本发明涉及一种复合材料成型体、反应器、以及复合材料成型体的制造方法。
本申请基于2016年01月07日在日本申请的特願2016-001997而主张优先权，并在此引用所述日本申请所记载的全部记载内容。
背景技术：
反应器为一种进行电压的升压动作或降压动作的回路的部件。反应器被用于搭载于混合动力汽车等车辆的转换器。作为该反应器，例如已知有专利文献1所示的反应器。
专利文献1的反应器具备：线圈，其具有一对线圈元件(缠绕部)；磁芯，其具有配置于线圈内侧的一对内侧芯部、以及将一对内侧芯部的端面彼此连结的一对外侧芯部(说明书0105至0116)。内侧芯部和外侧芯部由包含磁体粉末以及树脂的复合材料(复合材料成型体)构成。复合材料的制造通过将磁体粉末与熔融的树脂的混合物填充到模具，使树脂固化(硬化)而进行。
例如，在组合由如上所述的复合材料成型体构成的多个芯部件来构成磁芯的情况下，在芯部件之间，有可能为了调整电感而设有间隔件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-118352号公报
技术实现要素：
本公开的复合材料成型体包含：
软磁性粉末以及内含分散状态下的所述软磁性粉末的树脂；
当以所述复合材料成型体的表面中的、与所述复合材料成型体内的励磁磁通交叉的交链面沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将所述复合材料成型体分割成合计九个部位时，满足以下条件(1)至(3)中的至少一个。
(1)上述部位中，相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd＝{(dmax-dmin)/dmax}×100为1.8％以下。
(2)上述部位中，相对于最小密度dmin的部位的最大密度dmax的部位的密度增加率di＝{(dmax-dmin)/dmin}×100为1.8％以下。
(3)上述部位中，最大密度dmax的部位和最小密度dmin的部位的密度差δd＝dmax-dmin、与平均密度dav的密度比率dr＝(δd/dav)×100为1.8％以下。
本公开的反应器具备：
缠绕绕组而构成的线圈、以及配置有所述线圈的磁芯；
所述磁芯具备多个芯部件、以及介于这些芯部件之间的间隔件；
多个所述磁芯中的至少一部分具备上述本公开的复合材料成型体。
本公开的复合材料成型体的制造方法包括：
将包含软磁性粉末和熔融的树脂的混合物注入到模具内、使所述树脂固化而成形复合材料成型体的工序；
熔融的所述树脂的温度tr与所述模具的温度td的差tr-td为180℃以上。
附图说明
图1示出具备实施方式1的复合材料成型体的反应器，上图是概略立体图，下图是分解立体图。
图2是示出试验例1中各样品的芯部件的内侧芯部(复合材料成型体)的密度测定部位的说明图。
图3示出试验例2的模拟分析用样品，上图是概略立体图，下图是示出该样品的内侧芯部的概略立体图。
图4是示出试验例2的样品no.2-100的磁通密度的分布状态的分布图。
图5是示出试验例2的样品no.2-1的磁通密度的分布状态的分布图。
具体实施方式
[本公开所需解决的课题]
在反应器使用以下磁芯的情况下，期望降低因该间隔件引起的漏磁通从而提升磁力特性，该磁芯具备：由复合材料成型体构成的多个芯以及介于该芯之间的间隔件。
据此，本发明的一个目的在于提供一种能够构建漏磁通少从而磁力特性优异的反应器的复合材料成型体。
另外，本发明的一个目的在于提供一种具备上述复合材料成型体的反应器。
此外，本发明的一个目的在于提供一种制造上述复合材料成型体的复合材料成型体的制造方法。
[本公开的效果]
本公开的复合材料成型体能够构建漏磁通少从而磁力特性优异的反应器。
本公开的反应器漏磁通少从而磁力特性优异。
本公开的复合材料成型体的制造方法能够制造上述复合材料成型体。
《本发明的实施方式的说明》
本发明的发明者等为了降低在具备由复合材料成型体构成的多个芯部件以及介于芯部件之间的间隔件的磁芯中，因该间隔件引起的漏磁通，而对以往的复合材料成型体进行了分析。该分析的详细内容如将在后面描述的试验例所示，通过模拟分析，以与复合材料成型体的磁通交叉的交链面沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将所述复合材料成型体分割成合计九个部位而进行。其结果是得到了以下的见解。
(i)上述九个部位的磁通密度(密度)有所差异(偏差)。
(ii)有相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd变大的情况。
(iii)有相对于最小密度dmin的部位的最大密度dmax的部位的密度增加率di变大的情况。
(iv)有最大密度dmax的部位和最小密度dmin的部位的密度差δd、与平均密度dav的密度比率dr变大的情况。
(v)这些密度减少率dd、密度增加率di、以及密度比率dr大的复合材料成型体的漏磁通多。
根据这些见解，本发明的发明者等想到上述密度减少率dd、上述密度增加率di、以及上述密度比率dr中的至少一个较小的复合材料成型体有可能能够降低漏磁通。据此，通过模拟分析，计算出上述九个部位的上述密度减少率dd、上述密度增加率di、以及上述密度比率dr实质上为0的复合材料成型体的漏磁通。其结果是，发现与以往的复合材料成型体相比漏磁通较少。
进而，本发明的发明者等研究了上述密度减少率dd、上述密度增加率di、以及上述密度比率dr中的至少一个较小的复合材料成型体的制造方法。其结果是获得了以下见解，即，能够通过使熔融的树脂的温度tr与模具的温度td的温度差tr-td变得比以往大而得到该复合材料成型体。本发明基于这些见解而完成。首先列出本发明的实施方式进行说明。
(1)本发明的一个方式的第一复合材料成型体包含：
软磁性粉末以及内含分散状态下的所述软磁性粉末的树脂；
当以所述复合材料成型体的表面中的、与所述复合材料成型体内的励磁磁通交叉的交链面沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将所述复合材料成型体分割成合计九个部位时，
这些部位中，相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd＝{(dmax-dmin)/dmax}×100为1.8％以下。
根据上述结构，由于上述密度减少率dd小而上述各部位的密度差大致均匀，因此容易降低该复合材料成型体内的励磁时的上述各部位的磁通密度的偏差。因此，能够得到在将该复合材料成型体用于反应器的磁芯的情况下(具体来说，在用于经由间隔件而连结的芯部件的情况下)，不容易因间隔件引起磁通泄漏的反应器。
(2)本发明的一个方式的第二复合材料成型体包含：
软磁性粉末以及内含分散状态下的所述软磁性粉末的树脂；
当以所述复合材料成型体的表面中的、与所述复合材料成型体内的励磁磁通交叉的交链面沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将所述复合材料成型体分割成合计九个部位时，
这些部位中，相对于最小密度dmin的部位的最大密度dmax的部位的密度增加率di＝{(dmax-dmin)/dmin}×100为1.8％以下。
根据上述结构，由于上述密度增加率di小，因此与上述第一复合材料成型体相同，能够得到不容易因间隔件引起磁通泄漏的反应器。
(3)本发明的一个方式的第三复合材料成型体包含：
软磁性粉末以及内含分散状态下的所述软磁性粉末的树脂；
当以所述复合材料成型体的表面中的、与所述复合材料成型体内的励磁磁通交叉的交链面沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将所述复合材料成型体分割成合计九个部位时，
这些部位中，最大密度dmax的部位和最小密度dmin的部位的密度差δd＝dmax-dmin、与平均密度dav的密度比率dr＝(δd/dav)×100为1.8％以下。
根据上述结构，由于上述密度比率dr小，因此与上述第一以及第二复合材料成型体相同，能够得到不容易因间隔件引起磁通泄漏的反应器。上述平均密度dav为九个部位的密度的平均。
(4)作为上述第一至第三复合材料成型体的一个方式，举例来说，所述最小密度dmin与平均密度dav的比率(dmin/dav)×100为99％以上。
若上述比率(dmin/dav)×100为99％以上，由于整体上为高密度，因此得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。
(5)作为上述第一至第三复合材料成型体的一个方式，举例来说，所述最大密度dmax与平均密度dav的比率(dmax/dav)×100为100.6％以下。
若上述比率(dmax/dav)×100为100.6％以下，由于上述密度减少率dd、密度增加率di、以及密度比率dr中的至少一个较小，因此最小密度dmin高从而整体密度高。因此得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。
(6)作为上述第一至第三复合材料成型体的一个方式，举例来说，所述软磁性粉末包含fe基合金的软磁性粒子，所述软磁性粒子包含1.0质量％以上8.0质量％以下的si。
包含1.0质量％以上的si的fe基合金电阻率高从而容易降低涡流损耗。而且，由于比纯铁硬，因此在制造过程不容易导入应变，从而容易降低磁滞损耗，据此能够进一步降低铁芯损耗。包含8.0质量％以下的si的fe基合金由于si的量不会过多，因此容易同时实现低损耗和高饱和磁化强度。
(7)作为上述第一至第三复合材料成型体的一个方式，举例来说，所述软磁性粉末的相对于所述复合材料成型体整体的含量为80体积％以下。
若上述含量为80体积％以下，由于磁性成分的比例不会过高，因此容易确保成形时向模具填充混合物的填充性，能够提高软磁性粒子彼此的绝缘性，降低涡流损耗。
(8)作为上述第一至第三复合材料成型体的一个方式，举例来说，所述软磁性粉末的平均粒径为5μm以上300μm以下。
若软磁性粉末的平均粒径为5μm以上，由于不容易凝结，容易使树脂充分地介于粉末粒子之间，因此容易降低涡流损耗。若软磁性粉末的平均粒径为300μm以下，由于不会过大，因此能够降低粉末粒子本身的涡流损耗，进而能够降低复合材料成型体的涡流损耗。而且，能够提高填充率。因此，容易降低上述密度减少率dd、密度增加率di、以及密度比率dr，而且容易提高复合材料成型体的饱和磁化强度。
(9)本发明的一个方式的反应器具备：
缠绕绕组而构成的线圈、以及配置有所述线圈的磁芯；
所述磁芯具备多个芯部件、以及介于这些芯部件之间的间隔件；
多个所述磁芯中的至少一个具备上述(1)至(8)中的任一个所记载的复合材料成型体。
根据上述结构，由于磁芯具备上述复合材料成型体，因此漏磁通少从而磁力特性优异。
(10)本发明的一个方式的复合材料成型体的制造方法包括：
将包含软磁性粉末和熔融的树脂的混合物注入到模具内、使所述树脂固化而成形复合材料成型体的工序；
熔融的所述树脂的温度tr与所述模具的温度td的差tr-td为180℃以上。
根据上述结构，通过使上述温度差tr-td变大，能够制造满足上述的密度减少率dd、密度增加率di、以及密度比率dr中的至少一个的复合材料成型体。其理由尚不确定，可能是由于混合物的外周侧的树脂的固化速度快。
若上述温度差tr-td小，则混合物的树脂的固化速度容易变慢。一般来说，混合物的树脂是外周侧比中央早开始固化。若混合物的外周侧的树脂的固化速度慢，则在外周侧的树脂固化为止的期间，与冷却(固化)时的外周侧的树脂的收缩连动，固化前的中央的混合物被向外周侧拉扯而流动的流动量大。据此，重物即软磁性粉末也向外周侧移动，中央的密度变得容易降低。其结果是，虽然中央的密度未必会达到最小，但中央的密度达到最小的情况多。如此，最大密度的部位与最小密度的部位的密度差容易变大。
相对于此，若温度差tr-td大，则能够使外周侧的树脂的固化速度变快。据此，由于在固化前的中央的混合物向外周侧流动前使外周侧的树脂固化，因此容易使上述流动量变小。即，外周侧的树脂在中央的密度降低前固化。据此，可能能够使最大密度的部位与最小密度的部位的密度差变小。
(11)作为上述复合材料成型体的制造方法的一个方式，举例来说，所述模具的温度td为100℃以下。
若td≤100℃，树脂的温度tr不会变得过高而容易满足“180℃≤tr-td”。通过在确保混合物的流动性的同时，使树脂的温度tr不变得过高，从而容易抑制树脂的热分解，容易抑制复合材料成型体的强度等物性降低。而且，容易抑制复合材料成型体的表面烧伤等。
(12)作为上述复合材料成型体的制造方法的一个方式，举例来说，所述树脂为聚苯硫醚树脂，
所述模具的温度td为所述树脂的玻璃化转变温度tg-10℃以上、所述树脂的玻璃化转变温度tg+10℃以下。
在树脂为聚苯硫醚树脂的情况下，若tg-10℃≤td，模具的温度td不容易变得过低。因此，树脂的固化速度不会变得过快，容易抑制在复合材料成型体的内部产生裂纹。
若td≤tg+10℃，模具的温度td不会变得过高，从而树脂的温度tr不会变得过高而容易满足“180℃≤tr-td”。另外，固化速度不会变得过慢，容易提高脱模性。
(13)作为上述复合材料成型体的制造方法的一个方式，举例来说，所述模具的温度td为所述树脂的熔点tm-135℃以下。
若td≤tm-135℃，容易使模具的温度td变低，从而树脂的温度tr不会变得过高而容易满足“180℃≤tr-td”。
(14)作为上述复合材料成型体的制造方法的一个方式，举例来说，所述软磁性粉末的相对于所述混合物整体的含量为80体积％以下。
根据上述结构，容易制造满足上述的密度减少率dd、密度增加率di、以及密度比率dr中的至少一个的复合材料成型体。这是由于软磁性粉末的上述含量越多，在混合物的外周侧固化时，固化前的中央的混合物不容易向外周侧流动。
《本发明的实施方式的详细描述》
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
《实施方式1》
参照图1对实施方式1的复合材料成型体10进行说明。复合材料成型体10包含软磁性粉末、以及内含分散状态下的软磁性粉末的树脂。复合材料成型体10的一个特征在于，在以将与复合材料成型体10内的励磁磁通交叉的交链面沿纵横方向分别分成三等分的方式，将复合材料成型体10分割成合计九个部位时，各部位的密度的差小。该复合材料成型体10代表性地构成反应器1所具备的磁芯3中的至少一部分。反应器1的详细特征将在后面进行描述，其例如具备图1所示的线圈2以及磁芯3。线圈2通过将螺旋状地缠绕绕组2w而成的一对缠绕部2a、2b在相互并列的状态下进行连接而构成。磁芯3通过组合具有相同形状的两个芯部件30、以及介于两个芯部件30之间的间隔件31g而构成为环状。该两个芯部件30均由一对内侧芯部11、以及在一对内侧芯部11的一端侧将两个内侧芯部11连接到一起的外侧芯部12构成。在此，对由复合材料成型体10构成芯部件30中的一对内侧芯部11的例子进行说明。将一对内侧芯部11的并列方向作为左右(横)方向，将与以下两个方向正交的方向作为上下(纵)方向，即，与该左右方向以及沿着内侧芯部11内的励磁磁通的方向正交的方向。图中的相同符号表示相同名称的部件。图1的双点划线表示内侧芯部11的九个部位的分割线。
[芯部件]
芯部件30的一对内侧芯部11与外侧芯部12在一对内侧芯部11的一端侧连结成一体。芯部件30的从上方观察时的形状为大致u形。一对内侧芯部11在将芯部件30组装到线圈2(图1)时，分别配置于一对缠绕部2a、2b内。外侧芯部12在同样地将芯部件30组装到线圈2时，从线圈2的端面突出。内侧芯部11与外侧芯部12的上表面大致对齐。另一方面，外侧芯部12的下表面比内侧芯部11的下表面突出，在组合芯部件30与线圈2时，以与线圈2的下表面大致对齐的方式调整外侧芯部12的大小。
(内侧芯部：复合材料成型体)
优选使各内侧芯部11的形状成为与线圈2的形状(线圈2的内部空间)相配合的形状。在此为长方体状，且以顺着缠绕部2a、2b的内周面的方式使其角部成为圆形。各内侧芯部11的表面由内侧芯部11的端面的与磁通交叉(在此为正交)的交链面11e、以及沿着将磁通作为轴的圆周方向的环绕面(沿着缠绕部2a、2b的圆周方向的面)构成。内侧芯部11的交链面11e与环绕面连续形成。
内侧芯部11由复合材料成型体10构成。即，各内侧芯部11的密度实质上遍及整个区域为均匀的。具体地讲，在以内侧芯部11的交链面11e沿纵横方向分别被分成三等分的方式，将内侧芯部11分割成合计九个部位时(图1中以双点划线表示)，满足以下条件(1)至(3)中的至少一个。在此所说的三等分不是指将体积三等分，而是沿纵、横方向的长度的三等分。平均密度dav是指九个部位的密度的平均。
(1)相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd1＝{(dmax-dmin)/dmax}×100为1.8％以下。
(2)相对于最小密度dmin的部位的最大密度dmax的部位的密度增加率di1＝{(dmax-dmin)/dmin}×100为1.8％以下。
(3)最大密度dmax的部位和最小密度dmin的部位的密度差δd1＝dmax-dmin、与平均密度dav的密度比率dr1＝(δd1/dav)×100为1.8％以下。
通过使内侧芯部11满足条件(1)至(3)中的至少一个，从而上述九个部位的密度的偏差小，不容易在内侧芯部11内产生励磁磁通密度的偏差。因此，能够构建容易抑制因间隔件31g引起的泄漏的磁芯，而能够成为磁力特性优异的反应器。上述密度减少率dd1优选为1.6％以下、更优选为1.4％以下、特别优选为1.2％以下。上述密度增加率di1优选为1.6％以下、更优选为1.3％以下、特别优选为1.2％以下。密度比率dr1优选为1.6％以下、更优选为1.5％以下、优选为1.4％以下、特别优选为1.2％以下。密度差δd1优选为0.10g/cm3以下、更优选为0.09g/cm3以下、优选为0.08g/cm3以下、特别优选为0.07g/cm3以下、优选为0.06g/cm3以下。内侧芯部11优选满足选自条件(1)至(3)中的多个条件、特别优选满足全部的条件。
最小密度dmin的部位多为上述九个部位中的中央部位。但是，根据复合材料成型体10(内侧芯部11)的形状、在制造复合材料成型体10时将混合物填充到模具内的浇口的位置、形状、大小等，也有可能是中央以外的部位成为最小密度dmin的部位。中央以外的部位成为最小密度dmin的部位的情况，举例来说，可能是位于最接近浇口的位置的地方的部位成为最小密度dmin的部位。例如，在复合材料成型体10的形状为u形，浇口的位置位于外侧芯部12的外端面12o的上下左右的大致中央处等情况下，举例来说，最小密度dmin的部位为中央部位的左邻部位和右邻部位的其中一个部位。具体地讲，例如可能是在从交链面11e侧观察一对内侧芯部11时，在左侧的内侧芯部11中，中央部位的右邻部位成为最小密度dmin的部位，在右侧的内侧芯部11中，中央部位的左邻部位成为最小密度dmin的部位。
最小密度dmin与平均密度dav的比率(dmin/dav)×100优选为99％以上。若该比率(dmin/dav)×100为99％以上，由于整体上为高密度，因此得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。该比率(dmin/dav)×100更优选为99.15％以上，特别优选为99.3％以上。
最小密度dmin优选为5.57g/cm3以上。若最小密度dmin为5.57g/cm3以上，由于整体上为高密度，因此得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。最小密度dmin更优选为5.58g/cm3以上，特别优选为5.60g/cm3以上。
最大密度dmax的部位一般是上述九个部位中的除了中央部位以外剩下的部位，即，外周的八个部位中的任一个。该八个部位中的最大密度dmax的部位是位于最远离浇口的位置的地方的部位。例如，在复合材料成型体10的形状为u形，浇口的位置位于外侧芯部12的外端面12o的上下左右的大致中央处等情况下，从交链面11e侧观察一对内侧芯部11时，在左侧的内侧芯部11中，左侧的三个部位中的任一个部位成为最大密度dmax的部位，在右侧的内侧芯部11中，右侧的三个部位中的任一个部位成为最大密度dmax的部位。特别是，当浇口的位置位于比外端面12o的中央靠下侧(上侧)处时，在左侧的内侧芯部11中，左上(左下)的部位成为最大密度dmax的部位，在右侧的内侧芯部11中，右下(右上)的部位成为最大密度dmax的部位。
最大密度dmax与平均密度dav的比率(dmax/dav)×100优选为100.6％以下。若该比率(dmax/dav)×100为99.85％以上，由于上述密度减少率dd1、密度增加率di1、以及密度比率dr1中的至少一个较小，因此最小密度dmin高而整体密度高。另外，由于密度差δd1也小，因此最小密度dmin高而整体密度高。据此，得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。该比率(dmax/d)×100更优选为100.5％以下，特别优选为100.45％以下。该比率(dmax/d)×100优选为99.85％以上。该比率(dmax/d)×100更优选为99.87％以上，特别优选为99.9％以上。
最大密度dmax优选为超过5.660g/cm3。若最大密度dmax超过5.660g/cm3，由于上述密度减少率dd1、密度增加率di1、以及密度比率dr1中的至少一个较小，因此最小密度dmin高而整体密度高。另外，由于密度差δd1也小，因此最小密度dmin高而整体密度高。因此，得以构成能够构建磁力特性优异的反应器的磁芯。最大密度dmax更优选为5.661g/cm3以上，特别优选为5.663g/cm3以上。
一般来说，上述九个部位中的外周的八个部位的外周平均密度do大于中央部位的密度dc。如上所述，在最小密度dmin的部位为中央部位、或者中央部位的左邻和右邻部位的任一方的情况下，以及最大密度dmax的部位为外周的八个部位中的任一个的情况下，满足上述密度dc与上述外周平均密度do的“密度dc<外周平均密度do”的关系。相对于外周的八个部位的外周平均密度do的中央部位的密度dc的密度减少率dd2＝{(do-dc)/do}×100优选为0.8％以下，更优选为0.5％以下，特别优选为0.3％以下。相对于中央部位的密度dc的外周的八个部位的外周平均密度do的密度增加率di2＝{(do-dc)/dc}×100优选为0.8％以下，更优选为0.5％以下，特别优选为0.3％以下。外周的八个部位的外周平均密度do和中央部位的密度dc的密度差δd2＝do-dc、与平均密度dav的密度比率dr2＝(δd2/dav)×100优选为0.8％以下，更优选为0.5％以下，特别优选为0.3％以下。密度差δd2优选为0.04g/cm3以下，更优选为0.03g/cm3，特别优选为0.02/cm3。上述密度dc优选为5.59g/cm3以上，更优选为5.60g/cm3以上，特别优选为5.61g/cm3以上。上述外周平均密度do优选为5.63g/cm3以上，更优选为5.635g/cm3以上，特别优选为5.64g/cm3以上。
(构成材料)
<软磁性粉末>
举例来说，软磁性粉末的材质为以铁族金属或fe为主要成分的fe基合金、铁氧体、非晶态金属等软磁性材料。软磁性粉末的材质从涡流损耗或饱和磁化强度方面考虑，优选铁族金属或fe基合金。举例来说，铁族金属为fe、co、ni。特别优选的是fe为纯铁(包含不可避免地杂质)。由于fe的饱和磁化强度高，因此fe的含量越高，复合材料的饱和磁化强度越高。举例来说，fe基合金具有以下组成：含有作为添加元素的合计1.0质量％以上20.0质量％以下的选自si、ni、al、co、以及cr的一种以上的元素，剩余部分由fe以及不可避免地杂质构成。举例来说，fe基合金例如为fe-si系合金、fe-ni系合金、fe-al系合金、fe-co系合金、fe-cr系合金、fe-si-al系合金(sendust)等。特别的是，被称为fe-si系合金或fe-si-al系合金的含有si的fe基合金电阻率高容易降低涡流损耗，而且磁滞损耗也小，能够实现复合材料成型体10的低铁芯损耗化。例如，在fe-si系合金的情况下，举例来说，si的含量为1.0质量％以上8.0质量％以下，优选为3.0质量％以上7.0质量％以下。软磁性粉末可以是材质不同的多种粉末混合而成。举例来说，例如由fe与fe基合金这两种粉末混合而成。
软磁性粉末的平均粒径优选为5μm以上300μm以下。若软磁性粉末的平均粒径为5μm以上，由于不容易凝结，容易使树脂充分地介于软磁性粒子之间，因此容易降低涡流损耗。若软磁性粉末的平均粒径为300μm以下，由于不会过大，因此能够降低粉末本身的涡流损耗，进而能够降低复合材料成型体10的涡流损耗。而且，容易提高填充率而提高复合材料成型体10的饱和磁化强度。软磁性粉末的平均粒径特别优选为10μm以上100μm以下。软磁性粉末的平均粒径的测定通过以下方式进行，即，利用sem(扫描电子显微镜)取得截面图像，使用市售的图像分析软件进行分析。此时，将当量圆直径作为粒子的粒径。当量圆直径是指特定出软磁性粒子的轮廓，设定为与该轮廓所包围的面积s具有相同的面积的圆的直径。也就是说，如下所示，当量圆直径＝2×{上述轮廓内的面积s/π}1/2。
软磁性粉末可以由粒径不同的多种粉末混合而成。在将微细粉末与粗大粉末混合而成的软磁性粉末用作复合材料成型体10的材料的情况下，容易得到饱和磁通密度高，低损耗的反应器1。在使用微细粉末与粗大粉末混合而成的软磁性粉末的情况下，优选以一方为fe、另一方为fe基合金的方式使用异种材质的粉末。若如此使两种粉末的材质不同，能够兼具fe的特性(饱和磁化强度高)和fe基合金的特性(电阻高而容易降低涡流损耗)，即，能够兼具双方的特性，从而饱和磁化强度的提升效果与铁芯损耗的平衡良好。在使两种粉末的材质不同的情况下，可以是粗粒粉末和微粒粉末的任一方为fe(fe基合金)，但优选微粒粉末为fe。即，优选粗粒粉末为fe基合金。如此，与微粒粉末为fe基合金、粗粒粉末为fe的情况相比，具有低铁芯损耗。
为了提升绝缘性，软磁性粉末也可以在软磁性粒子的表面(外周)具备由例如硅树脂或磷酸盐等构成的绝缘包覆部。为了提高与树脂的适应性或相对于树脂的分散性，也可以对软磁性粉末施加表面处理(例如，硅烷偶联剂处理等)。
复合材料成型体10中的软磁性粉末的含量在将复合材料成型体10设为100体积％时，优选为80体积％以下。若软磁性粉末为80体积％以下，则由于磁性成分的比例不会过高，因此能够提高软磁性粒子彼此的绝缘性，能够降低涡流损耗。另外，软磁性粉末与树脂的混合物的流动性优异，复合材料成型体10的制造性优异。能够使软磁性粉末的含量例如为30体积％以上。通过使软磁性粉末为30体积％以上，由于磁性成分的比例充分地高，因此在使用该复合材料成型体10构建反应器1的情况下，容易提高饱和磁化强度。软磁性粉末的含量可以是50体积％以上、进一步为55体积％以上、特别是60体积％以上、70体积％以上。举例来说，软磁性粉末的含量特别是75体积％以下。软磁性粉末的含量可视为与复合材料成型体的截面中的软磁性粉末的面积比例等价。在此复合材料成型体的截面中的软磁性粉末的面积比例是指，计算截面图像中的软磁性粒子的面积比例，设定为该面积比例的平均值。即，将该平均值视为软磁性粉末的相对于复合材料成型体整体的含量(体积％)。构成复合材料成型体的软磁性粒子的平均粒径以及含量，与构成复合材料成型体的原料粉末的软磁性粒子的平均粒径以及含量实质上相同。
<树脂>
举例来说，树脂例如是环氧树脂、酚树脂、硅树脂、氨基甲酸酯树脂等热固性树脂、聚苯硫醚(pps)树脂、聚酰胺树脂(例如尼龙6、尼龙66、尼龙9t)、液晶聚合物(lcp)、聚酰亚胺树脂、氟树脂等热可塑性树脂。此外，也能够使用常温固化性树脂、在不饱和聚酯混合有碳酸钙或玻璃纤维的bmc(bulkmoldingcompound，团状模塑料)、混炼型硅橡胶、混炼型氨基甲酸酯橡胶等。
<其他>
在复合材料成型体10，除了软磁性粉末以及树脂之外，也可以含有由氧化铝或二氧化硅等被称为陶瓷的非磁性材料构成的粉末(填充物)。填充物有助于提升散热性、抑制软磁性粉末的不均匀(均匀分散)。另外，若填充物为微粒，且介于软磁性粒子之间，能够抑制因含有填充物导致软磁性粉末的比例降低。填充物的含量在将复合材料设为100质量％时，优选为0.2质量％以上20质量％以下，更优选为0.3质量％以上15质量％以下，特别优选为0.5质量％以上10质量％以下。
(外侧芯部)
外侧芯部12的形状为大致梯形柱状。外侧芯部12具备：与磁通平行的上下表面；在与内侧芯部11的交链面11e相反的一侧将上下表面连接到一起，与磁通平行的外端面12o；以及与外端面12o相反的一侧的内端面。内端面在两个内侧芯部11之间与两个内侧芯部11的内侧的侧面连续形成。在此，内端面也是与各内侧芯部11的下表面连续形成的平面。外侧芯部12的构成材料与内侧芯部11相同，包含上述的软磁性粉末以及内含分散状态下的软磁性粉末的树脂。在此，外侧芯部12具有与内侧芯部11相同的材质，与一对内侧芯部11形成为一系列(一体)。
[用途]
复合材料成型体10能够适用于各种磁力部件(反应器、扼流线圈、变压器、电动机等)的磁芯或其胚料。
〔复合材料成型体的作用效果〕
根据上述的复合材料成型体10，由于上述九个部位的上述密度减少率dd1、上述密度增加率di1、以及密度比率dr1小，因此复合材料成型体10内的励磁磁通密度的偏差小。因此，能够得到在将该复合材料成型体10用于反应器1的磁芯3的情况下(具体来说，在用于经由间隔件31g而连结的芯部件30的情况下)，不容易因间隔件31g引起磁通泄漏的反应器1。因此，该复合材料成型体10能够适用于反应器1的磁芯3(芯部件30)。
〔复合材料成型体的制造方法〕
复合材料成型体10的制造能够通过以下复合材料成型体的制造方法来进行，其包括将包含软磁性粉末和熔融的树脂的未固化(具有流动性的状态)的混合物注入到模具内、使树脂固化而成形成型体胚料的成形工序。作为使用模具的成型体胚料的制成方法，能够利用注射成形、热压成形、mim(metalinjectionmolding，金属粉末注射成型技术)。该复合材料成型体的制造方法在特定的温度条件下进行上述成形工序。
(成形工序)
成形工序进行时，使熔融的树脂的温度tr与模具的温度td满足特定的温度条件。由此，能够制造满足上述的条件(1)至(3)中的至少一个的复合材料成型体10。
<温度条件>
举例来说，成形工序的温度条件为熔融的树脂的温度tr与模具的温度td的温度差(tr-td)满足“180℃≤(tr-td)”。通过使该温度差(tr-td)为180℃以上，能够制造复合材料成型体10。上述温度差(tr-td)更优选满足“200℃≤(tr-td)”。上述温度差(tr-td)优选满足“(tr-td)≤250℃”，更优选满足“(tr-td)≤230℃”，特别优选满足“(tr-td)≤220℃”。
模具的温度td虽然也取决于树脂的种类，但优选例如满足“td≤100℃”。如此，容易使模具的温度td变低，从而树脂的温度tr不会变得过高而容易满足“180℃≤(tr-td)”。举例来说，模具的温度td为不会使流动性过度降低的温度。这是由于流动性越优异，越能够得到密度高的复合材料成型体10。该模具的温度td优选满足“80℃≤td”。
模具的温度td与树脂的玻璃化转变温度tg的关系能够根据树脂的种类适当选择。例如，在pps树脂的情况下，优选满足“(tg-10℃)≤td≤(tg+10℃)”。模具的温度td与树脂的玻璃化转变温度tg的关系更优选满足“td≤tg”。
模具的温度td与树脂的熔点tm的关系虽然也取决于树脂的种类，但优选满足“td≤(tm-135℃)”。例如在pps树脂的情况下，模具的温度td与树脂的熔点tm的关系更优选满足“(tm-155℃)≤td”。
如上所述，在由复合材料成型体10构成的内侧芯部11与外侧芯部12连结成一体的情况下，只要模具中的形成复合材料成型体10的内侧芯部11的地方的温度与树脂的温度tr满足上述关系即可。即，模具中的形成外侧芯部12的地方的温度可以满足也可以不满足与上述树脂的温度tr的关系。在使形成两个芯部11、12的地方的模具温度不同的情况下，模具的分割面位于外侧芯部12与一对内侧芯部11的边界，使用能够独立控制模具中的成形外侧芯部12的地方的温度和成形内侧芯部11的地方的温度的模具。例如，可以在模具的成形外侧芯部12的地方和成形内侧芯部11的地方设置独立的温度调节机。作为温度调节机的具体例，举例来说，可以是加热器或热介质的流通机构等。该模具的脱模方向为外侧芯部12与一对内侧芯部11排列的方向(与环绕面平行，且与交链面11e正交的方向)。在这种情况下，内侧芯部11的环绕面为与模具的内表面滑接的滑接面，交链面11e为不与模具的内表面滑接的非滑接面。
[用途]
复合材料成型体的制造方法能够适用于上述复合材料成型体的制造。
[复合材料成型体的制造方法的作用效果]
根据上述的制造方法，通过控制在特定的温度条件，从而仅需将混合物注入到模具内，使树脂固化，就能够制造上述密度减少率dd1、密度增加率di1、以及密度比率dr1中的至少一个较小的复合材料成型体10。因此，根据上述的制造方法，能够容易地制造该复合材料成型体10，该复合材料成型体10的产率优异。
〔反应器〕
与在实施方式1的开头所说明的相同，反应器1具备：线圈2，其具有一对缠绕部2a、2b；以及磁芯3，其具有形状相同的两个芯部件30和位于两个芯部件30之间的间隔件31g(图1)。该两个芯部件30中的一对内侧芯部11由上述的复合材料成型体10构成。
[线圈]
一对缠绕部2a、2b通过将没有接合部的一根连续的绕组2w缠绕成螺旋状而构成，经由连结部2r而连结。绕组2w能够使用包覆扁平线，包覆扁平线在铜制的扁平线导体的外周具备由瓷漆(代表性的是聚酰胺酰亚胺)构成的绝缘包覆部。各缠绕部2a、2b由通过扁立绕法卷绕该包覆扁平线而成的扁立线圈构成。缠绕部2a、2b的配置成为以各轴向平行的方式并列(并排)的状态。缠绕部2a、2b的形状为相互具有相同的匝数的中空的筒状体(四方筒)。缠绕部2a、2b的端面形状为使矩形框的角部成为圆形而成的形状。连结部2r通过在线圈2的一端侧(图1的纸面右侧)将绕组的一部分折弯成u形而构成。缠绕部2a、2b的绕组2w的两端部2e从匝形成部被拉出。两端部2e连接于未予图示的端子部件，经由该端子部件，进行电力供应的电源等外部装置(未图示)连接于线圈2。
[磁芯]
磁芯3由一方与另一方的芯部件30、以及介于该芯部件30的内侧芯部11的交链面11e(端面)彼此之间的间隔件31g构成。经由该间隔件31g将两个交链面11e彼此在缠绕部2a、2b内连结到一起，从而形成环状的磁芯3。通过该芯部件30彼此的连结，对线圈2进行励磁时形成闭磁路，磁通与内侧芯部11的长边方向平行且与交链面正交。通过由上述的复合材料成型体10构成内侧芯部11，从而能够降低因间隔件31g引起的漏磁通。
间隔件31g例如是比芯部件30低磁导率的材质的板材。作为比芯部件30低磁导率的材质，举例来说，例如是氧化铝等非磁性材料、pps树脂等包含非磁性材料以及磁性材料(铁粉等)的混合物等。举例来说，在以板材构成间隔件31g的情况下，通过粘合剂来粘接芯部件30与间隔件31g。粘合剂能适当地使用环氧树脂或硅树脂等热固化性粘合剂、pps树脂等热可塑性粘合剂、丙烯酸酯类的紫外线(光)固化型粘合剂等绝缘性粘合剂。另外，间隔件也可以由间隙(气隙)构成。
[用途]
反应器1能够适用于搭载于混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等车辆的车载用转换器(代表性的是dc-dc转换器)或空调的转换器等各种转换器、功率转换装置的构成部件。
〔反应器的作用效果〕
根据上述的反应器1，由于磁芯3的内侧芯部11的密度均匀，因此因间隔件31g引起的漏磁通少。据此，反应器1的磁力特性优异。
《试验例1》
制成包含软磁性粉末以及内含分散状态下的该软磁性粉末的树脂的复合材料成型体的样品，将复合材料成型体分割成多个部位，测定各部位的密度。
〔样品no.1-1至样品no.1-4〕
作为样品no.1-1至1-4，经过原料准备工序以及成形工序，如图2所示，制成具备由在上述的实施方式1中说明的复合材料成型体10构成的一对内侧芯部11、以及外侧芯部12的u形的芯部件30。
[原料准备工序]
在原料准备工序中，准备软磁性粉末与树脂的混合物。软磁性粉末使用平均粒径为80μm，具有以下组成的fe-si合金的粉末：含有6.5质量％的si，剩余部分由fe以及不可避免地杂质构成。另一方面，树脂使用pps树脂(玻璃化转变温度tg＝90℃、熔点tm＝235℃)。混合该软磁性粉末与树脂，将树脂在熔融状态下与软磁性粉末搅拌混合而制成混合物。各样品的混合物中的软磁性粉末的含量(体积％)为如表1所示的值。
[成形工序]
在成形工序中，通过注射成形制成具备一对内侧芯部11以及外侧芯部12的u形的芯部件30。该芯部件30的制成是使用在外侧芯部12的与一对内侧芯部11的边界具有分割面的模具，通过将上述混合物填充到该模具并冷却固化而进行。即，脱模方向为外侧芯部12与一对内侧芯部11排列的方向(内侧芯部的长边方向)。虽然省略了图示，该模具的浇口以位于相对于外侧芯部的外端面的上下左右的大致中央处稍微向下侧错开的位置的方式设置。该模具具备能够独立调节成形外侧芯部12的地方的温度与成形内侧芯部11的地方的温度的温度调节机。在此，对混合物的熔融状态的树脂的温度tr、以及成形模具的内侧芯部11的地方的温度td分别如表1所示进行各种变更。成形模具的外侧芯部12的地方的温度为130℃。
[表1]
〔密度测定〕
如图2所示，将各样品的芯部件的内侧芯部，以交链面11e沿纵横方向分别被分成三等分的方式合计分割成九个部位，测定各部位的密度(g/cm3)，计算出该九个部位的平均密度dav。图2的双点划线表示切断的地方，圆圈数字表示部位的号码(no.)。各部位的密度是由尺寸和质量计算出的外观密度。将其结果示于表2。在此，虽然从交链面11e侧来看测定了左侧的内侧芯部11的各部位的密度，但在右侧的内侧芯部11也同样地分割成九个部位时的各部位的密度，实质上相当于使其与左侧的内侧芯部11的各部位左右对称的情况。
另外，根据所测定到的各部位的密度计算出以下(1)至(9)的值。将其结果示于表3。
(1)相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd1＝{(dmax-dmin)/dmax}×100
(2)相对于最小密度dmin的部位的最大密度dmax的部位的密度增加率di1＝{(dmax-dmin)/dmin}×100
(3)最大密度dmax的部位和最小密度dmin的部位的密度差δd1＝dmax-dmin、与平均密度dav的密度比率dr1＝(δd1/dav)×100
(4)密度差δd1＝dmax-dmin
(5)最小密度dmin与平均密度dav的比率(dmin/dav)×100
(6)最大密度dmax与平均密度dav的比率(dmax/dav)×100
(7)外周的八个部位(no.1至4、6至9)的外周平均密度do
(8)外周平均密度do与中央部位(no.5)的密度dc的密度差δd2＝do-dc
(9)密度差δd2与平均密度dav的密度比率dr2＝(δd2/dav)×100
[表2]
[表3]
如表1所示，在成形工序中，熔融的树脂的温度tr与模具的温度td的温度差(tr-td)满足“180℃≤(tr-td)”的样品no.1-3、1-4如表3所示，密度减少率dd1≤1.8％、密度增加率di1≤1.8％、以及密度比率dr1≤1.8％。该样品no.1-3、1-4如表3所示，密度差δd1≤0.10(g/cm3)。另外，样品no.1-3、1-4如表3所示，(dmin/dav)×100≧99％、(dmax/dav)×100≤100.6％。而且，样品no.1-3、1-4的外周平均密度do≧5.630g/cm3、且外周平均密度do≧密度dc、密度差δd2≤0.04g/cm3。另外，样品no.1-3、1-4的密度比率dr2≤0.8％。即，该样品no.1-3、1-4均具备高密度且密度偏差小的内侧芯部11。根据这些结果，可知若上述温度差(tr-td)越大，则越能够高密度化、且能够降低密度的偏差。
另一方面，在成形工序中，上述温度差(tr-td)满足“(tr-td)<180℃”的样品no.1-1、1-2如表3所示，密度减少率dd1>1.8％、密度增加率di1>1.8％、以及密度比率dr1>1.8％。该样品no.1-1、1-2的密度差δd1>0.10g/cm3。另外，样品no.1-1、1-2如表3所示，(dmin/dav)×100<99％、(dmax/dav)×100>100.6％。而且，样品no.1-1、1-2的外周平均密度do<5.630g/cm3、以及密度差δd2>0.04g/cm3。即，可知与样品no.1-3、1-4相比，这些样品no.1-1、1-2的内侧芯部11的密度不均匀。根据其结果可知，若上述温度差(tr-td)小，则密度的偏差大。
《试验例2》
对基于内侧芯部的密度减少率dd1的差异的漏磁通的多寡通过模拟分析进行调查。在此，漏磁通的评价用的样品no.2-100、2-1至2-4不是实际上制造出的样品，而是通过在模拟分析软件上设定磁力特性而获得。将样品no.2-100的内侧芯部的密度分布设为均匀，并将样品no.2-1至2-4的内侧芯部的密度分布设为相当于试验例1的样品no.1-1至1-4。
〔样品no.2-100、样品no.2-1至样品no.2-4〕
各样品如图3所示，由线圈200、以及由一个内侧芯部310以及一对外侧芯部320构成的磁芯300构成。线圈200形成为如图3的上图所示的半筒状。内侧芯部310配置于线圈200的内侧，如图3的下图所示，由在轴向上并列的一对芯部片311和介于一对芯部片311之间的间隔件315构成。各芯部片311由四棱柱状的中央部位312、以及包围该中央部位312的四面中的三面的外周部位313构成。一对外侧芯部320配置于线圈200的外侧，与内侧芯部310的各端面连结。
对各样品的中央部位312和外周部位313的密度进行各种变更。将样品no.2-100的中央部位312与外周部位313的密度设为相同。将样品no.2-1至2-4的中央部位312的密度分别设为与样品no.1-1至1-4的最小密度dmin的部位相同，将样品no.2-1至2-4的外周部位313的密度分别设为与样品no.1-1至1-4的最大密度dmax的部位相同。
〔漏磁通的评价〕
漏磁通的评价通过以下方式进行：对相对于最大密度dmax的部位的最小密度dmin的部位的密度减少率dd1＝{(dmax-dmin)/dmax}×100对泄漏损失造成的影响进行评价。若泄漏损失大则漏磁通多，若泄漏损失小则漏磁通少。泄漏损失是通过使用能够将磁通密度的分布状态(磁通密度的大小)按颜色分别表示(按磁通密度大的顺序为红、橙、黄、绿、蓝、蔚蓝、紫)的公知的模拟分析软件而算出。将其结果示于表4。在此，样品no.2-1至2-4的泄漏损失以将样品no.2-100的泄漏损失设为100时的比例表示。另外，作为代表，将样品no.2-100和样品no.2-1(相当于样品no.1-1)的基于模拟分析的磁通密度的分布状态分别示于图4、图5。虽然该图4、图5示出了灰度图像，但实际上具有上述的颜色分别。
[表4]
如表4所示，满足上述dd1≤1.8％的样品no.2-3、2-4的泄漏损失为103以下，泄漏损失小，而上述dd1>1.8％的样品no.2-1、2-2的泄漏损失为110以上，泄漏损失大。由此可知，与样品no.2-1、2-2相比，样品no.2-3、2-4的漏磁通少。
根据该结果，可知由于与样品no.1-3、1-4相当的样品no.2-3、2-4的漏磁通少，因此样品no.1-3、1-4的漏磁通也少。
上述dd1＝0的样品no.2-100的内侧芯部如图4所示，大致遍及整个区域为均匀的蓝绿色。而且，虽然省略了图示，遍及线圈的轴向全长为大致相同的紫色，线圈中的接近间隔件的地方的颜色与位于间隔件与外侧芯部之间的地方的颜色为大致相同的紫色。即，可知没有上述密度差的样品no.2-100的内侧芯部几乎没有产生对线圈的磁通的影响，因间隔件引起的漏磁通少。
另一方面，上述dd1>1.8％的样品no.2-1的内侧芯部如图5所示，中央部位与外周部位的颜色不均匀。具体地讲，中央部位为蓝色到浅蓝色之间的颜色，而外周部位为蓝绿色。而且，虽然省略了图示，线圈中的位于间隔件与外侧芯部之间的地方的颜色为紫色，而接近间隔件的地方的颜色为紫色到蔚蓝色。这可能是由于因间隔件引起磁通泄漏，进而对线圈造成影响。其结果是，如上述表4所示，泄漏损失可能会变大。
本发明不限于这些例示，本发明的范围由权利要求书的范围限定，且本发明的范围旨在包括与权利要求书等价的含义以及范围内的所有变更。例如，能够通过磁芯的多个芯部件的组合而适当选择芯部件的形状。除了上述的u-u型芯以外，能够使多个芯部件的组合成为外侧芯部与一个内侧芯部一体化而成的被称为l-l(j-j)型芯等的形态。另外，能够成为具备仅具有一个缠绕部的线圈、以及被称为e-e型芯或e-i型芯等的磁芯的反应器。
附图标记说明
10：复合材料成型体
11：内侧芯部
11e：交链面(端面)
12：外侧芯部
12o：外端面
1：反应器
2：线圈
2a、2b：缠绕部
2r：连结部
2w：绕组
2e：端部
3：磁芯
30：芯部件
31g：间隔件
200：线圈
300：磁芯
310：内侧芯部
311：芯部片
312：中央部位
313：外周部位
315：间隔件
320：外侧芯部