JP2005295684A - マグネチックコア並びにその製造方法及びモータのコア巻線組並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 形状を比較的自由に形成することができると共に、絶縁層を比較的薄くすることができるマグネチックコアを提供する。
【解決手段】 コア本体２を金属粉10の圧粉体をバインダと共に焼成した軟磁性体により形成する。絶縁層を形成するエポキシ系樹脂層８を設けるコア本体２の表面に微小な凹部２Ａを多数形成して粗面とする。形状を比較的自由に形成することができると共に、エポキシ系樹脂層８の表面への付着力も増加し、この結果エポキシ系樹脂層８の厚みＡを十分な絶縁性能を有する程度の厚さで安定に形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネチックコア並びにその製造方法及びモータのコア巻線組並びにその製造方法に関する

空気より磁束の通りがよい磁芯等と称するマグネチックコアはコイルや変圧器等に使用されている。またモータのコア巻線組は、複数の突極を有するマグネチックコアとしてのコアに巻線が巻回されており、そしてこのようなものではコアと巻線との間を絶縁する必要がある。そして絶縁手段として、電磁鋼板等をプレス加工により打ち抜いたコア素体を複数枚積層し巻線を巻回するコアの表面にエポキシ樹脂を母材とした液状の第１層目の絶縁剤をコーティングしてコアのエッジ部における絶縁剤の曲率半径がエッジ部の曲率半径よりも大きくし、第１層目の絶縁剤の表面にセラミック塗料からなる液状の第２層目の絶縁剤をコーティングして、第１層目の絶縁剤と第２層目の絶縁剤とを合わせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、コアの材質として積層鋼板で形成する代わりに、例えば絶縁被膜処理を行った純鉄の粉末を樹脂バインダにより結合してプレスにより所定の形状に成形するように、軟磁性粉末の成形体でコアを形成することも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２９３７６２１号公報（段落0006，0007，0008，0014） 特開２００１−８６７１９号公報（段落0025）

前記鋼板等をプレス加工により打ち抜いたコア素体を複数枚積層する前記前者の従来技術においては、プレス加工を利用するためコアの形状を比較的自由に形成できないという問題がある。また、巻線を行うにあたってはコアと銅線間の絶縁の為に樹脂性のボビンを用いたり多層の樹脂コーティングをする必要がある。さらにはこれら絶縁材によりコアと銅線間の熱伝導性が低下し銅線に発生した熱を逃しにくい等の問題もあった。

一方、絶縁被膜処理を行った純鉄の粉末を樹脂バインダにより結合して軟磁性粉末の成形体によりコアを形成する前記後者の従来技術においては、成形によるため形状を比較的自由にすることはできるものの、例えばコアの表面に絶縁被膜処理を行なうような場合には、純鉄の粉末の圧粉体の表面は比較的平滑であり、絶縁被膜の付着力が弱く薄く付着しにくいという問題がある。

また、十分な絶縁効果を得るために被膜厚さを厚くするとより一層はがれ易くなる。

そこで、本発明は、形状を比較的自由に形成することができるために巻線部エッジ曲率を大きくすることができ、必要最小限の絶縁厚さで巻線との短絡を防ぐことができると共に、絶縁層を十分な絶縁性能を有する程度の厚さで安定に形成することができ、しかも比較的安価に製造することができるマグネチックコア及びモータのコア巻線組を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成した軟磁性体によりコア本体を形成し、該コア本体の表面を粗面に形成すると共に、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするマグネチックコアである。

請求項２の発明は、前記絶縁層を樹脂コーティングにより形成すると共に、該絶縁層を下地処理層を介して前記表面に設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネチックコアである。

請求項３の発明は、前記絶縁層をＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）により形成することを特徴とするする請求項１記載のマグネチックコである。

請求項４の発明は、金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成して軟磁性体からなるコア本体を形成した後に、該コア本体の表面に粗面を形成し、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするマグネチックコアの製造方法である。

請求項５の発明は、複数の突極を有するコア本体に巻線が巻回されてなるモータのコア巻線組において、前記コアは金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成した軟磁性体によりコア本体が形成され、該コア本体の表面に粗面を形成すると共に、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするモータのコア巻線組である。

請求項６の発明は、前記絶縁層を樹脂コーティングにより形成すると共に、該絶縁層を下地処理層を介して前記表面に設けたことを特徴とする請求項５記載のモータのコア巻線組である。

請求項７の発明は、前記絶縁層をＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）により形成することを特徴とするする請求項５記載のモータのコア巻線組である。

請求項８の発明は、複数の突極を有するコアに巻線が巻回されてなるモータのコア巻線組の製造方法において、金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成して軟磁性体からなるコア本体を形成した後に、該コア本体の表面に粗面を形成して、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするモータのコア巻線組の製造方法である。

請求項１の発明によれば、コア本体の表面に粗面を介して絶縁層を設けることで、絶縁層の付着力を高めて該絶縁層を薄く形成することができる。

請求項２の発明によれば、下地処理層によりいっそう絶縁層の付着力を高めることができる。

請求項３の発明によれば、絶縁層をＰＴＦＥにより形成することで、絶縁性能を高めることができる。

請求項４の発明によれば、コア本体を形成した後にその表面に粗面を形成し、そして表面に絶縁層を設けることで、絶縁層の付着力を高めて該絶縁層を薄く形成することができる。

請求項５の発明によれば、モータのコア巻線組のコア本体の表面に粗面を介して絶縁層を設けることで、絶縁層の付着力を高めて該絶縁層を薄く形成することができる。

請求項６の発明によれば、モータのコア巻線組において、下地処理層によりいっそう絶縁層の付着力を高めることができる。

請求項７の発明によれば、モータのコア巻線組の絶縁層をＰＴＦＥにより形成することで、絶縁性能を高めることができる。

請求項８の発明によれば、モータのコア巻線組のコア本体を形成した後にその表面に粗面を形成し、そして表面に絶縁層を設けることで、絶縁層の付着力を高めて該絶縁層を薄く形成することができる。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

図１〜２は実施例１を示しており、マグネチックコアのコア本体１は軸線Ｚ方向に直交して該軸線Ｚを中心に三方向に突極２を等間隔に有しており、各突極２の軸線Ｚ方向と直交する先端部は部分円弧状に広がった幅大部３が形成され、各突極２には巻線４が巻回されている。このようなコア巻線組はモータの電機子を構成しており、固定子として用いられる場合と回転子として用いられる場合がある。尚、図１は図２における突極２の軸線Ｚ方向の端面側の断面を示している。

前記コア本体１は軟磁性材料の金属粉10の圧粉体をバインダ５と共に焼成して磁化や減磁が比較的容易にできる軟磁性体により形成されたものであり、実施形態では突極２の軸線Ｚ方向の端面は円弧状に突設しており、この円弧部６と突極２の平面状の側面６Ａとの接続部との間には肩状の段部７が形成されている。突極２の表面における少なくとも巻線４が接触する部位には巻線４との絶縁層を形成する絶縁用の樹脂コーティングたるエポキシ系樹脂層８が形成される共に、このエポキシ系樹脂層８と突極２との間には下地処理層９が形成されている。そして、突極２の表面には微小な凹部２Ａが多数形成され粗面が形成されており、この凹部２Ａが多数形成された粗面に下地処理層９を介してエポキシ系樹脂層８が形成されている。前記下地処理層９は、例えばリン酸被膜によって形成されており、そしてエポキシ系樹脂層８の表面に巻線４が巻回されている。

次に製造方法について説明する。鉄、ニッケル、コバルトなどによる軟磁性材料の金属粉10を樹脂製のバインダ５と共に図示しない金型に収容した後、圧力を加えて所定形状の圧粉体を形成した後、この圧粉体を焼成した焼成体によりコア本体１を形成するものであって、このコア本体１を形成する焼結体には、焼成した金属粉10間に気孔11が形成されている。尚、金属粉10の表面に絶縁被膜10Ａが形成されている。また焼成後に矯正プレスを必要に応じて行う。さらに前記段部７はコア本体１における円弧部６を形成するために設けられたものであり、圧粉体の成形において円弧部６を形成するための図示しないパンチの端が、図示しない金型のダイに挿入する際に、ダイに収容された金属粉10に面状に突き当たるために形成された箇所によるものである。

次に焼成体の表面にショットピーニング等ショットブラスト処理やサンドブラスト処理等を施し微小な凹部２Ａを多数形成して、例えば面粗さ（平均粗さ）がＲ_Ｚ６．３〜２５の粗面を形成する表面処理を行う。この際には焼成したときに形成されるスケール等除去して表面の清浄を行なう。さらにその表面にはリン酸被膜による下地処理層９を形成した後、エポキシ系樹脂の塗料を１回の塗布、吹き付けにより付着させ、そして焼き付け塗装を行ってエポキシ系樹脂層８を形成するものである。尚、樹脂コーティングはエポキシ系樹脂に限らず絶縁性を有するものであればよい。

前記エポキシ系樹脂層８の厚みＡは、例えば１００μｍ以下で３０μｍ以上に形成されている（３０μｍ≦Ａ≦１００μｍ）。尚、厚みＡは好ましくは８０μｍ以下で４５μｍ以上が好ましい（４５μｍ≦Ａ≦８０μｍ）。これは厚みＡが４５μｍ、特に３０μｍより小さいと、１０００ボルト程度の耐電圧を確保できなくなり、一方厚みＡが８０μｍ、特に１００μｍより大きいと１回のコーティンでは形成しにくいためである。尚、段部７の近傍においてもエポキシ系樹脂８は下地層９を介してコア２の表面に他の箇所の厚みＡより大きい厚みＢに形成されている（Ａ＜Ｂ）。

したがって、巻線４に電流が供給されることによって、巻線４に発生した磁力線が通ってコア本体２が磁化され、一方電流の停止に伴って磁力線が消えて消磁される。

以上のように、前記実施例では磁力線を通して磁化や減磁を行うコア本体２を金属粉10の圧粉体をバインダと共に焼成した軟磁性体により形成することにより、形状を比較的自由に形成することができると共に、エポキシ系樹脂層８を設けるコア本体２の表面に微小な凹部２Ａを多数形成した例えば面粗さ（平均粗さ）がＲ_Ｚ６．３〜２５の粗面が形成されているので、エポキシ系樹脂層８の表面への付着力も増加し、この結果エポキシ系樹脂層８の厚みを十分な絶縁性能を有する程度の厚さで安定に形成することができる。

また、前記エポキシ系樹脂層８は、前記突極２の表面に形成した下地処理層９を介して設けられるので、密着性等をさらに向上することができ、エポキシ系樹脂層８の厚みＡを部分的に厚くすることもでき、角部７においてはエポキシ系樹脂層８の厚みＢを大きくするように確保して巻線４の応力集中を防止して絶縁不良等の虞を少なくすることができる。しかも、前記エポキシ系樹脂層８の厚みＡを１００μｍ以下とすることで、１回の塗布、吹き付けにより付着させることができるので製造を容易に行うことができ、さらに汎用品等のモータのコア巻線組にあっては十分な絶縁性能を確保することができる。

さらに、金属粉10の圧粉体を樹脂バインダ６と共に焼成して軟磁性体からなるコア本体１を形成した後に、該コア本体１の表面にエポキシ系樹脂層８を設ける際、予め表面にブラスト等の粗面処理を施してスケール等を除去して面を清浄化すると共に、微小な凹部２Ａを多数形成して粗面を形成することにより、エポキシ系樹脂層８の付着力を比較的簡単に向上させ、ひいてはエポキシ系樹脂層８の厚みを十分な絶縁性能を有する程度の厚さで安定に設けることができる。

実施例２を、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略して説明する。実施例２は、コア本体１の突極２の表面に微小な凹部２Ａを多数形成して粗面を形成する表面処理を行い、そして表面に設ける絶縁層21をＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）によって形成したものであり、このＰＴＦＥからなる絶縁層21に巻線４が巻回されているものである。

次に製造方法について説明する。軟磁性材料の金属粉10とバインダ５により圧粉体を形成した後に焼成してコア本体１を形成し、次にショットピーニング等ショットブラスト処理やサンドブラスト処理等を施してスケールを除去すると共に、微小な凹部２Ａを多数形成して粗面を形成する表面処理を行い、焼成体の表面にＰＴＦＥを塗布、吹き付けにより付着させて絶縁層21を形成するものである。

したがって、巻線４に電流が供給されることによって、巻線４に発生した磁力線が通ってコア２が磁化され、一方電流の停止に伴って磁力線が消えて消磁される。

以上のように、前記実施例ではコア本体１の形状を比較的自由に形成できる等の他、絶縁層21を化学的安定性に優れ、摩擦係数も小さく、しかも絶縁性に優れているＰＴＦＥによって形成したことにより、絶縁層21の厚みをいっそう小さくしたり、或いは摺動性の向上により巻線４の切断等をいっそう防止することができる。しかも、コア本体１の表面に絶縁層21を設ける際、予め表面にブラスト処理等を施して微小な凹部２Ａを多数形成して粗面を形成することにより、絶縁層21の付着力を比較的簡単に向上させ、厚みを十分な絶縁性能を有する程度の厚さで安定に設けることができる。

以上のように本発明にかかるマグネチックコアはモータのコア巻線組以外の用途にも適用できる。

本発明の実施例１示す要部の断面図である。 本発明の実施例１を示す平断面図である。

符号の説明

１ コア本体
２ 突極
２Ａ 凹部
４ 巻線
５ バインダ
８ エポキシ系樹脂層（絶縁層）
９ 下地処理層
10 金属粉
21 絶縁層

Claims (8)

1. 金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成した軟磁性体によりコア本体を形成し、該コア本体の表面を粗面に形成すると共に、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするマグネチックコア。
2. 前記絶縁層を樹脂コーティングにより形成すると共に、該絶縁層を下地処理層を介して前記表面に設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネチックコア。
3. 前記絶縁層をＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）により形成することを特徴とするする請求項１記載のマグネチックコア。
4. 金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成して軟磁性体からなるコア本体を形成した後に、該コア本体の表面に粗面を形成し、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするマグネチックコアの製造方法。
5. 複数の突極を有するコア本体に巻線が巻回されてなるモータのコア巻線組において、前記コアは金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成した軟磁性体によりコア本体が形成され、該コア本体の表面に粗面を形成すると共に、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするモータのコア巻線組。
6. 前記絶縁層を樹脂コーティングにより形成すると共に、該絶縁層を下地処理層を介して前記表面に設けたことを特徴とする請求項５記載のモータのコア巻線組。
7. 前記絶縁層をＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）により形成することを特徴とするする請求項５記載のモータのコア巻線組。
8. 複数の突極を有するコアに巻線が巻回されてなるモータのコア巻線組の製造方法において、金属粉の圧粉体を樹脂バインダと共に焼成して軟磁性体からなるコア本体を形成した後に、該コア本体の表面に粗面を形成して、該表面に絶縁層を設けることを特徴とするモータのコア巻線組の製造方法。

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