化する２次成形工程と、に分けて射出成形を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項４】
前記コアの成形工程では、前記絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、該キャビティに前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を前記絶縁被覆コイルを隙間なく包み込む状態に射出成形し、前記請求項２に記載のリアクトルを製造することを特徴とする請求項３に記載のリアクトルの製造方法。
【請求項１】
軟磁性粉とバインダとの混合材の成形体で構成したコアの内部に、導体線材を巻回したコイルの全体を絶縁性の樹脂被覆層にて外側から包み込んで成る絶縁被覆コイルを内蔵したリアクトルであって、
前記コイルは、絶縁被膜の付いていない平角線材を該線材と線材との間に、予め膜状に成形してある絶縁性のフィルムを挟み込む状態に該線材の厚み方向に巻回したフラットワイズコイルとなしてあるとともに、
前記絶縁被覆コイルの前記樹脂被覆層は熱可塑性樹脂の射出成形体にて構成してあり、
且つ該樹脂被覆層は、前記コイルの外周面を被覆する外周被覆部を含む成形体と、該コイルの内周面を被覆する内周被覆部を含む成形体とを含んで構成してあり、且つそれら成形体を射出成形により接合して一体化してあることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コアが、前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を射出成形して成る成形体で構成してあることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
請求項１，２の何れかに記載のリアクトルを製造する方法であって
長尺を成す前記平角線材を、該平角線材に対応した幅で長尺に成形してある前記フィルムとともに且つ該フィルムを該線材と線材との間に挟み込むようにして共巻きし、前記コイルを製造する工程Ａと、
前記樹脂被覆層を射出成形して該コイルを該樹脂被覆層で被覆し、前記絶縁被覆コイルを製造する工程Ｂと、
該絶縁被覆コイルを外側から包み込む状態に前記コアを成形する工程Ｃと、
を経て前記リアクトルを製造し、
且つ前記樹脂被覆層を射出成形する工程Ｂでは、前記コイルの内周面又は外周面に対して該樹脂被覆層用の１次成形型を接触させ、該１次成形型にて該コイルを該内周面又は外周面において径方向に位置決めし拘束した状態で、該コイルの外周側又は内周側に形成される該１次成形型の１次成形キャビティに樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における外周被覆部又は内周被覆部を含む１次成形体を成形し且つ該コイルと一体化する１次成形工程と、
しかる後該１次成形体を該コイルとともに該樹脂被覆層用の２次成形型にセットして、該コイルの内周側又は外周側に形成される該２次成形型の２次成形キャビティに前記樹脂材料を射出して、前記樹脂被覆層における内周被覆部又は外周被覆部を含む２次成形体を成形し且つ該コイル及び前記１次成形体と一体化する２次成形工程と、に分けて射出成形を行うことを特徴とするリアクトルの製造方法。
【請求項４】
前記コアの成形工程では、前記絶縁被覆コイルを成形型のキャビティにセットした状態で、該キャビティに前記軟磁性粉と前記バインダとしての熱可塑性樹脂との混合材を前記絶縁被覆コイルを隙間なく包み込む状態に射出成形し、前記請求項２に記載のリアクトルを製造することを特徴とする請求項３に記載の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９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２３８７１６（Ｐ２０１１−２３８７１６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７７９３（Ｐ２０１０−１０７７９３）
【出願日】平成２２年５月８日（２０１０．５．８）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月８日（２０１０．５．８）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]