JP2002100522A - 磁気異方性を有する圧粉磁心及びその製造方法 - Google Patents
磁気異方性を有する圧粉磁心及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 圧粉磁心材料の用途を拡大し、例えば、リラ
クタンストルクを利用したモータのロータとしても好適
なものにする。 【解決手段】 表面に絶縁被膜を形成した金属磁性粉末
と、熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末を成形型の内孔
に充填した後、上下パンチで圧縮成形した成形体を加熱
硬化させる圧粉磁心の製造方法において、前記金属磁性
粉末としてアスベクト比が２〜１５の金属粉末を用い、
前記成形型の内孔周囲側部に周囲方向間隔を保って複数
の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した磁界
に沿って、前記金属磁性粉末を配向させる。
クタンストルクを利用したモータのロータとしても好適
なものにする。 【解決手段】 表面に絶縁被膜を形成した金属磁性粉末
と、熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末を成形型の内孔
に充填した後、上下パンチで圧縮成形した成形体を加熱
硬化させる圧粉磁心の製造方法において、前記金属磁性
粉末としてアスベクト比が２〜１５の金属粉末を用い、
前記成形型の内孔周囲側部に周囲方向間隔を保って複数
の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した磁界
に沿って、前記金属磁性粉末を配向させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気異方性を有す
る圧粉磁心及びその製造方法に関するものである。
る圧粉磁心及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧粉磁心材料は、珪素鋼板の積層材やソ
フトフエライトと共に、交流磁場中で用いられるノイズ
フィルター、チョークコイル、トランス等の磁気回路部
品として開発及び実用化が進められてきた。圧粉磁心材
料は、珪素鋼板の積層材と比較し、磁気特性が等方性
で、珪素鋼板では対応不可能な高周波磁場中でも使用可
能であることが特長であり、反面、飽和磁束密度や透磁
率が低いなどの欠点を持つ。ただし、圧粉磁心材料はソ
フトフェライトよりは飽和磁束密度や透磁率が高く、磁
心の小型化が可能となる。
フトフエライトと共に、交流磁場中で用いられるノイズ
フィルター、チョークコイル、トランス等の磁気回路部
品として開発及び実用化が進められてきた。圧粉磁心材
料は、珪素鋼板の積層材と比較し、磁気特性が等方性
で、珪素鋼板では対応不可能な高周波磁場中でも使用可
能であることが特長であり、反面、飽和磁束密度や透磁
率が低いなどの欠点を持つ。ただし、圧粉磁心材料はソ
フトフェライトよりは飽和磁束密度や透磁率が高く、磁
心の小型化が可能となる。
【０００３】また、高周波用圧粉磁心材料としては、鉄
損の低減が課題になり、その改善方法として、磁性粉末
表面に施される絶縁被膜を工夫したり（特開平１１−２
５１１３１号）、金属磁性粉末を偏平化処理して形状異
方性を付与することで主に渦電流損を小さくしたり（特
開平１０−８３９１０号）、更に特定のアスペクト比の
金属磁性粉末を用い、磁場中で成形してその長軸方向を
リング部品の径方向に配向することで主にヒステリシス
損を小さくしたり（特開平８−１６７５１８号）、と検
討が加えられてきた。
損の低減が課題になり、その改善方法として、磁性粉末
表面に施される絶縁被膜を工夫したり（特開平１１−２
５１１３１号）、金属磁性粉末を偏平化処理して形状異
方性を付与することで主に渦電流損を小さくしたり（特
開平１０−８３９１０号）、更に特定のアスペクト比の
金属磁性粉末を用い、磁場中で成形してその長軸方向を
リング部品の径方向に配向することで主にヒステリシス
損を小さくしたり（特開平８−１６７５１８号）、と検
討が加えられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、圧粉磁心材
料は鉄損の低減と共にやはり飽和磁束密度の低いことが
障害となり、また、従来の磁場中成形は磁性粉末の長軸
方向をリング圧粉体の径方向や軸方向に配向するという
単純なものであっためその用途には自ずから限界があっ
た。圧粉磁心材料をより一層普及するためには、更なる
改善が不可欠であり、特に最近、電気自動車や工作機械
等の駆動モータとして注目されているリラクタンストル
クやマグネットトルクを利用したモータのロータ等への
適用も実現したい。
料は鉄損の低減と共にやはり飽和磁束密度の低いことが
障害となり、また、従来の磁場中成形は磁性粉末の長軸
方向をリング圧粉体の径方向や軸方向に配向するという
単純なものであっためその用途には自ずから限界があっ
た。圧粉磁心材料をより一層普及するためには、更なる
改善が不可欠であり、特に最近、電気自動車や工作機械
等の駆動モータとして注目されているリラクタンストル
クやマグネットトルクを利用したモータのロータ等への
適用も実現したい。
【０００５】なお、リラクタンスモータの従来ロータ２
０は、図３（ａ），（ｂ）に示したように、プレス加工
された数十枚のコアシート２１がロータ軸２２の軸方向
に積層され、両側の固定部材２３により挟持固定した構
造である。このため、従来ロータ２０は加工及び組立工
数がかかり、自ずと高価になる。このロータには、改善
策も色々提案（例えば、特開平１１−１４６６１５号）
されているものの、何れもがコアシート２１を積層する
ことを基本とした構造であり、根本的な対策となり得な
かった。また、コアシート２１は電磁鋼板であり、複数
の円弧状スリット２４が周囲を４等分する箇所にそれぞ
れ形成され、該スリット２４の存在によりｑ軸方向のイ
ンダクタンスＬｑとこれと電気角が直交するｄ軸方向の
インダクタンスＬｄの差を大きくし、磁気的突極性が得
られるようになっている。これは、スリット構成以外に
もロータに永久磁石を埋込むことでリラクタンストルク
とマグネットトルクを利用することもある（詳細は、
Ｔ．ＩＥＥ Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１７−Ｄ，Ｎｏ
７，１９９７「リラクタンストルクの有効利用をめざし
た多層埋込磁石構造ＰＭモータ」の電気学会論文を参
照）。
０は、図３（ａ），（ｂ）に示したように、プレス加工
された数十枚のコアシート２１がロータ軸２２の軸方向
に積層され、両側の固定部材２３により挟持固定した構
造である。このため、従来ロータ２０は加工及び組立工
数がかかり、自ずと高価になる。このロータには、改善
策も色々提案（例えば、特開平１１−１４６６１５号）
されているものの、何れもがコアシート２１を積層する
ことを基本とした構造であり、根本的な対策となり得な
かった。また、コアシート２１は電磁鋼板であり、複数
の円弧状スリット２４が周囲を４等分する箇所にそれぞ
れ形成され、該スリット２４の存在によりｑ軸方向のイ
ンダクタンスＬｑとこれと電気角が直交するｄ軸方向の
インダクタンスＬｄの差を大きくし、磁気的突極性が得
られるようになっている。これは、スリット構成以外に
もロータに永久磁石を埋込むことでリラクタンストルク
とマグネットトルクを利用することもある（詳細は、
Ｔ．ＩＥＥ Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１７−Ｄ，Ｎｏ
７，１９９７「リラクタンストルクの有効利用をめざし
た多層埋込磁石構造ＰＭモータ」の電気学会論文を参
照）。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解消したものであり、圧粉磁心をリラクタンストルク
やマグネットトルクを利用したモータのロータへの適用
可能性を追求する過程で完成されたものである。請求項
１の発明は、表面に絶縁被膜を形成した金属磁性粉末
と、熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末を成形型の内孔
に充填した後、上下パンチで圧縮成形した成形体を加熱
硬化させる圧粉磁心の製造方法において、前記金属磁性
粉末としてアスベクト比が２〜１５の金属粉末を用い、
前記成形型の内孔周囲側部に周囲方向間隔を保って複数
個の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した磁
界に沿って、前記金属磁性粉末を配向させることを特徴
としている。以上のような磁場中成形では、得られる圧
粉磁心の磁束を集中したい複数箇所に対応する成形型内
孔側部、つまりダイ孔を形成しているダイス周囲側部に
あって周囲方向間隔を保って複数個の磁極を配し、前記
磁極により形成される湾曲した磁界に沿って、金属磁性
粉末を配向することから、圧粉磁心として従来考えられ
ない磁性特性が実現されて、圧粉磁心の用途を拡大可能
にする。すなわち、この種の圧粉磁心は、例えば、アス
ペクト比が大きい磁性金属粉末の長手方向には磁束が通
り易く、その磁性金属粉末の向きを湾曲に揃えること
で、その湾曲した方向に高磁束密度を得ることが可能と
なる。これは、例えば、次のリラクタンストルクやマグ
ネットトルクを利用したモータのロータに好適なものと
なる。
を解消したものであり、圧粉磁心をリラクタンストルク
やマグネットトルクを利用したモータのロータへの適用
可能性を追求する過程で完成されたものである。請求項
１の発明は、表面に絶縁被膜を形成した金属磁性粉末
と、熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末を成形型の内孔
に充填した後、上下パンチで圧縮成形した成形体を加熱
硬化させる圧粉磁心の製造方法において、前記金属磁性
粉末としてアスベクト比が２〜１５の金属粉末を用い、
前記成形型の内孔周囲側部に周囲方向間隔を保って複数
個の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した磁
界に沿って、前記金属磁性粉末を配向させることを特徴
としている。以上のような磁場中成形では、得られる圧
粉磁心の磁束を集中したい複数箇所に対応する成形型内
孔側部、つまりダイ孔を形成しているダイス周囲側部に
あって周囲方向間隔を保って複数個の磁極を配し、前記
磁極により形成される湾曲した磁界に沿って、金属磁性
粉末を配向することから、圧粉磁心として従来考えられ
ない磁性特性が実現されて、圧粉磁心の用途を拡大可能
にする。すなわち、この種の圧粉磁心は、例えば、アス
ペクト比が大きい磁性金属粉末の長手方向には磁束が通
り易く、その磁性金属粉末の向きを湾曲に揃えること
で、その湾曲した方向に高磁束密度を得ることが可能と
なる。これは、例えば、次のリラクタンストルクやマグ
ネットトルクを利用したモータのロータに好適なものと
なる。
【０００７】請求項４の発明は、以上の製造方法により
形成されて、ロータ軸用中心軸孔と、該中心軸孔と外周
との間にあって周囲方向略等間隔に設けられた複数の永
久磁石用装着孔とを有していると共に、金属磁性粉末の
長軸方向が前記装着孔側から前記中心軸孔に向け凸形
で、当該装着孔の両側を通る円弧状となるよう配向され
ているリラクタンストルク又は／及びマグネットトルク
を利用したモータのロータ用圧粉磁心である。リラクタ
ンストルクを利用したモータ（リラクタンスモータやマ
グネットモータと称されるもの）では、同一電流で発生
するトルクを大きくするロータ構成として、上述したよ
うに図３の複数スリット構成と永久磁石埋込構成とがあ
る。後者の場合は、同一電流によって発生するトルクを
大きくするためには鎖交磁束を大きくするか、ｄ軸とｑ
軸方向のインダクタンスＬｄ、Ｌｑの差（Ｌｑ−Ｌｄ）
を大きくすればよいことが知られている。本発明のロー
タ用圧粉磁心は、図３の従来積層構造に対し圧粉体のた
め製造費を大幅に低減可能にし、それに加えて、金属磁
性粉末の長軸方向が永久磁石を埋め込む装着孔側からロ
ータ軸用中心軸孔に向け凸形で、装着孔の両側を通る円
弧状となるよう配向されているため、）ｑ軸インダクタ
ンスＬｑ、或いは、両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差
（Ｌｑ−Ｌｄ）を大きくでき、トルクを大きくする上で
理想的なロータ構造が実現される。
形成されて、ロータ軸用中心軸孔と、該中心軸孔と外周
との間にあって周囲方向略等間隔に設けられた複数の永
久磁石用装着孔とを有していると共に、金属磁性粉末の
長軸方向が前記装着孔側から前記中心軸孔に向け凸形
で、当該装着孔の両側を通る円弧状となるよう配向され
ているリラクタンストルク又は／及びマグネットトルク
を利用したモータのロータ用圧粉磁心である。リラクタ
ンストルクを利用したモータ（リラクタンスモータやマ
グネットモータと称されるもの）では、同一電流で発生
するトルクを大きくするロータ構成として、上述したよ
うに図３の複数スリット構成と永久磁石埋込構成とがあ
る。後者の場合は、同一電流によって発生するトルクを
大きくするためには鎖交磁束を大きくするか、ｄ軸とｑ
軸方向のインダクタンスＬｄ、Ｌｑの差（Ｌｑ−Ｌｄ）
を大きくすればよいことが知られている。本発明のロー
タ用圧粉磁心は、図３の従来積層構造に対し圧粉体のた
め製造費を大幅に低減可能にし、それに加えて、金属磁
性粉末の長軸方向が永久磁石を埋め込む装着孔側からロ
ータ軸用中心軸孔に向け凸形で、装着孔の両側を通る円
弧状となるよう配向されているため、）ｑ軸インダクタ
ンスＬｑ、或いは、両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差
（Ｌｑ−Ｌｄ）を大きくでき、トルクを大きくする上で
理想的なロータ構造が実現される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る圧粉磁心の製造方法
は、金属磁性粉末と熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末
を、成形型の内孔に充填した後、磁場中にて上下パンチ
で圧縮成形した圧粉成形体を加熱硬化させるものであ
る。発明要部は金属磁性粉末構成及び磁場中成形におい
て磁場の形成方法にある。以下、その具体例を詳述す
る。ここで、本発明で使用される金属磁性粉末は純鉄、
Ｆｅ−Ｓｉ合金やＦｅ−Ａｌ合金等の鉄系軟質強磁性合
金粉末が好ましく、また、この金属磁性粉末は偏平処理
されており、長径が５００μｍ以下であって、アスベク
ト比が２〜１５のものを使用すると、粒内渦電流損は発
生するが、その電流経路を偏平化することで抵抗を大き
くして渦電流の発生を低減することができ、渦電流損の
増加を防止できる。アスペクト比は２より小さいと磁気
異方性を付与することができず、アスペクト比１５より
も大きくなると成形型への粉末充填が不十分となり良好
な圧粉体密度を得ることができない。
は、金属磁性粉末と熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末
を、成形型の内孔に充填した後、磁場中にて上下パンチ
で圧縮成形した圧粉成形体を加熱硬化させるものであ
る。発明要部は金属磁性粉末構成及び磁場中成形におい
て磁場の形成方法にある。以下、その具体例を詳述す
る。ここで、本発明で使用される金属磁性粉末は純鉄、
Ｆｅ−Ｓｉ合金やＦｅ−Ａｌ合金等の鉄系軟質強磁性合
金粉末が好ましく、また、この金属磁性粉末は偏平処理
されており、長径が５００μｍ以下であって、アスベク
ト比が２〜１５のものを使用すると、粒内渦電流損は発
生するが、その電流経路を偏平化することで抵抗を大き
くして渦電流の発生を低減することができ、渦電流損の
増加を防止できる。アスペクト比は２より小さいと磁気
異方性を付与することができず、アスペクト比１５より
も大きくなると成形型への粉末充填が不十分となり良好
な圧粉体密度を得ることができない。
【０００９】また、金属磁性粉末に施される絶縁被膜
は、請求項３の如くリン酸塩化成処理液に界面活性剤及
び防錆剤を添加したものを使用して、所定の膜厚に形成
することが好ましい。リン酸塩化成処理液としては、先
に開発した特願平８−１３３２３９号に記載されている
ように、リン酸、ほう酸、マグネシウムイオンを主とす
るものである。界面活性剤を添加すると、リン酸塩化成
処理液の濡れ性が向上し、薄く均一な絶縁被膜を形成す
ることができる。また、防錆剤は、金属磁性粉末に形成
された絶縁被膜を保護し微小破壊されたときにも錆発生
の虞を防ぐ。
は、請求項３の如くリン酸塩化成処理液に界面活性剤及
び防錆剤を添加したものを使用して、所定の膜厚に形成
することが好ましい。リン酸塩化成処理液としては、先
に開発した特願平８−１３３２３９号に記載されている
ように、リン酸、ほう酸、マグネシウムイオンを主とす
るものである。界面活性剤を添加すると、リン酸塩化成
処理液の濡れ性が向上し、薄く均一な絶縁被膜を形成す
ることができる。また、防錆剤は、金属磁性粉末に形成
された絶縁被膜を保護し微小破壊されたときにも錆発生
の虞を防ぐ。
【００１０】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリアミド樹脂等が使用され、通常、樹
脂粉末の状態で金属磁性粉末と混合されるが、樹脂粉末
を溶媒に溶かした状態で金属磁性粉末と混合してもよ
い。熱硬化性樹脂粉末の場合は、圧粉磁心の固有抵抗や
強度の点から平均粒径が１００μｍ以下の粉末を０．５
〜３質量％の範囲で添加することが好ましい。
ェノール樹脂、ポリアミド樹脂等が使用され、通常、樹
脂粉末の状態で金属磁性粉末と混合されるが、樹脂粉末
を溶媒に溶かした状態で金属磁性粉末と混合してもよ
い。熱硬化性樹脂粉末の場合は、圧粉磁心の固有抵抗や
強度の点から平均粒径が１００μｍ以下の粉末を０．５
〜３質量％の範囲で添加することが好ましい。
【００１１】以上の絶縁被膜付き金属磁性粉末と熱硬化
性樹脂粉末とはＶ型やＷコーン型混合機などを用いて混
合処理された後、成形型により磁場中で圧縮成形され
る。磁場中成形では、成形型の内孔周囲で孔軸方向に複
数個の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した
磁界に沿って、金属磁性粉末を配向させる。成形型の例
としては、図１の如くダイ孔１ａを持つダイス１、ロー
タ軸用及び永久磁石用のコアロッド２，３、上下パンチ
４，５を少なくとも有し、複数の磁極６をダイス１の周
囲略等分するよう配置し、金属磁性粉末の長軸方向を隣
り合う磁極６間で形成した磁界に沿って配向させる。磁
極６は、成形型のダイ孔１ａ周囲に４以上で、４、６、
８、１０と言うように偶数個をＳ極、Ｎ極交互、つまり
ダイ孔１ａに向く極を順に異なるよう、かつ等間隔に配
置し、隣り合う磁極６間で形成されて内孔中心に向けて
凸湾曲した磁界７に沿って金属磁性粉末の長軸方向を円
弧状に配向させることになる。
性樹脂粉末とはＶ型やＷコーン型混合機などを用いて混
合処理された後、成形型により磁場中で圧縮成形され
る。磁場中成形では、成形型の内孔周囲で孔軸方向に複
数個の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した
磁界に沿って、金属磁性粉末を配向させる。成形型の例
としては、図１の如くダイ孔１ａを持つダイス１、ロー
タ軸用及び永久磁石用のコアロッド２，３、上下パンチ
４，５を少なくとも有し、複数の磁極６をダイス１の周
囲略等分するよう配置し、金属磁性粉末の長軸方向を隣
り合う磁極６間で形成した磁界に沿って配向させる。磁
極６は、成形型のダイ孔１ａ周囲に４以上で、４、６、
８、１０と言うように偶数個をＳ極、Ｎ極交互、つまり
ダイ孔１ａに向く極を順に異なるよう、かつ等間隔に配
置し、隣り合う磁極６間で形成されて内孔中心に向けて
凸湾曲した磁界７に沿って金属磁性粉末の長軸方向を円
弧状に配向させることになる。
【００１２】なお、成形型材料としては、圧縮成形時の
磁場に悪影響を及ぼさないようセラミックス等の非磁性
材料で構成することが好ましいが、低Ｃｏ等の超硬合金
のように磁性の弱い材料を用いることができる。磁極６
は永久磁石、電磁石の何れであってもよい。ダイス１へ
の配置は、図１の例の如くダイス１の成形部に設けられ
た係合溝１ａに磁極６を一体的に組み込む。また、この
ような磁場中成形では、成形型のうち少なくともダイス
１に磁極６を組み込むため高圧力で成形できないことも
起こる。その場合には、例えば、磁場中で低圧力で成形
した後、該成形型から中間圧粉体を一旦脱型し、高圧力
に耐える別の成形型にて再度加圧成形する方法が採用さ
れる。試験では、磁場中での加圧が１０ＭＰａ以上であ
れば圧縮比は２．５以上確保でき、その後、磁場外にて
圧縮比０．４まで再度加圧しても形成された磁気異方性
を大きく劣化しないことが確認されている。
磁場に悪影響を及ぼさないようセラミックス等の非磁性
材料で構成することが好ましいが、低Ｃｏ等の超硬合金
のように磁性の弱い材料を用いることができる。磁極６
は永久磁石、電磁石の何れであってもよい。ダイス１へ
の配置は、図１の例の如くダイス１の成形部に設けられ
た係合溝１ａに磁極６を一体的に組み込む。また、この
ような磁場中成形では、成形型のうち少なくともダイス
１に磁極６を組み込むため高圧力で成形できないことも
起こる。その場合には、例えば、磁場中で低圧力で成形
した後、該成形型から中間圧粉体を一旦脱型し、高圧力
に耐える別の成形型にて再度加圧成形する方法が採用さ
れる。試験では、磁場中での加圧が１０ＭＰａ以上であ
れば圧縮比は２．５以上確保でき、その後、磁場外にて
圧縮比０．４まで再度加圧しても形成された磁気異方性
を大きく劣化しないことが確認されている。
【００１３】加圧成形後は、脱型されて、加熱処理され
ると、所定剛性に硬化された圧粉磁心材料１０となる。
この圧粉磁心材料１０は、図２（ａ）の拡大部に模式的
に示す如に金属磁性粉末の長手方向が前記した磁極６間
の磁界に対応して円周を８等分する箇所にあって、それ
ぞれが外周側から中心軸孔１０ａに向けて凸形で、装着
孔１０ｂの両側を通る円弧状のとなるよう配向されてい
る。また、この圧粉磁心材料１０は、図２（ｂ）に模式
的に示したリラクタンスモータやマグネットモータと称
されるモータのロータ（回転子）として用いられるとき
に、コアロッド２に対応し形成された中心軸孔１０ａに
ロータ軸１３が軸装され、コアロッド３に対応して形成
された装着孔１０ｂに永久磁石１１が埋込まれることに
なる。図中、符号１４は模式的に示したステータ（固定
子）である。このモータは、８極であるが、４極、６極
などであってもよい。また、永久磁石１１は１極当たり
１個の例であるが、ロータ半径方向に２分割して２個に
してもよい。永久磁石１１や装着孔１０ｂの形状はこれ
をベースにして色々に変形される。このように、上記製
造方法にて形成された圧粉磁心材料１０を同モータのロ
ータとして使用すると、金属磁性粉末の長軸方向（磁束
が通り易い方向）が各永久磁石１１の両側からロータ軸
１３に向け凸形の円弧状となるよう、つまり図１の磁界
７に沿って配向される。この配向は、特に、ｑ軸方向の
インダクタンスＬｑの増大に寄与して、同一電流で発生
するトルクを大きくする上で理想的なロータ構造を実現
可能にする。
ると、所定剛性に硬化された圧粉磁心材料１０となる。
この圧粉磁心材料１０は、図２（ａ）の拡大部に模式的
に示す如に金属磁性粉末の長手方向が前記した磁極６間
の磁界に対応して円周を８等分する箇所にあって、それ
ぞれが外周側から中心軸孔１０ａに向けて凸形で、装着
孔１０ｂの両側を通る円弧状のとなるよう配向されてい
る。また、この圧粉磁心材料１０は、図２（ｂ）に模式
的に示したリラクタンスモータやマグネットモータと称
されるモータのロータ（回転子）として用いられるとき
に、コアロッド２に対応し形成された中心軸孔１０ａに
ロータ軸１３が軸装され、コアロッド３に対応して形成
された装着孔１０ｂに永久磁石１１が埋込まれることに
なる。図中、符号１４は模式的に示したステータ（固定
子）である。このモータは、８極であるが、４極、６極
などであってもよい。また、永久磁石１１は１極当たり
１個の例であるが、ロータ半径方向に２分割して２個に
してもよい。永久磁石１１や装着孔１０ｂの形状はこれ
をベースにして色々に変形される。このように、上記製
造方法にて形成された圧粉磁心材料１０を同モータのロ
ータとして使用すると、金属磁性粉末の長軸方向（磁束
が通り易い方向）が各永久磁石１１の両側からロータ軸
１３に向け凸形の円弧状となるよう、つまり図１の磁界
７に沿って配向される。この配向は、特に、ｑ軸方向の
インダクタンスＬｑの増大に寄与して、同一電流で発生
するトルクを大きくする上で理想的なロータ構造を実現
可能にする。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の製造方法の利点を実施例によ
り明らかにする。この実施例は、金属磁性粉末のアスペ
クト比のランクに応じ、圧粉成形時における磁場（図１
に示す方法での磁場中成形）の有無による磁性特性を調
べたときの例である。表１はこの試験結果を一覧表示し
た。
り明らかにする。この実施例は、金属磁性粉末のアスペ
クト比のランクに応じ、圧粉成形時における磁場（図１
に示す方法での磁場中成形）の有無による磁性特性を調
べたときの例である。表１はこの試験結果を一覧表示し
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】金属磁性粉末としては、アスペスト比が３
〜８（偏平粉末Ａ）及びアスペスト比が６〜１５（偏平
粉末Ｂ）の範囲で分布し、長径が３５０μｍ以下の純鉄
粉のものと、通常の粒径が１５０μｍ以下のアトマイズ
鉄粉（通常粉末）のものを使用した。各偏平粉末Ａと
Ｂ、通常粉末にはそれぞれ同じく次の条件で絶縁被膜を
形成した。リン酸塩化成処理液は、リン酸、ホウ酸、Ｍ
ｇＯと、それに濡れ性を改善するため界面活性剤として
ＥＦ−１０４（トーケミプロダクツ製）と、鉄粉の酸化
を防ぐため防錆剤としてベンゾトリアゾール０．０４ｍ
ｏｌを加えたものである。この場合、膜厚が３０μｍに
なるように各粉末試料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末）
の比表面積より計算したリン酸、ホウ酸、ＭｇＯの必要
量を水に溶解し、それに界面活性と防錆剤の所要量添加
した水溶液を作った。その水溶液を使用して、各粉末試
料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末）をそれぞれの容器内
で均一に混合した後、２００℃で水分を乾燥する工程で
処理した。熱硬化性樹脂粉末としては何れもポリアミド
樹脂を使用し、各偏平粉末ＡとＢ、及び通常粉末にポリ
アミド樹脂粉末（０．５質量％）を混合処理した。
〜８（偏平粉末Ａ）及びアスペスト比が６〜１５（偏平
粉末Ｂ）の範囲で分布し、長径が３５０μｍ以下の純鉄
粉のものと、通常の粒径が１５０μｍ以下のアトマイズ
鉄粉（通常粉末）のものを使用した。各偏平粉末Ａと
Ｂ、通常粉末にはそれぞれ同じく次の条件で絶縁被膜を
形成した。リン酸塩化成処理液は、リン酸、ホウ酸、Ｍ
ｇＯと、それに濡れ性を改善するため界面活性剤として
ＥＦ−１０４（トーケミプロダクツ製）と、鉄粉の酸化
を防ぐため防錆剤としてベンゾトリアゾール０．０４ｍ
ｏｌを加えたものである。この場合、膜厚が３０μｍに
なるように各粉末試料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末）
の比表面積より計算したリン酸、ホウ酸、ＭｇＯの必要
量を水に溶解し、それに界面活性と防錆剤の所要量添加
した水溶液を作った。その水溶液を使用して、各粉末試
料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末）をそれぞれの容器内
で均一に混合した後、２００℃で水分を乾燥する工程で
処理した。熱硬化性樹脂粉末としては何れもポリアミド
樹脂を使用し、各偏平粉末ＡとＢ、及び通常粉末にポリ
アミド樹脂粉末（０．５質量％）を混合処理した。
【００１７】これらの各原料粉末を用い、成形型にて磁
場を印加した状態と、磁場を印加しない状態で圧粉成形
した。圧粉体形状は、内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのリング形で、図２（ａ）のような装着孔を有
している。磁場中成形では図１に類似した成形型を使用
し、磁場を印加しない成形型（通常成形型）は磁極６を
持たないダイス、つまり通常のダイスを使用する以外は
図１のものと同じくした。また、磁場を印加しない圧粉
成形では圧力６８６ＭＰａを加えた。磁場を印加する場
合は、まず、磁場中で１９６ＭＰａの圧力で成形した
後、通常成形型にて圧力６８６ＭＰａで再加圧した。得
られた各圧粉体試料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末を用
いた圧粉体試料）は２００℃で１時間加熱し樹脂を硬化
した。
場を印加した状態と、磁場を印加しない状態で圧粉成形
した。圧粉体形状は、内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのリング形で、図２（ａ）のような装着孔を有
している。磁場中成形では図１に類似した成形型を使用
し、磁場を印加しない成形型（通常成形型）は磁極６を
持たないダイス、つまり通常のダイスを使用する以外は
図１のものと同じくした。また、磁場を印加しない圧粉
成形では圧力６８６ＭＰａを加えた。磁場を印加する場
合は、まず、磁場中で１９６ＭＰａの圧力で成形した
後、通常成形型にて圧力６８６ＭＰａで再加圧した。得
られた各圧粉体試料（各偏平粉末ＡとＢ、通常粉末を用
いた圧粉体試料）は２００℃で１時間加熱し樹脂を硬化
した。
【００１８】各圧粉体試料の評価は直流磁性と交流磁性
を調べた。直流磁性では、8000A／m（B8000）のときの
磁束密度と、最大透磁率（μm）である。交流磁性で
は、50Hｚで１テスラ（T）に励磁したとき（Ｗ1/50）の
鉄損の値（Ｗ/kg）と、15ｋHｚで0.05テスラ（T）に励
磁したとき（Ｗ0.05/15k）の鉄損の値（Ｗ/kg）であ
る。表１から分かるように、通常粉末を用いた場合は磁
場中成形による効果が得られないのに対し、偏平粉末Ａ
とＢを用いた場合は本発明の磁場中成形すると、直流磁
性では磁束密度が少し高くなり、最大透磁率が非常に大
きくなることが分かる。交流磁性でも鉄損を低減できる
ことが分かる。
を調べた。直流磁性では、8000A／m（B8000）のときの
磁束密度と、最大透磁率（μm）である。交流磁性で
は、50Hｚで１テスラ（T）に励磁したとき（Ｗ1/50）の
鉄損の値（Ｗ/kg）と、15ｋHｚで0.05テスラ（T）に励
磁したとき（Ｗ0.05/15k）の鉄損の値（Ｗ/kg）であ
る。表１から分かるように、通常粉末を用いた場合は磁
場中成形による効果が得られないのに対し、偏平粉末Ａ
とＢを用いた場合は本発明の磁場中成形すると、直流磁
性では磁束密度が少し高くなり、最大透磁率が非常に大
きくなることが分かる。交流磁性でも鉄損を低減できる
ことが分かる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧粉
磁心の製造方法では、直流磁性及び交流磁性共に改善で
き、その結果、この種の圧粉磁心材料の用途を拡大し
て、例えば、リラクタンスモータのロータ等としても使
用可能にする。すなわち、本発明の圧粉磁心はリラクタ
ンストルク又は／及びマグネットトルクを利用したモー
タのロータとして最適なものとなり、従来ロータよりも
性能を向上しかつ製造費を低減できる。
磁心の製造方法では、直流磁性及び交流磁性共に改善で
き、その結果、この種の圧粉磁心材料の用途を拡大し
て、例えば、リラクタンスモータのロータ等としても使
用可能にする。すなわち、本発明の圧粉磁心はリラクタ
ンストルク又は／及びマグネットトルクを利用したモー
タのロータとして最適なものとなり、従来ロータよりも
性能を向上しかつ製造費を低減できる。
【図１】 本発明方法に用いられる成形型の構成例を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】 図１の成形型を使用して得られる圧粉磁心材
料及びその製品用途例を示す模式構成図である。
料及びその製品用途例を示す模式構成図である。
【図３】 従来リラクタンスモータのロータ例を示す模
式図である。
式図である。
１…ダイス ２と３…コアロッド ４と５…上下パンチ ６…磁極 １０…圧粉磁心材料（圧粉磁心又はロータ） １１…永久磁石 １３…ロータ軸 １４…ステータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AB08 AC01 AC04 AC06 AE07 5H619 AA01 BB01 BB06 BB24 PP02 PP08 5H621 BB07 GA01 GA04 GA12 HH01 JK03 PP10 5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CA13 CA14 CB03 QA01 QA02
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に絶縁被膜を形成した金属磁性粉末
と、熱硬化性樹脂とを混合した混合粉末を成形型の内孔
に充填した後、上下パンチで圧縮成形した成形体を加熱
硬化させる圧粉磁心の製造方法において、 前記金属磁性粉末としてアスベクト比が２〜１５の金属
粉末を用い、 前記成形型の内孔周囲側部に周囲方向間隔を保って複数
の磁極を配し、前記磁極により形成される湾曲した磁界
に沿って、前記金属磁性粉末を配向させることを特徴と
する磁気異方性を有する圧粉磁心の製造方法。 - 【請求項２】 前記成形型の内孔周囲に４以上で偶数個
の磁極をＳ極、Ｎ極交互かつ等間隔に配置し、隣り合う
磁極間で形成されて内孔中心に向けて凸湾曲した磁界に
沿って前記金属磁性粉末の長軸方向を円弧状に配向させ
る請求項１に記載の磁気異方性を有する圧粉磁心の製造
方法。 - 【請求項３】 前記絶縁被膜が、リン酸塩化成処理液に
界面活性剤及び防錆剤を添加したものを使用して形成さ
れている請求項１又は２に記載の圧粉磁心の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１から３に記載の製造方法により
形成されて、ロータ軸用中心軸孔と、該中心軸孔と外周
との間にあって周囲方向略等間隔に設けられた複数の永
久磁石用装着孔とを有していると共に、金属磁性粉末の
長軸方向が前記装着孔側から前記中心軸孔に向け凸形
で、当該装着孔の両側を通る円弧状となるよう配向され
ていることを特徴とするリラクタンストルク又は／及び
マグネットトルクを利用したモータのロータ用圧粉磁
心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000290903A JP3714662B2 (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | ロータ用圧粉磁心の製造方法 |
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| JP2000290903A JP3714662B2 (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | ロータ用圧粉磁心の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100522A true JP2002100522A (ja) | 2002-04-05 |
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| JP (1) | JP3714662B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004346757A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Daikin Ind Ltd | 圧縮機および空気調和装置 |
| JP2005020991A (ja) * | 2003-06-04 | 2005-01-20 | Hitachi Metals Ltd | 回転子およびその製造方法 |
| WO2005101614A1 (ja) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Hitachi Metals, Ltd. | 回転子及びその製造方法 |
| JP2006288185A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Lg Electronics Inc | モータ |
| JP2007209198A (ja) * | 2005-03-18 | 2007-08-16 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | クローポール型モータ |
| JP2013121262A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Mazda Motor Corp | 回転電機のロータ及びその製造方法 |
| WO2013147157A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 日本ピストンリング株式会社 | 回転電機 |
| GB2506683A (en) * | 2012-10-08 | 2014-04-09 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Anisotropic soft magnetic article and method for its production |
| GB2506681A (en) * | 2012-10-08 | 2014-04-09 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft anisotropic magnetic material article and method for its production |
| EP2626988A3 (de) * | 2012-02-10 | 2017-04-12 | KSB Aktiengesellschaft | Herstellungsverfahren für einen Rotor sowie Rotor |
| WO2018037511A1 (ja) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 三菱電機株式会社 | 電動機及び空気調和機 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7309675B2 (ja) | 2020-09-17 | 2023-07-18 | 株式会社東芝 | 回転電機 |
-
2000
- 2000-09-25 JP JP2000290903A patent/JP3714662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005020991A (ja) * | 2003-06-04 | 2005-01-20 | Hitachi Metals Ltd | 回転子およびその製造方法 |
| WO2005101614A1 (ja) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Hitachi Metals, Ltd. | 回転子及びその製造方法 |
| US7981359B2 (en) | 2004-04-06 | 2011-07-19 | Hitachi Metals, Ltd. | Rotor and process for manufacturing the same |
| JP2007209198A (ja) * | 2005-03-18 | 2007-08-16 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | クローポール型モータ |
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| JP3714662B2 (ja) | 2005-11-09 |
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