JP2017099158A - 磁性板の積層体及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ特性の低下を防ぎつつ、外部負荷応力に対する取扱いを容易にすること。【解決手段】軟磁性薄帯を積層した積層部１と、積層部１の上下に設けた金属板２と、積層部１の積層端面に設けた接着層４とを有し、積層部１と金属板２とは接着層４により結合されており、金属板２の上下面には接着層４を構成する接着剤が付着しない。これにより、軟磁性薄帯の積層部１において上下面と側面が固定されるので、積層体３の外形形状を容易に保つことができる。また、軟磁性薄帯の積層部１の上下面に接着剤が付着しないので、積層体３を他の部品や他の積層体３と積み重ねて使用することができ、取扱いを容易にすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ用鉄心として用いられる磁性板の積層体及びモータに関する。

従来、モータ用鉄心には、純鉄や電磁鋼板が用いられている。また、より効率化を目的としたモータには、非晶質やナノ結晶粒を有する薄帯が鉄心に用いられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、まず、単ロール法、双ロール法等の液体急冷法により作製された非晶質薄帯に対して巻回、切断、打ち抜き、エッチング等を行うことでモータ用鉄心を作製する。次に、そのモータ用鉄心を熱処理して微細なナノ結晶粒を有する金属薄帯とし、これらを積層することで、図１１に示す固定子鉄心及び回転子鉄心を作製する。

また、特許文献２の技術では、図１２に示すように、接着剤が塗布された複数枚の非晶質薄帯５１と上下の電磁鋼板５２とを重ね合わせ、加熱圧着することで、積層材５０を製造している。これにより取り扱いが容易になるとしている。

特開平６−１４５９１７号公報 特開２００７−３１１６５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、板厚が数１０μｍ以下の薄帯では強度が小さく、非晶質薄帯を熱処理して作製されたナノ結晶粒を有する金属薄帯は脆いため、積層後に外力（外部負荷応力）が加わった場合に破損しやすく、モータ特性（モータの磁気特性）の低下につながりやすいという課題を有している。

また、特許文献２の技術では、各層に接着剤を塗布するので、厚さに占める軟磁性薄帯の比率が小さくなり、軟磁気特性が低下するという課題を有している。

本発明の目的は、上述した課題を解決するものであり、モータ特性の低下を防ぎつつ、取扱いが容易となる磁性板の積層体及びモータを提供することである。

本発明の一態様に係る磁性板の積層体は、軟磁性の薄帯を積層した積層部と、前記積層部の上下にそれぞれ設けられる薄板と、前記積層部の積層端面に設けられる接着層とを有し、前記積層部と前記薄板とが前記接着層により結合され、前記接着層を構成する接着剤は、前記薄板における前記積層部と接している面の反対側の面に付着していない構成を採る。

本発明の一態様に係るモータは、上記磁性板の積層体を有する構成を採る。

本発明によれば、モータ特性の低下を防ぎつつ、取扱いが容易になる。

本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体およびモータの構成図 本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体における接着剤塗布工程を説明する図 本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体の断面構成図 本発明の実施の形態２に係る磁性板の積層体の接着層近傍の断面構成図 本発明の実施の形態３に係る磁性板の積層体の接着層近傍の断面構成図 本発明の実施の形態４に係る磁性板の積層体およびモータの構成図 本発明の実施の形態５に係る磁性板の積層体の断面構成図 本発明の実施の形態５に係る磁性板の積層体における接着剤塗布工程を説明する図 本発明の実施の形態５に係る磁性板の積層体およびモータの構成図 本発明の実施の形態６に係る磁性板の積層体の接着層近傍の断面構成図 特許文献１のモータを示す構成図 特許文献２の積層材を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体（以下、単に「積層体」という）３およびそれを備えたモータ１００について説明する。図１は、本実施の形態の積層体３およびモータ１００の構成図である。図１（ａ）は、モータ１００の側面図である。図１（ｂ）は、モータ１００の上面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示したＡ−Ｂ間の断面図である。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、モータ１００は、軟磁性の薄帯が積層された積層部１、金属板（薄板の一例）２、積層体３、接着層４、ボルト５、ワッシャ６、金属基板７、スペーサ８、回転子９、巻線１０を有する。

積層体３には、積層部１の上下に金属板２が配置され、積層部１の積層端面に接着層４が設けられている。積層部１と各金属板２とは、接着層４により結合されている。また、接着層４を構成する接着剤は、各金属板２における積層部１と接している面の反対側の面Ｆ１に付着していない。このように構成された積層体３は、モータ１００の固定鉄心として用いられる。

積層部１は、複数の軟磁性金属薄帯（以下、単に「薄帯」ともいう）１７が積層されて形成されている。薄帯１７としては、例えば、鉄系の非晶質薄帯や、その非晶質薄帯を熱処理して結晶を現出させた薄帯が挙げられる。軟磁気特性は、結晶化させた方が良いものがある。金属板２は、積層部１の軟磁性を阻害しないように、非磁性の材料、または、軟磁性の電磁鋼板が望ましい。

上述した積層体３は、金属基板７の上のスペーサ８の上に配置される。そして、積層体３は、ワッシャ６を介してボルト５により金属基板７に締結される。巻線１０は上下の金属板２のそれぞれに施される。また、モータ１００の中央部分には、回転子９が設置される。

次に、図２を用いて、上述した積層体３における接着剤塗布工程（接着層４の形成工程）について説明する。図２は、積層体３における接着剤塗布工程を説明する図である。

図２において、１１は固定板、１２は加圧機構、１３はマスク、１４はホース、１５はノズル、１６は塗布される接着剤を示す。

まず、薄帯１７を結晶化させた積層部１の上下を板厚２ｍｍの金属板２ではさみ、それらを固定板１１の上に置く。

次に、上側の金属板２の上から加圧機構１２で圧力を加え押さえ付ける。ここで、圧力を加えないと、積層部１の薄帯１７間に空気が存在し、厚さ方向の磁性板の占有比率である占積率が小さくなる。占積率が小さくなると、同じ厚さにおける磁気特性が低下する。圧力の大きさにより占積率は変化する。例えば、直径１２０ｍｍで幅１０ｍｍの薄帯１７を積層した積層部１に対して、加圧機構１２により荷重６ｋｇｆを与えた場合、８６％の占積率が得られる。

次に、加圧機構１２により加圧した状態で、固定板１１、加圧機構１２、および金属板２に対してマスク１３を設置する。マスク１３は、接着剤１６を塗布したくない場所に設置される。例えば、マスク１３は、図２に示すように、固定板１１、加圧機構１２、金属板２の面Ｆ１を含む部分に設置される。

次に、ホース１４を通してノズル１５から噴射される接着剤１６を、積層部１と金属板２の積層端面Ｆ２に塗布する。接着剤１６は、室温により、または、加熱して焼き付けることにより、固化する。焼き付ける場合は、１５０℃から２００℃で数分から１時間程度の加熱を行うことが好ましい。ただし、焼き付ける場合では、積層部１を構成する薄帯１７の特性が変化することもある、よって、薄帯１７は、室温で硬化する材料であることが望ましい。

また、冷蔵庫やエアコン等の圧縮機に用いられるハーメチックモータは冷媒中で運転されるため、接着剤１６は固化後に耐冷媒性を有するものが好ましい。耐冷媒性を有することで、浸蝕性の強い冷媒によって溶け出し、キャピラリーチューブ内で目詰りを起こして圧縮機が破損することを防ぐことができる。

次に、積層端面Ｆ２に塗布した接着剤１６が固化した後、加圧機構１２の圧力を緩める。このとき、固定板１１と加圧機構１２には接着剤１６が付着していないため、金属板２は、固定板１１と加圧機構１２から容易に分離する。

以上の接着剤塗布工程により、図３に示す積層体３が形成される。図３は、積層体３の断面構成図である。図３に示すように、積層体３は、複数の薄帯１７が積層された積層部１を上下の金属板２ではさみ、それらの側面を接着層４で固定する構造である。接着層４で積層端面が固定されているので、図２に示した加圧機構１２により与えられる圧力がなくなっても、積層部１の各薄帯１７は分離しない。

以上説明したように、本実施の形態の積層体３によれば、２つの金属板２の間に軟磁性金属薄帯１７の積層部１を設けることにより、積層体３を搭載したモータ１００の磁気特性の低下を防ぐことができる。

また、本実施の形態の積層体３によれば、積層部１は、上下面と側面が固定されるので積層体１の外形形状を容易に保つことができ、また、上下面に接着剤１６等の付着物が無いので積層体１を他の部品や積層体１と隙間無く積み重ねて使用することもでき、取扱いを容易にすることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態の積層体３ａについて、図４を用いて説明する。図４は、積層体３ａの接着層４近傍の断面構成図である。なお、図４において、図３と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図４に示す積層体３ａは、図２を用いて説明した接着剤塗布工程により形成されたものである。図４ａに示す積層体３ａは、図３に示した積層体３と比べて、各薄帯１７が金属板２の端面から外側へはみ出している点が異なる。この積層体３ａは、例えば、実施の形態１で説明したモータ１００の固定鉄心として用いられる。

図４に示すように、積層体３ａでは、各薄帯１７が金属板２の端面からはみ出しており、各薄帯１７を被覆して接着層４が形成されている。上下の金属板２の端面には、それぞれ、上述した接着剤塗布工程で使用されるマスク１３の設置により、接着層４が形成されていない未接着部１８が存在する。また、各金属板２における積層部１と接している面の反対側の面Ｆ１にも、接着層４は形成されていない。

本実施の形態の積層体３ａでは、上述した実施の形態１の効果を得ることができ、さらに、銅線からなる巻線１９が金属板２と接着層４との間を最短距離で巻きつけられるので巻線１９の長さが短くなり、銅損が小さくなってモータ効率が高くなる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態の積層体３ｂについて、図５を用いて説明する。図５は、積層体３ｂの接着層４近傍の断面構成図である。なお、図５において、図４と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５に示す積層体３ｂは、図２を用いて説明した接着剤塗布工程により形成されたものである。図５に示す積層体３ｂは、図４に示した積層体３ａと比べて、金属板２が薄帯１７よりも外側へはみ出している点が異なる。この積層体３ｂは、例えば、実施の形態１で説明したモータ１００の固定鉄心として用いられる。

図５に示すように、積層体３ｂでは、上下の金属板２が各薄帯１７の端面からはみ出しており、各薄帯１７を被覆して接着層４が形成されている。上下の金属板２の端面には、それぞれ、上述した接着剤塗布工程で使用されるマスク１３の設置により、接着層４が形成されていない未接着部１８が存在する。また、各金属板２における積層部１と接している面の反対側の面Ｆ１にも、接着層４は形成されていない。

本実施の形態の積層体３ｂは、上述した実施の形態１の効果を得ることができる。また、本実施の形態の積層体３ｂは、実施の形態２の積層体３ａに比べて、はみ出した金属板２によって積層部１の全体が被覆されて保護されるため、巻線１９が巻きつける圧力により積層部１が損傷することを防止できる点が優れている。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について説明する。

本実施の形態の積層体３ｃおよびモータ１００ａについて、図６を用いて説明する。図６は、積層体３ｃおよびモータ１００ａの構成図である。なお、図６において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図６に示す積層体３ｃは、図２を用いて説明した接着剤塗布工程により形成されたものである。図６に示す積層体３ｃは、図４に示した積層体３ａと同様、各薄帯１７が金属板２よりも外側へはみ出している。

図６に示すように、積層体３ｃでは、各薄帯１７が金属板２の端面からはみ出しており、各薄帯１７を被覆して接着層４が形成されている。

そして、図６に示すように、３つの積層体３ｃが積み重ねられることで、モータ１００ａの固定鉄心２４が構成されている。固定鉄心２４は、図１と同様、ボルト５およびワッシャ６により金属基板７に固定されている。

本実施の形態によれば、実施の形態１で説明した効果を得ることができ、さらに、積層体３ｃの積層数を変えることで、固定子鉄心２４の高さを容易に変更でき、モータ特性を変更できるという利点がある。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について説明する。

図７は、積層体３ｄの断面構成図である。なお、図７において、図３と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図７に示すように、積層体３ｄでは、上下の金属板２の代わりに、上下の樹脂フィルム３２が用いられている。すなわち、積層体３ｄでは、上下の樹脂フィルム３２の間に、複数の薄帯１７が積層された積層体１が配置される。

また、図７に示すように、積層体３ｄでは、樹脂フィルム３２が各薄帯１７よりも外側へはみ出しており、各薄帯１７を被覆して接着層４が形成されている。

次に、図８を用いて、上述した積層体３における接着剤塗布工程（接着層４の形成工程）について説明する。図８は、積層体３ｄにおける接着剤塗布工程を説明する図である。なお、図８において、図２と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

まず、薄帯１７を結晶化させた積層部１の上下を板厚２０μｍの樹脂フィルム３２ではさみ、それらを固定板１１の上に置く。

次に、上側の樹脂フィルム３２の上から加圧機構１２で圧力を加え押さえ付ける。ここで、圧力を加えないと、積層部１の薄帯１７間に空気が存在し、厚さ方向の磁性板の占有比率である占積率が小さくなる。占積率が小さくなると、同じ厚さにおける磁気特性が低下する。圧力の大きさにより占積率は変化する。例えば、直径１２０ｍｍで幅１０ｍｍの薄帯１７を積層した積層部１に対して、加圧機構１２により荷重６ｋｇｆを与えた場合、８６％の占積率が得られる。

次に、加圧機構１２により加圧した状態で、固定板１１および加圧機構１２に対してマスク１３を設置する。マスク１３は、接着剤１６を塗布したくない場所に設置される。例えば、マスク１３は、図８に示すように、固定板１１および加圧機構１２を含む部分に設置される。このとき、樹脂フィルム３２の厚さは数１０μｍまでで、金属性のマスク１３の厚さは現実的には１００μｍ以上となるので、樹脂フィルム３２の端面、および、樹脂フィルム３２における積層部１と接している面の反対側の面Ｆ３はマスク１３で覆われることになる。

次に、ホース１４を通してノズル１５から噴射される接着剤１６を、積層部１の積層端面Ｆ４に塗布する。樹脂フィルム３２の熱変形温度は、温度の高いガラス繊維強化樹脂でも、エポキシ系で１９０℃まで、ＰＢＴ樹脂で２１８℃である。接着剤１６は、焼付け温度が樹脂フィルム３２の熱変形温度より低いもの、できれば室温で硬化する材料であることが望ましい。

次に、積層端面Ｆ４に塗布した接着剤１６が固化した後、加圧機構１２の圧力を緩める。このとき、固定板１１と加圧機構１２には接着剤１６が付着していないため、金属板２は、固定板１１と加圧機構１２から容易に分離する。

以上の接着剤塗布工程により、図７に示した積層体３ｄが形成される。

以上説明したように、本実施の形態の積層体３ｄによれば、積層部１の上下を樹脂フィルム３２ではさみ、積層部１の積層端面を接着層４で固定するため、図８に示した加圧機構１２により与えられた圧力がなくなっても各薄帯１７は分離せず、積層体３ｄの形を保つこととなる。また、上下に樹脂フィルム３２を設けることで、積層体３ｄの外周部に対して電気絶縁性を確保することができる。また、樹脂フィルム３２の厚さは、数１０μｍまでであるので、実施の形態１等で説明した金属板２よりも薄い。したがって、積層体３ｄの厚さが同じであれば、樹脂フィルム３２の厚さ比率は小さくなり、薄帯１７の占積率を高くすることができる。また、図８を用いて説明したように、樹脂フィルム３２の厚さよりもマスク１３の厚さの方が厚いので、樹脂フィルム３２の端面および面Ｆ３に接着剤１６が塗布されない。接着層４は硬化後に収縮するので、樹脂フィルム３２の端面は、上下で多少間隔が狭くなる傾向にある。

上述した積層体３ｄを備えたモータ１００ｂの構成例を図９に示す。図９は、積層体３ｄおよびモータ１００ｂの構成図である。なお、図９において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図９に示すように、３つの積層体３ｄが積み重ねられることで、モータ１００ｂの固定鉄心４２が構成されている。固定鉄心４２は、図１と同様、ボルト５およびワッシャ６により金属基板７に固定されている。

本実施の形態によれば、実施の形態１で説明した効果を得ることができ、さらに、積層体３ｄの積層数を変えることで、固定鉄心４２の高さを容易に変更でき、モータ特性を変更できるという利点がある。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６について説明する。

本実施の形態の積層体３ｅについて、図１０を用いて説明する。図１０は、積層体３ｅの接着層４近傍の断面構成図である。なお、図１０において、図７と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１０に示す積層体３ｅは、図８を用いて説明した接着剤塗布工程により形成されたものである。図１０に示す積層体３ｅは、図７に示した積層体３ｄと比べて、樹脂フィルム３２が薄帯１７よりも外側へはみ出している点が異なる。この積層体３ｅは、例えば、実施の形態５で説明したモータ１００ｂの固定鉄心として用いられる。

図１０に示すように、積層体３ｅでは、上下の樹脂フィルム３２が各薄帯１７の端面からはみ出しており、各薄帯１７を被覆して接着層４が形成されている。上下の樹脂フィルム３２の端面には、それぞれ、上述した接着剤塗布工程で使用されるマスク１３の設置により、接着層４が形成されていない未接着部４０が存在する。また、各樹脂フィルム３２における積層部１と接している面の反対側の面Ｆ３にも、接着層４は形成されていない。

このような本実施の形態の積層体３ｅは、上述した実施の形態５の効果を得ることができる。

本発明の磁性板の積層体及びモータは、トランス等の磁気応用した電子部品の用途にも適用できる。

１ 積層部
２ 金属板
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 磁性体の積層体
４ 接着層
５ ボルト
６ ワッシャ
７ 金属基板
８ スペーサ
９ 回転子
１０、１９ 巻線
１１ 固定板
１２ 加圧機構
１３ マスク
１４ ホース
１５ ノズル
１６ 接着剤
１７ 軟磁性金属薄帯
１８、４０ 未接着部
２４、４２ 固定鉄心
３２ 樹脂フィルム
１００、１００ａ、１００ｂ モータ

Claims (8)

1. 軟磁性の薄帯を積層した積層部と、前記積層部の上下にそれぞれ設けられる薄板と、前記積層部の積層端面に設けられる接着層とを有し、
   前記積層部と前記薄板とが前記接着層により結合され、
   前記接着層を構成する接着剤は、前記薄板における前記積層部と接している面の反対側の面に付着していない、
   磁性板の積層体。
2. 前記薄板は、金属板である、
   請求項１記載の磁性板の積層体。
3. 前記薄板は、非磁性である、
   請求項２記載の磁性板の積層体。
4. 前記薄板は、軟磁性である、
   請求項２記載の磁性板の積層体。
5. 前記薄板は、樹脂材料である、
   請求項１記載の磁性板の積層体。
6. 前記接着層は、耐冷媒性を有する、
   請求項１記載の磁性板の積層体。
7. 前記磁性板の積層体が複数個積層されて固定されている、
   請求項１記載の磁性板の積層体。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の磁性板の積層体を有する、
   モータ。

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