JP2003181968A - 薄板積層コアおよびその製造方法 - Google Patents
薄板積層コアおよびその製造方法Info
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Abstract
れた薄板積層コアおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 打ち抜き加工された磁性薄帯層がカシメ
部により複数枚積層され一体的に固定された薄板積層コ
アであって、前記カシメ部が半カシメの状態であり、前
記各層間隙間が0.01mm以上0.2mm以下、前記
薄板積層コアの見かけ高さに占める全層間隙間の比率が
1%以上25%以下、さらに電気的な絶縁を目的とした
樹脂コーティングによる外装が形成されているもの。
Description
スコアやモータコア等に使用される積層タイプの磁性コ
アに関し、特に磁性薄帯層間に隙間を設けて一体化する
ことにより、組み立て工程が簡略化され、かつ磁気特性
が向上された薄板積層コアおよびその製造方法に関す
る。
等は、優れた交流磁気特性を得るために、複数枚の磁性
薄帯が積層されている。
ては、飽和磁束密度が高く、透磁率が高く、さらにヒス
テレシス損や渦電流損が少ない磁性薄帯が適しており、
例えばパーマロイと呼ばれるNi−Fe系の軟磁性材、
Si−Fe系のケイ素鋼板が用いられる。このような磁
性薄帯には、渦電流による損失を抑制するため、その表
面に絶縁層被覆が形成される場合もある。
m程度の厚さに加工された後、プレス加工によりリング
形、E字形、I字形、U字形等の所定形状に打抜かれて
コア片となる。
を除去するために、通常、磁性焼鈍が施される。磁性焼
鈍が行われたコア片は複数枚積層され、樹脂成形したコ
アケースや巻線されたボビン等へ組み込まれてトランス
コアとして機能させる。
スコアやモータコア等においては、さらに優れた特性が
求められているとともに、渦電流損失の抑制、小型化、
低価格化等についても改善が求められている。
積を小さくするために、コア材としてパーマロイ等のN
i−Fe系の高透磁率材を使用し、コア片の板厚を薄く
することが検討されている。
なると、熱処理時に溶着しやすくなる傾向がある。例え
ば、上記パーマロイについては良好な磁気特性を引き出
すために、水素等の還元雰囲気中、1000〜1200
℃の高温で熱処理されているが、このような高温での熱
処理によるコア片の溶着が問題となっている。このよう
な熱処理時の溶着を抑制するため、アルミナ粉末等の溶
着防止剤を1枚1枚のコア片に塗布することも検討され
ているが、工程数が増加するために工業上好ましくな
い。
に柔らかく、応力・衝撃により磁気特性が劣化しやすい
ため、樹脂製の保護ケース等へ収納しなければならな
い。しかも、1枚1枚のコア片を手作業により積層して
保護ケースへ収納しなければならないため、コア片に過
度の応力がかかりやすく、磁気特性が劣化しやすい問題
があった。
めになされたものであって、製造・組立が容易であり、
磁気特性が改善された薄板積層コアおよびその製造方法
を提供することを目的としている。
は、打ち抜き加工された磁性薄帯がカシメ部により複数
枚積層され、一体的に固定された薄板積層コアにおい
て、前記各磁性薄帯層間に隙間が形成されていることを
特徴とする。
が好ましく、また前記各層間隙間の幅が0.01mm以
上、0.2mm以下、前記薄板積層コアの見かけ高さに
占める全層間隙間の比率が1%以上、25%以下である
ことが好ましい。
とが好ましく、以下の式で示される層間隙間のばらつき
Xが1以下であることが好ましい。 (式1)ばらつきX=(最大層間隙間−最小層間隙間)
/層間隙間平均値
磁性薄帯の厚さは、0.05〜0.75mmであること
が好ましい。さらに、上記したような薄板積層コアに
は、電気的な絶縁を目的とした樹脂コーティングによる
外装が形成されていることが好ましい。
は、磁性薄帯をプレス加工することにより所定形状のコ
ア片を複数枚作製する工程と、前記コア片に1つ以上の
エンボス部を形成する工程と、複数枚の前記コア片を前
記エンボス部の位置が一致するように積層した後、半カ
シメの状態で固定することにより各コア片間に層間隙間
を形成する工程とを有することを特徴とする。
いて説明する。
一例として5枚の磁性薄帯を積層した場合の断面形状を
示したものである。
a〜2eがカシメ部3により固定されて一体化されてい
る。磁性薄帯層2a〜2dのカシメ部3には、エンボス
部4が形成されており、このエンボス部4は一方の面が
凸部に形成され、他方の面が凹部に形成されている。磁
性薄帯層2a〜2dまでの固定は、この凹部に凸部をは
め込むことにより行われる。
固定は、磁性薄帯2aの対向面に形成された凸部を、こ
れに隣接する磁性薄帯層2bの対向面に形成された凹部
にはめ込むことにより行われる。
される磁性薄帯層2eは、エンボス部4が形成される代
わりに、空孔部5が形成されている。磁性薄帯層2dと
これに隣接する磁性薄帯層2eとの固定は、磁性薄帯層
2dのエンボス部4の凸部を磁性薄帯層2eの空孔部5
にはめ込むことにより行われる。
配置される磁性薄帯層2eのカシメ部3を空孔部5とす
ることで、薄板積層コア1の表面に凸部が露出すること
を防ぐことができる。
1において、隣接する各磁性薄帯層2の間に、磁性薄帯
層2どうしが密着しない部分である層間隙間6を有する
ことを特徴とする。この層間隙間6は、磁性薄帯層2ど
うしの固定に用いられるカシメ部3を除き、磁性薄帯層
2の面方向の全てにわたって形成されていることが好ま
しい。また全ての磁性薄帯層2a〜2e間に形成されて
いることが好ましい。
〜2eを重ね合わせてカシメにより固定する際に、完全
にカシメを行わずに半カシメの状態とすることで、各磁
性薄帯層2どうしを密着させないことにより形成される
ものである。
隙間が形成されているため、渦電流の発生を有効に抑制
することができる。このため、従来のように磁性薄帯層
に酸化皮膜等の絶縁被膜のみを形成する以上に、渦電流
の発生についても有効に安定して抑制することが可能と
なる。
た場合、良好な磁気特性を引き出すための熱処理時に磁
性薄帯が溶着するという問題があったが、本発明では磁
性薄帯間に隙間が設けられているためこのような溶着も
防ぐことが可能となり、溶着防止剤の塗布も省略するこ
とが可能となる。
く、応力・衝撃により磁気特性が劣化しやすく、取扱い
には注意が必要であったが、本発明ではコア片が一体的
に固定されているため熱処理後の取扱いも容易となる。
mm以上とすることが好ましい。磁性薄帯層2間に少な
くとも0.01mmの隙間が設けられていれば、熱処理
を行った場合に磁性薄帯層2どうしが溶着することを有
効に抑制することができる。また、この程度の隙間が設
けられていることにより、積層方向への渦電流の発生も
抑制することができ、磁気特性も向上させることができ
る。
下とすることが好ましい。層間隙間6(d)は0.2m
mあれば十分な溶着防止効果および渦電流抑制効果が得
られ、これ以上層間隙間6(d)を広げるとカシメ部が
はずれる可能性があり、またかえって磁気特性が低下
し、コアの高さも高くなってしまう。各層間隙間6
(d)は、0.02mm以上、0.1mm以下であれば
より好ましい。
コアの外周部分で行うものとする。測定箇所は各カシメ
部の外周部分と、各カシメ部の中間に相当する外周部分
について行うものとする。そして、各測定箇所における
層間隙間の測定値が上記範囲内であることが好ましい。
であれば特に限定されるものではないが、飽和磁束密度
・透磁率が高く、さらにヒステレシス損や渦電流損が少
ないもの、例えばPCパーマロイ(80Ni−5Mo−
Fe)やPBパーマロイ(45Ni−Fe)、けい素鋼
板等からなるものが好ましい。
上、0.75mm以下であることが好ましい。磁性薄帯
層の厚さ(t)が0.05mm未満であるとカシメによ
る固定が困難となり、また0.75mmを超えると高周
波域での透磁率が低下し、交流トランス等での使用が期
待できなくなる。
さ(H)に対する全層間隙間(T)の比率(以下、「隙
間率」という)が、1%以上、25%以下であることが
好ましい。
アの同一円周部分における層間隙間6(d)を全て足し
合わせたものである。見かけ高さ(H)とは、前記全層
間隙間(T)と全部の磁性薄帯層2の厚さ(t)とを合
計したものである。
全層間隙間(T)、見かけ高さ(H)および隙間率は以
下の式で示される。なお、d1〜dn−1は各層間隙間
を表し、磁性薄帯層の厚さ(t)は一定とした。
ア全体に占める隙間部分が少なくなるため、渦電流が発
生しやすくなり、磁気特性が劣化しやすくなる。また、
隙間率が25%を超える場合には、カシメ部がはずれる
可能性があり、また磁気特性が低下するだけでなく、薄
板積層コアの高さが不必要に高くなるため好ましくな
い。隙間率は、5〜15%であればなお好ましい。
向から見た外観を示したものである。カシメ部3の形成
数は特に限定されるものではないが、好ましくは円周方
向のカシメ部3どうしの間隔が均等となるように2〜1
0箇所、より好ましくは4〜8箇所設けることが好まし
い。また、各カシメ部3は磁性薄帯層2の外径と内径と
の中央部分に位置するように形成されることが好まし
い。
層間隙間(d)のばらつき(X)が、1以下であること
が好ましい。ばらつき(X)が、1を超える場合、部分
的な磁気特性の変化が大きくなるため好ましくない。 (式1)ばらつきX=(最大層間隙間−最小層間隙間)
/層間隙間平均値
以上の部分において層間隙間(d)を測定することが好
ましい。測定箇所は各カシメ部の外周部分、および各カ
シメ部の中間位置に相当する外周部分で行うものとす
る。そして、測定された層間隙間(d)のうち最も測定
値が大きかったものを最大層間隙間とし、最も測定値が
小さかったものを最小層間隙間とする。
が3a、3bおよび3cと3箇所に形成されている場
合、層間隙間(d)の測定は各カシメ部の外周部分と各
カシメ部の中間位置の外周部分との計6個所の部分につ
いて行われる。
間隙間の測定値をそれぞれda1〜dan、db1〜d
bnおよびdc1〜dcn(但し、nは層間数)とし、
カシメ部3a〜3b、3b〜3c、3c〜3aの中間位
置における層間隙間の測定値をそれぞれdab1〜d
abn、dbc1〜dbcnおよびdca1〜dcan
(但し、nは層間数)とすると、層間隙間の平均値(d
av)は、以下のようになる。 dav={(da1+…+dan)+(db1+…+d
bn)+(dc1+…+dcn)+(dab1+…+d
abn)+(dbc1+…+dbcn)+(d ca1+
…+dcan)}/(n×6)
きく、層間隙間(dca1)がもっとも小さいと仮定す
ると、ばらつき(X)は、以下のようになる。 ばらつき(X)=(da1−dca1)/dav
じて保護ケースまたは樹脂コーティング等により絶縁外
装を施し、外装付き薄板積層コアとしてもよい。これら
の絶縁体に用いられる材料は絶縁性を有するものであれ
ば特に限定されないが、好ましい材料としてはフェノー
ル樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PB
T(ポリブチレンテレフタレート)等が挙げられる。
通信用トランス、CT(変流器)、ZCT(零相変流
器)等に好適に用いることができる。
一例について説明する。薄板積層コアの用いられる磁性
材料としては、軟磁性合金からなるものであれば特に限
定されるものではないが、飽和磁束密度・透磁率が高
く、さらにヒステレシス損や渦電流損が少ないもの、例
えばPCパーマロイ(80Ni−5Mo−Fe)やPB
パーマロイ(45Ni−Fe)、けい素鋼板等の軟磁性
材料が挙げられる。
を施し、磁性薄帯を作製する。この際、磁性薄帯の厚さ
を、0.05〜0.75mmとすることが好ましい。磁
性薄帯の厚さが0.05mm未満であるとカシメによる
固定が困難となり、0.75mmを超えると高周波域で
の透磁率が低下し、交流トランス等での使用が期待でき
なくなる。
ネシア(MgO)、アルミナ(Al 2O3)、ジルコニ
ア(ZrO2)等の金属酸化物の懸濁液を塗布乾燥する
ことにより絶縁膜を形成する。ただし、積層コアの寸法
・形状によっては、この絶縁処理は省略してもよい。
抜き、平面形状がリング状、E・I・U形状等の所定形
状を有するコア片を作製する。得られた各コア片には、
固定のために用いられるエンボス部または空孔部を1〜
10箇所程度形成する。
ス部の凸部を他のコア片に形成されているエンボス部の
凹部または空孔部に位置するように重ね合わせ、これを
カシメによりコア片間に隙間が残存するようにはめ合わ
せて一体化させる。
くし、半カシメの状態でエンボス部をはめ合わせること
により、各コア片間の層間隙間を制御する。このカシメ
の際の圧着力は、磁性薄帯どうしの間に形成される層間
隙間が0.01mm以上、0.2mm以下、薄板積層コ
アの見かけ高さに占める全層間隙間の比率が1%以上、
25%以下となるように制御することが好ましい。
に応じてアルミナ粉等を付着させて溶着防止を施した
後、温度1000〜1200℃で0.5〜2時間の磁性
焼鈍を行うことにより本発明に係る積層コアが製造され
る。
に隙間が設けられているため上記磁性焼鈍の際の磁性薄
帯どうしの溶着が抑制されるため、必ずしもアルミナ粉
等を付着させる必要はなく、この粉体の付着工程を省略
することも可能である。
的な絶縁を目的として必要に応じて保護ケースまたは樹
脂コーティング等により絶縁外装を施し、外装付き薄板
積層コアとしてもよい。これらの絶縁体に用いられる材
料は絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、
好ましい材料としてはフェノール樹脂、PET、PBT
等が挙げられる。
る組成が80%Ni−5%Mo−Feである磁性合金に
熱間加工・冷間加工を施して、厚さ0.5mmの磁性合
金薄帯を作製した。次に、磁性合金薄帯を所定幅にスリ
ット加工後、プレス加工で打抜き加工することにより、
25.5mm(外径)×19.0mm(内径)×0.5
mm(厚さ)のリングコア片を多数作製した。
得られたリングコア片を2点で固定するため、2箇所丸
孔つきコア片1枚および2箇所エンボス付きコア片4枚
を準備した。実施例4〜6および比較例3〜4について
は、得られたリングコア片を4点で固定するため、4箇
所空孔部付きコア片1枚および4箇所エンボス付きコア
片4枚を準備した。また、比較例1については、エンボ
ス部および空孔部を設けないリングコア片を5枚準備し
た。なお、比較例4の薄板積層コアに使用する以外のリ
ングコア片には、ZrO2をコーティングすることによ
り絶縁膜を形成した。
他のリングコア片のエンボス部の凹部または空孔部に位
置するように5枚重ね合わせ、一体の薄板積層コアを作
製した。なお、実施例1〜6については、カシメの際の
加圧力を調整することにより各コア片の間隔を調整し
た。また、比較例1については、カシメを行わずに積層
するのみとした。
温度1100℃、1時間の磁性焼鈍を行い、工具顕微鏡
で層間隙間を測定した後、20ターンの巻線を施し、直
流磁気特性および交流磁気特性を測定した。結果を表1
に示す。
薄板積層コアはリングコア片どうしの溶着が抑制されて
いるため、交流磁気特性に優れる結果となった。
同様の薄板積層コアを樹脂ケースに挿入、またはフッ素
コーティングあるいはエポキシコーティングすることに
より、実施例7〜10の外装付きの薄板積層コアを作製
した。また、比較のために、比較例1と同様の薄板積層
コアをエポキシコーティングすることにより、比較例5
の外装付きの薄板積層コアを作製した。
の巻線を施し、直流磁気特性および交流磁気特性を測定
した。結果を表2に示す。
の薄板積層コアは直流磁気特性・交流磁気特性の低下が
少なく、樹脂ケースへの挿入またはコーティングによる
影響を受けにくいことが認められた。
よる組成が80%Ni−5%Mo−Feである磁性合金
に熱間加工・冷間加工を施して、厚さ0.35mmの磁
性合金薄帯を作製した。次に、磁性合金薄帯を所定幅に
スリット加工後、プレス加工で打抜き加工することによ
り、コアサイズEE−19(電子情報技術産業協会規
格)用のE字形コア片を多数作製した。
字形コア片を6点で固定するため、6箇所空孔部付きコ
ア片1枚および6箇所エンボス付きコア片23枚を準備
し、コア片のエンボス部の凸部を他のコア片のエンボス
部の凹部または空孔部に位置するように24枚重ね合わ
せ、半カシメによりはめ合わせを行いE字形コアを作製
した。E字形コアは各実施例につき2個ずつ作製し、こ
れを1組とした。なお、各コア片どうしの間隔は、カシ
メの際の加圧力を調整することにより行った。
空孔部を設けないE字形コア片24枚を積層して2個の
E字形コア(コアサイズEE−19)を作製した。な
お、実施例および比較例のE字形コア片には、マグネシ
アをコーティングすることにより絶縁膜を形成した。
度1100℃、1時間の磁性焼鈍を行い、工具顕微鏡で
層間隙間を測定した後、所定の巻線を施したボビンに2
個のE字形コアを突き合わせてトランスとし、インダク
タンス値を測定した。結果を表3に示す。
3の薄板積層コアはいずれもインダクタンス値に優れて
いることが認められた。
帯を複数枚積層した場合においても、一層ごとにわずか
な隙間が形成されているため、交流磁場中で高い透磁率
が得られ、コイル部品としての高い性能を得ることがで
きる。
いので、熱処理後の組立の際に応力の影響を受けにく
く、特性ばらつきを大幅に減少させることができる。さ
らに磁性薄帯を積層して形成される積層ブロックコアは
取扱いが容易であり、複数枚のコアを重ねて取扱う場合
と比較して、組立工数を削減できる。
来品では困難であった樹脂コーティングによる外装も可
能となり、コアケース金型費、ケース加工費、ケース詰
め費等も削減することができる。
図
部 4……エンボス部、5……空孔部、6……層間隙間
Claims (7)
- 【請求項1】 打ち抜き加工された磁性薄帯がカシメ部
により複数枚積層され、一体的に固定された薄板積層コ
アにおいて、 前記各磁性薄帯層間に隙間が形成されていることを特徴
とする薄板積層コア。 - 【請求項2】 前記カシメ部が半カシメの状態であり、
かつ前記各層間隙間が0.01mm以上、0.2mm以
下であることを特徴とする請求項1記載の薄板積層コ
ア。 - 【請求項3】 前記薄板積層コアの見かけ高さに占める
全層間隙間の比率が1%以上、25%以下であることを
特徴とする請求項1または2記載の薄板積層コア。 - 【請求項4】 前記カシメ部が複数箇所に形成されたも
のであって、以下の式で示される層間隙間のばらつきX
が1以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1項記載の薄板積層コア。 (式1)ばらつきX=(最大層間隙間−最小層間隙間)
/層間隙間平均値 - 【請求項5】 前記磁性薄帯の厚さが0.05〜0.7
5mmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
か1項記載の薄板積層コア。 - 【請求項6】 電気的な絶縁を目的とした樹脂コーティ
ングによる外装が形成されていることを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか1項記載の薄板積層コア。 - 【請求項7】 磁性薄帯をプレス加工することにより所
定形状のコア片を複数枚作製する工程と、前記コア片に
1つ以上のエンボス部を形成する工程と、複数枚の前記
コア片を前記エンボス部の位置が一致するように積層し
た後、半カシメの状態で固定することにより各コア片間
に層間隙間を形成する工程とを有することを特徴とする
薄板積層コアの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001390586A JP4112224B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 薄板積層コアおよびその製造方法 |
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JP4112224B2 JP4112224B2 (ja) | 2008-07-02 |
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---|---|---|---|---|
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-
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- 2001-12-21 JP JP2001390586A patent/JP4112224B2/ja not_active Expired - Lifetime
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