JP2005311319A - 接着強度に優れた積層コア - Google Patents

Abstract

【課題】接着強度に優れた積層コアを提供する。
【解決手段】コア構成部材が板厚0.2mm以下の薄板からなり、前記コア構成部材どうしが接着剤で接着され、前記薄板を積層してなる積層コアであって、前記薄板の積層コアに対する占積率が93％以上97％以下である接着強度に優れた積層コア。なお、前記薄板はSiを2.5〜7.0％含むことが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ、リアクトル、トランス等に用いられるコアの構造に関し、さらに詳述すれば薄板を積層して構成される積層コアに関するものである。

薄板をコア構成部材とし、積層、接着したものは、モータ、リアクトル、トランスなどのコアとして従来より使用されてきた。薄板の中でも珪素鋼板は優れた軟磁気特性を持つため、トランスやモ−タのコア材として広く用いられている。この種の鋼板はSi含有量が増すほど鉄損が低減され、Siが6.5wt％では磁歪が0となり、最大透磁率もピ−クとなるなど優れた磁気特性を呈することが知られている。

積層コアを製造するに際し、コア構成部材どうしの接着方法としては、カシメ、接着皮膜などがあげられる。例えば、特許文献１には、接着皮膜を施した電磁鋼板を用いた積層鉄芯製造方法が開示されている。しかし、薄板が板厚0.2mm以下の場合は、カシメにより接着し積層コアを製造しようとするとカシメ部の強度不足が生じるという問題があり、また、接着被膜を用いた場合には接着皮膜の膜厚大に起因し所望の占積率を確保できない等の問題があり、一般的に工業レベルの量産は困難であった。これに対し、本発明者らは、積層コアの接着を、樹脂系接着剤を用いて行うことで工業レベルのコア量産を可能とした。
特開平11-187626号公報

しかしながら、工業レベルのコア量産は可能となったものの、板厚0.2mm以下の薄板、特にSiが3％超えの珪素鋼板からなる積層コアの場合、接着強度が不充分かつ不安定であり、コアを組み合わせてトランスやリアクトルを製作する上で支障をきたしているのが現状である。

本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、接着強度に優れた積層コアを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究した。その結果、コア構成部材としての薄板の積層コアに対する占積率に着目し、前記占積率を調整することにより、安定した接着強度を有する積層コアが製造できることを見出した。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

［1］コア構成部材が板厚0.2mm以下の薄板からなり、前記コア構成部材どうしが接着剤で接着され、前記薄板を積層してなる積層コアであって、前記薄板の積層コアに対する占積率が93％以上97％以下であることを特徴とする接着強度に優れた積層コア。

［2］上記［1］において、前記薄板はSiを2.5〜7.0％含むことを特徴とする接着強度に優れた積層コア。

以上、本発明によれば、接着強度に優れた積層コアを得ることができる。また、接着強度が安定しているので、コアを組み合わせてトランスやリアクトル、モータを製作する上で支障をきたす事が少ない。さらに、積層時の寸法精度にも優れているため、より安定したコアの製作を可能とする。

本発明は、コア構成部材である薄板を積層・接着して得られる積層コアであり、その形状等は特に限定しない。例えば、鉄心タイプ、EIコア等が挙げられる。そして本発明の特徴は、コア構成部材である薄板の積層コアに対する占積率を93〜97％と規定することである。このように占積率を規定した上で、薄板を積層・接着することにより接着強度の優れた積層コアが得られる。

なお、本発明において、コア構成部材としては、板厚0.2mm以下の薄板とする。さらに、上記薄板としては、優れた軟磁気特性を持つ珪素鋼板が好ましく、Si含有量2.5〜7.0％の高珪素鋼板を使用することが好ましい。

以下に本発明の詳細を説明する。

まず、積層コア内の薄板の占積率と接着強度との関係を調べるため、板厚0.1mmのSiを6.5％含有する珪素鋼板の薄板をコア構成部材とし、前記薄板を積層し、積層した薄板間をワニス含浸により接着固定し、積層コアを作成した。この時、薄板の積層枚数を調整することにより、薄板の積層コアに対する占積率を変化させた。また、接着強度の評価としては、図2に示すような3点支持の曲げ試験で測定される破壊強度を用いた。なお、破壊強度は各々の占積率に調整した各10ヶの積層コアについて測定した。得られた結果を図1に示す。なお、図1において、各プロットは各々の占積率の積層コアに対して曲げ試験を10回行った場合の破壊強度の平均であり、図1中に各々の占積率における破壊強度のバラツキも併せて示す。

図1より、占積率が95％前後でいずれも破壊強度のピ−クをもち、93％以上97％以下の範囲で破壊強度が800N超えと良好な値を示していることがわかる。この傾向は破壊強度のバラツキを考慮した場合、すなわち破壊強度が最小の場合（：曲げ試験を10回行ったうち、破壊強度が最も小さい値）および最大の場合（：曲げ試験を10回行ったうち、破壊強度が最も大きい値）でも同様である。これは、占積率が93％未満の場合、コアにおける接着剤の占める率が高くなり接着剤の強度がコア強度を支配することとなり、安定しないためである。一方、占積率が97％を超える場合は、コアにおける接着剤の総量が少なくなり接着強度のレベルも落ちてしまうためである。さらに、占積率が低い場合、コア成型段階において形状保持力は占積率が高い場合に比べて劣るため、積層面に対する垂直方向の寸法精度が安定せず劣る傾向にある。また、占積率が高い場合にはコアの積み厚さ方向での寸法変化が発生しやすく、形状を厳密に管理する上で問題となる。

以上から、本発明において、薄板の積層コアに対する占積率は93％以上97％以下とする。好ましくは94％以上96％以下である。

なお、本発明において、薄板の積層コアに対する占積率は式（1）に示すように、積層コアに使用されるト−タルの薄板の実測重量を計算体積（積層コアの設計寸法により算出される体積）に密度を掛けて得られる重量で割ったものである。

占積率（％）＝100×（実測重量）/（（計算体積）×密度）…式（1）
また、薄板の積層コアに対する占積率は、接着前の薄板総重量（積層枚数）を調整し、積み方向高さが一定となるように接着を行うことにより目標値に調整・管理することが可能であり、同手段を以って、占積率を本発明範囲内とすることができる。

本発明において、本発明の接着強度に優れた積層コアの製造方法は特に限定しない。例えば、コア構成部材である薄板に接着剤を塗布した状態で積層し成型する方法や、接着剤を塗布する前に積層状態とし、接着剤を浸透させ成型する方法などが挙げられる。

この時、使用する接着剤は特に限定しない。しかし、トランスやリアクトルの使用時にはコアの表面温度が発熱により100℃以上に達する場合があるので、接着剤としては高温での接着強度の強いものを使用することが好ましい。例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の接着剤が用いられる。

Siを6.5％含む板厚0.1mmの薄鋼板を用い、これを積層、接着してW50mm×L20mm×H30mmサイズ（設計寸法）のコアを作成した。この時、薄板の積層コアに対する占積率は90%〜99％の範囲内で1％ずつ異なる10種類になるように以下の手順で調整した。まず、前記の積層コアの設計寸法から算出される計算体積、薄板の密度及び目標とする占積率を上記の式（１）に当てはめて各占積率に対応する薄板総重量を計算し、この薄板総重量と一致するように薄板を秤量して積層枚数を調整した。次いで、積層した薄板を積み方向寸法を一定とできるハサミ込み式の治具を用いて拘束し、積み方向高さを固定した後、接着・乾燥を行った。
また、コア構成部材どうしの接着はアクリル系接着剤を積層後浸透させる方法により行った。得られたサンプルに対して図2と同様の方法で破壊強度を測定した。

占積率が本発明範囲内の93、94、95、96、97％の5種の発明例ではいずれも破壊強度は、積層コア同士をトランス形状に製作するための樹脂モールド時にコアの破壊を生じない為に必要とされる1000Nを超えていた。さらに、バラツキ自体も少なく接着成型における安定度の高い実績となった。

一方、占積率が90、91、92、98、99％の5種の本発明範囲外の比較例では、強度のバラツキが大きく、破壊強度は800N未満と劣っていた。

占積率と破壊強度との関係を示す図である。 破壊強度の測定方法を示す模式図である。

符号の説明

1 積層コア
2 圧下試験器の圧子
3 治具

Claims (2)

1. コア構成部材が板厚0.2mm以下の薄板からなり、前記コア構成部材どうしが接着剤で接着され、前記薄板を積層してなる積層コアであって、前記薄板の積層コアに対する占積率が93％以上97％以下であることを特徴とする接着強度に優れた積層コア。
2. 前記薄板はSiを2.5〜7.0％含むことを特徴とする請求項１に記載の接着強度に優れた積層コア。

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