JP2021114811A

JP2021114811A - 積層コア

Info

Publication number: JP2021114811A
Application number: JP2020005237A
Authority: JP
Inventors: 滋近田; Shigeru Chikada; 征弘吉田; Masahiro Yoshida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-08-05
Also published as: CN113140385A; US20210225571A1

Abstract

【課題】占積率の低下を抑制しながら渦電流損を低減できる積層コアを提供する。【解決手段】積層コア１は、積層された複数の軟磁性帯１０と、互いに隣接する前記軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置された少なくとも一つの絶縁層３０と、を含み、互いに隣接する前記軟磁性帯１０の各界面２０が、少なくとも一つの直接接触領域及び少なくとも一つの間接接触領域を有し、前記少なくとも一つの直接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯１０が互いに直接接触し、前記少なくとも一つの間接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯１０が互いに、前記絶縁層３０を介して間接的に接触する。【選択図】図６

Description

本発明は、積層コアに関する。

ハイブリッド車、電気自動車等の機器のエネルギー効率を向上させるために、これらの機器で用いられるモータのコアの渦電流損失を低減することが求められる。そこで、渦電流損失を低減するために、モータのコアとして複数の電磁鋼帯を積層した積層コアが使用されている。

特許文献１には、表面に酸化被膜が形成された鋼板を積層することにより構成されたコアが記載されている。特許文献１によれば、酸化被膜が鋼板同士の接触抵抗を増加させ、それにより、コアに流れる渦電流が減少する。また、特許文献２には、酸化鉄被膜層が形成された鋼帯を製造するための方法が記載されている。

特許文献３には、モータ又はトランス等のコアの材料として使用し得る電磁鋼板であって、一方の面の最表面に有機材料を含む被膜を、もう一方の面の最表面の少なくとも一部に低融点ガラスを含む被膜を有する電磁鋼板が記載されている。

特許文献４には、積層電磁鋼板の製造に用いられる、電磁鋼板のカシメ方法が記載されている。特許文献４に記載の方法は、電磁鋼板表面に形成された絶縁被膜の破断を防止することにより、電磁鋼板間の絶縁性を保ち、鉄損を低減させる。

特許文献５には、オルタネータ及びスタータモータの積層コアに適用される、０．６〜４．０μｍの表面粗さを有する積層コア用鋼板が記載されている。

特開平０８−１６２３３５号公報特表２０１２−５１１６２８号公報特開２０１９−１８８７５１号公報特開２００８−０３６６７１号公報特開２０００−２８２１９１号公報

渦電流損失を一層低減するために、より小さい厚みを有する電磁鋼帯を含む積層コアの開発が進められている。しかし、電磁鋼帯の厚みを低減させると、コアにおける電磁鋼の体積割合、すなわち占積率が低下し、モータの出力が低下する。

そこで、本開示は、占積率の低下を抑制しながら渦電流損失を低減できる積層コアを提供することを目的とする。

本発明の一態様に従えば、積層コアであって、
積層された複数の軟磁性帯と、
互いに隣接する前記軟磁性帯の各界面に部分的に配置された少なくとも一つの絶縁層と、
を含み、
互いに隣接する前記軟磁性帯の各界面が、少なくとも一つの直接接触領域及び少なくとも一つの間接接触領域を有し、
前記少なくとも一つの直接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯が互いに直接接触し、
前記少なくとも一つの間接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯が互いに、前記絶縁層を介して間接的に接触する、積層コアが提供される。

本開示の積層コアは、占積率の低下を抑制しながら渦電流損失を低減できる。

図１は、第一実施形態に係る積層コアの模式的な斜視図である。図２は、第一実施形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における、第一実施形態に係る積層コアの断面の一例を模式的に示す図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線における、第一実施形態に係る積層コアの断面の一例を模式的に示す図である。図５は、第二実施形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図６は、図５のＣ−Ｃ線における、第二実施形態に係る積層コアの断面の一例を模式的に示す図である。図７は、第三実施形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図８は、図７のＤ−Ｄ線における、第三実施形態に係る積層コアの断面の一例を模式的に示す図である。図９は、変形形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図１０は、変形形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図１１は、変形形態に係る積層コアを互いに隣接する軟磁性帯の間の界面で切断した断面の一例を模式的に示す図である。図１２は、実施例１の積層コアの渦電流損失の計算結果、及び実施例２の積層コアの渦電流損失の測定結果を示すグラフである。図１３は、実施例４の積層コアの渦電流損失の測定結果を示すグラフである。図１４は、実施例６の積層コアの渦電流損失の測定結果を示すグラフである。

＜第一実施形態＞
第一実施形態に係る積層コア１は、図１〜４に示すように、積層された複数の軟磁性帯１０と、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置された絶縁層３０と、を含む。

（１）軟磁性帯
軟磁性帯１０は、軟磁性材料からなる板状又は箔状の部材である。軟磁性帯１０は、数ｎｍ〜１ｍｍ、好ましくは１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１０μｍ〜２０μｍの厚さを有してよい。軟磁性材料の例として、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種の非磁性金属とから構成される材料が挙げられるが、これに限定されるものではない。軟磁性材料は、非晶質であっても結晶質であってもよい。軟磁性帯１０として、例えば、電磁鋼板（ケイ素鋼板）、アモルファス合金薄帯、ナノ結晶合金薄帯を用いることができる。

軟磁性帯１０の積層方向（図１中のＺ方向）からの平面視において、軟磁性帯１０は、環状の形状を有する。図１に示される軟磁性帯１０は円環状の形状を有するが、これに限定されるものではなく、軟磁性帯１０は矩形環状等の任意の環状の形状を有してよい。

軟磁性帯１０の枚数は、モータで所望のトルクが得られるように、軟磁性帯１０の材質等に応じて適宜定めてよい。

（２）界面
積層コア１において、複数の軟磁性帯１０が積層され、互いに隣接する軟磁性帯１０の間には界面２０が形成される。なお、本願において、「互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０」とは、互いに隣接する軟磁性帯１０の間の領域を指す。図２に示すように、積層コア１中の各界面２０は、直接接触領域２１と間接接触領域２３を有する。直接接触領域２１は、図３に示すように、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに直接接触する領域であり、間接接触領域２３は、図４に示すように、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに絶縁層３０を介して間接的に接触する領域である。

図２に示すように、第一実施形態における界面２０は、一つの直接接触領域２１と一つの間接接触領域２３を有する。直接接触領域２１は、軟磁性帯１０の内径及び外径と同じ内径及び外径を有する部分円環状の形状を有し、間接接触領域２３も同様に、軟磁性帯１０の内径及び外径と同じ内径及び外径を有する部分円環状の形状を有する。積層コア１中のどの界面２０でも、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、直接接触領域２１の形状及び配置は同じであり、間接接触領域２３の形状及び配置も同じである。

（３）絶縁層
一つの絶縁層３０が、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置される。具体的には、絶縁層３０は、互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０の間接接触領域２３に配置される。なお、本願において、「互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０に配置される」とは互いに隣接する軟磁性帯１０の間に配置されることを意味する。

絶縁層３０は、絶縁体からなる層である。絶縁層３０は、１×１０^４〜１×１０^１５Ω・ｍ、好ましくは２×１０^１１〜１×１０^１５Ω・ｍの電気抵抗を有してよい。絶縁層３０は、軟磁性帯１０の厚さの０．０１倍以下、例えば０．００１〜０．０１倍の範囲内の厚さを有してよい。それにより、積層コア１は、９９％を超える高い占積率を有することができる。例えば、絶縁層３０は０．５ｎｍ〜１７．５μｍの厚さを有してよい。絶縁体の例として、金属酸化物等の無機材料、及びエポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、イミド変性アクリル樹脂等の有機材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

絶縁層３０は、間接接触領域２３と同様の形状、すなわち、軟磁性帯１０の内径及び外径と同じ内径及び外径を有する部分円環状の形状を有する。積層コア１のいずれの界面２０に配置された絶縁層３０も、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、同じ形状及び配置を有する。

絶縁層３０が互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０に部分的に配置される第一実施形態の積層コア１は、絶縁層が互いに隣接する軟磁性帯の界面の全体に配置される従来の積層コアと比べて、絶縁層３０の割合がより低い。そのため、第一実施形態の積層コア１は、従来の積層コアよりも高い占積率を有することができる。

第一実施形態において、間接接触領域２３では、軟磁性帯１０が互いに、絶縁層３０を介して間接的に接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れることが防止される。一方、直接接触領域２１では、絶縁層３０が存在せず、軟磁性帯１０が互いに直接接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れ得る。しかし、本発明者らは、後述する実施例で示すように、直接接触領域２１及び間接接触領域２３の面積及び配置を適宜設定することで、渦電流損失を十分に抑制することができることを見出した。

第一実施形態では、直接接触領域２１は、界面２０の面積の０％より大きく２０％以下である面積を有してよい。その場合、モータの渦電流損失を十分に抑制できる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る積層コア１は、図５、６に示すように、積層された複数の軟磁性帯１０と、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置された複数の絶縁層３０と、を含む。

（１）軟磁性帯
第二実施形態における軟磁性帯１０は、第一実施形態における軟磁性帯１０と同様のものであるため、説明を省略する。

（２）界面
互いに隣接する軟磁性帯１０の間の各界面２０は、図５、６に示すように、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに直接接触する領域、すなわち直接接触領域２１と、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに絶縁層３０を介して間接的に接触する領域、すなわち間接接触領域２３とを有する。

図５に示すように、第二実施形態における界面２０は、軟磁性帯１０と同心円状の円環状の形状を有する複数の直接接触領域２１及び複数の間接接触領域２３を有する。図６に示すように、積層コア１中の各界面２０における、直接接触領域２１及び間接接触領域２３の数、並びに複数の直接接触領域２１及び複数の間接接触領域２３のそれぞれの内径及び外径は、ランダムである。この場合、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、いずれの界面２０も、当該界面２０に隣接する界面２０（すなわち、一つの軟磁性帯１０を介して当該界面２０に対向する界面２０）における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の配置とは異なる配置の直接接触領域２１及び間接接触領域２３を有する。特に、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、いずれの界面２０も、その他のいずれの界面２０における直接接触領域２１の配置とは異なる配置の直接接触領域２１を有し、その他のいずれの界面２０における間接接触領域２３の配置とは異なる配置の間接接触領域２３を有してよい。

（３）絶縁層
複数の絶縁層３０が、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置される。具体的には、絶縁層３０は、複数の間接接触領域２３にそれぞれ配置される。

絶縁層３０の材質及び厚みは第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

絶縁層３０は、間接接触領域２３と同様の形状、すなわち、軟磁性帯１０と同心円状の円環状の形状を有する。軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、いずれの界面２０に設けられた絶縁層３０も、当該界面２０に隣接する界面２０に設けられた絶縁層３０の配置とは異なる配置を有する。特に、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、いずれの界面２０に設けられた絶縁層３０も、その他のいずれの界面２０に設けられた絶縁層３０の配置とは異なる配置を有してよい。

絶縁層３０が互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０に部分的に配置される第二実施形態の積層コア１は、絶縁層が互いに隣接する軟磁性帯の界面の全体に配置される従来の積層コアと比べて、絶縁層３０の割合がより低い。そのため、第二実施形態の積層コア１は、従来の積層コアよりも高い占積率を有することができる。

第二実施形態において、間接接触領域２３では、軟磁性帯１０が互いに、絶縁層３０を介して間接的に接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れることが防止される。一方、直接接触領域２１では、絶縁層３０が存在せず軟磁性帯１０が互いに直接接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れ得る。しかし、本発明者らは、後述する実施例で示すように、直接接触領域２１及び間接接触領域２３の面積及び配置を適宜設定することで、渦電流損失を十分に抑制することができることを見出した。

さらに、第二実施形態の積層コア１では、各界面２０に複数の直接接触領域２１が設けられるとともに、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、互いに隣接する界面２０（すなわち、間に一つの軟磁性帯１０が介在する一対の界面２０）における複数の直接接触領域２１の配置が異なる。後述する実施例で示すように、このような第二実施形態の積層コア１は、各界面２０に一つの直接接触領域２１が設けられるとともに、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、互いに隣接する界面２０における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の配置が同じである第一実施形態の積層コア１と比べて、渦電流損失の抑制に必要な間接接触領域２３の合計面積、すなわち絶縁層３０の合計面積が小さい。そのため、第二実施形態の積層コア１は、絶縁層３０の割合をさらに低減させてより高い占積率を達成しながら、渦電流損失を十分に抑制できる。

この理由を発明者らは以下のように考えている。界面２０における直接接触領域２１の合計面積が同じであれば、界面２０が複数の直接接触領域２１を有する場合の方が、界面２０が一つの直接接触領域２１を有する場合よりも、直接接触領域２１一つあたりの面積が小さい。そのため、界面２０が複数の直接接触領域２１を有する場合、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、渦電流が流れる各領域の面積が、界面２０が一つの直接接触領域２１を有する場合の渦電流が流れる各領域の面積よりも小さくなる。このことは、積層コア１中に発生する渦電流を低減させる。さらに、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、互いに隣接する界面２０における複数の直接接触領域２１の配置が異なることにより、渦電流が軟磁性帯１０の積層方向に複数の軟磁性帯１０を通過して流れることが抑制される。それにより、積層コア１中に発生する渦電流が低減する。

第二実施形態では、直接接触領域２１は、界面２０の面積の０％より大きく６０％以下である面積を有してよい。その場合、モータの渦電流損失を十分に抑制できる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る積層コア１は、図７、８に示すように、積層された複数の軟磁性帯１０と、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置された複数の絶縁層３０と、を含む。

（１）軟磁性帯
第三実施形態における軟磁性帯１０は、第一実施形態における軟磁性帯１０と同様のものであるため、説明を省略する。

（２）界面
互いに隣接する軟磁性帯１０の間の各界面２０は、図７、８に示すように、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに直接接触する領域、すなわち直接接触領域２１と、互いに隣接する軟磁性帯１０が互いに絶縁層３０を介して間接的に接触する領域、すなわち間接接触領域２３とを有する。

図７に示すように、第三実施形態における界面２０は、軟磁性帯１０と同心円状の円環状の形状を有する、複数の直接接触領域２１及び複数の間接接触領域２３を有する。直接接触領域２１と間接接触領域２３は、一定の周期で規則的に配置されている。図８に示すように、積層コア１中の各界面２０における、直接接触領域２１及び間接接触領域２３の数及び周期は同じである。

軟磁性帯１０の積層方向からの平面視において、互いに隣接する界面２０における直接接触領域２１と間接接触領域２３の位相は揃っていてもよいし、又はずれていてもよい。位相をずらすことにより、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視において、互いに隣接する界面２０の一方の直接接触領域２１のうち、互いに隣接する界面２０の他方の直接接触領域２１と重複する領域の面積を減少させることができる。それにより、渦電流が軟磁性帯１０の積層方向に複数の軟磁性帯１０を通過して流れることが抑制され、積層コア１中に発生する渦電流を低減できる。

例えば、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視において、互いに隣接する界面２０の一方の直接接触領域２１のうち、互いに隣接する界面２０の他方の直接接触領域２１と重複する領域の面積は、界面２０の面積の０〜１０％であってよく、界面２０の直接接触領域２１の合計面積の０〜２５％であってよい。

（３）絶縁層
複数の絶縁層３０が、互いに隣接する軟磁性帯１０の各界面２０に部分的に配置される。具体的には、絶縁層３０は、複数の間接接触領域２３のそれぞれに配置される。

絶縁層３０は、間接接触領域２３と同様の形状、すなわち、軟磁性帯１０と同心円状の円環状の形状を有する。積層コア１の各界面２０に配置された絶縁層３０は、一定の周期で規則的に配置されている。図８に示すように、積層コア１中の各界面２０に配置された絶縁層３０の数及び周期は同じである。

軟磁性帯１０の積層方向からの平面視において、互いに隣接する界面２０に配置された絶縁層３０の位相は揃っていてもよいし、又はずれていてもよい。

絶縁層３０が互いに隣接する軟磁性帯１０の界面２０に部分的に配置される第三実施形態の積層コア１は、絶縁層が互いに隣接する軟磁性帯の界面の全体に配置される従来の積層コアと比べて、絶縁層３０の割合がより低い。そのため、第三実施形態の積層コア１は、従来の積層コアよりも高い占積率を有することができる。

第三実施形態において、間接接触領域２３では、軟磁性帯１０が互いに、絶縁層３０を介して間接的に接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れることが防止される。一方、直接接触領域２１では、絶縁層３０が存在せず軟磁性帯１０が互いに直接接触するため、互いに隣接する軟磁性帯１０の一方から他方へ渦電流が流れ得る。しかし、本発明者らは、後述する実施例で示すように、直接接触領域２１及び間接接触領域２３の面積及び配置を適宜設定することで、渦電流損失を十分に抑制することができることを見出した。

上述した実施形態に係る積層コアは、ハイブリッド車及び電気自動車のような車両等の種々の機器に組み込まれるモータのコアとして使用することができる。

＜積層コアの製造方法＞

上述した実施形態に係る積層コアは、当該技術分野で用いられる任意の方法を用いて製造してよい。例えば、積層コアは、複数の軟磁性帯と複数の絶縁箔を交互に積層した積層体を作製し、積層体をプレスすることにより製造することができる。

＜変形形態＞
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。

例えば、各界面２０は、一つの直接接触領域２１と複数の間接接触領域２３を有してもよい。そのような界面２０は図９に例示される。あるいは、各界面２０は、複数の直接接触領域２１と一つの間接接触領域２３を有してもよい。そのような界面２０は図１０に例示される。また、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、各界面２０における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の形状は、部分円環状及び円環状に限定されず、任意の形状であってよい。また、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、各界面２０における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の配置は、周期的であっても不規則であってもよい。例えば、界面２０は、図１１に示すように、不規則に配置された間接接触領域２３を有してもよい。さらに、積層コア１が複数の界面２０を含む場合、複数の界面２０は、軟磁性帯１０の積層方向からの平面視上、同じ形状及び配置の直接接触領域２１、並びに同じ形状及び配置の間接接触領域２３を有してもよいし、異なる形状及び配置の直接接触領域２１、並びに異なる形状及び配置の間接接触領域２３を有してもよい。

これらの特徴（すなわち、各界面２０における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の数、形状及び配置、並びに、複数の界面２０における直接接触領域２１及び間接接触領域２３の形状及び配置が相違するか否か）は、任意に組み合わせてよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
図１〜４に示すような、積層された５枚の円環状の軟磁性帯と、互いに隣接する軟磁性帯の間に設けられた絶縁層とを含む積層コアの渦電流損失を、ＳｈｉｇｅｒｕＫｏｎｄａｅｔａｌ．，“Ｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｗｄｅｒｃｏｒｅｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＡＩＰＡｄｖａｎｃｅｓ７，０５６６７８（２０１７）に記載される磁気回路法を用いて計算した。

実施例１の積層コアにおいて、互いに隣接する軟磁性帯の間の界面に、一つの部分円環状の絶縁層を設けた。それにより、各界面に、一つの部分円環状の直接接触領域及び一つの部分円環状の間接接触領域が設けられた。直接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに直接接触し、間接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに、絶縁層を介して間接的に接触した。直接接触領域の面積は、界面の面積の０〜１００％とした。なお、軟磁性帯の積層方向から平面視した絶縁層の形状及び配置は、全ての界面において同じであった。軟磁性帯の抵抗率、厚さ、幅、長さ、外径及び内径、絶縁層の抵抗率及び厚さ、磁束密度振幅、並びに磁束密度周波数の値は、表１に記載の通りとした。表１中、幅とは、軟磁性帯の外周と内周と間の距離を意味し、長さとは、軟磁性帯の外周と内周の中間の円の周長、すなわち、外周長と内周長の平均を意味する。計算結果を図１２に示す。なお、図１２中、「直接接触領域の面積割合」は、界面の面積に対する直接接触領域の面積の割合を意味する。

実施例２
実施例１と同様の構造を有する積層コアを作製し、実施例１と同様の磁束密度で渦電流損失を測定した。測定結果を図１２に示す。

実施例１の計算結果と実施例２の測定結果は、よく一致した。実施例１及び２の結果は、直接接触領域が界面の面積の２０％以下の面積を有する場合、渦電流損失が十分に抑制されることを示した。

実施例３
図５及び図６に示すような積層された５枚の円環状の軟磁性帯と、互いに隣接する軟磁性帯の間に設けられた絶縁層とを含む積層コアの渦電流損失を、磁気回路法を用いて計算した。

実施例３の積層コアにおいて、互いに隣接する軟磁性帯の間の界面に、軟磁性帯と同心円状の円環状の形状を有する複数の絶縁層を設けた。それにより、各界面に、界面と同心円状の円環状の形状を有する、複数の直接接触領域及び複数の間接接触領域が設けられた。直接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに直接接触し、間接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに、絶縁層を介して間接的に接触した。各界面における複数の直接接触領域の面積の合計は、界面の面積の０〜１００％とした。なお、絶縁層の数並びに各絶縁層の内径及び外径は、各界面でランダムとした。すなわち、軟磁性帯の積層方向から平面視した絶縁層の配置は、全ての界面において異なっていた。軟磁性帯の抵抗率、厚さ、幅、長さ、外径及び内径、絶縁層の抵抗率及び厚さ、磁束密度振幅、並びに磁束密度周波数の値は、表１に記載の通りとした。計算結果は、以下に記載する実施例４の測定結果とよく一致したため、図示を省略する。

実施例４
実施例３と同様の構造を有する積層コアを作製し、実施例３と同様の磁束密度で渦電流損失を測定した。測定結果を図１３に示す。なお、図１３中、「直接接触領域の面積割合」は、界面の面積に対する複数の直接接触領域の合計面積の割合を意味する。

実施例３及び４の結果は、直接接触領域が界面の面積の６０％以下の面積を有する場合、渦電流損失が十分に抑制されることを示した。実施例３、４のように各界面に複数の直接接触領域がランダムに設けられた積層コアは、実施例１、２のように各界面に一つの直接接触領域が設けられた積層コアと比べて、渦電流損失の抑制に必要な間接接触領域の合計面積、すなわち絶縁層の合計面積が小さかった。この結果は、各界面に複数の直接接触領域をランダムに設けることにより、絶縁層の割合を低減させてより高い占積率を達成しながら、渦電流損失を十分に抑制できることを示している。

実施例５
図７及び図８に示すような積層された３枚の円環状の軟磁性帯と、互いに隣接する軟磁性帯の間に設けられた絶縁層とを含む積層コアの渦電流損失を、磁気回路法を用いて計算した。

実施例５の積層コアにおいて、互いに隣接する軟磁性帯の間の界面が二つ存在した。二つの界面の各々に、軟磁性帯と同心円状の１０個の円環状の絶縁層を設けた。それにより、各界面に、界面と同心円状の円環状の複数の直接接触領域及び複数の間接接触領域が設けられた。直接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに直接接触し、間接接触領域において、互いに隣接する軟磁性帯が互いに、絶縁層を介して間接的に接触した。なお、各絶縁層の幅は軟磁性帯の幅の０．０６倍とした。各界面において、１０個の絶縁層を、軟磁性帯の内縁と外縁の間に軟磁性帯の幅の０．１倍の周期で規則的に配置した。軟磁性帯の積層方向からの平面視において、二つの界面における絶縁層の位相を、互いに０°〜１８０°ずらした。各界面における複数の直接接触領域の面積の合計は、界面の面積の４０％であった。軟磁性帯の抵抗率、厚さ、幅、長さ、外径及び内径、絶縁層の抵抗率及び厚さ、磁束密度振幅、並びに磁束密度周波数の値は、表１に記載の通りとした。計算結果は以下に記載する実施例６の測定結果とよく一致したため、図示を省略する。

実施例６
実施例５と同様の構造を有する積層コアを作製し、実施例５と同様の磁束密度で渦電流損失を測定した。測定結果を図１４に示す。

位相のずれが１０８°〜１８０°の場合、渦電流損失が十分に抑制された。なお、位相のずれが１０８°〜１８０°のとき、軟磁性帯の積層方向からの平面視において、二つの界面の一方の直接接触領域のうち、二つの界面の他方の直接接触領域と重複する領域の面積は、界面の面積の０〜１０％であり、各界面の直接接触領域の合計面積の０〜２５％であった。

１：積層コア、１０：軟磁性帯、２０：界面、２１：直接接触領域、２３：間接接触領域、３０：絶縁層

Claims

積層コアであって、
積層された複数の軟磁性帯と、
互いに隣接する前記軟磁性帯の各界面に部分的に配置された少なくとも一つの絶縁層と、
を含み、
互いに隣接する前記軟磁性帯の各界面が、少なくとも一つの直接接触領域及び少なくとも一つの間接接触領域を有し、
前記少なくとも一つの直接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯が互いに直接接触し、
前記少なくとも一つの間接接触領域において、互いに隣接する前記軟磁性帯が互いに、前記絶縁層を介して間接的に接触する、積層コア。
各界面の前記少なくとも一つの直接接触領域が、複数の直接接触領域であり、合計で界面の面積の６０％以下の面積を有する、請求項１に記載の積層コア。
各界面の前記少なくとも一つの直接接触領域が、一つの直接接触領域であり、界面の面積の２０％以下の面積を有する、請求項１に記載の積層コア。
前記複数の軟磁性帯が、三つ以上の軟磁性帯を含み、
前記積層コアが、互いに隣接する前記軟磁性帯の界面を二つ以上含み、
軟磁性帯の積層方向からの平面視において、互いに隣接する前記界面の一方における少なくとも一つの直接接触領域のうち、互いに隣接する前記界面の他方における少なくとも一つの直接接触領域と重複する領域の面積が、界面の面積の０〜１０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層コア。