特許 6870250 積層コアおよび積層コアの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6870250

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】積層コアおよび積層コアの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/18 20060101AFI20210426BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20210426BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/18 B

   H02K15/02 F

   H01F41/02 B

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-180497(P2016-180497)

(22)【出願日】2016年9月15日

(65)【公開番号】特開2018-46681(P2018-46681A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】横田 将幸

(72)【発明者】

【氏名】山本 雅春

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１１９８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６７４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５０８３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／１８

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０２Ｋ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアであって、
複数の前記積層コア用板材は、第１面側に形成され、前記第１面とは反対の第２面側に窪む凹部と、前記第２面から突出する凸部と、を備え、
隣接する一方の前記積層コア用板材の前記凹部に、隣接する他方の前記積層コア用板材の前記凸部が嵌め込まれた状態で、複数の前記積層コア用板材が板厚方向に積層されており、
前記凸部の外周面には、前記凹部に前記凸部が嵌め込まれて形成される前記凹部の内底面と前記凸部の先端面との間の隙間内の空気を外部に逃がすための溝部が設けられ、
前記凸部の周方向において、前記溝部の長さは、前記溝部が設けられていない部分の長さよりも小さい、積層コア。

【請求項2】

前記溝部は、前記凸部の突出方向に沿って延びるように形成されている、請求項１に記載の積層コア。

【請求項3】

複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアの製造方法であって、
複数の前記積層コア用板材の各々において、第１面側から前記第１面とは反対の第２面側に窪む凹部と、前記第２面から突出する凸部を形成し、
複数の前記積層コア用板材の各々において、前記凸部の外周面に、前記凹部に前記凸部が嵌め込まれて形成される前記凹部の内底面と前記凸部の先端面との間の空気を外部に逃がすための前記凸部の周方向における長さが形成されていない部分の前記凸部の周方向の長さよりも小さい溝部を形成し、
前記溝部が形成された複数の前記積層コア用板材を隣接して配置し、隣接する一方の前記積層コア用板材の前記凹部に、隣接する他方の前記積層コア用板材の前記凸部を嵌め込むことによって、複数の前記積層コア用板材を板厚方向に隣接させて積層し、
積層された複数の前記積層コア用板材に対して熱処理を行う、積層コアの製造方法。

【請求項4】

前記積層コア用板材において、プレス加工により、前記凹部と、前記凸部と、前記溝部とを同時に形成する、請求項３に記載の積層コアの製造方法。

【請求項5】

複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアであって、
複数の前記積層コア用板材は、第１面側に形成され、前記第１面とは反対の第２面側に窪む凹部と、前記第２面から突出する凸部と、を備え、
隣接する一方の前記積層コア用板材の前記凹部に、隣接する他方の前記積層コア用板材の前記凸部が嵌め込まれた状態で、複数の前記積層コア用板材が板厚方向に積層されており、
前記凹部の内周面および前記凸部の外周面の少なくとも一方には、前記凹部に前記凸部が嵌め込まれて形成される前記凹部の内底面と前記凸部の先端面との間の隙間内の空気を外部に逃がすための溝部が設けられ、
前記凸部の周方向における前記溝部の長さまたは前記凹部の周方向における前記溝部の長さは、それぞれ前記凸部の周方向における前記溝部が設けられていない部分の長さまたは前記凹部の周方向における前記溝部が設けられていない部分の長さの半分以下である、積層コア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、積層コアおよびその積層コアの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、複数の環状コアシート（積層コア用板材）が板厚方向に積層されたステータコア（積層コア）が開示されている。この環状コアシートには、上面に形成され、上方に突出する凸部と、下面のうち凸部に対応する位置に形成され、上方に向かって窪む凹部とが設けられている。そして、特許文献１に記載のステータコアは、積層方向に隣接する一方の環状コアシートの凹部に、積層方向に隣接する他方の環状コアシートの凸部が圧入されることにより、隣接する環状コアシート同士が固定されることによって、作製されている。

【0004】

ここで、上記特許文献１のステータコアでは、高い固定強度を得るために、凹部の内側面と凸部の外側面とのクリアランスを小さくするとともに、凹部の内側面と凸部の外側面とが接触する長さ（固定部の高さ方向の長さ）を大きくすると、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間に空気が残留する場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１１９５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、環状コアシートに対して熱処理を行うことにより、磁気特性の改善、または、応力状態の調整を行うことが可能である。この場合に、特許文献１に記載のステータコアでは、積層方向に隣接する一方の環状コアシートの凹部に、積層方向に隣接する他方の環状コアシートの凸部が圧入される（嵌め込まれる）際に、環状コアシートに応力が加えられるため、積層前（ステータコア作製前）に熱処理を行ったとしても、凹部に凸部を圧入した後（ステータコアが作製された後）に、磁気特性が低下したり、応力歪が発生したりする。このため、凹部に凸部を圧入した後に、ステータコアに対して、磁気特性の改善、または、応力状態の調整のための熱処理を行う必要がある。

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載のステータコアでは、凹部に凸部を嵌め込んだ後（ステータコアが作製された後）に、ステータコアに対して、磁気特性の改善、または、応力状態の調整のための熱処理を行った場合には、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間に残留した空気が膨張することに起因して、ステータコアが変形してしまうという場合があるという問題点（課題）があることを本願発明者は発見した。

【0008】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、凹部に凸部を嵌め込んだ後に、熱処理を行った場合であっても、積層コアが変形するのを抑制することが可能な積層コアおよびその積層コアの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明の第１の局面による積層コアは、複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアであって、複数の積層コア用板材は、第１面側に形成され、第１面とは反対の第２面側に窪む凹部と、第２面から突出する凸部と、を備え、隣接する一方の積層コア用板材の凹部に、隣接する他方の積層コア用板材の凸部が嵌め込まれた状態で、複数の積層コア用板材が板厚方向に積層されており、凸部の外周面には、凹部に凸部が嵌め込まれて形成される凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を外部に逃がすための溝部が設けられ、凸部の周方向において、溝部の長さは、溝部が設けられていない部分の長さよりも小さい。

【0010】

本発明の第１の局面による積層コアでは、上記のように、積層コア用板材の凸部に、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を外部に逃がすための溝部を設ける。これにより、溝部により、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を、積層コアの外部に逃がすことができるので、凹部に凸部を嵌め込んだ後に、熱処理を行った場合であっても、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内に残留した空気が膨張することに起因して積層コアが変形するのを抑制することができる。

【0011】

上記第１の局面による積層コアにおいて、空気逃がし部は、凸部の外周面に形成された溝部を含む。これにより、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を、溝部を介して、積層コアの外部に逃がすことができる。

【0012】

この場合、好ましくは、溝部は、凸部の突出方向に沿って延びるように形成されている。このように構成すれば、溝部を、容易に形成することができる。

【0013】

本発明の第２の局面による積層コアの製造方法は、複数の積層コア用板材が板厚方向に隣接する積層コアの製造方法であって、複数の積層コア用板材の各々において、第１面側から第１面とは反対の第２面側に窪む凹部と、第２面から突出する凸部を形成し、複数の積層コア用板材の各々において、凸部の外周面に、凹部に凸部が嵌め込まれて形成される凹部の内底面と凸部の先端面との間の空気を外部に逃がすための凸部の周方向における長さが形成されていない部分の凸部の周方向の長さよりも小さい溝部を形成し、溝部が形成された複数の積層コア用板材を隣接して配置し、隣接する一方の積層コア用板材の凹部に、隣接する他方の積層コア用板材の凸部を嵌め込むことによって、複数の積層コア用板材を板厚方向に隣接させて積層し、積層された複数の積層コア用板材に対して熱処理を行う。

【0014】

本発明の第２の局面による積層コアの製造方法では、上記第１の局面による積層コアと同様に、凹部に凸部を嵌め込んだ後の熱処理時に、溝部により、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を、外部に逃がすことができるので、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内に残留した空気が膨張することに起因して変形するのが抑制された、積層コアを得ることができる。また、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間内の空気を、溝部を介して、積層コアの外部に逃がすことができる。

【0015】

上記第２の局面による積層コアの製造方法において、好ましくは、積層コア用板材において、プレス加工により、凹部と、凸部と、溝部とを同時に形成する。このように構成すれば、凹部と、凸部と、溝部とを別々の工程により形成する場合と比べて、積層コアの製造工程を効果的に減少させることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、上記のように、凹部に凸部を嵌め込んだ後に、熱処理を行った場合であっても、積層コアが変形するのを抑制することが可能な積層コアおよびその積層コアの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態による積層コアを示した斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による積層コアを示した上面図である。

【図3】図２の６００−６００線に沿った断面図である。

【図4】本発明の一実施形態による積層コア用板材を示した下面図である。

【図5】本発明の一実施形態による積層コア用板材の凹部および凸部周辺を示した側面図である。

【図6】本発明の一実施形態による積層コア用板材の凸部周辺を示した拡大斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態による積層コア用板材の凸部周辺を示した拡大下面図である。

【図8】本発明の一実施形態による積層コアの製造方法の一部を説明するための斜視図である。

【図9】本発明の一実施形態による積層コアの製造に用いられるパンチおよび下型周辺を示した側面図である。

【図10】本発明の一実施形態による積層コアの製造に用いられる下型の加工用凹部周辺を示した上面図である。

【図11】本発明の一実施形態による積層コアの製造に用いられるパンチおよび下型周辺を示した断面図である。

【図12】本発明の一実施形態による積層コアの製造方法の積層工程を説明するための側面図である。

【図13】本発明の一実施形態による積層コアの製造方法の熱処理を説明するための模式的な斜視図である。

【図14】本発明の一実施形態の第１変形例による積層コア用板材の凸部周辺を示した拡大斜視図である。

【図15】本発明の一実施形態の第２変形例による積層コア用板材の凹部周辺を示した拡大斜視図である。

【図16】本発明の一実施形態の第３変形例による積層コア用板材の凹部周辺を示した拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0020】

［本実施形態］
まず、図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態による積層コア１００の構成について説明する。

【0021】

（積層コアの構成）
本発明の一実施形態による積層コア１００は、図１に示すように、複数枚（１４枚）の積層コア用板材１０および１枚の最下層板材２０が、板厚方向（Ｚ方向）に隣接して積層されることによって形成されている。この積層コア１００は、図２に示すように、平面視において略Ｃ字形状を有している。なお、積層コア１００（積層コア用板材１０および最下層板材２０）の平面視における形状は、略Ｃ字形状に限られない。

【0022】

積層コア１００は、図示しない電流センサの磁性体コアとして用いられる部材である。この積層コア１００を電流センサの磁性体コアとして用いる場合には、Ｘ２側に設けられたギャップ１ａに、図示しないホール素子が配置された状態で、検出対象としての電流が流れる配線が略Ｃ字形状の積層コア１００の内側領域１ｂを貫通するように配置される。これにより、電流センサでは、配線に電流が流れることにより発生する磁界を、ホール素子において電圧に変換することによって、配線に流れる電流の大きさを測定するように構成されている。

【0023】

積層コア１００では、図１および図３に示すように、１４枚の積層コア用板材１０が板厚方向（Ｚ方向）に積層されているとともに、Ｚ２側の最下層に１枚の最下層板材２０が配置（積層）されている。これらの１４枚の積層コア用板材１０および最下層板材２０は、図１および図２に示すように、各々、平面視において同一の形状（略Ｃ字形状）になるように形成されている。

【0024】

積層コア用板材１０および最下層板材２０は、パーマロイから構成されている。なお、パーマロイとは、Ｎｉ（ニッケル）を約３５質量％以上約８０質量％以下含有する鉄−ニッケル合金であり、低保磁力で、かつ、高透磁率の軟磁性材料である。このパーマロイは、熱処理（磁性焼鈍）が行われることによって、高透磁率化して磁気特性が向上する金属材料である。

【0025】

また、１４枚の積層コア用板材１０と１枚の最下層板材２０とは、積層コア１００の３か所の固定部Ｆ１、Ｆ２およびＦ３において、板厚方向に互いに固定されている。なお、固定部Ｆ１は、略Ｃ字形状の積層コア１００において、Ｘ２側で、かつ、Ｙ１側の端部近傍に形成されている。また、固定部Ｆ２は、略Ｃ字形状の積層コア１００において、Ｘ２側で、かつ、Ｙ２側の端部近傍に形成されている。また、固定部Ｆ３は、略Ｃ字形状の積層コア１００において、Ｘ１側で、かつ、Ｙ方向の略中央に形成されている。

【0026】

積層コア用板材１０は、図１〜図５に示すように、上面１１ａ側に形成され、上面１１ａとは反対側の下面１１ｂ側に窪む３個の凹部１２と、下面１１ｂから矢印Ｚ２方向に向かって突出する３個の凸部１３とを有している。なお、３個の凹部１２および凸部１３は、固定部Ｆ１、Ｆ２およびＦ３に対応する部分にそれぞれ形成されている。また、上面１１ａおよび下面１１ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１面」および「第２面」の一例である。

【0027】

図３に示すように、積層コア用板材１０の凹部１２には、Ｚ１側に隣接する積層コア用板材１０の凸部１３が嵌め込まれる。これにより、積層コア１００では、積層コア用板材１０と、Ｚ１側に隣接する積層コア用板材１０とが接合されている。また、積層コア用板材１０の凸部１３は、Ｚ２側に隣接する積層コア用板材１０の凹部１２、または、Ｚ２側に隣接する最下層板材２０の後述する貫通孔部２１に嵌め込まれる。これにより、積層コア１００では、積層コア用板材１０と、Ｚ２側に隣接する積層コア用板材１０または最下層板材２０とが接合されている。

【0028】

凹部１２は、図２および図５に示すように、Ｚ１側から見て、直径Ｄの円形状を有している。また、図５に示すように、凹部１２は、Ｚ１側の開口１２ａからＺ２側の内底面１２ｂに向かって、略一様の大きさ（直径Ｄの円形状）になるように形成されているとともに、Ｚ方向に延びるように形成されている。

【0029】

凸部１３は、図５〜図７に示すように、Ｚ２側から見て、凹部１２と略同じ直径Ｄの円形状を有している。また、凸部１３は、円柱状に形成されている。具体的には、Ｚ２側の先端面１３ａからＺ１側の下面１１ｂに向かって、略一様の大きさ（直径Ｄの円形状）になるように形成されているとともに、Ｚ方向に延びるように形成されている。この結果、凹部１２および凸部１３の直径Ｄが略同じであるため、凹部１２の内側面１２ｃと凸部１３の外側面１３ｂとの間のクリアランスは、小さい。また、凸部１３の突出高さＨは、凹部１２の窪み深さＬ１と略同じであるので、固定部Ｆにおいて凹部１２の内側面１２ｃと凸部１３の外側面１３ｂとがＺ方向に接触する長さは、窪み深さＬ１および突出高さＨと略等しくなる。

【0030】

ここで、本実施形態では、円柱状の凸部１３の外側面１３ｂには、外側面１３ｂから円柱状の凸部１３の中心線Ｏ１（径方向内側）に向かって窪む、３個の溝部１４が設けられている。この溝部１４は、図５および図６に示すように、Ｚ２側の先端面１３ａからＺ１側の下面１１ｂまで、凸部１３の突出方向（矢印Ｚ２方向）に沿って延びるように形成されている。また、図７に示すように、３個の溝部１４は、平面視において、円柱状の凸部１３の外側面１３ｂに、略等角度間隔（約１２０度）で形成されている。なお、溝部１４は、特許請求の範囲の「空気逃がし部」および「窪み」の一例である。

【0031】

また、溝部１４の中心線Ｏ１への窪み深さＬ２は、凸部１３の直径Ｄの約０．５％以上約５％以下であるのが好ましく、より好ましくは凸部１３の直径Ｄの約０．８％以上約４％以下である。たとえば、凸部１３の直径Ｄが約１．２ｍｍである場合には、窪み深さＬ２は、約６μｍ以上約６５μｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは約９μｍ以上約５０μｍ以下である。

【0032】

最下層板材２０は、図１および図３に示すように、上面と下面とを貫通する３個の貫通孔部２１を有している。なお、３個の貫通孔部２１は、固定部Ｆ１、Ｆ２およびＦ３に対応する部分にそれぞれ形成されている。この貫通孔部２１には、上記したように、最下層板材２０に対してＺ１側に隣接する積層コア用板材１０の凸部１３が嵌め込まれる。これにより、積層コア１００では、最下層板材２０と、Ｚ１側に隣接する積層コア用板材１０とが接合されるように構成されている。

【0033】

また、積層コア１００では、１４枚の積層コア用板材１０と１枚の最下層板材２０とが、３か所のＦ１、Ｆ２およびＦ３において、板厚方向に互いに固定された状態で、熱処理が行われている。これにより、積層コア１００全体において、磁気特性が向上している。

【0034】

［積層コアの製造方法］
次に、図８〜図１３を参照して、本発明の本実施形態による積層コア１００の製造方法について説明する。

【0035】

まず、図８に示すように、パーマロイからなる軟磁性板材１０１を準備する。そして、軟磁性板材作製装置２００の搬送部２０１により、軟磁性板材１０１が矢印Ｘ２方向に搬送されながら、凹部１２、凸部１３および溝部１４の形成工程と、打抜き工程とが行われる。

【0036】

凹部１２、凸部１３および溝部１４の形成工程においては、軟磁性板材１０１の所定の位置に、凹部１２、凸部１３および溝部１４（図１１および図１２参照）が形成される。なお、軟磁性板材１０１の所定の位置とは、後述する打抜き工程により積層コア用板材１０が所定の略Ｃ字形状に打抜かれた際に、積層コア用板材１０における３個の凹部１２および凸部１３の各々の位置である。

【0037】

軟磁性板材作製装置２００は、凹部１２、凸部１３および溝部１４の形成工程が行われる位置において、軟磁性板材１０１が上面に配置される下型２０２と、軟磁性板材１０１の所定の位置の直上（Ｚ１側）に配置されるパンチ２０３とを含んでいる。パンチ２０３は、図８および図９に示すように、Ｚ２側から見て、直径Ｄよりも若干小さな円形状であるとともに、Ｚ方向に延びる円柱状に形成されている。

【0038】

軟磁性板材１０１の所定の位置の直下における下型２０２には、図９に示すように、加工用凹部２０４が形成されている。つまり、加工用凹部２０４は、パンチ２０３の直下に形成されている。加工用凹部２０４は、円柱状のパンチ２０３に対応するように、図１０に示すように、Ｚ１側から見て、直径Ｄの円形状を有している。また、加工用凹部２０４は、図９に示すように、Ｚ１側の開口２０４ａからＺ２側の底部２０４ｂに向かって略一様の大きさ（直径Ｄの円形状）で、Ｚ方向に延びるように形成されている。

【0039】

また、図１０に示すように、加工用凹部２０４の内側面２０４ｃには、内側面２０４ｃから加工用凹部２０４の中心線Ｏ２に向かって突出する、３個の突起部２０５が設けられている。この３個の突起部２０５は、平面視において、加工用凹部２０４の内側面２０４ｃに、略等角度間隔（約１２０度）で形成されている。また、突起部２０５は、図９に示すように、Ｚ１側の開口からＺ２側の底面まで、突起部２０５の突出方向（矢印Ｚ２方向）に沿って延びるように形成されている。

【0040】

これにより、パンチ２０３を矢印Ｚ２方向に移動させて、軟磁性板材１０１の所定の位置を上面側（Ｚ１側）から押下するプレス加工を行うことによって、所定の位置における軟磁性板材１０１が下方に塑性変形される。これにより、図１１に示すように、所定の位置における軟磁性板材１０１の上面（Ｚ１側の面）側に、上面とは反対側の下面側に窪む凹部１２が形成される。また、所定の位置における軟磁性板材１０１の下面（Ｚ２側の面）側に、下面から矢印Ｚ２方向に向かって突出する凸部１３が形成される。

【0041】

ここで、本実施形態の製造方法では、加工用凹部２０４の内側面２０４ｃに３個の突起部２０５が設けられているので、所定の位置における軟磁性板材１０１が下方に塑性変形される際に、突起部２０５に対応する位置を避けるようにして、軟磁性板材１０１が塑性変形される。この結果、円柱状の凸部１３の外側面１３ｂにおける、突起部２０５に対応する位置には、外側面１３ｂから円柱状の凸部１３の中心線Ｏ１に向かって窪む、３個の溝部１４が設けられる。

【0042】

その後、図８に示すように、打抜き工程により積層コア用板材１０が所定の略Ｃ字形状に打抜かれる。これにより、３個の凹部１２と、溝部１４が形成された３個の凸部１３とを備える積層コア用板材１０が作製される。

【0043】

また、図示しない最下層板材作製装置により、積層コア用板材１０が作製されたパーマロイからなる軟磁性板材１０１と同様の軟磁性板材から、３個の貫通孔部２１を有し、積層コア用板材１０と同じ外形形状を有する最下層板材２０が作製される。

【0044】

その後、図１２に示すように、最下層板材２０を図示しない固定部材に固定した状態で、最下層板材２０の上側（Ｚ１側）に、積層コア用板材１０を隣接させる。そして、最下層板材２０の３個の貫通孔部２１の各々に、積層コア用板材１０の凸部１３が嵌め込まれるように、治具２０６を用いて上方から押圧する。これにより、最下層板材２０と積層コア用板材１０とが接合される。

【0045】

その後、最下層板材２０のＺ１側に積層させた積層コア用板材１０の上側（Ｚ１側）に、別の積層コア用板材１０を隣接させる。そして、積層コア用板材１０の３個の凹部１２の各々に、積層コア用板材１０の凸部１３が嵌め込まれるように、治具２０６を用いて上方から押圧する。この際、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間に隙間Ｃ（図３参照）が形成される場合がある。これにより、板厚方向に隣接する積層コア用板材１０同士が接合される。この積層コア用板材１０同士を接合する工程が１４回繰り返されることによって、熱処理前の積層コア１００が形成される。

【0046】

なお、凹部１２および凸部１３の形成工程、打抜き工程および積層工程において、積層コア用板材１０および最下層板材２０には、応力が印加される。このため、熱処理前の積層コア１００には、磁気特性が十分でなく、かつ、応力に起因する歪などが形成されている。

【0047】

そこで、最後に、熱処理前の積層コア１００に対して、熱処理を行うことによって、磁性焼鈍を行う。具体的には、図１３に示すように、熱処理前の積層コア１００を炉２０７内に配置する。そして、炉２０７内を水素雰囲気下にした状態で、所定の時間、炉２０７内の温度を所定の温度（たとえば、約１１００℃）に維持する。これにより、積層コア１００の磁気特性が向上するとともに、応力歪も緩和される。

【0048】

この際、熱により、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃに残留した空気が膨張するものの、膨張した空気は溝部１４に逃げる。そして、溝部１４に逃げた空気は、溝部１４の上端から積層コア用板材１０同士の間の隙間を伝って積層コア１００の外部に排出される。この結果、磁気特性が向上し、かつ、空気による変形が抑制された積層コア１００が作製される。

【0049】

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0050】

本実施形態では、上記のように、積層コア用板材１０の凸部１３に、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を積層コア１００の外部に逃がすための溝部１４を設ける。これにより、溝部１４により、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、積層コア１００の外部に逃がすことができるので、凹部１２に凸部１３を嵌め込んだ後に、熱処理を行った場合であっても、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内に残留した空気が膨張することに起因して積層コア１００が変形するのを抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態では、上記のように、凸部１３の外側面１３ｂに溝部１４を形成することによって、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、溝部１４を介して、積層コア１００の外部に逃がすことができる。

【0052】

また、本実施形態では、上記のように、溝部１４を、凸部１３の突出方向（Ｚ２方向）に沿って延びるように形成することによって、空気逃がし部としての溝部１４を容易に形成することができる。

【0053】

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工により、凹部１２と、凸部１３と、溝部１４とを同時に形成する。これにより、凹部１２と、凸部１３と、溝部１４とを別々の工程により形成する場合と比べて、積層コア１００の製造工程を効果的に減少させることができる。

【0054】

また、本実施形態では、上記のように、溝部１４の中心線Ｏ１への窪み深さＬ２を、凸部１３の直径Ｄの約０．５％以上にする。これにより、溝部１４を介して、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、積層コア１００の外部に確実に逃がすことができる。また、溝部１４の窪み深さＬ２を大きくした場合には、溝部１４が形成される部分のパーマロイの除去すべき体積が大きくなるため、プレス加工後の積層コア用板材１０において、形状の乱れが生じやすくなる。そこで、窪み深さＬ２を、凸部１３の直径Ｄの約５％以下にすることにより、プレス加工後の積層コア用板材１０において、形状の乱れが生じるのを抑制することができる。

【0055】

また、本実施形態では、上記のように、３個の溝部１４を、平面視において、円柱状の凸部１３の外側面１３ｂに、略等角度間隔（約１２０度）で形成する。これにより、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃが、凹部１２と凸部１３との間の全体に亘って形成されておらず、一部の領域にのみ形成されている場合であっても、隙間Ｃ内の空気を積層コア１００の外部に確実に逃がすことができる。

【0056】

また、本実施形態では、上記のように、積層コア用板材１０を、熱処理（磁性焼鈍）が行われることによって、より良い磁気特性が得られる金属材料であるパーマロイから構成する。これにより、磁気特性を向上させつつ、積層コア１００が変形するのを抑制することができる。

【0057】

［本実施形態の第１変形例］
次に、図１および図１４を参照して、本実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例では、積層コア用板材１０の凸部１３の外側面１３ｂに溝部１４が形成された上記実施形態とは異なり、積層コア用板材３１０の凸部１３の外側面１３ｂに突起部３１４を形成する場合について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付すとともに、説明を省略する。また、突起部３１４は、特許請求の範囲の「空気逃がし部」および「突起」の一例である。

【0058】

本実施形態の第１変形例では、図１４に示すように、積層コア用板材３１０の凸部１３の外側面１３ｂに、外側面１３ｂから径方向外側に向かって突出する、３個の突起部３１４が設けられている。この突起部３１４は、Ｚ２側の先端面１３ａからＺ１側の下面１１ｂまで、凸部１３の突出方向（矢印Ｚ２方向）に沿って延びるように形成されている。また、３個の突起部３１４は、平面視において、円柱状の凸部１３の外側面１３ｂに、略等角度間隔（約１２０度）で形成されている。

【0059】

これにより、積層コア用板材３１０の凹部１２（図５参照）に他の積層コア用板材３１０の凸部１３を嵌め込んだ場合であっても、突起部３１４により、凹部１２の内側面１２ｃ（図５参照）と凸部１３の外側面１３ｂとの間に、空気逃がし用の隙間（空気逃がし部）を形成することができる。したがって、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、空気逃がし用の隙間（空気逃がし部）を介して、積層コア３００（図１参照）の外部に逃がすことが可能である。なお、本実施形態の第１変形例のその他の構成および効果は、上記実施形態と同様である。

【0060】

［本実施形態の第２変形例］
次に、図１および図１５を参照して、本実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例では、積層コア用板材１０の凸部１３の外側面１３ｂに溝部１４が形成された上記実施形態とは異なり、積層コア用板材４１０の凹部１２の内側面１２ｃに溝部４１４を形成する場合について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付すとともに、説明を省略する。また、溝部４１４は、特許請求の範囲の「空気逃がし部」および「窪み」の一例である。

【0061】

本実施形態の第２変形例では、図１５に示すように、積層コア用板材４１０の凹部１２の内側面１２ｃに、内側面１２ｃから径方向外側に向かって窪む、３個の溝部４１４が設けられている。この溝部４１４は、Ｚ１側の開口１２ａからＺ２側の内底面１２ｂまで、凹部１２の窪む方向（矢印Ｚ２方向）に沿って延びるように形成されている。また、３個の溝部４１４は、平面視において、凹部１２の内側面１２ｃに、略等角度間隔（約１２０度）で形成されている。

【0062】

これにより、積層コア用板材４１０の凹部１２に他の積層コア用板材４１０の凸部１３を嵌め込んだ場合であっても、溝部４１４を介して、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、積層コア４００（図１参照）の外部に逃がすことが可能である。なお、本実施形態の第２変形例のその他の構成および効果は、上記実施形態と同様である。

【0063】

［本実施形態の第３変形例］
次に、図１および図１６を参照して、本実施形態の第３変形例について説明する。第３変形例では、積層コア用板材１０の凸部１３の外側面１３ｂに溝部１４が形成された上記実施形態とは異なり、積層コア用板材５１０の凹部１２の内側面１２ｃに突起部５１４を形成する場合について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付すとともに、説明を省略する。また、突起部５１４は、特許請求の範囲の「空気逃がし部」および「突起」の一例である。

【0064】

本実施形態の第３変形例では、図１６に示すように、積層コア用板材５１０の凹部１２の内側面１２ｃに、内側面１２ｃから凹部１２の中心（径方向内側）に向かって突出する、３個の突起部５１４が設けられている。この突起部５１４は、Ｚ１側の開口１２ａからＺ２側の内底面１２ｂまで、凹部１２の窪む方向（矢印Ｚ２方向）に沿って延びるように形成されている。また、３個の突起部５１４は、平面視において、凹部１２の内側面１２ｃに、略等角度間隔（約１２０度）で形成されている。

【0065】

これにより、積層コア用板材５１０の凹部１２に他の積層コア用板材５１０の凸部１３を嵌め込んだ場合であっても、突起部５１４により、凹部１２の内側面１２ｃと凸部１３の外側面１３ｂとの間に、空気逃がし用の隙間（空気逃がし部）を形成することができる。したがって、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、空気逃がし用の隙間（空気逃がし部）を介して、積層コア５００（図１参照）の外部に逃がすことが可能である。なお、本実施形態の第３変形例のその他の構成および効果は、上記実施形態と同様である。

【0066】

［実施例］
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。

【0067】

＜実施例の積層コアの作製＞
本実施例では、上記実施形態に対応する、熱処理前の実施例の積層コア１００を作製した。具体的には、まず、４５質量％のＮｉを含有するパーマロイ（Ｆｅ−４５Ｎｉ合金）からなる軟磁性板材１０１を準備した。なお、軟磁性板材１０１の厚みは０．５ｍｍであった。

【0068】

そして、上記実施形態の製造方法に基づいて、軟磁性板材１０１から略Ｃ字形状の１４枚の積層コア用板材１０を作製した。なお、凹部１２および凸部１３の直径を１．２ｍｍとするとともに、凹部１２の窪み深さＬ１および凸部１３の突出高さＨを０．３５ｍｍとした。また、凸部１３に設けられた３個の溝部１４の窪み深さＬ２を２５μｍ（約２％）とした。

【0069】

また、軟磁性板材１０１と同様の軟磁性板材から、３個の貫通孔部２１を有し、積層コア用板材１０と同じ外形形状を有する最下層板材２０を作製した。
３個の貫通孔部２１を有し、積層コア用板材１０と同じ外形形状を有する最下層板材２０を作製した。

【0070】

そして、最下層板材２０および１４枚の積層コア用板材１０を、板厚方向（Ｚ方向）に互いに接合させることによって、最下層板材２０および１４枚の積層コア用板材１０を積層させた。これにより、熱処理前の実施例の積層コア１００を作製した。なお、熱処理前の実施例の積層コア１００の積層高さ（板厚方向の高さ）は、６．５８ｍｍ以上６．６０ｍｍ以下の範囲内であり、平均積層高さは、６．６０ｍｍであった。

【0071】

一方、比較例の熱処理前の積層コアを作製した。ここで、積層コア用板材に溝部などの空気逃がし部を設けない点を除き、比較例の熱処理前の積層コアを、実施例の熱処理前の積層コアと同様の構成にした。

【0072】

そして、実施例および比較例の熱処理前の積層コアに対して熱処理を行った。この際、水素雰囲気下の炉内の温度を１１００℃にするとともに、１１００℃で３時間維持することによって、熱処理を行った。そして、熱処理後の実施例および比較例の積層コアの変形度合を観察した。

【0073】

実施例の熱処理後の積層コア１００では、積層高さが、６．５５ｍｍ以上６．６０ｍｍの範囲内になり、熱処理前の積層高さと比べて、ほとんど変化していなかった。つまり、実施例の積層コア１００では、例えば熱処理前の６．５８ｍｍに対して熱処理後の６．５５ｍｍは−０．５％の変化に過ぎず、熱処理の前後で変形がほとんど生じていないことが確認できた。これは、凸部１３に形成された溝部１４により、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃ内の空気を、積層コア１００の外部に逃がすことができたからであると考えられる。一方、比較例の熱処理後の積層コアでは、一部の積層高さが６．９０ｍｍに変化していた。つまり、比較例の積層コアでは、例えば熱処理前の６．５８ｍｍに対して熱処理後の６．９０ｍｍは＋４．９％と大きく変化しており、熱処理後に大きな変形が生じていることが確認された。このことから、積層コア用板材に溝部（空気逃がし部）を設けることにより、熱処理後の変形を効果的に抑制することができることが確認できた。

【0074】

なお、上記実施形態の第１〜第３変形例の積層コア３００、４００および５００であっても、凹部１２の内底面１２ｂと凸部１３の先端面１３ａとの間の隙間Ｃの空気を、積層コア３００、４００および５００の外部に逃がすことができるので、熱処理の前後で変形がほとんど生じないと考えられる。

【0075】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0076】

たとえば、上記実施形態では、積層コア用板材１０の凸部１３の外側面１３ｂに溝部１４（窪み）を形成した例を示し、上記第１変形例では、積層コア用板材３１０の凸部１３の外側面１３ｂに突起部３１４（突起）を形成した例を示した。また、上記第２変形例では、積層コア用板材４１０の凹部１２の内側面１２ｃに溝部４１４（窪み）を形成した例を示し、上記第３変形例では、積層コア用板材５１０の凹部１２の内側面１２ｃに突起部５１４（突起）を形成した例を示した。しかしながら、本発明はこれらに限られない。たとえば、積層コア用板材の凸部の外側面に、窪みと突起とを両方形成してもよいし、積層コア用板材の凹部の内側面に、窪みと突起とを両方形成してもよい。また、積層コア用板材の凹部と凸部との双方に、窪みまたは突起を形成してもよい。

【0077】

また、本発明の「空気逃がし部」は、凹部の内側面もしくは凸部の外側面に形成された窪みまたは突起に限られない。たとえば、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間と積層コア（積層コア用板材）の外部とを接続する空気抜き孔を、空気逃がし部として積層コア用板材に設けてもよい。

【0078】

また、上記実施形態および第１変形例では、溝部（窪み）および突起部（突起）を、Ｚ２側の先端面１３ａからＺ１側の下面１１ｂ（第２面）まで、凸部１３の突出方向に沿って延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、窪み、または、突起により形成される空気逃がし用の隙間を介して、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間の空気を、積層コアの外部に逃がすことが可能であれば、窪みまたは突起を、凸部の先端面から第２面まで延びるように形成しなくてもよい。

【0079】

また、上記第２変形例および第３変形例では、溝部（窪み）および突起部（突起）を、Ｚ１側の開口１２ａからＺ２側の内底面１２ｂまで、凹部１２の窪む方向に沿って延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、窪み、または、突起により形成される空気逃がし用の隙間を介して、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間の空気を、積層コアの外部に逃がすことが可能であれば、窪みまたは突起を、凹部の開口から内底面まで延びるように形成しなくてもよい。

【0080】

つまり、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間の近傍にのみ、窪みまたは突起が設けられた場合であっても、凹部の内側面と凸部の外側面とのクリアランスが、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間の近傍周辺のみにおいて小さく、当該隙間から離れるにしたがって若干大きくなるような場合などでは、窪み、または、突起により形成される空気逃がし用の隙間を介して、凹部の内底面と凸部の先端面との間の隙間の空気を、積層コアの外部に逃がすことが可能である。

【0081】

また、上記実施形態および第１〜第３変形例では、３個の溝部１４（４１４）または３個の突起部３１４（５１４）を、凹部１２の内側面１２ｃまたは凸部１３の外側面１３ｂに略等角度間隔で形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３個の溝部または３個の突起部を、凹部の内側面または凸部の外側面に略等角度間隔に形成しなくてもよい。また、溝部の数および突起部の数は、３個に限られず、１個、２個、または４個以上であってもよい。すなわち、本発明における上記の溝部および突起部は、その数、その角度間隔、その角度の均等度などを、用途に応じて適切に選択するのが好ましい。

【0082】

また、上記実施形態および第１〜第３変形例では、積層コア用板材がパーマロイから構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、積層コア用板材がパーマロイ以外の、熱処理により磁気特性の調整、または、応力状態の調整（歪取り）が求められる各種の金属材料から構成されていてもよい。たとえば、積層コア用板材を、鉄、パーマロイ以外の鉄系合金、純ニッケル、ニッケル系合金、純チタン、チタン系合金、純銅、銅系合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム系合金、または、コバルト系合金などから構成してもよい。

【0083】

また、上記実施形態の積層コア用板材１０の構成に加えて、積層コア用板材１０の上面１１ａに、溝部１４に連通する連通溝部を形成してもよい。この場合、連通溝部を、溝部１４から積層コア用板材１０の側端面まで延びるように、上面１１ａに形成するのがよい。これにより、溝部１４に逃げた空気を、連通溝部を介して、積層コア１００の外部に確実に排出することが可能である。

【0084】

また、上記実施形態では、１４枚の積層コア用板材１０および最下層板材２０を、平面視において同一の形状（略Ｃ字形状）になるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の積層コア用板材の形状を各々異ならせてもよいし、複数の積層コア用板材の形状と最下層板材の形状とを異ならせてもよい。また、積層コア用板材（最下層板材）の形状は、略Ｃ字形状に限られず、不連続箇所（たとえば、図２のギャップ１ａ）が形成されていない環状形状などであってもよい。

【0085】

また、上記実施形態では、プレス加工により、凹部１２と、凸部１３と、溝部１４（空気逃がし部）とを同時に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部と凸部とを同時に形成する一方、空気逃がし部を凹部および凸部とは別個の工程で形成してもよい。また、凹部、凸部、および、空気逃がし部を各々別個の工程で形成してもよい。

【0086】

また、上記実施形態では、積層コア１００を、電流センサの磁性体コアとして用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、積層コアを、電流センサ以外に用いてもよい。たとえば、積層コアを、モータのコアとして用いてもよい。

【符号の説明】

【0087】

１０、３１０、４１０、５１０ 積層コア用板材
１０ａ 上面（第１面）
１０ｂ 下面（第２面）
１２ 凹部
１２ｂ 内底面
１２ｃ 内側面
１３ 凸部
１３ａ 先端面
１３ｂ 外側面
１４ 溝部（空気逃がし部、窪み）
１００、３００、４００、５００ 積層コア
３１４ 突起部（空気逃がし部、突起）
４１４ 溝部（空気逃がし部、窪み）
５１４ 突起部（空気逃がし部、突起）
Ｚ方向 板厚方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】