(57)【要約】【課題】本発明は、積層コア及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明による積層コアは、電動機などのモータに用いられるコアであって、前記コアは、軟磁性複合体で形成され、少なくとも一つ以上の単位積層体が積層された構造に形成されたことを特徴とする。本発明によると、軟磁性複合体を積層する方式によりコアを製作することにより、軟磁性複合体で形成されたコアの機械的強度を向上させる効果がある。【選択図】図１ａ
2013074787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機などのモータに用いられるコアであって、
前記コアは、軟磁性複合体で形成され、少なくとも一つ以上の単位積層体が積層された構造に形成されたことを特徴とする積層コア。
【請求項２】
前記軟磁性複合体の積層構造は、単位積層体の間に絶縁層が積層されることを特徴とする請求項１に記載の積層コア。
【請求項３】
前記軟磁性複合体の積層構造の単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の積層コア。
【請求項４】
軟磁性複合体を用いてスピンコーティング法により単位積層体を形成する段階と、
前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む積層コアの製造方法。
【請求項５】
積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする請求項４に記載の積層コアの製造方法。
【請求項６】
前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の積層コアの製造方法。
【請求項７】
前記軟磁性複合体を用いてスロットダイコーティング法により単位積層体を形成する段階と、
前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む積層コアの製造方法。
【請求項８】
積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする請求項７に記載の積層コアの製造方法。
【請求項９】
前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の積層コアの製造方法。
【請求項１０】
前記軟磁性複合体を用いてスクリーン印刷法により単位積層体を形成する段階と、
前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む積層コアの製造方法。
【請求項１１】
積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする請求項１０に記載の積層コアの製造方法。
【請求項１２】
前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の積層コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層コア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発電機または電動機などのようなモータは、外箱内の回転子コア及び固定子コアに巻線を挿入した構造に形成される。
【０００３】
この際、回転子コア及び固定子コアは、薄板のケイ素鋼板を打ち抜いてコアを形成した後、積層して構成され、このような各コアを積層する際、互いの間に一定の距離を有する空隙が形成されるように構成される。
【０００４】
しかし、ケイ素鋼板を積層して用いる場合、渦電流損失が大きく、効率性が劣るという問題点があり、銅の使用量が増加するという問題点があった。
【０００５】
このような問題点を解決するために、コアを製作するにあたり粉末磁性材料を用いる方法が提示されている。日本国特許出願公開第１９９４−２４５４５６号の公報には、コアを軟磁性金属系粉末の成形品で構成することにより、コア間の磁路の磁気抵抗を低減して効率の改善を図る方法が開示されている。
【０００６】
しかし、このような粉末磁性材料による成形品などで一体にコアを構成する場合、機械的強度が低下するという致命的な問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するために創出されたものであって、本発明の目的は、軟磁性複合体でコアを製作するにあたり、軟磁性複合体を積層する方式を利用してコアを製作することにより、軟磁性複合体の特性を生かしながらも、機械的強度を増加させることができる積層コア及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による積層コアは、電動機などのモータに用いられるコアであって、前記コアは、軟磁性複合体で形成され、少なくとも一つ以上の単位積層体が積層された構造に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記軟磁性複合体の積層構造は、単位積層体の間に絶縁層が積層されることを特徴とする。
また、前記軟磁性複合体の積層構造の単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１実施例による積層コアの製造方法は、軟磁性複合体を用いてスピンコーティング法により単位積層体を形成する段階と、前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む。
【００１１】
ここで、積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする。
また、前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２実施例による積層コアの製造方法は、前記軟磁性複合体を用いてスロットダイコーティング法により単位積層体を形成する段階と、前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む。
【００１３】
ここで、積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする。
また、前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３実施例による積層コアの製造方法は、前記軟磁性複合体を用いてスクリーン印刷法により単位積層体を形成する段階と、前記単位積層体を厚さ方向に複数に積層する段階と、を含む。
【００１５】
ここで、積層された前記単位積層体の間に絶縁層が夫々さらに積層されることを特徴とする。
また、前記単位積層体は、積層方向の厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００１７】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、電動機などのようなモータのコアを軟磁性複合体を用いて形成することにより、渦電流損失を防止し、効率を向上させる効果がある。
また、軟磁性複合体を積層する方式によりコアを製作することにより、軟磁性複合体で形成されたコアの機械的強度を向上させる効果がある。
また、軟磁性複合体を利用してコアを形成することにより、コアの設計自由度を高める効果がある。
また、軟磁性複合体を利用してコアを形成することにより、銅の使用量を低減する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１ａは本発明の一実施例による積層コアを適用したステータコアを図示した図面であり、図１ｂは本発明の他の実施例による積層コアを適用したステータコアを図示した図面である。
【００２１】
また、図２は本発明の第１実施例による積層コアの形成方法を示す模式図であり、図３は本発明の第２実施例による積層コアの形成方法を示す模式図であり、図４は本発明の第３実施例による積層コアの形成方法を示す模式図である。
【００２２】
本発明による積層コアは、電動機などのモータに用いられるコアであって、前記コアは、粉末磁性材料で形成され、少なくとも一つ以上の単位積層体が積層された構造に形成されることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、積層コアに用いられる粉末磁性材料、即ち、軟磁性複合体は、電気機器のためのインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒｓ）、ステータ（ｓｔａｔｏｒｓ）及びロータ（ｒｏｔｏｒｓ）、駆動器（ａｃｔｕａｔｏｒ）、センサ、及び変圧器コア（ｃｏｒｅ）のコア材料などの用途に用いられる。一般的に、電気機器におけるロータとステータなどの軟磁性コアは、スタックド鋼ラミネート（ｓｔａｃｋｅｄ  ｓｔｅｅｌ  ｌａｍｉｎａｔｅｓ）で作られる。軟磁性複合体（Ｓｏｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ＳＭＣ）材料は軟磁性粒子を基に作られるが、通常、各粒子に電気絶縁コーティングがなされた鉄系粒子を基にする。粉末金属工程により絶縁された粒子を選択的に潤滑剤またはバインダとともに圧縮することにより、軟磁性複合部品が作られる。このような粉末金属技術を利用して軟磁性複合材料が３次元磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｌｕｘ）を収容することができ、圧縮工程により３次元形態が得られるため、軟磁性複合部品を製作するにあたり、より高い自由度を有するＳＭＣ部品を生産することが可能である。
【００２４】
また、軟磁性粉末（または金属粉末）の粒子は、３次元形状（例えば、直方体などの多面体状、球状などの楕円状、シリンダー状、ドーナツ状など）及び２次元薄膜形状（例えば、薄いスライスチップ（ｓｌｉｃｅ  ｃｈｉｐ）状、フレーク（ｆｌａｋｅ）状など）などの多様な形態を有し、軟磁性粉末の粒子の間でポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）系樹脂などがバインダ（ｂｉｎｄｅｒ）の機能をすることにより、構造的強度と形状の維持が可能である。
【００２５】
特に、非結晶質軟磁性粉末の粒子の場合、任意の３次元形状及び２次元薄膜形状の粉末粒子の間でポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）系樹脂などがバインダの機能をすることにより、構造的強度及び形状の維持が可能である。
【００２６】
しかし、このような軟磁性複合体によりコアを形成する場合、既存のコアに比べ強度が劣るという問題点があった。従って、本発明は、このような軟磁性複合体を用いて積層構造のコアを製作することを特徴とする。
【００２７】
軟磁性複合体を利用して単位積層体を形成し、製作された単位積層体を厚さ方向に積層することによりコアを製作する。単位積層体の厚さを１ｍｍ以下に形成することにより、薄い単位積層体が複数に積層されて機械的強度がより向上されることができる。
【００２８】
図１ａは、本発明による軟磁性複合体を用いて積層構造に形成されたステータコア１０の斜視図である。軟磁性複合体を用いてコア１０を形成することにより、渦電流損失を防止して効率を向上させるなどの効果を有するとともに、積層構造に形成することにより、機械的強度の問題点も解決することができる。特に、積層構造のコア１０を形成するにあたり、単位積層体１１の厚さは０．１ｍｍ以下に形成されることができる。０．１ｍｍ以下の単位積層体１１を積層してコア１０を製作することにより機械的強度をさらに向上させ、軟磁性複合体を用いることにより渦電流損失を防止し、効率を向上させることができる。
【００２９】
図１ｂに図示されたように、軟磁性複合体を利用した積層構造のコア２０は、単位積層体２１が積層されて形成され、単位積層体２１の間に絶縁層２２が夫々形成されることができる。
【００３０】
また、磁性材料は変動磁場に露出されると、ヒステリシス損失（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｌｏｓｓ）及び渦電流損失（ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｌｏｓｓ）のためエネルギー損失が発生する。ヒステリシス損失は交番磁界（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）の周波数に比例する反面、渦電流損失は周波数の二乗に比例する。従って、渦電流損失が重要であり、渦電流損失を低減しながらヒステリシス損失を低い水準に維持するために、抵抗を増加させることが好ましい。前記抵抗を改善させるために、粉末の粒子上に絶縁コーティングまたは薄膜を加えることができる。
【００３１】
本発明による軟磁性複合体の材料としては、ニッケル系合金のうちモリパーマロイ粉末（Ｍｏｌｙ−Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ  Ｐｏｗｄｅｒ；ＭＰＰ、８１％Ｎｉ−１７％Ｆｅ−２％Ｍｏ）と、鉄系合金としてセンダスト（ＳＥＮＤＵＳＴ、８５％Ｆｅ−９．５％/ｓｉ−５，５％Ａｌ）とを用いることができるが、特にこれに限定されるものではなく、当業者により選択可能な多様な物質の軟磁性複合体の材料を用いることができるということは勿論である。
【００３２】
図２から図４は、積層コアの形成方法を夫々図示した模式図である。以下、前記図面を参考して本発明の積層構造のコアの製造方法を説明する。
【００３３】
図２は本発明の第１実施例による積層コアの形成方法として、スピンコーティングを利用する方法を図示した図面である。
【００３４】
スピンコーティングを利用する方法は、軟磁性複合体を含む塗布液のスピンコーティングであって、一般的に用いられるスピンコーティング装置は、図２に図示された基本構造を有する。図２を参照すると、スピンコーティング装置は、軟磁性複合体を含む塗布液を提供するためのノズル３１と、カップ３５上に設けられた支持台３３をチャッキングするチャック（ｃｈｕｃｋ）３２と、支持台３３とともにチャック３２を回転させるモータ３６と、を含む。前記スピンコーティング法は、特に、単位積層体の厚さを均一にすることを目的とする。前記スピンコーティング法は、均一化（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ）段階と後続の乾燥段階とで構成される。均一化段階において、軟磁性複合体を含む塗布液を均一に塗布するために、所望の単位積層体の厚さに対応する設定回転速度、所定回転時間、及び前記設定回転底度と所定回転時間の積を選択することにより支持台３３が回転される。乾燥段階において、支持台３３は、均一化段階の間の設定回転速度よりは低い回転速度で回転され、これにより、軟磁性複合体による単位積層体が形成される。このような単位積層体を厚さ方向に複数に積層することにより、積層構造のコアを製作することができる。
【００３５】
図３は本発明の第２実施例による積層コアの形成方法として、スクリーン印刷を利用する方法を図示した図面である。
【００３６】
スクリーン印刷により、軟磁性複合体を含む塗布液４１をスクリーン４３にスキージ４２を利用して密着させて単位積層体を形成することができる。この際、スクリーン４３のパターン形状を調節して、コア製作に適した単位積層体が形成されることができるということは勿論である。また、コア形状のパターンをスクリーン４３を介して製作することができる利点がある。
【００３７】
図４は本発明の第３実施例による積層コアの形成方法として、スロットダイコーティングを利用する方法を図示した図面である。
【００３８】
スロットダイコーティングとは、流動を有する液状の流体（スラリー、粘着剤、ハードコーティング剤、セラミックなど）を無脈動ポンプまたはピストンポンプにより、スロットダイ（Ｓｌｏｔ  Ｄｉｅ）というレオロジー（Ｒｈｅｏｌｏｇｙ）によって内部が設計されて加工された上、下の金型板の間に供給し、液供給パイプから供給された流体を生地、フィルム、ガラス（ｇｌａｓｓ）板、シート（Ｓｈｅｅｔ）に進行方向の幅方向に一定且つ均一な厚さにコーティングする方法である。図４に示すように、軟磁性複合体を含む塗布液５１をスロットダイ５２のノズル５３を介して全面基板５５に塗布することにより、単位積層体層５４を形成することができる。このように形成された単位積層体層５４を厚さ方向に複数に積層することにより、積層構造のコアを製作することができる。
【００３９】
図５は本発明の第４実施例による積層コアの形成方法として、グラビアロール印刷（Ｇｒａｖｕｒｅ  Ｒｏｌｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）を利用する方法を図示した図面である。
【００４０】
図５に図示されたように、銅板ローラー６３の表面にパターン部６３ａを具現し、軟磁性複合体を含む塗布液６４をブレード６５を利用して下部ローラー６３を介して注入して、上部ローラー６１と下部ローラー６３との間のベース基板６２上に積層することにより所望のパターンの軟磁性コアの形状を２次元に具現した後、別の積層機を用いて３次元に積層することにより、３次元形状の軟磁性コアを製作することができる。
【００４１】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による積層コア及びその製造方法はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００４２】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】本発明の一実施例による積層コアを適用したステータコアを図示した図面である。
【図１ｂ】本発明の他の実施例による積層コアを適用したステータコアを図示した図面である。
【図２】本発明の第１実施例による積層コアの形成方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例による積層コアの形成方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施例による積層コアの形成方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施例による積層コアの形成方法であって、グラビアロール印刷（Ｇｒａｖｕｒｅ  Ｒｏｌｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）を利用する方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、２０  積層コア
１１、２１  単位積層体
２２  絶縁層
３０  スピンコーティング装置
３１  ノズル
３２  チャック
３３  支持台
３４  単位積層体
３５  カップ
３６  モータ
４０  スクリーン印刷装置
４１  塗布液
４２  スキージ
４３  スクリーン
５０  スロットダイコーティング装置
５１  塗布液
５２  スロットダイ
５３  ノズル
５４  単位積層体層
５５  全面基板
６０  グラビアロール印刷装置
６１  上部ローラー
６２  ベース基板
６３  下部ローラー
６３ａ  パターン部
６４  塗布液
６５  ブレード
【図１ａ】
2013074787.tif 000003
【図１ｂ】
2013074787.tif 000004
【図２】
2013074787.tif 000005
【図３】
2013074787.tif 000006
【図４】
2013074787.tif 000007
【図５】
2013074787.tif 000008