專利名稱：電抗器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以將導(dǎo)體線圈埋入具有軟磁性的鉄心內(nèi)部而使其一體化的電抗器及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為線圈復(fù)合成型體的代表性例子，已知ー種作為電感部件的電抗器，該電抗器是將導(dǎo)體線圈(以下有時(shí)簡稱為線圈)以埋入狀態(tài)包入由成型體構(gòu)成的鉄心內(nèi)部的形式，上述成型體由軟磁性粉末和樹脂的混合材料構(gòu)成(軟磁性樹脂成型體)。在混合動カ車輛或燃料電池車輛、電動車輛等中，在電池與向電動機(jī)供給交流電力的逆變器之間設(shè)置升壓電路，在該升壓電路中使用作為電感部件的電抗器(扼流線圈)。例如，在混合動カ車輛中，電池電壓最大為300V左右，另ー方面，必須向電動機(jī)施加600V左右的高電壓，以獲得較大輸出。為此，作為升壓電路用的部件而使用電抗器。該電抗器另外也被廣泛用于太陽能發(fā)電的升壓電路等中。目前，作為這種電抗器，通常使用在鉄心周圍卷繞線圈的形式，上述鉄心配置為使ー對U字狀的鐵心片在各個端面之間產(chǎn)生規(guī)定的間隙而構(gòu)成。但是，在這種形式的電抗器的情況下，因?yàn)樘幱诰€圈向外部露出的狀態(tài)，所以會伴隨線圈勵磁而發(fā)生線圈振動，這會造成噪音，另外，必須高精度地設(shè)定鐵心片之間的間隙，除此之外，還存在需要鉄心與線圈的組裝エ序等問題，因此，提出下述形式的電抗器，其通過由軟磁性粉末和樹脂的混合材料構(gòu)成的成型體(軟磁性樹脂成型體)構(gòu)成鐵心,并將線圈以埋入狀態(tài)包含在該鐵心內(nèi)部而成為一體。例如，在下述專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2中公示了這種形式的電抗器及其制造方法。上述專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2中示出的電抗器的制造方法為，在將線圈設(shè)置在外殼或容器內(nèi)部的狀態(tài)下，將在熱硬化性樹脂液中以分散狀態(tài)混合有軟磁性粉末的材料注入外殼或容器內(nèi)部，然后將其加熱至規(guī)定溫度，并經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，使樹脂液硬化反應(yīng)，因此在成型鐵心的同時(shí)，使其與線圈一體化(所謂澆注法的方法)。在按照上述方式制得的電抗器的情況下，可以防止伴隨線圈振動而產(chǎn)生噪音，另夕卜，不需要在鉄心片與鐵心片之間高精度地設(shè)定間隙(已在成型體鐵心的磁粉與磁粉之間形成微小的間隙)，此外，除了不需要鉄心與線圈的組裝エ序之外，還具有可以利用鉄心(軟磁性樹脂成型體)從外側(cè)保護(hù)線圈等優(yōu)點(diǎn)。但是，另一方面，在上述電抗器的制造方法的情況下，需要用于使含有軟磁性粉末的樹脂液硬化的大型加熱爐，并且，硬化需要大量熱量，另外，硬化需要很長時(shí)間，從而存在成本升高且很難提高生產(chǎn)性的問題。因此，作為上述電抗器的制造方法，考慮下述方法，S卩，將導(dǎo)體線圈設(shè)置在成型模具的腔室內(nèi)，將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注射到腔室中，因此注塑成型鉄心，并且，將線圈以埋入其內(nèi)部的狀態(tài)與其一體化。根據(jù)上述使用注塑成型的制造方法，可以解決專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2所示的制造方法存在的多種問題。但是，在按照上述方式將線圈設(shè)置在腔室內(nèi)的狀態(tài)下，直接向其中注射軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料時(shí)，會發(fā)生下述損傷的問題，即，如圖21示意地表示，軟磁性粉末14 (作為軟磁性粉末14可以使用硬質(zhì)金屬鐵粉等)由于注射壓力或腔室內(nèi)的流動壓力而與線圈10的線材11表面的絕緣膜12劇烈碰撞或發(fā)生摩擦(在電抗器鐵心的情況下，通常含有大約50至70體積％的鐵粉等軟磁性粉末)，由此會使線圈10表面的絕緣膜12破損等。通常，作為線圈10，使用將預(yù)先在外表面附著形成絕緣膜12的線材11卷繞而成的帶絕緣膜的結(jié)構(gòu)，該絕緣膜12通常通過下述方式獲得，即，將絕緣性樹脂(例如聚酰胺-酰亞胺)溶解在溶劑中制成規(guī)定粘性的液體(清漆)，將其涂敷到形成線圈10的線材11的全部外表面，然后，使其干燥及硬化反應(yīng)而形成覆膜，但該絕緣膜12是膜厚為25 μ m左右很薄的結(jié)構(gòu)，在注塑成型時(shí)，會因鐵粉等軟磁性粉末14與這種絕緣膜12劇烈碰撞或發(fā)生摩擦而使絕緣膜12損傷。 因而，如果如上所述絕緣膜12受到損傷，則線圈10的絕緣性能降低，電抗器中的耐電壓(絕緣破壞電壓)特性降低。除此之外，在腔室內(nèi)設(shè)置線圈，將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型時(shí)，很難進(jìn)行腔室內(nèi)的線圈定位，而且，因?yàn)榫€圈本身是像手風(fēng)琴那樣容易拉長變形或扭轉(zhuǎn)變形的結(jié)構(gòu)，所以在將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注射到腔室內(nèi)時(shí)，會發(fā)生由于注射壓力及流動壓力而使線圈從設(shè)置位置偏離，或線圈變形的問題。在這種情況下，由于線圈從正確位置偏離或變形，因而可能損害其作為電抗器的性能。而且，在按照上述方式進(jìn)行注塑成型的情況下還會產(chǎn)生下述難以解決的問題，SP，由于成型時(shí)的熱脹冷縮，在作為成型體的鐵心上會產(chǎn)生龜裂，另外，由于絕緣膜受到熱應(yīng)力,此時(shí)也會損傷絕緣膜。軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料在向成型模具的腔室注射時(shí)，例如是溫度大于或等于300°C的溶融狀態(tài)的液狀，在注射后，在成型模具內(nèi)部由成型模具冷卻固化而成為成型體。在此時(shí)或之后將其從成型模具取出而冷卻至室溫的過程中，作為成型體的鐵心在直徑方向大幅度收縮。但是，因?yàn)樵阼F心內(nèi)部具有金屬制的線圈，所以在線圈外周側(cè)，鐵心無法在直徑方向收縮(鐵心與金屬制線圈之間熱膨脹系數(shù)相差較大)，其結(jié)果，線圈的外周側(cè)部分在周方向收縮，如圖22所示，在鐵心16的外周側(cè)成型部16A會產(chǎn)生龜裂K。鐵心16上產(chǎn)生這種龜裂K，是使作為電抗器的性能降低的主要原因。此外，在鐵心16收縮時(shí)，由于該鐵心16與線圈10的收縮量不同，而在線圈10的絕緣膜12上作用較大的應(yīng)力(熱應(yīng)力)，由此，會造成在絕緣膜12上產(chǎn)生應(yīng)變，且由于該應(yīng)變而使絕緣膜12破損等損傷。這也會對作為電抗器的耐電壓特性造成不良影響。除此之外，因?yàn)榫€圈10中的線材11表面的絕緣膜12如上所述，是膜厚較薄的結(jié)構(gòu)，所以原本就存在耐電壓特性的可靠性不足的問題。
以上是使用帶絕緣膜的線圈的情況，而在不使用帶絕緣膜的線材，將裸露的線材以使絕緣層位于線材與線材之間的狀態(tài)進(jìn)行卷繞，使用這樣卷繞構(gòu)成的線圈的情況下，也存在鉄心成型時(shí)上述線圈變形的問題、耐電壓特性的可靠性不足等與使用帶絕緣膜的線圈的情況相同的問題。另外，作為與本發(fā)明相關(guān)的其他現(xiàn)有技木，有下述專利文獻(xiàn)3至專利文獻(xiàn)7公示的情況。在專利文獻(xiàn)3中公示了ー種關(guān)于電感器的發(fā)明，在該文獻(xiàn)中公示了下述技木，SP，通過將以α卷卷繞的空心線圈收容在帶有凹部的罐型磁芯內(nèi)部，并且，以浸潰方式在帶有凹部的罐型磁芯的端子部形成薄膜電極，并在蓋處電氣連接線圈末端，從而不需要現(xiàn)有所需的作為獨(dú)立部件的接合端子，并實(shí)現(xiàn)電感器小型化。在該專利文獻(xiàn)3中，并未言及線圈縱剖面上的長寬比。
在下述專利文獻(xiàn)4中，也公示了ー種將同樣的α卷線圈收容在罐型磁芯內(nèi)部而構(gòu)成的電感器，但在該專利文獻(xiàn)4中也未言及線圈縱剖面上的長寬比。另外，在下述專利文獻(xiàn)5中公示了使用橫向連結(jié)2個扁立繞線圈的眼鏡狀線圈的技術(shù)，但該結(jié)構(gòu)并未將2個扁立繞線圈以同軸狀重疊。在下述專利文獻(xiàn)6中公示了ー種關(guān)于電抗器的發(fā)明，該文獻(xiàn)中公示了下述形式的電抗器，即，其將扁立繞線圈配置在內(nèi)周，將使扁平線材以螺旋狀卷繞的線圈(并非平繞線圈)配置在外部。但是，該專利文獻(xiàn)6公示的結(jié)構(gòu)，通過使鐵心由2個不同的電抗器共用，從而成為在I個結(jié)構(gòu)中具有2種功能的復(fù)合型電抗器，并不是為了實(shí)現(xiàn)小型化。在下述專利文獻(xiàn)7中公示了一種關(guān)于磁性元件的發(fā)明，該文獻(xiàn)中公示了下述技術(shù)，即，通過使線圈中的線材剖面成為長方形，并使線材的長邊尺寸與短邊尺寸之比(長寬比)較高，為10左右，從而抑制線圈圈數(shù)增加時(shí)的直流電阻的増加，使等價(jià)電感系數(shù)提高。另外，在圖5及圖6的實(shí)施例中，公示了將在厚度方向卷繞線材而成的第I線圈和第2線圈上下2段層疊的結(jié)構(gòu)。但是，該專利文獻(xiàn)7中公示的技術(shù)，并沒有以由軟磁性鉄心將線圈整體地包入內(nèi)部的狀態(tài)，將線圏內(nèi)置在鐵心中，另外，該專利文獻(xiàn)7公示的技術(shù)雖然考慮到線圈的線材自身的長寬比，但并未對線圈本身的長寬比作出規(guī)定，另外，其目標(biāo)也并不是為了實(shí)現(xiàn)電抗器的重量減少、損耗減少。作為本發(fā)明相關(guān)的其他現(xiàn)有技術(shù)，有下述專利文獻(xiàn)8、9公示的情況。在下述專利文獻(xiàn)8中公示了一種關(guān)于電感器部件及其制造方法的發(fā)明，在該文獻(xiàn)中公示了下述技術(shù)，即，使鉄心材料在鐵心中的線圈的內(nèi)周側(cè)部分和外周側(cè)部分不同，對于內(nèi)周側(cè)部分，由使用Si含量較少的Fe基磁性粉末的鉄心材料構(gòu)成，另外，對于外周側(cè)部分，由使用Si含量較多的Fe基合金的軟磁性粉末的鐵心材料構(gòu)成。但是，如果是該專利文獻(xiàn)8中公示的技術(shù)，并不能解決本發(fā)明的課題。在下述專利文獻(xiàn)9中公示了一種關(guān)于電感器及其制作方法的發(fā)明，在該文獻(xiàn)中公示了下述技木，即，由使用了 Fe含量高于98. 5%的軟磁性粉末的鉄心材料構(gòu)成鐵心的第I磁性體，由作為軟磁性粉末使用了 Fe-9. 5Cr-3Si組成的不銹鋼粉末的鐵心材料構(gòu)成第2磁性體。
但是，該專利文獻(xiàn)9中公示的技術(shù)也無法解決本發(fā)明的課題。作為與本發(fā)明相關(guān)的其他現(xiàn)有技術(shù)，有下述專利文獻(xiàn)10公示的情況。在下述專利文獻(xiàn)10中，公示了一種關(guān)于“電磁線圈的制造方法及其裝置”的發(fā)明，在該文獻(xiàn)中，作為對應(yīng)于專利文獻(xiàn)10中公示的發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，公示了下述技術(shù)，即，將薄片狀導(dǎo)體(線材)與PET薄膜等絕緣片材以并繞狀態(tài)卷繞規(guī)定圈數(shù)，然后，由環(huán)氧樹脂預(yù)浸膠形成寬度方向外側(cè)的絕緣層并使其加熱硬化。但是，作為該現(xiàn)有技術(shù)公示的方式，提示出其會妨礙線圈小型化。專利文獻(xiàn)I :日本特開2007 - 27185號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 日本特開2008 — 147405號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2007 — 305665號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開2007 — 96181號公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開2008 - 192649號公報(bào)專利文獻(xiàn)6 :日本特開2006 - 310550號公報(bào)專利文獻(xiàn)7 :日本特開2002 — 43140號公報(bào)專利文獻(xiàn)8 :日本特開2006 — 261331號公報(bào)專利文獻(xiàn)9 日本特開2009 — 224745號公報(bào)專利文獻(xiàn)10 :日本特開2000 - 21669號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以上述情況為背景提出，其目的在于，在將由軟磁性粉末和樹脂的混合材料構(gòu)成的成型體作為鐵心，以將線圈埋入其內(nèi)部的狀態(tài)而一體化地構(gòu)成電抗器時(shí)，可以有效防止在鐵心成型時(shí)，作為鐵心結(jié)構(gòu)材料的軟磁性粉末與線圈的絕緣膜碰撞而損傷絕緣膜，另外，可以有效緩解隨著鐵心收縮而作用于絕緣膜的熱應(yīng)力。另外，作為其他目的，旨在解決因鐵心冷卻收縮而在鐵心上產(chǎn)生龜裂的問題。此外，作為其他目的，旨在有效防止在鐵心成型時(shí)，線圈產(chǎn)生位置偏離或變形。并且，技術(shù)方案I的電抗器，其將由含有軟磁性粉末和樹脂的混合材料構(gòu)成的成型體作為鐵心，以使絕緣層位于線材與線材之間的狀態(tài)將該線材卷繞而構(gòu)成導(dǎo)體線圈，以將該導(dǎo)體線圈埋入該鐵心內(nèi)部的狀態(tài)使二者一體化從而構(gòu)成該電抗器，該電抗器的特征在于，以利用電絕緣性樹脂從外側(cè)整體地包入的狀態(tài)包覆上述線圈，構(gòu)成線圈包覆體，另一方面，以將該線圈包覆體一體地埋入上述鐵心內(nèi)部的狀態(tài)，將含有上述軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料進(jìn)行注塑成型而構(gòu)成成型體，由該成型體構(gòu)成上述鐵心。技術(shù)方案2的電抗器如技術(shù)方案I所示，其特征在于，上述鐵心，通過使I次成型體和2次成型體在邊界面接合而一體化，上述I次成型體包含與上述線圈包覆體的外周面相接的筒狀外周側(cè)成型部，上述2次成型體包含與該線圈包覆體的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部。技術(shù)方案3的電抗器如技術(shù)方案1、2中任意一項(xiàng)所述,其特征在于,上述線圈包覆體的上述樹脂包覆層由絕緣性熱可塑性樹脂的注塑成型體構(gòu)成，使包含用于包覆上述線圈的外周面的外周包覆部的成型體，與包含用于包覆該線圈的內(nèi)周面的內(nèi)周包覆部的成型體接合而使其一體化。
技術(shù)方案4的電抗器如技術(shù)方案I至3中任意一項(xiàng)所述，其特征在于，使上述線圈為將扁平線材卷繞而成的線圈，該線圈構(gòu)成為，在將多個線圈組件彼此連接的狀態(tài)下，使其經(jīng)由絕緣片材在線圈軸向即高度方向和/或徑向且與上述線材的疊繞方向正交的方向以同軸狀重疊，并且，將包含上述絕緣片材在內(nèi)的線圈縱剖面上的高度尺寸設(shè)為A，將徑向尺寸即寬度方向尺寸設(shè)為B，使長寬比A/B在O. 7至I. 8范圍內(nèi)。技術(shù)方案5的電抗器如技術(shù)方案4所述，其特征在干，上述線圈是將上述扁平線材在該線材厚度方向卷繞而成的平繞線圈，上述線圈組件在上述高度方向多段重疊。技術(shù)方案6的電抗器如技術(shù)方案I至5中任意一項(xiàng)所述,其特征在于,上述軟磁性粉末是純Fe或含有O. 2至9. O質(zhì)量％Si的組成的Fe基合金的粉末。技術(shù)方案7的電抗器如技術(shù)方案I至6中任意一項(xiàng)所述,其特征在于，由不同的材料構(gòu)成上述鐵心中的上述線圈的內(nèi)周側(cè)部分和外周側(cè)部分，該外周側(cè)部分由使用低Si材料的粉末作為上述軟磁性粉末的鐵心材料構(gòu)成，該低Si材料的粉末由純Fe或含有O. 2至 4.O質(zhì)量％Si的Fe基合金構(gòu)成，上述內(nèi)周側(cè)部分由使用高Si材料的粉末作為上述軟磁性粉末的鐵心材料構(gòu)成，該高Si材料的粉末由含有I. 5至9. O質(zhì)量％Si的Fe基合金構(gòu)成，且該高Si材料的粉末與上述外周側(cè)部分的鐵心材料的軟磁性粉末相比，Si含量較多。技術(shù)方案8的電抗器如技術(shù)方案7所述,其特征在于,上述高Si材料的Si含量與上述低Si材料的Si含量相比，多出超過I. 5質(zhì)量％。技術(shù)方案9的電抗器如技術(shù)方案I至8中任意ー項(xiàng)所述，其特征在干，上述線圈為下述平繞線圈，即，將不帶絕緣膜的扁平線材，以在該線材與線材之間夾入預(yù)先成型為膜狀的絕緣性薄膜的狀態(tài)，在該線材厚度方向進(jìn)行卷繞。技術(shù)方案10的電抗器如技術(shù)方案I至9中任意ー項(xiàng)所述，其特征在于，上述鐵心與電抗器殼體的容器部一體地注塑成型。技術(shù)方案11的電抗器如技術(shù)方案I至10中任意一項(xiàng)所述,其特征在于,該電抗器在頻率為I至50kHz的交變磁場中使用。技術(shù)方案12涉及ー種電抗器的制造方法，其特征在于，經(jīng)過以下エ序制成權(quán)利要求I所述的電抗器エ序A，在該エ序中，以從外側(cè)整體地包入的狀態(tài)，由上述電絕緣性樹脂包覆上述線圈，成型上述線圈包覆體；以及エ序B，在該エ序中，將該線圈包覆體設(shè)置在成型模具中，以將該線圈包覆體包入的狀態(tài)，將含有上述軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型，形成上述鉄心，并且，以在該鐵心內(nèi)部埋入上述線圈的狀態(tài)將它們一體化。技術(shù)方案13的電抗器制造方法如技術(shù)方案12所述，其特征在干，將注塑成型上述鐵心的エ序B分為エ序B-I和エ序B-2，上述エ序B-I是利用鐵心用I次成型模具預(yù)先注塑成型I次成型體的エ序，上述I次成型體的形狀為，包含與上述線圈包覆體的外周面相接的筒狀外周側(cè)成型部，并在線圈軸線方向的一端側(cè)具有該線圈包覆體嵌入用的開ロ，上述成型エ序B-2利用鉄心用的2次成型模具成型2次成型體，該2次成型體包含與該線圈包覆體的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部，在該エ序B-2中，使上述線圈包覆體以內(nèi)嵌狀態(tài)與在上述エ序B-I中得到的上述I次成型體的上述外周側(cè)成型部嵌合，并且，利用上述鉄心用的2次成型模具從外周側(cè)在徑向約束保持上述外周側(cè)成型部，以該狀態(tài)成型包含上述內(nèi)周側(cè)成型部的2次成型體，同時(shí)，使該2次成型體與上述I次成型體及上述線圈包覆體一體化。技術(shù)方案14的電抗器制造方法如技術(shù)方案13所述，其特征在于，在成型上述I次成型體的上述エ序B-I中，使上述外周側(cè)成型部和與上述開ロ相反ー側(cè)的上述鐵心的底部同時(shí)成型，使該I次成型體成為將上述線圈包覆體收容保持在內(nèi)部的有底容器狀。技術(shù)方案15的電抗器制造方法如技術(shù)方案14所述，其特征在于，上述I次成型體的高度形成為能夠在內(nèi)部的凹部的整個高度范圍內(nèi)收容上述線圈包覆體。技術(shù)方案16的電抗器制造方法如技術(shù)方案13至15中的任意ー項(xiàng)所述，其特征在于，在成型上述2次成型體的上述エ序B-2中，使封閉上述開ロ的蓋部與上述內(nèi)周側(cè)成型部同時(shí)成型。技術(shù)方案17的電抗器制造方法如技術(shù)方案12至16中的任意ー項(xiàng)所述，其特征在于，在成型上述線圈包覆體的エ序A中，利用熱可塑性樹脂注塑成型以包入狀態(tài)包覆該線圈的樹脂包覆層，并且，將該エ序A分為エ序A-I和エ序A-2進(jìn)行注塑成型，上述エ序A-I為，使該樹脂包覆層用的I次成型模具與上述線圈的內(nèi)周面或外周面接觸，利用該I次成型模具在該內(nèi)周面或外周面沿徑向定位約束該線圈，在該狀態(tài)下，將樹脂材料注入形成于該線圈外周側(cè)或內(nèi)周側(cè)的該I次成型模具的I次成型腔室中，成型包含上述樹脂包覆層中的 外周包覆部或內(nèi)周包覆部的I次成型體，且與該線圈一體化，上述エ序A-2為，在エ序A-I之后，將該I次成型體與該線圈一起設(shè)置在該樹脂包覆層用的2次成型模具中，將上述樹脂材料注入形成于該線圏內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)的該2次成型模具的2次成型腔室中，成型包含上述樹脂包覆層中的內(nèi)周包覆部或外周包覆部的2次成型體，且與上述I次成型體一體化。技術(shù)方案18的電抗器制造方法如技術(shù)方案12至17中任意一項(xiàng)所述，其特征在于，將形成長條狀的扁平線材與絕緣性薄膜一起卷繞，以將該薄膜夾入該線材與線材之間，制得上述線圈，上述絕緣性薄膜以與該扁平線材相對應(yīng)的寬度預(yù)先成型為長條膜狀。發(fā)明的作用、效果(I)如上所述，技術(shù)方案I的電抗器構(gòu)成為，利用電絕緣性的樹脂從外側(cè)以整體包入的狀態(tài)包覆線圈而構(gòu)成線圈包覆體，另ー方面，以將線圈包覆體一體地理入內(nèi)部的狀態(tài)，使含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型為的成型體，由該成型體構(gòu)成鐵心。在該技術(shù)方案I的電抗器中，因?yàn)榭梢砸詮耐鈧?cè)利用樹脂層包覆保護(hù)線圈的狀態(tài)注塑成型鉄心，所以可以防止在注塑成型吋，混合材料中含有的鉄粉等的軟磁性粉末與線圈的絕緣膜直接劇烈碰撞或摩擦，因此可以有效防止在鉄心成型吋，由于軟磁性粉末與線圈的絕緣膜碰撞而使絕緣膜損傷。另外，在鉄心注塑成型吋，即使通過冷卻而使作為成型體的鉄心收縮，因?yàn)樵阼F心與線圈的絕緣膜之間存在包覆樹脂層作為保護(hù)層及緩沖層，所以可以防止伴隨鐵心收縮而產(chǎn)生的應(yīng)カ直接作用于絕緣膜，因此可以解決伴隨鉄心收縮的絕緣膜損傷的問題。另外，因?yàn)榫€圈與樹脂包覆層構(gòu)成一體的成型體(線圈包覆體)，所以可以良好地防止在注塑成型鐵心時(shí)，線圈發(fā)生變形。另外，通過由電絕緣性的樹脂包覆層包覆線圈，從而可以強(qiáng)化提高線圈的耐電壓特性。(2)技術(shù)方案2的電抗器將I次成型體和2次成型體在邊界面接合而一體化地構(gòu)成鉄心，上述I次成型體包含與線圈包覆體的外周面相接的筒狀的外周側(cè)成型部，上述2次成型體包含與線圈包覆體的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部。
在該技術(shù)方案2的電抗器中，可以將鐵心分為I次成型體和2次成型體而成型，由此，可以利用成型模具以將線圈包覆體定位于要求的位置的狀態(tài)成型鐵心，從而可以成型以使線圈包覆體位于目標(biāo)位置的狀態(tài)將該線圈包覆體包入的鐵心。(3)技術(shù)方案3的電抗器利用絕緣性的熱可塑性樹脂的注塑成型體構(gòu)成線圈包覆體的樹脂包覆層。在該技術(shù)方案3的電抗器中，可以通過簡單的成型操作形成線圈包覆體的樹脂包覆層，而且，與浸潰形成樹脂包覆層不同，可以通過I次成型操作且在短時(shí)間內(nèi)以充分的壁厚形成樹脂包覆層，從而對線圈賦予較高的耐電壓(絕緣破壞電壓)特性。在該技術(shù)方案3的電抗器中，將包含用于包覆線圈外周面的外周包覆部的成型體，與包含用于包覆線圈內(nèi)周面的內(nèi)周包覆部的成型體接合，一體化地構(gòu)成線圈包覆體的樹脂包覆層。

在該技術(shù)方案3的電抗器中，可以將線圈包覆體的樹脂包覆層分為2次成型，在這種情況下，可以在利用成型模具將線圈約束定位的狀態(tài)下成型樹脂包覆層，因此，可以以將線圈整體地且良好地包入的狀態(tài)形成樹脂包覆層。(4)作為電抗器的線圈，通?？梢允褂脤⑵拭鏋閳A形的線材卷繞而成的方式。但是，在這種將剖面為圓形的線材卷繞而成的線圈的情況下，會在相鄰的線材與線材之間產(chǎn)生較大的間隙。線材的剖面積必須對應(yīng)于通過該處的電流而為規(guī)定的大小，另外，為了得到希望的電感系數(shù)，其圈數(shù)也被確定。其結(jié)果，會使線圈整體的高度變高，與之相對應(yīng)地，鐵心的高度也變高，從而導(dǎo)致電抗器大型化。因此，在以電抗器小型化為目標(biāo)的情況下，作為線圈，通常使用將扁平狀的扁平線材在寬度方向卷繞而成的扁立繞線圈。如圖23所示，在扁立繞線圈200的情況下，可以使相鄰的線材(扁平線材)之間成為整體緊貼的狀態(tài)，不使線材與線材之間產(chǎn)生多余的空間。另外，圖中204表示鐵心，206表示包含該扁立繞線圈200和鐵心204的電抗器。在這種電抗器中，為了提高電感系數(shù)L，增加線圈圈數(shù)是有效的。在這里，電感系數(shù)L通過下式(I)表示。XN2XA/I ......式(I)其中，μ :鐵心的磁導(dǎo)率N:線圈的圈數(shù)(匝數(shù))A :鐵心的磁路剖面積I :鐵心的磁路長度從圖23可知，在現(xiàn)有的電抗器206中，如果增加線圈200的圈數(shù)，則相應(yīng)地，線圈200的高度(線圈軸向的高度)必然增加。并且，如果線圈200的高度增加，則磁路長度(在圖中用208表示的磁通長度)變長，這會導(dǎo)致電感系數(shù)L降低。因此，為了將電感系數(shù)L保持為恒定，必須增大鐵心的磁路剖面積，其結(jié)果，電抗器206的高度尺寸和徑向尺寸也增大,從而導(dǎo)致整體大型化。
另外，伴隨電抗器大型化，所需的鐵心材料量也增多。在電抗器的情況下，占總成本的材料成本的比例升高，伴隨鐵心材料的材料成本升高，電抗器的成本也升高。此外，如果電抗器大型化，則由銅損(由線圈自身造成的損耗)等引起的整體損耗也増大。在這里，技術(shù)方案4的電抗器作為線圈用線材使用扁平線材，并且，在使多個線圈組件彼此連接的狀態(tài)下，以在線圈軸向即高度方向或/及徑向重疊為同軸狀的方式構(gòu)成線圈，而且，將線圈縱剖面上的高度尺寸設(shè)定為A，將寬度方向尺寸設(shè)定為B，使長寬比A/B在
O.7至1.8的范圍內(nèi)。
根據(jù)該技術(shù)方案4，如后述可知，確認(rèn)其可以維持較高的電感特性，并有效地使電抗器小型化、輕量化，且可以減少損耗。其效果為，與圖23所示的電抗器相比，在按照本發(fā)明構(gòu)成線圈的情況下，可以將線圈線材的剖面積、圈數(shù)維持為相同而縮短磁路長度，另外，作為其結(jié)果，還可以減小磁路剖面積。圖13 (A)示意地表示下述情況，S卩，作為技術(shù)方案4的方式的一例，制成將扁平線材在其厚度方向卷繞而成的平繞線圈，并且，將2個線圈組件10-1、10-2在與線材疊繞方向正交的線圈軸向以同軸狀上下重疊2段而構(gòu)成線圈10，而且，將線圈10的高度尺寸(將線圈組件10-1與線圈組件10-2的高度尺寸相加的尺寸)設(shè)為A，另外，將寬度方向尺寸設(shè)為B，使長寬比A/B在O. 7至1.8的范圍內(nèi)。從與圖23的比較可知，在圖13 (A)所示的結(jié)構(gòu)中，可以有效縮短磁通208的長度即磁路長度。磁路長度是將全部磁力線的總長度平均化得到的量，如果線圈10的縱剖面的周長縮短，則與之伴隨，其磁路長度也變短。S卩，圖13 (A)中表示一例的本發(fā)明的電抗器，通過縮短線圈縱剖面上的周長而縮短磁路長度。根據(jù)該技術(shù)方案4，可以使電抗器小型化，并伴隨其小型化使重量減輕，另外，可以削減鐵心材料的量而減少電抗器的所需成本，另外，伴隨小型化，還可以有效減小損耗。另外，在本發(fā)明中，由A/B表示的長寬比優(yōu)選O. 8至I. 2，特別優(yōu)選在O. 9至I. I的范圍內(nèi)。(5)在技術(shù)方案4中，如圖13 (B)所示，將平繞線圈分成3個線圈組件10_1、10_2、10-3，并且，將它們在線圈軸向即上下方向以3段重疊，或者，也可以如圖13 (C)所示，將扁立繞線圈分成2個線圈組件10-1、10-2，將它們配置為在徑向以2列重疊的狀態(tài)?；蛘撸部梢詫⒏嗟木€圈組件以在線圈軸向即高度方向或徑向重疊的方式配置，構(gòu)成整體的線圈10。但是，在本發(fā)明中，如圖13 (A)、(B)所示，優(yōu)選使將扁平線材在線材厚度方向卷繞而成的平繞線圈的線圈組件在高度方向以多段、優(yōu)選為2段重疊而構(gòu)成整體的線圈(技術(shù)方案5)。(6)下面,技術(shù)方案6的電抗器的特征在于,作為軟磁性粉末使用純Fe或含有0.2至O. 9質(zhì)量％Si的組成的Fe基合金粉末。
純Fe雖然存在鐵損較高的問題，但價(jià)格便宜且容易處理，在磁性材料中，具有磁通密度較高僅次于鐵鈷磁性合金的特征，因此，在主要考慮該特征情況下，優(yōu)選使用純Fe粉末。含有0.2至9.0% Si的Fe基軟磁性合金的粉末，伴隨Si的增加，與純Fe相比，磁通密度降低，但因?yàn)橥瑫r(shí)可以減小鐵損，所以具有容易處理使得二者平衡良好的優(yōu)點(diǎn)。特別地，在Si含量為6. 5%時(shí)，因?yàn)殍F損取極小值，且磁通密度較高，所以其為優(yōu)質(zhì)軟磁性材料。如果超過6. 5%，則鐵損轉(zhuǎn)為增加，但即使達(dá)到9. 0%，因?yàn)榇磐芏热匀惠^高，所以足以滿足使用。但是，如果超過9. 0%，則磁通密度減小，鐵損增大。另一方面，如果低于O. 2%，則大致具有與純Fe相同的特征。 在含Si的Fe基軟磁性合金粉末中，含有6至7%的Si時(shí)，電感特性和發(fā)熱特性的平衡良好，在主要考慮這一點(diǎn)的情況下，優(yōu)選使用含有6至7% Si的組成的材料。另一方面，含有2至3%的Si時(shí)，成本與電感特性基發(fā)熱特性等性能的平衡良好，在主要考慮這一點(diǎn)的情況下，優(yōu)選使用含有2至3%的Si的材料。另外，根據(jù)需要，可以預(yù)先在軟磁性粉末中添加Cr、Mn、Ni中大于或等于I種物質(zhì)作為任意元素。其中，在添加Cr的情況下，優(yōu)選使其添加量小于或等于5%質(zhì)量。其原因在于容易進(jìn)一步減少鐵損。另外，Mn、Ni優(yōu)選總計(jì)小于或等于1%質(zhì)量。其原因在于容易維持較低的矯頑磁力。(7)下面，技術(shù)方案7的電抗器由不同的材料構(gòu)成鐵心中的線圈內(nèi)周側(cè)部分和外周側(cè)部分。在作為軟磁性粉末，使用Fe-Si類Fe基合金粉末的情況下，通過使Fe中含有Si，另外，隨著Si含量的增加而磁致伸縮減小，在Si含量小于或等于6. 5%時(shí)，磁致伸縮為零，如果超過6. 5%,則磁致伸縮為負(fù)(小于或等于6. 5%時(shí)磁致伸縮為正)。另一方面，鐵損在
6.5%時(shí)為極小，與之相比Si增多或減少，鐵損都將增大。因此，從磁致伸縮及由此引起的鐵心振動的角度，優(yōu)選使Si含量為6. 5%。另外，作為鐵心的軟磁性粉末使用具有Fe-6. 5% Si的組成的軟磁性粉末的電抗器，還具有鐵損低且動作時(shí)的發(fā)熱小的特性，但另一方面，存在電感系數(shù)不夠高的問題。另一方面，如果使Si的含量減少至3%、2%而接近純Fe，則與之伴隨，電感系數(shù)升高，但反之，鐵損增大，發(fā)熱量也變大。如果發(fā)熱量變大，則鐵心的溫度上升變大，鐵心會變?yōu)楦邷?，根?jù)情況，會在鐵心材料內(nèi)部出現(xiàn)超過設(shè)定的容許最高溫度的部分。例如，在汽車的升壓電路中使用的電抗器是要在非常長的時(shí)期內(nèi)使用的部件，如果長時(shí)間地反復(fù)出現(xiàn)溫度上升，則由于熱歷史而導(dǎo)致作為粘合劑的樹脂惡化，進(jìn)而縮短部件壽命。因此，電抗器設(shè)定可容許的達(dá)到溫度(最高溫度)，要求將由內(nèi)部發(fā)熱引起的溫度上升抑制為小于或等于該設(shè)定最高溫度。就這一點(diǎn)而言，在作為鐵心材料的軟磁性粉末，使用具有上述Fe-6. 5 Si類組成的軟磁性粉末的電抗器的情況下，可以使鐵心材料內(nèi)部的發(fā)熱較小，良好地將達(dá)到溫度抑制為小于或等于所設(shè)定的最高溫度。而另一方面，作為電抗器，則原本要求的電感特性不足。另ー方面，在使用Si含量較少的接近純Fe的材料的情況中，對于電感特性而言充足，但鐵心材料內(nèi)部的發(fā)熱較大，很難將達(dá)到溫度抑制為小于或等于所設(shè)定的最高溫度。另外，在使用中間的組成例如Fe_3Si組成的材料的情況下，電感系數(shù)和發(fā)熱特性這兩種特性均為中間狀態(tài)，會產(chǎn)生二者均無法滿足的情況。在這里，技術(shù)方案7將電抗器中的鉄心分為線圈的內(nèi)周側(cè)部分和外周側(cè)部分，井且，對于外周側(cè)部分，由相對地高電感系數(shù)、高發(fā)熱的鐵心材料構(gòu)成，該鐵心材料作為軟磁性粉末，使用純Fe或由含有O. 2至4. 0% Si的Fe基合金構(gòu)成的低Si材料的粉末，對于內(nèi)周側(cè)部分由相對地低發(fā)熱、低電感系數(shù)的鉄心材料構(gòu)成，該鐵心材料作為軟磁性粉末，使用 由含有I. 5至9. 0% Si的Fe基合金構(gòu)成的高硅材料粉末，且與外周側(cè)部分鉄心材料的軟磁性粉末相比，內(nèi)周側(cè)部分鉄心材料的軟磁性粉末的Si含量較多。該技術(shù)方案7的結(jié)構(gòu)，根據(jù)在鐵心內(nèi)部由發(fā)熱引起的溫度上升在鉄心整體中并不均勻，而是存在由發(fā)熱引起的溫度上升較高的部分和溫度上升較低的部分的發(fā)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)。具體地說，電抗器的鐵心存在易實(shí)現(xiàn)冷卻和難實(shí)現(xiàn)冷卻的部分，線圈的外周側(cè)部分為易實(shí)現(xiàn)冷卻的部分，內(nèi)周側(cè)部分為難實(shí)現(xiàn)冷卻的部分。目前，本發(fā)明者等在對鐵心內(nèi)部的達(dá)到溫度進(jìn)行測量時(shí)驗(yàn)證，對于外周側(cè)部分，達(dá)到溫度較低，對于內(nèi)周側(cè)部分，達(dá)到溫度較高。因此，在本發(fā)明中，對于易冷卻的外周側(cè)部分來說，使用可以得到高電感系數(shù)同時(shí)發(fā)熱較大的材料，具體地說，使用純Fe或由含有O. 2至4. 0% Si的Fe基合金構(gòu)成的低Si材料粉末構(gòu)成鐵心材料，另ー方面，對于難冷卻且難以散熱的內(nèi)周側(cè)部分來說，使用由含有
I.5至9. 0% Si的Fe基合金構(gòu)成的高Si材料的粉末構(gòu)成鐵心材料。按照上述方式構(gòu)成鐵心的結(jié)果，已確認(rèn)可以得到可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電感特性及溫度抑制特性這兩種相反的任意ー種特性的電抗器。(8)在這里，構(gòu)成上述內(nèi)周側(cè)部分的軟磁性粉末的高Si材料的Si含量，優(yōu)選與構(gòu)成外周側(cè)部分的軟磁性粉末的低Si材料的Si含量相比較多，超出I. 5% (技術(shù)方案8)。進(jìn)ー步優(yōu)選Si含量高出大于或等于2. 5%，特別優(yōu)選高出大于或等于3. 5%。(9)在將線圈整體以利用電絕緣性樹脂從外側(cè)包入的狀態(tài)包覆構(gòu)成的包覆體中，如果以預(yù)浸方法形成樹脂包覆層，即，將線圈整體浸潰在樹脂液中，使由此涂敷為包覆線圈整體的狀態(tài)的樹脂液，然后進(jìn)行硬化反應(yīng)而形成上述樹脂包覆層，則在使用這種方法的情況下，樹脂包覆層的厚度必然較薄，為20 μ m左右。作為電器部件的線圈，作為與其他部件的絕緣性能，考慮安全率，要求額定電壓的5倍至20倍的耐電壓特性。例如，在用于上述混合動カ車輛的升壓電路的電抗器的情況下，要求耐電壓3000V左右的較高耐電壓，因此，樹脂包覆層的厚度最低必須大于或等于O. 1_。從而，如果是通過上述預(yù)浸方法形成的樹脂包覆層，則其厚度不足。而且，通過多次反復(fù)進(jìn)行浸潰及其后的硬化，也可以使樹脂包覆層的厚度增厚至大于或等于O. 1mm，但這種情況下必須反復(fù)進(jìn)行多次預(yù)浸及硬化反應(yīng)，會導(dǎo)致處理成本變得非常高。另一方面，在現(xiàn)有通常使用的帶絕緣包覆膜的線材中，在線材的全部外表面緊固形成的絕緣膜，如上所述，通過在線材的外表面涂敷樹脂液并使之硬化而形成，但該絕緣膜從相鄰的線材間的耐電壓角度，存在膜厚過厚的問題。作為電抗器用線圈線材，目前使用扁平線材，但在該線材外表面緊固形成的絕緣膜的膜厚大于或等于20 μ m,通常是20至30 μ m厚度。因此，位于線圈中相鄰的線材與線材之間的絕緣膜的總厚度是20至30 μ m的2倍即40至60 μ m厚。但是，線圈中相鄰的線材與線材的電位差大致為幾十伏左右，S卩使考慮安全性，耐電壓也是100V至200V左右。相對于這種耐電壓，40至60 μ m的絕緣膜，其厚度過厚。
其結(jié)果，在相同的圈數(shù)時(shí)，線圈外徑大直徑化，從而使得線圈大型化。并且，由于線圈大型化，構(gòu)成線圈的線材的總的線長變長，對應(yīng)地，線圈所需的成本升高，因此，由線圈中的支流疊加電流引起的來自于線圈的銅損(以下稱為直流銅損)增大，產(chǎn)生由此導(dǎo)致電抗器性能降低的問題。此外，由于線圈大直徑化、大型化，電抗器自身也大型化，必然使得所使用的鐵心材料量增多，其也是抬高電抗器成本的主要原因。而且，現(xiàn)有的帶絕緣膜的扁平線材，由于受到其制造方法的制約，很難充分提高線材的扁平度，其扁平度大致為10左右，由此，要得到扁平度較高的線材，其成本也會急劇升聞。而且，因?yàn)楸馄骄€材的扁平度被制約得小于或等于一定值，所以在高頻下使用該線材時(shí)，會由于表皮效應(yīng)而使發(fā)熱增大。因此，技術(shù)方案9提出，將不帶絕緣膜的扁平線材以在線材與線材之間夾入預(yù)先成型為膜狀的絕緣性薄膜的狀態(tài)，沿線材的厚度方向卷繞，使用這樣構(gòu)成的平繞線圈構(gòu)成電抗器。根據(jù)該技術(shù)方案9，可以通過改變所使用的薄膜的厚度而任意地改變位于線圈中的線材(扁平線材)與線材之間而使上述線材之間絕緣的絕緣膜的厚度，并且，可以確保要求的耐電壓，并使其膜厚為最小限度的厚度。由此，可以使線圈外徑小型化，從而使線圈小型化，因此，進(jìn)而可以使電抗器小型化。另外，可以縮短構(gòu)成線圈的線材的線長，由此可以使線材所需的成本降低，并且，同時(shí)使電抗器所需的鐵心材料少量化，從而可以使由鐵心材料引起的成本也降低。此外，因?yàn)榭梢钥s短線材的線長，所以可以減少動作時(shí)的直流銅損。另外，在該技術(shù)方案9的電抗器中，因?yàn)榭梢允褂貌粠Ы^緣膜的扁平線材構(gòu)成線圈，所以作為該線材，可以使用壓延加工后的線材，可以減少線材所需的必要成本，除此之夕卜，還可以容易地制造扁平度超過10的高扁平度線材。而且，因?yàn)榭梢允褂蒙鲜龈弑馄蕉染€材，所以可以有效抑制由在高頻下使用時(shí)的表皮效應(yīng)引起的線圈發(fā)熱。另外，在按照技術(shù)方案9構(gòu)成線圈的情況下，線材寬度方向的端面為露出狀態(tài)。因此，在該技術(shù)方案9中，將線圈整體利用絕緣性樹脂包覆從從外側(cè)包入，從而對線圈進(jìn)行包覆。并且，可以利用線材與線材間的絕緣膜及樹脂包覆層整體，對線圈施加充分的絕緣性。在這種情況下，利用熱可塑性樹脂的注塑成型體構(gòu)成樹脂包覆層，并且，優(yōu)選將該樹脂包覆層分成包含用于包覆線圈外周面的外周包覆部的成型體，和包含用于包覆線圈內(nèi)周面的內(nèi)周包覆部的成型體，且通過注塑成型使上述2個成型體接合，以一體化的形式預(yù)先構(gòu)成上述樹脂包覆層。通過如上所述包含2個成型體構(gòu)成樹脂包覆層，且通過注塑成型使這兩個成型體接合一體化，從而可以通過注塑成型容易地成型樹脂包覆層。在這種情況下，可以通過簡單的成型操作形成樹脂包覆層，且可以以充分的壁厚形成樹脂包覆層，從而可以對線圈賦予較高的耐電壓(絕緣破壞電壓)特性。(10)在本發(fā)明中，可以利用鐵心是注塑成型的成型體的情況，在按照技術(shù)方案10注塑成型鐵心時(shí)，預(yù)先一體地注塑成型電抗器殼體的容器部和鐵心。 由此，在鉄心成型后，S卩，在制造出電抗器以后，可以省去通過其他エ序?qū)㈦娍蛊魅萜鞑堪惭b到電抗器的鉄心上的過程。(11)另外，本發(fā)明的電抗器可以用于在頻率為I至50kHz的交變磁場中使用的結(jié)構(gòu)，例如，適合用于上述混合動カ車輛或燃料電池車輛、電動車、或太陽能發(fā)電的升壓電路中使用的電抗器(技術(shù)方案11)。(12)技術(shù)方案12涉及技術(shù)方案I記載的電抗器的制造方法，該制造方法為，經(jīng)過エ序A和エ序B制造線圈復(fù)合成型體，上述エ序A為，由電絕緣性的樹脂以從外側(cè)包入的狀態(tài)包覆線圈，成型線圈包覆體，上述エ序B是將該線圈包覆體設(shè)置在成型模具中，以將線圈包覆體包入其中的狀態(tài)，將軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型而成型鉄心，并且，以將線圈埋入鉄心內(nèi)部的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)一體化。根據(jù)該制造方法，可以良好地制造技術(shù)方案I的電抗器。在該技術(shù)方案12的制造方法中，因?yàn)樵趶耐鈧?cè)利用樹脂包覆層包覆保護(hù)線圈的狀態(tài)，注射含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料而成型鉄心，所以在注射時(shí)，混合材料中含有的鉄粉等軟磁性粉末不會直接與線圈劇烈碰撞或摩擦。因此，即使是線圈是帶絕緣膜的結(jié)構(gòu)的情況下(通常，線圈是帶絕緣膜的結(jié)構(gòu))，也可以有效防止鉄心成型時(shí)因軟磁性粉末與線圈的絕緣膜碰撞而使絕緣膜損傷。另外，在鉄心成型時(shí)，即使作為成型體的鐵心因冷卻而收縮，因?yàn)樵谠撯熜呐c線圈的絕緣膜之間存在包覆樹脂層作為保護(hù)層及緩沖層，所以伴隨鐵心收縮的應(yīng)カ不會直接作用于絕緣膜，因此，還可以解決伴隨鐵心收縮的絕緣膜的損傷問題。即，可以有效防止在電抗器制造吋，線圈的絕緣膜受到損傷。另外，因?yàn)榫€圈與樹脂包覆層構(gòu)成一體的成型體(線圈包覆體)，所以可以良好地防止在注塑成型鉄心時(shí)線圈發(fā)生變形。另外，通過由電絕緣性的樹脂包覆層包覆線圈，可以強(qiáng)化提高線圈的耐電壓特性。(13)下面，技術(shù)方案13的制造方法為，將注塑成型上述鐵心的エ序B分為エ序B-I和エ序B-2，上述エ序B-I為，以在線圈軸線方向的一端側(cè)具有線圈包覆體嵌入用的開ロ的形狀，預(yù)先注塑成型I次成型體，該I次成型體包含與線圈包覆體的外周面接觸的筒狀的外周側(cè)成型部，上述エ序B-2成型2次成型體，該2次成型體包含與線圈包覆體的內(nèi)周面接觸的內(nèi)周側(cè)成型部，并且，在工序B-2中，使線圈包覆體以內(nèi)嵌狀態(tài)與在工序B-I中得到的I次成型體的外周側(cè)成型部嵌合，而且，以利用鐵心用的2次成型模具從外周側(cè)在徑向約束保持上述外周側(cè)成型部的狀態(tài)，成型包含內(nèi)周側(cè)成型部的2次成型體，且同時(shí)使I次成型體及線圈包覆體一體化。根據(jù)該技術(shù)方案13的制造方法，可以良好地制造技術(shù)方案2的電抗器，另外，在該制造時(shí)有下述優(yōu)點(diǎn)。上述的鐵心龜裂主要發(fā)生在卷繞線圈的外周部分。在技術(shù)方案13的制造方法中，因?yàn)榫€圈中的外周側(cè)部分(外周側(cè)成型部)預(yù)先單獨(dú)成型為I次成型體而與線圈獨(dú)立，所以在鐵心成型時(shí)，不會產(chǎn)生位于其內(nèi)側(cè)的線圈導(dǎo)致在外周側(cè)成型部產(chǎn)生龜裂的問題。這是因?yàn)椋虬庵軅?cè)成型部的I次成型體與線圈獨(dú)立地預(yù)先單獨(dú)成型，所以在其成型時(shí)，I次成型體具體地說是外周側(cè)成型部可以隨著冷卻而自由收縮。 另一方面，包含與線圈內(nèi)周面(嚴(yán)格來說是線圈包覆體的內(nèi)周面)接觸的內(nèi)周側(cè)成型部的2次成型體，以將線圈設(shè)置在成型模具中的狀態(tài)與線圈一體地成型，但在該內(nèi)周側(cè)成型部在徑向收縮時(shí)，因?yàn)樘貏e地不會受到線圈阻擋，所以不會產(chǎn)生因該收縮而產(chǎn)生龜裂的問題。S卩，根據(jù)該技術(shù)方案13的制造方法，可以有效解決因線圈的存在而在鐵心上產(chǎn)生龜裂的問題。另外，在該技術(shù)方案13的制造方法中，使線圈包覆體以內(nèi)嵌狀態(tài)與在工序B-I中得到的I次成型體的外周側(cè)成型部嵌合，并且，以利用鐵心用的2次成型模具從外周側(cè)在徑向約束保持上述I次成型體的外周側(cè)成型部的狀態(tài)，成型包含鐵心的內(nèi)周側(cè)成型部的2次成型體。這時(shí)，可以在將線圈包覆體即線圈經(jīng)由I次成型體而利用鐵心用成型模具定位保持的狀態(tài)，成型鐵心的2次成型體，因此，可以防止此時(shí)線圈由于注塑壓力及流動壓力而從設(shè)置位置偏離，從而可以以將線圈準(zhǔn)確地定位保持在預(yù)先設(shè)定的位置的狀態(tài)完成鐵心成型。因此，可以良好地防止在鐵心成型時(shí)因線圈位置偏離而對電抗器的特性造成惡劣影響。(14)在上述情況下，可以在成型上述I次成型體的工序B-I中，使與上述開口相反一側(cè)的鐵心的底部與外周側(cè)成型部同時(shí)成型，預(yù)先將I次成型體做成在內(nèi)部收容保持線圈包覆體的有底容器狀(技術(shù)方案14)。由此，因?yàn)榭梢砸栽跇?gòu)成容器狀的I次成型體的凹部收容保持線圈包覆體的狀態(tài)，將其設(shè)置在鐵心用的2次成型體中，成型2次成型體，所以此時(shí)的成型作業(yè)性良好。另外，如上所述，在成型2次成型體時(shí)，還可以利用I次成型體本身，將線圈包覆體定位保持在線圈軸線方向即上下方向。(15)在這里，上述I次成型體優(yōu)選以將線圈包覆體收容在內(nèi)部的凹部而充滿整個高度的高度成型(技術(shù)方案15)。(16)另外，在本發(fā)明中，可以在成型上述2次成型體的工序B-2中，預(yù)先使封閉上述I次成型體上的開口的蓋部與內(nèi)周側(cè)成型部一起成型(技術(shù)方案16)。
(17)下面，技術(shù)方案17的制造方法為，通過注塑成型而成型線圈包覆體(嚴(yán)格來說是樹脂包覆層)，并且，將該注塑成型的エ序A分成エ序A-I和エ序A-2注塑成型。在該制造方法中，在エ序A-I中，使樹脂包覆層用的I次成型模具與線圈的內(nèi)周面或外周面接觸，以將線圈在徑向定位約束的狀態(tài)，向形成于線圈外周側(cè)或內(nèi)周側(cè)的I次成型腔室中注入樹脂材料，成型包含樹脂包覆層中的外周包覆部或內(nèi)周包覆部的I次成型體，并與使其線圈一體化。并且，在エ序A-2中，在上述エ序A-I之后，將I次成型體與線圈一起設(shè)置在2次成型模具中，向形成于線圈內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)的2次成型腔室中注入上述樹脂材料，成型包含樹脂包覆層中的內(nèi)周包覆部或外周包覆部的2次成型體，并與線圈及I次成型體一體化。根據(jù)該技術(shù)方案17的制造方法，可以良好地制造技術(shù)方案3的電抗器。
此時(shí)，在該技術(shù)方案17的制造方法中，通過在注塑成型線圈包覆體時(shí)，將成型分為2次進(jìn)行，從而可以以利用成型模具更好地定位保持線圈的狀態(tài)注塑成型線圈成型體，即，良好地注塑成型樹脂包覆層，在該成型時(shí)，可以良好地防止線圈因注射壓カ及流動壓カ而發(fā)生位置偏離，而且，可以使樹脂包覆層良好地成型為線圈包覆狀態(tài)。在該技術(shù)方案17中，可以利用成型樹脂包覆層的內(nèi)周包覆部的エ序，使上包覆部與內(nèi)周包覆部同時(shí)成型，該上包覆部整體地包覆位于上述開ロ側(cè)的線圈的上端面而直至外周端。由此，在將線圈包覆體與鐵心的I次成型體一起設(shè)置在鉄心用的2次成型模具中的狀態(tài)下注塑成型鐵心的2次成型體吋，因?yàn)闃渲矊又械腎次成型體與2次成型體的接合部，不在注入壓カ及流動壓カ劇烈作用的樹脂包覆層的內(nèi)周包覆部及上包覆部，所以在上述接合部處，即使在樹脂包覆層的I次成型體與2次成型體之間產(chǎn)生一定量的間隙(有時(shí)會在I次成型體與2次成型體的接合部產(chǎn)生一定量的間隙)，也可以避免在鐵心的2次成型體注塑成型時(shí)，軟磁性粉末以強(qiáng)大的注入壓カ進(jìn)入上述間隙而損傷線圈的絕緣膜的問題。(18)技術(shù)方案18是將構(gòu)成長條形的扁平線材與以與扁平線材相對應(yīng)的寬度成型為長條形的上述薄膜一起，且按照將薄膜夾入線材與線材之間的方式共同卷繞，根據(jù)該技術(shù)方案18的制造方法，可以容易且良好地得到技術(shù)方案9的線圈。


圖I是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電抗器的圖。圖2是圖I的電抗器的要部剖視圖。圖3是分解表示圖I的電抗器的斜視圖。圖4是將圖2的線圈包覆體分解為樹脂包覆層和線圈而表不的斜視圖。圖5是從與圖4不同的角度觀察圖4的線圈的圖，及分解為上、下線圈表示的圖。圖6是該實(shí)施方式中的線圈包覆體的成型過程的說明圖。圖7是圖6之后的成型過程的說明圖。圖8是該實(shí)施方式的電抗器的制造方法的エ序說明圖。圖9是該實(shí)施方式中的線圈包覆體的成型方法的說明圖。圖10是該實(shí)施方式中的鐵心的成型方法的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的圖。圖12是表示圖11的實(shí)施方式的電抗器的制造方法的一個例子的圖。圖13是表示線圈的配置例的圖。圖14是表示線圈10的剖面的長寬比與重量比或損耗比的關(guān)系的圖。圖15是表示使電抗器中的鐵心材料不同時(shí)的鐵心材料劃分方式的說明圖。圖16是表示使鐵心材料的組成不同時(shí)的特性評價(jià)的試驗(yàn)方法的說明圖。圖17是表示鐵心材料的溫度測量點(diǎn)的位置的說明圖。圖18是表2中的例A-I和A_3的制造方法的說明圖。
圖19是表不招殼(電抗器殼體)的一個例子的圖。圖20是其他實(shí)施方式的要部的圖。圖21是示意地表示作為本發(fā)明的背景的問題點(diǎn)的圖。圖22是示意地表示與圖21不同的問題點(diǎn)的圖。圖23是作為本發(fā)明的背景說明表示電抗器的一個例子的要部剖視圖。標(biāo)號的說明6 線材7樹脂薄膜7A絕緣膜10 線圈15電抗器16 鐵心16-U22-1 I 次成型體16-2,22-2 2 次成型體22樹脂包覆層24線圈包覆體25外周側(cè)成型部26 底部30 開口32內(nèi)周側(cè)成型部34 蓋部40 凹部46外周包覆部50內(nèi)周包覆部54、84 I次成型模具66、80、94、104 腔室70、96 2次成型模具110容器部114鋁殼(電抗器殼體)PpP2 邊界面
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式I]下面，對于作為本發(fā)明的實(shí)施方式的電抗器的結(jié)構(gòu)等如下進(jìn)行說明。(關(guān)于粉末)上述軟磁性粉末可以通過使用氣體噴霧、水噴霧、離心噴霧、它們的組合(例如氣水噴霧)、氣體噴霧化后立即迅速冷卻等的霧化法、以及噴磨法、搗磨法、球磨法等的機(jī)械粉碎法或化學(xué)還原法等得到的粉末。從應(yīng)變較小、容易成為球狀且分散性優(yōu)良、粉碎不需要機(jī)械能等角度，上述軟磁性 粉末優(yōu)選使用霧化法得到的粉末。從應(yīng)變小且氧化少等角度，特別優(yōu)選使用霧化法得到的粉末。上述軟磁性粉末的粒徑，例如從霧化時(shí)的粉末的成品率、混煉時(shí)混煉扭矩或燒結(jié)性、注塑成型時(shí)的流動性、所使用的頻率等的角度，在I至500 μ m范圍內(nèi)較好，優(yōu)選在5至250 μ m范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在10至150 μ m范圍內(nèi)。粉末粒徑越小，其電流損耗減小效果越明顯，但是，反之存在磁滯損耗增大的傾向。因此，可以根據(jù)粉末的成品率(即成本)與所得到的效果(即鐵損)的平衡、所使用的頻率等，確定粉末粒徑上下限或粒徑分布等。上述軟磁性粉末為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)變?nèi)コ蚪Y(jié)晶顆粒粗大化，可以進(jìn)行熱處理。作為熱處理?xiàng)l件，可以例示在氫氣、氬氣的任意ー種或兩種等氣氛下，溫度為700°C至1000°C，時(shí)間為30分至10小時(shí)等。作為鐵心材料或構(gòu)成樹脂包覆層的熱可塑性樹脂，例如，可以例示聚苯硫醚(PPS)樹脂、聚酰胺6、聚酰胺12、聚酰胺6T等聚酰胺(PA)樹脂、聚酯樹脂、聚こ烯(PE)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚甲醛(POM)樹脂、聚醚砜(PES)樹脂、聚氯こ烯(PVC)樹脂、こ烯-醋酸こ烯酯共聚物(EVA)樹脂等。其中，從耐熱性、難燃性、絕緣性、成型性、機(jī)械強(qiáng)度等角度，優(yōu)選聚苯硫醚樹脂、聚酰胺樹脂。構(gòu)成鐵心材料的軟磁性粉末與樹脂的混合材料中的軟磁性粉末的比例，從提高磁通密度、使磁導(dǎo)率處于適當(dāng)?shù)姆秶⒒蛱岣邿醾鲗?dǎo)率等角度，大于或等于30體積％較好，優(yōu)選大于或等于50體積％，特別優(yōu)選大于或等于60體積％。在上述混合材料中，除了軟磁性粉末、樹脂以外，還可以根據(jù)需要含有防氧化劑、防老化劑、紫外線吸收劑、填充劑、穩(wěn)定劑、強(qiáng)化劑、著色劑等各種添加劑中的I種或者大于或等于2種。含有軟磁性粉末的混合材料，可以通過使用2軸混煉機(jī)等混煉機(jī)使樹脂成為溶融狀態(tài)，并經(jīng)由將各種配比物質(zhì)一起煉制等エ序而制造。(關(guān)于成型方法)在將鐵心注塑成型時(shí)，可以使用下述方法成型，S卩，向注塑成型裝置供給預(yù)先將軟磁性材料與樹脂混煉而成的混煉材料，通過使其可塑化(成為溶融狀態(tài))，并向模具內(nèi)注射而成型。另外，也可以向成型裝置以單獨(dú)或混合狀態(tài)供給軟磁性粉末和粉末狀等的樹脂，在裝置中使樹脂成為溶融狀態(tài)進(jìn)行混煉，并將其注入到金屬模具內(nèi)?？梢栽趯④洿判曰旌喜牧献⑷氲浇饘倌＞邇?nèi)之后，通過將其冷卻適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，獲得具有與金屬模具的腔室形狀相對應(yīng)的規(guī)定形狀的注塑成型鐵心。此外，制得的注塑成型鐵心可以根據(jù)需要實(shí)施機(jī)械加工等加工。作為注塑成型裝置，可以使用臥式注塑成型裝置、立式注塑成型裝置、柱塞式注塑成型裝置、螺桿式注塑成型裝置、電動式注塑成型裝置、油壓式注塑成型裝置、一模兩件注塑成型裝置、將以上裝置組合而成的注塑成型裝置等。下面，根據(jù)附圖，對于電抗器的一個實(shí)施例及其制造方法進(jìn)行說明。在圖I中，15是作為電感部件的電抗器(扼流線圈)，以在由軟磁性樹脂成型體構(gòu)成的鐵心16內(nèi)部埋入帶絕緣膜的線圈10的狀態(tài)使其一體化。即，鐵心16制作成為無間隙構(gòu)造的電抗器。在該實(shí)施方式中，線圈10如圖4至圖6 (A)所示是平繞線圈，將扁平線材沿線材的厚度方向(徑向)卷繞，重疊而做成線圈形狀，在通過卷繞加工成型的自由形狀狀態(tài)下，在徑向相鄰的線材之間，經(jīng)由絕緣膜而以彼此接觸狀態(tài)重疊。 在本實(shí)施方式中，線圈10如圖4、圖5所示，使上線圈組件(以下簡稱為上線圈)10-1和下線圈組件(以下簡稱為下線圈)10-2以卷繞方向?yàn)橄喾捶较虻姆绞缴舷轮丿B，將各自內(nèi)徑側(cè)的端部20接合，構(gòu)成為I個連續(xù)的線圈。其中，也可以利用I根線材連續(xù)地構(gòu)成上線圈10-1和下線圈10-2。另外，因在上線圈10-1和下線圈10-2之間會產(chǎn)生很大的電位差，所以如圖5 (B)所示，在二者之間安裝圓環(huán)狀的絕緣片材21。其中，絕緣片材21的厚度約為O. 5mm左右。另外，圖中18是線圈10中的線圈端子，使其向徑向外側(cè)突出。如圖6 (A)所示，上線圈10-1、下線圈10_2是相同形狀的結(jié)構(gòu)，二者的俯視形狀均為圓環(huán)狀，因此，線圈10整體也構(gòu)成圓環(huán)狀。在圖2中，A表示將2個線圈合并在一起的整體的高度尺寸。此處的高度尺寸A是包含絕緣片材21在內(nèi)的尺寸。B表示縱剖面上的徑向尺寸即寬度尺寸，線圈10中的高度尺寸A與寬度尺寸B的比例A/B，表示線圈10中的縱剖面的長寬比。另外，如圖I所示，線圈10除了線圈端子18的前端側(cè)的一部分以外，以整體地埋入鐵心16中的狀態(tài)一體地被包含在內(nèi)部。在該實(shí)施方式中，線圈10可以使用銅、鋁、銅合金、鋁合金等多種材質(zhì)的材料(在該實(shí)施方式中，線圈10為銅制)。在本實(shí)施方式中，鐵心16由將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型得到的成型體構(gòu)成。在這里，作為軟磁性粉末可以使用軟磁性鐵粉、鋁硅鐵粉、鐵氧體粉等。另外，作為熱可塑性樹脂，可以適當(dāng)?shù)厥褂肞PS、PA12、PA6、PA6T、POM、PE、PES、PVC、EVA等。軟磁性粉末在鐵心16中所占的比例可以是多種比例，優(yōu)選體積％為50至70%左右。帶絕緣膜的線圈10除了線圈端子18的一部分以外，其整體由電絕緣性樹脂從外側(cè)包覆。圖I、圖3中24是由線圈10和樹脂包覆層22構(gòu)成的線圈包覆體，線圈10作為該線圈包覆體24被埋入在鐵心16的內(nèi)部。
在該實(shí)施方式中，優(yōu)選樹脂包覆層22的厚度為O. 5至2. 0mm。該樹脂包覆層22由不含有軟磁性粉末的電絕緣性的熱可塑性樹脂構(gòu)成。作為該熱可塑性樹脂，可以使用PPS、PA12、PA6、PA6T、POM、PE、PES、PVC、EVA及其他多種材質(zhì)的材料。如圖3的分解圖所示，鐵心16通過將I次成型體16-1和2次成型體16_2在圖I
(B)所示的邊界面P1由注塑成型進(jìn)行接合,成為一體而構(gòu)成。如圖I、圖3所示，I次成型體16-1構(gòu)成為容器狀，具有圓筒狀的外周側(cè)成型部25，其與線圈包覆體24的外周面相接；以及底部26，其位于線圈包覆體24的圖中下側(cè)，并且，該I次成型體16-1在線圈軸線方向的圖中上端具有開ロ 30。另外，在該I次成型體16-1的外周側(cè)成型部25設(shè)置切槽部28。 該切槽部28用于嵌入后述的線圈包覆體24的厚壁部36 (參照圖3)。另ー方面，如圖2所示，2次成型體16-2—體地具有內(nèi)周側(cè)成型部32，其與線圈包覆體24的內(nèi)周面相接，且埋入在線圈10內(nèi)側(cè)的中空處，直至I次成型體16-1的底部26 ；以及上部的圓形的蓋部34，其位于線圈包覆體24的圖中上側(cè)，封閉I次成型體16-1中的上述開ロ 30，將I次成型體16-1的凹部40及收容在其中的線圈包覆體24隱藏在內(nèi)側(cè)。另ー方面，包覆線圈10的樹脂包覆層22也如圖3的分解圖所示，由I次成型體22-1和2次成型體22-2構(gòu)成，它們在圖I (B)所示的邊界面P2處通過由注塑成型進(jìn)行的接合而一體化。I次成型體22-1 —體地具有圓筒狀的外周包覆部46，其包覆線圈10的外周面；以及下包覆部48，其包覆線圈10的下端面整體。另ー方面，2次成型體22-2—體地具有圓筒狀的內(nèi)周包覆部50，其包覆線圈10的內(nèi)周面；以及上包覆部52，其包覆線圈10的上端面整體。另外，如圖4所示，在I次成型體22-1中，在整個高度范圍內(nèi)形成向徑向外方突出的厚壁部36，在該厚壁部36上形成沿徑向貫穿該厚壁部36的一對狹縫38。線圈10中的上述一對線圈端子18，貫穿這一對狹縫38而向I次成型體22_1的徑向外側(cè)突出。另外，在2次成型體22-2上，向徑向外側(cè)突出的舌片狀突出部42與上包覆部52一體地形成。I次成型體22-1中的厚壁部36，其上表面由該突出部42包覆。在圖3至圖10中，具體地示出圖I的電抗器15的制造方法。在該實(shí)施方式中，按照圖6及圖7所示的順序，形成樹脂包覆層22，以將圖6 (A)所示的帶絕緣膜的線圈10從外側(cè)包入其中，構(gòu)成使線圈10與樹脂包覆層22—體化而構(gòu)成的線圈包覆體24。這時(shí)，如圖6 (B)所示，首先成型一體地具有外周包覆部46和下包覆部48的I次成型體22-1，然后，如圖7 (C)所示，成型一體地具有內(nèi)周包覆部50和上包覆部52的2次成型體22-2，從而成型樹脂包覆層22整體。圖9表示此時(shí)的具體成型方法。在圖9(A)中，54是線圈包覆體24、具體來說是樹脂包覆層22用的I次成型模具，具有上模具56和下模具58。其中，下模具58具有中間模具部58A和外模具部58B。
在使用圖9 (A)所示的I次成型模具54的I次成型中，首先，將線圈10設(shè)置在成型模具54中。這時(shí)，線圈10設(shè)置為使上下方向與圖4所示的方向相反。具體地說，以使下線圈10-2位于上側(cè)，上線圈10-1位于下側(cè)的方式，將其上下顛倒地設(shè)置在I次成型模具54中。并且，使中間模具部58A與線圈10的內(nèi)周面接觸，通過該中間模具部58A，沿徑向約束保持線圈10的內(nèi)周面。并且，向I次成型模具54的形成于線圈10的外周側(cè)的腔室66中，通過通路68注入樹脂(熱可塑性樹脂)，從而注塑成型圖I及圖6 (B)所示的樹脂包覆層22的I次成型體22-1。具體地說，注塑成型一體地具有圖9 (B)所示的外周包覆部46和下包覆部48的I次成型體22-1。
如果按照上述方式成型得到樹脂包覆層22的I次成型體22-1，則將其與一體的線圈10 —起，設(shè)置在圖9 (B)所示的2次成型模具70中。這時(shí)，如圖9 (B)所示，將線圈10與I次成型體22-1 —起上下顛倒地設(shè)置在2次成型模具70中。該2次成型模具70具有上模具72和下模具74。另外，下模具74具有中間模具部74A和外模具部74B。該2次成型模具70以將I次成型體22-1與線圈10 —起設(shè)置的狀態(tài)，在其內(nèi)周側(cè)和上側(cè)形成腔室80。在使用該2次成型模具70的2次成型中，通過通路82將與I次成型時(shí)的樹脂材料相同的樹脂材料注入腔室80中，注塑成型樹脂包覆層22中的2次成型體22-2，同時(shí)，將其與I次成型體22-1即線圈10 —體化。在本實(shí)施方式中，將按照上述方式成型的線圈包覆體24，在圖I的鐵心16成型時(shí)與鐵心16 —體化。其具體的順序如圖8及圖10所示。在該實(shí)施方式中，在成型鐵心16整體時(shí)，如圖8所示，首先預(yù)先成型構(gòu)成容器狀的I次成型體16-1。并且，其后，如圖8 (A)所示，將按照圖6及圖7所示的過程成型的線圈包覆體24，通過I次成型體16-1的開口 30，在圖中向下而在整個高度范圍內(nèi)嵌入構(gòu)成容器狀的I次成型體16-1的凹部40內(nèi)部，從而利用I次成型體16-1保持線圈包覆體24。并且，在該狀態(tài)下，將I次成型體16-1和線圈包覆體24設(shè)置在成型模具中，注塑成型鐵心16中的2次成型體16-2，將其與I次成型體16-1及線圈包覆體24 —體化。圖10 (A)表示成型I次成型體16-1的鐵心16用的I次成型模具。84是成型I次成型體16-1的I次成型模具，具有上模具86和下模具88。在這里，通過通路92將軟磁性粉末與熱可塑性樹脂的混合材料在腔室94中注塑成型，因此成型一體地具有外周側(cè)成型部25和底部26的I次成型體16-1。圖10 (B)表示成型鐵心16中的2次成型體16_2的2次成型模具。96是該2次成型模具，具有上模具98和下模具100。在該2次成型中，以在之前成型的I次成型體16-1中嵌入保持線圈包覆體24的狀態(tài)，將二者設(shè)置在2次成型模具96中。這時(shí)，I次成型體16-1通過使其外周面與2次成型模具96全周接觸而沿徑向被定位，進(jìn)而，底部26的下表面在2次成型模具96內(nèi)保持為沿上下方向定位的狀態(tài)。S卩，線圈包覆體24經(jīng)由I次成型體16-1在徑向及上下方向均被定位地保持在2次成型模具96內(nèi)。在該2次成型中，以上述狀態(tài)通過與腔室104相比位于圖中上方的通路102，向腔室104內(nèi)注入與I次成型時(shí)相同的混合材料，因此,成型圖I (B)、圖3及圖8 (B)的2次成型體16-2，同時(shí)，將其與I次成型體16-1及線圈包覆體24 —體化。在這里，可以得到圖I及圖8 (B)所示的電抗體15。在上述本實(shí)施方式中，因?yàn)橐杂蓸渲矊?2從外側(cè)包覆保護(hù)帶絕緣膜12的線 圈10的狀態(tài)，注入軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料，將鐵心16成型，所以在注入?yún)?，混合材料中含有的鐵粉等軟磁性粉末14不會與線圈10的絕緣膜12直接劇烈碰撞或摩擦，因此，可以有效防止因在鉄心16成型時(shí)軟磁性粉末14與線圈10的絕緣膜12碰撞而損傷絕緣膜12。另外，因?yàn)殍F心16與線圈10的絕緣膜12之間存在樹脂包覆層22作為保護(hù)層及緩沖層，所以伴隨鐵心16的熱脹冷縮的熱應(yīng)カ不會直接作用于絕緣膜12，因此，由上述熱應(yīng)カ引起的絕緣膜12損傷的問題也可以得到解決。另外，因?yàn)闃?gòu)成為線圈10與樹脂包覆層22—體的線圈包覆體24，所以可以良好地防止在注塑成型鉄心16時(shí)線圈10發(fā)生變形。另外，通過由電絕緣性樹脂包覆層包覆線圈10，從而可以強(qiáng)化提高線圈10的耐電壓特性。在本實(shí)施方式中，將注塑成型鐵心16的エ序分成I次成型エ序和2次成型エ序，上述I次成型エ序預(yù)先注塑成型I次成型體16-1，該I次成型體16-1包含與線圈包覆體24的外周面相接的筒狀外周側(cè)成型部25，上述2次成型エ序成型2次成型體16-2，其包含與線圈包覆體24的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部32，并且，在上述2次成型エ序中，使線圈包覆體24以內(nèi)嵌狀態(tài)與前面通過注塑成型得到的I次成型體16-1的外周側(cè)成型部25嵌合，而且，以利用鉄心用的2次成型模具96從外周側(cè)在徑向約束保持上述外周側(cè)成型部25的狀態(tài)，成型包含內(nèi)周側(cè)成型部32的2次成型體16-2，并且，同時(shí)與I次成型體16-1及線圈包覆體24 —體化。S卩，在本實(shí)施方式中，因?yàn)殍F心16中的外周側(cè)成型部25預(yù)先與線圈10獨(dú)立地單獨(dú)成型作為I次成型體16-1，所以在鐵心16成型吋，不會產(chǎn)生因位于其內(nèi)周的線圈10而在外周側(cè)成型部25上產(chǎn)生龜裂的問題。另外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橐越?jīng)由I次成型體16-1而利用鉄心16用的2次成型模具96，定位保持線圈包覆體24即線圈10的狀態(tài)，成型鐵心的2次成型體16-2，所以可以防止此時(shí)線圈10因?yàn)樽⑷雺亥傲鲃訅亥鴱脑O(shè)置位置偏離的情況，從而可以以將線圈10準(zhǔn)確地定位保持在預(yù)先設(shè)定的位置的狀態(tài)，完成鐵心16的成型。因此，可以良好地防止因在鉄心16成型時(shí)線圈10位置偏離，而對電抗器15的特性造成不良影響。此外，因?yàn)橐栽谛纬扇萜鳡畹腎次成型體16-1的凹部40收容保持線圈包覆體24的狀態(tài)，將2次成型體成型，所以成型作業(yè)性良好，并且，可以在成型2次成型體16-2時(shí)，利用I次成型體16-1自身預(yù)先將線圈包覆體24定位保持在線圈軸線方向即上下方向。在本實(shí)施方式中，通過在注入成型線圈包覆體24的樹脂包覆層22時(shí)，將成型至少分為2次進(jìn)行，從而可以以利用成型模具良好地定位保持線圈10的狀態(tài)進(jìn)行成型，可以防止在成型時(shí)線圈10因注入壓カ或流動壓カ而發(fā)生位置偏離。另外，在本實(shí)施方式中，在以將線圈包覆體24與鐵心16的I次成型體16_1 —起設(shè)置在鐵心用的2次成型模具96中的狀態(tài)，注塑成型鐵心16的2次成型體16-2時(shí)，因?yàn)闃渲矊?2中的I次成型體22-1和2次成型體22-2的接合部不處于注入壓カ及流動壓カ劇烈作用的樹脂包覆層22的內(nèi)周包覆部50及上包覆部52處，所以可以良好地避免軟磁性粉末在強(qiáng)大的注入壓カ下從上述接合部的間隙浸入而損傷線圈10的絕緣膜12的問題。[實(shí)驗(yàn)例]
將帶絕緣膜(20至30 μ m的聚酰胺-酰亞胺覆膜)的扁平線材(寬度為9mm，厚度為
O.85mm)卷繞而成為上線圈10-1和下線圈10-2 (二者均為外徑為Φ80ι πι、內(nèi)徑為Φ47ι πι、匝數(shù)為18的平繞線圈，將其中一個線圈反轉(zhuǎn)后將二者重疊)，使用將上線圈10-1和下線圈10-2上下重疊地接合為一體而構(gòu)成的線圈10，并且作為熱可塑性樹脂使用直鏈狀的PPS，成型線圈包覆體24中的樹脂包覆層22的I次成型體22-1。這時(shí)，I次成型體22-1成型為，外周包覆部46的厚度為1mm，下包覆部48的厚度為 Imm0然后，使用樹脂包覆層22用的2次成型模具70，使用相同的PPS樹脂，對2次成型體22-2進(jìn)行成型。這時(shí)，2次成型體22-2成型為，使內(nèi)周包覆部50的厚度為O. 5mm,使上包覆部52的厚度為1mm。另外，這時(shí)的樹脂包覆層22的成型在下述條件下進(jìn)行。即，將注入溫度設(shè)為320°C，另外，將成型模具的模具溫度設(shè)為130°C，將注入壓カ設(shè)為147MPa，進(jìn)行注塑成型。與此同時(shí)，將軟磁性鐵粉與直鏈狀PPS，按照軟磁性鐵粉的比例為60體積％的配比進(jìn)行混合,使用混合而成的混合材料注塑成型鐵心16中的I次成型體16-1，并且，在I次成型體16-1中收容包覆體24，在該狀態(tài)下，利用另外的2次成型模具96，使用與上述相同的混合材料成型鐵心16中的2次成型體16-2，同時(shí)，將其與I次成型體16-1及線圈包覆體24—體化，得到電抗器15 (尺寸為鐵心16的外徑為Φ 90mm，高度為40. 5mm)。另外，這時(shí)的鉄心16的成型在下述條件下進(jìn)行。即，將注入溫度設(shè)為310°C，另外，將型模具的模具溫度設(shè)為150°C，并將注入壓カ設(shè)為147MPa而進(jìn)行鉄心16的注塑成型。在按照上述方式制得的電抗器15的鉄心16上，未識別到龜裂產(chǎn)生。按照下述方式測量上述制得的電抗器15的耐電壓特性。在這里，將電抗器15直接放置在鋁基板上，使電抗器15成為與鋁基板電氣連接的狀態(tài)，并且，分別將測量裝置的ー個端子與電抗器15的一個線圈端子18連接，將另ー個端子與鋁基板連接，然后，在該狀態(tài)下進(jìn)行通電并在交流OV至3500V (伏持)范圍內(nèi)使電壓逐漸升高，在3500V時(shí)保持I秒鐘。這時(shí)，如果通過的電流小于或等于IOmA (毫安)則判定合格，如果大于該值則判定耐電壓不合格。
其結(jié)果，本實(shí)施方式的10個試驗(yàn)樣本全部合格。與此相對，對比例為對于線圈10不形成樹脂包覆層22，直接向線圈10進(jìn)行注塑成型而成型鐵心16，該對比例10個試驗(yàn)樣本全部在200至300V (伏特)時(shí)發(fā)生絕緣破壞，判定結(jié)果均不合格。另外，作為測量裝置使用“菊水電子(社)”制造的T0S5051A。下面，圖11及圖12示出電抗器的其他方式例及其制造方法。該例是將電抗器15中的鐵心16與招殼(金屬制的電抗器殼體)114的容器部110一體地注塑成型，具體地說，這里是將具有底部26和外周側(cè)成型部25的鐵心16的I次成型體16-1與容器部110 —體地注塑成型的例子。在這里，如圖11 (A)及圖12 (A)所示，在通過注塑成型使鋁殼114的容器部110與I次成型體16-1 —體化之后，將線圈包覆體24以內(nèi)嵌狀態(tài)設(shè)置在其中，然后，按照圖12 (B)所示的成型方法注塑成型鐵心16中的2次成型體16-2，并將其與其他部分一體化。然后，蓋上圖11 (B)所示的鋁殼(電抗器殼體)114的蓋部112，成為將電抗器15收容在鋁殼114中的狀態(tài)。該例是利用鐵心16為注塑成型的成型體，而在注入成型鐵心16時(shí)，具體地說，在成型I次成型體16-1時(shí)，使其與金屬制的招殼114的容器部110 —體化，由此,可以省去在鐵心16成型后即制成電抗器15之后，通過其他工序?qū)X殼114的容器部110安裝到電抗器15的鐵心16上的過程。[實(shí)施方式2]使用平繞線圈、扁立繞線圈構(gòu)成電抗器15中的線圈10，不改變總匝數(shù)及扁平線材的剖面積，而使線圈縱剖面的長寬比A/B變化為不同的值，研究電抗器的重量減少、損耗降低的效果。結(jié)果在表I中示出。另外，表I中，相對于例B,例A是優(yōu)選的例子。這一點(diǎn)對于下述實(shí)施方式3、實(shí)施方式4也相同。
權(quán)利要求
1.一種電抗器，其將由含有軟磁性粉末和樹脂的混合材料構(gòu)成的成型體作為鐵心，以使絕緣層位于線材與線材之間的狀態(tài)將該線材卷繞而構(gòu)成導(dǎo)體線圈，以將該導(dǎo)體線圈埋入該鐵心內(nèi)部的狀態(tài)使二者一體化從而構(gòu)成該電抗器， 該電抗器的特征在于， 以利用電絕緣性樹脂從外側(cè)整體地包入的狀態(tài)包覆上述線圈，構(gòu)成線圈包覆體， 另一方面，以將該線圈包覆體一體地埋入上述鐵心內(nèi)部的狀態(tài)，將含有上述軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料進(jìn)行注塑成型而構(gòu)成成型體，由該成型體構(gòu)成上述鐵心。
2.如權(quán)利要求I所述的電抗器，其特征在于， 上述鐵心,通過使I次成型體和2次成型體在邊界面接合而一體化，上述I次成型體包含與上述線圈包覆體的外周面相接的筒狀外周側(cè)成型部，上述2次成型體包含與該線圈包覆體的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部。
3.如權(quán)利要求I或2中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 上述線圈包覆體的上述樹脂包覆層由絕緣性熱可塑性樹脂的注塑成型體構(gòu)成，使包含用于包覆上述線圈的外周面的外周包覆部的成型體，與包含用于包覆該線圈的內(nèi)周面的內(nèi)周包覆部的成型體接合而使其一體化。
4.如權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 使上述線圈為將扁平線材卷繞而成的線圈，該線圈構(gòu)成為，在將多個線圈組件彼此連接的狀態(tài)下，使其經(jīng)由絕緣片材在線圈軸向即高度方向和/或徑向且與上述線材的疊繞方向正交的方向以同軸狀重疊，并且，將包含上述絕緣片材在內(nèi)的線圈縱剖面上的高度尺寸設(shè)為A，將徑向尺寸即寬度方向尺寸設(shè)為B，使長寬比A/B在O. 7至I. 8范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的電抗器，其特征在于， 上述線圈是將上述扁平線材在該線材厚度方向卷繞而成的平繞線圈，上述線圈組件在上述高度方向多段重疊。
6.如權(quán)利要求I至5中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 上述軟磁性粉末是純Fe或含有O. 2至9. O質(zhì)量％Si的組成的Fe基合金的粉末。
7.如權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 由不同的材料構(gòu)成上述鐵心中的上述線圈的內(nèi)周側(cè)部分和外周側(cè)部分， 該外周側(cè)部分由使用低Si材料的粉末作為上述軟磁性粉末的鐵心材料構(gòu)成，該低Si材料的粉末由純Fe或含有O. 2至4. O質(zhì)量％Si的Fe基合金構(gòu)成， 上述內(nèi)周側(cè)部分由使用高Si材料的粉末作為上述軟磁性粉末的鐵心材料構(gòu)成，該高Si材料的粉末由含有I. 5至9. O質(zhì)量％Si的Fe基合金構(gòu)成，且該高Si材料的粉末與上述外周側(cè)部分的鐵心材料的軟磁性粉末相比，Si含量較多。
8.如權(quán)利要求7所述的電抗器，其特征在于， 上述高Si材料的Si含量與上述低Si材料的Si含量相比，多出超過I. 5質(zhì)量％。
9.如權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 上述線圈為下述平繞線圈，即，將不帶絕緣膜的扁平線材，以在該線材與線材之間夾入預(yù)先成型為膜狀的絕緣性薄膜的狀態(tài)，在該線材厚度方向進(jìn)行卷繞。
10.如權(quán)利要求I至9中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在于， 上述鐵心與電抗器殼體的容器部一體地注塑成型。
11.如權(quán)利要求I至10中任意一項(xiàng)所述的電抗器，其特征在干， 該電抗器在頻率為I至50kHz的交變磁場中使用。
12.—種電抗器的制造方法，特征在于， 經(jīng)過以下エ序制成權(quán)利要求I所述的電抗器 エ序A，在該エ序中，以從外側(cè)整體地包入的狀態(tài)，由上述電絕緣性樹脂包覆上述線圈，成型上述線圈包覆體；以及 エ序B，在該エ序中，將該線圈包覆體設(shè)置在成型模具中，以將該線圈包覆體包入的狀態(tài)，將含有上述軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型，形成上述鉄心，并且，以在該鐵心內(nèi)部埋入上述線圈的狀態(tài)將它們一體化。
13.如權(quán)利要求12所述的電抗器制造方法，其特征在干， 將注塑成型上述鐵心的エ序B分為エ序B-I和エ序B-2， 上述エ序B-I是利用鉄心用I次成型模具預(yù)先注塑成型I次成型體的エ序，上述I次成型體的形狀為，包含與上述線圈包覆體的外周面相接的筒狀外周側(cè)成型部，并在線圈軸線方向的一端側(cè)具有該線圈包覆體嵌入用的開ロ， 上述成型エ序B-2利用鉄心用的2次成型模具成型2次成型體，該2次成型體包含與該線圈包覆體的內(nèi)周面相接的內(nèi)周側(cè)成型部， 在該エ序B-2中，使上述線圈包覆體以內(nèi)嵌狀態(tài)與在上述エ序B-I中得到的上述I次成型體的上述外周側(cè)成型部嵌合，并且，利用上述鉄心用的2次成型模具從外周側(cè)在徑向約束保持上述外周側(cè)成型部，以該狀態(tài)成型包含上述內(nèi)周側(cè)成型部的2次成型體，同時(shí)，使該2次成型體與上述I次成型體及上述線圈包覆體一體化。
14.如權(quán)利要求13所述的電抗器制造方法，其特征在干， 在成型上述I次成型體的上述エ序B-I中，使上述外周側(cè)成型部和與上述開ロ相反一側(cè)的上述鐵心的底部同時(shí)成型，使該I次成型體成為將上述線圈包覆體收容保持在內(nèi)部的有底容器狀。
15.如權(quán)利要求14所述的電抗器制造方法，其特征在干， 上述I次成型體的高度形成為能夠在內(nèi)部的凹部的整個高度范圍內(nèi)收容上述線圈包覆體。
16.如權(quán)利要求13至15中的任意一項(xiàng)所述的電抗器制造方法，其特征在干， 在成型上述2次成型體的上述エ序B-2中，使封閉上述開ロ的蓋部與上述內(nèi)周側(cè)成型部同時(shí)成型。
17.如權(quán)利要求12至16中任意一項(xiàng)所述的電抗器制造方法，其特征在干， 在成型上述線圈包覆體的エ序A中，利用熱可塑性樹脂注塑成型以包入狀態(tài)包覆該線圈的樹脂包覆層，并且，將該エ序A分為エ序A-I和エ序A-2進(jìn)行注塑成型， 上述エ序A-I為，使該樹脂包覆層用的I次成型模具與上述線圈的內(nèi)周面或外周面接觸，利用該I次成型模具在該內(nèi)周面或外周面沿徑向定位約束該線圈，在該狀態(tài)下，將樹脂材料注入形成于該線圈外周側(cè)或內(nèi)周側(cè)的該I次成型模具的I次成型腔室中，成型包含上述樹脂包覆層中的外周包覆部或內(nèi)周包覆部的I次成型體，且與該線圈一體化， 上述エ序A-2為，在エ序A-I之后，將該I次成型體與該線圈一起設(shè)置在該樹脂包覆層用的2次成型模具中，將上述樹脂材料注入形成于該線圏內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)的該2次成型模具的2次成型腔室中，成型包含上述樹脂包覆層中的內(nèi)周包覆部或外周包覆部的2次成型體,且與上述I次成型體一體化。
18.如權(quán)利要求12至17中任意一項(xiàng)所述的電抗器制造方法，其特征在于， 將形成長條狀的扁平線材與絕緣性薄膜一起卷繞，以將該薄膜夾入該線材與線材之間，制得上述線圈，上述絕緣性薄膜以與該扁平線材相對應(yīng)的寬度預(yù)先成型為長條膜狀。
全文摘要
將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型，制成鐵心，以將線圈埋入該鐵心內(nèi)部的狀態(tài)使其一體化，制造電抗器，這時(shí)，可以有效防止鐵心成型時(shí)線圈發(fā)生位置偏離或變形，從而可以利用注塑成型方法良好地成型鐵心。[解決方法]經(jīng)由以下兩個工序制造電抗器(15)，即工序(A)，其由電絕緣性的樹脂包覆線圈(10)而成型線圈包覆體(24)，上述線圈(10)以使絕緣層位于線材之間的狀態(tài)將線材卷繞而成；以及以將線圈包覆體(24)包入內(nèi)部的狀態(tài)，將含有軟磁性粉末和熱可塑性樹脂的混合材料注塑成型而成型鐵心(16)的工序。另外，將鐵心(16)的注塑成型分為以下兩個工序進(jìn)行，即單獨(dú)成型構(gòu)成容器狀的1次成型體(16-1)的工序；以及以將線圈包覆體(24)與1次成型體(16-1)一起設(shè)置的狀態(tài)成型2次成型體(16-2)的工序。
文檔編號H01F27/24GK102822918SQ20118001497
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月20日
發(fā)明者江崎潤一, 梶并佳朋, 加藤博之, 松本保浩 申請人:大同特殊鋼株式會社, 株式會社大同電子