JP2017048439A - Manufacturing method for coil for armature, manufacturing method for armature and manufacturing method for electric motor - Google Patents

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幸彦 塩原
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Hidefumi Nakamura
英文 中村
大塚 勇
Isamu Otsuka
勇 大塚
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a coil for an armature capable of manufacturing the coil for the armature having a high degree of a shape freedom and exhibiting excellent characteristics, a manufacturing method for the armature capable of manufacturing the armature capable of realizing an electric motor having high efficiency, and a manufacturing method for the electric motor having the high efficiency.SOLUTION: A manufacturing method for a coil for an armature includes the steps of: molding metallic powder 81 having conductivity by utilizing a coil molding die 82 constituted of an organic material and obtaining a coil compact 83; and heating the coil compact 83 together with the coil molding die 82, eliminating the coil molding die 82 while sintering the coil compact 83, and obtaining the coil.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、電機子用コイルの製造方法、電機子の製造方法および電動機械の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an armature coil, a method for manufacturing an armature, and a method for manufacturing an electric machine.

電動機(モーター)や発電機(ジェネレーター)またはこれらの両方の機能を備える電動発電機(モータージェネレーター)といった電動機械は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両をはじめ、多くの機器に用いられている。   Electric machines such as an electric motor (motor), an electric generator (generator), or an electric generator (motor generator) having both functions are used in many devices such as electric vehicles and hybrid vehicles.

このような電動機械は、円筒形をなす固定子(ステーター)と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子(ローター)と、を備えている。固定子によって磁束が供給され、この磁束が回転子に作用することで電磁力や誘導起電力を発生させる。この場合、固定子が界磁子であり、回転子が電機子となる。   Such an electric machine includes a cylindrical stator (stator) and a rotor (rotor) that is rotatably provided inside the stator. Magnetic flux is supplied by the stator, and this magnetic flux acts on the rotor to generate electromagnetic force and induced electromotive force. In this case, the stator is a field element and the rotor is an armature.

電機子は、コアとコイルとを含むコア付きコイルを備えている。このうち、コイルとしては、導線が巻回されることにより形成された巻線が用いられる(例えば、特許文献1参照)。   The armature includes a cored coil including a core and a coil. Among these, as a coil, the coil | winding formed by winding conducting wire is used (for example, refer patent document 1).

一方、コアとしては、複数の電磁鋼板が積層されて構成される積層コアが知られている(例えば、特許文献1参照)。各電磁鋼板は、軟磁性材料で構成されるとともに、表面が電気的に絶縁されている。これにより、コアを流れる渦電流を抑えることができ、電動機械の効率を高めることができる。   On the other hand, as the core, a laminated core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates is known (see, for example, Patent Document 1). Each electromagnetic steel plate is made of a soft magnetic material, and its surface is electrically insulated. Thereby, the eddy current which flows through a core can be suppressed and the efficiency of an electric machine can be improved.

また、積層コアに代えて、絶縁処理された磁性粉と樹脂とを混合した組成物をプレス成形して構成される圧粉コアが知られている(例えば、特許文献2参照)。圧粉コアでは、渦電流の発生領域が細分化されるため、渦電流が流れる経路が短くなり、電動機械における渦電流損失が小さく抑えられる。   Moreover, it replaces with a lamination | stacking core and the compacting core comprised by press-molding the composition which mixed the magnetic powder and resin which were insulated was known (for example, refer patent document 2). In the dust core, since the eddy current generation region is subdivided, the path through which the eddy current flows is shortened, and the eddy current loss in the electric machine can be suppressed to be small.

特開2003−52142号公報JP 2003-52142 A 特開2006−339525号公報JP 2006-339525 A

しかしながら、導線が巻回されて形成されるコイルは、巻くという作業の特性上、捩れ等が発生し易く、複雑な形状のコイルを製造することは困難である。このため、コイルの形状に制約があり、電機子の特性を十分に高められない場合がある。   However, a coil formed by winding a conductive wire is likely to be twisted due to the characteristics of the winding operation, and it is difficult to manufacture a coil having a complicated shape. For this reason, there are restrictions on the shape of the coil, and the characteristics of the armature may not be sufficiently improved.

また、圧粉コアは機械的強度が小さいため、圧粉コアに対してコイルが巻回されたとき、欠けたり壊れたりするおそれがある。このため、圧粉コアは、従来、インダクターのように荷重が加わり難い製品に多く使われる一方、電動機械の電機子のように荷重が加わり易い製品には用いられることがなかった。   In addition, since the dust core has a low mechanical strength, there is a risk of chipping or breaking when the coil is wound around the dust core. For this reason, the dust core has been conventionally used for products that are difficult to be loaded such as inductors, but has not been used for products that are easily loaded such as armatures of electric machines.

本発明の目的は、形状自由度が高く良好な特性を示す電機子用コイルを製造可能な電機子用コイルの製造方法、効率の高い電動機械を実現し得る電機子を製造可能な電機子の製造方法、および、効率の高い電動機械を製造可能な電動機械の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an armature coil manufacturing method capable of manufacturing an armature coil having a high degree of freedom in shape and exhibiting good characteristics, and an armature capable of manufacturing an armature capable of realizing a highly efficient electric machine. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing method of an electric machine capable of manufacturing an electric machine with high efficiency.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電機子用コイルの製造方法は、導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに加熱して焼結させ、コイルを得る工程と、
を有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method for manufacturing an armature coil according to the present invention includes a step of forming a metal powder having conductivity using a coil molding die composed of an organic material to obtain a coil molded body,
Heating and sintering the coil molded body together with the coil molding die to obtain a coil;
It is characterized by having.

これにより、形状自由度が高く良好な特性を示す電機子用コイルを製造することができる。その結果、磁束を有効に利用することを最優先にしたコイルの設計が可能になり、特性に優れた電機子を得ることができる。   Thereby, the coil for armatures with a high shape freedom and a favorable characteristic can be manufactured. As a result, it is possible to design a coil that places top priority on the effective use of magnetic flux, and an armature with excellent characteristics can be obtained.

本発明の電機子用コイルの製造方法では、前記金属粉末とバインダーとを含むスラリーに対して前記成形を行い、
前記バインダーの主成分および前記有機材料の主成分は、互いに同じ化学構造を含んでいることが好ましい。
In the armature coil manufacturing method of the present invention, the molding is performed on the slurry containing the metal powder and the binder,
The main component of the binder and the main component of the organic material preferably include the same chemical structure.

これにより、スラリーとコイル成形型との親和性が高くなるため、スラリーをより高い寸法精度で成形することができる。また、バインダーとコイル成形型との熱膨張率が互いに近くなるため、両者の熱膨張差に伴うコイル成形体の変形等が抑制され、コイル成形体の寸法精度の低下を抑制することができる。   Thereby, since the affinity between the slurry and the coil molding die is increased, the slurry can be molded with higher dimensional accuracy. Moreover, since the thermal expansion coefficients of the binder and the coil mold are close to each other, deformation of the coil molded body due to the difference in thermal expansion between them is suppressed, and a decrease in dimensional accuracy of the coil molded body can be suppressed.

本発明の電機子用コイルの製造方法では、前記コイル成形型は、螺旋状に巻回されている管体を有しており、
前記管体の内空部に前記スラリーを供給して成形することが好ましい。
これにより、短絡を防止し得る電機子用コイルが得られる。
In the method for manufacturing an armature coil of the present invention, the coil forming die has a tubular body wound in a spiral shape,
It is preferable to form the slurry by supplying the slurry to the inner space of the tube.
Thereby, the coil for armatures which can prevent a short circuit is obtained.

本発明の電機子の製造方法は、導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに加熱して焼結させ、コイルを得る工程と、
コア成形型のキャビティー内に前記コイルを配置する工程と、
前記キャビティー内に磁性粉末を供給する工程と、
前記磁性粉末を圧粉成形する工程と、
を有することを特徴とする。
The method of manufacturing an armature according to the present invention includes a step of forming a metal powder having conductivity using a coil forming die made of an organic material to obtain a coil formed body,
Heating and sintering the coil molded body together with the coil molding die to obtain a coil;
Disposing the coil in the cavity of the core mold;
Supplying magnetic powder into the cavity;
A step of compacting the magnetic powder;
It is characterized by having.

これにより、磁束を有効に利用することを最優先にしたコイルを含む電機子を製造することができるので、効率の高い電動機械を実現することができる。   As a result, an armature including a coil that prioritizes the effective use of magnetic flux can be manufactured, so that an electric machine with high efficiency can be realized.

本発明の電機子の製造方法は、導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに、コア成形型のキャビティー内に配置する工程と、
前記キャビティー内に磁性粉末を供給する工程と、
前記磁性粉末を圧粉成形し、前記コイル成形体および前記コイル成形型を内包するコア成形体を得る工程と、
前記コイル成形体および前記コイル成形型を内包するコア成形体を加熱して焼結させ、圧粉磁心と前記圧粉磁心に埋設されているコイルとを有する電機子を得る工程と、
を有することを特徴とする。
The method of manufacturing an armature according to the present invention includes a step of forming a metal powder having conductivity using a coil forming die made of an organic material to obtain a coil formed body,
Placing the coil compact together with the coil mold in a cavity of a core mold;
Supplying magnetic powder into the cavity;
A step of compacting the magnetic powder to obtain a core molded body including the coil molded body and the coil molding die;
Heating and sintering the core molded body including the coil molded body and the coil molding die to obtain an armature having a powder magnetic core and a coil embedded in the powder magnetic core;
It is characterized by having.

これにより、磁束を有効に利用することを最優先にしたコイルを含む電機子を製造することができるので、効率の高い電動機械を実現することができる。   As a result, an armature including a coil that prioritizes the effective use of magnetic flux can be manufactured, so that an electric machine with high efficiency can be realized.

本発明の電機子の製造方法では、前記磁性粉末は、軟磁性材料で構成される複数の粒子と、前記粒子の表面を覆う絶縁層と、を含んでいることが好ましい。   In the armature manufacturing method of the present invention, it is preferable that the magnetic powder includes a plurality of particles made of a soft magnetic material and an insulating layer covering a surface of the particles.

これにより、粒子同士が接触した場合でも、軟磁性材料の粒子同士が導通するのを防止し、粒子間の絶縁性が低下するのを防止することができる。その結果、圧粉磁心は、渦電流の発生領域が細分化され、渦電流損失を小さく抑え得る。   Thereby, even when the particles are in contact with each other, it is possible to prevent the particles of the soft magnetic material from being conducted to each other and to prevent the insulation between the particles from being lowered. As a result, in the dust core, an eddy current generation region is subdivided, and eddy current loss can be suppressed to a small value.

本発明の電機子の製造方法では、前記絶縁層は、ガラス材料を含んでいることが好ましい。   In the armature manufacturing method of the present invention, the insulating layer preferably contains a glass material.

これにより、化学的安定性および絶縁性に優れ、長期にわたって高い絶縁性を維持し得る絶縁層が得られる。   Thereby, an insulating layer that is excellent in chemical stability and insulation and can maintain high insulation over a long period of time can be obtained.

本発明の電機子の製造方法では、前記圧粉磁心は、円柱形または円筒形をなしていることが好ましい。   In the armature manufacturing method of the present invention, it is preferable that the dust core has a columnar shape or a cylindrical shape.

これにより、変形が生じ難く、成形時に大きな圧縮力での成形が可能になるため、磁気特性および機械的強度が高い圧粉磁心が得られる。   Thereby, deformation hardly occurs and molding with a large compressive force is possible at the time of molding, so that a dust core having high magnetic properties and high mechanical strength can be obtained.

本発明の電動機械の製造方法は、本発明の電機子の製造方法により電機子を得る工程と、
前記電機子を用いて電動機械を得る工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、効率の高い電動機械を製造することができる。
The method of manufacturing an electric machine of the present invention includes a step of obtaining an armature by the method of manufacturing an armature of the present invention,
Obtaining an electric machine using the armature;
It is characterized by having.
Thereby, a highly efficient electric machine can be manufactured.

本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第1の形態を適用した直流電動機(DCモーター)を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the direct current motor (DC motor) to which the 1st form of the electric machine manufactured by the manufacturing method of the electric machine of this invention is applied. 図1に示す直流電動機の電機子を示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows the armature of the direct-current motor shown in FIG. 図2に示す電機子を回転軸の延長線上から見た平面図であって、かかる電機子とそれに付随するシャフト、整流子およびブラシを示す図である。It is the top view which looked at the armature shown in FIG. 2 from the extended line of a rotating shaft, Comprising: It is a figure which shows this armature, the shaft accompanying it, a commutator, and a brush. 図1に示す直流電動機を回転軸に直交する面で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the DC motor shown in FIG. 1 by the surface orthogonal to a rotating shaft. 本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第2の形態を適用したアキシャルギャップ型ブラシレス直流電動機を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the axial gap type brushless DC motor to which the 2nd form of the electric machine manufactured by the manufacturing method of the electric machine of this invention is applied. 本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第3の形態を適用したブラシレス直流電動機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the brushless DC motor to which the 3rd form of the electric machine manufactured by the manufacturing method of the electric machine of this invention is applied. 図2に示す電機子のコイルを製造する方法(本発明の電機子用コイルの製造方法の実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (embodiment of the manufacturing method of the coil for armatures of this invention) which manufactures the coil of the armature shown in FIG. 図2に示す電機子のコイルを製造する方法(本発明の電機子用コイルの製造方法の実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (embodiment of the manufacturing method of the coil for armatures of this invention) which manufactures the coil of the armature shown in FIG. 図2に示す電機子のコイルを製造する方法(本発明の電機子用コイルの製造方法の実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (embodiment of the manufacturing method of the coil for armatures of this invention) which manufactures the coil of the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第1実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (1st Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第1実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (1st Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第1実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (1st Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第2実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (2nd Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第2実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (2nd Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG. 図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第2実施形態)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method (2nd Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which manufactures the armature shown in FIG.

以下、本発明の電機子用コイルの製造方法、電機子の製造方法および電動機械の製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing an armature coil, a method for manufacturing an armature, and a method for manufacturing an electric machine according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

<電動機械>
≪第1の形態≫
まず、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第1の形態について説明する。なお、本明細書において「電動機械」とは、電動機(モーター)、発電機(ジェネレーター)またはこれらの両方の機能を備える電動発電機(モータージェネレーター)のことを指す。
<Electric machine>
≪First form≫
First, the 1st form of the electric machine manufactured by the manufacturing method of the electric machine of this invention is demonstrated. In the present specification, the “electric machine” refers to a motor (motor), a generator (generator), or a motor generator (motor generator) having both functions.

図1は、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第1の形態を適用した直流電動機(DCモーター)を示す分解斜視図である。また、図2は、図1に示す直流電動機の電機子を示す透視斜視図であり、図3は、図2に示す電機子を回転軸の延長線上から見た平面図であって、かかる電機子とそれに付随するシャフト、整流子およびブラシを示す図である。さらに、図4は、図1に示す直流電動機を回転軸に直交する面で切断した断面図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing a DC motor (DC motor) to which a first embodiment of an electric machine manufactured by the electric machine manufacturing method of the present invention is applied. 2 is a perspective view showing the armature of the DC motor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the armature shown in FIG. 2 as viewed from the extension line of the rotating shaft. It is a figure which shows a child and the shaft, commutator, and brush which accompany it. FIG. 4 is a cross-sectional view of the DC motor shown in FIG. 1 cut along a plane orthogonal to the rotation axis.

図1に示す直流電動機1Aは、電機子2(回転子)と、界磁子3(固定子)と、シャフト4と、整流子5と、ブラシ62と、ブラケット72と、エンドプレート74と、を備えた3極ブラシ付き直流電動機である。以下、直流電動機1Aの各部について詳述する。なお、本明細書では、直流電動機1Aがモーター(電動機)として用いられる場合、電源から電気エネルギーが供給される部分を「電機子」といい、磁束を発生させる部分を「界磁子」という。   A DC motor 1A shown in FIG. 1 includes an armature 2 (rotor), a field element 3 (stator), a shaft 4, a commutator 5, a brush 62, a bracket 72, an end plate 74, Is a DC motor with a three-pole brush. Hereinafter, each part of DC motor 1A is explained in full detail. In the present specification, when the DC motor 1A is used as a motor (electric motor), a portion to which electric energy is supplied from a power source is referred to as an “armature”, and a portion that generates magnetic flux is referred to as a “field element”.

シャフト4は、ブラケット72に設けられた軸受722と、エンドプレート74に設けられた軸受742と、に支持されている。そして、シャフト4は、電機子2を貫通し、電機子2の回転軸になるとともに、直流電動機1Aの出力軸にもなる。   The shaft 4 is supported by a bearing 722 provided on the bracket 72 and a bearing 742 provided on the end plate 74. The shaft 4 penetrates the armature 2 and serves as a rotating shaft of the armature 2 and also serves as an output shaft of the DC motor 1A.

電機子2は、磁性粉末の圧粉成形体で構成されている圧粉磁心22(コア)と、圧粉磁心22に埋設されている3つのコイル24と、を備えている。このような電機子2は、「誘導コイル」とも呼ばれる。なお、図2、3では、圧粉磁心22に埋設されているコイル24を破線にて示している。   The armature 2 includes a dust core 22 (core) made of a dust compact of magnetic powder, and three coils 24 embedded in the dust core 22. Such an armature 2 is also referred to as an “induction coil”. 2 and 3, the coil 24 embedded in the dust core 22 is indicated by a broken line.

このうち、圧粉磁心22は、円筒形をなしており、円筒の内径側にはシャフト4が挿通されている。このような圧粉磁心22は、磁性粉末の圧粉成形体で構成されている。また、磁性粉末の粒子間は絶縁されている。このため、渦電流損失が抑えられ、効率の高い直流電動機1Aが得られる。なお、圧粉磁心22の形状は、円筒形に限定されず、円柱形、角筒形、角柱形等であってもよい。   Among these, the dust core 22 has a cylindrical shape, and the shaft 4 is inserted through the inner diameter side of the cylinder. Such a dust core 22 is composed of a powder compact of magnetic powder. Further, the particles of the magnetic powder are insulated. For this reason, eddy current loss is suppressed and a highly efficient DC motor 1A is obtained. The shape of the dust core 22 is not limited to a cylindrical shape, and may be a cylindrical shape, a rectangular tube shape, a prismatic shape, or the like.

また、コイル24は、導線がリング状に巻回されて構成される巻線部242(図2、3参照)と、各巻線部242の導線の両端部で構成される端子部244(図3参照)と、を備えている。なお、図2、3では、それぞれコイル24を簡略化して図示している。また、巻線部242の巻き数は、特に限定されない。また、コイル24は、導線の表面を覆う絶縁膜を備えていてもよい。これにより、コイル24と圧粉磁心22との絶縁性をより高めることができる。   The coil 24 includes a winding portion 242 (see FIGS. 2 and 3) configured by winding a conducting wire in a ring shape, and a terminal portion 244 (FIG. 3) configured by both ends of the conducting wire of each winding portion 242. Reference). 2 and 3, the coil 24 is shown in a simplified manner. Further, the number of turns of the winding part 242 is not particularly limited. The coil 24 may include an insulating film that covers the surface of the conducting wire. Thereby, the insulation of the coil 24 and the powder magnetic core 22 can be improved more.

ここで、コイル24は、圧粉磁心22に埋設されている。すなわち、コイル24は、例えばバルク状のコアに対して巻き付けられた状態で存在しているのではなく、独立するリング状に巻回されて構成されている巻線部242があらかじめ用意される。そして、圧粉磁心22を成形型で成形する際に、キャビティー内に巻線部242を入れた状態で成形(インサート成形)されることにより、巻線部242が埋め込まれた圧粉磁心22が得られる。   Here, the coil 24 is embedded in the dust core 22. That is, the coil 24 does not exist in a state of being wound around, for example, a bulk core, but a winding portion 242 configured to be wound in an independent ring shape is prepared in advance. When the dust core 22 is molded with a molding die, it is molded (insert molding) with the winding portion 242 in the cavity, whereby the dust core 22 in which the winding portion 242 is embedded is formed. Is obtained.

このような電機子2では、コアに対して導線を巻き付ける個別の作業が不要になるため、製造効率が高い。   In such an armature 2, since the separate operation | work which winds conducting wire around a core becomes unnecessary, manufacturing efficiency is high.

また、コイル24の存在を考慮することなく圧粉磁心22の外形形状を決定することができるため、円柱形や円筒形のような単純な形状を選択することができる。このような形状の圧粉磁心22は、いわゆるスプリングバックのような変形が生じ難いため、その分、成形時に大きな圧縮力での成形が可能である。このため、圧粉磁心22の磁気特性および機械的強度を容易に高め易くなる。これにより、電機子2のように荷重が加わり易い用途に用いられても、十分な耐久性と高い動的特性とを有する電機子2を実現可能な圧粉磁心22が得られる。   Further, since the outer shape of the dust core 22 can be determined without considering the presence of the coil 24, a simple shape such as a columnar shape or a cylindrical shape can be selected. Since the dust core 22 having such a shape is unlikely to be deformed like a so-called spring back, it can be molded with a large compressive force at the time of molding. For this reason, the magnetic properties and mechanical strength of the dust core 22 can be easily increased. Thereby, even if it uses for the application where load is easy to apply like the armature 2, the powder magnetic core 22 which can implement | achieve the armature 2 which has sufficient durability and a high dynamic characteristic is obtained.

また、コアに対して導線を巻き付ける必要がないため、コイル24の形状の自由度が高め易くなり、例えば電機子2に含められるコイル24の密度を高めることができる。これにより、直流電動機1Aの出力やトルクを高め易くなる。   Moreover, since it is not necessary to wind a conducting wire around a core, it becomes easy to raise the freedom degree of the shape of the coil 24, for example, the density of the coil 24 included in the armature 2 can be raised. Thereby, it becomes easy to increase the output and torque of the DC motor 1A.

また、コアに対して導線を巻き付ける必要がないことから、コアにスロットを設ける必要がなく、巻線部242の導線間を磁性粉末で充填することが可能になる。このため、コイル24と圧粉磁心22との間に隙間が生じ難くなり、磁束を通し易くなる。これにより、これまでは利用することができていなかった磁束まで直流電動機1Aの駆動に利用することができるようになり、直流電動機1Aの高効率化や高トルク化を図ることができる。なお、バルク状のコアに対して導線を巻き付ける場合、コアと導線との間にわずかな隙間が生じ易くなる。また、隙間を極力なくすために高い張力をかけながら導線を巻いた場合、コアと導線との間に大きな摩擦力が働いて導線の被覆絶縁膜が剥がれたり、コアに損傷が及んだりするおそれがある。これに対し、本形態によれば、かかる課題を解消することができる。   Further, since there is no need to wind a conducting wire around the core, it is not necessary to provide a slot in the core, and the space between the conducting wires of the winding portion 242 can be filled with magnetic powder. For this reason, it becomes difficult to produce a clearance gap between the coil 24 and the dust core 22, and it becomes easy to let magnetic flux pass. As a result, magnetic flux that could not be used until now can be used for driving the DC motor 1A, and the efficiency and torque of the DC motor 1A can be increased. In addition, when a conducting wire is wound around a bulk-shaped core, a slight gap is easily generated between the core and the conducting wire. In addition, if a conductor is wound while applying high tension to eliminate the gap as much as possible, a large frictional force may be applied between the core and the conductor, causing the insulation film of the conductor to peel off or damage the core. There is. On the other hand, according to the present embodiment, this problem can be solved.

なお、本形態では、コイル24のうち巻線部242全体が圧粉磁心22に埋設されているが、本発明はこれに限定されず、端子部244も埋設されていてもよい。この場合、整流子5の一部も圧粉磁心22に埋設し、圧粉磁心22中において端子部244と整流子5とを電気的に接続するようにしてもよい。   In the present embodiment, the entire winding portion 242 of the coil 24 is embedded in the dust core 22. However, the present invention is not limited to this, and the terminal portion 244 may also be embedded. In this case, a part of the commutator 5 may be embedded in the dust core 22 so that the terminal portion 244 and the commutator 5 are electrically connected in the dust core 22.

上記に加え、コイル24を圧粉磁心22に埋設することにより、コイル24が外部環境に曝され難くなる。このため、コイル24が酸化されたり、水分の影響を受けて劣化したりする確率を下げることができる。その結果、直流電動機1Aの長寿命化を図ることができる。   In addition to the above, by embedding the coil 24 in the dust core 22, the coil 24 is hardly exposed to the external environment. For this reason, it is possible to reduce the probability that the coil 24 is oxidized or deteriorated due to the influence of moisture. As a result, it is possible to extend the life of the DC motor 1A.

さらには、圧粉磁心22はその形状が自由に選択され得るため、例えば表面の平滑性を非常に高くすることができる。しかも、コイル24が埋設されているため、圧粉磁心22の表面にはコイル24の形状の影響が表れ難い。その結果、圧粉磁心22は、回転時に空気から受ける流体抵抗による損失(風損)を十分に小さく抑え得るものとなる。このため、かかる観点においても、直流電動機1Aの高効率化を図ることができる。   Furthermore, since the shape of the dust core 22 can be freely selected, for example, the surface smoothness can be made extremely high. In addition, since the coil 24 is embedded, the influence of the shape of the coil 24 hardly appears on the surface of the dust core 22. As a result, the dust core 22 can sufficiently suppress a loss (windage loss) due to fluid resistance received from the air during rotation. For this reason, also from this viewpoint, the efficiency of the DC motor 1A can be increased.

以上のことから、圧粉磁心22にコイル24を埋設することにより、低損失化、高性能化および長寿命化が図られ、効率の高い直流電動機1Aを実現することができる。   From the above, by embedding the coil 24 in the dust core 22, low loss, high performance, and long life can be achieved, and a highly efficient DC motor 1A can be realized.

なお、シャフト4は、圧粉磁心22を形成した後、圧粉磁心22の内径側に挿通するようにしてもよいが、圧粉磁心22を作製する際、コイル24とともに成形型のキャビティー内に入れ、インサート成形することによって挿通するようにしてもよい。   The shaft 4 may be inserted into the inner diameter side of the dust core 22 after the dust core 22 is formed. However, when the dust core 22 is manufactured, the shaft 4 and the coil 24 are placed in the cavity of the mold. You may make it insert by inserting and insert-molding.

また、圧粉磁心22に含まれる磁性粉末は、軟磁性材料を含む。軟磁性材料としては、例えば、純鉄、ケイ素鋼(Fe−Si系合金)、パーマロイ(Fe−Ni系合金)、パーメンジュール(Fe−Co系合金)、センダストのようなFe−Si−Al系合金、Fe−Cr−Si系合金等の各種Fe系合金の他、各種Ni系合金、各種Co系合金、各種アモルファス合金、各種金属ガラス、フェライト等が挙げられる。このうち、透磁率、磁束密度等の磁気特性や、コスト等の生産性の観点から、各種Fe系合金が好ましく用いられ、コストや耐候性の観点から、フェライトが好ましく用いられる。   Further, the magnetic powder contained in the dust core 22 includes a soft magnetic material. Examples of soft magnetic materials include pure iron, silicon steel (Fe—Si alloy), permalloy (Fe—Ni alloy), permendur (Fe—Co alloy), and Fe—Si—Al such as Sendust. In addition to various Fe alloys such as Fe alloys, Fe—Cr—Si alloys, various Ni alloys, various Co alloys, various amorphous alloys, various metallic glasses, ferrites, and the like can be given. Among these, various Fe-based alloys are preferably used from the viewpoint of magnetic properties such as magnetic permeability and magnetic flux density, and productivity such as cost, and ferrite is preferably used from the viewpoint of cost and weather resistance.

磁性粉末の平均粒径は、特に限定されないが、0.5μm以上30μm以下程度であるのが好ましく、1μm以上20μm以下程度であるのがより好ましい。磁性粉末の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、圧粉磁心22の高密度化と渦電流損失の抑制とを両立させることができる。なお、磁性粉末の平均粒径が前記下限値を下回ると、圧粉成形によって高密度化させることが難しくなるため、圧粉磁心22の機械的強度が低下するおそれがある。一方、磁性粉末の平均粒径が前記上限値を上回ると、磁性粉末の粒子において発生する渦電流損失を抑えることが難しくなるおそれがある。   The average particle diameter of the magnetic powder is not particularly limited, but is preferably about 0.5 μm to 30 μm, and more preferably about 1 μm to 20 μm. By setting the average particle size of the magnetic powder within the above range, it is possible to achieve both high density of the dust core 22 and suppression of eddy current loss. If the average particle size of the magnetic powder is less than the lower limit, it is difficult to increase the density by compacting, and the mechanical strength of the dust core 22 may be reduced. On the other hand, if the average particle size of the magnetic powder exceeds the upper limit, it may be difficult to suppress eddy current loss that occurs in the magnetic powder particles.

なお、磁性粉末の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により取得された粒度分布において、質量基準で小径側からの累積量が50%になるときの粒径として求められる。   The average particle size of the magnetic powder is determined as the particle size when the cumulative amount from the small diameter side becomes 50% on the mass basis in the particle size distribution acquired by the laser diffraction particle size distribution measuring device.

また、磁性粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、磁性粉末の最大粒径は200μm以下であるのが好ましく、150μm以下であるのがより好ましい。磁性粉末の最大粒径を前記範囲内に設定することにより、渦電流損失を特に抑制し、高効率な電機子2を得ることができる。   If the average particle size of the magnetic powder is within the above range, the maximum particle size of the magnetic powder is preferably 200 μm or less, and more preferably 150 μm or less. By setting the maximum particle size of the magnetic powder within the above range, eddy current loss is particularly suppressed, and a highly efficient armature 2 can be obtained.

なお、磁性粉末の最大粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により取得された粒度分布において、質量基準で小径側からの累積量が99.9%になるときの粒径として求められる。   The maximum particle size of the magnetic powder is obtained as the particle size when the cumulative amount from the small diameter side becomes 99.9% on the mass basis in the particle size distribution acquired by the laser diffraction particle size distribution measuring device.

また、前述したように、圧粉磁心22に含まれる磁性粉末は、粒子表面を覆う絶縁層を備えている。これにより、磁性粉末の粒子間は絶縁されている。このため、渦電流損失が抑えられ、効率の高い直流電動機1Aが得られる。   As described above, the magnetic powder contained in the dust core 22 includes an insulating layer that covers the particle surface. Thereby, the particles of the magnetic powder are insulated. For this reason, eddy current loss is suppressed and a highly efficient DC motor 1A is obtained.

界磁子3は、磁束を発生させる界磁石32と、界磁石32を支持しヨークとしても機能しかつ界磁石32や電機子2を収容するハウジングとしても機能するヨークハウジング34と、を備えている。   The field element 3 includes a field magnet 32 that generates a magnetic flux, and a yoke housing 34 that supports the field magnet 32 and functions as a yoke and also functions as a housing that houses the field magnet 32 and the armature 2. Yes.

このうち、図1に示す界磁石32は、永久磁石で構成されている。図1に示すヨークハウジング34の内面には、2つの界磁石32が配置されている。そして、互いに対向する面には、互いに異なる磁極が現れるように配置されている。   Among these, the field magnet 32 shown in FIG. 1 is comprised with the permanent magnet. Two field magnets 32 are arranged on the inner surface of the yoke housing 34 shown in FIG. And it arrange | positions so that a mutually different magnetic pole may appear in the mutually opposing surface.

また、図1に示すヨークハウジング34は、2つの界磁石32との間で磁気回路を形成可能な材料で構成されている。それとともに、ヨークハウジング34は、円筒形をなすハウジングとしても機能し、内部に収容された界磁石32や電機子2を外部環境から保護する。   The yoke housing 34 shown in FIG. 1 is made of a material that can form a magnetic circuit between the two field magnets 32. At the same time, the yoke housing 34 also functions as a cylindrical housing, and protects the field magnet 32 and the armature 2 housed therein from the external environment.

整流子5は、シャフト4の側面を取り囲むように配置された3つの整流子片52を含んでいる。これらの整流子片52は、3つのコイル24と電気的に接続されている。そして、3つの整流子片52がブラシ62と接触しつつ摺動することにより、ブラシ62側から流れる電流を、シャフト4とともに回転する3つの整流子片52の間で次々に切り替えることができる。   The commutator 5 includes three commutator pieces 52 arranged so as to surround the side surface of the shaft 4. These commutator pieces 52 are electrically connected to the three coils 24. The three commutator pieces 52 slide while making contact with the brush 62, whereby the current flowing from the brush 62 side can be sequentially switched between the three commutator pieces 52 rotating together with the shaft 4.

このようにしてコイル24に電流が流れると、圧粉磁心22が磁化され、界磁石32との間に引力または斥力が発生する。このとき、整流子5がシャフト4とともに回転すると、この引力と斥力とが切り替わり、それに基づいて回転力が発生する。   When a current flows through the coil 24 in this way, the dust core 22 is magnetized and an attractive force or a repulsive force is generated between the magnetic field core 32 and the field magnet 32. At this time, when the commutator 5 rotates together with the shaft 4, the attractive force and the repulsive force are switched, and a rotational force is generated based on the switching.

ブラシ62は、ブラケット72によって支持され、前述したように整流子5に対して摺動接触する。図1に示す直流電動機1Aには、2つのブラシ62が設けられ、回転軸に直交する方向において互いに対向するよう配置されている。   The brush 62 is supported by the bracket 72 and is in sliding contact with the commutator 5 as described above. The DC motor 1A shown in FIG. 1 is provided with two brushes 62 and is disposed so as to face each other in a direction orthogonal to the rotation axis.

また、各ブラシ62には、図3に示すように端子64が電気的に接続されている。この端子64が、直流電動機1Aの入力端子となる。また、直流電動機1Aが発電機として用いられる場合、端子64が出力端子となる。   Each brush 62 is electrically connected with a terminal 64 as shown in FIG. This terminal 64 becomes an input terminal of the DC motor 1A. Further, when the DC motor 1A is used as a generator, the terminal 64 is an output terminal.

ブラケット72は、円筒形をなすヨークハウジング34の一方の開口を塞ぐ部材である。ブラケット72は、貫通孔で構成される軸受722を備えており、この軸受722にはシャフト4が挿通されている。   The bracket 72 is a member that closes one opening of the cylindrical yoke housing 34. The bracket 72 includes a bearing 722 configured by a through hole, and the shaft 4 is inserted through the bearing 722.

また、エンドプレート74は、円筒形をなすヨークハウジング34の他方の開口を塞ぐ部材である。エンドプレート74は、凹部で構成される軸受742を備えており、この軸受742にはシャフト4が差し込まれている。   The end plate 74 is a member that closes the other opening of the yoke housing 34 having a cylindrical shape. The end plate 74 includes a bearing 742 formed of a recess, and the shaft 4 is inserted into the bearing 742.

以上、直流電動機1Aについて説明したが、本形態に係る電動機械の出力は回転運動に限定されず、直線運動であってもよい。すなわち、本形態に係る電動機械は、いわゆるリニアモーターであってもよい。リニアモーターにおいても、電機子と界磁子とが用いられるため、上述した技術が適用可能である。したがって、上述した効果を奏することができる。   Although the DC motor 1A has been described above, the output of the electric machine according to the present embodiment is not limited to rotational motion, and may be linear motion. That is, the electric machine according to this embodiment may be a so-called linear motor. Since the armature and the field element are used also in the linear motor, the above-described technique can be applied. Therefore, the effects described above can be achieved.

そして、直流電動機1Aは、上述したような各部を組み立てることにより製造される。特に上述したような電機子2を用いることにより、効率の高い直流電動機1Aを製造することができる。   And DC motor 1A is manufactured by assembling each part as mentioned above. In particular, by using the armature 2 as described above, a highly efficient DC motor 1A can be manufactured.

≪第2の形態≫
次に、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第2の形態について説明する。
≪Second form≫
Next, a second embodiment of the electric machine manufactured by the electric machine manufacturing method of the present invention will be described.

図5は、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第2の形態を適用したアキシャルギャップ型ブラシレス直流電動機を示す分解斜視図である。   FIG. 5 is an exploded perspective view showing an axial gap type brushless DC motor to which a second embodiment of the electric machine manufactured by the method for manufacturing an electric machine of the present invention is applied.

以下、第2の形態について説明するが、以下の説明では、前述した第1の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した形態と同様の事項については、同一符号を付している。   Hereinafter, the second embodiment will be described. In the following description, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the matter similar to the form mentioned above.

本形態に係るアキシャルギャップ型ブラシレス直流電動機1B(以下、省略して「AG型ブラシレス直流電動機1B」という。)は、回転子と固定子との間を隔てるギャップの構成が異なるとともに、ブラシレスである点が異なる以外、第1の形態に係る直流電動機1Aと同様である。すなわち、直流電動機1Aは、回転軸の径方向に沿って互いに離間するギャップが位置するラジアルギャップ型のブラシ付き直流電動機であるのに対し、AG型ブラシレス直流電動機1Bは、回転軸の延在方向と同じ方向に沿って互いに離間するギャップが位置するアキシャルギャップ型のブラシレス直流電動機である点で相違する。   The axial gap type brushless DC motor 1B according to the present embodiment (hereinafter abbreviated as "AG type brushless DC motor 1B") is different in the configuration of the gap separating the rotor and the stator and is brushless. Except for the difference, it is the same as the DC motor 1A according to the first embodiment. That is, the DC motor 1A is a radial gap type brushed DC motor in which gaps spaced apart from each other are located along the radial direction of the rotating shaft, whereas the AG type brushless DC motor 1B is an extending direction of the rotating shaft. Is different in that it is an axial gap type brushless DC motor in which gaps spaced apart from each other are located along the same direction.

図5に示すAG型ブラシレス直流電動機1Bは、電機子2と、2つの界磁子3と、を備えたブラシレス直流電動機である。以下、AG型ブラシレス直流電動機1Bの各部について詳述する。なお、図5では、電機子2および界磁子3以外の構成(例えばシャフト等)の図示を省略している。   An AG type brushless DC motor 1 </ b> B shown in FIG. 5 is a brushless DC motor including an armature 2 and two field elements 3. Hereinafter, each part of AG type brushless DC motor 1B is explained in full detail. In FIG. 5, the illustration of the configuration other than the armature 2 and the field element 3 (for example, a shaft) is omitted.

図5に示す電機子2は、回転子として機能する2つの界磁子3に挟まれ、固定子として機能する。かかる電機子2は、圧粉磁心22と、圧粉磁心22に埋設されている12個のコイル24と、を備えている。なお、図5では、圧粉磁心22に埋設されているコイル24を破線にて簡略化して示している。   The armature 2 shown in FIG. 5 is sandwiched between two field elements 3 that function as a rotor, and functions as a stator. The armature 2 includes a dust core 22 and twelve coils 24 embedded in the dust core 22. In FIG. 5, the coil 24 embedded in the dust core 22 is shown in a simplified manner with a broken line.

一方、2つの界磁子3は、それぞれ回転軸の延在方向に薄い円筒形をなすプレート31と、プレート31の2つの主面のうち電機子2側の主面に設けられた界磁石32と、を備えている。   On the other hand, the two field elements 3 each have a thin cylindrical plate 31 in the extending direction of the rotating shaft, and a field magnet 32 provided on the main surface on the armature 2 side of the two main surfaces of the plate 31. And.

図5に示す圧粉磁心22は、回転軸の延在方向に薄い円筒形をなしており、円筒の内径側には図示しないシャフトが挿通される。圧粉磁心22を用いることにより、渦電流損失が抑えられ、効率の高いAG型ブラシレス直流電動機1Bが得られる。   The dust core 22 shown in FIG. 5 has a thin cylindrical shape in the extending direction of the rotating shaft, and a shaft (not shown) is inserted into the inner diameter side of the cylinder. By using the dust core 22, eddy current loss is suppressed, and an AG type brushless DC motor 1B with high efficiency is obtained.

また、12個のコイル24は、回転軸を取り囲むように配置されている。そして、各コイル24には、例えばインバーターを介して電圧が印加される。このとき、界磁子3に対する電機子2の位置をセンサー等で検出し、その位置に基づいて各コイル24に印加される電圧が切り替えられる。これにより、電機子2に回転力が与えられる。   Further, the twelve coils 24 are arranged so as to surround the rotating shaft. A voltage is applied to each coil 24 via, for example, an inverter. At this time, the position of the armature 2 with respect to the field element 3 is detected by a sensor or the like, and the voltage applied to each coil 24 is switched based on the position. Thereby, a rotational force is given to the armature 2.

本形態に係る電機子2によれば、第1の形態に係る電機子2と同様の効果が得られる。本形態に係る電機子2は、インサート成形により製造可能であるため、コイル24を埋め込むという個別の作業が不要になり、製造効率が高い。   According to the armature 2 according to the present embodiment, the same effect as the armature 2 according to the first embodiment can be obtained. Since the armature 2 according to this embodiment can be manufactured by insert molding, a separate operation of embedding the coil 24 is not necessary, and the manufacturing efficiency is high.

また、コイル24の存在を考慮することなく圧粉磁心22の外形形状を決定することができるため、円柱形や円筒形のような単純な形状を選択することができる。このような形状の圧粉磁心22は、成形時に大きな圧縮力での成形が可能であり、磁気特性および機械的強度を容易に高め易い。これにより、電機子2のように荷重が加わり易い用途に用いられても、十分な耐久性と高い動的特性とを有する電機子2を実現可能な圧粉磁心22が得られる。   Further, since the outer shape of the dust core 22 can be determined without considering the presence of the coil 24, a simple shape such as a columnar shape or a cylindrical shape can be selected. The dust core 22 having such a shape can be molded with a large compressive force during molding, and the magnetic characteristics and mechanical strength can be easily increased. Thereby, even if it uses for the application where load is easy to apply like the armature 2, the powder magnetic core 22 which can implement | achieve the armature 2 which has sufficient durability and a high dynamic characteristic is obtained.

また、コイル24の巻線部242の導線間を磁性粉末で充填することが可能になる。このため、コイル24と圧粉磁心22との間に隙間が生じ難くなり、磁束を通し易くなる。これにより、これまでは利用することができていなかった磁束までAG型ブラシレス直流電動機1Bの駆動に利用することができるようになり、AG型ブラシレス直流電動機1Bの高効率化や高トルク化を図ることができる。なお、バルク状のコアに対して導線を巻き付ける場合、コアと導線との間にわずかな隙間が生じ易くなる。また、隙間を極力なくすために高い張力をかけながら導線を巻いた場合、コアと導線との間に大きな摩擦力が働いて導線の被覆絶縁膜が剥がれたり、コアに損傷が及んだりするおそれがある。これに対し、本形態によれば、かかる課題を解消することができる。   In addition, it is possible to fill the space between the conductors of the winding portion 242 of the coil 24 with magnetic powder. For this reason, it becomes difficult to produce a clearance gap between the coil 24 and the dust core 22, and it becomes easy to let magnetic flux pass. As a result, magnetic flux that could not be used until now can be used for driving the AG type brushless DC motor 1B, and the AG type brushless DC motor 1B can be improved in efficiency and torque. be able to. In addition, when a conducting wire is wound around a bulk-shaped core, a slight gap is easily generated between the core and the conducting wire. In addition, if a conductor is wound while applying high tension to eliminate the gap as much as possible, a large frictional force may be applied between the core and the conductor, causing the insulation film of the conductor to peel off or damage the core. There is. On the other hand, according to the present embodiment, this problem can be solved.

また、コイル24が外部環境に曝され難くなるため、コイル24の経時劣化が抑制される。その結果、AG型ブラシレス直流電動機1Bの長寿命化を図ることができる。   Further, since the coil 24 is not easily exposed to the external environment, the deterioration of the coil 24 with time is suppressed. As a result, it is possible to extend the life of the AG type brushless DC motor 1B.

さらには、コイル24が埋設されているため、圧粉磁心22の表面にはコイル24の形状の影響が表れ難い。このため、電機子2を界磁子3に対して十分に近づけることができ、AG型ブラシレス直流電動機1Bの高効率化および高トルク化を図ることができる。   Furthermore, since the coil 24 is embedded, the influence of the shape of the coil 24 hardly appears on the surface of the dust core 22. For this reason, the armature 2 can be brought sufficiently close to the field element 3, and the AG type brushless DC motor 1 </ b> B can be improved in efficiency and torque.

このような電機子2を備えるAG型ブラシレス直流電動機1Bにおいても、第1の形態と同様の効果が得られる。   Also in the AG type brushless DC motor 1B provided with such an armature 2, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

≪第3の形態≫
次に、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第3の形態について説明する。
≪Third form≫
Next, a third embodiment of the electric machine manufactured by the electric machine manufacturing method of the present invention will be described.

図6は、本発明の電動機械の製造方法により製造される電動機械の第3の形態を適用したブラシレス直流電動機を示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a brushless DC motor to which a third embodiment of the electric machine manufactured by the electric machine manufacturing method of the present invention is applied.

以下、第3の形態について説明するが、以下の説明では、前述した第1、第2の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した形態と同様の事項については、同一符号を付している。   Hereinafter, the third embodiment will be described. In the following description, differences from the first and second embodiments described above will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the matter similar to the form mentioned above.

本形態に係るブラシレス直流電動機1Dは、第1の形態に係る直流電動機1Aと同様、回転軸の径方向に沿って互いに離間するギャップが位置するラジアルギャップ型の電動機である。また、本形態に係るブラシレス直流電動機1Dは、第2の形態に係るAG型ブラシレス直流電動機1Bと同様、電機子2が圧粉磁心22を備えている。これらの点が相違する以外、本形態に係るブラシレス直流電動機1Dは、第1、第2の形態と同様である。   The brushless DC motor 1D according to the present embodiment is a radial gap type motor in which gaps that are separated from each other are positioned along the radial direction of the rotating shaft, similarly to the DC motor 1A according to the first embodiment. Further, in the brushless DC motor 1 </ b> D according to the present embodiment, the armature 2 includes the dust core 22 as in the case of the AG type brushless DC motor 1 </ b> B according to the second embodiment. Except for these differences, the brushless DC motor 1D according to the present embodiment is the same as the first and second embodiments.

図6に示すブラシレス直流電動機1Dは、電機子2と、界磁子3と、シャフト4と、を備えた直流電動機である。かかるブラシレス直流電動機1Dでは、電機子2のコイル24に流される電流がトランジスターにより制御され、そのスイッチング周期に同期して駆動される。   A brushless DC motor 1 </ b> D illustrated in FIG. 6 is a DC motor including an armature 2, a field element 3, and a shaft 4. In such a brushless DC motor 1D, the current flowing through the coil 24 of the armature 2 is controlled by the transistor and is driven in synchronization with the switching cycle.

図6に示す電機子2は、圧粉磁心22と、圧粉磁心22に埋設されている3個のコイル24と、を備え、固定子として機能する。   The armature 2 shown in FIG. 6 includes a dust core 22 and three coils 24 embedded in the dust core 22 and functions as a stator.

一方、図6に示す界磁子3は、円筒形をなし内径側にシャフト4が挿通されている基部35と、基部35の外径側に設けられ円筒形をなす界磁石32と、を備えている。かかる界磁子3は、いわゆる表面磁石型の回転子である。   On the other hand, the field element 3 shown in FIG. 6 includes a base portion 35 that has a cylindrical shape and the shaft 4 is inserted on the inner diameter side thereof, and a cylindrical field magnet 32 that is provided on the outer diameter side of the base portion 35. ing. The field element 3 is a so-called surface magnet type rotor.

本形態に係る電機子2によれば、第1の形態に係る電機子2と同様の効果が得られる。本形態に係る電機子2は、インサート成形により製造可能であるため、コイル24を埋め込むという個別の作業が不要になり、製造効率が高い。   According to the armature 2 according to the present embodiment, the same effect as the armature 2 according to the first embodiment can be obtained. Since the armature 2 according to this embodiment can be manufactured by insert molding, a separate operation of embedding the coil 24 is not necessary, and the manufacturing efficiency is high.

また、コイル24の存在を考慮することなく圧粉磁心22の外形形状を決定することができるため、円筒形のような単純な形状を選択することができる。このような形状の圧粉磁心22は、成形時に大きな圧縮力での成形が可能であり、磁気特性および機械的強度を容易に高め易い。これにより、電機子2のように荷重が加わり易い用途に用いられても、十分な耐久性と高い動的特性とを有する電機子2を実現可能な圧粉磁心22が得られる。   Further, since the outer shape of the dust core 22 can be determined without considering the presence of the coil 24, a simple shape such as a cylindrical shape can be selected. The dust core 22 having such a shape can be molded with a large compressive force during molding, and the magnetic characteristics and mechanical strength can be easily increased. Thereby, even if it uses for the application where load is easy to apply like the armature 2, the powder magnetic core 22 which can implement | achieve the armature 2 which has sufficient durability and a high dynamic characteristic is obtained.

また、コアに対して導線を巻き付ける必要がないことから、コアにスロットを設ける必要がなく、コイル24の導線間を磁性粉末で充填することが可能になる。このため、これまでは利用することができていなかった磁束までブラシレス直流電動機1Dの駆動に利用することができるようになり、ブラシレス直流電動機1Dの高効率化や高トルク化を図ることができる。   Further, since there is no need to wind a conducting wire around the core, it is not necessary to provide a slot in the core, and the space between the conducting wires of the coil 24 can be filled with magnetic powder. For this reason, magnetic flux that could not be used up to now can be used for driving the brushless DC motor 1D, and the brushless DC motor 1D can be made highly efficient and have high torque.

また、コイル24が外部環境に曝され難くなるため、コイル24の経時劣化が抑制される。その結果、ブラシレス直流電動機1Dの長寿命化を図ることができる。   Further, since the coil 24 is not easily exposed to the external environment, the deterioration of the coil 24 with time is suppressed. As a result, it is possible to extend the life of the brushless DC motor 1D.

さらには、コイル24が埋設されているため、圧粉磁心22の表面にはコイル24の形状の影響が表れ難い。このため、電機子2を界磁子3に対して十分に近づけることができ、ブラシレス直流電動機1Dの高効率化および高トルク化を図ることができる。   Furthermore, since the coil 24 is embedded, the influence of the shape of the coil 24 hardly appears on the surface of the dust core 22. For this reason, the armature 2 can be brought sufficiently close to the field element 3, and the brushless DC motor 1D can be improved in efficiency and torque.

このような電機子2を備えるブラシレス直流電動機1Dにおいても、第1、第2の形態と同様の効果が得られる。   Also in the brushless DC motor 1D provided with such an armature 2, the same effects as those in the first and second embodiments can be obtained.

<電機子用コイルの製造方法>
次に、本発明の電機子用コイルの製造方法の実施形態について説明する。
<Manufacturing method of coil for armature>
Next, an embodiment of a method for manufacturing an armature coil according to the present invention will be described.

図7〜9は、それぞれ図2に示す電機子のコイルを製造する方法(本発明の電機子用コイルの製造方法の実施形態)を説明するための図である。   7-9 is a figure for demonstrating the method (embodiment of the manufacturing method of the armature coil of this invention) which manufactures the coil of the armature shown in FIG. 2, respectively.

図7〜9に示すコイル24(電機子用コイル)の製造方法は、[1]導電性を有する金属粉末81を、有機材料で構成されたコイル成形型82を利用して成形し、コイル成形体83を得る成形工程と、[2]コイル成形体83をコイル成形型82とともに加熱して焼結させ、コイル24を得る加熱工程と、を有する。以下、各工程について詳述する。   The manufacturing method of the coil 24 (coil for armature) shown in FIGS. 7 to 9 is as follows: [1] Metal powder 81 having conductivity is formed using a coil forming die 82 made of an organic material, and coil forming is performed. A molding step for obtaining the body 83 and [2] a heating step for heating and sintering the coil molding body 83 together with the coil molding die 82 to obtain the coil 24. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[1]成形工程
[1−1]スラリーの調製
まず、金属粉末81とバインダーとを含むスラリーを調製する。このスラリーは、適度な流動性を有していることから、自重または強制力によって容易に成形可能になる。なお、以下の説明では、スラリーを用いる方法について説明するが、本発明では、必ずしもスラリーを調製する必要はなく、金属粉末81をそのまま成形するようにしてもよいし、金属粉末81の造粒物や混練物を成形するようにしてもよい。
[1] Molding step [1-1] Preparation of slurry First, a slurry containing metal powder 81 and a binder is prepared. Since this slurry has appropriate fluidity, it can be easily molded by its own weight or forced force. In the following description, a method using a slurry will be described. However, in the present invention, it is not always necessary to prepare the slurry, and the metal powder 81 may be molded as it is, or a granulated product of the metal powder 81 Alternatively, a kneaded product may be formed.

(金属粉末)
金属粉末としては、導電性を有する金属粉末が用いられる。
(Metal powder)
As the metal powder, conductive metal powder is used.

具体的には、導電性を有し、かつ、焼結可能な金属材料の粉末であれば、特に限定されないが、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Ir、Pt、Au、Pb、Bi等の単体、またはこれらの元素を含む合金等が挙げられる。   Specifically, it is not particularly limited as long as it is a conductive and sinterable metal material powder, but Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Ir, Pt, Au, Pb, Bi, etc., or an alloy containing these elements can be used.

このうち、Al、CuおよびAgの少なくとも1種を含む合金が特に好ましく用いられる。   Among these, an alloy containing at least one of Al, Cu, and Ag is particularly preferably used.

金属粉末の平均粒径は、特に限定されないが、1μm以上30μm以下程度であるのが好ましく、2μm以上20μm以下程度であるのがより好ましい。このような平均粒径を有する金属粉末を用いることにより、スラリーの流動性(金属粉末の流動性)が特に高くなり、コイル成形体83の寸法精度を特に高めることができる。なお、金属粉末の平均粒径が前記下限値を下回ると、金属粉末の比表面積が大きくなり過ぎるため、流動性が低下するとともに、金属粉末の構成材料によっては、スラリー中において金属粉末を均一に分散させることができなくなるおそれがある。一方、金属粉末の平均粒径が前記上限値を上回ると、金属粉末の構成材料によっては、流動性が低下するとともに、金属粉末の粒子の質量が大きくなり過ぎるため、成形工程の途中でスラリー中の粒子が自重によって偏在してしまうおそれがある。   The average particle size of the metal powder is not particularly limited, but is preferably about 1 μm to 30 μm, and more preferably about 2 μm to 20 μm. By using the metal powder having such an average particle size, the fluidity of the slurry (fluidity of the metal powder) is particularly high, and the dimensional accuracy of the coil molded body 83 can be particularly improved. When the average particle diameter of the metal powder is below the lower limit, the specific surface area of the metal powder becomes too large, so that the fluidity is lowered and the metal powder is uniformly distributed in the slurry depending on the constituent material of the metal powder. There is a risk that it cannot be dispersed. On the other hand, when the average particle diameter of the metal powder exceeds the upper limit, depending on the constituent material of the metal powder, the fluidity is lowered, and the mass of the metal powder particles becomes too large. May be unevenly distributed due to its own weight.

なお、金属粉末の平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準の粒度分布において、小径側から累積50%のときの粒径のことである。   The average particle size of the metal powder is a particle size when the cumulative particle size distribution obtained by laser diffraction method is 50% from the small diameter side.

また、金属粉末の最大粒径は、特に限定されないが、10μm以上100μm以下程度であるのが好ましく、10μm以上50μm以下程度であるのがより好ましい。このような最大粒径を有する金属粉末を用いることにより、スラリーの流動性(金属粉末の流動性)をさらに高めることができ、コイル成形体83の寸法精度をさらに高めることができる。また、コイル成形体83の表面粗さが著しく大きくなるのを防ぐことができるので、最終的に得られるコイル24の表面に設けられている絶縁膜が損傷を受け難くなる。   The maximum particle size of the metal powder is not particularly limited, but is preferably about 10 μm or more and 100 μm or less, and more preferably about 10 μm or more and 50 μm or less. By using the metal powder having such a maximum particle size, the fluidity of the slurry (fluidity of the metal powder) can be further enhanced, and the dimensional accuracy of the coil molded body 83 can be further enhanced. Further, since the surface roughness of the coil molded body 83 can be prevented from becoming extremely large, the insulating film provided on the surface of the finally obtained coil 24 is hardly damaged.

なお、金属粉末の最大粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準の粒度分布において、小径側から累積99.9%のときの粒径(D99.9)のことである。   The maximum particle size of the metal powder is the particle size (D99.9) when the cumulative amount is 99.9% from the small diameter side in the mass-based particle size distribution obtained by the laser diffraction method.

さらに、金属粉末の平均粒径をD50とし、金属粉末についてレーザー回折法により得られた質量基準の粒度分布において小径側から累積10%のときの粒径をD10とし、同様に小径側から累積90%のときの粒径をD90としたとき、(D90−D10)/D50は、0.5以上5以下であるのが好ましく、1.0以上3.5以下であるのがより好ましい。このような条件を満足する金属粉末は、スラリーの高い流動性と焼成時の小さい収縮率とを両立し得るものとなる。すなわち、スラリーがコイル成形型の形状に合わせて忠実に成形されるとともに、スラリーが均質でかつ収縮率のバラつきが小さいものとなる。このため、とりわけ寸法精度の高いコイル24を得ることができる。   Furthermore, the average particle size of the metal powder is D50, and the particle size distribution of the metal powder obtained by the laser diffraction method when the cumulative particle size distribution is 10% from the small diameter side is D10. %, When D90 is the particle diameter, (D90-D10) / D50 is preferably 0.5 or more and 5 or less, and more preferably 1.0 or more and 3.5 or less. The metal powder satisfying such conditions can achieve both high fluidity of the slurry and small shrinkage during firing. That is, the slurry is formed faithfully according to the shape of the coil mold, and the slurry is homogeneous and the variation in the shrinkage rate is small. For this reason, the coil 24 with especially high dimensional accuracy can be obtained.

また、金属粉末としては、例えば、アトマイズ法(例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等)、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造されたものが用いられる。   Moreover, as metal powder, what was manufactured by various powdering methods, such as an atomizing method (for example, a water atomizing method, a gas atomizing method, a high-speed rotation water stream atomizing method etc.), a reduction method, a carbonyl method, a pulverization method, is used, for example. It is done.

このうち、アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましく用いられる。アトマイズ法は、溶融金属(溶湯)を、高速で噴射された流体(液体または気体)に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。金属粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、このような金属粉末を用いることで、寸法精度が高くかつ表面の平滑性の高いコイル24が得られる。   Of these, those manufactured by the atomizing method are preferably used. The atomizing method is a method for producing a metal powder by causing molten metal (molten metal) to collide with a fluid (liquid or gas) jetted at high speed, thereby pulverizing and cooling the molten metal. By producing metal powder by such an atomizing method, extremely fine powder can be efficiently produced. Moreover, the particle shape of the obtained powder becomes close to a spherical shape due to the effect of surface tension. For this reason, the coil 24 with high dimensional accuracy and high surface smoothness can be obtained by using such a metal powder.

また、金属粉末の粒子の短径をS[μm]とし、長径をL[μm]としたとき、L/Sで定義されるアスペクト比の平均値は、1以上2.5以下程度であるのが好ましく、1以上2以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の金属粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、スラリーの流動性(金属粉末の流動性)を高めることに寄与する。その結果、コイル成形体83の寸法精度が高くなり、寸法精度の高いコイル24を得ることができる。   Further, when the short diameter of the metal powder particles is S [μm] and the long diameter is L [μm], the average aspect ratio defined by L / S is about 1 to 2.5. Is preferable, and it is more preferably about 1 or more and 2 or less. The metal powder having such an aspect ratio contributes to improving the fluidity of the slurry (fluidity of the metal powder) because the shape thereof is relatively close to a sphere. As a result, the dimensional accuracy of the coil molded body 83 is increased, and the coil 24 with high dimensional accuracy can be obtained.

なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、その最大長さに直交する方向の最大長さである。そして、100個の粒子についてアスペクト比を求め、その平均値を上述した「アスペクト比の平均値」とする。   The major axis is the maximum length that can be taken in the projected image of the particle, and the minor axis is the maximum length in a direction orthogonal to the maximum length. Then, the aspect ratio is obtained for 100 particles, and the average value is defined as the “average aspect ratio” described above.

(バインダー)
バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリウレタン等のウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の多糖類、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち1種または2種以上を混合して用いることができる。
(binder)
Examples of the binder include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymers, acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene, urethane resins such as polyurethane, and polychlorinated resins. Various resins such as polyesters such as vinyl, polyvinylidene chloride, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone or copolymers thereof, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose And various organic binders such as higher fatty acid esters and higher fatty acid amides. It can be used as a mixture of at least.

バインダーの添加量は、スラリーの流動性やコイル成形体83の形状や大きさ、金属粉末の構成材料等に応じて適宜設定されるが、金属粉末100質量部に対して0.5質量部以上30質量部以下程度であるのが好ましく、1質量部以上25質量部以下程度であるのがより好ましく、5質量部以上20質量部以下であるのがさらに好ましい。バインダーの添加量を前記範囲内に設定することで、コイル成形体83の保形性を十分に確保することができる。これにより、寸法精度の高いコイル24が得られる。   The addition amount of the binder is appropriately set according to the fluidity of the slurry, the shape and size of the coil molded body 83, the constituent material of the metal powder, etc., but 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the metal powder It is preferably about 30 parts by mass or less, more preferably about 1 part by mass or more and 25 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less. By setting the addition amount of the binder within the above range, the shape retaining property of the coil molded body 83 can be sufficiently secured. Thereby, the coil 24 with high dimensional accuracy is obtained.

また、上述した成分の中でも、バインダーとしては、水系のものが好ましく用いられる。水系のバインダーを用いることで、バインダーの溶媒として水を用いることができるため、スラリーによってコイル成形型82に変質、劣化が生じるのを抑制することができる。   Among the components described above, an aqueous binder is preferably used as the binder. By using an aqueous binder, water can be used as a solvent for the binder, so that it is possible to suppress deterioration and deterioration of the coil forming die 82 due to the slurry.

さらに、水系のバインダーの中でも特に、ポリビニルアルコールおよびアクリル系樹脂の少なくとも一方を主材料とするのが好ましく、双方の混合物を主材料とするのがより好ましい。このような成分を主材料とするバインダーは、熱分解性に優れているため、後述する工程においてコイル成形型82とともに加熱されたとき、速やかに分解、除去(脱脂)される。その結果、脱脂に伴うコイル成形体83の変形等を抑制することができる。また、このようなバインダーは、金属粉末の粒子同士の接着性が高く、かつ、スラリーの流動性を高めることに寄与する。このため、かかるバインダーを含むコイル成形体83は、保形性が高く、寸法精度の高いものとなる。   Furthermore, among water-based binders, it is preferable to use at least one of polyvinyl alcohol and acrylic resin as a main material, and it is more preferable to use a mixture of both as a main material. Since the binder containing such a component as a main material is excellent in thermal decomposability, it is rapidly decomposed and removed (degreasing) when heated together with the coil forming die 82 in the process described later. As a result, deformation or the like of the coil molded body 83 accompanying degreasing can be suppressed. Moreover, such a binder has high adhesiveness between the metal powder particles, and contributes to enhancing the fluidity of the slurry. For this reason, the coil molded body 83 including such a binder has high shape retention and high dimensional accuracy.

バインダー中におけるポリビニルアルコールの含有率とアクリル系樹脂の含有率との合計の割合は、5質量%以上100質量%以下であるのが好ましく、10質量%以上95質量%以下であるのがより好ましい。ポリビニルアルコールの含有率とアクリル系樹脂の含有率との合計の比率を前記範囲内に設定することで、バインダーの熱分解性と接着性とをより高度に両立させることができるので、とりわけ寸法精度の高いコイル成形体83が得られるという点で有用である。   The total ratio of the polyvinyl alcohol content and the acrylic resin content in the binder is preferably 5% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 95% by mass or less. . By setting the total ratio of the content of polyvinyl alcohol and the content of acrylic resin within the above range, the thermal decomposability and adhesiveness of the binder can be made more highly compatible. This is useful in that a coil molded body 83 having a high height can be obtained.

また、ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂とを併用する場合には、アクリル系樹脂の含有率を1としたとき、ポリビニルアルコールの含有率が質量比で0.2以上5以下であるのが好ましく、0.5以上3以下であるのがより好ましい。ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂との混合率を前記範囲内に設定することで、コイル成形体83の保形性を特に高めることができ、最終的に特に寸法精度の高いコイル24が得られる。   Moreover, when using together polyvinyl alcohol and acrylic resin, when the content rate of acrylic resin is set to 1, it is preferable that the content rate of polyvinyl alcohol is 0.2 or more and 5 or less by mass ratio, 0 More preferably, it is 5 or more and 3 or less. By setting the mixing ratio of the polyvinyl alcohol and the acrylic resin within the above range, the shape retaining property of the coil molded body 83 can be particularly improved, and finally the coil 24 with particularly high dimensional accuracy can be obtained.

なお、この場合、ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂とを共重合させてなる共重合体を用いるようにしてもよい。このような共重合体を用いることで、上述したような併用の効果がより顕著になるとともに、スラリーが特に均質になるため、コイル成形体83の保形性が特に高くなるとともに、脱脂における突発的な揮発を抑制することができる。   In this case, a copolymer obtained by copolymerizing polyvinyl alcohol and an acrylic resin may be used. By using such a copolymer, the effect of the combined use as described above becomes more remarkable, and the slurry becomes particularly homogeneous, so that the shape retention of the coil molded body 83 is particularly high, and the sudden degreasing process is performed. Volatilization can be suppressed.

かかる共重合体としては、例えば、部分鹸化されたポリビニルアルコールにアクリル酸系樹脂を共重合したもの等が挙げられる。   Examples of such a copolymer include a copolymer obtained by copolymerizing an acrylic resin with partially saponified polyvinyl alcohol.

また、ポリビニルアルコールとしては、その鹸化度が90mol%以上98mol%以下であるものが好ましく用いられ、92mol%以上94mol%以下であるものがより好ましく用いられる。このようなポリビニルアルコールは、水酸基の含有率が最適化されていることから、金属粉末の粒子に対してバインダーが接着し易くなり、バインダー量が少ない場合でも十分な接着性が得られる。その結果、優れた保形性を有するコイル成形体83が得られる。   As the polyvinyl alcohol, those having a saponification degree of 90 mol% or more and 98 mol% or less are preferably used, and those having a saponification degree of 92 mol% or more and 94 mol% or less are more preferably used. Since such a polyvinyl alcohol has an optimized hydroxyl group content, the binder can easily adhere to the metal powder particles, and sufficient adhesiveness can be obtained even when the amount of the binder is small. As a result, a coil molded body 83 having excellent shape retention is obtained.

なお、上述したポリビニルアルコールの鹸化度は、JIS K 6726に規定された方法に準拠して測定される。   In addition, the saponification degree of the polyvinyl alcohol mentioned above is measured based on the method prescribed | regulated to JISK6726.

また、ポリビニルアルコールとしては、その重合度が100以上3000以下程度のものが好ましく用いられ、200以上2500以下程度のものがより好ましく用いられる。このようなポリビニルアルコールは、バインダーに対して十分な機械的強度を付与することになるので、特に保形性に優れたコイル成形体83が得られる。   As the polyvinyl alcohol, those having a degree of polymerization of about 100 or more and 3000 or less are preferably used, and those having a degree of polymerization of about 200 or more and 2500 or less are more preferably used. Since such polyvinyl alcohol gives sufficient mechanical strength to the binder, a coil molded body 83 having particularly excellent shape retention can be obtained.

なお、上述したポリビニルアルコールの重合度は、JIS K 6726に規定された方法に準拠して測定される。   In addition, the polymerization degree of the polyvinyl alcohol mentioned above is measured based on the method prescribed | regulated to JISK6726.

(溶媒)
溶媒としては、バインダーを溶解または分散し得るとともに、コイル成形型82に対して変質、劣化等を引き起こさないものであれば、特に限定されないが、水の他、テルピネオール、ブチルカルビトール、ジプロピレングリコールメチルエーテル(DPM)、アセトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、プロパノール、ブタノール、トルエン、キシレン等の有機溶媒が用いられる。また、必要に応じて、これらの少なくとも1種を含む混合溶媒を用いるようにしてもよい。
(solvent)
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the binder and does not cause deterioration or deterioration of the coil mold 82. In addition to water, terpineol, butyl carbitol, dipropylene glycol Organic solvents such as methyl ether (DPM), acetone, methyl isobutyl ketone, ethanol, propanol, butanol, toluene and xylene are used. Moreover, you may make it use the mixed solvent containing these at least 1 sort as needed.

スラリー中のバインダーの含有率は、その組成等に応じて適宜設定されるものの、1質量%以上5質量%以下程度であるのが好ましい。また、スラリー中の溶媒の含有率は、その組成等に応じて適宜設定されるものの、10質量%以上50質量%以下程度であるのが好ましい。   Although the content rate of the binder in a slurry is suitably set according to the composition etc., it is preferable that it is about 1 mass% or more and 5 mass% or less. Moreover, although the content rate of the solvent in a slurry is suitably set according to the composition etc., it is preferable that it is about 10 mass% or more and 50 mass% or less.

また、スラリー中には、上述したものの他、必要に応じて分散剤、滑剤、消泡剤、可塑剤、酸化防止剤、防錆剤、界面活性剤、脱脂促進剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。この場合、これらの添加剤の総量は、スラリー中の10質量%以下となるように設定されるのが好ましい。   In addition to the above, various additives such as dispersants, lubricants, antifoaming agents, plasticizers, antioxidants, rust inhibitors, surfactants, and degreasing accelerators are added to the slurry as necessary. May be. In this case, the total amount of these additives is preferably set to be 10% by mass or less in the slurry.

スラリーの粘度は、特に限定されないが、室温において0.005Pa・s以上5Pa・s以下であるのが好ましい。なお、スラリーの粘度は、ブルックフィールド型粘度計により測定される。   The viscosity of the slurry is not particularly limited, but is preferably 0.005 Pa · s to 5 Pa · s at room temperature. The slurry viscosity is measured with a Brookfield viscometer.

可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル(例:DOP、DEP、DBP)、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the plasticizer include phthalic acid esters (eg, DOP, DEP, DBP), adipic acid esters, trimellitic acid esters, sebacic acid esters, etc., and one or more of these may be mixed. Can be used.

また、滑剤としては、例えば、ワックス類、高級脂肪酸、アルコール類、脂肪酸金属、非イオン界面活性剤、シリコーン系滑剤等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上の混合物が用いられる。   Examples of the lubricant include waxes, higher fatty acids, alcohols, fatty acid metals, nonionic surfactants, silicone-based lubricants, and the like, and one or a mixture of two or more thereof is used.

このうち、ワックス類としては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックスのような合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体のような変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体のような水素化ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸のような脂肪酸、ステアリン酸アミドのような酸アミド、無水フタル酸イミドのようなエステル等の合成ワックスが挙げられる。   Among these, as waxes, for example, plant wax such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, wax, jojoba oil, animal wax such as beeswax, lanolin, spermaceti, montan wax, ozokerite, Mineral wax such as ceresin, paraffin wax, microcrystalline wax, natural wax such as petroleum wax such as petrolatum, synthetic hydrocarbons such as polyethylene wax, montan wax derivatives, paraffin wax derivatives, microcrystalline wax derivatives Modified wax, hydrogenated wax such as hydrogenated castor oil, hydrogenated castor oil derivative, fatty acid such as 12-hydroxystearic acid, acid amide such as stearamide, esthetic such as phthalimide anhydride Synthetic waxes and the like.

また、高級脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等が挙げられ、特に、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸のような飽和脂肪酸が好ましく用いられる。   Examples of higher fatty acids include stearic acid, oleic acid, linoleic acid and the like, and saturated fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, and arachidic acid are particularly preferably used.

また、アルコール類としては、例えば、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリセロール等が挙げられ、特に、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、マンニトール等が好ましく用いられる。   Examples of alcohols include polyhydric alcohols, polyglycols, polyglycerols, and the like, and cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, mannitol, and the like are particularly preferably used.

また、脂肪酸金属としては、例えば、ラウリン酸、ステアリン酸、コハク酸、ステアリル乳酸、乳酸、フタル酸、安息香酸、ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸、ナフテン酸、オレイン酸、パルミチン酸、エルカ酸のような高級脂肪酸と、Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Sn、Pb、Cdのような金属との化合物が挙げられ、特に、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸カルシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム等が好ましく用いられる。   Examples of the fatty acid metal include lauric acid, stearic acid, succinic acid, stearyl lactic acid, lactic acid, phthalic acid, benzoic acid, hydroxystearic acid, ricinoleic acid, naphthenic acid, oleic acid, palmitic acid, and erucic acid. Examples include compounds of higher fatty acids and metals such as Li, Na, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Sn, Pb, and Cd. In particular, magnesium stearate, calcium stearate, sodium stearate Zinc stearate, calcium oleate, zinc oleate, magnesium oleate and the like are preferably used.

また、非イオン界面活性剤系滑剤としては、例えば、エレクトロストリッパ−TS−2、エレクトロストリッパ−TS−3(いずれも花王株式会社製)等が挙げられる。   Examples of nonionic surfactant-based lubricants include Electro Stripper TS-2, Electro Stripper TS-3 (both manufactured by Kao Corporation), and the like.

また、シリコーン系滑剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサンおよびその変性物、カルボキシル変性シリコーン、αメチルスチレン変性シリコーン、αオレフィン変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、親水性特殊変性シリコーン、オレフィンポリエーテル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、アルコール変性シリコーン等が挙げられる。   Examples of the silicone-based lubricant include dimethylpolysiloxane and modified products thereof, carboxyl-modified silicone, α-methylstyrene-modified silicone, α-olefin-modified silicone, polyether-modified silicone, fluorine-modified silicone, hydrophilic specially-modified silicone, and olefin polysiloxane. Examples include ether-modified silicone, epoxy-modified silicone, amino-modified silicone, amide-modified silicone, and alcohol-modified silicone.

また、バインダーとしてアクリル系樹脂を用い、添加剤としてアクリル系化合物を用いることにより、スラリーが特に均質になるとともに、コイル成形体83の保形性をさらに高めることができる。   Further, by using an acrylic resin as the binder and an acrylic compound as the additive, the slurry becomes particularly homogeneous and the shape retention of the coil molded body 83 can be further enhanced.

バインダーとして用いるアクリル系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、20万以上500万以下程度であるのが好ましく、30万以上400万以下程度であるのがより好ましい。   The weight average molecular weight of the acrylic resin used as the binder is not particularly limited, but is preferably about 200,000 to 5,000,000, more preferably about 300,000 to 4,000,000.

一方、添加剤として用いるアクリル系化合物の重量平均分子量は、特に限定されないが、5000以上20万未満程度であるのが好ましく、8000以上15万以下程度であるのがより好ましい。   On the other hand, the weight average molecular weight of the acrylic compound used as an additive is not particularly limited, but is preferably about 5000 or more and less than 200,000, and more preferably about 8000 or more and 150,000 or less.

さらに、バインダーとして用いるアクリル系樹脂の重量平均分子量は、添加剤として用いるアクリル系化合物の重量平均分子量の2倍以上であるのが好ましく、3倍以上20倍以下であるのがより好ましい。両者の重量平均分子量が前記範囲に示す関係を満たすことにより、スラリーの均質性、形状転写性、およびコイル成形体83の保形性を高度に並立させることができるので、とりわけ寸法精度が高く、かつ機械的特性に優れたコイル24を得ることができる。   Furthermore, the weight average molecular weight of the acrylic resin used as the binder is preferably at least twice the weight average molecular weight of the acrylic compound used as the additive, and more preferably from 3 times to 20 times. By satisfying the relationship shown in the above range by the weight average molecular weight of both, the homogeneity of the slurry, the shape transferability, and the shape retention of the coil molded body 83 can be highly paralleled, so the dimensional accuracy is particularly high, And the coil 24 excellent in mechanical characteristics can be obtained.

[1−2]成形型を利用したスラリーの成形
次に、有機材料で構成されたコイル成形型82を用意する。このコイル成形型82は、前述したように、後述する加熱工程においてコイル成形体83を加熱する際、コイル成形体83とともに加熱される。コイル成形型82は、有機材料で構成されているため、加熱によって熱分解され、除去されることとなる。その結果、離型という作業を伴うことなく目的とする形状のコイル24を製造することができる。
[1-2] Molding of slurry using mold Next, a coil mold 82 made of an organic material is prepared. As described above, the coil molding die 82 is heated together with the coil molded body 83 when the coil molded body 83 is heated in a heating process described later. Since the coil mold 82 is made of an organic material, it is thermally decomposed and removed by heating. As a result, the coil 24 having a desired shape can be manufactured without the work of mold release.

図7に示すコイル成形型82は、スラリーをコイル24の形状に成形するための成形型の一例である。具体的には、コイル成形型82は、コイル24の形状に対応したキャビティー821(内空部)を備えている。例えば、図2、3に示すコイル24は、巻線部242と端子部244とを有しているので、キャビティー821は、このような形状に対応している。すなわち、コイル成形型82は、一部が螺旋状に巻回されている管体を有している。また、キャビティー821の端部が開口しており、そこからスラリーを供給することによってキャビティー821(内空部)内にスラリーを貯留し得るようになっている。このようなコイル成形型82を用いることにより、最終的に得られるコイル24は、必然的に、コイル成形型82の管体の壁厚の分だけ、コイル24の巻線の各部が離間することとなる。その結果、コイル24の短絡をより確実に防止することができる。   A coil forming die 82 shown in FIG. 7 is an example of a forming die for forming the slurry into the shape of the coil 24. Specifically, the coil forming die 82 includes a cavity 821 (inner space) corresponding to the shape of the coil 24. For example, since the coil 24 shown in FIGS. 2 and 3 has a winding portion 242 and a terminal portion 244, the cavity 821 corresponds to such a shape. That is, the coil forming die 82 has a tubular body partly wound in a spiral shape. Further, the end of the cavity 821 is opened, and the slurry can be stored in the cavity 821 (inner space) by supplying the slurry from there. By using such a coil forming die 82, the coil 24 finally obtained inevitably has each part of the winding of the coil 24 separated by the wall thickness of the tube body of the coil forming die 82. It becomes. As a result, the short circuit of the coil 24 can be prevented more reliably.

コイル成形型82を構成する有機材料としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−塩化ビニルデン共重合体、(メタ)アクリル系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS系樹脂)、アクリロニトリルーブタジエン−スチレン共重合体(ABS系樹脂)、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、ジエン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ニトロセルロース、ポリ乳酸のような生分解性プラスチック等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を含む材料が用いられる。なお、(メタ)アクリルは、アクリルまたはメタクリルを指す。   Examples of the organic material constituting the coil mold 82 include low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and ionomer. Resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene- (meth) acrylic acid copolymer, methylpentene polymer, polybutene resin, polyvinyl chloride resin, vinyl chloride-vinyl chloride copolymer, (meth) acrylic Resin, polyacrylonitrile resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyester resin such as polyethylene terephthalate, polyamide resin , Poly -Bonate resin, polyvinyl alcohol resin, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, diene resin, polyacetal resin, polyurethane resin, nitrocellulose, biodegradable plastics such as polylactic acid, etc. A material containing at least one of them is used. In addition, (meth) acryl refers to acryl or methacryl.

このうち、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂および(メタ)アクリル系樹脂のうちのいずれかが好ましく用いられる。これらは、比較的熱分解性に優れていることから、後述する加熱工程において、コイル成形体83の保形性を維持しつつ、コイル成形型82のより速やかな分解、除去に寄与すると考えられる。このため、寸法精度が高いコイル24をより効率よく製造することができる。   Among these, any of a polystyrene resin, a polypropylene resin, a polyester resin, and a (meth) acrylic resin is preferably used. Since these are relatively excellent in thermal decomposability, it is considered that, in the heating step described later, the shape retention of the coil molded body 83 is maintained and the coil mold 82 is more quickly decomposed and removed. . For this reason, the coil 24 with high dimensional accuracy can be manufactured more efficiently.

また、コイル成形型82を構成する有機材料の主成分の組成は、スラリーに含まれるバインダーの主成分の組成と同じ化学構造を含んでいるのが好ましい。このようにすれば、スラリーとコイル成形型82との親和性が高くなるため、スラリーをより高い寸法精度で成形することができる。また、バインダーとコイル成形型82との熱膨張率が互いに近くなるため、両者の熱膨張差に伴うコイル成形体83の変形等が抑制され、コイル成形体83の寸法精度の低下を抑制することができる。この化学構造としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、プロペノイル基のようなアシル基、アクリル酸、プロペン酸のようなカルボン酸誘導体等が挙げられる。   Moreover, it is preferable that the composition of the main component of the organic material constituting the coil mold 82 includes the same chemical structure as that of the main component of the binder contained in the slurry. In this way, since the affinity between the slurry and the coil forming die 82 is increased, the slurry can be formed with higher dimensional accuracy. In addition, since the thermal expansion coefficients of the binder and the coil molding die 82 are close to each other, deformation of the coil molded body 83 due to the difference in thermal expansion between them is suppressed, and a decrease in dimensional accuracy of the coil molded body 83 is suppressed. Can do. Examples of this chemical structure include acyl groups such as (meth) acryloyl group and propenoyl group, and carboxylic acid derivatives such as acrylic acid and propenoic acid.

次いで、図7に示すように、コイル成形型82のキャビティー821に対して金属粉末81を含むスラリーを供給し、貯留する。これにより、図8に示すように、スラリーがキャビティー821によって成形されることとなる。   Next, as shown in FIG. 7, the slurry containing the metal powder 81 is supplied to the cavity 821 of the coil forming die 82 and stored. As a result, as shown in FIG. 8, the slurry is formed by the cavity 821.

次いで、スラリーを乾燥させる。これにより、スラリー中の溶媒(分散媒)の少なくとも一部が除去され、スラリーが固化または半固化の状態に至る。これにより、図8に示すコイル成形体83が得られる。この状態にすることで、コイル成形体83は、保形性を有する。なお、スラリーが十分な粘性を有している場合には、この時点でスラリーを完全には乾燥させなくてもよい。   The slurry is then dried. Thereby, at least a part of the solvent (dispersion medium) in the slurry is removed, and the slurry is solidified or semi-solidified. Thereby, the coil molded body 83 shown in FIG. 8 is obtained. In this state, the coil molded body 83 has shape retention. In addition, when the slurry has sufficient viscosity, it is not necessary to dry the slurry completely at this point.

また、乾燥は、自然乾燥であってもよく、強制乾燥であってもよい。また、スラリー中の溶媒(分散媒)を全て除去しなくてもよい。   The drying may be natural drying or forced drying. Moreover, it is not necessary to remove all the solvent (dispersion medium) in the slurry.

なお、本実施形態では、無定形のスラリーをコイル成形型82のキャビティー821に貯留し、これによりスラリーを所定の形状に成形するが、コイル成形型82による成形方法はこれに限定されず、例えば、コイル成形型82の外表面にスラリーを塗布することによってスラリーを管状に成形するようにしてもよい。   In this embodiment, the amorphous slurry is stored in the cavity 821 of the coil forming die 82, thereby forming the slurry into a predetermined shape. However, the forming method using the coil forming die 82 is not limited to this, For example, the slurry may be formed into a tubular shape by applying the slurry to the outer surface of the coil forming die 82.

[2]加熱工程
[2−1]脱脂処理
コイル成形型82のキャビティー821内にコイル成形体83(スラリー)が形成された状態で、脱脂処理に供する。これにより、コイル成形体83中の溶媒(分散媒)やバインダーが分解、除去される。また、それとともに、コイル成形型82を構成する有機材料も、分解、除去される。その結果、コイル成形型82はほぼ消失するとともに、コイル成形体83を脱脂処理してなる脱脂体が得られる。
[2] Heating step [2-1] Degreasing treatment In the state where the coil molded body 83 (slurry) is formed in the cavity 821 of the coil molding die 82, the degreasing treatment is performed. Thereby, the solvent (dispersion medium) and binder in the coil molded body 83 are decomposed and removed. At the same time, the organic material constituting the coil forming die 82 is also decomposed and removed. As a result, the coil forming die 82 almost disappears, and a degreased body obtained by degreasing the coil molded body 83 is obtained.

なお、この脱脂処理は、必要に応じて行えばよく、例えば後述する焼成処理において脱脂処理を兼ねるようにしてもよい。   The degreasing process may be performed as necessary. For example, the degreasing process may be combined with a degreasing process in a baking process described later.

脱脂処理は、コイル成形体83をコイル成形型82ごと加熱する方法、コイル成形体83が形成されたコイル成形型82を有機物分解ガスに曝す方法等により行われる。   The degreasing treatment is performed by a method of heating the coil molded body 83 together with the coil molding mold 82, a method of exposing the coil molding mold 82 on which the coil molded body 83 is formed, to an organic substance decomposition gas, and the like.

このうち、脱脂処理における加熱条件は、コイル成形体83中のバインダーやコイル成形型82を構成する有機材料の組成に応じて適宜設定されるものの、温度100℃以上750℃以下×0.1時間以上20時間以下程度であるのが好ましく、温度150℃以上600℃以下×0.5時間以上15時間以下程度であるのがより好ましい。これにより、コイル成形体83を焼結させることなく、バインダーや有機材料の熱分解を必要かつ十分に行うことができる。また、加熱雰囲気は、水素のような還元性雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性雰囲気、空気のような酸化性雰囲気等が挙げられる。   Among these, the heating conditions in the degreasing treatment are appropriately set according to the composition of the binder in the coil molded body 83 and the organic material constituting the coil molding die 82, but the temperature is 100 ° C. or higher and 750 ° C. or lower and 0.1 hour. It is preferably about 20 hours or less and more preferably about 150 ° C. or more and 600 ° C. or less × 0.5 hours or more and 15 hours or less. Thereby, it is possible to perform necessary and sufficient thermal decomposition of the binder and the organic material without sintering the coil molded body 83. Examples of the heating atmosphere include a reducing atmosphere such as hydrogen, an inert atmosphere such as nitrogen and argon, and an oxidizing atmosphere such as air.

一方、有機物分解ガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。
なお、このような脱脂処理は、条件の異なる複数の過程(ステップ)に分けて行うことにより、コイル成形体83の保形性をより高めつつ脱脂を行うことができる。例えば、スラリー中のバインダーの熱分解温度がコイル成形型82を構成する有機材料の熱分解温度よりも低い場合には、第1ステップにおいてまずバインダーを分解、除去し、続いて第2ステップにおいてコイル成形型82を分解、除去するようにしてもよい。
On the other hand, examples of the organic substance decomposition gas include ozone gas.
Such degreasing treatment is performed in a plurality of processes (steps) under different conditions, so that degreasing can be performed while further improving the shape retention of the coil molded body 83. For example, when the thermal decomposition temperature of the binder in the slurry is lower than the thermal decomposition temperature of the organic material constituting the coil mold 82, the binder is first decomposed and removed in the first step, and then the coil in the second step. The mold 82 may be disassembled and removed.

また、必要に応じて、脱脂処理後のコイル成形体83(脱脂体)に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的により寸法精度の高いコイル24を容易に得ることができる。   Moreover, you may make it perform machining, such as cutting, grinding | polishing, and cutting | disconnection with respect to the coil molded object 83 (degreasing body) after a degreasing process as needed. Since the degreased body is relatively low in hardness and relatively rich in plasticity, it can be easily machined while preventing the shape of the degreased body from collapsing. According to such machining, the coil 24 with higher dimensional accuracy can be easily obtained finally.

なお、この脱脂処理では、スラリー中のバインダーやコイル成形型82を構成する有機材料の全てを除去する必要はなく、それぞれ一部が残存するように処理してもよい。   In this degreasing process, it is not necessary to remove all of the binder and the organic material constituting the coil forming die 82 in the slurry, and the degreasing process may be performed so that a part of each remains.

[2−2]焼成処理
次に、脱脂処理後のコイル成形体83(脱脂体)に対して焼成処理を施す。この焼成処理により、金属粉末の粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。その結果、コイル成形型82の形状が反映された巻線部242と端子部244とを備えるコイル24が得られる(図9参照)。
[2-2] Firing process Next, the coil molded body 83 (degreasing body) after the degreasing process is subjected to a firing process. By this firing treatment, diffusion occurs at the interface between the particles of the metal powder, leading to sintering. As a result, the coil 24 including the winding part 242 and the terminal part 244 reflecting the shape of the coil forming die 82 is obtained (see FIG. 9).

焼成処理は、コイル成形体83を加熱する方法により行われる。焼成処理における加熱条件は、金属粉末の構成材料に応じて適宜設定されるものの、一例として、温度700℃以上1400℃以下×0.2時間以上7時間以下程度であるのが好ましく、温度800℃以上1330℃以下程度×1時間以上6時間以下程度であるのがより好ましい。また、加熱雰囲気は、前述した脱脂処理における雰囲気として列挙したものの中から適宜選択される。   The firing process is performed by a method of heating the coil molded body 83. Although the heating conditions in the firing treatment are appropriately set according to the constituent material of the metal powder, as an example, the temperature is preferably 700 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower × 0.2 hours or longer and 7 hours or shorter, and the temperature is 800 ° C. More preferably, it is about 1330 ° C. or less × 1 hour or more and 6 hours or less. Moreover, a heating atmosphere is suitably selected from what was enumerated as an atmosphere in the degreasing process mentioned above.

以上のようにして得られたコイル24は、従来のように導線を巻回させて製造する場合に比べて、残留応力が小さいものとなる。すなわち、導電を巻回させる方法では、導線に塑性変形を生じさせるため、応力が残留し、それが経時的に緩和することによってコイル24に経時的な変形をもたらす。   The coil 24 obtained as described above has a smaller residual stress compared to the case where the coil 24 is manufactured by winding a conducting wire as in the prior art. That is, in the method of winding the conductive material, plastic deformation is caused in the conductive wire, so that the stress remains, and the coil 24 is deformed over time by relaxing the stress over time.

これに対し、上述した方法によれば、コイル成形型82のキャビティー821にスラリーを貯留し、コイル成形体83を得た後、コイル成形型82ごとコイル成形体83を脱脂、焼成している。このため、コイル成形体83に応力が残留し難く、経時的な変形の少ないコイル24が得られる。そして、変形が抑えられるため、曲げ半径が小さく複雑な形状(自由度の高い形状)のコイル24であっても高い寸法精度で効率よく製造することができる。このため、電機子2において磁束を有効に利用することを最優先にしたコイル24の設計が可能になり、特性に優れた電機子2および直流電動機1Aを得ることができる。   On the other hand, according to the method described above, slurry is stored in the cavity 821 of the coil forming die 82 to obtain the coil forming body 83, and then the coil forming body 83 is degreased and fired together with the coil forming die 82. . For this reason, it is difficult for stress to remain in the coil molded body 83 and the coil 24 with little deformation with time can be obtained. Since deformation is suppressed, even the coil 24 having a small bending radius and a complicated shape (a shape having a high degree of freedom) can be efficiently manufactured with high dimensional accuracy. For this reason, it is possible to design the coil 24 with the highest priority given to the effective use of magnetic flux in the armature 2, and the armature 2 and the DC motor 1A having excellent characteristics can be obtained.

一方、金属材料の中には、硬度が高く、延性が小さいため、加工性に乏しい材料がある。   On the other hand, some metal materials have high workability and low ductility, and thus have poor workability.

これに対し、上述した方法によれば、このような難加工性材料を用いた場合であっても、寸法精度の高いコイル24を効率よく製造することができる。すなわち、このような材料を用いた場合であっても、著しい残留応力を生じさせることなく、コイル成形型82の形状を忠実に反映してなるコイル24を得ることができる。   On the other hand, according to the method described above, the coil 24 with high dimensional accuracy can be efficiently manufactured even when such a difficult-to-work material is used. That is, even when such a material is used, the coil 24 that faithfully reflects the shape of the coil forming die 82 can be obtained without causing significant residual stress.

このようにして得られたコイル24の相対密度は、85%以上であるのが好ましく、87%以上であるのがより好ましい。このような範囲の相対密度を有するコイル24は、使用した金属材料が本来持つ機械的特性や電気的特性に準じた十分な特性を示すものとなる。このため、耐久性および導電性に優れたコイル24が得られる。   The relative density of the coil 24 thus obtained is preferably 85% or more, and more preferably 87% or more. The coil 24 having a relative density in such a range exhibits sufficient characteristics according to the mechanical characteristics and electrical characteristics inherent to the used metal material. For this reason, the coil 24 excellent in durability and electroconductivity is obtained.

<電機子の製造方法>
≪第1実施形態≫
次に、本発明の電機子の製造方法の第1実施形態について説明する。
<Manufacturing method of armature>
<< First Embodiment >>
Next, a first embodiment of the armature manufacturing method of the present invention will be described.

図10〜12は、それぞれ図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第1実施形態)を説明するための図である。   FIGS. 10-12 is a figure for demonstrating the method (1st Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention) which each manufactures the armature shown in FIG.

図10〜12に示す電機子の製造方法は、[1]コア成形型9のキャビティー91内にコイル24を配置する工程と、[2]キャビティー91内に磁性粉末20を供給する工程と、[3]磁性粉末20を圧粉成形し、圧粉磁心22と圧粉磁心22に埋設されているコイル24とを有する電機子2を得る工程と、を有する。以下、各工程について説明する。   10-12, [1] the step of arranging the coil 24 in the cavity 91 of the core mold 9, and [2] the step of supplying the magnetic powder 20 into the cavity 91. [3] A step of compacting the magnetic powder 20 to obtain the armature 2 having the dust core 22 and the coil 24 embedded in the dust core 22. Hereinafter, each step will be described.

[1]まず、コイル24を用意する(図10参照)。なお、図10〜12では、コイル24を簡略化して図示している。   [1] First, the coil 24 is prepared (see FIG. 10). 10 to 12 show the coil 24 in a simplified manner.

次いで、コア成形型9を用意し、キャビティー91内にコイル24を配置する(図11参照)。複数のコイル24を配置する場合には、電機子2内におけるコイル24の相互の位置関係を考慮して配置が決定される。   Next, the core mold 9 is prepared, and the coil 24 is disposed in the cavity 91 (see FIG. 11). When a plurality of coils 24 are arranged, the arrangement is determined in consideration of the mutual positional relationship of the coils 24 in the armature 2.

コア成形型9としては、例えば粉末冶金のプレス成形用の金型や射出成形法の金型が用いられる。コア成形型9のキャビティー91内にコイル24を配置するため、必要に応じて、コイル24を保持するための保持手段を用いるようにしてもよい。   As the core mold 9, for example, a powder metallurgy press mold or an injection mold is used. Since the coil 24 is arranged in the cavity 91 of the core mold 9, a holding means for holding the coil 24 may be used as necessary.

[2]次に、キャビティー91内に磁性粉末20を供給する。磁性粉末20としては、導電性の低い軟磁性粉末の粒子、あるいは、軟磁性材料の粒子とその粒子表面を覆う絶縁層とを含む絶縁層付き軟磁性粉末が用いられる。これにより、磁性粉末20の粒子同士が接触した場合でも、軟磁性材料の粒子同士が導通するのを防止し、粒子間の絶縁性が低下するのを防止することができる。その結果、得られる圧粉磁心22は、渦電流の発生領域が細分化され、渦電流損失を小さく抑え得る。   [2] Next, the magnetic powder 20 is supplied into the cavity 91. As the magnetic powder 20, soft magnetic powder with an insulating layer including particles of soft magnetic powder having low conductivity or particles of a soft magnetic material and an insulating layer covering the particle surface is used. Thereby, even when the particles of the magnetic powder 20 are in contact with each other, it is possible to prevent the particles of the soft magnetic material from being conducted to each other and to prevent the insulation between the particles from being lowered. As a result, in the obtained dust core 22, the eddy current generation region is subdivided, and the eddy current loss can be reduced.

絶縁層の構成材料としては、例えば、B、SiO、Al、Bi、ZnO、SnO、P等を主成分として含む各種ガラス材料が挙げられる。また、ガラス材料には、これらの成分の他に、PbO、LiO、NaO、KO、MgO、CaO、SrO、BaO、Gd、Y、La、Yb等の副成分が含まれていてもよい。 Examples of the constituent material of the insulating layer include various glass materials containing, as main components, B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Bi 2 O 3 , ZnO, SnO, P 2 O 5, and the like. In addition to these components, the glass material includes PbO, Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3. , Yb 2 O 3 and other subcomponents may be included.

また、絶縁層の構成材料としては、より具体的には、例えば、ケイ酸ソーダガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、硫酸塩ガラス、バナジン酸塩ガラスのような各種ガラス材料が挙げられる。   Further, as a constituent material of the insulating layer, more specifically, for example, sodium silicate glass, soda lime glass, borosilicate glass, lead glass, aluminosilicate glass, borate glass, phosphate glass, sulfate Various glass materials such as glass and vanadate glass can be mentioned.

上述したようなガラス材料は、有機系材料に比べて化学的安定性および絶縁性に優れていることから、長期にわたって高い絶縁性を維持し得る絶縁層が得られる。   Since the glass material as described above is excellent in chemical stability and insulation as compared with an organic material, an insulating layer capable of maintaining high insulation over a long period of time can be obtained.

また、このようなガラス材料のうち、軟化点が650℃以下のものが好ましく用いられ、100℃以上600℃以下のものがより好ましく用いられ、300℃以上500℃以下のものがさらに好ましく用いられる。ガラス材料を軟化点が前記範囲内に収まるように選択することで、例えば磁性粉末20を成形後、磁性粉末20が加熱されたとき、粒子同士が結合され易くなる。その結果、機械的強度の高い圧粉磁心22が得られる。   Of these glass materials, those having a softening point of 650 ° C. or lower are preferably used, those having a softening point of 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower are more preferably used, and those having a softening point of 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower are more preferably used. . By selecting the glass material so that the softening point is within the above range, for example, when the magnetic powder 20 is heated after the magnetic powder 20 is formed, the particles are easily bonded to each other. As a result, a dust core 22 having high mechanical strength is obtained.

なお、ガラス材料の軟化点は、JIS R 3103−1に規定された軟化点の測定方法により測定されたものである。   In addition, the softening point of glass material is measured by the measuring method of the softening point prescribed | regulated to JISR3103-1.

また、絶縁層を構成するガラス材料としては、特に、SnO−P−MgO、SnO−P、Bi−B−ZnO、Bi−ZnO−B、SiO−Al−B、SiO−B−Al、SiO−B−ZnO、Bi−B、ZnO−B−SiO等が好ましく用いられる。 As the glass material constituting the insulating layer, in particular, SnO-P 2 O 5 -MgO , SnO-P 2 O 5, Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO, Bi 2 O 3 -ZnO-B 2 O 3, SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3, SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO, Bi 2 O 3 -B 2 O 3, ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 or the like is preferably used.

また、絶縁層を構成するガラス材料には、その他に、ガラス材料の特性を損なわない程度のセラミックス材料、シリコン材料等の非導電性無機材料が添加されていてもよい。その場合の添加量は、例えば10質量%以下程度とされる。   In addition, a non-conductive inorganic material such as a ceramic material or a silicon material may be added to the glass material that constitutes the insulating layer. In this case, the amount added is, for example, about 10% by mass or less.

絶縁層の平均厚さは、特に限定されないが、磁性粉末20の平均粒径の0.1%以上5%以下程度であるのが好ましく、0.3%以上3%以下程度であるのがより好ましい。磁性粉末20の粒径に対して絶縁層の厚さを前記範囲内に設定することで、軟磁性材料の粒子表面の凹凸を絶縁層によって十分に吸収することができる。これにより、磁性粉末20は、その粒子同士が接触しても十分な絶縁性を確保することができる。   The average thickness of the insulating layer is not particularly limited, but is preferably about 0.1% to 5% of the average particle diameter of the magnetic powder 20, and more preferably about 0.3% to 3%. preferable. By setting the thickness of the insulating layer within the above range with respect to the particle size of the magnetic powder 20, irregularities on the particle surface of the soft magnetic material can be sufficiently absorbed by the insulating layer. Thereby, even if the particle | grains contact, the magnetic powder 20 can ensure sufficient insulation.

より具体的には、絶縁層の平均厚さは、5nm以上3000nm以下であるのが好ましく、10nm以上2000nm以下であるのがより好ましい。絶縁層の平均厚さを前記範囲内に設定することで、磁性粉末20の粒子同士が接触した場合でも、軟磁性材料の粒子同士が導通するのを防止し、粒子間の絶縁性が低下するのを防止することができる。   More specifically, the average thickness of the insulating layer is preferably 5 nm or more and 3000 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 2000 nm or less. By setting the average thickness of the insulating layer within the above range, even when the particles of the magnetic powder 20 are in contact with each other, the particles of the soft magnetic material are prevented from conducting with each other, and the insulation between the particles is reduced. Can be prevented.

なお、絶縁層の平均厚さは、磁性粉末20の粒子の断面を顕微鏡で観察し、ほぼ等間隔に設定した10点における絶縁層の厚さの平均値である。なお、磁性粉末20の製造時に使用した軟磁性材料の粒子の粒径と使用量、絶縁層の使用量がわかる場合には、これらの情報から絶縁層の平均厚さを計算によって求めることもできる。   The average thickness of the insulating layer is an average value of the thickness of the insulating layer at 10 points set at substantially equal intervals by observing the cross section of the particles of the magnetic powder 20 with a microscope. In addition, when the particle diameter and usage amount of the soft magnetic material used at the time of manufacturing the magnetic powder 20 and the usage amount of the insulating layer are known, the average thickness of the insulating layer can be obtained from these information by calculation. .

また、絶縁層付き軟磁性粉末の製造方法としては、軟磁性粉末の粒子表面にガラス材料を付着させる方法が挙げられる。この付着方法としては、例えば、ガラス粉末を含む液体を軟磁性粉末に塗布する方法、ガラス粉末を含む液体を噴霧しつつ軟磁性粉末を造粒する方法のような湿式法、軟磁性粉末の表面にガラス材料を固着させる方法のような乾式法等が挙げられる。このうち、軟磁性粉末の表面にガラス材料を機械的に固着させる方法が好ましく用いられる。このような方法は、乾燥下で行うことができ、しかも必要に応じて不活性ガス中で行うこともできる。このため、軟磁性粉末と絶縁層との間に水分等が介在するおそれが小さくなり、磁性粉末20の変質、劣化を長期にわたって抑制することができる。また、機械的に固着させることにより、仮に軟磁性粉末の表面に異物や酸化被膜等が付着していても、それらを除去したり、破壊したりしながら絶縁層を形成することができる。このため、絶縁層付き軟磁性粉末では、絶縁層の密着性が高くなり、渦電流損失をより確実に抑制することができる。   Moreover, as a manufacturing method of the soft magnetic powder with an insulating layer, a method of attaching a glass material to the particle surface of the soft magnetic powder can be mentioned. Examples of the adhesion method include wet methods such as a method of applying a liquid containing glass powder to soft magnetic powder, a method of granulating soft magnetic powder while spraying a liquid containing glass powder, and the surface of soft magnetic powder. Examples thereof include a dry method such as a method of fixing a glass material to the substrate. Of these, the method of mechanically fixing the glass material to the surface of the soft magnetic powder is preferably used. Such a method can be performed under drying, and can also be performed in an inert gas if necessary. For this reason, the possibility that moisture or the like is interposed between the soft magnetic powder and the insulating layer is reduced, and alteration and deterioration of the magnetic powder 20 can be suppressed over a long period of time. In addition, by fixing mechanically, even if foreign matter, oxide film, or the like adheres to the surface of the soft magnetic powder, the insulating layer can be formed while removing or destroying them. For this reason, in the soft magnetic powder with an insulating layer, the adhesiveness of an insulating layer becomes high and an eddy current loss can be suppressed more reliably.

また、この方法によれば、軟化点が高く取り扱いが難しいガラス材料についても、絶縁層として被膜化することができる。このため、幅広い種類のガラス材料を用いることができる点で有用である。   Further, according to this method, a glass material having a high softening point and difficult to handle can be formed into a film as an insulating layer. For this reason, it is useful in that a wide variety of glass materials can be used.

軟磁性粉末の表面にガラス材料を機械的に固着させる方法としては、例えば、軟磁性粉末とガラス粉末との混合粉体に、機械的な圧縮作用および摩擦作用を生じさせる装置を適用する方法が挙げられる。かかる装置としては、例えば、ハンマーミル、ディスクミル、ローラーミル、ボールミル、遊星ミル、ジェットミル等の各種粉砕機や、オングミル(登録商標)、高速楕円型混合機、ミックスマラー(登録商標)、ヤコブソンミル、メカノフュージョン(登録商標)、ハイブリダイゼーション(登録商標)等の各種摩擦混合機等が挙げられる。これらの装置では、軟磁性粉末の表面にガラス粉末が押し付けられ、互いの粒子表面同士が融合すると考えられる。その結果、軟磁性粉末の粒子表面にガラス材料が固着してなる絶縁層付き軟磁性粉末が得られる。   As a method of mechanically fixing the glass material to the surface of the soft magnetic powder, for example, there is a method of applying a device that generates a mechanical compression action and friction action to a mixed powder of soft magnetic powder and glass powder. Can be mentioned. Examples of such devices include various mills such as a hammer mill, a disk mill, a roller mill, a ball mill, a planetary mill, and a jet mill, an ong mill (registered trademark), a high-speed elliptical mixer, a mix muller (registered trademark), and Jacobson. Various friction mixers such as a mill, Mechano-Fusion (registered trademark), and Hybridization (registered trademark) can be used. In these apparatuses, it is considered that the glass powder is pressed against the surface of the soft magnetic powder and the particle surfaces are fused. As a result, a soft magnetic powder with an insulating layer formed by fixing a glass material on the particle surface of the soft magnetic powder is obtained.

また、キャビティー91内には、造粒粉末や混練物の状態で磁性粉末20を供給するようにしてもよい。このとき、造粒粉末や混練物には、必要に応じて、磁性粉末20とともに樹脂材料が添加されていてもよい。かかる樹脂材料は、磁性粉末20の粒子同士を結着し、成形体の機械的強度を確保するとともに、粒子同士の絶縁性をより高める。このため、得られる圧粉磁心22は、渦電流の発生領域が特に細分化され、渦電流損失を特に小さく抑え得る。   Further, the magnetic powder 20 may be supplied into the cavity 91 in the form of a granulated powder or a kneaded product. At this time, a resin material may be added to the granulated powder or the kneaded material together with the magnetic powder 20 as necessary. Such a resin material binds the particles of the magnetic powder 20 to ensure the mechanical strength of the molded body and further enhances the insulation between the particles. For this reason, in the obtained dust core 22, the eddy current generation region is particularly subdivided, and the eddy current loss can be suppressed particularly small.

なお、樹脂材料が添加されない場合には、絶縁層同士を結合させることによって、あるいは、樹脂材料に代わる無機系の絶縁性材料を添加することにより、成形体の機械的強度を確保するようにしてもよい。   When the resin material is not added, the mechanical strength of the molded body is ensured by bonding the insulating layers together or by adding an inorganic insulating material instead of the resin material. Also good.

かかる樹脂材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリケート系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ワックス類、高級脂肪酸、アルコール類、脂肪酸金属、非イオン界面活性剤、シリコーン系滑剤等が挙げられる。   Examples of such resin materials include silicone resins, epoxy resins, phenol resins, polyamide resins, polyimide resins, silicate resins, urethane resins, acrylic resins, polyester resins, polyolefin resins, and fluorine resins. Examples thereof include resins, liquid crystal polymer resins, polyphenylene sulfide resins, waxes, higher fatty acids, alcohols, fatty acid metals, nonionic surfactants, and silicone lubricants.

このうち、エポキシ系樹脂が好ましく用いられる。エポキシ系樹脂は、絶縁性が高くかつ機械的特性も良好であるため、磁性粉末20とともに添加される樹脂材料として好適である。   Of these, epoxy resins are preferably used. Epoxy resin is suitable as a resin material to be added together with the magnetic powder 20 because it has high insulation and good mechanical properties.

なお、キャビティー91内には、必要に応じて、樹脂材料以外の材料、例えばガラス材料、セラミックス材料、シリコン材料等の無機系の絶縁性材料を含んでいてもよい。   Note that the cavity 91 may contain a material other than a resin material, for example, an inorganic insulating material such as a glass material, a ceramic material, or a silicon material, if necessary.

[3]次に、磁性粉末20を圧粉成形し、圧粉磁心22を得る(図12参照)。なお、図12では、コア成形型9の内側を透視して図示している。   [3] Next, the magnetic powder 20 is compacted to obtain a dust core 22 (see FIG. 12). In FIG. 12, the inside of the core mold 9 is seen through.

圧粉成形には、例えばプレス成形法、射出成形法等が適用される。
このようにして磁性粉末20の粒子同士が密着し、保形性が確保され、成形体が得られる。
For compacting, for example, a press molding method, an injection molding method or the like is applied.
In this manner, the particles of the magnetic powder 20 are in close contact with each other, shape retention is ensured, and a molded body is obtained.

このときの成形圧力は、特に限定されないが、1MPa以上3000MPa以上(0.01t/cm以下30t/cm以上)であるのが好ましい。 Molding pressure in this case is not particularly limited, and is preferably 1MPa or more 3000MPa or more (0.01 t / cm 2 or less 30t / cm 2 or higher).

その後、必要に応じて、得られた成形体を加熱する。これにより、樹脂材料が溶融し、その後固化または硬化することにより、磁性粉末20の粒子同士が固定される。その結果、圧粉磁心22の機械的強度をより高めることができる。   Then, the obtained molded object is heated as needed. As a result, the resin material is melted and then solidified or cured, whereby the particles of the magnetic powder 20 are fixed. As a result, the mechanical strength of the dust core 22 can be further increased.

このときの加熱温度は、130℃以上180℃以下であるのが好ましく、加熱時間は、5分以上2時間以下であるのが好ましい。なお、この加熱は、成形と同時に行うようにしてもよい、成形時と成形後の双方で行うようにしてもよい。   The heating temperature at this time is preferably 130 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and the heating time is preferably 5 minutes or longer and 2 hours or shorter. This heating may be performed simultaneously with molding, or may be performed both during molding and after molding.

また、加熱雰囲気も、特に限定されず、酸化性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気等であってもよいが、軟磁性材料や絶縁層の変質、劣化を考慮すると、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス雰囲気あるいは減圧雰囲気であるのが好ましく、特に不活性ガス雰囲気であるのがより好ましい。   Also, the heating atmosphere is not particularly limited, and may be an oxidizing gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or the like. However, in consideration of deterioration and deterioration of the soft magnetic material and the insulating layer, nitrogen gas, argon gas, etc. An inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere is preferable, and an inert gas atmosphere is more preferable.

なお、上記説明では、電機子2が回転子として機能する場合の製造方法について説明したが、製造される電機子2は固定子として機能するものであってもよい。すなわち、図6に示す電機子2を、本実施形態に係る電機子の製造方法により製造することができる。   In the above description, the manufacturing method in the case where the armature 2 functions as a rotor has been described. However, the manufactured armature 2 may function as a stator. That is, the armature 2 shown in FIG. 6 can be manufactured by the armature manufacturing method according to the present embodiment.

≪第2実施形態≫
次に、本発明の電機子の製造方法の第2実施形態について説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the armature manufacturing method of the present invention will be described.

図13〜15は、それぞれ図2に示す電機子を製造する方法(本発明の電機子の製造方法の第2実施形態)を説明するための図である。   FIGS. 13-15 is a figure for demonstrating the method (2nd Embodiment of the manufacturing method of the armature of this invention), respectively, which manufactures the armature shown in FIG.

以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した電機子用コイルの製造方法の実施形態や前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。   Hereinafter, the second embodiment will be described. In the following description, the difference between the above-described armature coil manufacturing method and the above-described first embodiment will be mainly described. The description is omitted. Moreover, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the matter similar to embodiment mentioned above.

本実施形態に係る電機子の製造方法は、磁性粉末20を焼成する工程を追加し、その際に、金属粉末81(コイル成形体83)の焼成も同時に行うこと以外、第1実施形態と同様である。   The manufacturing method of the armature according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that a step of firing the magnetic powder 20 is added, and at that time, the metal powder 81 (coil molded body 83) is also fired at the same time. It is.

すなわち、図13〜15に示す電機子の製造方法は、[1]導電性を有する金属粉末81を、有機材料で構成されたコイル成形型82を利用して成形し、コイル成形体83を得る工程と、[2]コイル成形体83をコイル成形型82とともに、コア成形型9のキャビティー91内に配置する工程と、[3]キャビティー91内に磁性粉末20を供給する工程と、[4]磁性粉末20を圧粉成形し、コア成形体21を得る工程と、コイル成形体83およびコイル成形型82を内包するコア成形体21を加熱して焼結させ、圧粉磁心22と圧粉磁心22に埋設されているコイル24とを有する電機子2を得る工程と、を有する。以下、各工程について説明する。   That is, in the armature manufacturing method shown in FIGS. 13 to 15, [1] a conductive metal powder 81 is formed using a coil forming die 82 made of an organic material to obtain a coil formed body 83. A step, [2] a step of placing the coil molding 83 together with the coil molding die 82 in the cavity 91 of the core molding die 9, [3] a step of supplying the magnetic powder 20 into the cavity 91, [ 4] The step of compacting the magnetic powder 20 to obtain the core compact 21, and the core compact 21 including the coil compact 83 and the coil mold 82 are heated and sintered, and the dust core 22 and the pressure Obtaining an armature 2 having a coil 24 embedded in the powder magnetic core 22. Hereinafter, each step will be described.

[1]まず、金属粉末81とバインダーとを含むスラリーを調製する。
次に、コイル成形型82のキャビティー821に対して金属粉末81を含むスラリーを供給し、貯留する(図7参照)。次いで、スラリーを乾燥させることにより、コイル成形体83が得られる(図8参照)。
[1] First, a slurry containing metal powder 81 and a binder is prepared.
Next, the slurry containing the metal powder 81 is supplied to the cavity 821 of the coil forming die 82 and stored (see FIG. 7). Next, the coil molded body 83 is obtained by drying the slurry (see FIG. 8).

[2]次に、コイル成形体83をコイル成形型82とともに、コア成形型9のキャビティー91内に配置する(図13参照)。   [2] Next, the coil molded body 83 is placed in the cavity 91 of the core mold 9 together with the coil mold 82 (see FIG. 13).

[3]次に、キャビティー91内に磁性粉末20を供給する(図13参照)。磁性粉末20としては、導電性の低い軟磁性粉末の粒子、あるいは、軟磁性材料の粒子とその粒子表面を覆う絶縁層とを含む絶縁層付き軟磁性粉末が用いられる。   [3] Next, the magnetic powder 20 is supplied into the cavity 91 (see FIG. 13). As the magnetic powder 20, soft magnetic powder with an insulating layer including particles of soft magnetic powder having low conductivity or particles of a soft magnetic material and an insulating layer covering the particle surface is used.

[4]次に、磁性粉末20を圧粉成形し、コイル成形体83およびコイル成形型82を内包するコア成形体21を得る(図14参照)。   [4] Next, the magnetic powder 20 is compacted to obtain the core molded body 21 including the coil molded body 83 and the coil molding die 82 (see FIG. 14).

[5]次に、コア成形体21を加熱して焼結させる。これにより、圧粉磁心22と、圧粉磁心22に埋設されているコイル24と、を有する電機子2を得る。   [5] Next, the core molded body 21 is heated and sintered. Thereby, the armature 2 having the dust core 22 and the coil 24 embedded in the dust core 22 is obtained.

具体的には、前述した電機子用コイルの製造方法の実施形態における加熱工程と同様の加熱処理を施す。これにより、コイル成形体83中の溶媒(分散媒)やバインダーが分解、除去される。それとともに、コイル成形型82を構成する有機材料も、分解、除去される。その結果、コイル成形型82はほぼ消失するとともに、コイル成形体83を脱脂、焼結してなるコイル24が得られる。   Specifically, the heat treatment similar to the heating step in the embodiment of the method for manufacturing the armature coil described above is performed. Thereby, the solvent (dispersion medium) and binder in the coil molded body 83 are decomposed and removed. At the same time, the organic material constituting the coil forming die 82 is also decomposed and removed. As a result, the coil forming die 82 is almost lost, and the coil 24 formed by degreasing and sintering the coil formed body 83 is obtained.

また、コア成形体21が加熱されることにより、磁性粉末20の粒子同士、および、磁性粉末20とコイル24との間に焼結が生じる。これにより、磁性粉末20の粒子同士が結合するとともに、磁性粉末20とコイル24との間も結合し、圧粉磁心22と、圧粉磁心22に埋設されているコイル24と、を有する電機子2が得られる。   Further, when the core compact 21 is heated, sintering occurs between the particles of the magnetic powder 20 and between the magnetic powder 20 and the coil 24. Thereby, the particles of the magnetic powder 20 are bonded to each other, the magnetic powder 20 and the coil 24 are also bonded to each other, and the armature having the dust core 22 and the coil 24 embedded in the dust core 22. 2 is obtained.

なお、磁性粉末20の粒子同士の焼結は、例えば、磁性粉末20の表面に設けられた絶縁層同士の焼結、あるいは、磁性粉末20とともに添加される焼結性の無機材料を介した焼結により実現される。   The sintering of the particles of the magnetic powder 20 may be performed by, for example, sintering of insulating layers provided on the surface of the magnetic powder 20 or sintering via a sinterable inorganic material added together with the magnetic powder 20. It is realized by the result.

以上のような方法によれば、前述した電機子用コイルの製造方法の実施形態や前述した電機子の製造方法の第1実施形態と同様の効果が得られる。   According to the above method, the same effects as those of the above-described embodiment of the armature coil manufacturing method and the above-described armature manufacturing method can be obtained.

また、本実施形態では、より少ない工程で、電機子用コイルの製造方法の実施形態による効果と、電機子の製造方法の第1実施形態による効果の双方を享受することができる。   In the present embodiment, both the effects of the embodiment of the armature coil manufacturing method and the effects of the first embodiment of the armature manufacturing method can be enjoyed with fewer steps.

以上、本発明の電機子用コイルの製造方法、電機子の製造方法および電動機械の製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。   The armature coil manufacturing method, the armature manufacturing method, and the electric machine manufacturing method of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.

例えば、本発明では、前記実施形態に係る構成に、任意の工程が追加されていてもよい。   For example, in the present invention, an arbitrary step may be added to the configuration according to the embodiment.

1A…直流電動機、1B…アキシャルギャップ型ブラシレス直流電動機、1D…ブラシレス直流電動機、2…電機子、3…界磁子、4…シャフト、5…整流子、9…コア成形型、20…磁性粉末、21…コア成形体、22…圧粉磁心、24…コイル、31…プレート、32…界磁石、34…ヨークハウジング、35…基部、52…整流子片、62…ブラシ、64…端子、72…ブラケット、74…エンドプレート、81…金属粉末、82…コイル成形型、83…コイル成形体、91…キャビティー、242…巻線部、244…端子部、722…軸受、742…軸受、821…キャビティー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A ... DC motor, 1B ... Axial gap type brushless DC motor, 1D ... Brushless DC motor, 2 ... Armature, 3 ... Field element, 4 ... Shaft, 5 ... Commutator, 9 ... Core molding die, 20 ... Magnetic powder , 21 ... core molded body, 22 ... dust core, 24 ... coil, 31 ... plate, 32 ... field magnet, 34 ... yoke housing, 35 ... base, 52 ... commutator piece, 62 ... brush, 64 ... terminal, 72 ... Bracket, 74 ... End plate, 81 ... Metal powder, 82 ... Coil molding die, 83 ... Coil molding, 91 ... Cavity, 242 ... Winding part, 244 ... Terminal part, 722 ... Bearing, 742 ... Bearing, 821 …Cavity

Claims (9)

導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに加熱して焼結させ、コイルを得る工程と、
を有することを特徴とする電機子用コイルの製造方法。
Forming a conductive metal powder by using a coil molding die composed of an organic material to obtain a coil molded body;
Heating and sintering the coil molded body together with the coil molding die to obtain a coil;
The manufacturing method of the coil for armatures characterized by having.
前記金属粉末とバインダーとを含むスラリーに対して前記成形を行い、
前記バインダーの主成分および前記有機材料の主成分は、互いに同じ化学構造を含んでいる請求項1に記載の電機子用コイルの製造方法。
The molding is performed on the slurry containing the metal powder and the binder,
The armature coil manufacturing method according to claim 1, wherein the main component of the binder and the main component of the organic material include the same chemical structure.
前記コイル成形型は、螺旋状に巻回されている管体を有しており、
前記管体の内空部に前記スラリーを供給して成形する請求項2に記載の電機子用コイルの製造方法。
The coil forming die has a tubular body wound spirally,
The manufacturing method of the coil for armatures of Claim 2 which supplies and shape | molds the said slurry to the inner space part of the said tubular body.
導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに加熱して焼結させ、コイルを得る工程と、
コア成形型のキャビティー内に前記コイルを配置する工程と、
前記キャビティー内に磁性粉末を供給する工程と、
前記磁性粉末を圧粉成形する工程と、
を有することを特徴とする電機子の製造方法。
Forming a conductive metal powder by using a coil molding die composed of an organic material to obtain a coil molded body;
Heating and sintering the coil molded body together with the coil molding die to obtain a coil;
Disposing the coil in the cavity of the core mold;
Supplying magnetic powder into the cavity;
A step of compacting the magnetic powder;
A method for manufacturing an armature, comprising:
導電性を有する金属粉末を、有機材料で構成されたコイル成形型を利用して成形し、コイル成形体を得る工程と、
前記コイル成形体を前記コイル成形型とともに、コア成形型のキャビティー内に配置する工程と、
前記キャビティー内に磁性粉末を供給する工程と、
前記磁性粉末を圧粉成形し、前記コイル成形体および前記コイル成形型を内包するコア成形体を得る工程と、
前記コイル成形体および前記コイル成形型を内包するコア成形体を加熱して焼結させ、圧粉磁心と前記圧粉磁心に埋設されているコイルとを有する電機子を得る工程と、
を有することを特徴とする電機子の製造方法。
Forming a conductive metal powder by using a coil molding die composed of an organic material to obtain a coil molded body;
Placing the coil compact together with the coil mold in a cavity of a core mold;
Supplying magnetic powder into the cavity;
A step of compacting the magnetic powder to obtain a core molded body including the coil molded body and the coil molding die;
Heating and sintering the core molded body including the coil molded body and the coil molding die to obtain an armature having a powder magnetic core and a coil embedded in the powder magnetic core;
A method for manufacturing an armature, comprising:
前記磁性粉末は、軟磁性材料で構成される複数の粒子と、前記粒子の表面を覆う絶縁層と、を含んでいる請求項4または5に記載の電機子の製造方法。   6. The armature manufacturing method according to claim 4, wherein the magnetic powder includes a plurality of particles made of a soft magnetic material and an insulating layer covering a surface of the particles. 前記絶縁層は、ガラス材料を含んでいる請求項6に記載の電機子の製造方法。   The armature manufacturing method according to claim 6, wherein the insulating layer includes a glass material. 前記圧粉磁心は、円柱形または円筒形をなしている請求項4ないし7のいずれか1項に記載の電機子の製造方法。   The armature manufacturing method according to claim 4, wherein the dust core has a columnar shape or a cylindrical shape. 請求項4ないし8のいずれか1項に記載の電機子の製造方法により電機子を得る工程と、
前記電機子を用いて電動機械を得る工程と、
を有することを特徴とする電動機械の製造方法。
Obtaining an armature by the method of manufacturing an armature according to any one of claims 4 to 8,
Obtaining an electric machine using the armature;
The manufacturing method of the electric machine characterized by having.
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