JPH09294342A - モータコアおよびこれの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程が簡略であり、渦電流を抑制するこ
とで高効率を達成できるモータコアを提供する 【解決手段】 磁性材料からなる粒子１０の表面に樹脂
などの絶縁層１２を形成する。これと、成形用樹脂１４
を混合して成形型１６に納め、加熱し加圧する。加熱に
よって成形用樹脂１４が解けて、結着材となり、前記磁
性材料粒子１０を結着する。このように磁性鋼板を打ち
抜く工程や積層する工程、溶接する工程がなく、簡略な
製造工程によりモータコアが製造できる。また、製造さ
れたモータコアは、磁性材料粒子１０が、その表面の絶
縁層１２により互いに絶縁されているので、どの方向に
おいても渦電流の発生を抑えることができ、よって鉄損
を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体成形により形
成されるステータコアやロータコアなどのモータコアお
よびこれの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータのステータコアやロータコアは、
薄板の磁性鋼板を積層して形成することが一般的であ
る。これは、コア内に発生する渦電流を少なくするため
であるが、鋼板をコア断面形状に打ち抜き、これを積層
し、溶接するなど多くの工程を要する。特に積層工程に
おいては、コアのモータ軸方向の寸法が所定の値となる
ように、厚さの異なる鋼板を入れ替えて軸方向寸法を調
節するなどの作業が必要となるという問題があった。ま
た、溶接による熱履歴によって、組織的な不均一が生
じ、透磁率が低下するという磁気特性の劣化が起きると
いう問題があった。

【０００３】特開昭６１−１０２１５２号公報には、磁
性材料の粉体を焼結し、その後鍛圧して、ステータコア
やロータコアを製造する技術が開示されている。この技
術によれば、前記打ち抜き、積層工程などをなくすこと
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載された技術によれば、磁性材料の粉体を焼結、
鍛圧したのみであるので、粉体どうしは電気的に導通し
ており、コア内に、モータの効率を落とす渦電流が発生
するという問題があった。

【０００５】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、製造工程が簡略であり、渦電流を抑
制することで高効率を達成できるモータコアを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかるモータコアは、磁性材料の粒子を
芯材とし、表面に絶縁層を有する粉体を成形して作成さ
れている。この構成によれば、表面に形成された絶縁層
により各粉体間の電気的な絶縁が確保され、渦電流の発
生を抑えることができる。渦電流は、モータの鉄損の一
部を構成するので、これを減少させることによって、モ
ータの効率の向上が図られる。また、薄板鋼板の打ち抜
き、積層、溶接などの工程がなく、製造工程が簡略とな
り、また溶接による熱履歴の影響もなくすことができ
る。

【０００７】さらに、前記絶縁層は樹脂を用いることが
できる。

【０００８】また、本発明にかかるモータコアの製造方
法は、磁性材料の粒子の表面に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層が形成された磁性材料の粒子を結着材に
より結着しつつ、所定の形状に成形する工程と、を含ん
でいる。

【０００９】この方法によれば、磁性材料の粒子の各々
が電気的に絶縁された状態のモータコアを作成すること
ができる。よって、この方法によって作成されたモータ
コアは、渦電流が少なく高効率となる。また、鋼板の打
ち抜き、積層、溶接などの工程をなくすことができ、全
体として工程を減らすことができる。

【００１０】さらに、前述のモータコア製造方法におい
て、前記磁性材料粒子の表面に絶縁層が形成された後、
さらにその表面に前記結着材の層を形成する工程を含む
ものとすることもできる。

【００１１】この方法によれば、少量の結着材で確実に
隣接粒子間を結着することができ、磁性材料粒子の占積
率を高めることができる。よって、モータコアの透磁率
が向上し、モータの性能が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以
下、実施形態と記す）を図面に従って説明する。図１
は、本実施形態のステータコアの製造方法を示す工程図
である。平均粒径数百μｍの純鉄またはケイ素綱などの
磁性材料粒子１０の表面にスプレードライ法や粉体塗装
法などにより所定の樹脂を塗布して絶縁層１２を形成す
る。この絶縁層１２の材料としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリア
ミド（ＰＡ）などを用いることができる。そして、絶縁
層１２が形成された磁性材料粒子１０と、成形用樹脂１
４を混合して成形型１６に納める。成形用樹脂１４は、
エポキシ樹脂、セルロース、ポリビニルアルコール（Ｐ
ＶＡ）などを使用することができる。また、成形型１６
は所望の形状が得られるものであり、本実施形態の場合
はステータコアの形状となっている。そして、成形型１
６ごと加熱し、また加圧型１８により加圧する。加熱に
よって成形用樹脂１４が溶解し、加圧によって、粒子間
の隙間が埋められる。その後、冷却によって前記成形用
樹脂１４が硬化して結着材として作用し、所望の形状の
ステータコア２０が完成する。

【００１３】図２は、前述の方法によって、形成された
コアの微視的な断面図である。磁性材料粒子１０は、絶
縁層１２により被覆され、さらに成形用樹脂１４が一旦
解けた後、再硬化した結着材２２に囲まれて、互いに絶
縁された状態となっている。なお、絶縁層１２の樹脂の
軟化温度を成形用樹脂１４のそれより高いものとしてお
き、加熱工程において絶縁層１２の樹脂の軟化温度より
温度が上がらないように管理すれば、絶縁層１２が破壊
されることがない。よって、確実に磁性材料粒子１０ど
うしの絶縁を確保することができる。また、加圧成形を
行っているので、粒子間隔を小さくすることができる。

【００１４】図３には、他の実施形態の磁性材料粒子お
よびその樹脂層が示されている。磁性材料粒子３０は、
前述の実施形態と同様、平均粒径が数百μｍである。そ
の表面には図３（ａ）に示すように、絶縁層３２が形成
され、この層の材料は、熱硬化性で導電性のない樹脂で
ある。さらに、同図に示すように、この絶縁層３２の上
に成形樹脂層３４が形成され、この層の材料は熱可塑性
樹脂である。これらの樹脂は、前述の実施形態と同様、
スプレードライ法や粉体塗装法などによって形成するこ
とができる。このように、絶縁層３２および成形樹脂層
３４が形成された磁性材料粒子３０を図１に示す実施形
態と同様に成形型に納め加熱すると、図３（ｂ）に示す
ように、表面の成形樹脂層３４が溶解する。そして、加
圧によって図３（ｃ）のように、磁性材料粒子３０間の
距離が狭められる。このとき、絶縁層３２は熱硬化性樹
脂であるので、磁性材料粒子３０の絶縁性は確実に保持
される。そして、冷却によって成形樹脂層３４を形成し
ていた樹脂が再度硬化して、結着材３６となる。

【００１５】また、本実施形態においては、実際に磁性
材料粒子３０間の結着が行われる粒子表面に結着材を配
置することによってより少ない結着材でコアを作成する
ことができる。したがって、各磁性材料粒子３０の間隔
を狭めることができ、コアの単位体積あたりの磁性材料
の量、すなわち磁性材料の占積率を向上させることがで
きる。よって、透磁率が高まりモータの性能向上が図れ
る。また、磁性材料粒子３０の間隔は、ほぼ絶縁層３２
と成形樹脂層３４の厚さにより決まるので、コアの部位
によって占積率にむらができることも防止される。

【００１６】前述の絶縁層１２，３２は樹脂材料で形成
されている。樹脂は一般的に反磁性を示し、これはモー
タコアの透磁率を低下させるように働くので、絶縁層の
材質としては、常磁性または強磁性を示しかつ抵抗の大
きいものが、より好ましい。このような材料としては、
Ｍｎ_0.5 Ｚｎ_0.5 Ｆｅ₂ Ｏ₄ などのフェライト系のセラ
ミック材などがある。このようなセラミック材は一般的
に融点が高いので、プラズマジェットを用いた溶射など
の方法によって、絶縁層を形成する必要がある。このよ
うに、セラミック材の絶縁層を有する磁性材料粒子を図
１に示した方法と同様に、成形用樹脂と混合して加熱・
加圧すれば、コアを作成することができる。また、図３
に示すように、セラミック材絶縁層の表面にさらに、成
形樹脂層を形成して、型内で加熱・加圧してもよい。

【００１７】以上の各実施形態によれば、モータコアの
断面形状に薄板の磁性鋼板を打ち抜き、これを積層し、
溶接して作製した場合に比べて、製造工程を簡略化する
ことができる。薄板鋼板をコア断面形状に打ち抜く際に
は、その端部にバリが発生する。このバリは、鋼板を次
工程で積層する際に隣接する鋼板の絶縁層を破壊する可
能性があり、これによって渦電流がより発生し、効率を
低下させる場合がある。また、絶縁層が破壊されないま
でも、バリによって隙間が生じ磁性材料の密度が高めら
れなくなる。また、コイルを形成する際に、このバリが
コイルの導線の絶縁を破壊する可能性もある。これらの
ために、打ち抜きにより鋼板を作製する場合は、このバ
リを処理するための工程が必要であった。しかし、前述
の各実施形態によれば、打ち抜きの必要がないのでバリ
処理の工程は必要がなく、よって製造工程の簡略化が図
られる。

【００１８】また、従来の磁性鋼板を積層する工程にお
いては、積層厚さを所定のものとするために、異なる厚
さの磁性鋼板を数種類用意しておき、これらと入れ替え
ることによって、厚さの調節を行っている。このような
繁雑な作業は生産効率を低下させ、また自動化が比較的
困難である。前述の各実施形態においては、積層工程そ
のものがないので、このような作業の必要もない。

【００１９】また、従来の溶接工程によれば、磁性材料
が加熱され、この熱履歴により組織的に不均一となり、
磁気特性が劣化することがある。また、溶接部分におい
ては、隣接する鋼板との絶縁が確保されておらず、この
部分で渦電流が発生する可能性がある。しかしながら前
述の各実施形態においては溶接工程がなく、このような
問題が発生しない。磁性材料粒子の結着用の樹脂を溶解
するために加熱が行われるが、樹脂材料が溶解する程度
の加熱では磁性材料粒子の磁気特性は変化することはな
く、問題とならない。

【００２０】前述の各実施形態の方法により形成された
コアは、各磁性材料粒子１０，３０が絶縁されているの
で、渦電流の発生が抑えられる。前述の磁性鋼板を積層
してコアを作製する場合は、隣接する磁性鋼板が絶縁層
により絶縁されており、よって鋼板の形成する面の法線
方向には電流は流れず、この成分を有する渦電流は抑制
されている。よって、モータの軸を含む平面内での渦電
流はごく少ない。しかし、磁性鋼板の面内では渦電流の
抑制がなされていない。一方、各実施形態のコアにおい
ては、各磁性材料粒子１０，３０が各々絶縁されている
ので、電気的な絶縁性に関して異方性がない。したがっ
て、どのような方向の渦電流をも抑制することができ、
鉄損を低減し、モータの効率を向上させることができ
る。

【００２１】また、各実施形態のコアは表面に磁性材料
粒子が露出しておらず、コイル形成時に巻き付ける導線
の絶縁被膜を破壊することがない。

【００２２】なお、以上の説明においては、ステータコ
アを作製する場合について述べたが、ロータコアに関し
ても、成形型・加圧型をこれに適した形状とすることに
より、同様の方法で作製することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、磁性材料粒子の表面に
形成された絶縁層によって、各粒子間の絶縁性が確保さ
れ、渦電流の発生を防止することができる。また、薄板
鋼板の打ち抜き工程、積層工程および溶接工程がないの
で、製造工程が簡略化される。また、結着材を粒子表面
に層状に形成することにより、結着材の量を少なくし、
磁性材料粒子の間隔を小さくし、均一化することができ
る。粒子間隔が短くなれば磁性材料の占積率が向上し、
コアの透磁率を向上する。また、粒子間隔を均一化する
ことによって、コアの透磁率の部位により異なることを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる実施形態のモータコアの製造
方法の概略工程図である。

【図２】 本発明にかかる実施形態のモータコアの微視
的な断面図である。

【図３】 本発明にかかる他の実施形態のモータコアお
よびこれの材料となる磁性材料粒子の微視的な断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，３０ 磁性材料粒子、１２，３２ 絶縁層、１４
成形用樹脂、１６成形型、１８ 加圧型、２０ ステ
ータコア、２２，３６ 結着材、３４ 成形樹脂層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料の粒子を芯材とし、表面に絶縁
   層を有する粉体を成形して作成されたモータコア。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータコアであって、
   前記絶縁層は、絶縁性の樹脂からなるモータコア。
3. 【請求項３】 磁性材料の粒子の表面に絶縁層を形成す
   る工程と、前記絶縁層が形成された磁性材料の粒子を結
   着材により結着しつつ、所定の形状に成形する工程と、
   を含むモータコアの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモータコアの製造方法
   であって、前記磁性材料粒子の表面に絶縁層が形成され
   た後、さらにその表面に前記結着材の層を形成する工程
   を含むモータコアの製造方法。