JPWO2015199044A1 - コア部材、リアクトル、及びコア部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(a)コア部材の各部で密度に差異がある。
(b)コア部材の各部のうち、ゲートから離れた位置が高密度になり易い。
(c)軟磁性粉末の充填率が高く高密度であれば、放熱性の向上や漏れ磁束の低減の観点から好ましい。
(d)放熱性の向上や漏れ磁束の低減など、磁性部材としての特定の特性が求められる箇所をゲートから離れた位置とすれば、その特性が求められる箇所を高密度にできる。
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
〔コア部材〕
実施形態に係るコア部材は、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材料で構成される。このコア部材は、軟磁性粉末と樹脂とを含む混合物の樹脂を固化(硬化)したものであり、代表的にはリアクトルに備わる磁性コアの少なくとも一部を構成する。リアクトルは、詳しくは後述するが、例えば、図2に示すコイル2Aと磁性コア1Aとを備える。コイル2Aは、巻線20wを螺旋状に巻回した一対の巻回部20a、20bを互いに並列状態で接続してなる。磁性コア1Aは、同一の形状を有する二つのコア部材10Aを組み合わせて環状に構成される。ここでは、両コア部材10Aとも複合材料で構成される。コア部材10Aは、金型のキャビティ内にゲートから流動性のある状態の構成材料を充填して樹脂を固化して作製する。コア部材10Aの主たる特徴とするところは、放熱特性や磁気特性などが要求される特定部位を備え、この特定部位がその反対面の近傍に比較して高密度である点にある。ここでは、この特定部位がその反対面の近傍に比較して高密度となるようにゲートを配置し、特定部位とゲートの痕跡部とが特定の位置関係を満たす形態を説明する。以下、主として図1を参照してコア部材の詳細を説明する。ここでは、コア部材10Aをコイル2Aに組み付けてリアクトル100Aを構築し、リアクトル100Aを冷却ベースなどの設置対象に設置した際の設置対象側を下、設置対象の反対側を上、上下方向を高さとして説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
コア部材10Aは、基部11Aと、基部11Aの一端面から突出する一対の張出部12Aとで構成されている。コア部材10Aの上方から見た形状は、略U字状である。基部11Aは、コア部材10Aをコイル2A(図2)に組み付けた際、コイル2Aの端面から突出される。基部11Aは、下面15dgと、上面15ugと、下面15dg及び上面15ugをつなぐ外端面15o(張出部12Aとは反対側の面)とを有する。外端面15oは、張出部12Aの鎖交面15i(後述)と平行で中央に位置する平面部と、その両側に位置する傾斜部とを有する。基部11Aの形状は、略台形柱状である。張出部12Aは、基部11Aから下面15dgと平行な方向で外端面15oから離れる方向に突出して、コア部材10Aをコイル2Aに組み付けた際、コイル2A内に挿入される。張出部12Aは、基部11Aの外端面15oの反対側で、コイル2Aで励磁される磁束が交差する鎖交面15iを有する。張出部12Aの形状は、直方体状であり、その角部が巻回部20a,20b(図2)の内周面に沿うように丸まっている。
特定部位13は、コア部材10Aの一部であって、コア部材10Aを磁心として用いた場合に、特定の特性が他の箇所に比べて顕著に要求される箇所である。求められる特性の具体例としては、放熱特性や磁気特性などが挙げられる。図1では、特定部位13をクロスハッチングで示す。特定部位13は、放熱特性や磁気特性など要求される特性を達成するために特定面13fとして、例えば、設置面15hg、及び鎖交面15iの少なくとも一方の面を有する。特定部位13の位置は、要求される特性に応じて適宜選択できる。
ゲートの痕跡部16は、コア部材10Aの成形時に金型のキャビティ内にコア部材10Aの構成材料(後述)を充填するためのゲートに対応する箇所である。コア部材10Aの製造は、射出成形やMIM(Metal Injection Molding)で行える。これらの手法により作製された成形体には、ゲートに対応する部分を有する付属部が形成され、この付属部を除去することでゲートの痕跡部16が形成される。この付属部は、ゲートに対応する部分の他、スプルーに対応する部分を有することがあり、更にはランナーに対応する部分を有することもある。付属部の除去は、例えば、付属部を折り取ることで行える。
特定部位13が張出部12Aの端部に位置し、特定面13fとして鎖交面15iを含む場合、痕跡部16の形成箇所は、鎖交面15iに対して反対側である基部11Aの上面15ug、設置面15hg、及び外端面15o(鎖交面15iの反対面14)の少なくとも一面であることが好ましい。即ち、コア部材10Aの成形時、この痕跡部16の形成箇所が基部11Aの上面15ug、設置面15hg、及び外端面15oの少なくとも一面となるようにゲートを設けることが好ましい。そうすれば、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部である特定部位13を高密度にできる。特に、痕跡部16の形成箇所は、基部11Aの外端面15oが好ましく、中でも外端面15oのうち鎖交面15iと平行な平面部が好ましい。即ち、反対面14は、外端面15oの平面部とすることが好ましい。痕跡部16の形成箇所が外端面15oであれば、コア部材10Aをコイル2Aに組み付け易く、コア部材10Aを設置対象へ設置し易いからである。
特定部位13が基部11Aの下端に位置し、特定面13fとして設置面15hgを含む場合、痕跡部16の形成箇所は、設置面15hgに対して反対側である基部11Aの上面15ug、及び基部11Aの外端面15oの上面15ug側(設置面15hgから上面15ugまでの距離の1/2超となる位置)の少なくとも一方であることが好ましい。そうすれば、設置面15hgを含む基部11Aの下端部である特定部位13を高密度にできる。痕跡部16の形成箇所は、基部11Aの外端面15oのうち上面15ug側とする場合、設置面15hgから上面15ugまでの距離の2/3程度となる位置が好ましく、設置面15hgから上面15ugまでの距離の3/4程度となる位置が特に好ましい。
特定部位13が張出部12Aの端部と基部11Aの下端のそれぞれに位置し、それぞれの特定部位13が特定面13fとして設置面15hgと鎖交面15iとを含む場合、痕跡部16の形成箇所は、設置面15hg及び鎖交面15iの両面に対して反対側である基部11Aの上面15ug、及び基部11Aの外端面15oの上面15ug側が好ましい。そうすれば、設置面15hgを含む基部11Aの下端部と、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部とを高密度にできる。特に、痕跡部16の形成箇所は、基部11Aの外端面15oの上面15ug側が好ましい。
(軟磁性粉末)
軟磁性粉末は、例えば、鉄や鉄合金といった鉄基材料が挙げられる。鉄合金としては、Fe−Si系合金、Fe−Al系合金、Fe−N系合金、Fe−Ni系合金、Fe−C系合金、Fe−B系合金、Fe−Co系合金、Fe−P系合金、Fe−Ni−Co系合金、及びFe−Al−Si系合金などが挙げられる。その他、フェライトなどの非金属材料が挙げられる。特に、透磁率及び磁束密度の点からみれば、99質量%以上がFeである純鉄が好ましい。
樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリアミド樹脂(例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン9T)、液晶ポリマー(LCP)、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。その他、常温硬化性樹脂、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたBMC(Bulk molding compound)、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなどを用いることもできる。
複合材料には、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどのセラミックスといった非磁性材料からなる粉末(フィラー)が含有されていても良い。フィラーは、放熱性の向上に寄与する。フィラーの含有量は、複合材料を100質量%とするとき、0.2質量%以上20質量%以下が好ましく、更に0.3質量%以上15質量%以下が好ましく、特に0.5質量%以上10質量%以下が好ましい。
コア部材10Aの製造は、上述のように射出成形、MIMで行える。射出成形の場合は、上述の軟磁性粉末と流動性のある状態の上述の樹脂とを混合し、この混合物を、所定の圧力をかけて、所定の形状の成形用金型に流し込んで成形した後、上記樹脂を硬化(固化)する。MIMの場合も、上記混合物を成形用金型に充填して成形を行う。
上述のコア部材10Aによれば、ゲートの痕跡部16を特定面13fに対して反対面14側に偏在させて特定部位13から離れた箇所にゲートの痕跡部16が形成されていることで、特定部位13を反対面14の近傍(ゲートの痕跡部16の近傍)に比較して高密度にできる。その特定部位13が特定面13fとして基部11Aの設置面15hgを有することで、設置面15hg側に軟磁性粉末を多く含むため、熱伝導性を高められ、設置面15hgを介してコア部材10Aの放熱特性を向上できる。また、特定部位13が特定面13fとして鎖交面15iを有することで、鎖交面15i側に軟磁性粉末を多く含むため、透磁率を高められ、鎖交面15iでの漏れ磁束を低減してコア部材10Aの磁気特性を向上できる。そのため、このコア部材10Aは要求特性に良好に対応できる。
上述のコア部材10Aは図2に示すリアクトル100Aの磁性コア1Aに好適に利用できる。リアクトル100Aは、実施形態1の冒頭で説明したように、一対の巻回部20a、20bを備えるコイル2Aと、同一の形状を有する二つのコア部材10Aで構成される磁性コア1Aとを備える。図2では、特定部位13を示すクロスハッチングは省略しているが、上述した箇所と同様、即ち、特定部位13は、設置面15hgを含む基部11Aの下端部と、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部とに位置している。
一対の巻回部20a、20bは、接合部の無い1本の連続する巻線20wを螺旋状に巻回してなり、連結部20rを介して連結されている。巻線20wは、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線を好適に利用できる。本例では、導体が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を利用している。各巻回部20a,20bは、この被覆平角線をエッジワイズ巻きにしたエッジワイズコイルで構成している。巻回部20a、20bの配置は、各軸方向が平行するように並列(横並び)した状態としている。巻回部20a、20bの形状は、互いに同一の巻数の中空の筒状体(四角筒)である。巻回部20a、20bの端面形状は、矩形枠の角部を丸めた形状である。連結部20rは、コイル2Aの一端側(図2紙面右側)において巻線の一部をU字状に屈曲して構成している。連結部20rの上面は、コイル2Aのターン形成部分の上面と略面一である。巻回部20a、20bの巻線20wの両端部20eは、ターン形成部から引き延ばされている。両端部20eは、図示しない端子部材に接続され、この端子部材を介して、コイル2Aに電力供給を行なう電源などの外部装置(図示せず)が接続される。
各コア部材10Aの基部11Aは、コア部材10Aをコイル2Aに組み付けた際、コイル2Aから突出するように配置される。各コア部材10Aの一対の張出部12Aは、同様にコイル2Aに組み付けた際、一対の巻回部20a,20bの内側に配置される。一方と他方のコア部材10Aの張出部12Aの鎖交面15i同士を巻回部20a,20b内で連結することで環状の磁性コア1Aが形成される。このコア部材10A同士の連結により、コイル2Aを励磁したとき、閉磁路を形成し、磁束は鎖交面15iに直交する。コア部材10A同士は、張出部12Aの鎖交面15i同士の間にギャップ材を介在させることなく連結されていてもよいし、ギャップ材を介在させて連結させてもよい。コア部材10A同士の連結には、接着剤を利用できる。コア部材10A同士の間には、隙間(エアギャップ)を設けていてもよい。いずれの場合でも、両コア部材10Aの張出部12Aの鎖交面15iを含む特定部位13が高密度であるため、漏れ磁束を低減できて磁気特性を向上できる。ギャップ材の材質はアルミナや不飽和ポリエステルなどの非磁性材料、PPS樹脂などの非磁性材料と磁性材料(鉄粉など)とを含む混合物などが挙げられる。ギャップ材の厚さやエアギャップの間隔は、2.5mm以下が挙げられる。
リアクトル100Aは、組合体110Aを放熱する放熱板4を備えることができる。放熱板4は、コイル2Aと磁性コア1Aとを含む組合体110Aの設置面全面に接触可能な大きさを有する矩形板状の部材で構成している。そのため、リアクトル100Aは、コイル2Aと磁性コア1Aの熱を設置対象に伝えられる。特に、各コア部材10Aの基部11Aの設置面15hgを含む特定部位13が高密度であることで、放熱板4を介して磁性コア1Aの熱を設置対象により伝え易い。放熱板4の四隅には、放熱板4を設置対象に固定するためのボルト(図示略)などを挿通させる貫通孔41hを有するフランジ部41を設けるとよい。放熱板4の厚さは、適宜選択することができ、例えば、2mm以上5mm以下程度が挙げられる。放熱板4の構成材料は、アルミニウムやその合金といった金属や、アルミナなどの非金属などの熱伝導性に優れるものを利用できる。放熱板4と組合体110Aとの固定は、例えば、接合層5によって行える。
接合層5は、組合体110Aの設置面のうち少なくともコイル2Aの設置面に介在することが挙げられる。接合層5を備えることで、設置対象又は上述の放熱板4を備える場合には放熱板4にコイル2Aを強固に固定でき、コイル2Aの動きの規制、放熱性の向上、設置対象又は放熱板4への固定の安定性などを図ることができる。接合層5の大きさは、組合体110Aの設置面全面に介在される程度としている。接合層5の構成材料は、絶縁性樹脂、特にセラミックスフィラーなどを含有して放熱性に優れるもの(例えば、熱伝導率は、0.1W/m・K以上、更に1W/m・K以上、特に2W/m・K以上)が好ましい。具体的な樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂や、PPS樹脂、LCPなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
上述のリアクトル100Aによれば、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部と設置面15hgを含む基部11Aの下端部がそれぞれ高密度なコア部材10Aを備えることで、磁気特性及び放熱特性に優れる。
変形例1−1として、図3に示すように、特定部位13が張出部12Aの端部に位置して、特定面13fとして鎖交面15iを含み、痕跡部16が基部11Aの設置面15hgに位置するコア部材10Aとすることができる。痕跡部16が基部11Aの設置面15hgに位置することで、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部である特定部位13がゲートの痕跡部16の近傍に比べて高密度なコア部材10Aとすることができる。痕跡部16の形状は、台形状の設置面15hgの長底辺の全長に沿った突条である。変形例1−1では、痕跡部16の近傍とは、痕跡部16を含む面(ゲート形成面)から、ゲート形成面とその反対側の上面15ugまでの距離の1/5までの間の領域とする。即ち、痕跡部16の近傍は、設置面15hg全面を含む。このコア部材10Aは、特定部位13及び痕跡部16の形成箇所を除き、その他の構成は実施形態1のコア部材10Aと同様である。このコア部材10Aの製造は、ゲートの位置をコア部材10Aの設置面15hgに対応する位置として行うことが挙げられる。また、このコア部材10Aを備えるリアクトルも同様、コア部材10Aにおける特定部位13及び痕跡部16の形成箇所を除き、その他の構成は、実施形態1のリアクトル100Aと同様であるため、説明と共に図示を省略する。変形例1−1のコア部材10Aによれば、痕跡部16が基部11Aの設置面15hgに形成されていることで、鎖交面15iを含む張出部12Aの端部である特定部位13を高密度にできる。そのため、漏れ磁束を低減できて磁気特性を向上できる。リアクトル100Aは、このコア部材10Aを備えるため、磁気特性に優れる。
実施形態1、変形例1−1では、基部11Aと一対の張出部12Aとを備えるU側のコア部材10A及びそのコア部材10Aを備えるリアクトル100Aを説明した(図1〜3)。実施形態2では、まず、主として図4を参照して、基部11Bと内側張出部12Biと一対の外側張出部12Bsとを備えるE型のコア部材10Bを説明する。その後、図5を参照して、このコア部材10Bを備えるリアクトル100Bを説明する。以下の説明は、実施形態1と相違する構成を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。この点は、後述の実施形態3でも同様である。
[全体構成]
基部11Bは、実施形態1の基部11Aと同様、コア部材10Bをコイル2B(図5)に組み付けた際、コイル2Bの端面から突出される。基部11Bは下面15dgと、上面15ugと、下面15dg及び上面15ugをつなぐ外端面15oとを有する。外端面15oは、内側張出部12Biの内側鎖交面15ii(後述)と平行な平面部を有する。基部11Bの形状は、薄い角柱体状である。内側張出部12Biは、基部11Bから下面15dgと平行な方向で外端面15oから離れる方向に突出し、コア部材10Bをコイル2Bに組み付けた際、コイル2B内に挿入される。内側張出部12Biは、基部11Bの外端面15oの反対側で、コイル2Bで励磁される磁束が直交する内側鎖交面15iiを有する。内側張出部12Biの形状は、直方体状であり、その角部が巻回部20c(図5)の内周面に沿うように丸まっている。外側張出部12Bsは、コイル2Bの外周で、内側張出部12Biを挟んで基部11Bから下面15dgと平行な方向に突出する。外側張出部12Bsは、基部11Bの外端面15oの反対側で、コイル2Bで励磁される磁束が直交する外側鎖交面15isと、下面15dsとを有する。外側張出部12Bsの形状は、薄い角柱体状である。
特定部位13の位置は、実施形態1と同様、基部11Bの設置面15hgを含む基部11Bの下端部、外側張出部12Bsの設置面15hsを含む外側張出部12Bsの下端部、内側鎖交面15iiを含む内側張出部12Biの端部、及び外側鎖交面15isを含む外側張出部12Bsの端部が挙げられる。ここでは、特定部位13の位置は、内側鎖交面15iを含む内側張出部12Biの端部と、外側鎖交面15isを含む外側張出部12Bsの端部と、外側張出部12Bsの設置面15hsを含む外側張出部12Bsの下端部としている。内側張出部12Biの端部は、内側鎖交面15iiから、内側張出部12Biの長さの1/2程度までの領域である。外側張出部12Bsの端部は、外側鎖交面15isから外側張出部12Bsの長さの1/2程度までの領域である。外側張出部12Bsの下端部は、設置面15hsから外側張出部12Bsの高さの1/2程度までの領域である。痕跡部16の形成箇所は、基部11Bの上面15ug、基部11Bの下面15dg、或いは基部11Bの外端面15oが挙げられる。ここでは、痕跡部16の形成箇所は、基部11Bの外端面15oの上面15ug側(設置面15hgから上面15ugまでの距離の5/7程度となる位置)としている。そうすれば、上記特定部位13を高密度にできる。痕跡部16の形状は、基部11Bの外端面15oの幅方向全長に及ぶ突条である。幅方向とは、両外側張出部12Bsが並列する方向をいう。このコア部材10Bの製造は、ゲートの位置を、基部11Bの外端面15oのうち設置面15hgの反対面14(上面15ug)側に対応する位置として行うことが挙げられる。ゲートの位置は、実施形態1のコア部材10Aの製造と同様、外端面15oのうち設置面15hgから反対面14までの距離の2/3となる位置よりも反対面14側に対応する位置とすることがより好ましい。ここでは、ゲートの位置は、外端面15oのうち設置面15hgから反対面14までの距離の5/7程度となる位置に対応する位置としている。
リアクトル100Bは、巻回部20cを一つ備えるコイル2Bと、同一の形状を有する二つのコア部材10Bで構成される磁性コア1Bとの組合体110Bを備える。
巻回部20cは、接合部の無い1本の連続する巻線20wを螺旋状に巻回して構成される。巻線20wの両端部20eは、コイル2Bの一端側に配置している。具体的には、巻線20wの一端部20eは、コイル2Bの一端側でコイル2Bの径方向に引き出され、巻線20wの他端部20eは、コイル2Bの他端側から一端側に向かって折り曲げ、一端側で更にコイルの径方向に引き出すように折り曲げている。このように巻線20wの両端部20eをコイル2Bの一端側に配置しているので、端子部材などの取り付けを行い易い。
各コア部材10Bの基部11Bは、コア部材10Bをコイル2Bに組み付けた際、実施形態1のコア部材10Aと同様、コイル2Bの端面から突出するように配置される。各コア部材10Bの内側張出部12Biは、巻回部20cの内側に配置され、各コア部材10Bの外側張出部12Bsは、巻回部20の外周に配置される。コア部材10B同士の連結は、例えば、外側張出部12Bsの外側鎖交面15is同士を接着剤などで接続することで行える。このとき、内側張出部12Bi同士の間にはエアギャップが形成されている。
実施形態1,変形例1−1ではU型のコア部材及びU型のコア部材を備えるリアクトル、実施形態2ではE型のコア部材及びE型のコア部材を備えるリアクトルをそれぞれ説明した。実施形態3では、まず、主として図6を参照して、上面・下面が略ドーム状(鎖交面から外方に向かって断面積が小さくなる変形台形状)の柱状体のコア部材10Cを説明する。その後、図7を参照して、コア部材1Cを備えるリアクトル100Cを説明する。
[全体構成]
コア部材10Cは、コイル2Aに組み付けた際、コイル2Aの端面から突出(露出)される。コア部材10Cは、設置面15hgと、上面15ugと、設置面15hg及び上面15ugをつなぐ外端面15oと、コイル2Aで励磁される磁束が交差する鎖交面15iを含む内端面とで構成されている。外端面15oは、鎖交面15iと平行で中央に位置する平面部と、その両側に位置する湾曲部とを有する。コア部材10Cの上面15ugは、他のコア部材(内側コア部31)とコイル2A(図7)と組み合わせた際、内側コア部31の上面と面一になる。コア部材10Cの下面15dgは、内側コア部31の下面よりも低く、コイル2Aの下面と面一となる。即ち、コア部材10Cの設置対象側面は下面15dgで構成され、この下面15dgがコア部材10Cの放熱経路となる設置面15hgを形成する。
特定部位13の位置は、設置面15hgを含むコア部材10Cの下端部、及び鎖交面15iを含むコア部材10Cの端部が挙げられ、ここでは、これら下端部と端部のそれぞれとしている。設置面15hgを含むコア部材10Cの下端部は、設置面15hgからコア部材10Cの高さの1/10程度までの領域である。鎖交面15iを含むコア部材10Cの端部は、鎖交面15iから、鎖交面15iとその反対面14(外端面15o)までの距離の1/20程度までの領域である。ゲートの痕跡部16の形成箇所は、コア部材10Cの上面15ug、又はコア部材10Cの外端面15oが挙げられる。本例のように特定部位13の位置が下端部と端部の両方のように複数ある場合、痕跡部16の形成箇所は、上面15ugの外端面15o側、又は外端面15oの上面15ug側が好ましい。ここでは、ゲートの痕跡部16の形成箇所は、コア部材10Cの外端面15o(平面部)の上面15ug側としている。痕跡部16の形状は、上記平面部の幅方向全長に及ぶ突条である。幅方向とは、両内側コア部31が並列する方向をいう。このコア部材10Cの製造は、ゲートの位置を外端面15oの上面15ug側に対応する位置として行うことが挙げられる。
リアクトル100Cは、実施形態1と同様の一対の巻回部20a,20bを有するコイル2Aと、上述のコア部材10Cを含む複数のコア部材を有する磁性コア1Cとの組合体110Cを備える。具体的には、磁性コア1Cは、巻回部20a,20bの内側に配置される一対のコア部材(以下、内側コア部31と言う)、及び巻回部20a,20bが配置されず、巻回部20a,20bから突出(露出)される一対のコア部材10Cを有する。
磁性コア1Cは、一方のコア部材10Cの鎖交面15i(内端面)と一対の内側コア部31,31の一方の端面、他方のコア部材10Cの鎖交面15iと一対の内側コア部31,31の他方の端面の4箇所を接合して環状に組み合わされる。これら内側コア部31,31及びコア部材10C,10Cにより、コイル2Aを励磁したとき、環状の閉磁路を形成する。内側コア部31,31はそれぞれ、各巻回部20a,20bの内周形状に沿った外形を有する柱状体(ここでは、直方体の角部を丸めた形状(図7下図))である。コア部材10C、10Cはそれぞれ、上述したように略ドーム形状の上面と下面を有する柱状体である。
軟磁性粉末と樹脂とを含む混合物をゲートから金型内に注入してコア部材を作製し、コア部材を複数の部位に分割して各部位の密度を測定した。
試料No.1のコア部材として、図8に示すように、上述の実施形態1や変形例1−1で説明した基部と一対の張出部とを備えるU型のコア部材のサンプルを3つ作製した。コア部材を作製する際、得られるコア部材におけるゲートの痕跡部の形成箇所がコア部材の下面となるようにゲートを設けた。
試料No.2のコア部材として、図9に示すように、上述の実施形態2で説明した基部と内側張出部と一対の外側張出部とを備えるE型のコア部材のサンプルを3つ作製した。コア部材を作製する際、得られるコア部材におけるゲートの痕跡部の形成箇所がコア部材の外端面のうち高さの略中央となるようにゲートを設けた。
試料No.1,2のコア部材の各サンプルを複数の部位に分割し、各部位の密度を測定する。図8,9中の二点鎖線は切断箇所を示し、丸付き数字は部位No.を示す。
11A、11B 基部
12A 張出部 12Bi 内側張出部 12Bs 外側張出部
13 特定部位 13f 特定面
14 反対面
15ug、15ui、15us 上面
15dg、15di、15ds 下面
15hg、15hs 設置面
15i 鎖交面 15ii 内側鎖交面 15is 外側鎖交面
15o 外端面
16 痕跡部
100A,100B,100C リアクトル
110A、110B、110C 組合体
1A、1B、1C 磁性コア
2A、2B コイル
20a、20b、20c 巻回部
20r 連結部 20w 巻線 20e 端部
31 内側コア部 31m コア片 31g ギャップ材
4 放熱板
41 フランジ部 41h 貫通孔
5 接合層
実施形態1、変形例1−1では、基部11Aと一対の張出部12Aとを備えるU型のコア部材10A及びそのコア部材10Aを備えるリアクトル100Aを説明した(図1〜3)。実施形態2では、まず、主として図4を参照して、基部11Bと内側張出部12Biと一対の外側張出部12Bsとを備えるE型のコア部材10Bを説明する。その後、図5を参照して、このコア部材10Bを備えるリアクトル100Bを説明する。以下の説明は、実施形態1と相違する構成を中心に説明し、実施形態1と同様の構成及び効果の説明は省略する。この点は、後述の実施形態3でも同様である。
特定部位13の位置は、実施形態1と同様、基部11Bの設置面15hgを含む基部11Bの下端部、外側張出部12Bsの設置面15hsを含む外側張出部12Bsの下端部、内側鎖交面15iiを含む内側張出部12Biの端部、及び外側鎖交面15isを含む外側張出部12Bsの端部が挙げられる。ここでは、特定部位13の位置は、内側鎖交面15i i を含む内側張出部12Biの端部と、外側鎖交面15isを含む外側張出部12Bsの端部と、外側張出部12Bsの設置面15hsを含む外側張出部12Bsの下端部としている。内側張出部12Biの端部は、内側鎖交面15iiから、内側張出部12Biの長さの1/2程度までの領域である。外側張出部12Bsの端部は、外側鎖交面15isから外側張出部12Bsの長さの1/2程度までの領域である。外側張出部12Bsの下端部は、設置面15hsから外側張出部12Bsの高さの1/2程度までの領域である。痕跡部16の形成箇所は、基部11Bの上面15ug、基部11Bの下面15dg、或いは基部11Bの外端面15oが挙げられる。ここでは、痕跡部16の形成箇所は、基部11Bの外端面15oの上面15ug側(設置面15hgから上面15ugまでの距離の5/7程度となる位置)としている。そうすれば、上記特定部位13を高密度にできる。痕跡部16の形状は、基部11Bの外端面15oの幅方向全長に及ぶ突条である。幅方向とは、両外側張出部12Bsが並列する方向をいう。このコア部材10Bの製造は、ゲートの位置を、基部11Bの外端面15oのうち設置面15hgの反対面14(上面15ug)側に対応する位置として行うことが挙げられる。ゲートの位置は、実施形態1のコア部材10Aの製造と同様、外端面15oのうち設置面15hgから反対面14までの距離の2/3となる位置よりも反対面14側に対応する位置とすることがより好ましい。ここでは、ゲートの位置は、外端面15oのうち設置面15hgから反対面14までの距離の5/7程度となる位置に対応する位置としている。
各コア部材10Bの基部11Bは、コア部材10Bをコイル2Bに組み付けた際、実施形態1のコア部材10Aと同様、コイル2Bの端面から突出するように配置される。各コア部材10Bの内側張出部12Biは、巻回部20cの内側に配置され、各コア部材10Bの外側張出部12Bsは、巻回部20cの外周に配置される。コア部材10B同士の連結は、例えば、外側張出部12Bsの外側鎖交面15is同士を接着剤などで接続することで行える。このとき、内側張出部12Bi同士の間にはエアギャップが形成されている。
実施形態1,変形例1−1ではU型のコア部材及びU型のコア部材を備えるリアクトル、実施形態2ではE型のコア部材及びE型のコア部材を備えるリアクトルをそれぞれ説明した。実施形態3では、まず、主として図6を参照して、上面・下面が略ドーム状(鎖交面から外方に向かって断面積が小さくなる変形台形状)の柱状体のコア部材10Cを説明する。その後、図7を参照して、コア部材10Cを備えるリアクトル100Cを説明する。
Claims (14)
- 軟磁性粉末と樹脂とを含む混合物を成形したコア部材であって、
特定面として、前記コア部材の設置対象に対向する設置面及びコイルで励磁される磁束が交差する鎖交面の少なくとも一方の面を有する特定部位と、
前記特定面の反対側の反対面とを備え、
前記特定部位の密度が前記反対面の近傍の密度に比べて高密度であるコア部材。 - 前記コア部材は、前記混合物をゲートから金型内に注入して成形され、
前記コア部材の外表面のうち、前記特定面に対して前記反対面側に偏在する前記ゲートの痕跡部を備え、
前記特定部位の密度が前記痕跡部の近傍の密度に比べて高密度である請求項1に記載のコア部材。 - 前記特定面が前記設置面を含み、
前記痕跡部は、前記設置面とその反対面とをつなぐ外端面に形成されている請求項2に記載のコア部材。 - 前記特定面が前記鎖交面を含み、
前記痕跡部は、前記鎖交面の反対面に形成されている請求項2又は請求項3に記載のコア部材。 - 前記設置面と、その反対面と、前記設置面及びその反対面をつなぐ外端面とを有する基部と、
前記外端面の反対側の前記鎖交面を有すると共に、前記基部から前記設置面と平行な方向に突出して前記コイル内に挿入される一対の張出部とを備え、
前記痕跡部は、前記外端面のうち、前記反対面側に設けられている請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のコア部材。 - 前記設置面と、その反対面と、前記設置面及びその反対面をつなぐ外端面とを有する基部と、
前記外端面の反対側の前記鎖交面を有すると共に、前記基部から前記設置面と平行な方向に突出して前記コイルに挿入される内側張出部と、
前記コイルの外周で、前記内側張出部を挟んで前記基部から前記設置面と平行な方向に突出する一対の外側張出部とを備え、
前記痕跡部は、前記外端面のうち、前記反対面側に設けられている請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のコア部材。 - 前記設置面とその反対面とをつなぐ外端面を備え、
前記痕跡部は、前記外端面のうち、前記設置面から反対面までの距離の2/3となる位置よりも反対面側に形成されている請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載のコア部材。 - 巻線を巻回してなるコイルと、前記コイルが配置される磁性コアとを備えるリアクトルであって、
前記磁性コアの少なくとも一部は、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のコア部材であるリアクトル。 - 軟磁性粉末と樹脂とを含む混合物をゲートから金型内に注入して前記樹脂を硬化させてコア部材を成形する工程を備えるコア部材の製造方法であって、
前記金型は、
前記コア部材の表面のうち、前記コア部材の設置対象に対向する設置面及びコイルで励磁される磁束が交差する鎖交面の少なくとも一方となる特定面を成形する特定内周面と、
前記特定面の反対側の反対面を成形する反対内周面とを備え、
前記金型における前記ゲートの位置が、前記特定内周面に対して前記反対内周面側に偏在しているコア部材の製造方法。 - 前記コア部材は、前記設置面と、その反対面と、前記設置面とその反対面とをつなぐ外端面とを有し、
前記ゲートは、前記外端面に対応する位置に設けられている請求項9に記載のコア部材の製造方法。 - 前記コア部材は、前記鎖交面と、その反対面とを有し、
前記ゲートは、前記反対面に対応する位置に設けられている請求項9又は請求項10に記載のコア部材の製造方法。 - 前記コア部材は、
前記設置面と、その反対面と、前記設置面及びその反対面をつなぐ外端面とを有する基部と、
前記外端面の反対側の前記鎖交面を有すると共に、前記基部から前記設置面と平行な方向に突出して前記コイル内に挿入される一対の張出部とを備え、
前記ゲートは、前記外端面の反対面側に対応する位置に設けられている請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載のコア部材の製造方法。 - 前記コア部材は、
前記設置面と、その反対面と、前記設置面及びその反対面をつなぐ外端面とを有する基部と、
前記外端面の反対側の前記鎖交面を有すると共に、前記基部から前記設置面と平行な方向に突出して前記コイルに挿入される内側張出部と、
前記コイルの外周で、前記内側張出部を挟んで前記基部から前記設置面と平行な方向に突出する一対の外側張出部とを備え、
前記ゲートは、前記外端面の反対面側に対応する位置に設けられている請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載のコア部材の製造方法。 - 前記コア部材は、前記設置面と、その反対面と、前記設置面及びその反対面をつなぐ外端面とを有し、
前記ゲートは、前記外端面のうち前記設置面から前記反対面までの距離の2/3となる位置よりも前記反対面側に対応する位置に設けられている請求項9〜請求項13のいずれか1項に記載のコア部材の製造方法。
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