注塑成型电抗器及用于电抗器的复合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种进一步减少电抗器运作时的损耗的注塑成型电抗器。使用向熔点150℃以上的高耐热性树脂，即占据热塑性树脂整体的大部分的基体树脂A中添加熔点150℃以下且熔点比该基体树脂A低的低熔点树脂B的所得物作为构成树脂粘结剂的热塑性树脂，将该基体树脂A及该低熔点树脂B与软磁性粉末一起按照下述式(1)表示的比率混合制成磁芯用复合物，使用复合物，在卷绕有导体线材的线圈无间隙地埋入内部的状态下将磁芯注塑成型，从而构成注塑成型电抗器，X·软磁性粉末+(100-X)·((100-Y)·基体树脂A+Y·低熔点树脂B)···式(1)其中，X：83～96质量％Y：2～40质量％。
【专利说明】注塑成型电抗器及用于电抗器的复合物【技术领域】
[0001]本发明涉及在将线圈无间隙地埋入内部的状态下对磁芯进行注塑成型而形成的注塑成型电抗器及用于电抗器的磁芯用复合物。
【背景技术】
[0002]作为电感元件的电抗器目前用于各种各样的领域中，该电感元件在磁芯内部内置有卷绕导体线材而成的线圈。
[0003]例如在混合动力汽车或燃料蓄电池汽车、电动汽车等中，在蓄电池和向发动机(电动机)供给交流电力的逆变器之间设有升压电路，在该升压电路中使用作为电感元件的电抗器(扼流圈)。
[0004]例如，在混合动力汽车中，蓄电池的电压最大为300V左右，另一方面，发动机中为了得到较大输出，需要施加600V左右的高电压。因此，使用电抗器作为升压电路用的元件。
[0005]除此之外， 该电抗器也被广泛用于太阳能发电的升压电路中。
[0006]目前，作为这种电抗器，已知有注塑成型电抗器，该注塑成型电抗器通过对软磁性粉末和由热塑性树脂构成的树脂粘结剂的混合材料进行注塑成型，并以无间隙地埋入卷绕有导体线材的线圈的状态构成磁芯而形成。
[0007]例如下述专利文献I中公开有这种注塑成型电抗器。
[0008]在该注塑成型电抗器中，优选使用熔点150°C以上的高耐热性、阻燃性、机械强度等优异的聚苯硫醚(PPS)树脂、聚酰胺(PA)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂等作为构成磁芯的树脂粘结剂的热塑性树脂。
[0009]在该情况下，通常只用这些PPS树脂、PA树脂、PEEK树脂等构成热塑性树脂的整体。
[0010]顺带提及，在注塑成型电抗器中，在施加交变磁场使电抗器运作时，由于磁芯中产生的磁滞损耗和涡电流损耗，产生了施加的能量以热量的方式放出的损耗(磁芯损耗)，但在将构成磁芯的树脂粘结剂的热塑性树脂整体仅由高耐热性、阻燃性、机械强度等优异的上述那样的PPS、PA、PEEK树脂构成的注塑成型电抗器中，存在未充分减小损耗的问题。
[0011]另外，作为对于本发明的现有技术，下述专利文献2中公开有关于“注塑成型软磁性体及软磁性混炼物”的发明，其中，作为注塑成型软磁性体的树脂，示例有:聚苯硫醚树月旨、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、环氧树脂等。
[0012]但是，该专利文献2中未公开组合使用熔点不同的树脂的方面，以及限制熔点较低的树脂的配合量的方面。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特开2010-214590号公报
[0016]专利文献2:日本特开2009-176974号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的问题
[0018]本发明以上述情况为背景，其目的在于，提供一种进一步减少电抗器运作时的损耗的注塑成型电抗器及用于电抗器的复合物。
[0019]解决问题的方案
[0020]于是，权利要求1涉及一种注塑成型电抗器，其特征在于，通过以下方式构成:使用向熔点150°C以上的高耐热性树脂，即占据热塑性树脂整体的大部分的基体树脂A中添加熔点150°C以下且熔点比该基体树脂A低的低熔点树脂B的所得物作为构成树脂粘结剂的热塑性树脂，将该基体树脂A及该低熔点树脂B与软磁性粉末一起按照下述式(I)表示的比率混合制成磁芯用复合物，使用该复合物，在卷绕有导体线材的线圈无间隙地埋入内部的状态下将磁芯注塑成型。
[0021 ] X.软磁性粉末+(100-X).((100-Y).基体树脂A+Y.低熔点树脂B)...式⑴
[0022]其中，X:83?96质量％
[0023]Y:2 ?40 质量％
[0024]权利要求2是根据权利要求1所述的注塑成型电抗器，其特征在于，所述基体树脂A为聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚醚醚酮树脂中的至少任意I种，所述低熔点树脂B为聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂中的至少任意I种。
[0025]权利要求3涉及一种注塑成型电抗器中的磁芯用复合物，其为权利要求1、2中任意一项所述的注塑成型电抗器的磁芯用复合物。
[0026]本发明的作用和效果
[0027]如以上所述，本发明中，使用向占据热塑性树脂大部分的熔点150°C以上的高耐热性基体树脂A中添加熔点150°C以下且熔点比基体树脂A低的低熔点树脂B的所得物作为构成树脂粘结剂的热塑性树脂，然后，将基体树脂A及低熔点树脂B与软磁性粉末混合制成磁芯用复合物，使用该复合物，在线圈无间隙地埋入内部的状态下将磁芯注塑成型而构成电抗器。
[0028]本发明中，在将软磁性粉末的混合比率设为X(质量％。以下相同)、将热塑性树脂的混合比率设为(100-X)、将热塑性树脂中的低熔点树脂B的混合比率设为Y、同一热塑性树脂中的基体树脂A的混合比率设为(100-Y)时，X为83?96质量％，Y为2?40质量％。
[0029]通过将软磁性粉末的混合比率X设为83?96质量％，能够较高地保持作为电抗器的磁特性的电感特性，以及注塑成型电抗器时的软磁性粉末与树脂粘结剂的混合材料的流动性。
[0030]若软磁性粉末的混合比率X不足83%，则电感特性得不到目标的值，相反，若增多超过96%，则得不到充分的流动性。
[0031 ] 本发明中，如上所述使用向占据热塑性树脂大部分的PPS树脂等的基体树脂A中添加熔点比基体树脂A低的低熔点树脂B的所得物作为构成树脂粘结剂的热塑性树脂。
[0032]这样，可以确认电抗器运作时的损耗特性提高。
[0033]虽然其原因目前不明确，但是可以推测由如下原因引起。
[0034]据认为在电抗器运作时产生损耗的主要原因之一如下。[0035]在注塑成型电抗器中，软磁性粉末和树脂粘结剂的混合材料以树脂粘结剂为熔融状态的300°C左右的高温注塑，然后在成型模具内部冷却，构成作为成型体的磁芯。
[0036]此时，软磁性粉末及形成树脂粘结剂的热塑性树脂由于从300°C左右的高温最终冷却到脱模后的室温而收缩。
[0037]但是，软磁性粉末和热塑性树脂的线膨胀系数差异较大，即热塑性树脂比软磁性粉末的线膨胀系数大，由于冷却比软磁性粉末更大幅度收缩。
[0038]其结果，对软磁性粉末施加热塑性树脂收缩所产生的压力(静水压)。
[0039]例如Fe-Si系的软磁性粉末的线膨胀系数为约1.5X 10_5(1/K)，另一方面，热塑性树脂的线膨胀系数取决于其种类，大致具有5倍?10倍大小的值。
[0040]因此，在将熔融的热塑性树脂和软磁性粉末混合的状态设为无应力状态时，若从该温度冷却软磁性粉末及热塑性树脂，则与热塑性树脂大幅度收缩相比，软磁性粉末的收缩量较小。
[0041]而且，该收缩量的差作为对软磁性粉末的压缩的静水压而施加。
[0042]据认为该压力(静水压)对软磁性粉末的磁特性造成影响，且这会使电抗器的损耗特性恶化。
[0043]此外，作为维拉里效应人们已知，对磁性体施加压力的话，磁性体的磁特性会发生变化。
[0044]在此，作为电抗器的损耗特性恶化被推测为，由于软磁性粉末中产生的静水压应力，磁特性(BH曲线)发生改变，磁滞损耗变大，由此，电抗器的损耗特性恶化。
[0045]本发明中，认为通过向基体树脂A中添加低熔点树脂B构成热塑性树脂整体导致损耗特性提高是由于，与仅用基体树脂A构成热塑性树脂整体的情况相比，通过添加低熔点树脂B，热塑性树脂整体的线膨胀系数变小。
[0046]在此，通过向高熔点的基体树脂A中添加低熔点树脂B，热塑性树脂整体的线膨胀系数变小是以下现象引起的。
[0047]在例如作为基体树脂A使用的聚苯硫醚(PPS)树脂的情况下，其线膨胀系数以20°C?150°C的平均值计为8.5X 10_5(1/K)，作为低熔点树脂B使用的低密度聚乙烯(PE)树脂的线膨胀系数以20°C?100°C的平均值计为12.0X10_5(1/K)，若将它们混合，则认为热塑性树脂整体的线膨胀系数比只PPS树脂的线膨胀系数大，但实际相反，作为一例，向PPS树脂中添加17质量％的低密度聚乙烯树脂的所得物(在未混合软磁性粉末的情况下)的线膨胀系数以20°C?150°C的平均值计成为7.0X 10_5(1/K)，比原本的PPS树脂的线膨胀系数小。
[0048]据认为产生这种现象是由于，低熔点的低密度聚乙烯树脂的情况在100°C以上成为熔融状态，该熔融状态的低密度聚乙烯树脂吸收了高熔点的PPS树脂的膨胀.收缩。
[0049]即，在PPS树脂单独的情况下，PPS树脂的冷却产生的收缩直接作为对软磁性粉末的压缩压力发挥作用，但若在PPS树脂中存在熔融状态的低密度聚乙烯树脂，则PPS树脂的收缩被熔融状态的低密度聚乙烯树脂吸收，从而缓和了(变小)对软磁性粉末施加的压缩压力。
[0050]作为其结果，认为由上述维拉里效应所带来的对软磁性粉末的磁特性的影响变小。[0051]此外，在本发明中，基于注塑形成时的模具的预热温度一般为150°C左右，以150°C为界限分成高熔点、低熔点。
[0052]150°C以下的熔点较低的低熔点树脂B在电抗器从模具中脱模时还处于熔融状态，之后在冷却到室温的过程中固化。作为注塑成型品的电抗器在从脱模冷却到室温的过程中，也由于随着热塑性树脂的冷却的对软磁性粉末的不良影响，损耗变大，但通过使用1500C以下的低熔点树脂B，能够防止此时的冷却引起的特性劣化。
[0053]此外，在从注塑温度冷却到模具温度的过程中，也自然地发挥着低熔点树脂B产生的热塑性树脂的收缩抑制的作用。
[0054]作为注塑成型电抗器中的磁芯用的热塑性树脂，如上所述，可以优选使用:PPS树月旨、PA树脂、PEEK树脂等高耐热性、阻燃性、机械强度优异的热塑性树脂，但这些高耐热性、机械强度等优异的热塑性树脂连同熔点、弹性模量(杨氏模量)也较高。
[0055]稍带，将这些树脂的熔点、线膨胀系数、弹性模量与耐热温度一起在表1中表示。
[0056][表 I]
[0057]表1基体树脂A
【权利要求】
1.一种注塑成型电抗器，其特征在于，通过以下方式构成: 使用向熔点150°c以上的高耐热性树脂，即占据热塑性树脂整体的大部分的基体树脂A中添加熔点150°C以下且熔点比该基体树脂A低的低熔点树脂B的所得物作为构成树脂粘结剂的热塑性树脂，将该基体树脂A及该低熔点树脂B与软磁性粉末一起按照下述式(I)表示的比率混合制成磁芯用复合物，使用该复合物，在卷绕有导体线材的线圈无间隙地埋入内部的状态下将磁芯注塑成型， X.软磁性粉末+(1OO-X).((100-Y).基体树脂A+Y.低熔点树脂B).--式⑴ 其中，X:83~96质量％ Y:2~40质量％。
2.根据权利要求1所述的注塑成型电抗器，其特征在于，所述基体树脂A为聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚醚醚酮树脂中的至少任意I种，所述低熔点树脂B为聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂中的至少任意I种。
3.—种磁芯用复合物，其为根据权利要求1、2中任意一项所述的注塑成型电抗器的磁芯用复合物。
【文档编号】B29C45/14GK103946935SQ201280056847
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2011年9月20日
【发明者】江崎润一, 登泽雄介, 梶并佳朋, 吉本耕助 申请人:大同特殊钢株式会社