DE112018004110T5 - Pulvermagnetkern und elektromagnetisches element - Google Patents

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Tatsuya Saito
Asako Watanabe
Tomoyuki Ueno
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Ein Pulvermagnetkern umfasst einen Presskörper, der ein weichmagnetisches Pulver enthält; und eine Isolierharzbeschichtung, die einen Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers bedeckt. Ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung zu einer Fläche des Presskörpers ist gleich oder kleiner als 85%, und eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung ist gleich oder kleiner als 20 µm.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pulvermagnetkern und ein elektromagnetisches Element. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. August 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-156041 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Stand der Technik
  • Elektromagnetische Teile, wie Motoren, bei denen die Spulen teilweise auf einem Magnetkern (Kern), Drosselspulen oder Schutzdrosseln angeordnet sind, sind bekannt. In den letzten Jahren wurden vermehrt Pulvermagnetkerne für elektromagnetische Teile bzw. Elemente verwendet. In der Regel wird ein derartiger Pulvermagnetkern aus einem Presskörper durch Verdichten eines weichmagnetischen Pulvers gebildet.
  • Patentdokument 1 offenbart einen Pulvermagnetkern, der einen Formkörper (Presskörper) umfasst, in dem beschichtetes weichmagnetisches Pulver mit einem Isolierfilm auf einer Teilchenoberfläche aus weichmagnetischem Pulver verdichtet ist und der eine Rostschutzschicht enthält, die die gesamte Oberfläche des Formkörpers bedeckt.
  • [Zitationsliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2014-72245
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Pulvermagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
    • einen Presskörper, der ein weichmagnetisches Pulver enthält; und
    • eine Isolierharzbeschichtung, die einen Teil der Oberfläche des Presskörpers bedeckt,
    wobei ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung zu einer Fläche des Presskörpers kleiner oder gleich 85% ist, und wobei eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung kleiner oder gleich 20 µm ist.
  • Ein elektromagnetisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
    • den Pulvermagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung; und eine Spule, die auf dem Pulvermagnetkern angeordnet ist.
  • Figurenliste
    • [1] 1 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Pulvermagnetkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • [2] 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie (II) - (II) in 1; und
    • [3] 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Messung einer maximalen Unebenheitstiefe.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Die durch die vorliegende Erfindung zu lösenden Probleme]
  • Mit Bezug auf ein elektromagnetisches Element wurde zur Gewährleistung einer elektrischen Isolierung zwischen einem Pulvermagnetkern und einer Spule ein Isolierpapier zwischen den Pulvermagnetkern und die Spule eingefügt oder mit Hilfe einer Harzspule angeordnet. Bei einem Aufbau, bei dem das Isolierpapier oder die Spule zur Gewährleistung der Isolierung verwendet wird, wird jedoch ein größerer Abstand zwischen dem Magnetkern und der Spule gebildet, so dass eine große Menge an Strom zu der Spule fließen muss, oder sich eine Montagearbeit verkompliziert.
  • Als eine Möglichkeit zur Gewährleistung der Isolation zwischen einem Pulvermagnetkern und einer Spule wird beispielsweise in Betracht gezogen, eine Oberfläche eines Presskörpers mit Harz zu beschichten, um eine Isolierharzbeschichtung zu bilden. Bei der Bildung der Isolierharzbeschichtung kann eine Spule direkt auf dem Pulvermagnetkern angeordnet werden, und ein zur Spule fließender Strom muss nicht mehr als nötig erhöht werden. Somit kann ein zur Spule fließender Strom verringert werden. Zudem kann die Größe eines bestimmten elektromagnetischen Elements im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Isolierpapier oder eine Spule verwendet wird, reduziert werden und gleichzeitig die Anzahl der Teile verringert werden, um die Montagearbeit zu vereinfachen.
  • Die Isolierharzbeschichtung muss eine erhöhte elektrische Isolierung gewährleisten, und es ist wünschenswert, dass es keine Gasblasen oder Abschnitte mit einer lokal dünnen Filmdicke gibt. Ist eine Gasblase oder ein lokal dünner Abschnitt in einem Teil der Isolierharzbeschichtung vorhanden, so bildet dieser Teil den Ausgangspunkt eines dielektrischen Durchschlags, wodurch sich die elektrische Isolierung (Spannungsfestigkeit) verringert.
  • In Anbetracht der zuvor beschriebenen Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pulvermagnetkern mit einer Isolierharzbeschichtung bereitzustellen, der eine verbesserte elektrische Isolierung aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein elektromagnetisches Element bereitzustellen, das eine elektrische Isolierung zwischen einem Pulvermagnetkern und einer Spule gewährleisten kann, indem eine auf dem Pulvermagnetkern vorgesehene Isolierharzbeschichtung verwendet wird.
  • [Effekt der vorliegenden Erfindung]
  • Ein Pulvermagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Isolierharzbeschichtung mit erhöhter elektrischer Isolierung. Ein elektromagnetisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektrische Isolierung zwischen einem Pulvermagnetkern und einer Spule gewährleisten, indem eine auf dem Pulvermagnetkern vorgesehene Isolierharzbeschichtung verwendet wird.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Als Ergebnis sorgfältiger Überlegungen für ein Verfahren zur Bildung einer Isolierharzbeschichtung mit erhöhter elektrischer Isolierung auf der Oberfläche eines Presskörpers haben die Erfinder Folgendes festgestellt.
  • Da ein Presskörper durch Verdichten eines Pulvers gebildet wird, sind viele Poren vorhanden, und der Presskörper weist daher Unebenheiten auf der Oberfläche auf. Nach dem Beschichten der Oberfläche des Presskörpers mit Harz kann eine Isolierharzbeschichtung durch Durchführen einer Wärmebehandlung zur Verfestigung des Harzes gebildet werden.
  • Im Falle des Beschichtens der Oberfläche des Presskörpers mit dem Harz zur Bildung der Isolierharzbeschichtung dehnt sich während der Wärmebehandlung und nach dem Beschichten die Luft in den Poren des Presskörpers thermisch aus und versucht, nach außen zu entweichen. Wenn das Harz auf der gesamten Oberfläche eines bestimmten Presskörpers aufgetragen wird, wird die gesamte Oberfläche des Presskörpers mit dem Harz bedeckt. Somit gibt es keinen Luftaustrittsweg, so dass die Luft, die versucht, nach außen zu entweichen, das Harz durchdringen kann, wodurch es zur Bildung von Gasblasen in der Isolierharzbeschichtung kommt. Insbesondere, wenn ein Gasblasendurchmesser 100 µm oder mehr beträgt, ist die elektrische Isolierung stark beeinträchtigt.
  • Da zudem die Isolierharzbeschichtung auf der Oberfläche des Presskörpers in geeigneter Weise vorgesehen ist, weist die Isolierharzbeschichtung Unebenheiten auf deren Oberfläche auf. Die Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung nehmen mit zunehmenden Unebenheiten auf einer Oberfläche des Presskörpers und zunehmender Rauheit zu. Mit anderen Worten nimmt auch tendenziell die Oberflächenrauheit zu. Wenn die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers zunehmen, ist eine Dicke des Harzes beim Beschichten des Harzes auf der Oberfläche des Presskörpers nicht gleichförmig, wodurch sich ein dünner Abschnitt aus Harz bilden kann. Beispielsweise kann das Harz in einem tiefen Abschnitt (Mulde) einer Unebenheit auf einer Presskörperoberfläche eindringen, und das Harz kann in einem solchen Abschnitt dünn sein. In diesem Fall gibt es einen tiefen Bereich einer Unebenheit auf der Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, und es ist sehr wahrscheinlich, dass sich in der Isolierharzbeschichtung ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke lokal bildet. In einigen Fällen kann eine Filmdicke der Isolierharzbeschichtung an einem tiefen Abschnitt einer Unebenheit zu dünn sein, wodurch sich eine Gasblase bilden kann.
  • Aufgrund dieser Feststellungen haben die Erfinder herausgefunden, dass, wenn eine Isolierharzbeschichtung auf einem Teil der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers anstatt auf der gesamten Oberfläche gebildet wird und die Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung verringert wird, die Isolierharzbeschichtung keine Gasblasen oder lokal dünne Abschnitt aufweist, wodurch eine Isolierharzbeschichtung mit einer verbesserten elektrischen Isolierung erhalten wird. Zunächst werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Auflistung beschrieben.
  • (1) Ein Pulvermagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
    • einen Presskörper, der ein weichmagnetisches Pulver enthält; und
    • eine Isolierharzbeschichtung, die einen Teil der Oberfläche des Presskörpers bedeckt,
    wobei ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung zu einer Fläche des Presskörpers kleiner oder gleich 85% ist, und wobei eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung kleiner oder gleich 20 µm ist.
  • Gemäß dem obigen Pulvermagnetkern ist der Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers mit der Isolierharzbeschichtung bedeckt. Das Verhältnis der Fläche der Isolierharzbeschichtung zu der Fläche des Presskörpers ist gleich oder kleiner als 85%. Da die Isolierbeschichtung auf dem Teil der Oberfläche der Presskörpers gebildet wird, wird bei dem Pulvermagnetkern das Harz auf dem Abschnitt anstelle der gesamten Oberfläche des Presskörpers aufgetragen. Mit anderen Worten weist im Falle des Auftragens von Harz auf der Oberfläche des Presskörpers zur Bildung der Isolierharzbeschichtung die Oberfläche des Presskörpers eine beschichtete Oberfläche, die mit Harz beschichtet ist, und eine nicht beschichtete Oberfläche, die nicht mit Harz beschichtet ist, auf. Das heißt, es ist nicht die gesamte Oberfläche des Presskörpers mit Harz bedeckt. Aus diesem Grund kann selbst dann, wenn sich die Luft in den Poren des Presskörpers während der Wärmebehandlung und nach dem Beschichten thermisch ausdehnt, die Luft von der nicht beschichteten Oberfläche auf der Oberfläche des Presskörpers entweichen. Da verhindert werden kann, dass die thermisch ausgedehnte Luft in den Poren das Harz auf der beschichteten Oberfläche durchdringt und entweichen kann, kann die Bildung von Gasblasen verhindert werden. Da ferner das Verhältnis der Fläche der Isolierharzbeschichtung gleich oder kleiner als 85% ist, kann zudem eine Fläche mit einer nicht beschichteten Oberfläche, die einen Luftaustrittsweg bildet, effizient sichergestellt werden und somit die Bildung von Gasblasen in der Isolierharzbeschichtung wirksam verhindert werden. Die Isolierharzbeschichtung kann wenigstens auf einem Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers, in dem eine elektrische Isolierung erforderlich ist, gebildet werden. Wenn beispielsweise eine Spule auf einem Pulvermagnetkern angeordnet wird, um ein elektromagnetisches Element zu bilden, wird sie auf einer Oberfläche vorgesehen, die die Spule auf dem Pulvermagnetkern berührt. Ein unterer Grenzwert eines Flächenverhältnisses der Isolierharzbeschichtung ist beispielsweise gleich oder höher als 25%.
  • Ferner ist es gemäß dem zuvor beschriebenen Pulvermagnetkern, da eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung gleich oder kleiner als 20 µm ist, unwahrscheinlich, dass sich ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke in der Isolierharzbeschichtung lokal bildet. Da die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung gleich oder kleiner als 20 µm ist, nehmen die Unebenheiten (die Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers ab, wodurch sich beim Auftragen des Harzes auf der Oberfläche des Presskörpers nicht leicht ein dünner Harzabschnitt bildet. Ein unterer Grenzwert der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung ist auf eine keinen bestimmten beschränkt. Beispielsweise ist der untere Grenzwert unter dem Gesichtspunkt der Oberflächenqualität des Presskörpers oder dergleichen gleich oder größer als 1 µm. Ein Verfahren zur Messung der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung wird im Nachfolgenden beschrieben.
  • Wie zuvor beschrieben, umfasst der Pulvermagnetkern die Isolierharzbeschichtung mit verbesserter elektrischer Isolierung, so dass sich keine Luftblase oder kein Abschnitt mit einer lokal dünnen Filmdicke bildet.
  • (2) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns ist die relative Dichte des Presskörpers gleich oder größer als 90%, und die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers ist gleich oder kleiner als 50 µm.
  • Die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers nehmen mit zunehmender relativer Dichte des Presskörpers eher ab. Wenn die relative Dichte des Presskörpers gleich oder größer als 90% ist und die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche eines gegebenen Presskörpers gleich oder kleiner als 50 µm ist, bildet sich beim Auftragen des Harzes auf der Oberfläche des Presskörpers nicht so leicht ein dünner Harzabschnitt. Dadurch kann verhindert werden, dass sich in der Isolierharzbeschichtung lokal ein dünner Abschnitt bildet. Ein oberer Grenzwert der relativen Dichte des Presskörpers ist auf keinen bestimmten beschränkt. Beispielsweise ist im Hinblick auf eine Herstellungsbedingung des Presskörpers oder dergleichen der obere Grenzwert gleich oder kleiner als 99%. Der Begriff „relative Dichte“ bedeutet hierin die tatsächliche Dichte bezogen auf die wahre Dichte (Prozentsatz der [gemessenen Dichte eines Presskörpers/wahre Dichte des Presskörpers]). Die wahre Dichte betrifft die Dichte des weichmagnetischen Pulvers, das in einem Presskörper enthalten ist.
  • (3) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns weist die Isolierharzbeschichtung eine Dicke von 25 µm bis 100 µm auf.
  • Wenn die Dicke der Isolierharzbeschichtung gleich oder größer als 25 µm ist, kann die elektrische Isolierung der Isolierharzbeschichtung ausreichend gewährleistet werden. Wenn die Dicke der Isolierharzbeschichtung gleich oder kleiner als 100 µm ist, ist die Isolierharzbeschichtung nicht zu dick, und der Presskörper und eine Spule können beim Zusammenbau eines elektromagnetischen Elements nahe beieinander angeordnet werden. Dadurch kann ein zur Spule fließender Strom verringert werden und gleichzeitig die Größe des elektromagnetischen Elements reduziert werden.
  • (4) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns übersteigt eine Durchbruchspannung über der Isolierharzbeschichtung 600 V.
  • Wenn die Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung 600 V übersteigt, nimmt die elektrische Isolierung (Spannungsfestigkeit) für die Isolierharzbeschichtung ausreichend zu.. Ein oberer Grenzwert der Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung ist auf keinen bestimmten beschränkt. Beispielsweise ist der obere Grenzwert im Hinblick auf die Isoliereigenschaften des Harzes, das eine Isolierharzbeschichtung bildet, oder einer Beschichtungsdicke (Filmdicke) oder dergleichen gleich oder kleiner als 3000 V. Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Messung der Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung beschrieben.
  • (5) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns umfasst die Isolierharzbeschichtung ein Harz auf Epoxidbasis und/oder ein Harz auf Fluorbasis und/oder ein Harz auf Polyimidbasis.
  • Die Isolierharzbeschichtung ist aus Harz mit elektrischer Isolierung gebildet. Das Harz, das die Isolierharzbeschichtung bildet, bietet vorzugsweise eine erhöhte elektrische Isolierung und eine gute Haftung auf dem Presskörper. Ferner weist das Harz, das die Isolierharzbeschichtung bildet, vorzugsweise eine verbesserte Wärmebeständigkeit auf, da der Pulvermagnetkern bei der Verwendung eines elektromagnetischen Elements eine hohe Temperatur aufweist. Ein Harz auf Epoxidbasis, ein Harz auf Fluorbasis und ein Harz auf Polyimidbasis weisen jeweils eine hervorragende Haftung und Wärmebeständigkeit bei elektrischer Isolierung auf und sind jeweils zur Verwendung als ein Harz, das eine Isolierharzbeschichtung bildet, geeignet.
  • (6) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns umfasst die Isolierharzbeschichtung einen aus einem Oxid oder Nitrid gebildeten Füllstoff, wobei das Oxid oder das Nitrid wenigstens ein Element ausgewählt aus Mg, Si, AI, Mo, Ca, Ti und Zn umfasst.
  • Bei der Isolierbeschichtung, die den Füllstoff (die Füllstoffe) umfasst, sind mehrere Füllstoffe in der Isolierharzbeschichtung verteilt, wodurch die elektrische Isolierung der Isolierharzbeschichtung verbessert werden kann. Insbesondere werden die Gasblase(n), die sich in einer Dickenrichtung der Isolierharzbeschichtung erstreckt/en, durch die Füllstoffe geteilt, wodurch die Bildung einer Gasblase wirksam verhindert werden kann, die sich in einer Beschichtungsdickenrichtung in Richtung der Oberfläche des Presskörpers von der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung aus ausbreitet. Ferner weist/en der/die Füllstoff(e), der/die aus einem Oxid oder einem Nitrid gebildet ist/sind, das wenigstens ein Element ausgewählt aus Mg, Si, AI, Mo, Ca, Ti und Zn enthält, einen erhöhten elektrischen Widerstand auf, wodurch eine Verbesserung der Isoliereigenschaften des Harzes ermöglicht wird. Zudem wird bei der Isolierharzbeschichtung, die den Füllstoff (die Füllstoffe) umfasst, beim Bilden der Isolierharzbeschichtung auf einer Oberfläche eines Eckabschnitts im Presskörper (insbesondere beim Auftragen des Harzes) die Bewegung vom Eckabschnitt zu einem flachen Flächenabschnitt in Bezug auf das nicht verfestigte Harz leicht unterdrückt. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass eine bestimmte Isolierharzbeschichtung, die den Eckabschnitt des Presskörpers bedeckt, lokal dünn wird. Dementsprechend ist es möglich, ein Verhältnis einer Dicke einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, die einen Eckabschnitt bedeckt, zu einer Dicke einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, die einen flachen Flächenabschnitt bedeckt, zu verbessern.
  • (7) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns umfasst der Presskörper einen flachen Flächenabschnitt (flache Flächenabschnitte) und einen Eckabschnitt (Eckabschnitte),
    wobei die Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten Eckabschnitt bedeckt, eine Dicke von 25 µm bis 100 µm aufweist, und
    eine Dicke der Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten flachen Flächenabschnitt bedeckt, das 0,7-- bis 1,3-fache der Dicke der Isolierharzbeschichtung ist, die den Eckabschnitt bedeckt.
  • Wenn die Dicke einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten Eckabschnitt des Presskörpers bedeckt, gleich oder größer als 25 µm ist, kann die elektrische Isolierung an dem bestimmten Eckabschnitt hinreichend sichergestellt werden. Wenn die Dicke einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten Eckabschnitt bedeckt, gleich oder kleiner als 100 µm ist, ist die Isolierharzbeschichtung an dem bestimmten Eckabschnitt nicht zu dick. Dadurch ist es möglich, bei der Bildung eines elektromagnetischen Elements, einen Strom, der zu einer Spule fließt, zu verringern und auch die Größe des elektromagnetischen Elements zu reduzieren, sowie den Presskörper und die Spule nahe beieinander anzuordnen, oder dergleichen. Wenn eine Dicke einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten flachen Flächenabschnitt eines Presskörpers bedeckt, ferner das 0,7- bis 1,3-fache der Dicke der Isolierharzbeschichtung ist, die einen bestimmten Eckabschnitt bedeckt, kann die elektrische Isolierung in Bezug auf den flachen Flächenabschnitt sichergestellt werden und gleichzeitig ein Stromfluss zu einer Spule sowie die Größe eines bestimmten elektromagnetischen Elements verkleinert werden.
  • (8) Gemäß einem Aspekt des Pulvermagnetkerns umfasst der Presskörper in einer Oberfläche des Presskörpers eine Phosphatschicht.
  • Weist der Presskörper die Phosphatbeschichtung auf, werden die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers verringert. Dies liegt daran, dass die Oberfläche des Presskörpers durch die Durchführung der Phosphatbehandlung des Presskörpers abgedichtet wird, um eine Phosphatbeschichtung auf der Oberfläche zu bilden. Zudem wird erwartet, dass durch die Phosphatschicht die Haftung der Isolierharzbeschichtung verbessert wird. Beispiele für die Phosphatbeschichtung sind Beschichtungen, wie beispielsweise ein Zinkphosphatsystem, ein Eisenphosphatsystem, ein Manganphosphatsystem und ein Calciumphosphatsystem.
  • (9) Ein elektromagnetisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
    • den Pulvermagnetkern gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (8); und eine Spule, die auf dem Pulvermagnetkern angeordnet ist.
  • Hinsichtlich des elektromagnetischen Elements wird der Pulvermagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, und eine Isolierharzbeschichtung mit erhöhter elektrischer Isolierung ist auf der Oberfläche des Pulvermagnetkerns vorgesehen. Dadurch kann bei dem elektromagnetischen Element die elektrische Isolierung zwischen dem Kern und der Spule durch die Isolierharzbeschichtung, die auf dem Pulvermagnetkern vorgesehen ist, sichergestellt werden. Ein Beispiel des elektromagnetischen Elements umfasst einen Motor, eine Schutzdrossel, eine Drosselspule oder dergleichen.
  • [Einzelheiten der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Im Nachfolgenden werden bestimmte Beispiele eines Pulvermagnetkerns und eines elektromagnetischen Elements gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern wird durch die Ansprüche dargelegt und soll alle Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Umfangs der Ansprüche umfassen.
  • <Pulvermagnetkern>
  • Mit Bezug auf 1 und 2 wird im Nachfolgenden ein Pulvermagnetkern gemäß der Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Pulvermagnetkerns 1. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie (II) - (II) in 1. Ein Pulvermagnetkern 1 umfasst einen Presskörper 10 aus weichmagnetischem Pulver und eine Isolierharzbeschichtung 20, die einen Abschnitt einer Oberfläche des Presskörpers 10 bedeckt. Als eines der Merkmale des Pulvermagnetkerns 1 gemäß der Ausführungsform beträgt ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 zu einer Fläche des Presskörpers 10 gleich oder weniger als 85%, und eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 ist gleich oder kleiner als 20 µm. Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration des Pulvermagnetkerns 1 ausführlich beschrieben.
  • Der in 1 dargestellte Pulvermagnetkern 1 (Presskörper 10) ist ein Teil, der einen Teil eines Statorkerns, der in einem Axialspaltmotor verwendet wird, bildet und umfasst einen Lüfterjochabschnitt 2 und Zahnabschnitte 3, die aus dem Jochabschnitt 2 herausragen. Der Statorkern wird konfiguriert, indem eine Gruppe aus sechs Stücken des Pulvermagnetkerns 1 ringförmig zusammengebaut wird, und eine Spule, die nicht dargestellt ist, wird entlang des Außenumfangs eines jeden Zahnabschnitts 3 gewickelt. Darüber hinaus ist bei dem Pulvermagnetkern 1 ein Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 mit der Isolierharzbeschichtung 20 bedeckt. In diesem Beispiel sind ein Außenumfang eines jeden Zahnabschnitts 3 und eine obere Fläche des Jochabschnitts 2, aus der jeder Zahnabschnitt 3 herausragt, mit der Isolierharzbeschichtung 20 bedeckt. Die Form des Pulvermagnetkerns 1 (Presskörper 10) kann in geeigneter Weise je nach Anwendung oder dergleichen gewählt werden. Beispielsweise wird eine Rohrform, wie beispielsweise ein zylindrisches Rohr oder ein rechteckiges Rohr, oder eine Säulenform, wie beispielsweise eine zylindrische Säule oder eine rechteckige Säule, verwendet.
  • <Presskörper>
  • Der Presskörper 10 wird hergestellt, indem zum Beispiel ein weichmagnetisches Pulver in eine Form zum Verdichten gefüllt wird. Der Presskörper 10 umfasst weichmagnetisches Pulver. Das weichmagnetische Pulver ist ein Pulver, das aus weichmagnetischem Material gebildet ist. Das weichmagnetische Pulver besteht aus mehreren Teilchen. Ein Beispiel des weichmagnetischen Pulvers umfasst reines Eisen (Reinheit von 99 Masse-% oder mehr) oder eine Legierung auf Eisenbasis, wie beispielsweise eine Legierung auf Fe-Si-Al-Basis (Sendust), eine Legierung auf Fe-Si-Basis (Siliziumstahl), eine Legierung auf Fe-Al-Basis oder eine Legierung auf Fe-Ni-Basis (Permalloy). Als weichmagnetisches Pulver kann beispielsweise Zerstäubungspulver (Wasserzerstäubungspulver, Gaszerstäubungspulver), Carbonylpulver, reduziertes Pulver oder dergleichen verwendet werden.
  • Eine Teilchenoberfläche des weichmagnetischen Pulvers kann mit einem Isolierfilm beschichtet werden. Dabei wird der Isolierfilm zwischen den Teilchen des weichmagnetischen Pulvers, das den Presskörper 10 bildet, eingefügt, wodurch die elektrische Isolation zwischen den Teilchen erhöht werden kann. Auf diese Weise kann ein Wirbelstromverlust des Pulvermagnetkerns 1 verringert werden. Ein Beispiel des Isolierfilms umfasst einen Harzfilm, wie beispielsweise Silizium, oder einen anorganischen Oxidfilm, wie beispielsweise Kieselsäure. Eine Filmdicke des Isolierfilms liegt beispielsweise im Bereich von 20 nm bis 1 µm. Es kann herkömmliches Pulver als das weichmagnetische Pulver verwendet werden.
  • (Mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers)
  • Die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers liegt vorzugsweise in dem Bereich von 20 µm bis 300 µm. Ist die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers gleich oder größer als 20 µm, kann beim Verdichten die Oxidation des weichmagnetischen Pulvers unterdrückt werden. Ferner wird die Fließfähigkeit des Pulvers erhöht und somit das Einfüllen des Pulvers in eine Form verbessert. Da die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers gleich oder kleiner als 300 µm ist, verbessert sich die Kompressibilität des Pulvers beim Verdichten, und somit kann der Presskörper 10 hoch verdichtet werden. Die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 nehmen mit zunehmender Abnahme der mittleren Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers eher ab. Die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers kann wie folgt berechnet werden: Untersuchen eines Querschnitts des Presskörpers 10 mit einem Mikroskop, wie beispielsweise einem Rasterelektronenmikroskop (REM); Messen eines äquivalenten Kreisdurchmessers (querschnittsäquivalenter Kreisdurchmesser), der aus einer Querschnittsfläche eines jeden Teilchens mit Bezug auf alle Teilchen des weichmagnetischen Pulvers in einem Gesichtsfeld abgeleitet wird; und Berechnen ihres Mittelwerts. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Feldfläche derart eingestellt, dass 100 oder mehr Teilchen in einem Gesichtsfeld beobachtet werden, und ein Durchschnittswert eines querschnittsäquivalenten Kreisdurchmessers der Teilchen, die in 10 verschiedenen Gesichtsfeldern beobachtet und gemessen werden, wird als die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers festgelegt. Beispielsweise liegt eine Feldfläche in dem Bereich von 1,0 bis 4,5 mm2 und eine Vergrößerung liegt in dem Bereich einer 50- bis 100-fachen Vergrößerung. Es sollte beachtet werden, dass, wenn ein Isolierfilm auf einer Teilchenoberfläche des weichmagnetischen Pulvers angeordnet wird, die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers einen bestimmten Isolierfilm nicht bedeckt. Die entsprechenden mittleren Teilchengrößen des weichmagnetischen Pulvers sind vor und nach dem Verdichten annähernd gleich. Noch bevorzugter liegt beispielsweise die mittlere Teilchengröße des weichmagnetischen Pulvers im Bereich von 40 µm bis 250 µm.
  • (Oberflächengüte des Presskörpers)
  • Vorzugsweise werden die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 verringert. Beispielsweise ist eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 50 µm oder weniger und noch bevorzugter 35 µm oder weniger. Im Falle des Auftragens von Harz auf eine Oberfläche des Presskörpers 10 zur Bildung der Isolierharzbeschichtung 20, bildet sich mit abnehmenden Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 ein dünner Harzabschnitt nicht so leicht. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass sich in der Isolierharzbeschichtung 10 eine Gasblase oder ein Bereich mit einer lokal dünnen Filmdicke bildet. Wenn eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 gleich oder kleiner als 50 µm ist, ist die Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 hinreichend verringert, und somit kann die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder kleiner als 20 µm sein. Ein unterer Grenzwert der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 ist auf keinen bestimmten beschränkt. Unter dem Gesichtspunkt der Herstellungsbedingungen des Presskörpers 10 oder dergleichen ist der untere Grenzwert beispielsweise gleich oder größer als 5 µm. Die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 beträgt zum Beispiel 30 µm oder weniger, und noch bevorzugter 25 µm oder weniger.
  • Die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers kann als größter Wert in Bezug auf die Höhe eines Rauheitskurvenelements, bezogen auf die Oberfläche des Presskörpers 10, berechnet werden. Das „Rauheitskurvenelement“ ist ein gekrümmter Abschnitt, der hat einen Satz benachbarter Spitzen und Täler mit Bezug auf eine bestimmte Rauheitskurve aufweist. Die „Spitze“ bezieht sich auf einen oberen Abschnitt mit Bezug auf eine X-Achse (Mittellinie), entlang der die Rauheitskurve angezeigt wird. Das „Tal“ bezieht sich auf einen unteren Abschnitt mit Bezug auf die X-Achse (Mittellinie), entlang der die Rauheitskurve angezeigt wird. Die „Höhe des Rauheitskurvenelements“ wird durch die Summe der Spitzenhöhe und der Taltiefe mit Bezug auf ein einzelnes bestimmtes Rauheitskurvenelement ausgedrückt. Die „Spitzenhöhe“ bezieht sich auf die Höhe von der X-Achse bis zur oberen Spitze und die „Taltiefe“ bezieht sich auf eine Tiefe von der X-Achse bis zur Talsohle. Mit Bezug auf 3 wird ein Verfahren zur Messung der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird eine Rauheitskurve mit Bezug auf die Oberfläche des Presskörpers 10 erfasst, und aus der erfassten Rauheitskurve wird lediglich eine Bezugslänge L in Richtung einer Mittellinie gezeichnet. Die zu einem gezeichneten Abschnitt gehörende Mittellinie ist als eine X-Achse definiert, und eine Höhenrichtung ist als eine Z-Achse definiert; anschließend werden für jedes Rauheitskurvenelement die Spitzenhöhe und die Taltiefe gemessen, und dann die Höhe Zt (=Zt1, Zt2, Zt3, ..., Zti, ..., Ztm) eines jeden Rauheitskurvenelements berechnet. Ferner wird für die Bezugslänge L ein größter Wert (im Falle der 3 Zti) bezüglich der Höhe Zt der Rauheitskurvenelemente als maximale Tiefe der Unebenheiten festgelegt.
  • Eine vorgegebene Rauheitskurve mit Bezug auf die Oberfläche des Presskörpers 10 kann durch Beobachten eines Querschnitts des Presskörpers 10 mit einem REM oder dergleichen erhalten werden, um die Konturen einer Oberfläche aus einem beobachteten Bild zu extrahieren, oder alternativ wird sie durch Messen der Oberfläche des Presskörpers 10 mit einem Oberflächenrauheitsmessgeräts erhalten. Als Oberflächenrauheitsmessgerät kann ein herkömmliches Gerät, wie zum Beispiel ein Kontakttyp mit einer Tastnadel oder ein Nicht-Kontakttyp mit Laserlicht, verwendet werden.
  • (Relative Dichte des Presskörpers)
  • Vorzugsweise beträgt die relative Dichte des Presskörpers 10 gleich oder mehr als 90%. Die Pore nimmt mit zunehmender relativer Dichte des Presskörpers 10 ab. Aus diesem Grund werden die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 eher verringert. Wenn die relative Dichte des Presskörpers 10 gleich oder größer als 90% ist, verringern sich die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 hinreichend, und es bildet sich nicht leicht ein dünner Harzabschnitt, wenn die Oberfläche des Presskörpers 10 mit Harz bestrichen wird. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke lokal in der Isolierharzbeschichtung 20 gebildet wird. Die relative Dichte des Presskörpers 10 kann berechnet werden, indem die tatsächliche Dichte des Presskörpers 10 durch die wahre Dichte dividiert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Dichte des weichmagnetischen Materials, aus dem das weichmagnetische Pulver gebildet wird, als die wahre Dichte festgelegt. Ein oberer Grenzwert der relativen Dichte des Presskörpers 10 ist auf keinen bestimmten beschränkt. Beispielsweise beträgt in Hinblick auf eine Herstellungsbedingung des Presskörpers 10 oder dergleichen der obere Grenzwert gleich oder weniger als 99%. Die relative Dichte des Presskörpers 10 beträgt beispielsweise 92% oder mehr, noch bevorzugter 94% oder mehr.
  • Der Presskörper 10 kann hoch verdichtet werden, da beim Verdichten von weichmagnetischem Pulver der Verdichtungsdruck erhöht wird und somit die relative Dichte des Presskörpers 10 erhöht wird. Beispielsweise liegt der Verdichtungsdruck in dem Bereich von 600 MPa bis 1500 MPa. Darüber hinaus kann zur Erhöhung der Verdichtbarkeit des weichmagnetischen Pulvers beispielsweise eine Form erhitzt und ein Warmpressschritt durchgeführt werden. Beim Warmpressen kann die Verdichtungstemperatur (Formtemperatur) beispielsweise im Bereich von 60 bis 200° C liegen. Ferner kann beim Verdichten des weichmagnetischen Pulvers ein Schmiermittel dem weichmagnetischen Pulver zugesetzt werden, um die Reibung zwischen dem weichmagnetischen Pulver und ebenso zwischen den Teilchen des weichmagnetischen Pulvers zu verringern. Als Schmiermittel kann ein Festschmierstoff, wie zum Beispiel ein Fettsäureamid oder eine Metallseife, verwendet werden. Das Fettsäureamid enthält beispielsweise ein Fettsäureamid, wie ein Amidstearat oder ein Amidethylenbistearat, und die Metallseife umfasst ein Metallstearat, wie Zinkstearat oder Lithiumstearat.
  • Nach dem Verdichten kann der Presskörper 10 wärmebehandelt werden, um die während des Verdichtens entstandenen Verformungen zu entfernen. Dabei können die magnetischen Eigenschaften des Presskörpers 10 verbessert werden. Beispielsweise liegt die Heiztemperatur im Bereich von 300 bis 900° C.
  • (Phosphatbeschichtung)
  • Der Presskörper 10 kann eine Phosphatbeschichtung (nicht dargestellt) in einer Oberflächenschicht des Presskörpers umfassen. Durch Durchführen einer Phosphatbehandlung des Presskörpers 10 zur Bildung einer Phosphatbeschichtung auf der Oberfläche wird die Oberfläche des Presskörpers 10 abgedichtet, und somit werden die Unebenheiten (Rauheit) auf der Oberfläche des Presskörpers 10 verringert. Ferner ist durch Aufnehmen der Phosphatschicht ein Effekt der Erhöhung der Haftung der Isolierharzbeschichtung 20 zu erwarten. Beispiele für die Phosphatbeschichtung umfassen Beschichtungen, wie ein Zinkphosphatsystem, ein Eisenphosphatsystem, ein Manganphosphatsystem und ein Calciumphosphatsystem.
  • Die Phosphatbeschichtung kann durch eine Phosphatbehandlung des Presskörpers 10 mit einer Phosphatlösung gebildet werden. Insbesondere umfasst die Phosphatbehandlung: das Aufsprühen einer Phosphatlösung auf die Oberfläche des Presskörpers 10; oder das Eintauchen des Presskörpers 10 in eine Phosphatlösung usw. Bei der Phosphatbehandlung wird auf der Oberfläche des Presskörpers 10 chemisch eine Phosphatschicht gebildet.
  • Eine Filmdicke der Phosphatbeschichtung ist auf keine bestimmte begrenzt. Die Dicke der Phosphatbeschichtung liegt beispielsweise im Bereich von 1 µm bis 10 µm und bevorzugter im Bereich von 2 µm bis 7 µm, da bei zu geringer Dicke keine ausreichende Wirkung erzielt werden kann; oder die Bearbeitungszeit erhöht ist, wenn sie zu dick ist.
  • Die Filmdicke einer bestimmten Phosphatbeschichtung kann berechnet werden, indem die Querschnitte senkrecht zur Oberfläche der Phosphatbeschichtung mit einem REM oder dergleichen zur Messung der Filmdicken beobachtet werden und ihr Mittelwert berechnet wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden pro Gesichtsfeld jeweils die Filmdicken an 10 Punkten gemessen, und ein Mittelwert der Filmdicken, die durch Beobachten derselben in 10 unterschiedlichen Gesichtsfeldern gemessen werden, wird als die Filmdicke der Phosphatbeschichtung festgelegt. Beispielsweise beträgt die Vergrößerung des REM das 1000-fache (7000 µm2/Gesichtsfeld).
  • <Isolierharzbeschichtung>
  • Durch Bestreichen eines Abschnitts der Oberfläche des Presskörpers 10 (in diesem Beispiel die Außenfläche eines jeden Zahnabschnitts 3 und die obere Fläche des Jochabschnitts 2) mit Harz, das eine elektrische Isolierung bildet, wird die Isolierharzbeschichtung 20 gebildet und bedeckt einen Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10. Die Isolierharzbeschichtung 20 kann auf wenigstens einem Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 gebildet werden, an dem eine elektrische Isolierung benötigt wird. Die Isolierharzbeschichtung 20 wird zum Beispiel auf eine Oberfläche aufgetragen, die eine Spule berührt, wenn die Spule auf dem Pulvermagnetkern angeordnet wird und ein elektromagnetisches Element gebildet wird.
  • Die Isolierharzbeschichtung 20 ist aus Harz mit elektrischer Isolierung gebildet. Die Isolierharzbeschichtung 20 umfasst zum Beispiel vorzugsweise ein Harz auf Epoxidbasis und/oder ein Harz auf Fluorbasis und/oder ein Harz auf Polyimidbasis. Vorzugsweise gewährleistet das Harz, das die Isolierharzbeschichtung 20 bildet, eine erhöhte elektrische Isolierung und weist eine gute Haftung an einem Presskörper auf. Ferner weist das die Isolierharzbeschichtung 20 bildende Harz vorzugsweise einen hohen Wärmewiderstand auf, da der Pulvermagnetkern bei Verwendung eines elektromagnetischen Elements eine hohe Temperatur aufweist. Das Harz auf Epoxidbasis, das Harz auf Fluorbasis und das Harz auf Polyimidbasis weisen jeweils eine ausgezeichnete Haftung und einen Wärmewiderstand, sowie eine gute elektrische Isolierung auf. Dadurch eignet sich dieses Harz als Harz zur Bildung der Isolierharzbeschichtung 20. Das Harz, das die Isolierharzbeschichtung 20 bildet, kann einen Füllstoff (Füllstoffe), wie im Nachfolgenden beschrieben, enthalten.
  • (Verfahren zur Bildung der Isolierharzbeschichtung)
  • Nach dem Auftragen des Harzes auf der Oberfläche des Presskörpers 10 kann die Isolierharzbeschichtung 20 gebildet werden, indem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, um das Harz zu verfestigen. Beispielsweise umfasst ein Verfahren zum Auftragen des Harzes: das Besprühen der Oberfläche des Presskörpers 10 mit einer Harzlösung, in der das Harz in einem Lösungsmittel gelöst ist; oder das Eintauchen des Presskörpers 10 in eine Harzlösung. Ferner kann die Harzbeschichtung auch durch Elektrotauchlackieren, Pulverbeschichten oder dergleichen erzielt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zur Bildung der Isolierharzbeschichtung 20 auf einem Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 das Harz auf dem Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 aufgetragen. Wird der Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 mit dem Harz bestrichen, wird dabei vorzugsweise eine nicht bestrichene Oberfläche (in diesem Beispiel eine obere Fläche eines jeden Zahnabschnitts 3 und eine Umfangsfläche sowie eine untere Fläche des Jochabschnitts 2) in der Oberfläche des Presskörpers 10, die nicht mit Harz beschichtet wird, abgedeckt. Beispielsweise umfasst ein solches Abdeckverfahren das Befestigen eines Abdeckbands, wie ein Kapton-Band (eingetragene Marke) auf einer nicht beschichteten Fläche. Das Abdeckband wird vor der Wärmebehandlung und nach dem Beschichten abgezogen, und anschließend wird eine nicht beschichtete Fläche während der Wärmebehandlung freigelegt. Die Wärmebehandlungstemperatur, bei der sich das Harz verfestigt, hängt von der Art des Harzes ab und liegt zum Beispiel im Bereich von 40 bis 150° C.
  • (Flächenverhältnis der Isolierharzbeschichtung)
  • Ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 zu einer Fläche des Presskörpers 10 ist gleich oder kleiner als 85%. Mit Bezug auf den Pulvermagnetkern 1 wird die Isolierharzbeschichtung 20 auf einem Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 gebildet. Aus diesem Grund sind im Falle des Auftragens eines Harzes auf die Oberfläche des Presskörpers 10 zur Bildung der Isolierharzbeschichtung 20 eine beschichtete Fläche, die mit Harz beschichtet ist, sowie eine nicht beschichtete Fläche, die nicht mit dem Harz beschichtet ist, vorhanden. Diese nicht beschichtete Fläche dient als Luftaustrittsweg in den Poren des Presskörpers 10 während der Wärmebehandlung und nach dem Beschichten. Dadurch wird verhindert, dass die thermisch ausgedehnte Luft in das Harz auf der beschichteten Oberfläche eindringt und kann entweichen, wodurch die Bildung von Gasblasen verhindert wird. Wenn ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder kleiner als 85% ist, kann eine Fläche einer nicht beschichteten Oberfläche, die als ein Luftaustrittsweg dient, hinreichend sichergestellt werden. Dabei wird wirksam verhindert, dass sich Gasblasen in der Isolierharzbeschichtung 20 bilden. Ein unterer Grenzwert des Flächenverhältnisses der Isolierharzbeschichtung 20 wird durch eine Fläche wenigstens eines Abschnitts (zum Beispiel eine Kontaktfläche mit einer Spule) des Presskörpers 10 (Pulvermagnetkern 1) bestimmt, bei der eine elektrische Isolierung erforderlich ist. Der untere Grenzwert ist beispielsweise gleich oder größer als 25%.
  • Das Verhältnis der Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 kann durch Dividieren der Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 (der Fläche der bestrichenen Oberfläche des Presskörpers 10) durch die Fläche des Presskörpers 10 berechnet werden.
  • (Maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung)
  • Eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 ist gleich oder kleiner als 20 µm. Die Isolierharzbeschichtung 20 wird in geeigneter Weise auf der Oberfläche des Presskörpers 10 gebildet. Dabei hängt die Oberflächengüte der Isolierharzbeschichtung 20 von der Oberflächengüte des Presskörpers 10 ab. Beispielsweise nimmt die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 eher ab, wenn eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10 abnimmt. Wenn die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder kleiner als 20 µm ist, ist es unwahrscheinlich, dass sich ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke lokal in der Isolierharzbeschichtung 20 bildet. Wenn die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder kleiner als 20 µm ist, verringert sich die maximale Tiefe der Unebenheiten auf dem Presskörper 10. Dies liegt daran, dass sich im Falle des Auftragens des Harzes auf der Oberfläche des Presskörpers 10 nicht leicht ein dünner Harzabschnitt bildet. Zudem bildet sich keine Gasblase, da verhindert wird, dass die Harzdicke zu dünn wird. Ein unterer Grenzwert der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 ist auf keinen bestimmten begrenzt. Unter dem Gesichtspunkt der Oberflächengüte des Presskörpers 10 usw. ist der untere Grenzwert beispielsweise gleich oder größer als 1 µm. Die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung beträgt beispielsweise 15 µm oder weniger, und vorzugsweise 10 µm oder weniger.
  • Die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 kann als ein größter Wert mit Bezug auf die Höhe eines Rauheitskurvenelements bezogen auf die Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 berechnet werden. Die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 kann in gleicher Weise wie das Verfahren zur Messung der maximalen Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers 10, wie zuvor beschrieben, gemessen werden. Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, eine Rauheitskurve mit Bezug auf die Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 erfasst, und von der Rauheitskurve lediglich die Bezugslänge L in einer Richtung einer Mittellinie gezeichnet. Die mit einem gezeichneten Abschnitt verknüpfte Mittellinie wird als eine X-Achse definiert und eine Höhenrichtung wird als eine Z-Achse definiert: anschließend werden, mit Bezug auf jedes Rauheitskurvenelement die Spitzenhöhe und die Taltiefe gemessen, und anschließend die Höhe Zt (=Zt1, Zt2, Zt3, ..., Zti, ..., Ztm) berechnet. Ferner wird für die Bezugslänge L ein größter Wert (im Falle der 3 Zti) mit Bezug auf die Höhe Zt der Rauheitskurvenelemente als eine maximale Tiefe der Unebenheiten festgelegt. Genauer gesagt wird die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 gemäß der JIS-Norm B601:2001 gemessen, indem ein Oberflächenrauheitsmessgerät (SURFCOM1400D-3DF), von Tokyo Seimitsu Co., Ltd. verwendet wird. Ein Wert der maximalen Höhe Rz der Rauheitskurve wird als die maximale Tiefe der Unebenheiten im Falle einer Bezugslänge von 0,8 mm und einer gemessenen Länge von 4,0 mm (5-mal mehr als die Bezugslänge) mit Bezug auf eine bestimmte Rauheitskurve festgelegt. Es sollte beachtet werden, dass die gemessene Länge 2,0 mm oder mehr sein muss.
  • (Dicke der Isolierharzbeschichtung)
  • Eine Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 liegt vorzugsweise im Bereich von 25 µm bis 100 µm. Mit zunehmender Filmdicke der Isolierharzbeschichtung 20 bildet sich lokal nicht leicht ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke. Eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 nimmt eher ab, und gleichzeitig erhöht sich die elektrische Isolierung (Spannungsfestigkeit) der Isolierharzbeschichtung 20. Wenn die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder größer als 25 µm ist, kann hinreichend hohe elektrische Isolierung durch die Isolierharzbeschichtung 20 gewährleistet werden. Wenn die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 gleich oder kleiner als 100 µm ist, ist die Isolierharzbeschichtung 20 nicht zu dick, und wenn ein elektromagnetisches Element unter Verwendung des Pulvermagnetkerns 1 gebildet wird, kann ein durch eine Spule fließender Strom verringert sowie die Größe des elektromagnetischen Elements verringert werden. Die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 beträgt zum Beispiel 30 µm oder mehr, und noch bevorzugter 45 µm oder mehr.
  • Eine Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 kann berechnet werden, indem die Querschnitte senkrecht zu der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 mit einem Lichtmikroskop oder dergleichen zur Messung der Filmdicken beobachtet werden; und indem ein Mittelwert der gemessenen Werte der Filmdicken berechnet wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die entsprechenden Filmdicken an 10 Punkten pro Gesichtsfeld gemessen, und ein Mittelwert der Filmdicken, die durch Beobachten derselben in 10 unterschiedlichen Gesichtsfeldern gemessen werden, wird als die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 festgelegt. Beispielsweise hat das Lichtmikroskop eine 450-fache Vergrößerung (0,14 mm2/Gesichtsfeld).
  • Wenn ein Presskörper 10 einen flachen Flächenabschnitt (flache Flächenabschnitte) und einen Eckabschnitt (Eckabschnitte) aufweist, ist vorzugsweise eine Dicke einer Isolierharzbeschichtung (die im Nachfolgenden als eine „Eckabschnittsbeschichtung“ bezeichnet werden kann), die einen bestimmten Eckabschnitt des Presskörpers 10 bedeckt, in Hinblick auf die Sicherstellung einer elektrischen Isolierung so dick wie möglich. Die Dicke der Eckabschnittsbeschichtung beträgt beispielsweise 25 µm oder mehr, und bevorzugt 40 µm oder mehr. Im Allgemeinen ist, wenn eine Isolierharzbeschichtung 20 auf der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers 10 gebildet wird, ein anderer Abschnitt als der Eckabschnitt (die Eckabschnitte) des Presskörpers 10, das heißt, eine Isolierharzbeschichtung, die einen bestimmten flachen Flächenabschnitt (der im Nachfolgenden als eine „flache Flächenabschnittsbeschichtung “ bezeichnet werden kann) bedeckt, tendenziell dicker als eine Eckabschnittsbeschichtung. Wenn dabei eine Dicke der Eckabschnittsbeschichtung gleich oder größer als 25 µm ist, bildet sich eine Isolierharzbeschichtung 20 mit einer ausreichenden Dicke von einem flachen Flächenabschnitt zu einem Eckabschnitt des Presskörpers 10. Dabei ist die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20, die sich auf der Oberfläche des Presskörpers 10 bildet, vorzugsweise gleich oder größer als 25 µm, unabhängig von dem Vorhandensein oder Fehlen eines Eckabschnitts des Presskörpers 10. Dadurch kann eine ausreichende elektrische Isolation zwischen dem Presskörper 10 und einer Spule gewährleistet werden. Ein oberer Grenzwert der Dicke der Eckabschnittsbeschichtung beträgt beispielsweise vorzugsweise etwa 100 µm. Andererseits beträgt eine Dicke der flachen Flächenabschnittsbeschichtung beispielsweise etwa das 0,7- bis 1,3-fache der Dicke der Eckabschnittsbeschichtung.
  • Der „Eckabschnitt“ bezeichnet hier einen Kantenlinienabschnitt, der durch zwei benachbarte flache Flächenabschnitte, die aufeinandertreffen, gebildet wird. Wenn beispielsweise ein Eckabschnitt des Presskörpers 10 angefast wird, bezieht sich die Dicke einer Eckabschnittsbeschichtung auf eine Dicke einer Isolierharzbeschichtung 20 in einer Normalenrichtung einer gekrümmten Kantenlinie, die durch die Fasung in Bezug auf einen Querschnitt des Pulvermagnetkerns 1 gebildet wird. Ist ein Eckabschnitt des Presskörpers 10 stark angefast, so bezieht sich die Dicke auf eine Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 in einer Normalenrichtung mit Bezug auf eine lineare Kantenlinie, die durch die starke Anfasung gebildet wird. Insbesondere kann im Falle Rundfasens ein Mittelwert der Dicken der Isolierharzbeschichtung 20 in mehrere Normalenrichtungen als die Dicke einer bestimmten Eckabschnittsbeschichtung festgelegt werden. Wenn andererseits kein abgeschrägter Abschnitt vorhanden ist, wird eine Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 in einer Richtung entsprechender halbierender Flächen, die sich aus zwei flachen Flächenabschnitten erstrecken, die einen Eckabschnitt bilden, als die Dicke einer bestimmten Kernabschnittsbeschichtung festgelegt. Die Dicke einer bestimmten Kernabschnittsbeschichtung kann durch Querschnittsbeobachtung des Pulvermagnetkerns 1 mit einem Lichtmikroskop oder dergleichen gemessen werden. Das scharfe Abfasen bedeutet, dass eine Ecke, an der Kanten aufeinandertreffen, zur Bildung einer flachen Fläche weggeschnitten wird. Das Rundfasen bedeutet, dass eine Ecke, an der zwei Kanten aufeinandertreffen, zur Bildung einer abgerundeten Fläche weggeschnitten wird. Ein bestimmtes Verfahren zum scharfen Abfasen oder zum Rundfasen ist nicht auf das Wegschneiden einer Ecke, an der zwei Kanten aufeinandertreffen, beschränkt und kann durch Verwenden einer Form durchgeführt werden, bei der ein Abschnitt, der einem abgeschrägten Abschnitt entspricht, scharf ist.
  • (Füllstoff)
  • Die Isolierharzbeschichtung 20 kann einen Füllstoff (Füllstoffe) enthalten. In diesem Fall werden mehrere Füllstoffe in der Isolierharzbeschichtung 20 verteilt, wodurch die elektrische Isolierung für die Isolierharzbeschichtung 20 verbessert wird. Insbesondere wird durch den Füllstoff (die Füllstoffe) eine Gasblase, die sich in einer Dickenrichtung der Isolierharzbeschichtung 20 erstreckt, zerteilt. Dadurch wird wirksam verhindert, dass sich eine Gasblase, die sich in der Dickenrichtung erstreckt, das heißt, von einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 zu einer Oberfläche des Presskörpers 10, bildet. Wenn ferner die Isolierharzbeschichtung 20 auf einer Oberfläche eines Eckabschnitts im Presskörper 10 gebildet wird, wird durch das Harz, das den Füllstoff (die Füllstoffe) enthält, eine Bewegung des Harzes, das sich noch nicht verfestigt hat, von dem Eckabschnitt zu einem flachen Flächenabschnitt während des Auftragens des Harzes leicht unterdrückt. Dadurch wird verhindert, dass eine Eckabschnittsbeschichtung lokal dünn wird, und somit kann ein Verhältnis einer Dicke der Eckabschnittsbeschichtung zu einer Dicke der flachen Flächenabschnittsbeschichtung ((???)) verbessert werden.
  • Als Füllstoff wird Keramik mit hohem elektrischen Widerstand verwendet. So werden zum Beispiel ein Oxid(e) oder ein Nitrid(e) mit wenigstens einem Element, ausgewählt aus Mg, Si, AI, Mo, Ca, Ti und Zn, verwendet. Genauer gesagt werden Magnesiumsilikat, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Aluminiumnitrid oder dergleichen verwendet.
  • Die Füllstoffform ist auf keine bestimmte beschränkt. Der Füllstoff kann ein dünner Abschnitt oder Feststoff sein. Ist der Füllstoff beispielsweise ein dünner Abschnitt, liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,1 µm bis 5 µm, die Breite im Bereich von 5 µm bis 30 µm und die Länge im Bereich von 5 µm bis 30 µm. Ist der Füllstoff ferner ein Teilchen, liegt die mittlere Teilchengröße vorzugsweise im Bereich von 0,1 µm bis 10 µm. Mit dem Füllstoff aus einem dünnen Abschnitt, der eine Dicke von 0,1 µm oder mehr und eine Länge und eine Breite von 0,5 µm oder mehr aufweist, oder mit dem Füllstoff aus Teilchen, die eine mittlere Teilchengröße von 0,1 µm oder mehr aufweisen, werden die Gasblasen leicht zerteilt, und somit wird auf einfache Weise eine verbesserte elektrische Isolation für die Isolierharzbeschichtung 20 erzielt. Andererseits sind mit einem Füllstoff aus einem dünnen Abschnitt, der eine Dicke von 5 µm oder weniger und eine Breite und eine Länge von 30 µm oder weniger aufweist, oder mit einem Füllstoff aus Teilchen, die eine mittlere Teilchengröße von 10 µm oder weniger aufweisen, die Füllstoffe nicht zu groß, wodurch es wahrscheinlicher ist, dass sie in der Isolierharzbeschichtung 20 gleichförmig verteilt werden. Dadurch kann die Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 so dünn wie möglich ausgebildet werden und gleichzeitig eine Isolierharzbeschichtung 20 mit hervorragender elektrischer Isolierung bereitgestellt werden.
  • Der Füllstoffgehalt ist abhängig vom Material oder der Form des Füllstoffes. Wird angenommen, dass die Isolierharzbeschichtung 20 100 Masse-% beträgt, liegt der Füllstoffgehalt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 70 Masse-%. Wenn der Füllstoffgehalt in der Isolierharzbeschichtung 20 30 Masse-% oder mehr beträgt, ist eine ausreichende Menge an Füllstoff (Füllstoffen) in der Isolierharzbeschichtung 20 vorhanden, und somit kann die elektrische Isolierung, die durch die Isolierharzbeschichtung 20 bereitgestellt wird, ausreichend verbessert werden. Wenn andererseits der Füllstoffgehalt 70 Masse-% oder weniger beträgt, wird beim Bilden der Isolierharzbeschichtung 20 die Fließfähigkeit des Harzes während des Auftragen des Harzes leicht gewährleistet. Dadurch kann eine Dicke der Isolierharzbeschichtung 20 völlig gleichmäßig sein, und die Isolierharzbeschichtung 20 kann somit eine ausgezeichnete elektrische Isolierung aufweisen.
  • (Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung)
  • Eine Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung 20 übersteigt vorzugsweise 600 V. Wenn die Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung 20 600 V übersteigt, wird die elektrische Isolierung (Spannungsfestigkeit), die durch die Isolierharzbeschichtung 20 bereitgestellt wird, hinreichend erhöht. Ein oberer Grenzwert der Durchbruchspannung quer über die Isolierharzbeschichtung 20 ist auf keinen bestimmten beschränkt. Beispielsweise beträgt der obere Grenzwert gleich oder weniger als 3000 V unter dem Gesichtspunkt der Isoliereigenschaften des Harzes, das die Isolierharzbeschichtung 20 bildet, eine Beschichtungsdicke (Filmdicke) oder dergleichen. Die Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung 20 hängt von einer Verwendungsbedingung des Pulvermagnetkerns 1 usw. ab. Die Durchbruchspannung beträgt beispielsweise 700 V oder mehr, und noch bevorzugter 1000 V oder mehr.
  • Die Durchbruchspannung über die Isolierharzbeschichtung 20 wird wie folgt gemessen. Eine Elektrode wird an einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 befestigt, und eine Elektrode wird an einer Oberfläche (nicht beschichtete Oberfläche in der Oberfläche eines Presskörpers 10) eines Presskörpers 10, der nicht durch die Isolierharzbeschichtung 20 bedeckt ist, befestigt. Ein erfasster Strom, der zu den Elektroden fließt, wird unter Anlegen einer konstanten Spannung über die Elektroden für 1 Minute gemessen. Ferner wird eine angelegte Spannung stufenweise erhöht, und ein Spannungswert in einem Fall, in dem ein erfasster Strom 1 mA oder mehr beträgt, als die Durchbruchspannung festgelegt.
  • Mit Bezug auf den Pulvermagnetkern 1 gemäß der Ausführungsform wird ein Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10 mit der Isolierharzbeschichtung 20 bedeckt. Ein Verhältnis der Fläche der Isolierharzbeschichtung 20 zur der Fläche des Presskörpers 10 ist gleich oder kleiner als 85%. In einem solchen Fall wird beim Auftragen des Harzes auf die Oberfläche des Presskörpers 10 zur Bildung der Isolierharzbeschichtung 20 das Harz auf einen Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers 10, anstatt der gesamten Oberfläche des Presskörpers 10 aufgetragen. Somit ist nicht die gesamte Oberfläche des Presskörpers 10 mit dem Harz bedeckt. Selbst wenn sich somit die Luft in den Poren des Presskörpers 10 während der Wärmebehandlung und nach dem Beschichten thermisch ausdehnt, kann die Luft aus der nicht beschichteten Oberfläche in der Oberfläche des Presskörpers 10 entweichen. Es kann verhindert werden, dass die thermisch ausgedehnte Luft das Harz auf einer beschichteten Oberfläche durchdringt und kann entweichen, wodurch die Bildung von Gasblasen verhindert wird. Mit einem Flächenverhältnis der Isolierharzbeschichtung 20 von 85% oder weniger, kann eine Fläche einer nicht beschichteten Oberfläche, die als ein Luftaustrittsweg dient, hinreichend sichergestellt werden. Somit kann wirksam verhindert werden, dass sich Gasblasen in der Isolierharzbeschichtung 20 bilden.
  • Wenn ferner eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 20 µm oder weniger beträgt, ist es unwahrscheinlich, dass sich ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke lokal in der Isolierharzbeschichtung 20 bildet. Dadurch gibt es keine Gasblasen oder Abschnitte mit einer lokal dünnen Filmdicke in der Isolierharzbeschichtung 20. Dementsprechend umfasst der Pulvermagnetkern 1 die Isolierharzbeschichtung 20, die eine verbesserte elektrische Isolierung bereitstellt.
  • «Verwendung des Pulvermagnetkerns»
  • Der Pulvermagnetkern 1 gemäß der Ausführungsform kann für einen Magnetkern (Kern) eines elektromagnetischen Elements (in dem Beispiel der 1 ein Motor) verwendet werden. Mit dem Pulvermagnetkern 1, der die Isolierharzbeschichtung 20 aufweist, die eine verbesserte elektrische Isolierung bereitstellt, kann in dem Fall, in dem eine Spule angeordnet wird und ein elektromagnetisches Element gebildet wird, mit Bezug auf die Spule eine elektrische Isolierung gewährleistet werden.
  • <Elektromagnetisches Element>
  • Ein bestimmtes elektromagnetisches Element gemäß der Ausführungsform umfasst den Pulvermagnetkern 1 gemäß der Ausführungsform und umfasst eine Spule, die auf dem Pulvermagnetkern 1 angeordnet wird. Wenn der elektromagnetische Element unter Verwendung des Pulvermagnetkerns 1, der in 1 gezeigt ist, gebildet wird, wird eine Spule (nicht dargestellt) am Außenumfang eines jeden Zahnabschnitts 3 des Pulvermagnetkerns 1, auf dem die Isolierharzbeschichtung 20 ausgebildet ist, angeordnet.
  • Mit Bezug auf das elektromagnetische Element gemäß der Ausführungsform kann die elektrische Isolierung zwischen dem Pulvermagnetkern 1 und der Spule durch die Isolierharzbeschichtung 20, die auf dem Pulvermagnetkern 1 vorgesehen ist, gewährleistet werden.
  • [Testbeispiel 1]
  • Durch Auftragen des Harzes auf die Oberfläche eines bestimmten Presskörpers zur Bildung einer Isolierharzbeschichtung wurden Proben von Pulvermagnetkernen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt.
  • (Presskörper)
  • Als weichmagnetisches Pulver wurde ein Pulver aus reinem Eisen (mittlere Teilchengröße (D50): 200 µm) bereitgestellt. In diesem Fall bedeutet die mittlere Teilchengröße (D50) eine Teilchengröße in einem Fall, in dem die Summe der Masse, die durch eine Vorrichtung zur Messung der Laserbeugung; der Streuungsteilchengröße; und der Teilchengrößenverteilung gemessen wird, 50% angibt. Das vorbereitete weichmagnetische Pulver wurde durch Wasserzerstäubung hergestellt. Eine Teilchenoberfläche des weichmagnetischen Pulvers wurde mit einer Phosphatbeschichtung beschichtet, so dass ein Isolierfilm gebildet wurde. Eine Filmdicke des Isolierfilms betrug in etwa 100 nm.
  • Das vorbereitete weichmagnetische Pulver wurde in eine Form gefüllt und verdichtet, so dass mehrere zylinderförmige Presskörper, die jeweils einen Innendurchmesser von 20 mm, einen Außendurchmesser von 30 mm und eine Höhe von 20 mm aufwiesen, gebildet wurden. Nach der Verdichtung wurden die Presskörper in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 500° C für 15 Minuten wärmebehandelt. In diesem Fall wurden verschiedene Presskörper mit unterschiedlichen relativen Dichten erhalten, indem der Verdichtungsdruck während des Verdichtens geändert wurde. Zusätzlich wurden einige Presskörper in eine Lösung aus Manganphosphat eingetaucht und mit Manganphosphat behandelt, so dass Phosphatbeschichtungen auf Manganphosphatbasis auf den Oberflächen der entsprechenden Presskörper gebildet wurden. Eine Filmdicke einer jeden Phosphatbeschichtung betrug etwa 3 µm.
  • Für jeden hergestellten Pulverkern wurden Gewicht und Volumen gemessen, um die tatsächliche Dichte zu berechnen, und anschließend wurde die relative Dichte auf der Grundlage der tatsächlichen Dichte und der wahren Dichte (die Dichte von reinem Eisenpulver mit einem Isolierfilm) berechnet. Ferner wurde die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers ermittelt. In diesem Fall wird die Oberflächenrauheit eines Innenumfangs eines bestimmten Presskörpers gemessen, und anschließend eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche eines bestimmten Presskörpers als ein größter Wert mit Bezug auf die Höhe der Rauheitskurvenelemente aus der erhaltenen Rauheitskurve berechnet. Die Bezugslänge der Rauheitskurve betrug 4 mm, und die Auswertungslänge der Rauheitskurve war 5-mal größer als die Bezugslänge.
  • Tabelle 1 zeigt die relative Dichte mit Bezug auf jeden Presskörper, der in einer Probe eines bestimmten Pulvermagnetkerns verwendet wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt, sowie die maximale Tiefe der Unebenheiten auf einer Oberfläche eines jeden Presskörpers.
  • (Isolierharzbeschichtung)
  • Als nächstes wurde Harz auf Epoxidbasis, Harz auf Fluorbasis und Harz auf Polyimidbasis (PI) hergestellt. Anschließend wurde eine Oberfläche eines hergestellten Presskörpers mit dem entsprechenden Harz bestrichen, und das Harz zur Aushärtung wärmebehandelt, so dass eine bestimmte Isolierharzbeschichtung entstand. Das Harz auf Epoxidbasis und das Harz auf Fluorbasis wurden jeweils in einer Lösung gelöst und auf die Oberfläche eines bestimmten Presskörpers gesprüht. Das Harz auf Polyimidbasis wurde auf die Oberfläche eines bestimmten Presskörpers galvanisch abgeschieden.
  • In diesem Fall wurden beim Auftragen von Harz auf die Oberfläche eines bestimmten Presskörpers durch Ändern eines Verhältnisses einer Fläche einer Isolierharzbeschichtung zu einer Fläche des Presskörpers und einer Anstrichmenge (eine haftende Menge von Harz) pro Einheitsfläche, jeweils ein Flächenverhältnis der Isolierharzbeschichtung und eine Filmdicke der Isolierharzbeschichtung verändert. Insbesondere wurden die Proben der unterschiedlichen Pulvermagnetkerne, so wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt. Wenn ein Abschnitt einer Oberfläche eines bestimmten Presskörpers mit Harz bestrichen wurde, wurde die Maskierung so durchgeführt, dass das Abdeckband auf einer nicht beschichteten Fläche auf der Oberfläche des Presskörpers aufgebracht wurde.
  • Von den in Tabelle 1 gezeigten Proben (Nr. 12, 16 und 17), bei denen ein Flächenverhältnis einer Isolierharzbeschichtung 100% betrug, wurden die Harze jeweils auf der gesamten Oberfläche eines bestimmten Presskörpers aufgetragen, um eine bestimmte Isolierharzbeschichtung zu bilden. Für die Proben (Nr. 1 bis 4, 7 bis 10, 14 und 15), bei denen ein Flächenverhältnis einer Isolierharzbeschichtung 52,0% betrug, wurden die Harze jeweils auf einen Innenumfang und an beiden Stirnflächen eines bestimmten Presskörpers aufgetragen, um eine bestimmte Isolierharzbeschichtung zu bilden. Für eine Probe (Nr. 5) mit 85,0% und eine Probe (Nr. 13) mit 90,0% hinsichtlich eines Flächenverhältnisses einer bestimmten Isolierharzbeschichtung, wurden die Harze jeweils auf einen Innenumfang, beiden Stirnflächen und einen Abschnitt eines Außenumfangs eines bestimmten Presskörpers aufgetragen, um eine bestimmte Isolierharzbeschichtung zu bilden. Für eine Probe (Nr. 6), bei der ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 32,0% betrug, wurde das Harz lediglich auf einen Innenumfang eines bestimmten Presskörpers aufgetragen, um die bestimmte Isolierharzbeschichtung zu bilden. Für die Proben (Nr. 11a und 11b), bei denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 0% betrug, wurden keine Harze auf eine Oberfläche eines bestimmten Presskörpers aufgetragen, und folglich wurden keine Isolierharzbeschichtungen gebildet.
  • Eine Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung wurde mit einem REM beobachtet und das Vorhandensein oder Fehlen von Gasblasen in der Isolierharzbeschichtung erfasst. Bei der Erfassung des Vorhandenseins oder des Fehlens von Gasblasen wurde festgestellt, ob eine Gasblase mit einem Durchmesser von 100 µm oder mehr in einem Gesichtsfeld in einem Quadrat von 1 cm Seitenlänge vorhanden war. Selbst, wenn nur eine Gasblase in 10 unterschiedlichen Feldern vorhanden war, wurde dieses Ereignis als „Vorhandensein einer Gasblase“ erfasst. Gab es keine Gasblase, wurde dieses Ereignis als „Fehlen einer Gasblase“ erfasst. Als Ergebnis wurde in den Proben (Nr. 12, 16 und 17), bei denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 100% betrug; und in der Probe (Nr. 13) mit 90,0% jeweils das „Vorhandensein einer Gasblase“ erfasst. Selbst wenn ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 85% oder weniger betrug, wurde in den Proben (Nr. 14 und 15), in denen jeweils eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 20 µm überstieg, das „Vorhandensein einer Gasblase“ erfasst. Andererseits wurde in den Proben (Nr. 1 bis 10), bei denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 85% oder weniger betrug und eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 µm oder weniger war, jeweils das „Fehlen einer Gasblase“ erfasst.
  • Bezogen auf die Proben der entsprechenden Pulvermagnetkerne, auf denen jeweils eine bestimmte Isolierharzbeschichtung gebildet wurde, wurde die mittlere Dichte durch Messung einer Filmdicke einer jeden Isolierharzbeschichtung berechnet. Ferner wurde eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung eines jeden Pulvermagnetkerns ermittelt. In diesem Fall wurde nach dem Messen der Oberflächenrauheit einer Isolierharzbeschichtung, die an einem Innenumfang eines bestimmten Presskörpers vorgesehen ist, eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung als ein größter Wert mit Bezug auf die Höhe der Rauheitskurvenelemente aus einer erhaltenen Rauheitskurve berechnet. Die Bezugslänge der Rauheitskurve betrug 4 mm, und eine Auswertungslänge der Rauheitskurve war 5-mal größer als die Bezugslänge. Es sollte beachtet werden, dass für die Proben (Nr. 12 bis 17), in denen in den entsprechenden Isolierharzbeschichtungen eine Gasblase (Gasblasen) vorhanden ist (sind), die maximalen Tiefen der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtungen jeweils durch Messen der Oberflächenrauheit eines Abschnitts bestimmt wurden, in dem keine Gasblase in der Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung vorhanden war.
  • Tabelle 1 zeigt ein Flächenverhältnis einer Isolierharzbeschichtung, eine Dicke der Isolierharzbeschichtung und eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung mit Bezug auf jede Probe eines bestimmten Pulvermagnetkerns der Tabelle 1.
  • Für jede Probe eines bestimmten Pulvermagnetkerns in Tabelle 1 wurde die elektrische Isolierung (Spannungsfestigkeit) durch Messen einer Durchbruchspannung ermittelt. Die Durchbruchspannung wurde wie folgt gemessen. Eine Elektrode wurde an der Oberfläche einer Isolierharzbeschichtung, die am Innenumfang eines bestimmten Presskörpers vorgesehen ist, befestigt. Eine Elektrode wurde an einer Fläche befestigt, die nicht mit der Isolierharzbeschichtung an einem Außenumfang des Presskörpers bedeckt war. Es wurde eine konstante Spannung über zwei Elektroden für 1 Minute angelegt. Anschließend wurde eine Spannung. die über die zwei Elektroden angelegt wurde, in 100-V-Schritten erhöht. Ein Spannungswert (Spannungsfestigkeit) wurde gemessen, wenn ein erfasster Strom zu den Elektroden 1 mA oder mehr betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass in den Proben (Nr. 12, 16 und 17), bei denen eine Isolierharzbeschichtung auf der gesamten Oberfläche eines bestimmten Presskörpers gebildet wurde; und in den Proben (Nr. 11a und 11b), bei denen keine Isolierharzbeschichtung gebildet wurde, die Elektroden jeweils an einem Innenumfang und einem Außenumfang eines bestimmten Pulvermagnetkerns befestigt wurden. Es sollte beachtet werden, dass für jede Probe, bei der keine Isolierharzbeschichtung gebildet wurde, ein erfasster Strom bei einer angelegten Spannung von 100 V gleich oder größer als 1 mA war und eine Durchbruchspannung weniger als 100 V betrug.
    (Tabelle 1)
    Probe Nr. Presskörper Isolierharzbeschichtung
    relative Dichte (%) Vorhandensein oder Fehlen von Phosphatfilm maximale Tiefe von Unebenheiten [µm) Harz Flächenverhältnis (%) Dicke (µm) maximale Tiefe von Unebenheiten [µm) Vorhandensein oder Fehlen von Gasblasen Durchbruchspannung (V)
    1 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 52,0 48,8 12 fehlt 1100
    2 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 52,0 97,6 7 fehlt 2300
    3 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 52,0 26,1 17 fehlt 700
    4 94,2 fehlt 33 Fluorsystem 52,0 39,2 19 fehlt 800
    5 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 85,0 49,2 14 fehlt 1100
    6 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 32,0 48,5 12 fehlt 1100
    7 91,5 vorhanden 34 Fluorsystem 52,0 49,0 18 fehlt 800
    8 94,2 vorhanden 21 Epoxidsystem 52,0 49,8 14 fehlt 1300
    9 94,2 fehlt 33 Epoxidsystem 52,0 41,3 18 fehlt 900
    10 94,2 vorhanden 21 Pl-System 52,0 49,4 20 fehlt 700
    11a 94,2 vorhanden 21 - 0 - - - 100
    11b 94,2 fehlt 33 - 0 - - - 100
    12 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 100 48,3 20 vorhanden 500
    13 94,2 vorhanden 21 Fluorsystem 90,0 49,2 18 vorhanden 600
    14 89,7 vorhanden 52 Fluorsystem 52,0 48,6 34 vorhanden 500
    15 89,7 vorhanden 52 Fluorsystem 52,0 99,2 31 vorhanden 600
    16 94,2 vorhanden 21 Epoxidsystem 100 49,2 24 vorhanden 400
    17 94,2 vorhanden 21 Pl-System 100 48,7 27 vorhanden 300
  • Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass für die Proben Nr. 1 bis 10, bei denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 85% oder weniger und eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung 20 µm oder weniger betrugen, Durchbruchspannungen (Spannungsfestigkeiten) über die entsprechenden Isolierharzbeschichtungen 600 V überstiegen. Es wird angenommen, dass eine Isolierharzbeschichtung mit einer erhöhten elektrischen Isolierung erhalten wurde, da in jeder dieser Proben keine Gasblase oder kein lokal dünner Abschnitt in einer bestimmten Isolierharzbeschichtung vorhanden war.
  • Insbesondere wurde für jede Probe, bei der eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 15 µm oder weniger betrug, da eine Durchbruchspannung 1000 V oder mehr war, die elektrische Isolation weiter erhöht. Insbesondere betrug für eine bestimmte Probe, bei der eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 10 µm oder weniger betrug, eine Durchbruchspannung 2000 V oder mehr. Daraus ergibt sich, dass es Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke sich weniger wahrscheinlich lokal in einer bestimmten Isolierharzbeschichtung bildet, wenn die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche der Isolierharzbeschichtung abnimmt, so dass die elektrische Isolierung verbessert wird. Um eine Isolierharzbeschichtung mit einer verringerten maximalen Tiefe von Unebenheiten zu erhalten, ist auch die Oberflächengüte eines bestimmten Presskörpers wichtig, und es wurde festgestellt, dass es wünschenswert ist, dass die relative Dichte eines Presskörpers hoch ist (90% oder mehr) und eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf einer Presskörperoberfläche verringert ist (50 µm oder weniger, insbesondere 35 µm oder weniger).
  • In den Proben 11a und 11b, bei denen keine Isolierharzbeschichtung gebildet wurde; oder in den Proben Nr. 12 und 17, in denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung mehr als 85% betrug oder eine maximale Tiefe der Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung mehr als 20 µm betrug, betrugen die Durchbruchspannungen über die Isolierharzbeschichtungen jeweils 600 V oder weniger, und es konnte keine ausreichende elektrische Isolierung erzielt werden. In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass in den Proben, in denen ein Flächenverhältnis einer bestimmten Isolierharzbeschichtung mehr als 85% betrug, die elektrische Isolierung verringert ist, da Gasblasen in jeder Isolierharzbeschichtung vorhanden waren. Darüber hinaus wurde für die Proben, in denen die maximale Tiefe der Unebenheiten auf einer Oberfläche einer bestimmten Isolierharzbeschichtung 20 µm überstieg, angenommen, dass die elektrische Isolierung deshalb verringert ist, weil sich ein Abschnitt mit einer dünnen Filmdicke lokal in der Isolierharzbeschichtung gebildet hatte oder Gasblasen vorhanden waren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Pulvermagnetkern
    10
    Presskörper
    20
    Isolierharzbeschichtung
    2
    Jochabschnitt
    3
    Zahnabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017156041 [0001]
    • JP 201472245 [0004]

Claims (9)

  1. Pulvermagnetkern, umfassend: einen Presskörper, der ein weichmagnetisches Pulver enthält; und eine Isolierharzbeschichtung, die einen Abschnitt der Oberfläche des Presskörpers bedeckt, wobei ein Verhältnis einer Fläche der Isolierharzbeschichtung zu einer Fläche des Presskörpers gleich oder kleiner als 85% ist, und wobei eine maximale Tiefe von Unebenheiten auf einer Oberfläche der Isolierharzbeschichtung gleich oder kleiner als 20 µm ist.
  2. Pulvermagnetkern nach Anspruch 1, wobei die relative Dichte des Presskörpers gleich oder größer als 90% ist und wobei die maximale Tiefe der Unebenheiten auf der Oberfläche des Presskörpers gleich oder kleiner als 50 µm ist.
  3. Pulvermagnetkern nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Isolierharzbeschichtung eine Dicke von 25 µm bis 100 µm aufweist.
  4. Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine dielektrische Durchbruchspannung über die Isolierharzschicht 600 V übersteigt.
  5. Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Isolierharzbeschichtung ein Harz auf Epoxidbasis und/oder ein Harz auf Fluorbasis und/oder ein Harz auf Polyimidbasis umfasst.
  6. Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Isolierharzbeschichtung einen aus einem Oxid oder Nitrid gebildeten Füllstoff umfasst, wobei das Oxid oder das Nitrid wenigstens ein Element ausgewählt aus Mg, Si, AI, Mo, Ca, Ti und Zn umfasst.
  7. Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Presskörper einen flachen Flächenabschnitt und einen Eckabschnitt aufweist, wobei die den Eckabschnitt bedeckende Isolierharzbeschichtung eine Dicke von 25 µm bis 100 µm aufweist, und wobei eine Dicke der den flachen Flächenabschnitt bedeckenden Isolierharzbeschichtung das 0,7- bis 1,3-fache der Dicke der den Eckabschnitt bedeckenden Isolierharzbeschichtung beträgt.
  8. Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Presskörper in einer Oberflächenschicht des Presskörpers eine Phosphatschicht enthält.
  9. Elektromagnetisches Element, umfassend: den Pulvermagnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Spule, die auf dem Pulvermagnetkern angeordnet ist.
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