CN101258659A - 磁心以及磁心的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以压粉磁心为基体、能够谋求高耐热化的磁心。以压粉磁心(31)为基体，该压粉磁心是加压成形由绝缘被膜覆盖的磁性粉末而成的。在压粉磁心(31)中的与线圈(12)对向的面的至少一部分上，形成有无机类的耐热绝缘被膜(32)。
Description
技术领域
本发明涉及卷绕线圈的磁心以及磁心的制造方法。
背景技术
图5是，日本特开2004-242443号公报所记载的马达磁心50的齿51的概略剖面图。在图5中，马达磁心50是压缩成形具有绝缘被膜的磁性粉体而成的压粉磁心。齿51，以其外周面成为平滑曲面的方式形成。在齿51的外周面，实施树脂涂装从而形成有绝缘被膜层52。接着，从该绝缘被膜层52上开始遍及齿51的整个周边卷绕有线圈53。
根据具有上述构成的日本特开2004-242443号公报所记载的马达磁心50，齿51的外周面形成为平滑曲面，因此线圈53的特定的一部分的表面压力不会变高，覆盖线圈53的绝缘被膜难以剥离。因此，仅通过在齿51上施加极薄的绝缘被膜层52，即便长期使用马达，也能够充分地防止线圈53的芯线(铜线)与齿51之间短路。
另外，齿51的外周面形成为平滑曲面，因此在齿51和线圈53之间不会出现间隙。因此，线圈53的卷绕空间变大，所以能够使线圈53增多从而提高线圈占空系数，或者使齿51变粗从而使磁通量增加。其结果是，能够提高马达的输出。
在日本特开2004-364402号公报中，记载了一种用于安装线圈、是压缩成形覆盖有绝缘被膜的磁性粉体而成的磁心，其中，在安装线圈的安装面上具有由绝缘粉体形成的绝缘膜。
另外，在日本特开平1-050730号公报中，公开了这样的内容：在组装线圈的槽所处部分、即线圈与定子接触的部分，预先实施陶瓷那样的无机类的耐热绝缘层。
另外，在日本特开平9-149580号公报中，公开了这样的内容：用无机材料形成的薄膜覆盖由塑料成形品所构成的电动马达用部件的表面。
另外，在日本特开2004-251412号公报中，公开了形成有类金刚石层的绝缘层的滚动轴承。
发明内容
如上所述，根据日本特开2004-242443号公报所记载的磁心，因为使用形状自由度较高的压粉磁心，所以能够将齿的外周面制成平滑曲面，从而能够得到很多效果。
但是，在上述日本特开2004-242443号公报所记载的磁心中，将树脂涂膜作为绝缘被膜层，所以耐热温度较低(最高也就是200℃左右)，不能提高线圈的电流密度、发热密度。这一点，尤其在谋求马达的小型化时成为障碍。具体来说，近年来，对汽车用的马达小型化的要求较高，在小型化时，线圈的密度增大，由此就会流过很多电流，来自线圈的发热就会增大。而且，由于小型化导致热容量变小，因此马达温度易于上升。因此，在马达的小型化中，耐热温度的高低成为非常重要的关键，上述磁心中的绝缘被膜层的耐热性较低成为小型化的障碍。
于是，本发明提供一种以压粉磁心为基体的磁心，其能够谋求高耐热化。
本发明所涉及的磁心，是卷绕线圈的磁心，其特征在于，以压粉磁心为基体，该压粉磁芯是加压成形由绝缘被膜覆盖的磁性粉末而成的；在所述压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上，形成有无机类的耐热绝缘被膜。
在本发明的优选形态中，所述压粉磁心中的卷绕所述线圈的卷绕面以成为平滑曲面的方式形成。
另外，在本发明的优选形态中，所述无机类的耐热绝缘被膜是DLC被膜。
本发明所涉及的磁心的制造方法，制造卷绕线圈的磁心，其特征在于，包括：成形工序，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形；浸蚀工序，通过浸蚀来去除加压成形的压粉磁心的表层；和成膜工序，在浸蚀后的压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上形成无机类的耐热绝缘被膜。
另外，本发明所涉及的磁心的制造方法，制造卷绕线圈的磁心，其特征在于，包括：成形工序，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形；涂敷工序，在加压成形的压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上涂敷绝缘性的陶瓷材料；和热处理工序，对涂敷过陶瓷材料的压粉磁心实施热处理，同时进行所述陶瓷材料的烧结和所述压粉磁心的退火。
根据本发明，能够提供一种以压粉磁心为基体的磁心，其能够谋求高耐热化。
附图说明
图1是应用了本发明所涉及的磁心的马达的概略剖面图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是表示在作为耐热绝缘被膜施以陶瓷被膜的情况下的定子的制造方法的工序图。
图4是表示在作为耐热绝缘被膜施以DLC被膜的情况下的定子的制造方法的工序图。
图5是日本特开2004-242443号公报所记载的马达磁心的齿的概略剖面图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。这里，以将本发明所涉及的磁心应用于所谓集中绕组永磁铁埋入型马达的定子磁心的情况为例进行说明。但是，这只是单纯的例子，本发明所涉及的磁心也可应用于其它类型的马达。
(马达整体的构成)
图1是采用了本发明所涉及的磁心的马达1的概略剖面图。在图1中，马达1是集中绕组方式的定子10和永磁铁埋入型的转子20组合所构成的。
定子10，是大致圆筒形状的，主要由定子磁心11和卷绕在其上的线圈12构成的。定子磁心11，包括大致圆筒形状的磁轭部11a和在该磁轭部11a的内侧每隔规定间隔朝向中心轴延伸设置的多个(在此为6个)齿部11b构成。在6个齿部11b上，通过集中绕组卷绕有各相的线圈12。
转子20，是大致圆筒形状，在定子10的内部隔着空气间隙与定子10同轴配置。转子20，具有旋转轴21。在该旋转轴21上，安装有以其为中心轴的圆筒形状的转子磁心22。在该转子磁心22的内部，埋入有多个构成磁极的永磁铁。这里，在转子磁心22的内部，V字状配置的一对永磁铁23a、23b，在圆周方向上等角度间隔地埋入4组，由此构成有4个磁极。
在上述构成中，向定子10的线圈12供给三相交流电，则产生旋转磁场，在磁转矩以及磁阻转矩的作用下转子20围绕旋转轴21旋转。
(定子磁心的构成)
图2是图1的A-A剖面图，即定子磁心11的齿部11b的剖面图。以下，参照图2，对定子磁心11的构成进行说明。
在本实施方式中，转子磁心11以压粉磁心31为基体，该压粉磁心31是加压成形由绝缘被膜覆盖的磁性粉末而成的。该压粉磁心31中的卷绕线圈12的卷绕面(具体而言，是压粉磁心31中的相当于齿部11b的部分的外周面31a)，以成为平滑曲面的方式形成。在图2所示的例子中，在齿部11b处压粉磁心31的剖面为大致矩形，其4个角部形31b形成为圆角形状。
而且，在压粉磁心31中的与线圈12对向的面上，形成有无机类的耐热绝缘被膜32。作为该无机类的耐热绝缘被膜32，优选使用DLC(类金刚石：Diamond Like Carbon)被膜，或者陶瓷被膜。这里，耐热绝缘被膜32，形成在与线圈12对向的槽的整个表面上。但是，耐热绝缘被膜32，也可以形成在与线圈12对向的槽的表面的一部分上(例如卷绕面)。
而且，在压粉磁心31中的相当于齿部11b的部分的外周面31a上，隔着上述的耐热绝缘被膜32，卷绕有线圈12。
(定子的制造方法(施以陶瓷被膜的情况))
图3是表示在作为耐热绝缘被膜32施以陶瓷被膜的情况下的定子10的制造方法的工序图。以下，参照图3，说明在施以陶瓷被膜的情况下的定子10的制造方法。
首先，在成形工序101中，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形。这里，该加压成形，是以在该成形工序101中所得到的成形体的相当于齿部的部分的外周面成为平滑曲面的方式进行的。
接着，在浸蚀工序102中，通过浸蚀将加压成形的压粉磁心(成形体)的表层去除。具体而言，将成形体在稀释的酸(硝酸等)等浸蚀液中浸渍数分钟左右，将表层浸蚀去除，之后洗净，施以防锈处理。实施这样的浸蚀，是由于以下的原因。即，在成形工序101中从成形用模具拔出成形体时，成形体的表面与成形用模具的壁面摩擦，覆盖磁性粉末的绝缘被膜破损。因此，在成形体的表层，磁性粉末彼此之间短路，处于失去了由绝缘被膜所赋予的磁性粉末之间的绝缘效果。其结果是，压粉磁心的磁性特性受损。于是，通过浸蚀将发生短路的表层去除。另外，该浸蚀工序102，可以考虑压粉磁心所要求的磁性特性等而适当省略。
接着，在涂敷工序103中，在浸蚀后的压粉磁心中的与线圈对向的面上涂敷绝缘性的陶瓷材料。
接着，在热处理工序104中，对涂敷过陶瓷材料的压粉磁心实施热处理，同时进行陶瓷材料的烧结和压粉磁心的退火。这里，所谓压粉磁心的退火，是指为了去除在加压成形时在压粉磁心内部所产生的应变的除去应变退火，是指为了降低压粉磁心的磁滞损失而通常进行的热处理。关于热处理工序104的内容，具体说明如下。以(1)升温→(2)恒温保持→(3)冷却的顺序在连续窑等中对涂敷过陶瓷材料的压粉磁心进行处理。在(1)的升温工序中，以20～30℃/min左右的升温速度上升至预定的温度。在(2)的恒温保持工序中，在能够同时进行除去应变退火和陶瓷成膜烧结的温度(例如700～800℃左右)下，保持规定时间(数十分钟左右)。在(3)的冷却工序中，以20～30℃/min左右的冷却速度降低至预定的温度。
接着，在卷线工序105中，在经工序101～104所制造的定子磁心的齿部，卷绕线圈。
(定子的制造方法(施以DLC被膜的情况))
图4是表示在作为耐热绝缘被膜32施以DLC被膜的情况下的定子10的制造方法的工序图。以下，参照图4，说明在施以DLC被膜的情况下的定子10的制造方法。
首先，在成形工序201中，与上述成形工序101相同，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形。
接着，在浸蚀工序202中，与上述浸蚀工序102相同，通过浸蚀将加压成形的压粉磁心(成形体)的表层去除。另外，该浸蚀工序202，可以考虑压粉磁心所要求的磁性特性等而适当省略。
接着，在退火工序203中，对浸蚀后的压粉磁心实施除去应变退火。关于该退火工序203的内容，具体说明如下。以(1)升温→(2)恒温保持→(3)冷却的顺序在连续窑等中对浸蚀后的压粉磁心进行处理。在(1)的升温工序中，以20～30℃/min左右的升温速度上升至预定的温度。在(2)的恒温保持工序中，在除去应变退火所需的温度(例如700～800℃左右)下，保持规定时间(数十分钟左右)。在(3)的冷却工序中，以20～30℃/min左右的冷却速度降低至预定的温度。
接着，在成膜工序204中，在浸蚀·退火后的压粉磁心中的与线圈对向的面上，实施DLC涂敫从而形成DLC被膜。该DLC涂敷，可以由适当的方法实现，例如可使用等离子体CVD法，即，通过等离子体分解甲烷气等烃类气体从而成膜。
接着，在卷线工序205中，在经工序201～204所制造的定子磁心的齿部，卷绕线圈。
根据以上说明的本实施方式，得到以下的效果。
(1)在本实施方式中，以压粉磁心为基体，在压粉磁心中的与线圈对向的面的至少一部分上，形成无机类的耐热绝缘被膜，其中，所述压粉磁心是加压成形由绝缘被膜覆盖的磁性粉末而成的。因此，根据本实施方式，得到与上述日本特开2004-242443号公报所记载的磁心同样的效果，同时与绝缘被膜是有机类的日本特开2004-242443号公报所记载的磁心相比较，能够谋求高耐热化，谋求马达小型化。另外，因为以形状自由度较高的压粉磁心为基体，所以能够容易地将形成耐热绝缘被膜的面成形为适于成膜的形状(例如没有角部的平滑曲面)，能够容易地谋求成膜性的提高。
(2)在本实施方式中，因为将压粉磁心中的卷绕线圈的卷绕面形成为平滑曲面，所以能够提高耐热绝缘被膜的成膜性。尤其是，关于DLC被膜，提高了三维形状的成膜性。
(3)通过将无机类的耐热绝缘被膜设为DLC被膜，能够将耐热绝缘被膜变薄，从而能够谋求进一步的小型化。另外，能够减小表面摩擦系数，从而能够提高卷绕特性以及耐加工劣化性。
(4)在本实施方式中，在将成形工序中所加压成形的压粉磁心的表层通过浸蚀去除之后，进行耐热绝缘被膜的成膜。因此，根据本实施方式，能够恢复因浸蚀而恶化的压粉磁心的表面性(表面粗糙度等)。另外，能够保护因浸蚀而变脆的部位。还有，因为在因浸蚀而表面变粗糙的表层进行成膜，所以能够期待在固定效果的作用下使压粉磁心和耐热绝缘被膜的密合性增大。
(5)在本实施方式中，对涂敷过陶瓷材料的压粉磁心进行热处理，同时进行陶瓷材料的烧结和压粉的除去应变退火。因此，能够将烧结以及退火这两个热处理工序整合使得工序简化，从而能够谋求制造时间的缩短、制造成本的降低。
另外，本发明，并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行各种变化。
例如，在上述实施方式中，通过浸蚀去除加压成形后的压粉磁心的表层，但还可以通过切削等机械加工等其他的方法将其去除。
另外，在上述实施方式中，以将本发明所涉及的磁心用于马达的情况为例进行说明，但本发明所涉及的磁心，也可以适用于变压器、电抗器、发电机等其他的电气·电子设备。
Claims (5)
1.一种磁心，是卷绕线圈的磁心，其特征在于，
以压粉磁心为基体，该压粉磁芯是加压成形由绝缘被膜覆盖的磁性粉末而成的；
在所述压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上，形成有无机类的耐热绝缘被膜。
2.根据权利要求1所述的磁心，其特征在于，
所述压粉磁心中的卷绕所述线圈的卷绕面形成为平滑曲面。
3.根据权利要求1或2所述的磁心，其特征在于，
所述无机类的耐热绝缘被膜是DLC被膜。
4.一种磁心的制造方法，制造卷绕线圈的磁心，其特征在于，包括：
成形工序，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形；
浸蚀工序，通过浸蚀来去除加压成形的压粉磁心的表层；和
成膜工序，在浸蚀后的压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上形成无机类的耐热绝缘被膜。
5.一种磁心的制造方法，制造卷绕线圈的磁心，其特征在于，包括：
成形工序，将由绝缘被膜覆盖的磁性粉末填充入成形用模具，对该成形用模具内的磁性粉末进行加压成形；
涂敷工序，在加压成形的压粉磁心中的与所述线圈对向的面的至少一部分上涂敷绝缘性的陶瓷材料；和
热处理工序，对涂敷过陶瓷材料的压粉磁心实施热处理，同时进行所述陶瓷材料的烧结和所述压粉磁心的退火。
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