JP2019145704A - 軟磁性薄帯の積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡潔な構成を有し、軟磁性薄帯の損傷を防止しつつ、軟磁性薄帯の占有率を向上させることが可能な、軟磁性薄帯の積層体を提供する。【解決手段】第1軟磁性薄帯を積層させた積層部2と、その積層部2の第1軟磁性薄帯の積層方向両端に設けられた補強部3と、を備える積層体1。補強部3は、第1軟磁性薄帯の積層方向に積層された第2軟磁性薄帯と、その第2軟磁性薄帯の全体を被覆するとともに互いに隣接する第2軟磁性薄帯の間に含浸された硬化性樹脂32と、を有する。【選択図】図1

Description

本開示は、軟磁性薄帯の積層体に関する。
従来から軟磁性薄帯を積層した磁性板の積層体およびその磁性板の積層体を固定子として用いたモータに関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1に記載された発明は、剛性確保や、締結固定時の磁気特性の安定化を可能とする磁性板の積層体を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、特許文献1に記載された発明に係る磁性板の積層体は、積層部と、第1および第2の金属板と、締結機構と、を有する(同文献、請求項1等を参照)。積層部は、積層された複数の軟磁性薄帯からなる。第1および第2の金属板は、積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟む。締結機構は、第1および第2の金属板と積層部とを貫き、第1および第2の金属板によって積層部を締結する。
この構成により、剛性が高い金属板で軟磁性薄帯の積層部全体を積層方向について拘束することができる。これにより、積層体の剛性を確保し、また積層体を表面全体で押さえ込むことになるので、積層部内の軟磁性薄帯のたわみも防ぎ、磁気特性を安定化させることができる(同文献、第0010段落を参照)。
特開2017−143251号公報
前記従来の磁性板の積層体は、軟磁性薄帯の積層体からなる積層部とこの積層部を上面および下面から挟む金属板との間に絶縁部材を配置することが必要になる。また、積層部を構成する積層された軟磁性薄帯と軟磁性薄帯との間にも絶縁部材が必要になる。そのため、前記従来の磁性板の積層体は、構成が複雑になるという課題がある。
また、前記従来の磁性板の積層体は、前述のように積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟む第1および第2の金属板を有している。そのため、この積層体をモータの固定子として用いる場合、固定子のスロットに巻線を挿入して曲げる工程において、剛性が低い軟磁性薄帯の積層部を第1および第2の金属板によって保護し、巻線の曲げによる積層部の損傷を防止することができる。
その反面、前記従来の磁性板の積層体は、積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟む第1および第2の金属板を有することで、積層体における軟磁性薄帯の体積分率である占有率が低下するおそれがある。積層体において軟磁性薄帯の占有率が低下すると、金属板の鉄損比率が大きくなる。その結果、積層体としての鉄損が大きくなり、モータの効率が低下するおそれがある。
本開示は、簡潔な構成を有し、軟磁性薄帯の積層部の損傷を防止しつつ、軟磁性薄帯の占有率を向上させることが可能な、軟磁性薄帯の積層体を提供する。
本開示の一態様は、第1軟磁性薄帯を積層させた積層部と、前記積層部の前記第1軟磁性薄帯の積層方向両端に設けられた補強部と、を備え、前記補強部は、前記第1軟磁性薄帯の積層方向に積層された第2軟磁性薄帯と、該第2軟磁性薄帯の全体を被覆するとともに互いに隣接する前記第2軟磁性薄帯の間に含浸された硬化性樹脂と、を有することを特徴とする軟磁性薄帯の積層体である。
上記態様によれば、補強部を構成する積層された第2軟磁性薄帯の全体が硬化性樹脂によって被覆されているので、積層部を構成する第1軟磁性薄帯と、補強部を構成する第2軟磁性薄帯との間を硬化性樹脂によって絶縁することができる。したがって、補強部と積層部との間に絶縁部材を配置する必要がなく、積層体の構成を簡潔にすることができる。
また、補強部を構成する積層された第2軟磁性薄帯は、積層方向に互いに隣接する第2軟磁性薄帯の間に硬化性樹脂が含浸され、これら互いに隣接する第2軟磁性薄帯の間が硬化性樹脂によって絶縁される。したがって、補強部を構成する積層された複数の第2軟磁性薄帯同士の間に絶縁部材を配置する必要がなく、積層体の構成を簡潔にすることができる。
また、補強部は、積層された第2軟磁性薄帯の全体が硬化性樹脂によって被覆され、積層された第2軟磁性薄帯の互いに隣接する第2軟磁性薄帯の間に硬化性樹脂が含浸されている。これにより、補強部は、積層された複数の第2軟磁性薄帯が硬化性樹脂によって一体化され、剛性が極めて低い第2軟磁性薄帯を積層させただけでは得られない高い剛性を、硬化性樹脂の剛性によって得ることができる。
したがって、上記態様の積層体をモータの固定子、すなわち、積層コアとして用いる場合、積層コアのスロットに巻線を挿入して曲げる工程において、剛性が低い第1軟磁性薄帯の積層部を、補強部によって保護し、巻線の曲げによる積層部の損傷を防止することができる。さらに、補強部は、積層された第2軟磁性薄帯によって構成されているため、金属板を使用する場合と比較して、積層体における軟磁性薄帯の体積分率である占有率を向上させることができる。これにより、積層体としての鉄損が小さくなり、モータの効率を向上させることができる。
また、上記態様の軟磁性薄帯の積層体において、前記第1軟磁性薄帯と前記第2軟磁性薄帯は、同一の軟磁性薄帯であってもよい。これにより、第1軟磁性薄帯と第2軟磁性薄帯に異なる構成の軟磁性薄帯を使用する場合と比較して、積層体の製造コストを低減することが可能になる。
また、上記態様の軟磁性薄帯の積層体において、前記積層部は、互いに隣接する前記第1軟磁性薄帯の間に絶縁被膜を有し、前記積層方向の両端の前記第1軟磁性薄帯が前記補強部の前記硬化性樹脂に面していてもよい。これにより、積層部の互いに隣接する第1軟磁性薄帯の間を絶縁被膜によって絶縁することができる。したがって、積層体をモータの固定子、すなわち積層コアとして用いる場合に、隣接する第1軟磁性薄帯の間の層間抵抗を上昇させて渦電流による損失を低減し、モータの効率を向上させることができる。
さらに、この態様の積層体は、積層部において積層された第1軟磁性薄帯のうち、積層方向の両端の第1軟磁性薄帯が、補強部の硬化性樹脂に面している。すなわち、積層体は、積層部の両端の第1軟磁性薄帯と、補強部の第2軟磁性薄帯との間が、補強部の第2軟磁性薄帯を被覆する硬化性樹脂によって絶縁される。これにより、補強部と積層部との間の絶縁被膜を省略することができ、積層部の両側に絶縁部材を介して金属板を配置する場合と比較して、積層体の構成を簡潔にすることができる。
本開示によれば、簡潔な構成を有し、軟磁性薄帯の積層部の損傷を防止しつつ、軟磁性薄帯の占有率を向上させることが可能な、軟磁性薄帯の積層体を提供することができる。
本開示の一実施形態に係る軟磁性薄帯の積層体の模式的な斜視図。 図1に示す積層体の積層部と補強部との境界面近傍の模式的な拡大断面図。
以下、図面を参照して本開示に係る軟磁性薄帯の積層体の実施形態を説明する。
図1は、本開示の一実施形態に係る軟磁性薄帯の積層体1の模式的な斜視図である。図2は、図1に示す軟磁性薄帯の積層体1の積層部2と補強部3との境界面近傍の模式的な拡大断面図である。なお、図2は、図1に示す二点鎖線で囲まれた積層部2と補強部3との境界面近傍の領域IIに対応する部分の模式的な拡大断面図である。
本実施形態の積層体1は、第1軟磁性薄帯21を積層させた積層部2と、この積層部2の第1軟磁性薄帯21の積層方向両端に設けられた補強部3と、を備えている。補強部3は、第1軟磁性薄帯21の積層方向に積層された第2軟磁性薄帯31と、この第2軟磁性薄帯31の全体を被覆するとともに互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に含浸された硬化性樹脂32と、を有する。
第1軟磁性薄帯21および第2軟磁性薄帯31は、たとえば、軟磁性に優れたナノ結晶合金の薄帯である。第1軟磁性薄帯21および第2軟磁性薄帯31としては、たとえば、単ロール法により製作した合金の薄帯を熱処理して、ナノ結晶磁性合金の薄帯としたものを使用することができる。第1軟磁性薄帯21および第2軟磁性薄帯31の厚さは、たとえば、0.01mm以上、0.05mm以下である。
第1軟磁性薄帯21と第2軟磁性薄帯31は、たとえば、同一の素材からなる同一の寸法、形状および特性の軟磁性薄帯、すなわち、同一の軟磁性薄帯であってもよい。
積層部2は、たとえば、互いに隣接する第1軟磁性薄帯21の間に絶縁被膜22を有している。なお、積層部2において、第1軟磁性薄帯21の積層方向の両端の第1軟磁性薄帯21は、補強部3の硬化性樹脂32に面している。すなわち、本実施形態の積層体1は、積層部2と補強部3との間に、絶縁被膜22を有しない。なお、積層部2における第1軟磁性薄帯21の積層方向の両端の第1軟磁性薄帯21と、補強部3を構成する第2軟磁性薄帯31との間は、補強部3を構成する硬化性樹脂32によって絶縁されている。
積層部2は、たとえば、一方の面に絶縁性を有する無機性または無機+有機性成分が塗布された第1軟磁性薄帯21を加熱して、所定の形状に打ち抜かれた複数の第1軟磁性薄帯21を積層させることによって製造することができる。これにより、互いに隣接する第1軟磁性薄帯21の間に絶縁被膜22を有し、積層方向の両端部の第1軟磁性薄帯21が露出された積層部2を製作することができる。なお、積層部2の製造方法は、特に限定されない。
補強部3は、たとえば、所定の形状に打ち抜かれた複数の第2軟磁性薄帯31を積層させて硬化前の硬化性樹脂に浸漬させ、その後、硬化性樹脂を硬化させることによって製造することができる。これにより、互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に硬化性樹脂32が含浸され、積層された第2軟磁性薄帯31の全体が硬化性樹脂に被覆された補強部3を製作することができる。なお、補強部3の製造方法は、特に限定されない。
補強部3を構成する硬化性樹脂32は、特に限定されない。たとえば、積層体1をモータの固定子として用いる場合、硬化性樹脂32は、積層コアである積層体1のスロット11に巻線を挿入して巻線Cを挿入して曲げる工程において、補強部3の損傷を十分に防止できる程度の剛性を有し、かつ、補強部3を構成する第2軟磁性薄帯31間の絶縁を十分に確保できる絶縁性を有する硬化性樹脂を用いることができる。第2軟磁性薄帯31の積層方向における補強部3の厚さは、たとえば、第2軟磁性薄帯31の厚さの10倍程度であり、補強部3に必要な剛性を確保できる範囲で、可能な限り薄くすることができる。
以下、本実施形態の積層体1の作用を、従来の磁性板の積層体との対比に基づいて説明する。
前記特許文献1に記載された従来の磁性板の積層体は、前述のように、積層部と、第1および第2の金属板と、締結機構と、を有している。積層部は、積層された複数の軟磁性薄帯からなり、第1および第2の金属板は、積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟んでいる。締結機構は、第1および第2の金属板と積層部とを貫き、第1および第2の金属板によって積層部を締結している。
このような構成の従来の積層体は、軟磁性薄帯の積層体からなる積層部とこの積層部を上面および下面から挟む金属板との間に絶縁部材を配置することが必要になる。また、積層部を構成する積層された軟磁性薄帯と軟磁性薄帯との間にも絶縁部材が必要になる。したがって、積層体の構成が複雑になる。
また、上記従来の磁性板の積層体は、前述のように、積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟む第1および第2の金属板を有している。そのため、この積層体をモータの固定子として用いる場合、固定子のスロットに巻線を挿入して曲げる工程において、剛性が低い軟磁性薄帯の積層部を第1および第2の金属板によって保護し、巻線の曲げによる積層部の損傷を防止することができる。
しかしながら、上記従来の磁性板の積層体は、積層部の積層方向の上面および下面から積層部を挟む第1および第2の金属板を有することで、軟磁性薄帯の体積分率である占有率が低下するおそれがある。一般に、金属板(電磁鋼鈑)の損失は、軟磁性薄帯の5倍から10倍程度であるため、金属板を用いると、損失が増大する。その結果、積層体としての鉄損が大きくなり、モータの効率が低下するおそれがある。
これに対し、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1は、前述のように、第1軟磁性薄帯21を積層させた積層部2と、この積層部2の第1軟磁性薄帯21の積層方向両端に設けられた補強部3と、を備えている。そして、補強部3は、第1軟磁性薄帯21の積層方向に積層された第2軟磁性薄帯31と、この第2軟磁性薄帯31の全体を被覆するとともに互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に含浸された硬化性樹脂32と、を有している。
このように、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1は、補強部3を構成する積層された第2軟磁性薄帯31の全体が硬化性樹脂32によって被覆されているので、積層部2を構成する第1軟磁性薄帯21と、補強部3を構成する第2軟磁性薄帯31との間を硬化性樹脂32によって絶縁することができる。したがって、補強部3と積層部2との間に絶縁部材を配置する必要がなく、積層体1の構成を簡潔にすることができる。
また、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1において、補強部3を構成する積層された第2軟磁性薄帯31は、積層方向に互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に硬化性樹脂32が含浸されている。これにより、互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間が硬化性樹脂32によって絶縁される。したがって、補強部3を構成する積層された複数の第2軟磁性薄帯31同士の間に絶縁部材を配置する必要がなく、積層体1の構成を簡潔にすることができる。
また、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1において、補強部3は、積層された第2軟磁性薄帯31の全体が硬化性樹脂32によって被覆され、積層された第2軟磁性薄帯31の互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に硬化性樹脂が含浸されている。これにより、補強部3は、積層された複数の第2軟磁性薄帯31が硬化性樹脂32によって一体化され、剛性が極めて低い第2軟磁性薄帯31を積層させただけでは得られない高い剛性を、硬化性樹脂32の剛性によって得ることができる。
したがって、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1をモータの固定子、すなわち、積層コアとして用いる場合、積層コアのスロット11に巻線Cを挿入して曲げる工程において、剛性が低い第1軟磁性薄帯21の積層部2を、補強部3によって保護し、巻線Cの曲げによる積層部2の損傷を防止することができる。さらに、補強部3は、積層された第2軟磁性薄帯31によって構成されているため、金属板を使用する場合と比較して、積層体1における軟磁性薄帯の体積分率である占有率を向上させることができる。これにより、積層体としての鉄損が小さくなり、モータの効率を向上させることができる。
また、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1において、積層部2を構成する第1軟磁性薄帯21と補強部3を構成する第2軟磁性薄帯31は、同一の軟磁性薄帯であってもよい。これにより、第1軟磁性薄帯21と第2軟磁性薄帯31に異なる構成の軟磁性薄帯を使用する場合と比較して、積層体1の製造コストを低減することが可能になる。
また、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1において、積層部2は、前述のように、互いに隣接する第1軟磁性薄帯21の間に絶縁被膜22を有し、積層方向の両端の第1軟磁性薄帯21が補強部3の硬化性樹脂32に面している。これにより、積層部2の互いに隣接する第1軟磁性薄帯21の間を絶縁被膜22によって絶縁することができる。したがって、積層体1をモータの固定子、すなわち積層コアとして用いる場合に、隣接する第1軟磁性薄帯21の間の層間抵抗を上昇させて渦電流による損失を低減し、モータの効率を向上させることができる。
さらに、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1は、前述のように、積層部2において積層された第1軟磁性薄帯21のうち、積層方向の両端の第1軟磁性薄帯21が、補強部3の硬化性樹脂32に面している。すなわち、積層体1は、積層部2の両端の第1軟磁性薄帯21と、補強部3の第2軟磁性薄帯31との間が、補強部3の第2軟磁性薄帯31を被覆する硬化性樹脂32によって絶縁される。これにより、補強部3と積層部2との間の絶縁被膜22を省略することができ、積層部2の両側に絶縁部材を介して金属板を配置する場合と比較して、積層体1の構成を簡潔にすることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、簡潔な構成を有し、軟磁性薄帯である第1軟磁性薄帯21および第2軟磁性薄帯31の損傷を防止しつつ、軟磁性薄帯の占有率を向上させることが可能な、軟磁性薄帯の積層体1を提供することができる。
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
以下、本開示に係る軟磁性薄帯の積層体の実施例と、その比較対象である軟磁性薄帯の積層体の比較例について説明する。
(実施例1)
第1軟磁性薄帯および第2軟磁性薄帯として、厚さが0.02mmの完全結晶化(100%)されたナノ結晶軟磁性合金の薄帯を用い、補強部と積層部を備えた積層体からなる固定子(積層コア)を製作した。次に、積層コアのスロットに、インシュレータを介して巻線を挿入し、巻線を曲げる巻線工程を行ってモータを製作した。その結果、補強部によって積層コアの損傷が回避され、従来の磁性板の積層体を固定子として用いたモータと比較して、生産性が向上するとともに低損失化を達成することができた。
(実施例2)
第1軟磁性薄帯および第2軟磁性薄帯として、厚さが0.02mmの完全結晶化されたナノ結晶軟磁性合金の薄帯を用い、補強部と積層部を備えた積層体からなる固定子(積層コア)を製作した。なお、本実施例では、積層部の一部にも、補強部と同様に、硬化性樹脂を含浸させた。次に、積層コアのスロットに、インシュレータを介して巻線を挿入し、巻線を曲げる巻線工程を行ってモータを製作した。その結果、補強部によって積層コアの損傷が回避され、従来の磁性板の積層体を固定子として用いたモータと比較して、生産性が向上するとともに低損失化を達成することができた。
(比較例1)
実施例1および実施例2と同様に、厚さが0.02mmの完全結晶化されたナノ結晶軟磁性合金の薄帯を用い、補強部を省略して、積層部のみを備えた積層体からなる固定子(積層コア)を製作した。次に、積層コアのスロットに、インシュレータを介して巻線を挿入し、巻線を曲げる巻線工程を行った。その結果、積層部のみからなる積層コアが損傷し、モータを製作することができなかった。
(比較例2)
実施例1および実施例2と同様に、厚さが0.02mmの完全結晶化されたナノ結晶軟磁性合金の薄帯を用い、補強部を省略して、積層部を製作した。次に、積層部を硬化性樹脂に浸漬させ、積層された薄帯の間に硬化性樹脂を含浸させるとともに積層された薄帯の全体を硬化性樹脂によって被覆し、その後、硬化性樹脂を硬化させ、樹脂含浸された積層部のみの積層体からなる固定子(積層コア)を製作した。
次に、積層コアのスロットに、インシュレータを介して巻線を挿入し、巻線を曲げる巻線工程を行ってモータを製作した。その結果、積層コアの損傷が回避され、従来の磁性板の積層体を固定子として用いたモータと比較して、生産性が向上するとともに低損失化を達成することができたが、実施例1および実施例2と比較して、ナノ結晶軟磁性合金の薄帯の占有率が低下し、積層コアが大型化した。
1 積層体
2 積層部
22 絶縁被膜
21 第1軟磁性薄帯
3 補強部
31 第2軟磁性薄帯
32 硬化性樹脂
また、補強部は、積層された第2軟磁性薄帯の全体が硬化性樹脂によって被覆され、積層された第2軟磁性薄帯の互いに隣接する第2軟磁性薄帯の間に硬化性樹脂が含浸されている。これにより、補強部は、積層された複数の第2軟磁性薄帯が硬化性樹脂によって一体化され、剛性が極めて低い第軟磁性薄帯を積層させただけでは得られない高い剛性を、硬化性樹脂の剛性によって得ることができる。
また、本実施形態の軟磁性薄帯の積層体1において、補強部3は、積層された第2軟磁性薄帯31の全体が硬化性樹脂32によって被覆され、積層された第2軟磁性薄帯31の互いに隣接する第2軟磁性薄帯31の間に硬化性樹脂が含浸されている。これにより、補強部3は、積層された複数の第2軟磁性薄帯31が硬化性樹脂32によって一体化され、剛性が極めて低い第軟磁性薄帯21を積層させただけでは得られない高い剛性を、硬化性樹脂32の剛性によって得ることができる。

Claims (3)

  1. 第1軟磁性薄帯を積層させた積層部と、
    前記積層部の前記第1軟磁性薄帯の積層方向両端に設けられた補強部と、を備え、
    前記補強部は、前記第1軟磁性薄帯の積層方向に積層された第2軟磁性薄帯と、該第2軟磁性薄帯の全体を被覆するとともに互いに隣接する前記第2軟磁性薄帯の間に含浸された硬化性樹脂と、を有することを特徴とする軟磁性薄帯の積層体。
  2. 前記第1軟磁性薄帯と前記第2軟磁性薄帯は、同一の軟磁性薄帯であることを特徴とする請求項1に記載の軟磁性薄帯の積層体。
  3. 前記積層部は、互いに隣接する前記第1軟磁性薄帯の間に絶縁被膜を有し、前記積層方向の両端の前記第1軟磁性薄帯が前記補強部の前記硬化性樹脂に面していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の軟磁性薄帯の積層体。
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