(57)【要約】  電磁石を用いた機器の出力を向上させることができる電磁石用線材を提供する。  電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材１、１１、２１であって、導電体２、１２、２２の表層に磁性体層３、１３、２３を設けた。
2013046399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材であって、導電体の表層に磁性体層を設けたことを特徴とする電磁石用線材。
【請求項２】
前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が０．７５〜２．１５Ｔであることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項３】
前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が０．７５〜２．１５Ｔであることを特徴とする請求項２に記載の電磁石用線材。
【請求項４】
前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が１．５〜２．１５Ｔであることを特徴とする請求項２に記載の電磁石用線材。
【請求項５】
前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が１．５〜２．１５Ｔであることを特徴とする請求項４に記載の電磁石用線材。
【請求項６】
前記磁性体層の膜厚が３．０〜９．０μｍであり、且つ前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００であることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項７】
前記磁性体層は、Ｆｅを重量比１０％以上含む２元素以上の合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項８】
前記磁性体層は、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金であることを特徴とする請求項７に記載の電磁石用線材。
【請求項９】
前記磁性体層は、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金であることを特徴とする請求項７に記載の電磁石用線材。
【請求項１０】
前記磁性体層の膜厚が、１．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項８に記載の電磁石用線材。
【請求項１１】
前記磁性体層の膜厚が、３．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の電磁石用線材。
【請求項１２】
前記磁性体層の膜厚が、６．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の電磁石用線材。
【請求項１３】
前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電磁石用線材。
【請求項１４】
前記磁性体層の膜厚が、２．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項９に記載の電磁石用線材。
【請求項１５】
前記磁性体層の膜厚が、３．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項９に記載の電磁石用線材。
【請求項１６】
前記磁性体層の膜厚が、６．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項１５に記載の電磁石用線材。
【請求項１７】
前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の電磁石用線材。
【請求項１８】
前記磁性体層は、Ｆｅを主とする合金であり、その膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項１９】
前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１８に記載の電磁石用線材。
【請求項２０】
前記磁性体層は、実質的にＦｅからなることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項２１】
前記磁性体層の膜厚が０μmより大きく３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項２０に記載の電磁石用線材。
【請求項２２】
前記磁性体層の膜厚が１．５μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２１に記載の電磁石用線材。
【請求項２３】
前記磁性体層は、前記導電体と絶縁層との間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項２４】
請求項１から請求項２３のいずれか１つに記載の電磁石用線材が巻き付けられたコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、モータ、ディスクブレーキ、ソレノイド、発電機などの電磁石に使用される電磁石用線材およびコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転力やブレーキの開閉力を得るために、コアに巻線を巻き付けた電磁石が使用されている。この巻線の一般的な線材としては、銅などの導電体（芯材）の外側に絶縁層を設けたものが使用されている。【０００３】
また、電磁石用の線材ではないが、インダクタの巻線用線材において、導電体の表面に磁性体をめっきしたものも知られている。この線材を使用したインダクタでは、１ＭＨｚの周波数帯域において、１０％程度のインダクタンスＵＰの効果があると報告されている（例えば、特開昭６２−２１１９０４号公報参照）。【０００４】
しかしながら、上述した電磁石の吸引力などの性能は、インダクタンスがＵＰしたからといって必ずしも向上するとは限らない。例えば、ディスクブレーキの電磁石においては、インダクタンスがＵＰしたことが直接的にブレーキの開閉力の向上につながるとは限らない。また、モータにおいても、インダクタンスがＵＰしたことが直接的にモータトルクの向上につながるとは限らない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、電磁石を用いた機器の出力を向上させることができる電磁石用線材およびコイルを提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材であって、導電体の表層に磁性体層を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が０．７５〜２．１５Ｔであってもよい。
【０００８】
また好ましくは、前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が０．７５〜２．１５Ｔである。
【０００９】
さらに、前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が１．５〜２．１５Ｔであってもよい。
【００１０】
また好ましくは、前記磁性体層の膜厚が０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であり、且つ前記磁性体層の飽和磁束密度が１．５〜２．１５Ｔである。
【００１１】
また好ましくは、前記磁性体層の膜厚が３．０〜９．０μｍであり、且つ前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００である。
【００１２】
また、前記磁性体層は、Ｆｅを重量比１０％以上含む２元素以上の合金からなるものであってもよい。
【００１３】
さらに、前記磁性体層は、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金であってもよい。
【００１４】
さらにまた、前記磁性体層は、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金である。
【００１５】
一方、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金である磁性体層の膜厚が、１．０〜９．０μｍであってもよく、より好ましくは、３．０〜９．０μｍ、更に好ましくは６．０〜９．０μｍである。また、前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００であってもよい。
【００１６】
また、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金である磁性体層の膜厚が、２．０〜９．０μｍであってもよく、より好ましくは、３．０〜９．０μｍ、更に好ましくは６．０〜９．０μｍである。また、前記磁性体層の初透磁率が５００〜２０００であってもよい。
【００１７】
さらに、前記磁性体層は、Ｆｅを主とする合金であり、その膜厚が０μｍよりも大きく６．０μｍ以下であってもよく、より好ましくは、０μｍよりも大きく３．０μｍ以下である。
【００１８】
また、前記磁性体層は、実質的にＦｅからなるものであってもよい。
【００１９】
また、実質的にＦｅからなる磁性体層の膜厚が、０μmより大きく３．０μｍ以下であってもよく、より好ましくは、１．５〜３．０μｍである。
【００２０】
また、前記磁性体層は、前記導電体と絶縁層との間に設けられていてもよい。
【００２１】
また、本発明に係るコイルは、上記電磁石用線材が巻き付けられてなることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る電磁石用線材は、電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材であって、導電体の表層に磁性体層を設けているので、電磁石の電磁力を向上させることができる。これにより、ソレノイドの吸引力を高めることができ、例えばブレーキに適用した場合、ブレーキの開閉力（吸引力）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁石用線材の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ平角線を用いた場合の電磁石用線材の断面図である。
【図３】図３は、電磁石の吸引力を試験するためのソレノイドの断面図である。
【図４】図４は、図３のソレノイドを用いた吸引力試験において、磁性体層の膜厚と吸引力変化率との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、電磁石用線材を集中巻きモータのステータに使用した場合を示す概要図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、電磁石用線材を分布巻きモータのステータに使用した場合を示す概要図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁石用線材の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、電磁石の吸引力を試験するためのソレノイドの断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、図８のソレノイドを用いた吸引力試験において、電流と吸引力との関係を示すグラフであり、図９（Ｂ）は、磁性体層の膜厚と吸引力変化率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る電磁石用線材１について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁石用線材１の構成を示す断面図である。
【００２５】
電磁石用線材１は、線材の芯である導電体２と、この導電体２の外側を覆う磁性体層３と、この磁性体層３のさらに外周を覆う絶縁層４とで構成されている（磁性体層３は、導電体２と絶縁層４との間に設けられている）。
【００２６】
導電体２は、その断面形状が円形をなしており、素材として導電性を有する銅が使用されている。
【００２７】
磁性体層３は、導電性を有するものであり、数μｍオーダーの厚みに形成されている。この磁性体層３は、導電体２の外周の全体を均一に覆う態様でめっきなどによって形成されている。磁性体層３の材料としては、Ｆｅを重量比１０％以上含む２元素以上の合金によって形成されている。また、好ましくは、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金によって形成されている。
【００２８】
絶縁層４は、例えば、エナメル絶縁層であり、その層の厚みは約３５μｍに形成されている。
【００２９】
また、電磁石用線材は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、平角線で構成することもできる。
【００３０】
図２（Ａ）に示す電磁石用線材１１は、線材の芯である導電体１２の断面形状が矩形状であり、その４辺の外側の全体を覆うように磁性体層１３が形成されている。また、この磁性体層１３の外側には、磁性体層１３の外側の全体を覆うように絶縁層１４が形成されている。このような平角線は、コアに巻き付ける際に隣接する線材との間に隙間が生じないように巻き付けることができる点で優れている。
【００３１】
また、図２（Ｂ）に示す電磁石用線材２１は、断面矩形状の導電体２２の下辺の下側にのみ磁性体層２３を形成したものである。そして、これらの外側を覆うように絶縁層２４が形成されている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る電磁石用線材１を用いたソレノイド５０の吸引実験について、図３および図４を用いて説明する。本事例は、電磁石用線材１の磁性体層の材質および膜厚を変えたときのソレノイド５０の吸引力ＵＰ（トルクＵＰ）の効果を実験によって検証したものである。
【００３３】
従来、このような電磁石用線材としては、導電体の外側に絶縁層のみを有するものが使用されていて、本実施の形態のように導電体２の外側に磁性体層３を設けた線材は使用されていなかった。これは、（１）電磁石用線材として磁性体層３を設けても、ソレノイド５０の吸引力の向上には寄与しないと一般的に考えられていたこと、（２）線材のコストアップになることによる。しかしながら、今回、磁性体層３を設けた電磁石用線材１（１１、２１）を実際に使用することにより、ソレノイド５０の吸引力の向上を見込めることが判明した。
【００３４】
この実験では、電磁石用線材として以下の３種類を実験している。
（Ａ）電磁石用線材１Ａ（線径φ０．５）
導電体：主に銅
磁性体層：Ｆｅを主とする合金
磁性体層の外側に絶縁層エナメル（３５μｍ）
（Ｂ）電磁石用線材１Ｂ（線径φ０．５）
導電体：主に銅
磁性体層：Ｆｅ−５０Ｎｉ  熱処理あり
磁性体層の外側に絶縁層エナメル（３５μｍ）
（Ｃ）電磁石用線材１Ｃ（線径φ０．５）
導電体：主に銅
磁性体層：Ｆｅ−８０Ｎｉ  熱処理なし
磁性体層の外側に絶縁層エナメル（３５μｍ）
なお、以下の説明で、符号に付されたＡ，Ｂ，Ｃの添字は、それぞれ、上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の電磁石用線材に対応するものとする。
【００３５】
この電磁石用線材１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれの初透磁率は、比透磁率で、１００、２０００、５００である。
【００３６】
また、電磁石用線材１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれの飽和磁束密度（Ｔ）は、２．０（Ｔ）、１．５（Ｔ）、０．７５（Ｔ）である。
【００３７】
ソレノイド５０Ａのコイル５１Ａは、図３に示すように、断面Ｅ字型の固定鉄心５２（コア５３の直径φ６ｍｍ）に電磁石用線材１Ａを１７ターン巻き付けたものである。また、吸引する電磁鋼板５４は、ＪＦＥスチール製、４５ＪＮ１６００である。さらに、コイル５１と電磁鋼板５４とのギャップｔは１ｍｍに設定した。
【００３８】
同様に、ソレノイド５０Ｂ、５０Ｃも線材（磁性体層の材質）が異なるのみで、その基本構成は同じである。
【００３９】
このような装置において、磁性体層３の膜厚（めっき厚）を１．０μｍ、２．０μｍ、３．０μｍ、６．０μｍ、９．０μｍに変えた場合の吸引力の変化について調べた。電流値は５Ａ／ｍｍ２である。この実験結果を、図４に示す。このグラフは、横軸にめっき厚（μｍ）、縦軸に磁性体層のない線材を使用したコイルに対する吸引力変化率（％）をとり、めっき厚毎に吸引力変化率をプロットしたものである。なお、この図４のグラフでは、電磁石用線材１Ａを用いたソレノイド５０Ａのデータを符号５５Ａ、電磁石用線材１Ｂを用いたソレノイド５０Ｂのデータを符号５５Ｂ、電磁石用線材１Ｃを用いたソレノイド５０Ｃのデータを符号５５Ｃで示している。
【００４０】
この図４のグラフからは、電磁石用線材１Ａ、１Ｂ、１Ｃのいずれも、（１）吸引力変化率がプラスの値であることから、磁性体層を設けることによって吸引力をＵＰさせることができること、（２）磁性体層３の材質によって吸引力変化率の値が異なること、（３）磁性体層の膜厚によって、吸引力変化率の値が異なること、が判明した。
【００４１】
また、図４のグラフから、以下のことが判断できる。
【００４２】
（ｉ）電磁石用線材１Ａ（図４のグラフの符号５５Ａ）の場合には、磁性体層の膜厚が０．６μｍ以上で吸引力変化率が１％以上となり、磁性体層の膜厚が６．０μｍのときに吸引力変化率が最大値で４．５％になることが判明した。また、膜厚を６．０μｍ以上にすると、吸引力変化率が最大値よりも減少する傾向にあることが判明した。
【００４３】
（ｉｉ）電磁石用線材１Ｂ（図４のグラフの符号５５Ｂ）の場合には、磁性体層の膜厚の増加と共に吸引力変化率が高くなり、膜厚１．０μｍ以上で吸引力変化率が１％以上となり、また膜厚９．０μｍのときに吸引力変化率が最大値で８．０％になることが判明した。また、めっき厚を９．０μｍよりも厚くすることで、吸引力ＵＰをさらに実現することができそうなことが判明した。さらに、めっき厚を９．０μｍよりも厚くした或る厚みで最大値となりそうなこと、及び、その厚みを超える厚みでは、上記（Ａ）のように吸引力が下がるのではないかということが予測される。
【００４４】
（ｉｉｉ）電磁石用線材１Ｃ（図４のグラフの符号５５Ｃ）の場合には、磁性体層の膜厚の増加と共に吸引変化率が高くなり、膜厚２．０μｍ以上で吸引力変化率が１％以上となり、また膜厚９．０μｍのときに吸引力が最大値で７．２％変化することが判明した。また、めっき厚を９．０μｍよりも厚くすることで、吸引力ＵＰをさらに実現することができそうなことが判明した。さらに、めっき厚を９．０μｍよりも厚くした或る厚みで最大値となりそうなこと、及び、その厚みを超える厚みでは、上記（Ａ）のように吸引力が下がるのではないかということが予測される。
【００４５】
（ｉｖ）磁性体層３（１３、２３）の材料を、Ｆｅを主とする合金、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金の３種類で実験しているが、どの合金の場合も磁性体層３（１３、２３）を設けない場合と比較して、吸引力変化率が向上した。このように、Ｆｅ−Ｎｉ合金のＮｉの含有する合金で磁性体層３（１３、２３）を設けることにより、吸引変化率を向上させることができる。
【００４６】
（ｖ）図４のグラフにおいて、磁性体層３（１３、２３）の膜厚を少なくとも０μｍよりも大きく（０μｍは含まない）することにより、磁性体層３（１３、２３）を設けない場合と比較して、吸引力が向上すると推定できる。
【００４７】
（ｖｉ）また、図４のグラフにおいて、いずれの合金の場合でも、磁性体層３のめっき厚が３．０μｍ程度までであるときには飽和磁束密度の影響が大きく、３．０μｍ以上では徐々に初透磁率の影響が大きくなると推定される。
【００４８】
（ｖｉｉ）飽和磁束密度が０．７５〜２．０Ｔ（５５Ｃ，５５Ｂ，５５Ａに対応）で、磁性体層３のめっき厚が０より大きく６．０μｍ以下であると、めっき厚が増加するにつれて吸引力変化率が増加することが判明した。また、飽和磁束密度が０．７５〜２．０Ｔで、めっき厚が０μｍより大きく３．０μｍ以下であると、めっき厚に対する吸引力変化率の増加量が、３．０〜６．０μｍの場合と比べて大きくなることが判明した。
【００４９】
（ｖｉｉｉ）飽和磁束密度が１．５〜２．０Ｔ（５５Ｂ，５５Ａに対応）では、めっき厚が０μｍより大きく６．０μｍ以下であるときに、各めっき厚における吸引力変化率が、飽和磁束密度０．７５Ｔの場合（５５Ｃに対応）と比べて大きいことが判明した。特に、飽和磁束密度が１．５〜２．０Ｔでめっき厚が０μｍより大きく３．０μｍ以下であると、各めっき厚における吸引力変化率が、飽和磁束密度０．７５Ｔの場合と比べて２倍以上大きいことが判明した。
【００５０】
また、飽和磁束密度が１．５〜２．０Ｔで膜厚が０μｍより大きく３．０μｍ以下であると、めっき厚に対する吸引力変化率の増加量が、３．０〜６．０μｍの場合と比べて大きくなることが判明した。
【００５１】
（ｉｘ）上記（ｖｉｉ）及び（ｖｉｉｉ）において、初透磁率は１００〜２０００であるが、０より大きく６．０μｍ以下のめっき厚の範囲では飽和磁束密度の影響が大きい傾向があるため、初透磁率は１００以上であればよい。
【００５２】
（ｘ）上記（ｖｉ）〜（ｉｘ）において、めっき厚の下限を１．０μｍとするのがより好ましい。
【００５３】
（ｘｉ）めっきは厚みを持たせて成形することが難しいため、めっき厚に対する吸引力変化率の増加量が大きい範囲であれば、めっきを薄くして容易に製造することができ、かつ効果的に吸引力を得ることができる。飽和磁束密度は上述のように０．７５以上で改善効果があるが、１．５以上とすることで効果が顕著に現れる。
【００５４】
（ｘｉｉ）また、好ましくは、初透磁率が５００〜２０００で、めっき厚３．０〜９．０μｍ（５５Ｂ，５５Ｃに対応）であり、より好ましくは、めっき厚が６．０μｍ〜９．０μｍである。
【００５５】
（ｘｉｉｉ）上記（ｘｉｉ）において、さらに飽和磁束密度を０．７５以上１．５以下としてもよいが、めっき厚３．０〜９．０μｍの範囲では初透磁率の影響が大きくなるため、飽和磁束密度は０．７５以上であればよい。
【００５６】
めっき厚が３．０〜９．０μｍの範囲である場合は、上述のように飽和磁束密度よりも初透磁率の影響が大きいため、飽和磁束密度を大きい値にした上でめっき厚を当該範囲内とすることでより大きな吸引力改善効果が得られる。また、めっき厚を６．０〜９．０μｍとすることで、Ｆｅ−Ｎｉ合金の場合はＦｅを主成分とする合金の場合よりも大きな吸引力改善効果が得られる。
【００５７】
尚、本実施の形態では磁性体層の形成にＦｅ−Ｎｉ合金を使用したが、これに限らず、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＮｉＭｏなどの他の金属との合金を使用した場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る電磁石用線材１を用いたモータについて、図５及び図６を用いて説明する。図５は、電磁石用線材１（１１、２１）をモータ３０のステータ３１に使用した場合を示す概要図である。なお、図５で示すモータ３０は、集中巻きモータである。
【００５９】
このモータ３０は、回転軸３２の外周に設けられた４つのロータ３３と、モータの筐体３４側に取り付けられたステータ３１とを備えている。このステータ３１のコア３５は筐体３４と一体であり、このコア３５に電磁石用線材１（１１、２１）が直接巻かれる態様で構成されている。
【００６０】
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、分布巻きモータ４０に電磁石用線材１（１１、２１）を適用したものを示している。なお、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、図５と同じ構成のものは、同一符号を付して示してある。
【００６１】
このモータ４０は、ステータコア４１を筐体４２と別体で設けられている。すなわち、予めステータコア４１に電磁石用線材１（１１、２１）を巻き付けておき、このステータコア４１を筐体４２側に取り付けるものである。より詳細には、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、筐体４２側に設けられたスロット４３の内部に、巻線後のステータコア４１を埋め込むことによって構成している。
【００６２】
このように、電磁石用線材１（１１、２１）は、集中巻きモータ３０であっても、分布巻きモータ４０であっても適用することができる。また、これらのモータは、いわゆる直流モータ（ＤＣブラシレスモータ）であっても、交流モータ（誘導電動機）であっても適用することができる。
【００６３】
本発明の実施の形態に係る電磁石用線材によれば、導電体２（１２、２２）の表層に磁性体層３（１３、２３）を設けているので、電磁石の電磁力を向上させることができる。これにより、ソレノイド５０Ａ（５０Ｂ、５０Ｃ）の吸引力を高めることができ、例えばブレーキに適用した場合、ブレーキの開閉力（吸引力）を向上させることができる。
【００６４】
また、磁性体層３（１３、２３）は、Ｆｅを重量比１０％以上含む２元素以上の合金で形成しており、好ましくは、磁性体層３（１３、２３）がＦｅ−５０Ｎｉ合金またはＦｅ−８０Ｎｉ合金で形成しているので、磁性体層３（１３、２３）をめっきなどによって容易に形成することができる。
【００６５】
一方、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金の磁性体層３（１３、２３）の膜厚を１．０〜９．０μｍにしているので、吸引変化率を１％以上にすることができる。また、より好ましくは３．０〜９．０μｍにしているので、上記（Ａ）の電磁石用線材１Ａを使用する場合と比較して、吸引力変化率を大きくすることができ、電磁石を用いたソレノイドなどの吸引力を向上させることができる。
【００６６】
また、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金の磁性体層３（１３、２３）の膜厚を２．０〜９．０μｍにしているので、吸引変化率を１％以上にすることができる。また、より好ましくは６．０〜９．０μｍにしているので、上記（Ａ）の電磁石用線材１Ａを使用する場合と比較して、吸引力変化率を大きくすることができ、電磁石を用いたソレノイドなどの吸引力を向上させることができる。
【００６７】
さらに、磁性体層３（１３、２３）がＦｅを主とする合金であり、その膜厚を０．６〜９．０μｍ、より好ましくは１．０〜６．０μｍにしているので、吸引変化率が最大となる膜厚６．０μｍを超えてめっきすることがなくなる。めっき厚は薄い方がより好ましいので、必要以上に膜厚を厚くすることがなくなるようにすることができる。
【００６８】
また、磁性体層３（１３、２３）がＦｅを主とする合金であり、好ましくは、膜厚を０．６〜３．０μｍ、より好ましくは膜厚を１．０〜３．０μｍにしているので、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−８０Ｎｉ合金で磁性体層３を形成した場合と比較して、吸引変化率をより向上させることができ、電磁石を用いたソレノイドなどの吸引力を向上させることができる。
【００６９】
他方、磁性体層３（１３）は、導電体２（１２）と絶縁層４（１４）との間に設けられているので、銅を材料とする導電体２（１２）にめっきで容易に磁性体層３（１３）を形成することができる。
【００７０】
上記第１実施形態では、磁性体層３（１３、２３）がＦｅ金属を所定量含む合金からなるものを例に挙げた。これに加えて、本発明者は、磁性体層がＦｅ単体からなる場合にも、電磁石用線材に磁性体層を設けない場合と比較して吸引力をＵＰさせることができることを見出した。
【００７１】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁石用線材の構成を示す断面図である。尚、本実施形態に係る電磁石用線材の構成は、第１の実施形態に係る電磁石用線材と基本的に同じであるので、以下に異なる部分を説明する。
【００７２】
電磁石用線材７１は、線材の芯である導電体７２と、この導電体７２の外側を覆う磁性体層７３と、この磁性体層７３の外周を覆う金属層７４と、この金属層７４のさらに外周を覆う絶縁層７５とで構成されている。すなわち磁性体層７３は、導電体７２と金属層７４との間に設けられている。本実施形態では、電磁石用線材７１の線径は例えばφ０．５である。
【００７３】
磁性体層７３は、磁性体層がＦｅ一元素からなる膜で形成されている。磁性体層の膜厚は、０μｍよりも大きく３．０μｍ以下であり、好ましくは１．５μｍ以上３．０μｍ以下である。金属層７４は、数μｍオーダーの厚みに形成されており、例えばＮｉからなる。
【００７４】
この磁性体層７３（Ｆｅ一元素からなる膜）の飽和磁束密度は２．１５Ｔである。膜厚が０より大きく３μｍ以下では飽和磁束密度の影響が大きくなるため、Ｆｅ一元素からなる膜を形成した場合の吸引力変化率は、Ｆｅを主とする合金からなる膜を形成した場合と同様の特性を示すと推定される。
【００７５】
図８は、電磁石の吸引力を試験するためのソレノイドの断面図である。
【００７６】
ソレノイド８０のコイル８１ａ,８１ｂは、図８に示すように、断面略コの字型の固定鉄心８２におけるコア８３ａ,８３ｂに、電磁石用線材７１をそれぞれ１５０ターンで巻き付けたものであり、コイル８１ａ，８１ｂの内径はφ２０である。コイル８１ａ,８１ｂと、ロードセル８５が取り付けられた電磁鋼板８４とのギャップｔ’は、例えば１．０ｍｍ又は２．０ｍｍである。
【００７７】
上記のように構成される装置において、磁性体層８３を設けない線材或いは磁性体層８３の膜厚を１．５μｍ，３．０μｍの線材を使用した場合における電流と吸引力の関係、及び磁性体層の膜厚と吸引力変化率との関係について調べた。この実験結果を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。なお、図９（Ａ）は横軸に電流（Ａ）、縦軸に吸引力（Ｎ）を取り、電流の大きさ毎に吸引力をプロットしたものである。この図９（Ａ）では、ギャップｔ’＝１．０ｍｍにおいて磁性体層８３を設けない線材を用いたソレノイドのデータを符号９１、磁性体層８３の膜厚１．５μｍの線材を用いたソレノイドのデータを符号９２、磁性体層８３の膜厚３．０μｍの線材を用いたソレノイドのデータを符号９３で示している。また、ギャップｔ’＝２．０ｍｍにおいて磁性体層８３を設けない線材を用いたソレノイドのデータを符号９４、磁性体層８３の膜厚１．５μｍの線材を用いたソレノイドのデータを符号９５、磁性体層８３の膜厚３．０μｍの線材を用いたソレノイドのデータを符号９６で示している。
【００７８】
図９（Ａ）に示すように、ギャップｔ’＝１．０ｍｍ（符号９１，９２，９３），２．０ｍｍ（符号９４，９５，９６）のいずれに場合においても、電流を増大させると吸引力が増大することが判明した。また、ギャップｔ’を一定とした場合、線材に磁性体層を設けることによって吸引力を増大できることが判明した。一方、磁性体層の膜厚を一定とした場合には（例えば、符号９２と符号９５）、ギャップｔ’が小さい値であるほど吸引力が増大し、ｔ’＝１．０ｍｍである場合の吸引力は、いずれの電流値においてもｔ’＝２．０ｍｍである場合と比較して２倍以上の値を示すことが判明した。
【００７９】
図９（Ｂ）は横軸にＦｅ膜厚（μm）、縦軸に吸引力変化率（％）をとり、Fe膜の厚さ毎に吸引力の変化率をプロットしたものである。この図９（Ｂ）では、ギャップｔ’＝１．０としたときのソレノイドのデータを符号９７、ギャップｔ’＝２．０ｍｍとしたときのソレノイドのデータを符号９８で示している。
【００８０】
図９（Ｂ）に示すように、ギャップｔ’を一定とした場合、磁性体層の膜厚を増大させると吸引力変化率を増大できることが判明した。また、ギャップｔ’＝１．０ｍｍで（図９（Ｂ）のグラフの符号９７）膜厚１．５μｍのときに変化率約１．８％、膜厚３．０μｍのときに変化率約５．６％となることが判明した。ギャップｔ’＝２．０ｍｍでは（図９（Ｂ）のグラフの符号９８）、膜厚１．５μｍのときに変化率約２．０％、膜厚３．０μｍのときに変化率約１１％となることが判明した。加えて、いずれのギャップ値においても、膜厚が１．５μｍ以上でその変化率の増加の度合いが大きくなっていることから、膜厚１．５μｍを吸引力変化率の臨界値と推定することができる。
【００８１】
本実施形態に係る電磁石用線材によれば、磁性体層７３がＦｅからなる膜で形成されることにより、磁性体層７３を設けない場合と比較して、吸引力変化率を向上させることができ、電磁石を用いたソレノイドなどの吸引力を向上させることができる。また、Ｆｅからなる磁性体層７３の膜厚１．５〜３．０μｍとしているので、吸引力変化率をより向上させることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では磁性体層７３がＦｅからなるが、これに限らず、実質的にＦｅからなるものであってもよい。本構成によっても上記同様の効果を奏することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態に係る電磁石用線材について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００８４】
例えば、本実施の形態では、電磁石を用いた製品としてソレノイドおよびモータを例にしているが、他の製品であって、吸引力をＵＰさせることで性能向上を図れる製品であれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）、１１、２１、７１  電磁石用線材
２、１２、２２、７２  導電体
３、１３、２３、７３  磁性体層
４、１４、２４、７５  絶縁層
３０  集中巻きモータ
３１  ステータ
３２  回転軸
３３  ロータ
３４  筐体
４０  分布巻きモータ
４１  ステータコア
４２  筐体
４３  スロット
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、８０  ソレノイド
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、８１ａ、８１ｂ  コイル
５２、８２  固定鉄心
５３、８３ａ，８３ｂ  コア
５４、８４  電磁鋼板
７４  金属層
８５  ロードセル
ｔ、ｔ’  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月29日(2013.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材であって、導電体の表層に磁性体層を設けると共に、
前記磁性体層はＦｅからなることを特徴とする電磁石用線材。
【請求項２】
前記磁性体層の膜厚が０μｍより大きく３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項３】
前記磁性体層の膜厚が１．５μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項４】
前記磁性体層は、前記導電体と絶縁層との間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項５】
前記磁性体層は、前記導電体表面にめっきにて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項６】
前記導電体は、断面が略矩形であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の電磁石用線材が巻き付けられたコイル。
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月27日(2013.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことで磁場が生じる電磁石のコイルに使用される電磁石用線材であって、導電体の表層に磁性体層を設けると共に、
前記磁性体層はＦｅを含有する合金からなり、
前記磁性体層の初透磁率は、比透磁率で５００〜２０００であり、
前記磁性体層の厚みが６μｍ〜９μｍであることを特徴とする電磁石用線材。
【請求項２】
前記磁性体層は、Ｆｅ−Ｎｉ合金であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁石用線材。
【請求項３】
前記磁性体層は、前記導電体と絶縁層との間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁石用線材。
【請求項４】
前記磁性体層は、前記導電体表面にめっきにて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項５】
前記導電体は、断面が略矩形であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電磁石用線材。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の電磁石用線材が巻き付けられたコイル。
【国際調査報告】
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