JP5979583B2 - 分割磁心用圧粉磁心の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉磁心を複数所定形状に組み合わせた分割磁心と分割磁心用圧粉磁心の成形方法に関する。

近年、燃料電池車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の低公害車の開発が進められている。特に、ハイブリッド自動車は、国内外で普及が進みつつある。このようなハイブリッド自動車等において、バッテリーの電圧から電装品用の電圧へ降圧する場合や、モータ等をインバータ制御する場合には、直流電流から高周波数の交流電源への変換がスイッチング電源などを介して行われる。

上記のようなスイッチング電源の回路には、磁心と、その磁心の周囲に巻回されたコイルとからなるリアクトルが設けられる。リアクトルの性能としては、小型、低損失、低騒音であることに加え、幅広い直流電流領域で安定したインダクタンス特性を有すること、すなわち、直流重畳特性に優れることが求められる。そのため、リアクトル用磁心としては、低鉄損であるとともに、低磁場から高磁場まで微分透磁率が低下せず透磁率が安定している磁心、すなわち、恒透磁率性に優れる磁心が望ましい。

一般に、リアクトル用磁心は、珪素鋼板により構成されているが、透磁率が高い材料であるため高磁場側では磁束密度が飽和し、磁化曲線の接線の傾きである微分透磁率が低下してしまう。このような恒透磁率性に劣る磁心をリアクトルに適用するためには、磁心を複数に分割した分割磁心とし、そのギャップにより磁束密度の飽和を抑制して恒透磁率となるよう調整している。

しかしながら、珪素鋼板は、鉄を硬化させる珪素を含有することで渦電流損を向上させているため硬く、曲げ加工が困難である。このため、一般的な磁心の場合には、珪素鋼板を打ち抜き加工するとともに、打ち抜かれた珪素鋼板を積層することで作製せざるを得ず、造形性に乏しいものであった。このような加工性に乏しい珪素鋼板によりリアクトルを製造する場合は、珪素鋼板を芯材に巻き付けて巻き鉄心を作製するとともに、巻き付けた珪素鋼板を溶接等により接着し、次いでこれを切断して複数に分割し、切断面の調整や寸法の調整を行う微加工を行う等多大な工程を要する。また、珪素鋼板は透磁率が高いことから、磁路の途中でギャップを形成した分割磁心とする場合に、ギャップを厚くする必要があるが、そうすると、漏れ磁束の発生、損失の増加、騒音の増大やリアクトルの大型化を招くこととなる。

このため、近年、鉄などの軟磁性金属粉末を圧縮成形して作製した圧粉磁心の適用が進んでいる。圧粉磁心は、珪素鋼板などによる積層磁心と比較して、作製時の材料歩留まりが良く、材料コストを低減することができる。また、形状自由度が高く、磁心形状の最適設計を行うことにより特性向上を図ることが可能である。さらに、有機樹脂や無機粉末などの電気絶縁物質と金属粉末を混合したり、金属粉末の表面に電気絶縁被膜を被覆したりして金属粉末間の電気絶縁性を向上させることにより、磁心の渦電流損を大幅に低減することができ、特に高周波域において優れた磁気特性が得られる。これらの特徴から、リアクトル用磁心として圧粉磁心が注目されている（特許文献１，２等）。

特開２００４−１４６８０４号公報 国際公開ＷＯ２０１１／１１８７７４号公報

上記の圧粉磁心を磁路の途中でギャップを形成しない一般の磁心として用いる場合は、金属粉末表面に形成された電気絶縁被膜が有効に機能し、磁心の渦電流損Ｗ_ｅを大幅に低減して鉄損Ｗを低く抑制することができるが、磁路の途中でギャップを形成した分割磁心を構成すると渦電流損Ｗ_ｅが増大し、鉄損Ｗが増加するという現象が生じた。

鉄損Ｗは渦電流損Ｗ_ｅとヒステリシス損Ｗ_ｈの和であり、渦電流損Ｗ_ｅは下記数１、ヒステリシス損Ｗ_ｈは下記数２のように示されるから鉄損Ｗは下記数３のように示される。ここで、ｆは周波数、Ｂ_ｍは励磁磁束密度、ρは固有抵抗値、ｔは材料の厚み、ｋ_１，ｋ_２は係数である。

これら数１〜３から明らかなように、渦電流損Ｗ_ｅは周波数ｆの二乗に比例して大きくなり、特に、リアクトルは高周波領域において使用されるため、このような用途向けとした場合、鉄損Ｗを低減するためには渦電流損Ｗ_ｅの抑制が不可欠である。

よって、本発明は、磁路の途中で分割された分割磁心を圧粉磁心で構成するに際し、渦電流損Ｗ_ｅを低減して、鉄損Ｗを抑制した分割磁心を提供するとともに、分割磁心用として好適な圧粉磁心の成形方法を提供することを目的とする。

本発明の分割磁心は、磁路の中途で分割され、磁路に対し横断する端面を有する複数の圧粉磁心を組み合わせて構成される分割磁心において、個々の圧粉磁心は、表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末をダイの型孔に充填し、上下一対のパンチで圧縮成形した後、得られた成形体をダイの型孔から抜き出すことにより成形されるとともに、前記端面をダイの型孔と擦過することなしにダイの型孔から抜き出した圧粉磁心により構成されていることを特徴とする。なお、本発明における「擦過」とは、部材どうしが互いに擦れ合うことで痕が残ることを言う。また、以下の説明で使用する「摺動」とは、部材どうしが互いに擦れ合うが痕が残らないことを言う。

また、本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法は、磁路の中途で分割され、磁路に対し横断する端面を有する複数の圧粉磁心を組み合わせて構成される分割磁心用圧粉磁心のうちの少なくとも１つの分割磁心用圧粉磁心の成形方法であって、圧粉磁心の端面に隣接する側面を形成する貫通孔を有する固定ダイと、固定ダイの貫通孔に摺動自在に嵌合され、その側面と固定ダイの貫通孔とで型孔を構成するとともに、側面が前記端面を形成する可動ダイと、型孔に摺動自在に嵌合し、その上端面が圧粉磁心の下面を形成する下パンチと、型孔に摺動自在に嵌合し、その下端面が圧粉磁心の上面を形成する上パンチと、からなる成形金型を用い、型孔と下パンチの上端面から形成されるキャビティに、表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末を充填し、上パンチおよび下パンチにより充填された原料粉末を押圧して圧縮成形し、下パンチと可動ダイを同期させて、固定ダイと相対的に上昇して圧縮成形された成形体を型孔から抜き出すことを特徴とする。

本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法においては、可動ダイと下パンチを一体化し、圧粉磁心の下面を形成する段部上面と、圧粉磁心の磁路に対し横断する端面を形成する角部側面を備えた段付き下パンチを用いてもよく、成形金型が、圧粉磁心の内周側面を形成するコアロッドを備えていてもよい。また、可動ダイは、圧粉磁心の磁路に対し横断する２つの端面を形成する２つの側面を備えていてもよい。

本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法では、磁路に対し横断する端面をダイの型孔と擦過させることなく圧粉磁心をダイの型孔から抜き出すことができる。したがって、磁路に対し横断する端面に塑性流動が生じておらず、絶縁被覆が維持された良好な状態で成形を行うことができ、渦電流損Ｗ _ｅ が抑制され鉄損Ｗの低い分割磁心とすることができるので、分割磁心を構成する圧粉磁心の成形に好適である。

分割磁心の一実施形態を示す斜視図である。 サイドコアを成形する一般的な成形金型を示す概略図である。 図２に示す一般的な成形金型を用いた場合の成形工程を説明する概略図であり、（ａ）は充填段階、（ｂ）は圧縮段階、（ｃ）は抜き出し段階、（ｄ）は抜き出された成形体の側面部表面の組織を示す模式図、（ｅ）は抜き出された成形体の側面部表面のＳＥＭ写真である。 本発明の第１実施形態で用いる成形金型を示す概略図であり、（ａ）は、固定ダイ、可動ダイ、下パンチ、および上パンチの各々の斜視図、（ｂ）は、固定ダイと可動ダイを組み合わせた際の、（ａ）における破線で破断した断面斜視図、（ｃ）はその平面図である。 本発明の第１実施形態の成形方法を説明するための図４（ｃ）のＡ−Ａ’線断面における各部の動作状態を説明する概略図であり、（ａ）は充填段階、（ｂ）は圧縮段階、（ｃ）は抜き出し段階を示す図である。 本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法により成形された圧粉磁心の磁路に対し横断する端面の表面を示すＳＥＭ写真である。 本発明の第２実施形態で用いる成形金型を示す概略図であり、（ａ）は、固定ダイ、段付き下パンチ、および上パンチの各々の斜視図、（ｂ）は、固定ダイと段付き下パンチを組み合わせた際の、（ａ）における破線で破断した断面斜視図、（ｃ）は固定ダイの平面図である。 本発明の第２実施形態の成形方法を説明するための図７（ｃ）のＡ−Ａ’線断面における各部の動作状態を説明する概略図であり、（ａ）は充填段階程、（ｂ）は圧縮段階、（ｃ）は抜き出し段階を示す図である。 本発明の実施形態の変形例であり、固定ダイ１０の平面図である。 本発明の実施形態の他の変形例であり、（ａ）は分割磁心の平面図、（ｂ）は分割磁心を構成する磁心の斜視図、（ｃ）は（ｂ）の磁心を成形する成形金型の平面図である。 分割磁心を構成するミドルコアの成形に本発明の実施形態を適用した例であり、（ａ）は図１に示すミドルコアの斜視図、（ｂ）は（ａ）の磁心を成形する成形金型の平面図、（ｃ）〜（ｅ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面における成形金型の断面図である。 分割磁心を構成するミドルコアの形状およびミドルコアを成形する成形金型を説明するための概略図であり、（ａ）は図１に示すミドルコアの斜視図、（ｂ）はミドルコアを成形するための成形金型を構成するダイ、下パンチ、および上パンチの各々の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は実施形態の分割磁心１００を示す図である。この図に示す分割磁心１００は、外周面（側面）１１２と内周面（側面）１１３を有する略Ｕ字状の一対のサイドコア１１０間に、略矩形のミドルコア１２０を複数配置して構成されている。ここで、ミドルコア１２０の端面１２１（斜線部）は、サイドコア１１０の端面１１１（斜線部）または隣合うミドルコア１２０の端面１２１に対向配置され閉回路を構成している。磁路は各々の磁心の端面１１１，１２１を貫いて閉磁路を構成する。このため、サイドコア１１０の端面１１１およびミドルコア１２０の端面１２１は、磁路に対して横断する端面となる。

このような分割磁心１００のサイドコア１１０およびミドルコア１２０を圧粉磁心で構成する方法について、以下、サイドコア１１０を例として説明する。

サイドコア１１０を構成する圧粉磁心は、一般に、図２に示す成形金型を用いて成形される。図２（ａ）は成形金型の一部であるダイ１０の平面図であり、図２（ｂ）はダイ１０、下パンチ３０および上パンチ４０の斜視図である。この成形金型は、サイドコア１１０の外形形状（外周面１１２、内周面１１３および磁路に対して横断する端面１１１）を形成する貫通孔（型孔）１１を有するダイ１０と、サイドコア１１０の下端面を形成する上端面３１を有する下パンチ３０と、サイドコア１１０の上端面を形成する下端面４１を有する上パンチ４０とからなる。

このような成形金型を用いて成形された圧粉磁心をサイドコア１１０として用いた分割磁心においては、渦電流損が増大することが判明している。その原因について本発明者等が検討を行ったところ、次のような知見を得た。

すなわち、サイドコア１１０を構成する圧粉磁心は、上記の成形金型を用いて、図３に示すように、ダイ１０の貫通孔１１と、下パンチ３０の上端面３１とから形成されるキャビティに、表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末Ｐを充填し（図３（ａ））、上パンチ４０および下パンチ３０により充填された原料粉末Ｐを押圧して圧縮成形した後（図３（ｂ））、成形体Ｃをダイ１０の貫通孔１１から抜き出して取り出すことで成形される（図３（ｃ））。

このような成形工程において、原料粉末Ｐは、図３（ｂ）に示すように、圧縮成形時において、上パンチ４０および下パンチ３０の圧力を受けて圧縮成形されるが、この圧力により成形体Ｃの内部では貫通孔１１の内周面側に膨張しようとする圧力が生じる。このように、貫通孔１１の内周面側に膨張しようとする圧力が生じた成形体Ｃを、図３（ｃ）に示すように、ダイ１０の貫通孔１１から抜き出す際には、成形体Ｃの外周はこの膨張の圧力により摩擦を受ける。その結果、図３（ｄ）に示すように、成形体Ｃの内部は、軟磁性粉末ＭＰの表面に形成した絶縁被覆Ｉが維持され電気的絶縁性が確保されているが、成形体Ｃの表面は塑性流動して軟磁性粉末ＭＰの表面に形成した絶縁被覆Ｉが剥がれて、軟磁性粉末ＭＰどうしが接続した状態となる。

上記のようにして成形した圧粉磁心Ｃの外周表面のＳＥＭ写真が図３（ｅ）である。この写真に示すように、圧粉磁心Ｃの外周表面には、ダイ１０の貫通孔１１との擦過痕が形成されており、軟磁性粉末ＭＰどうしが塑性流動して互いに接続されている状態が判る。このように、軟磁性粉末ＭＰどうしが塑性流動して接続されると、リアクトルとして使用した際に、接続された部分で大きな渦電流が発生し、渦電流損Ｗ_ｅが増大するものと考えられる。

しかしながら、 磁路の途中でギャップを形成しない磁心に圧粉磁心を適用した場合、例えばリング状の圧粉磁心においても、上記と同様に外周部に塑性流動が発生するが、分割磁心に圧粉磁心を適用した場合のような渦電流損Ｗｅの増加は生じない。両者を比較すると、リング状の圧粉磁心においては磁路に対して横断する端面が存在しないことに対し、分割磁心においては磁路に対して横断する端面が存在する点が異なる。このことから、磁路に対して横断する端面の絶縁被覆が剥がれて電気的絶縁性が失われたことが渦電流損Ｗ_ｅの増加の原因と考えられる。そこで、上記のように成形して作製した圧粉磁心の磁路に対して横断する端面１１１，１２１のみをエッチングして、表層の塑性流動し接続した軟磁性粉末ＭＰを除去して分割磁心を構成したところ、渦電流損Ｗ_ｅの増加が生じないことが確認された。

以上より、分割磁心に圧粉磁心を適用する場合、磁路に対し横断する端面１１１，１２１をダイ１０の貫通孔１１と擦過することなしにダイ１０の貫通孔１１から抜き出した圧粉磁心により構成すれば、各圧粉磁心の磁路に対し横断する端面１１１，１２１にはダイ１０の貫通孔１１の擦過痕が形成されず、絶縁被覆が維持された端面となり、渦電流損Ｗ_ｅを低減して、鉄損Ｗを抑制した分割磁心を提供することができることが判った。

上記のように磁路に対し横断する端面をダイの貫通孔と擦過することなしにダイの貫通孔から抜き出すことができる本発明の第一の実施形態の成形金型を図４に示す。図４において（ａ）は成形金型を構成する固定ダイ１０、可動ダイ２０、下パンチ３０および上パンチ４０の斜視図、（ｂ）は、固定ダイ１０と可動ダイ２０を組み合わせた際の（ａ）における破線で破断した断面斜視図、（ｃ）はその平面図である。

固定ダイ１０には、上面から下面に亘る貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１は、サイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の磁路に対し横断する端面１１１を除く外形形状、すなわち外周面１１２および内周面１１３を形成するものであり、サイドコア１１０の形状に対応して略Ｕ字状をなしている。また、貫通孔１１には、図２に示した一般的な成形金型におけるダイ１０と異なり、サイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の磁路に対し横断する端面１１１に相当する箇所に、可動ダイ２０を収容するための空間が余剰に設けられている。

可動ダイ２０は、サイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の磁路に対し横断する端面を形成する側面２１を有しており、上記の固定ダイ１０の貫通孔１１に設けられた余剰の空間に、上下方向へ摺動自在に嵌合されている。このような固定ダイ１０と可動ダイ２０を組み合わせることにより、固定ダイ１０の貫通孔１１と可動ダイ２０の側面２１とでサイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の外形形状を成形する型孔を構成する。なお、サイドコア１１０の磁路を横断する端面１１１は２箇所有り、これらを形成する側面２１を別々の２本の可動ダイ２０で構成してもよく、図４に示すように、下部で一体化して構成してもよい。

下パンチ３０および上パンチ４０は、固定ダイ１０の貫通孔１１と可動ダイ２０の側面２１とにより形成される型孔にそれぞれ摺動自在に嵌合され、下パンチ３０の上端面３１でサイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の下端面を形成し、上パンチ４０の下端面４１でサイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の上端面をそれぞれ成形する。なお、下パンチ３０および上パンチ４０の形状は、図２に示した一般的な金型装置のものと同一である。

上記の固定ダイ１０、可動ダイ２０、下パンチ３０、および上パンチ４０からなる成形金型を用いた成形方法を図５を参照して説明する。図５は、図４（ｃ）に示す成形金型のＡ−Ａ’線断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、固定ダイ１０の貫通孔１１に可動ダイ２０を嵌合し、固定ダイの貫通孔１１と可動ダイ２０の側面２１とにより型孔を形成するとともに、この型孔に下パンチ３０を嵌合する。この状態で、固定ダイの貫通孔１１と、可動ダイ２０の側面２１と、下パンチ３０の上端面３１とにより形成されたキャビティに、表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末Ｐを充填する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、上パンチ４０を降下させるとともに、固定ダイ１０を降下させることにより下パンチ３０を固定ダイ１０に対して相対的に上昇させ、上パンチ４０の下端面４１と下パンチ３０の上端面３１によりキャビティに充填された原料粉末Ｐを押圧して圧縮成形する。このとき、可動ダイ２０は、流体圧シリンダやサーボモータ等の可動ダイ駆動手段２２により固定ダイ１０の降下と連動して降下するよう駆動される。

成形が完了したら、図５（ｃ）に示すように、上パンチ４０を上昇させて退避させるとともに、固定ダイ１０をさらに降下させることにより下パンチ３０を固定ダイ１０に対して相対的にさらに上昇させて、固定ダイ１０の貫通孔１１から成形された成形の抜き出しを行う。このとき、可動ダイ２０は下パンチ３０と同期して固定ダイ１０に対して相対的に上昇させる。なお、図５（ｂ）に示す状態において、下パンチ３０は不動で固定ダイ１０が降下することにより、固定ダイ１０に対して相対的に下パンチ３０が上昇するため、可動ダイ２０も下パンチ３０と同様に不動とすれば、可動ダイ２０は下パンチ３０と同期して固定ダイ１０に対して相対的に上昇する。このようにして抜き出されたサイドコア１１１の形状を有する成形体（圧粉磁心）Ｃは、磁路を横断する端面１１１が可動ダイ２０の側面２１により成形されるとともに、抜き出し時に磁路を横断する端面１１１が可動ダイ２０の側面２１と擦過することなく成形体Ｃが抜き出される。このため、磁路を横断する端面１１１には、従来のような塑性流動が生じず、図６に示すように、絶縁被覆が維持された良好な状態となる。

なお、上記の成形金型の動作状況は、粉末冶金法で一般的なウイズドロアル法によるものであるが、固定ダイ１０を不動として、下パンチ３０および可動ダイ２０を駆動してもよい。また、上記においては、成形段階で図５（ｂ）に示すように、可動ダイ２０を固定ダイ１０の降下と連動して降下させたが、可動ダイ２０と下パンチの３０を完全に同期、すなわち、図５（ｂ）において不動としてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態を実施するための成形金型を図７に示す。図７において（ａ）は成形金型を構成する固定ダイ１０、下パンチ３２および上パンチ４０のそれぞれの斜視図、（ｂ）は固定ダイ１０と下パンチ３２を組み合わせた際の（ａ）における破線で破断した断面斜視図、（ｃ）はその平面図である。本発明の第２の実施形態の成形金型は、本発明の第１の実施形態の成形金型における可動ダイ２０と下パンチ３０を一体化して、段付き下パンチ３２としたものである。なお、第２の実施形態において、固定ダイ１０および上パンチ４０は第１の実施形態と同じものである。

この段付き下パンチ３２は、第１の実施形態の下パンチ３０の上端面３１に相当する段部上面３３を有する。また、第１の実施形態の可動パンチ２０に相当する角（ツノ）部３４を有しており、角部３４は固定ダイ１０の貫通孔１１に設けられた余剰の空間に、摺動自在に嵌合されている。この角部３４の側面３５が第１の実施形態の可動パンチ２０の側面２１に相当し、磁路を横断する端面１１１を形成する。

この第２の実施形態の成形金型を用いた成形方法を図８を参照して説明する。図８は、図７（ｃ）に示す成形金型のＡ−Ａ’線断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、固定ダイ１０の貫通孔１１に段付き下パンチ３２を嵌合して、固定ダイ１０の貫通孔１１と、下パンチ３２の角部３４の側面３５と、段付き下パンチ３２の段部上面３３によりキャビティを形成し、このキャビティに表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末Ｐを充填する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、上パンチ４０を降下させるとともに、固定ダイ１０を降下させることにより段付き下パンチ３２を固定ダイ１０に対して相対的に上昇させ、上パンチ４０の下端面４１と段付き下パンチ３２の段部上面３３によりキャビティに充填された原料粉末Ｐを押圧して圧縮成形する。これにより、サイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の外周面１１２および内周面１１３を固定ダイ１０の貫通孔１１で、該圧粉磁心の磁路を横断する端面１１１を段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５で、該圧粉磁心の下端面を段付き下パンチ３２の段部上面３３で、該圧粉磁心の上端面を上パンチ４０の下端面４１で成形する。

成形が完了したら、図８（ｃ）に示すように、上パンチ４０を上昇させて退避させるとともに、固定ダイ１０をさらに降下させることにより段付き下パンチ３２を固定ダイ１０に対して相対的にさらに上昇させて、固定ダイ１０の貫通孔１１から成形された成形体（圧粉磁心）Ｃの抜き出しを行う。このようにして抜き出されたサイドコア１１０の形状を有する成形体Ｃは、磁路を横断する端面１１１が段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５により成形されるとともに、抜き出し時に磁路を横断する端面１１１が該側面３５と擦過することなく抜き出される。このため、磁路を横断する端面１１１には、従来のような塑性流動が生じず、絶縁被覆が維持された良好な状態となる。

サイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心を成形する本発明の成形金型の変形例を図９に示す。図９（ａ）は、図４に示す可動ダイ２０（もしくは図７に示す段付き下パンチ３２の角部３４）の形状を変更し、可動ダイ２０の側面２１（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５）でサイドコア１１０の形状を有する圧粉磁心の磁路を横断する端面１１１とともに、内周面１１３を形成するようにした例である。

図９（ｂ）は、２箇所あるサイドコア１１０の磁路を横断する端面１１１を、一体化した可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）の側面２１（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５）で形成するように変形するとともに、サイドコア１１０の内周面１１３をコアロッド５０を配置してコアロッド５０の外周面５１で形成するようにした例である。

以上は、分割磁心用圧粉磁心として、図１に示すサイドコア１１０の形状を例として説明したが、本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法はこの形状に限定されず、他の形状にも適用可能である。このような圧粉磁心の形状を変えた例を図１０に示す。図１０（ａ）は分割磁心の構成を示す平面図である。この分割磁心においては、ミドルコア１２０は図８の分割磁心と同じであるが、図１に示すサイドコア１１０に替えて、これを２つに分割したサイドコア１３０としたものである。このサイドコア１３０は、図１０（ｂ）に示すように、磁路を横断する２つの端面１３１が互いに略直角をなして配置される。

このようなサイドコア１３０の形状を有する圧粉磁心を成形する成形金型の一例を図１０（ｃ）に示す。固定ダイ１０は、サイドコア１３０の形状を有する圧粉磁心の外周面１３２および内周面１３３を形成するとともに、可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）を収容する余剰の空間が形成された貫通孔１１を有する。可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）はこの余剰の空間に摺動自在に嵌合させられ、可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）の側面２１（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５）によりサイドコア１３０の形状を有する圧粉磁心の磁路を横断する端面１３１を形成する。このような成形金型を用いて、上記のように成形を行うと、磁路を横断する端面１３１が固定ダイ１０と擦過することなく固定ダイ１０の貫通孔１１より抜き出すことができ、磁路を横断する端面１３１において従来のような塑性流動が生じず、絶縁被覆が維持された良好な状態とすることができる。

ここで、ミドルコア１２０の形状を有する圧粉磁心を成形する場合に、図１０（ｃ）において、可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）を互いに向かい合わせて配置し、向かい合った面で圧粉磁心の磁路を横断する端面１２１を形成してもよい。すなわち、図１１（ａ）に示すように、ミドルコア１２０の圧粉磁心の磁路を横断する端面１２１は、互いに反対側を向き、この端面１２１を固定ダイ１０と擦過することなく抜き出すため、図１１（ｂ）に示すように、可動ダイ２０（もしくは段付き下パンチ３２の角部３４）は互いに対向して配置される。この場合、図１１（ｃ）のように、ミドルコア１２０の互いに反対側を向く端面１２１を両方とも可動ダイ２０の側面２１で成形してもよい。また、図１１（ｄ）に示すように、ミドルコア１２０の一方の端面１２１を可動ダイ２０の側面２１で成形するとともに、もう一方の端面１２１を段付き下パンチ３２の角部３４の側面３５で成形するようにしてもよい。さらに、図１１（ｅ）に示すように、段付き下パンチ３２に角部３４を対向させて２本形成し、これらの対向する角部３４の側面３５にてミドルコア１２０の端面１２１を成形してもよい。これらの態様において、ミドルコア１２０の圧粉磁心の磁路を横断する端面１２１は、可動ダイ２０もしくは段付き下パンチ３２の角部３４により保護された状態で抜き出されるため、成形体抜き出し時の大きな塑性流動は防止される。ただし、ダイ１０から抜き出された成形体は、対向する可動ダイ２０および／または段付き下パンチ３２の角部３４に挟持されているため。これを取り出す際に、ごく僅かではあるが擦過が生じる虞がある。

このような僅かな擦過をも防止してミドルコア１２０の形状を有する圧粉磁心を成形する場合には、一般的な成形金型を用い、ミドルコア１２０の磁路を横断する端面１２１をパンチ面として成形すればよい。すなわち、図１のミドルコア１２０は、平行に配置された磁路を横断する端面１２１を有する直方体の形状を呈しており、図１２（ａ）に示すように、一対の平行に配置される磁路を横断する端面１２１と、これら一対の磁路を横断する端面１２１に隣接して一対の上面（１２２）および下面（１２３）、並びに一対の側面（１２４）の６面から構成される。ここで、図１２（ｂ）に示すように、ダイ１０の貫通孔（型孔）１１の形状を、磁路を横断する端面１２１に隣接する上面、下面および一対の側面から構成される矩形とし、これらの面をダイ１０の貫通孔１１により形成するとともに、ミドルコア１２０の磁路を横断する端面１２１を上パンチ４０の下端面４１および下パンチ３０の上端面３１により成形して直方体の圧粉磁心を成形する。このとき、磁路を横断する端面１２１に隣接する上面、下面および一対の側面は、抜き出し時に摩擦を受け塑性流動が生じるが、上パンチおよび下パンチで形成された、対向する磁路を横断する端面１２１は、抜き出し時に摩擦を受けないことから、塑性流動が生じず、絶縁被覆が維持された良好な状態となる。

以上より、磁路の中途で分割され、磁路に対し横断する端面を有する複数の圧粉磁心を組み合わせて構成される分割磁心が、全て磁路を横断する端面が平行かつ対向して配置されていない分割磁心用圧粉磁心で構成されている場合（例えばミドルコア１２０を有さない場合等）には、全ての分割磁心用圧粉磁心を上記の成形金型を用いた本発明の成形方法により成形することができ、全ての分割磁心用圧粉磁心において、対向する磁路を横断する端面１２１は、抜き出し時に摩擦を受けないことから、塑性流動が生じず、絶縁被覆が維持された良好な状態とできるので、渦電流損Ｗ_ｅを低減して、鉄損Ｗを抑制した分割磁心とすることができる。

また、磁路の中途で分割され、磁路に対し横断する端面を有する複数の圧粉磁心を組み合わせて構成される分割磁心が、磁路を横断する端面が平行かつ対向して配置された分割磁心用圧粉磁心を含む場合には、それ以外の分割磁心用圧粉磁心、すなわち磁路を横断する端面が平行かつ対向して配置されていない分割磁心用圧粉磁心を上記の成形金型を用いた本発明の成形方法により成形するとともに、磁路を横断する端面が平行かつ対向して配置された分割磁心用圧粉磁心については、磁路を横断する端面をパンチ面として成形すれば、この場合も対向する磁路を横断する端面１２１は、抜き出し時に摩擦を受けないことから、塑性流動が生じず、絶縁被覆が維持された良好な状態とできるので、渦電流損Ｗ_ｅを低減して、鉄損Ｗを抑制した分割磁心とすることができる。

本発明の分割磁心用圧粉磁心の成形方法により得られる分割磁心は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の電圧の昇圧回路や高圧回路もしくは直流電流から高周波数の交流電流への変換回路等に用いられるリアクトル等として利用することができる。

１０…固定ダイ
１１…固定ダイの貫通孔
２０…可動ダイ
２１…可動ダイの側面
３０…下パンチ
３１…下パンチの上端面
３２…段付き下パンチ
３３…段付き下パンチの段部上面
３４…段付き下パンチの角部
３５…段付き下パンチの角部の側面
４０…上パンチ
４１…上パンチの下端面
１００…分割磁心
１１０…サイドコア
１１１…サイドコアの磁路に対し横断する端面
１２０…ミドルコア
１２１…ミドルコアの磁路に対し横断する端面
１３０…サイドコア
１３１…サイドコアの磁路に対し横断する端面

Claims (4)

1. 磁路の中途で分割され、磁路に対し横断する端面を有する複数の圧粉磁心を組み合わせて構成される分割磁心用圧粉磁心のうちの少なくとも１つの分割磁心用圧粉磁心の成形方法であって、
   圧粉磁心の前記端面に隣接する側面を形成する貫通孔を有する固定ダイと、
   前記固定ダイの前記貫通孔に摺動自在に嵌合され、その側面と前記貫通孔とで型孔を構成するとともに、該側面が前記端面を形成する可動ダイと、
   前記型孔に摺動自在に嵌合し、その上端面が圧粉磁心の下面を形成する下パンチと、
   前記型孔に摺動自在に嵌合し、その下端面が圧粉磁心の上面を形成する上パンチと、からなる成形金型を用い、
   前記型孔と前記下パンチの上端面から形成されるキャビティに、表面が絶縁被覆された軟磁性粉末を主原料とする原料粉末を充填し、
   前記上パンチおよび前記下パンチにより充填された原料粉末を押圧して圧縮成形し、
   前記下パンチと前記可動ダイを同期させて、前記固定ダイと相対的に上昇して圧縮成形された成形体を前記型孔から抜き出すことを特徴とする分割磁心用圧粉磁心の成形方法。
2. 前記可動ダイと前記下パンチを一体化し、圧粉磁心の下面を形成する段部上面と、圧粉磁心の磁路に対し横断する前記端面を形成する角部側面を備えた段付き下パンチを用いることを特徴とする請求項１に記載の分割磁心用圧粉磁心の成形方法。
3. 前記成形金型が、圧粉磁心の内周側面を形成するコアロッドを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の分割磁心用圧粉磁心の成形方法。
4. 可動ダイは、前記圧粉磁心の磁路に対し横断する２つの前記端面を形成する２つの側面を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分割磁心用圧粉磁心の成形方法。

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