(57)【要約】【課題】本発明は、積層型コア及びその製造方法に関する。【解決手段】複数個の単位シートが積層された積層型コアであって、前記単位シートは、金属板と、前記金属板の上面または下面の何れか一面に形成された絶縁層と、を含み、前記絶縁層は、シリカ（ＳｉＯ２）粒子及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位シートが積層された積層型コアであって、
前記単位シートは、金属板と、前記金属板の上面または下面の何れか一面に形成された絶縁層と、を含み、
前記絶縁層は、シリカ（ＳｉＯ２）粒子及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を含む、積層型コア。
【請求項２】
前記コアは前記金属板と前記絶縁層とが交互に積層されてなる、請求項１に記載の積層型コア。
【請求項３】
前記金属板は軟磁性金属リボンが板状に形成されたものである、請求項１または２に記載の積層型コア。
【請求項４】
前記絶縁層は、前記酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子よりも直径が大きい前記シリカ（ＳｉＯ２）粒子の間における空隙が満たされるように、前記シリカ（ＳｉＯ２）粒子よりも直径が小さい前記酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が分散された形態である、請求項１から３の何れか１項に記載の積層型コア。
【請求項５】
金属板を準備する段階と、
マグネシウム（Ｍｇ）アセテート水溶液にシリカ（ＳｉＯ２）粉末を分散してコーティング液を製造する段階と、
前記金属板に前記コーティング液を塗布する段階と、
前記コーティング液が塗布された前記金属板を熱処理して、絶縁層が形成された単位シートを製作する段階と、
前記単位シートを積層する段階と
を含む積層型コアの製造方法。
【請求項６】
前記金属板を準備する段階で、
前記金属板は、軟磁性金属リボンを板状に加工することで製造される、請求項５に記載の積層型コアの製造方法。
【請求項７】
前記金属板に前記コーティング液を塗布する段階で、
前記コーティング液を塗布する方法は、ディッピング法及びスピンコーティング法の何れか一つである、請求項５または６に記載の積層型コアの製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層が形成された前記単位シートを製作する段階で、
前記絶縁層を５００〜６００℃で３０〜６０分間熱処理する、請求項５から７の何れか１項に記載の積層型コアの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層が形成された前記単位シートを製作する段階で、
前記絶縁層は、前記金属板の上面または下面の何れか一面に形成する、請求項５から８の何れか１項に記載の積層型コアの製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層が形成された前記単位シートを製作する段階で、
前記絶縁層は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子よりも直径が大きいシリカ（ＳｉＯ２）粒子の間における空隙が満たされるように、前記シリカ（ＳｉＯ２）粒子よりも直径が小さい前記酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が分散された形態である、請求項５から９の何れか１項に記載の積層型コアの製造方法。
【請求項１１】
前記単位シートを積層する段階で、
前記積層型コアは、前記金属板と前記絶縁層とが交互に積層されてなる、請求項５から１０の何れか１項に記載の積層型コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型コア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源または変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）などの電子部品に用いられるインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗、コンデンサ（ｃｏｎｄｅｎｓｏｒ）などとともに電気回路を構成する最も重要な部品の一つであり、通常、軟磁性コアにコイルが巻回された形態を有する。軟磁性コアは、軟磁性金属粉末をコア形態に成形した圧粉磁心と、数個〜数百個の軟磁性シートを積層して形成した積層型コアと、に大別される。
【０００３】
軟磁性コアは、周波数の増加に従って実効透磁率が減少し、渦電流損失（Ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｌｏｓｓ）及びヒステリシス損失（Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｌｏｓｓ）の増加によるコア損失の増加によって磁気的性質が低下するため、そのための対策が必要である。
【０００４】
ヒステリシス損失は、軟磁性コアに用いられる軟磁性金属の組成を調節することで低減することができ、渦電流損失は、各軟磁性金属粒子同士の絶縁性を確保する方法で低減することができる。この際、積層型コアは複数の軟磁性シートが積層されて形成されるため、渦電流損失を低減するためには、各軟磁性シートの間の絶縁性を確保することが重要な要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０２７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、積層型コアを製造する際に、積層型コアに用いられる単位シートの金属板に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子を含む絶縁層をコーティングすることで、積層型コアの渦電流損失を最小化することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による積層型コアの上記目的は、積層型コアに用いられる単位シートの金属板に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子を含む絶縁層をコーティングすることで達成されることができる。この際、前記コアは、前記金属板と前記絶縁層とが交互に積層されてなり、前記金属板は、軟磁性金属リボンが板状に形成されたものであることができる。また、前記絶縁層は、直径が大きいシリカ（ＳｉＯ２）粒子の間における空隙が満たされるように、直径が相対的に小さい酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が分散された形態であることができる。
【０００８】
一方、本発明の目的は、金属板を準備する段階と、マグネシウム（Ｍｇ）アセテート（ａｃｅｔａｔｅ）水溶液にシリカ（ＳｉＯ２）粉末を分散してコーティング液を製造する段階と、前記金属板に前記コーティング液を塗布する段階と、前記コーティング液が塗布された金属板を熱処理して、絶縁層が形成された単位シートを製作する段階と、前記単位シートを積層する段階と、を含む積層型コアの製造方法により達成されることができる。この際、前記金属板にコーティング液を塗布する時に、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法またはスピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）法が用いられることができ、コーティング液を塗布した後に、５００〜６００℃で３０〜６０分間熱処理を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の積層型コアの製造方法によれば、積層型コアに用いられる単位シートの金属板に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子を含む絶縁層をコーティングすることで、積層型コアの渦電流損失を最小化するとともに、透磁率（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による積層型コアの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による積層型コアを構成する単位シートの断面図である。
【図３】本発明の実施形態による積層型コアの製造方法を図示した工程図である。
【図４】本発明の比較例及び実施例で測定された渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）を示したグラフである。
【図５】本発明の実施形態による絶縁層の断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数形は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数形を含むことができる。また、本明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。
【００１２】
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わる以下の詳細な説明及び好ましい実施形態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、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。本明細書において、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、構成要素は前記用語によって限定されない。
【００１３】
＜積層型コアの構成＞
【００１４】
本発明の実施形態による積層型コアは、複数個の単位シートが積層された形態であって、前記単位シートは、金属板と、前記金属板の上面または下面の何れか一面に形成された絶縁層と、を含むことができる。
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の構成及び作用効果について詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態による積層型コアの斜視図であり、図２は本発明の実施形態による積層型コアを構成する単位シートの断面図である。参照に、図面の構成要素は必ずしも縮尺に従って図示されたものではなく、例えば、本発明の理解を容易にするために、図面の一部構成要素のサイズは他の構成要素に比べ誇張されることがある。
【００１７】
図１及び図２を参照すれば、積層型コア１００は、複数個の単位シート２００が垂直に積層されて形成され、中空部３００が形成された円柱状であることができる。
【００１８】
積層型コア１００を構成する単位シート２００は、金属板２１０と、絶縁層２２０と、を含むことができる。単位シート２００は、金属板２１０の上面または下面の何れか一面に絶縁層２２０がコーティングされている構造を有し、例えば、リング状またはドーナツ状であることができる。この際、リング状またはドーナツ状は、閉ループ形態だけでなく、一部が開放された開ループ形態であってもよい。
【００１９】
金属板２１０は、メトグラス（Ｍｅｔｇｌａｓ：登録商標）などの軟磁性金属リボンを板状に加工して製造することができる、この際、金属板２１０を成す軟磁性金属は、通常、インダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）のコアまたは変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）のコアなどに用いられることができる。
【００２０】
絶縁層２２０なしに、金属板２１０のみで構成された単位シート２００を積層して積層型コア１００を形成する場合、積層型コア１００に巻回されたコイルに電流が流れる時に、各単位シート２００に流れる渦電流（Ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が周辺の単位シート２００に流れることとなり、渦電流損失が大きくなる可能性がある。
【００２１】
したがって、これを抑制する方法として、金属板２１０の上面または下面の何れか一面に絶縁層２２０をコーティングした単位シート２００を製作し、それを積層して積層型コア１００を製作することができる。これにより、電流が印加される時に各単位シート２００で発生した渦電流が周辺の単位シート２００に流れることを防止して、渦電流損失を最小化することができる。
【００２２】
また、絶縁層２２０は、金属酸化物である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子２２１及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子２２２を含み、直径が相対的に大きいシリカ（ＳｉＯ２）粒子２２２の間に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子２２１が分散された形態であることができる。この際、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子２２１がシリカ（ＳｉＯ２）粒子２２２の間における大きい空隙を満たすことで、絶縁層２２０の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）が高くなり、絶縁効果が向上することができる。
【００２３】
＜積層型コアの製造方法＞
【００２４】
図３は本発明の実施形態による積層型コアの製造方法を図示した工程図である。
【００２５】
本発明の実施形態による積層型コアの製造方法は、次のように構成されることができる。本発明の実施形態による積層型コアの製造方法は、金属板を準備する段階（Ｓ３１０）と、マグネシウム（Ｍｇ）アセテート（ａｃｅｔａｔｅ）水溶液にシリカ（ＳｉＯ２）粉末を分散してコーティング液を製造する段階（Ｓ３２０）と、当該金属板に当該コーティング液を塗布する段階（Ｓ３３０）と、当該コーティング液が塗布された金属板を熱処理して、絶縁層が形成された単位シートを製作する段階（Ｓ３４０）と、当該単位シートを積層する段階（Ｓ３５０）と、からなることができる。
【００２６】
金属板を準備する段階（Ｓ３１０）では、メトグラス（Ｍｅｔｇｌａｓ：登録商標）などの軟磁性金属リボンを板状に加工して軟磁性金属板を準備する。軟磁性金属リボンは、磁化させたり磁性を無くしたりすることが容易であるため、軟磁性金属リボンで製造された電子部品は、電力損失が少なく、高周波数で温度上昇が低く、電気エネルギーから磁気エネルギーへの変換が容易である利点がある。
【００２７】
金属板２１０が準備されると、これと別に、マグネシウム（Ｍｇ）前駆体であるマグネシウム（Ｍｇ）アセテート水溶液にシリカ（ＳｉＯ２）粉末を分散してコーティング液を製造（Ｓ３２０）する。この段階は、金属板２１０の上面または下面の何れか一面に絶縁体コーティング層を形成するためのコーティング液を製造する段階であって、コーティング液の構成成分は、金属酸化物である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びシリカ（ＳｉＯ２）であることができる。
【００２８】
コーティング液が製造されると、準備した金属板２１０の上面または下面の何れか一面に当該コーティング液を塗布（Ｓ３３０）し、コーティング液が塗布された金属板２１０を熱処理して絶縁層２２０を形成することで、単位シートを製作（Ｓ３４０）する。
【００２９】
金属板２１０の上面または下面の何れか一面に絶縁層２２０を形成して単位シート２００を製作する方法としては、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法やスピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）法を用いることができる。
【００３０】
ディッピング法は、金属板２１０を当該コーティング液に浸漬することで絶縁層２２０を形成する方法であって、ディッピング回数及び時間を調節することで絶縁層２２０の厚さを調節することができる。この際、金属板２１０をコーティング液に浸漬すると、金属板２１０の全体面が絶縁層２２０でコーティングされ得る。そのため、ディッピング法を用いる場合、金属板２１０の上面または下面の何れか一面を除いた外周面の絶縁層２２０を除去する段階をさらに含むことができる。
【００３１】
また、スピンコーティング法は、スピンコーティング機を用いて金属板２１０を高速回転させながらコーティング液を金属板２１０に塗布することで絶縁層２２０を形成する方法であって、毎分当りの回転数（ｒｐｍ）及び塗布されるコーティング液の量を調節することで絶縁層２２０の厚さを調節することができる。
【００３２】
このように形成された絶縁層２２０は、直径が相対的に大きいシリカ（ＳｉＯ２）粒子の間に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が分散された形態である。金属板２１０の上面または下面の何れか一面に絶縁層２２０が形成されることで、従来のシリカ（ＳｉＯ２）粒子または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を単独で用いて絶縁層２２０を形成する場合に比べ、絶縁層２２０の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）が増加して、渦電流損失（Ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｌｏｓｓ）を最小化するとともに、透磁率（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を最大化することができる。
【００３３】
最後に、製作された単位シート２００を垂直に複数個積層（Ｓ３５０）することで、積層型コア１００を製作する。
【００３４】
上記の方法により製作された積層型コア１００にコイルを巻回する方法でインダクタまたは変圧器を製造することができる。本発明の実施形態による積層型コア１００を用いたインダクタまたは変圧器は、渦電流損失が低減して高い効率を実現することができる。
【００３５】
＜比較例１：金属板上に絶縁層がコーティングされていない積層型コアの製造＞
【００３６】
１）金属板を準備する。
【００３７】
２）当該金属板を１５０個積層して積層型コアを製作する。
【００３８】
３）当該積層型コアの渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）をＢ‐Ｈ  ａｎａｌｙｚｅｒ  ＳＹ‐８２１８装置を用いて測定する。
【００３９】
＜比較例２：絶縁層に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子のみが含まれた積層型コアの製造＞
【００４０】
１）金属板を準備する。
【００４１】
２）マグネシウム（Ｍｇ）アセテート０．０５ｍｏｌをエタノールに溶解してコーティング液を製造する。
【００４２】
３）当該コーティング液を金属板にスピンコーティング法で塗布する。
【００４３】
４）塗布後、５００〜６００℃で３０〜６０分間熱処理して、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子からなる絶縁層が形成された単位シートを製作する。
【００４４】
５）当該単位シートを１５０個積層して積層型コアを製作する。
【００４５】
６）当該積層型コアの渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）をＢ‐Ｈ  ａｎａｌｙｚｅｒ  ＳＹ‐８２１８装置を用いて測定する。
【００４６】
＜実施例：絶縁層に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子が混合された積層型コアの製造＞
【００４７】
１）金属板を準備する。
【００４８】
２）マグネシウム（Ｍｇ）アセテート０．０５ｍｏｌをエタノールに溶解した後、ストーバー法（Ｓｔｏｂｅｒ  ｍｅｔｈｏｄ）で製作された固形分１．６ｗｔ％の、８０ｎｍのシリカ（ＳｉＯ２）コロイド（ｃｏｌｌｏｉｄ）を重量比１：１で混合してコーティング液を製造する。
【００４９】
３）当該コーティング液を金属板にスピンコーティング法で塗布する。
【００５０】
４）塗布後、５００〜６００℃で３０〜６０分間熱処理して、マグネシウム（Ｍｇ）アセテートが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）へ相変化してシリカ（ＳｉＯ２）粒子の空隙を満たすようにすることで、絶縁層がコーティングされた単位シートを製作する。
【００５１】
５）当該単位シートを１５０個積層して積層型コアを製作する。
【００５２】
６）当該積層型コアの渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）をＢ‐Ｈ  ａｎａｌｙｚｅｒ  ＳＹ‐８２１８装置を用いて測定する。
【００５３】
上記の過程により、金属板に絶縁層がコーティングされていない場合（比較例１）、絶縁層がコーティングされているが、絶縁層が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子のみを含む場合（比較例２）、絶縁層が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子の両方を含む場合（実施例）に測定された、積層型コアの渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）は次の表１及び図４の通りである。
【００５４】
【表１】
2016051898.tif 000003
【００５５】
図４は本発明の比較例及び実施例で測定された渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）を示したグラフである。
【００５６】
表１及び図４を参照すれば、積層型コアの渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）は、金属板に絶縁層をコーティングした場合（２１５ｋＷ／ｍ３）の方が、絶縁層をコーティングしていない場合（２４５ｋＷ／ｍ３）に比べ約３０ｋＷ／ｍ３大きく低減し、さらに、絶縁層をコーティングしたが、絶縁層に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子のみを含む場合（２１５ｋＷ／ｍ３）に比べ、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子の両方を含む場合（２０５ｋＷ／ｍ３）の方が渦電流損失値（ｋＷ／ｍ３）がさらに低減することを確認することができる。
【００５７】
したがって、積層型コア１００の渦電流損失を最小化するとともに、透磁率を最大化するためには、積層型コア１００に用いられる単位シート２００の金属板２１０を絶縁層２２０でコーティングすることが好ましく、コーティングする際に、絶縁層２２０が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子のみを含むよりは、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子及びシリカ（ＳｉＯ２）粒子を混合して含むことで、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子がシリカ（ＳｉＯ２）粒子の間の空隙に分散されるようにすることが好ましい。
【００５８】
図５は本発明の実施形態による絶縁層の断面ＳＥＭ写真である。
【００５９】
図５を参照すれば、積層型コア１００に用いられる単位シート２００の絶縁層２２０に示されたように、シリカ（ＳｉＯ２）粒子２２２を目視確認できることが分かる。結局、絶縁層２２０のシリカ（ＳｉＯ２）粒子２２２の間の大きい空隙が、直径が相対的に小さい酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子２２１により満たされることで、絶縁層２２０の密度が高くなり、これによって絶縁効果が向上して、究極的には積層型コア１００の渦電流損失を最小化することができる。
【００６０】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００６１】
１００  積層型コア
２００  単位シート
３００  中空部
２１０  金属板
２２０  絶縁層
２２１  酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子
２２２  シリカ（ＳｉＯ２）粒子
【図１】
2016051898.tif 000004
【図２】
2016051898.tif 000005
【図３】
2016051898.tif 000006
【図４】
2016051898.tif 000007
【図５】
2016051898.tif 000008