本發(fā)明涉及電抗器裝置以及具備該電抗器裝置的電氣電子設備。
背景技術(shù):
在混合動力機動車等的升壓電路、發(fā)電、變電設備中使用的電抗器裝置具備:由環(huán)狀的芯體和卷繞于芯體的線圈構(gòu)成的電抗器主體;收容電抗器主體的殼體;以及填充于電抗器主體與殼體之間的密封材料(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。
當電抗器裝置在使用時被施加交流電流時,由于芯體的磁致伸縮特性,使芯體根據(jù)交流電流的變化而周期地變形,從電抗器主體產(chǎn)生振動、熱量。密封材料被要求能夠經(jīng)受住來自該電抗器主體的振動、由電抗器裝置所放置的環(huán)境(例如機動車)施加給電抗器裝置的振動,從而將電抗器主體固定于殼體。
在先技術(shù)文獻
專利文獻1:日本特開2012-142379號公報
專利文獻2:日本特開2014-224189號公報
如專利文獻2所示,在電抗器主體與殼體之間填充的密封材料通過如下方式形成:在將電抗器主體收容于殼體內(nèi)的狀態(tài)下,向電抗器主體與殼體之間灌注(注型)固化性組成物,使固化性組成物固化,由此形成密封材料。從將電抗器主體牢固地固定于殼體的觀點出發(fā),優(yōu)選密封材料采用硬質(zhì)材料,具體而言采用楊氏模量高的材料。然而,能夠形成硬質(zhì)的密封材料的固化性組成物因固化時的體積收縮會向電抗器主體的芯體施加較強的壓縮應力。當芯體受到較強的壓縮應力時,對電抗器主體的磁特性、尤其是鐵損造成不良影響。該趨勢在電抗器主體具備壓粉芯體的情況下尤為顯著。
作為避免造成這種影響的方法之一,考慮使用在固化時難以向芯體施加壓縮應力的材料作為用于形成密封材料的固化性組成物。然而,在該情況下,作為固化物的密封材料成為軟質(zhì)的材料(楊氏模量低的材料),因來自電抗器主體的振動或來自電抗器裝置外的振動而使電抗器主體從殼體脫落的危險性增高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明鑒于上述情況而完成,其目的在于,提供一種電抗器裝置以及具備該電抗器裝置的電氣電子設備,能夠?qū)崿F(xiàn)如下效果:降低在使用中產(chǎn)生電抗器主體從殼體脫落這一問題的可能性,并且抑制電抗器裝置的磁特性的下降。
為了解決上述技術(shù)問題而提供的本發(fā)明的一方式是一種電抗器裝置,其具備:電抗器主體,其具備俯視觀察下呈環(huán)狀的芯體和卷繞于所述芯體的線圈;殼體,其收容所述電抗器主體;以及密封材料,其被填充于所述電抗器主體與所述殼體之間,所述電抗器裝置的特征在于,所述芯體由壓粉芯體構(gòu)成,該壓粉芯體具備對包含磁性粉末的材料加壓成形而成的壓粉體,所述芯體具有:兩個直線部,所述兩個直線部具有插入到所述線圈內(nèi)的部分,且劃分出直線狀的磁路;以及兩個彎折部,所述兩個彎折部與所述直線部的各個端部連續(xù)設置,且劃分出彎折的磁路,所述密封材料具備:位于所述彎折部與所述殼體之間的第一密封材料;以及位于所述直線部的至少一部分與所述殼體之間的第二密封材料,所述第一密封材料的楊氏模量比所述第二密封材料的楊氏模量低。
在用于形成密封材料的固化性組成物進行固化收縮時,電抗器主體的芯體所受到的壓縮應力對電抗器裝置的磁特性造成的影響的程度根據(jù)芯體的形狀而變化。在芯體的形狀為復雜形狀的情況下,與芯體的形狀為棒狀等較簡單的形狀的情況相比,具有對磁特性、尤其是對鐵損造成的影響的程度變大的趨勢。
對此,在本發(fā)明中,將以劃分出閉合的磁路的方式位于俯視觀察下呈環(huán)狀形狀的芯體與殼體之間的密封材料分為劃分出直線狀磁路的部分(直線部)的情況(第二密封材料)、以及劃分出非直線狀且彎折的磁路的部分(彎折部)的情況(第一密封材料),第二密封材料為相對硬質(zhì)(楊氏模量高)的材料,第一密封材料為相對軟質(zhì)(楊氏模量低)的材料。由于第二密封材料由硬質(zhì)材料構(gòu)成,因此,能夠?qū)㈦娍蛊髦黧w牢固地固定于殼體。用于形成第二密封材料的固化性組成物通過固化收縮而向芯體施加較大的壓縮應力,但由于由第二密封材料固定的芯體部分是直線部,因此,因該直線部引起的電抗器裝置的磁特性難以發(fā)生劣化。由于相對軟質(zhì)且固化收縮的影響少的第一密封材料位于芯體中的具有較復雜形狀的彎折部與殼體之間,因此,因芯體的彎折部引起的電抗器裝置的磁特性難以發(fā)生劣化。這是因為,在向直線部和彎折部施加相同的力時,彎折部中的應力對芯體造成的影響非常大,由此磁特性的劣化也較大,因此,根據(jù)該見解,降低了對彎折部施加的應力的影響。因此,在上述的本發(fā)明所涉及的電抗器裝置中,因形成密封材料的固化性組成物的固化收縮引起的電抗器裝置的磁特性的劣化難以產(chǎn)生。
從操作性的容易度等出發(fā),優(yōu)選用于形成密封材料的固化性組成物包含樹脂系材料。因此,優(yōu)選所述第一密封材料以及所述第二密封材料包含樹脂系材料。
所述第二密封材料也可以包含填充劑。如上所述,第二密封材料的楊氏模量比第一密封材料的楊氏模量高,作為提高該楊氏模量的方案,使用由無機系材料等構(gòu)成的填充劑尤為簡便。
優(yōu)選所述第二密封材料的楊氏模量為5GPa以上。通過所述第二密封材料,更加穩(wěn)定地將電抗器主體固定于殼體。
優(yōu)選所述第一密封材料的楊氏模量為50MPa以下。能夠減少因由固化性組成物形成第一密封材料時的固化收縮而對彎折部施加的壓縮應力的程度。
所述磁性粉末也可以包含從由Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金以及Co-Fe-Si-B系合金構(gòu)成的組中選出的一種或兩種以上的非晶質(zhì)磁性材料的粉末。由于非晶質(zhì)磁性材料比較硬質(zhì),因此,在磁性粉末包含非晶質(zhì)磁性材料的粉末的情況下,在向芯體施加了外力時容易蓄積為形變。蓄積于芯體的形變?nèi)菀讓邆湓撔倔w的電抗器裝置的磁特性造成不良影響。然而,如上所述,在本發(fā)明所涉及的電抗器裝置中,位于電抗器主體與殼體之間的用于形成密封材料的固化性組成物的固化收縮難以使電抗器裝置的磁特性發(fā)生劣化。因此,在本發(fā)明所涉及的電抗器裝置中,即便在芯體所含有的磁性粉末包含非晶質(zhì)磁性材料的情況下,磁特性也難以發(fā)生劣化。
所述非晶質(zhì)磁性材料也可以由Fe-P-C系合金構(gòu)成。上述材料的磁致伸縮常量有時較高,但即便是這種情況,本發(fā)明所涉及的電抗器裝置的磁特性也難以發(fā)生劣化。
上述的壓粉體也可以含有使所述磁性粉末粘結(jié)于所述壓粉體所含有的其他材料的粘結(jié)成分。在具有粘結(jié)成分的情況下,比較容易使壓粉體保持形狀。另外,有時粘結(jié)成分在磁性粉末間優(yōu)先變形,在該情況下,難以在磁性粉末中蓄積形變。上述的粘結(jié)成分優(yōu)選包含基于樹脂材料而形成的成分。
作為另一方式,本發(fā)明提供安裝有上述的本發(fā)明所涉及的電抗器裝置的電氣電子設備。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,提供了能夠?qū)崿F(xiàn)如下效果的電抗器裝置:降低在使用中產(chǎn)生電抗器主體從殼體脫落這一問題的可能性,并且抑制電抗器裝置的磁特性的下降。另外,還提供具備上述電抗器裝置的電氣電子設備。
附圖說明
圖1是簡要示出本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置的形狀的立體圖。
圖2是簡要示出本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置所具備的芯體的形狀的俯視圖。
圖3是簡要示出本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置的形狀的俯視圖。
圖4是簡要示出為了對實施例中芯體所產(chǎn)生的應力給鐵損造成的影響進行評價而使用的試料的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是示出對芯體所產(chǎn)生的應力給鐵損造成的影響進行評價而得到的結(jié)果的曲線圖。
圖6(a)、(b)是簡要示出對實施例中實施的、向芯體施加外力的施加形式給鐵損造成的影響進行評價的方法的圖。
圖7是示出對向芯體施加外力的施加形式給鐵損造成的影響進行評價而得到的結(jié)果的曲線圖。
附圖標記說明:
100 電抗器裝置
10 芯體
11a、11b 彎折部
12a、12b 直線部
15 線圈
20 電抗器主體
30 殼體
40 密封材料
41a、41b 第一密封材料
42 第二密封材料
MP 磁路
具體實施方式
以下,對本發(fā)明的實施方式詳細進行說明。
圖1是簡要示出本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置的形狀的立體圖。如圖1所示,電抗器裝置100具備:電抗器主體20,其具備俯視觀察下呈環(huán)狀的芯體10和卷繞于芯體10的線圈15;收容電抗器主體20的殼體30;以及填充于電抗器主體20與殼體30之間的密封材料40。
芯體10由壓粉芯體構(gòu)成,該壓粉芯體具備對包含磁性粉末的材料進行加壓成形而得到的壓粉體。圖2是簡要示出電抗器裝置100所具備的芯體10的形狀的俯視圖。由壓粉芯體構(gòu)成的芯體10在俯視下呈環(huán)狀,如圖2所示,劃分出閉合的磁路MP。芯體10具有:具有插入到線圈15內(nèi)的部分且劃分出直線狀的磁路的兩個直線部12a、12b;以及與直線部12a、12b各自的端部連續(xù)設置而劃分出彎折的磁路的兩個彎折部11a、11b。圖2所示的芯體10由一個壓粉體構(gòu)成,但不局限于此。也可以由多個壓粉體構(gòu)成。作為這樣的例子,舉出直線部12a、12b以及彎折部11a、11b分別由獨立的壓粉體構(gòu)成,且整體構(gòu)成在俯視觀察下呈環(huán)狀的芯體的例子。
構(gòu)成壓粉體的磁性粉末的種類并沒有限定。構(gòu)成磁性粉末的磁性材料大致分為結(jié)晶質(zhì)磁性材料和非晶質(zhì)磁性材料。
結(jié)晶質(zhì)磁性材料只要滿足結(jié)晶質(zhì)的條件(通過通常的X線衍射測定,得到在能夠確定材料種類的程度上具有明確峰值的衍射光譜)、以及是強磁性體、尤其是軟磁性體的條件,則不限定具體的種類。作為結(jié)晶質(zhì)磁性材料的具體例,舉出Fe-Si-Cr系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Co系合金、Fe-V系合金、Fe-Al系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、羰基鐵以及純鐵。上述的結(jié)晶質(zhì)磁性材料可以由一種材料構(gòu)成,也可以由多種材料構(gòu)成。
非晶質(zhì)磁性材料只要滿足是非晶質(zhì)的條件(通過通常的X線衍射測定,未得到在能夠確定材料種類的程度上具有明確峰值的衍射光譜)、以及是強磁性體、尤其是軟磁性體的條件,則不限定具體的種類。作為非晶質(zhì)磁性材料的具體例,舉出Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金以及Co-Fe-Si-B系合金。上述的非晶質(zhì)磁性材料可以由一種材料構(gòu)成,也可以由多種材料構(gòu)成。
若針對作為上述非晶質(zhì)磁性材料的一例的Fe-P-C系合金具體示出組成例,則舉出組成式由Fe100原子%-a-b-C-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示、且為0原子%≤a≤10原子%、0原子%≤b≤3原子%、0原子%≤c≤6原子%、6.8原子%≤x≤10.8原子%、2.2原子%≤y≤9.8原子%、0原子%≤z≤4.2原子%、0原子%≤t≤7原子%的Fe基非晶質(zhì)合金。在上述組成式中,Ni、Sn、Cr、B以及Si為任意的添加元素。
在使用了非晶質(zhì)磁性材料的情況下,與使用結(jié)晶質(zhì)磁性材料的情況相比,基本的趨勢是能夠降低電抗器裝置的鐵損。另一方面,由于含有磁致伸縮常量比結(jié)晶質(zhì)磁性材料大的材料,因此,在電抗器裝置具備由包含非晶質(zhì)磁性材料的磁性粉末的壓粉體構(gòu)成的壓粉芯體的情況下,固化性組成物的固化收縮容易對電抗器裝置的鐵損造成影響。即便在這種情況下,在本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置100的情況下,由于使用多種固化性組成物固化而成的密封材料40,并且與芯體的形狀吻合地配置這些密封材料,因此,固化性組成物的固化收縮難以對鐵損造成影響。
磁性粉末的形狀沒有被限定,可以是球狀也可以是非球狀。在為非球狀的情況下,可以是鱗片狀、橢圓球狀、液滴狀、針狀這樣的具有形狀各向異性的形狀,也可以是特殊的不具有形狀各向異性的不定形形狀。作為不定形粉體的例子,舉出將多個球狀粉末以相接的方式結(jié)合或者以局部埋入其他粉末的方式結(jié)合的情況。磁性粉末的形狀可以是在制造磁性粉末的階段得到的形狀,也可以是通過對制造出的磁性粉末進行二次加工而得到的形狀。作為前者的形狀,例示出球狀、橢圓球狀、液滴狀、針狀等,作為后者的形狀,例示出鱗片狀。
磁性粉末的大小也沒有被限定。作為進行了激光衍射、散射粒徑分布測定時的中值徑D50,例示出0.1μm以上且100μm以下,有時優(yōu)選為1μm以上且50μm以下。
壓粉體有時優(yōu)選含有使磁性粉末粘結(jié)于壓粉體所含有的其他材料的粘結(jié)成分。作為粘結(jié)成分,通常使用絕緣性的材料。由此,能夠提高作為壓粉體的絕緣性。作為該絕緣性的材料,例示出樹脂材料以及樹脂材料的熱分解殘渣(本說明書中,將它們統(tǒng)稱為“基于樹脂材料而形成的成分”。)等有機系材料、無機系材料等。從生產(chǎn)性的觀點出發(fā)等,粘結(jié)成分包含基于樹脂材料而形成的成分是優(yōu)選的。作為樹脂材料,例示出丙烯酸樹脂、硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂等。由無機系材料構(gòu)成的粘結(jié)成分例示出水玻璃等玻璃系材料。粘結(jié)成分可以由一種材料構(gòu)成,也可以由多種材料構(gòu)成。粘結(jié)成分也可以是有機系材料與無機系材料的混合體。
壓粉體按照上述方式通過加壓成形而形成。該加壓成形的條件沒有被限定。根據(jù)用于形成壓粉體的材料組成而適當設定。作為加壓力的具體例,舉出0.1GPa以上且10GPa以下??梢栽诩訅撼尚螘r進行加熱,也可以在常溫下進行加壓。還可以對加壓成形后的成形體進行加熱。通過對成形體進行加熱,有時可緩和在加壓成形時對磁性粉末施加的形變。加熱條件根據(jù)成形體的組成而被適當設定。作為加熱條件的具體例,舉出以200℃至500℃的溫度保持10分鐘至10小時。
線圈15通過將由被絕緣被覆的導體構(gòu)成的卷繞線分別在直線部12a、12b的周圍卷繞成螺旋狀而構(gòu)成。導體適合使用銅、銅合金等金屬材料,絕緣被覆中適合使用搪瓷等樹脂系材料。卷繞線的剖面形狀沒有被限定。例示出圓形、橢圓形、矩形等??梢栽谛倔w10的直線部12a、12b的整體范圍內(nèi)卷繞線圈15,也可以具有未卷繞的部分。
殼體30具有一面開口的容器狀的形狀,在其內(nèi)部收容電抗器主體20。殼體30的內(nèi)部也可以采用如下結(jié)構(gòu):具有與電抗器主體20的形狀吻合的凹凸構(gòu)造而使電抗器主體20難以在殼體30內(nèi)部移動。也可以局部地覆蓋殼體30的開口的一面。殼體30的構(gòu)成材料沒有被限定。優(yōu)選為放熱性優(yōu)異的材料,從該觀點出發(fā),適宜地使用鋁、鋁合金等金屬材料。
密封材料40位于電抗器主體20與殼體30之間,并將電抗器主體20固定于殼體30。在本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置100中,密封材料40具備:位于彎折部11a、11b與殼體30之間的第一密封材料41a、41b;以及位于直線部12a、12b的至少一部分與殼體30之間的第二密封材料42。而且,第一密封材料41a、41b的楊氏模量比所述第二密封材料42的楊氏模量低。需要說明的是,如圖3所示,在電抗器裝置100中,第二密封材料42位于直線部12a、12b的整體與殼體30之間。
如此,通過使位于芯體的彎折部11a、11b的周圍的密封材料(第一密封材料41a、41b)與位于直線部12a、12b的周圍的密封材料(第二密封材料42)不同,能夠獲得如下的效果。
即,由于彎折部11a、11b與直線部12a、12b不同且具有復雜的形狀,因此,在位于彎折部11a、11b的周圍的固化性組成物收縮時,向彎折部11a、11b施加的外力的方向成為包含剪切芯體這樣的方向在內(nèi)的多方向。因此,即便向彎折部11a、11b施加的外力小,也容易增加具備芯體的電抗器裝置的鐵損。
對此,通過對位于彎折部11a、11b的周圍的密封材料(第一密封材料41a、41b)設定較低的楊氏模量,從而固化收縮時難以向彎折部11a、11b施加外力,由此能夠抑制因第一密封材料41a、41b的固化收縮而引起的電抗器裝置100的鐵損的增加。
第一密封材料41a、41b的楊氏模量的具體數(shù)值沒有被限定??紤]到彎折部11a、11b的形狀以及組成、用于形成第一密封材料41a、41b的固化性組成物的特性等,適當設定為能夠降低對電抗器裝置100的鐵損造成的影響即可。若進行未被限定的例示,則第一密封材料41a、41b的楊氏模量優(yōu)選為100MPa以下,更優(yōu)選為50MPa以下,尤其優(yōu)選為10MPa以下。從降低對電抗器裝置100的鐵損造成的影響的觀點出發(fā),不設定第一密封材料41a、41b的楊氏模量的下限。在第一密封材料41a、41b的楊氏模量過低的情況下,即便按照下述方式提高第二密封材料42的楊氏模量,也有時存在電抗器主體20相對于殼體30的固定不穩(wěn)定化的趨勢。因此,第一密封材料41a、41b的楊氏模量有時優(yōu)選為0.1MPa以上,有時更優(yōu)選為1MPa以上。
由于位于直線部12a、12b的周圍的固化性組成物的固化收縮難以對電抗器裝置100的鐵損造成影響,因此,通過提高第二密封材料42的楊氏模量,能夠在該部分處可靠地進行電抗器主體20相對于殼體30的固定。
第二密封材料42的楊氏模量的具體數(shù)值沒有被限定??紤]到直線部11a、11b的形狀以及組成、用于形成第二密封材料42的固化性組成物的特性等,適當設定為能夠可靠地將電抗器主體20固定于殼體30即可。若進行未被限定的例示,則第二密封材料42的楊氏模量優(yōu)選為1GPa以上,更優(yōu)選為5GPa以上,尤其優(yōu)選為20GPa以上。第二密封材料42的楊氏模量的下限沒有被限定。在第二密封材料42的楊氏模量過高的情況下,通過電抗器裝置100所產(chǎn)生的或者被施加的振動等,有時存在容易在第二密封材料42中產(chǎn)生裂縫的趨勢。因此,第二密封材料42的楊氏模量有時優(yōu)選為100GPa以下,有時更優(yōu)選為70GPa以下。
第一密封材料41a、41b的組成以及第二密封材料42的組成只要分別滿足與上述楊氏模量相關(guān)的條件,則不特別進行限定。從上手容易性、操作性高的觀點出發(fā),優(yōu)選第一密封材料41a、41b以及第二密封材料42包含樹脂系材料。在該情況下,用于形成某一密封材料的固化性組成物也成為含有固化性樹脂的材料。作為這種樹脂材料,例示出:環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂等熱固性樹脂;以及聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)等具有耐熱性(軟化點高)的熱塑性樹脂;向聚酯(PE)等熱塑性樹脂中添加異氰酸酯系等交聯(lián)劑而提高了固化性的物質(zhì)等。另外,固化性組成物也可以含有由氧化鋁、二氧化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等無機系材料構(gòu)成的填充劑。通過使這樣的填充劑的固化性組成物的含有量變化,能夠調(diào)整密封材料40的楊氏模量。
作為未對第一密封材料41a、41b的組成限定的具體例,舉出將作為較軟質(zhì)的熱固性樹脂的硅酮樹脂用作固化性樹脂的主要成分且將氧化鋁用作填充劑的例子。作為未對第二密封材料42的組成限定的具體例,舉出將作為較硬質(zhì)的熱固性樹脂的環(huán)氧樹脂用作固化性樹脂的主要成分且將氧化鋁用作填充劑的例子。
作為安裝有電抗器裝置100的電氣電子設備,例示出組裝有電抗器裝置100的轉(zhuǎn)換器。尤其是在混合動力機動車、電動機動車中進行電壓的升降壓的轉(zhuǎn)換器是車載部件,因此,對容易受到振動等外力的一方尤其要求高可靠性。本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置100中,用于形成密封材料40的固化性組成物的固化收縮難以對電抗器裝置100的鐵損造成影響,在其內(nèi)部,電抗器主體20被牢固地固定于殼體30。另外,即便在向電抗器裝置100施加了外力的情況下,由于在容易受到外力影像而造成損失的彎折部11a、11b,位于其周圍的密封材料(第一密封材料41a、41b)的楊氏模量低,因此,向電抗器裝置100施加的外力難以傳遞到彎折部11a、11b。因此,本發(fā)明的一實施方式所涉及的電抗器裝置100適合用作車載用途的轉(zhuǎn)換器。
【實施例】
以下,利用實施例等,進一步對本發(fā)明具體進行說明,但本發(fā)明的范圍并不局限于這些實施例等。
(1)Fe基非晶質(zhì)合金粉末的制作
以組成由Fe74.28原子%Cr1.56原子%P8.78原子%C2.62原子%B7.57原子%Si5.19原子%構(gòu)成的方式稱量原料,利用水霧化法而制作了非晶質(zhì)磁性材料的粉末。使用日機裝公司制造的“麥奇克粒度分布測定裝置MT3300EX”,按照體積分布來測定所得到的非晶質(zhì)磁性材料的粉末的粒度分布,體積基準的累積粒度分布中的50%累積徑(第二中值徑d2)D50為5~20μm。
(2)造粒粉的制作
將上述的由非晶質(zhì)磁性材料的粉末構(gòu)成的磁性粉末97.7質(zhì)量部以及由丙烯酸樹脂構(gòu)成的絕緣性粘結(jié)材料2.0質(zhì)量部、潤滑劑0.3質(zhì)量部混合于作為溶媒的水而得到料漿。
將所得到的料漿在干燥后進行粉碎,使用網(wǎng)眼為300μm的篩,得到由通過了300μm網(wǎng)孔的粉末構(gòu)成的造粒粉。
(3)壓縮成形
將所得到的造粒粉填充于模具,以面壓1.77Gpa進行加壓成形,得到具有外徑20.7mm×內(nèi)徑12.4mm×厚度6.8mm的環(huán)狀的成形體。并且填充于另一模具,以面壓1.77Gpa進行加壓成形,得到具有底面為10mm×10mm且高度為48mm的方柱形狀的成形體。
(4)熱處理
將所得到的成形體分別載置于氮氣流環(huán)境的爐內(nèi),將爐內(nèi)溫度從室溫(23℃)以10℃/分鐘的升溫速度加熱至370℃,并在該溫度下保持一小時,然后,進行在爐內(nèi)冷卻至室溫的熱處理。如此,得到環(huán)狀的壓粉體以及棒狀的壓粉體。
(試驗例1)鐵損Pcv的測定
如圖4所示,在由通過上述方式制作的環(huán)狀的壓粉體構(gòu)成的環(huán)形芯體上安裝端面一處(測定方向為徑向)、側(cè)面兩處(測定方向為厚度方向以及圓周方向)共三處的應變計,能夠基于來自這些應變計的信號來測定施加于環(huán)形芯體的應力。將對該環(huán)形芯體分別在一次側(cè)卷繞15圈、二次側(cè)卷繞10圈被覆銅線而得到的環(huán)形線圈與BH分析儀(巖崎通信機公司制造的“SY-8218”)連接,能夠測定鐵損Pcv(單位:kW/m3)。在該狀態(tài)下,在有效最大磁通密度Bm為100mT、測定頻率為100kHz的條件下測定鐵損Pcv,作為鐵損的基準值Pcv0。
在能夠收容環(huán)形線圈的容器內(nèi)配置環(huán)形線圈,將包含環(huán)氧系樹脂的固化性組成物(也稱為“固化性組成物I”。)或包含硅系樹脂的固化性組成物(也稱為“固化性組成物II”。)注入容器內(nèi),并對容器整體進行加熱而使樹脂固化。在樹脂固化了的狀態(tài)下,基于來自三處應變計的信號,計算出向環(huán)形芯體施加的平均應力。其結(jié)果是,確認出因樹脂的種類、壓粉體的粒徑分布等不同而施加不同的壓縮應力。基本的趨勢是,在固化物的楊氏模量低的固化性組成物II的情況下,壓縮應力低(應力值為負值且接近于零。),在固化物的楊氏模量高的固化性組成物I的情況下,成為較高的壓縮應力(應力值為負值且遠離零。)。另外,在有效最大磁通密度Bm為100mT、測定頻率為100kHz的條件下測定出環(huán)形線圈的鐵損Pcv。根據(jù)得到的鐵損Pcv來求出上述鐵損相對于基準值Pcv0的增加率?;镜内厔菔?,在固化物的楊氏模量低的固化性組成物II的情況下,鐵損Pcv的增加率低,在固化物的楊氏模量高的固化性組成物I的情況下,鐵損Pcv的增加率變高。
在由上述棒狀的壓粉體構(gòu)成的壓粉芯體的側(cè)面卷繞線圈,并且以將來自一方的端面的磁通導向另一方的端面的方式安裝鐵氧體軛,將得到的感應器與BH分析儀(巖崎通信機公司制造的“SY-8218”)連接,從而能夠測定鐵損Pcv(單位:kW/m3)。在該狀態(tài)下,測定鐵損Pcv來作為鐵損的基準值Pcv0。
以能夠?qū)悍坌倔w的兩端面進行壓縮的方式將上述感應器安裝于拉伸試驗機,使施加于壓粉芯體的兩端面的壓縮力變化而測定出鐵損Pcv。其結(jié)果是,當施加于壓粉芯體的兩端面的壓縮力變大時,鐵損的增加率也變高。
圖5示出以上的結(jié)果。如圖5所示,針對環(huán)狀的壓粉芯體的測定結(jié)果以及針對棒狀的壓粉芯體的測定結(jié)果均示出當芯體所產(chǎn)生的壓縮應力增大時鐵損的增加率變高的趨勢,上述結(jié)果整體能夠近似為大致線性(圖5虛線)。
(試驗例2)
與試驗例1相同,通過制造上述的具備由環(huán)狀的壓粉體構(gòu)成的環(huán)形芯體的環(huán)形線圈,并與BH分析儀(巖崎通信機公司制造的“SY-8218”)連接而能夠測定出鐵損Pcv(單位:kW/m3)。在該狀態(tài)下,在有效最大磁通密度Bm為100mT、測定頻率為100kHz的條件下測定出鐵損Pcv來作為鐵損的基準值Pcv0。
如圖6的(a)或(b)所示,將環(huán)形線圈配置于拉伸試驗機,分別針對在(a)以沿徑向施加外力的方式配置的情況(圓環(huán)負荷)以及(b)以沿厚度方向施加外力的方式配置的情況(端面負荷),在施加外力的同時以上述條件(有效最大磁通密度Bm為100mT、測定頻率為100kHz)測定出鐵損Pcv,并測定出鐵損的增加率如何按照所施加的外力發(fā)生變化。
其結(jié)果是,如圖7所示,確認出外力對鐵損的增加率造成的影響在圓環(huán)負荷的情況下,比端面負荷的情況大10倍左右。
根據(jù)以上的結(jié)果,確認出在壓粉芯體中,在劃分出直線狀磁路這樣的具有簡單形狀的部分處,外力的增加不會使鐵損增加的程度變大,而在劃分出彎曲的磁路這樣的具有復雜形狀的部分處,外力的增加容易使鐵損增大。因此,如本發(fā)明所涉及的電抗器裝置那樣,通過使位于電抗器主體的密封材料的楊氏模量與芯體的局部形狀相應地變化,能夠抑制因用于形成密封材料的固化性組成物的固化收縮而引起的電抗器裝置的鐵損增加。
工業(yè)實用性
本發(fā)明的電抗器裝置作為車載用途的轉(zhuǎn)換器部件而能夠適宜地用作變壓器、扼流線圈等感應器。