WO2005107039A1

WO2005107039A1 - 圧粉磁心およびその製造方法

Info

Publication number: WO2005107039A1
Application number: PCT/JP2005/007780
Authority: WO
Inventors: Haruhisa Toyoda; Kazuhiro Hirose; Atsushi Sato
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US7608968B2; EP1742327A4; WO2005107038A1; JPWO2005107038A1; US20080067887A1; EP1742327A1; JPWO2005107039A1

Abstract

　ステータコア（１０）は、第１および第２の環状圧粉磁心部品（５）を備えている。第１および第２の環状圧粉磁心部品（５）の各々は、弧状に延在するヨーク部（４）と、ヨーク部（４）の半径方向に突出するティース部（２）とを一体的に有する複数の弧状圧粉磁心部品（７）を有している。複数の弧状圧粉磁心部品（７）の各々は、ヨーク部（４）の周方向に沿って配置されて接合されており、第１および第２の環状圧粉磁心部品（５）は、互いに高さ方向に積層されて接合されている。これにより、プレス機の大型化を抑止することができ、良好な磁気特性が得られ、取り扱いが容易になる。

Description

圧粉磁心およびその製造方法

技術分野

[0001] この発明は、一般的には、圧粉磁心およびその製造方法に関し、より特定的には、電動機のステータコアなどとして用いられる圧粉磁心およびその製造方法に関する。背景技術

[0002] 従来、電動機のステータコアなどとして用いられる磁心は、電磁鋼板材を型打ち抜きし、その後に複数枚の電磁鋼板材を積層し、その積層したものにコイルを巻き付けることによって作製されて、る。

[0003] また従来、電動機のステータコアなどとして用いられる磁心を、磁性粉末を加圧成形して作成することが知られており、このような技術は、たとえば特開 2004— 40871 号公報 (特許文献 1)に開示されている。

[0004] 図 23は、特許文献 1に開示されたステータコアを製造する方法を示す斜視図である。図 23を参照して、周方向に縦割り分割された形状のコアピース 105が、磁性粉体と絶縁部材との複合材料を成形することにより形成される。コアピース 105の電線卷回部にコイル（図示せず）が卷回される。コイルが卷回されたコアピース 105を複数個、周方向に組合せて、隣り合うコアピース 105の接合面 105a同士を接合することによりステータコア 110が形成される。

特許文献 1：特開 2004— 40871号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力し特許文献 1では、高さ方向の寸法の大きいステータコアを製造しょうとすると、コアピース 105の高さ方向の寸法 H11が大きくなり、プレス機の大型化を招くという問題があった。図 24 (a)は、特許文献 1のコアピースの製造に用いられる金型のダイの平面図であり、 (b)は（a)の XXIVB— XXIVB線に沿う断面に対応した概略断面図である。図 24を参照して、通常、コアピース 105は、軟磁性粉末を金型 151に充填し、上下方向（高さ方向）からそれぞれ上パンチ 152と下パンチ 153とによって加圧することによって成形される。上パンチ 152および下パンチ 153のストローク（必要な可動範囲）は、成形体の高さ方向の寸法 H11の約 5〜6倍（5〜6 X H11)である。このため、コアピース 105の高さ方向の寸法 H11がたとえば 10mm程度であれば上パンチ 152および下パンチ 153のストロークは約 60mm程度である力たとえば高さ方向の寸法が 50mmのステータコアを製造しょうとすると、コアピース 105の高さ方向の寸法 HI 1も 50mmとなり、上パンチ 152および下パンチ 153のストロークは約 300mmとなる。その結果、プレス機の大型化を招く。

[0006] また特許文献 1では、高さ方向の大きいステータコアを製造しょうとすると、コアピース 105内の密度分布が不均一になり、磁気特性が低下するという問題があった。上述のように、高さ方向の寸法の大きいステータコアを製造しょうとすると、コアピース 1 05の高さ方向の寸法 H11が大きくなる。これにより、軟磁性粒子を加圧する際に上パンチと下パンチとの距離が大きくなり、軟磁性粒子が高さ方向において均一にカロ圧されなくなる。その結果、コアピース 105内の高さ方向の密度分布が不均一になり、密度が低い部分の磁気特性が低下する。

[0007] また特許文献 1では、製造時におけるコアピース 105の取り扱いが難しいという問題があった。図 23を参照して、コアピース 105の外周面 108bは曲面になっているので、たとえば成形後の熱処理時などに横に倒した状態 (外周面 108bを下にした状態）でコアピース 105を保持すると自重で外周面 108bが変形するおそれがある。このため、製造時においてコアピース 105を取り扱う際には、立てた状態（下面 108aを下にした状態）でコアピース 105を保持する必要がある。しかし、コアピース 105は、幅方向の寸法 W11 (図 23)に対する高さ方向の寸法 HI 1の比が大きい形状を有しているので、立てた状態が不安定であり、倒れるおそれがある。このため、製造時における取り扱いが難しいという問題があった。特に、成形後の熱処理時に炉内においてコアピース 105が倒れると、倒れたコアピースを除去するために炉を停止する必要があり、熱処理のタクトタイムの増加を招く。

[0008] また特許文献 1では、図 23に示すようにコイルを卷回するための電線卷回部の高さとステータコア 110の全体高さとが同じである。このため、図 25に示すように電線卷回部にコイル 106を卷回すると、コイル 106は卷回した高さ H12分だけステータコア 11 0の表面力も突き出し、いわゆるオーバーハングが生じる。これにより、オーバーハングが生じた分だけモータが大型化するという問題があった。

[0009] また特許文献 1では、図 23に示すようにコイルを卷回するための電線卷回部のコーナ一部が角張っている。このため、図 26に示すようにコアピース 105の電線卷回部にコイル 106を卷回すると、その卷回時に電線卷回部の角張った角部 (領域 S1)でコィル 106の絶縁被膜が破損するという問題があった。

[0010] そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高さ方向の寸法の大ヽ圧粉磁心を製造してもプレス機の大型化を抑止することができ、良好な磁気特性が得られ、製造時における部品取り扱いが容易である圧粉磁心およびその製造方法を提供することである。

[0011] またこの発明の他の目的は、コイルのオーバーハングを防止すること、またはコイルの絶縁被膜の破損を防止することである。

課題を解決するための手段

[0012] 本発明の圧粉磁心は、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品を備えている。第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の各々は、弧状に延在するヨーク部と、ヨーク部の半径方向に突出するティース部とを一体的に有する複数の弧状圧粉磁心部品を有してヽる。複数の弧状圧粉磁心部品の各々は、ヨーク部の周方向に沿って配置されて接合されており、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品は、互いに高さ方向に積層されて接合されている。

[0013] 本発明の圧粉磁心の製造方法は、軟磁性粉末を加圧成形することによって、弧状に延在するヨーク部と、ヨーク部の半径方向に突出するティース部とを一体的に有する複数の弧状圧粉磁心部品を形成する工程と、複数の弧状圧粉磁心の各々をヨーク部の周方向に沿って配置して接合することによって、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の各々を作製する工程と、複数の弧状圧粉磁心の各々を高さ方向に重ね合わせて接合する工程とを備えてヽる。

[0014] 本発明の圧粉磁心およびその製造方法によれば、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品によって圧粉磁心は高さ方向に分割されているので、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の各々を構成する弧状圧粉磁心部品の高さ方向の寸法は従来の圧粉磁心を構成する部品の高さ方向の寸法よりも小さくなる。これにより、高さ方向の寸法の大きい圧粉磁心を製造しても、圧粉磁心を構成する部品の高さ方向の寸法を小さく保つことができるので、プレス機の大型化を抑止することができる。

[0015] また、弧状圧粉磁心部品の高さ方向の寸法が従来よりも小さくなるので、弧状圧粉磁心部品をプレス成形する際に軟磁性粒子を高さ方向において均一に加圧することができる。その結果、弧状圧粉磁心部品内の高さ方向の密度分布が均一になり、高さ方向の寸法の大きい圧粉磁心を製造しても良好な磁気特性が得られる。

[0016] さらに、弧状圧粉磁心部品の高さ方向の寸法が従来よりも小さくなるので、弧状圧粉磁心部品の幅方向の寸法に対する高さ方向の寸法の比が従来よりも小さくなる。このため、製造時において弧状圧粉磁心部品を立てた状態で安定して保持することができ、取り扱いが容易である。

[0017] 上記の圧粉磁心にお!、て好ましくは、複数の弧状圧粉磁心部品の各々の接合部には接合による境界面がある。境界面における複数の弧状圧粉磁心部品の各々の表面粗さ Ryは 3 μ m以下である。

[0018] これにより、圧粉磁心の完成品を観察することにより、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品が積層されて構成されていることを判別することができ、複数の弧状圧粉磁心部品の各々がヨーク部の周方向に沿って配置されていることを判別することができる

[0019] 上記の圧粉磁心において好ましくは、弧状圧粉磁心部品の境界面に榭脂を介在させて弧状圧粉磁心部品同士が固定されている。この榭脂は、室温自然乾燥タイプの接着剤でもよいし、加熱処理して接着力の発現する接着剤でもよいし、加熱することにより榭脂が軟ィ匕して両圧粉磁心部品の粒子間空孔に流れ込むことによって榭脂のアンカー効果により接着力が発現するものでもよい。

[0020] 上記の圧粉磁心において好ましくは、ティース部の高さ方向の寸法はヨーク部の高さ方向の寸法よりも小さい。

[0021] これによりティース部にコイルを卷回した場合でも、コイルがヨーク部の表面よりも突出する、いわゆるオーバーハングを防止することができ、コイルを有する圧粉磁心の大型化を抑制することができる。 [0022] 上記の圧粉磁心において好ましくは、ティース部のコーナー部はラウンド形状を有している。

[0023] これによりティース部にコイルを卷回した場合でも、コイルの絶縁被膜がティース部の角張ったコーナー部で破損することを防止することができる。

[0024] 上記の圧粉磁心において好ましくは、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品は、凹凸およびボルトの少なくとも 1つで固定されており、その凹凸またはボノレトの揷入部はョーク部の内周側の端面と外周側の端面とのうちティース部が位置する側とは反対側の端面付近に位置して、る。

[0025] この圧粉磁心においてはティース部力ヨーク部へ、またヨーク部力ティース部へ伸びるように磁力線が生じるため、ティース部が位置する側のヨーク部の端面付近には磁力線が存在することになる。この磁力線の存在する領域に凹凸またはボルトの挿入部を配置すると磁気特性が劣化する恐れがある。このため、この凹凸またはボルトの揷入部を、ティース部が位置する側とは反対側の端面付近に配置することにより磁気特性の劣化を防止しつつ、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品を固定することができる。

[0026] 上記の圧粉磁心において好ましくは、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の間に挟み込まれた他の環状圧粉磁心部品がさらに備えられ、他の環状圧粉磁心部品は、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品と同一の平面形状を有し、かつヨーク部とティース部との断面形状がストレートな形状を有して、る。

[0027] 上記の他の圧粉磁心部品を第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の間に挟み込むことにより、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品の各々の高さ方向の寸法をさらに小さくすることができる。

[0028] 上記の圧粉磁心の製造方法において好ましくは、複数の弧状圧粉磁心部品の各々の加圧成形に用いられる金型は、ティース部を加工する金型部分とヨーク部をカロェする金型部分とに少なくとも分けられており、ティース部を加工する金型部分は金型のダイに対して固定されており、ヨーク部を加工する金型部分はダイに対して移動可能である。

[0029] このようにティース部をカ卩ェする金型部分を金型のダイに対して固定することにより、ティース部の角部をラウンド形状に加工する場合でも、ティース部を加工する金型部分の強度を確保しつつ、ティース部を所望の形状に加工することが可能となる。発明の効果

[0030] 以上説明したように、本発明の圧粉磁心およびその製造方法によれば、高さ方向の寸法の大き!/、圧粉磁心を製造してもプレス機の大型化を抑止することができ、良好な磁気特性が得られ、製造時における部品取り扱いが容易である圧粉磁心を得ることがでさる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]この発明の実施の形態において作製するステータコアが設けられた電動機の平面図である。

[図 2]図 1の II II線に沿う概略断面図である。

[図 3]環状圧粉磁心部品の構成を示す一部破断斜視図である。

[図 4]弧状圧粉磁心部品の構成を示す斜視図である。

[図 5]図 2の V—V線に沿う概略断面図である。

[図 6A]ティース部における図 2の V—V線に沿う概略断面図である。

[図 6B]ティース部における図 2の V— V線に沿う他の概略断面図である。

[図 7]図 1中のステータコアの表面の組織を拡大して示した模式図である。

[図 8]図 2の領域 Sおよび図 1の領域 Uにおける複数の弧状圧粉磁心部品の各々の接合部付近を拡大して示す概略断面図である。

[図 9A]この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法の第 1工程を示す説明図であって、金型のダイの平面図である。

[図 9B]図 9Aの IXB— IXB線に沿う断面に対応した概略断面図である。

[図 9C]図 9Aの IXC— IXC線に沿う断面に対応した概略断面図である。

[図 10A]この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法の第 2工程を示す説明図であって、弧状圧粉磁心部品の平面図である。

[図 10B]図 10Aの XB—XB線に沿う概略断面図である。

[図 11A]この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法の第 3工程を示す説明図であって、環状圧粉磁心部品の平面図である。 [図 11B]図 11Aの XIB— XIB線に沿う概略断面図である。

圆 12A]この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法の第 4工程を示す説明図であって、 2個の環状圧粉磁心部品が積層された状態での平面図である。

[図 12B]図 12Aの ΧΠΒ— ΧΠΒ線に沿う概略断面図である。

圆 13A]この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法の第 5工程を示す説明図であって、コイルが卷回された状態での平面図である。

[図 13B]図 13Aの ΧΙΠΒ— ΧΙΠΒ線に沿う概略断面図である。

[図 14]ティース部形成部を上下方向に移動可能とした場合の図 9Aの IXB— IXB線に沿う断面に対応したティース部形成部の部分断面図である。

[図 15]ティース部形成部を上下方向に移動可能とした場合の図 9Aの IXB— IXB線に沿う断面に対応した他のティース部形成部の部分断面図である。

[図 16A]図 15の金型を用、て形成されたティース部の断面形状を示す図である。

[図 16B]図 16Aのティース部にコイルを卷、た場合の断面形状を示す図である。圆 17]2個の環状圧粉磁心部品の間に他の環状圧粉磁心部品を挟む様子を説明するための図である。

[図 18]凹凸またはボルト挿入部の配置位置を説明するための図である。

[図 19]凹凸またはボルト挿入部の他の配置位置を説明するための図である。

[図 20]この発明の実施の形態における他のステータコアの構成を示す平面図である圆 21]この発明の実施の形態における他の弧状圧粉磁心部品の構成を示す斜視図である。

圆 22]この発明の実施の形態におけるさらに他の弧状圧粉磁心部品の構成を示す斜視図である。

圆 23]特許文献 1に開示されたステータコアを製造する方法を示す斜視図である。

[図 24] (a)特許文献 1のコアピースの製造に用いられる金型のダイの平面図である。 ( b) (a)の XXIVB— XXIVB線に沿う断面に対応した概略断面図である。

圆 25]オーバーハングが生じた様子を示す概略斜視図である。

[図 26]ティース部のコーナー部が角張っていることにより生じる問題を説明するための概略断面図である。

符号の説明

[0032] 1 電動機、 2 ティース部、 2a 突起部、 3 鍔部、 4 ヨーク部、 4b 突出部、 4c 上面、 4d, 4e 端面、 5 環状圧粉磁心部品、 5a 他の環状圧粉磁心部品、 5al, 1 05a 接合面、 6, 106 コイル、 6a 表面、 7 弧状圧粉磁心部品、 9 榭脂、 10, 11 0 ステータコア、 11 ローターコア、 12 永久磁石、 13 回転軸、 20 凹凸またはボルト揷入部、 21 金属磁性粒子、 22 絶縁被膜、 23 軟磁性粒子、 24 有機物、 31 接合面、 32 境界部、 33 接着層、 51 ダイ、 52, 162b ティース部形成部、 52a 溝部、 53a ヨーク部形成用下パンチ部、 53b 鍔部形成用下パンチ部、 54, 164 上ノンチ、 105 コアピース、 108a 下 ®、 108b 周面、 151 152 上ノンチ、 153 下パンチ、 162a 固定部、 162b ティース部形成部。

発明を実施するための最良の形態

[0033] この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

[0034] 図 1はこの発明の実施の形態におけるステータコアを有する電動機の平面図である。図 2は図 1の II II線に沿う概略断面図である。図 3は環状圧粉磁心部品の構成を示す一部破断斜視図である。図 4は弧状圧粉磁心部品の構成を示す斜視図である。図 5は図 2の V—V線に沿う概略断面図である。

[0035] 図 1を参照して、電動機 1は、リング状のステータコア 10と、ステータコア 10の内周側に配置された円柱状のローターコア 11とを備える。ローターコア 11は、中心部に回転軸 13を有する。ローターコア 11が回転軸 13を中心に回転することによって、電動機 1から回転運動が出力される。ローターコア 11の周縁には、所定の角度ごとに永久磁石 12が埋め込まれている。ステータコア 10は、複数の軟磁性粒子が互いに接合されること〖こよって形成されて、る。

[0036] 図 2を参照して、ステータコア 10は、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5、 5を備えている。第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5、 5は、その高さ方向（矢印 A方向）に積層されて接合されている。第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5、 5は、互いに同じ平面形状を有している。

[0037] 図 3および図 4を参照して、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5、 5は、複数の弧状圧粉磁心部品 7を有している。複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々は、ヨーク部 4の周方向（矢印 B方向）に沿って配置されて接合されている。つまり、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々は、その高さ方向（矢印 A方向）に積層されて接合されており、かつヨーク部 4の周方向（矢印 B方向）に沿って配置されて接合されている。

[0038] 複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々は、周方向弧状に延在するヨーク部 4と、ヨーク部 4からヨーク部 4の半径方向内周側に突出するティース部 2と、複数のティース部 2 の各々の突出部先端にぉ、て周方向に張り出した鍔部 3とを有して、る。これらのョーク部 4とティース部 2と鍔部 3とは一体的に形成されている。

[0039] ヨーク部 4とティース部 2と鍔部 3との各下面はフラットな面を構成している。弧状圧粉磁心部品 7の高さ方向 Aの寸法 T2は、ステータコア 10の高さ方向 Aの寸法 HIの 2分の 1となっている。またティース部 2の高さ方向 Aの寸法 T1はヨーク部 4の高さ方向 Aの寸法 T2よりも小さい。このため、ティース部 2の上面はヨーク部 4および鍔部 3 の上面よりも高さ方向 Aにおいて低いレベル（つまり下面側）〖こ位置している。なお、 W1は弧状圧粉磁心部品 7の幅方向の寸法を示して、る。

[0040] 図 1および図 2を参照して、高さ方向に積層された 2つの弧状圧粉磁心部品 7におけるティース部 2にはコイル 6が卷回されている。このコイル 6は、絶縁被膜によって覆われた螺旋状に延びる導線によって形成されている。導線は、ティース部 2の表面から離れる方向に多層に巻かれている。導線は、たとえば銅カゝら形成されており、その直径は、 0. 3mmから 3mm程度である。絶縁被膜は、たとえば一般的なエナメル (琺瑯)から形成されており、その厚みは 30 m程度である。コイル 6はヨーク部 4と鍔部 3 とに挟まれるように配置されており、これによつてティース部 2に対するコイル 6の位置が固定されている。

[0041] 図 5を参照して、コイル 6が卷回されたティース部 2のコーナー部 Cはラウンド形状を有しており、各コーナー部 Cの曲率半径 Rはティース部 2の幅を W2としたとき、たとえば 0. 3mm以上 0. 5 XW2以下であることがより好ましい。

[0042] なお、本実施の形態においては、ティース部が円の断面形状を有する場合について示したが、本発明のラウンド形状はこのような場合に限定されるものではなぐ図 6 Aに示すような楕円である場合や、図 6Bに示すような四角形の頂点が丸く削られた形状である場合に、コイルの損傷を防止すると、う上記効果を得ることができる。

[0043] 図 7は、図 1中のステータコアの表面の組織を拡大して示した模式図である。図 7を参照して、ステータコア 10を構成する複数の軟磁性粒子 23は、金属磁性粒子 21と、金属磁性粒子 21の表面を取り囲む絶縁被膜 22とを備えている。複数の軟磁性粒子 23の間には、有機物 24が介在している。軟磁性粒子 23の各々は、有機物 24によつて接合されていたり、軟磁性粒子 23が有する凹凸の嚙み合わせによって接合されている。

[0044] 金属磁性粒子 21は、たとえば、鉄 (Fe)、鉄 (Fe) シリコン（Si)系合金、鉄 (Fe)— 窒素 (N)系合金、鉄 (Fe) ニッケル (Ni)系合金、鉄 (Fe)—炭素 (C)系合金、鉄 (F e) ホウ素（B)系合金、鉄 (Fe) コバルト (Co)系合金、鉄 (Fe) リン (P)系合金、鉄（Fe) -ニッケル (Ni) -コバルト（Co)系合金および鉄 (Fe) -アルミニウム (A1) - シリコン (Si)系合金など力も形成することができる。金属磁性粒子 21は、金属単体でち合金でもよい。

[0045] 絶縁被膜 22は、たとえば、金属磁性粒子 21をリン酸処理することによって形成されている。また好ましくは、絶縁被膜 22は酸化物を含有する。この酸化物を含有する絶縁被膜 22としては、リンと鉄とを含むリン酸鉄の他、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸ィ匕ジルコニウムなどの酸ィ匕物絶縁体を使用することができる。絶縁被膜 22は、図中に示すように 1層に形成されてヽても良ヽし、多層に形成されて!ヽても良!ヽ。

[0046] 絶縁被膜 22は、金属磁性粒子 21間の絶縁層として機能する。金属磁性粒子 21を絶縁被膜 22で覆うことによって、ステータコア 10の電気抵抗率 pを大きくすることができる。これにより、金属磁性粒子 21間に渦電流が流れるのを抑制して、渦電流に起因する鉄損を低減させることができる。

[0047] 有機物 24としては、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、ポリフエ-レンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドまたはポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性榭脂や、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリイミドまたは高分子量ポリエチレンなどの非熱可塑性榭脂や、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、ォレイン酸リチウムまたはォレイン酸カルシウムなどの高級脂肪酸を用いることができる。また、これらを互いに混合して用いることもできる。なお

、高分子量ポリエチレンとは、分子量が 10万以上のポリエチレンをいう。

[0048] 有機物 24は、複数の軟磁性粒子 23の間を強固に接合して、ステータコア 10の強度を向上させる。また、有機物 24は、ステータコア 10を得るための加圧成形時に潤滑剤として機能する。これにより、軟磁性粒子 23同士が擦れ合って、絶縁被膜 22が破壊されることを防止する。

[0049] 図 8は図 2の領域 Sおよび図 1の領域 Uにおける複数の弧状圧粉磁心部品の各々の接合部付近を拡大して示す概略断面図である。図 8を参照して、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々の接合部には、接合による境界部 32が存在している。

[0050] 複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々は加圧成形によって形成されるので、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々の接合面 31における表面粗さは加圧成形に用いられる金型の表面粗さを反映する。具体的には、金型の表面粗さ Ryは通常 0. 3 m以下であるため、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々の接合面 31の表面粗さ Ryは 3 μ m以下となる。なお、表面粗さ Ryとは、最大高さ Ryを意味している。ここで、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々の接合を強化するために、境界部 32にはたとえば図示した熱可塑性ポリアミドなどの接着層 33などが形成されていてもよぐまた境界部 32には空間があってもよい。

[0051] 次に、この実施の形態における圧粉磁心の製造方法について説明する。

[0052] 図 9〜図 13は、この発明の一実施の形態における圧粉磁心の製造方法を工程順に示す説明図である。

[0053] なお、図 9Aは金型のダイの平面図であり、図 9Bは図 9Aの IXB— IXB線に沿う断面に対応した概略断面図であり、図 9Cは図 9 Aの IXC— IXC線に沿う断面に対応した概略断面図である。

[0054] また図 10Aは弧状圧粉磁心部品の平面図であり、図 10Bは図 10Aの XB—XB線に沿う概略断面図である。また図 11Aは環状圧粉磁心部品での平面図であり、図 11 Bは図 11Aの XIB— XIB線に沿う概略断面図である。また図 12Aは 2個の環状圧粉磁心部品が積層された状態での平面図であり、図 12Bは図 12 Aの ΧΠΒ— ΧΠΒ線に沿う概略断面図である。また図 13Aはコイルが卷回された状態での平面図であり、図 13Bは図 13Aの ΧΙΠΒ— ΧΙΠΒ線に沿う概略断面図である。

[0055] 図 9A〜図 9Cを参照して、まず、弧状圧粉磁心部品を作製するための金型が準備される。この金型は、図 9Bに示すようにダイ 51と、ヨーク部形成用下パンチ 53aと、鍔部形成用下パンチ 53bと、ティース部形成部 52と、上パンチ 54とを有している。ョーク部形成用下パンチ 53a、鍔部形成用下パンチ 53bおよび上パンチ 54はダイ 51に対して上下方向に移動可能である。ティース部形成部 52はダイ 51の位置に対して固定されており移動しな、。下パンチ 53bはティース部形成部 52と一体であってもかまわない。

[0056] また、上パンチ 54、ヨーク部形成用下パンチ 53aおよび鍔部形成用下パンチ 53b のストローク (必要な可動範囲）は、弧状圧粉磁心部品 7の高さ方向の寸法 T2の約 5 〜6倍（5〜6 X T2)であり、従来よりも小さくなつてヽる。

[0057] またティース部形成部 52は、図 9Cに示すように溝部 52aを有しており、溝部 52aの下端コーナー部がラウンド形状となっている。溝部 52aの底部の断面形状をたとえば半円形状部とした場合、コーナー部の曲率半径 Rは溝部 52aの幅を W2としたとき、たとえば 0. 3mm以上 0. 5 XW2以下であることがより好ましい。

[0058] この金型内に、図 7で説明した軟磁性粒子 23と有機物 24とを混合した軟磁性粉末

(図示せず）が充填され、たとえば 700MPaから 1500MPaまでの圧力で加圧成形が行われる。また加圧成形する雰囲気は、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気とすることが好ましい。この場合、大気中の酸素によって軟磁性粉末が酸化されるのを抑制できる。

[0059] この加圧成形においては、ヨーク部はヨーク部形成用下パンチ 53aと上パンチ 54とにより上下方向から加圧され、鍔部は鍔部形成用下パンチ 53bと上パンチ 54とにより上下方向から加圧される。またティース部はティース部形成部 52と上パンチ 54との間で上パンチ 54により上方向から加圧される。

[0060] 図 10Aおよび図 10Bを参照して、上記の加圧成形により軟磁性粉末が圧縮され、弧状に延在するヨーク部 4と、ヨーク部 4の半径方向内周側に突出するティース部 2と、ティース部 2の突出部先端において周方向に張り出した鍔部 3とを有する弧状圧粉磁心部品 7が形成される。これらのヨーク部 4とティース部 2と鍔部 3とは一体的に形成されている。またティース部 2のコーナー部はラウンド形状となるように形成される。

[0061] 次に、弧状圧粉磁心部品 7に絶縁被膜 22の熱分解温度未満の温度で熱処理が行なわれる。絶縁被膜 22がたとえばリン酸被膜である場合、熱処理は、 400°C以上 50 0°C未満の温度で 1時間以上行なう。このような高温下で熱処理を行なうことによって、成形体の内部に存在する歪および転位を取り除き、弧状圧粉磁心部品 7の磁気的特性を大幅に向上させることができる。また、熱処理によって絶縁被膜 22が劣化することがない。

[0062] 図 11Aおよび図 11Bを参照して、上記で得られた弧状圧粉磁心部品 7が複数準備され、ヨーク部 4の各々で環状を形成するようにヨーク部 4の周方向（矢印 B方向）に沿って複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々を配置する。そして、この状態で複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々を接合する。この接合は、たとえば焼きばめなどによる外周部からの締結、凹凸の嵌め合いによる固定、または榭脂を用いた接着などにより行なわれる。これにより、第 1の環状圧粉磁心部品 5が作製される。同様の方法により、第 2の環状圧粉磁心部品 5を作製する。なお、弧状圧粉磁心部品 7同士の接合前に、弧状圧粉磁心部品 7の接合面を研削して平坦部を出すこともできる。

[0063] 図 12Aおよび図 12Bを参照して、上記で得られた第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5が準備される。そして、それらを高さ方向（矢印 A方向）に重ね合わせて接合する。この接合は、たとえばボルトによる固定、凹凸の嵌め合いによる固定、榭脂を用いた接着などにより行なわれる。上記の接合によりステータコア 10が形成される。なお、環状圧粉磁心部品 5同士の接合前に、環状圧粉磁心部品 5の接合面を研削して平坦部を出すこともできる。また、環状圧粉磁心部品 5同士を接合した後にローター部とのギャップ確保のために、鍔部 3のローターと対向する部分を削ることもできる。

[0064] なお、上記においては、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々をヨーク部 4の周方向に沿って配置して接合した後で、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々を高さ方向に重ね合わせて接合する場合について示した。しかし、本発明はこのような場合の他、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々を高さ方向に重ね合わせて接合した後で、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々をヨーク部 4の周方向に沿って配置して接合してもよい。 [0065] 図 13Aおよび図 13Bを参照して、ステータコア 10のティース部 2にコイル 6が卷回される。コイル 6は、絶縁被膜によって覆われた導線を用いて、螺旋状に卷回される。以上に説明した工程により、図 1中に示すコイル 6が卷回されたステータコア 10が完成する。

[0066] この発明の実施の形態によれば、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品 5によってステータコア 10が高さ方向に分割されているので、ステータコア 10の構成部品である弧状圧粉磁心部品 7の高さ方向の寸法 T2は従来のコアピース 105の高さ方向の寸法 HI 1よりも小さくなる。これにより、高さ方向の寸法の大きいコアピースを製造しても、コアピースを構成する部品の高さ方向の寸法を小さく保つことができるので、プレス機の大型化を抑止することができる。

[0067] また、弧状圧粉磁心部品 7の高さ方向の寸法 T2は従来のコアピース 105の高さ方向の寸法 HI 1よりも小さくなるので、弧状圧粉磁心部品 7をプレス成形する際に軟磁性粒子 23を高さ方向において均一に加圧することができる。その結果、弧状圧粉磁心部品 7内の高さ方向の密度分布が均一になり、高さ方向の寸法の大きい圧粉磁心を製造しても良好な磁気特性が得られる。

[0068] さらに、弧状圧粉磁心部品 7の高さ方向の寸法 T2は従来のコアピース 105の高さ方向の寸法 HI 1よりも小さくなるので、弧状圧粉磁心部品 7の幅方向の寸法 W1に対する高さ方向の寸法 T2の比が小さくなる。このため、製造時において弧状圧粉磁心部品 7を立てた状態で安定して保持することができるので、取り扱いが容易である。

[0069] また図 2に示すようにティース部 2の高さ方向の寸法 T1はヨーク部 4の高さ方向の寸法 T2よりも小さいため、このティース部 2にコイル 6を卷回した場合でも、コイル 6の表面 6aがヨーク部 4の上面 4cよりも突出する、 V、わゆるオーバーハングを防止することができ、コイル 6を有するステータコア 10の大型化を抑制することができる。

[0070] また図 5に示すようにティース部 2のコーナー部 Cはラウンド形状を有しているため、ティース部 2にコイル 6を卷回した場合でも、コイル 6の絶縁被膜がティース部 2の角張ったコーナー部で破損することを防止することができる。

[0071] また弧状圧粉磁心部品 7の加圧成形に用いられる金型は、図 9A〜図 9Cに示すようにティース部形成部 52とヨーク部形成用下パンチ 53aとに少なくとも分かれており、ティース部形成部 52はダイ 51に対して固定されており、ヨーク部形成用下パンチ 53 aはダイ 51に対して移動可能である。これにより、ティース部 2のコーナー部をラウンド形状に加工する場合でも、ティース部形成部 52の強度を確保しつつ、ティース部 2を所望の形状に加工することが可能となる。以下、そのことを説明する。

[0072] 図 14は、ティース部形成部を上下方向に移動可能とした場合の図 9Aの IXB— IX B線に沿う断面に対応したティース部形成部の部分断面図である。図 14を参照して、ティース部形成部 162bを固定部 162aに対して移動させて、ティース部形成部 162 bと上パンチ 164とにより上下方向から加圧してティース部を形成することも考えられる。しかし、この場合、ティース部のコーナー部をラウンド形状とするためにティース部形成部 162bの端面形状をラウンド形状とすると、ティース部形成部 162bの先端部分 (領域 P1で示す部分)が細くなり、加圧成形時の圧力によりこの先端部が破損する恐れがある。

[0073] この破損を防止するために、図 15に示すようにティース部形成部 162bの加工面の両端 (領域 P2で示す部分)を平坦とすることも考えられる。しかし、この場合には、図 16Aに示すようにティース部 2には突起部 2aが生じるため、図 16Bに示すようにコィル 6を卷回するとコイル 6の絶縁被膜は突起部 2aの角張った部分 (領域 P3)で破損する恐れがある。

[0074] これに対して、図 9A〜9Cに示すようにティース部形成部 52をダイ 51に対して固定して移動しな、ようにすることで、ティース部形成部 52の強度を確保できるためティース部形成部の先端部分の破損（図 14で説明した破損）を防止でき、かつ図 16Aおよび図 16Bで示す突起部 2aの生じない所望の形状のティース部 2を形成することができる。

[0075] なお上記の実施の形態においては、 2個の環状圧粉磁心部品 5を積層してステータコア 10を構成した場合について説明した力図 17に示すように 2個の環状圧粉磁心部品 5の間に 1個または複数個の他の環状圧粉磁心部品 5aを挟んで積層することによりステータコア 10が構成されてもよい。

[0076] 他の環状圧粉磁心部品 5aは、環状圧粉磁心部品 5と同一の平面形状を有し、かつヨーク部とティース部とにおける断面がストレートな形状 (つまり接合面 5alが平坦な形状)を有している。

[0077] ステータコア 10の高さ方向の寸法 HIを非常に大きくすると、 2個の環状圧粉磁心部品 5の高さ方向の寸法 T2も大きくなり、これらを加圧成形により形成する際にその高さ方向に密度分布が発生する恐れがある。そこで、 2個の環状圧粉磁心部品 5の間に他の環状圧粉磁心部品 5aを挟むことにより、 2個の環状圧粉磁心部品 5の高さ方向の寸法 T2を大きくしなくとも、ステータコア 10の高さ方向の寸法 HIを大きく調整することが可能となる。また、 2個の環状圧粉磁心部品 5の高さ方向の寸法 T2を大きくしないでよいため、環状圧粉磁心部品 5の高さ方向の密度分布をなるベく少なく抑えることができる。

[0078] また 2個の環状圧粉磁心部品 5を、凹凸の嵌め合いおよびボルトのいずれか一方または両方で固定する場合、その凹凸またはボルトの挿入部を 2個の環状圧粉磁心部品 5のそれぞれに設ける必要がある。この場合、図 18を参照して、凹凸 20またはボルトの揷入部 20は、ヨーク部 4の内周側の端面 4dと外周側の端面 4eとのうちティース部 2が位置する側（この実施の形態では内周側の端面 4d)とは反対側の端面 (この実施の形態では外周側の端面 4e)付近に設けることが好ま、。

[0079] このステータコア 10においてはティース部 2からヨーク部 4へ、またヨーク部 4カもティース部 2へ伸びるように磁力線が生じるため、ティース部 2が位置する側のヨーク部 4の端面付近 (この実施の形態では内周側の端面 4d付近）には磁力線が存在することになる。この磁力線の存在する領域に凹凸 20またはボルトの挿入部 20を配置すると磁気特性が劣化する恐れがある。このため、この凹凸 20またはボルトの挿入部 20 をティース部 2が位置する側とは反対側の端面付近 (この実施の形態では外周側の端面 4e付近）に配置することにより磁気特性の劣化を防止しつつ、 2個の環状圧粉磁心部品 5を固定することができる。

[0080] また凹凸 20またはボルトの挿入部 20は、ティース部 2の付け根の一方端 Q1と他方端 Q2とのそれぞれからティース幅 L1を半径として円弧を描いたときに、 2つの円弧の外周側のヨーク部 4の領域 (ハッチングを入れた領域) 4aに配置されることがより好ましい。

[0081] これにより、磁力線の伸びる領域を避けて凹凸 20またはボルトの挿入部 20を配置することがより容易となる。

[0082] また、ヨーク部 4の幅 L2がティース部 2の幅 L1よりも小さい場合には、図 19に示すようにティース部 2の位置する側（この実施の形態では内周側の端面 4d)とは反対側の端面 (この実施の形態では外周側の端面 4e)に、ヨーク部 4の突出部 4bを設け、その突出部 4bに凹凸 20またはボルトの挿入部 20を配置することが好ましい。

[0083] これにより、磁力線の伸びる領域を避けて凹凸 20またはボルトの挿入部 20を配置することがより容易となる。

[0084] また、上記製造工程において、複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々をセットアップ型に配置して、榭脂封止してもよい。複数の弧状圧粉磁心部品 7の各々を榭脂封止すると、図 20に示すように榭脂 9によってステータコア 10が覆われる。なお、図 20に示す構成のステータコア 10においては、鍔部 3とローターコア 11との間隔を所望の大きさにするために、鍔部 3の各々の内周面が榭脂 9から露出して、ることが好ま、。

[0085] さらに弧状圧粉磁心部品は、図 4に示すように 1つのティース部およびヨーク部を有する構成の他、たとえば図 21または図 22に示す構成であってもよい。図 21の弧状圧粉磁心部品 7は、図 4の弧状圧粉磁心部品のヨーク部の 2倍の長さで周方向（矢印 B方向）に延在するヨーク部 4と、ヨーク部 4からヨーク部 4の半径方向内周側に突出する 2つのティース部 2と、 2つのティース部 2の各々の突出部先端において周方向に張り出した 2つの鍔部 3とを有して、る。これらのヨーク部 4とティース部 2と鍔部 3とは一体的に形成されている。また図 22の弧状圧粉磁心部品 7は、図 4の半円状に延在するヨーク部 4と、ヨーク部 4からヨーク部 4の半径方向内周側に突出する 6つのティース部 2と、 6つのティース部 2の各々の突出部先端にお!ヽて周方向に張り出した 6 つの鍔部 3とを有している。これらのヨーク部 4とティース部 2と鍔部 3とは一体的に形成されている。さらに、ヨーク部およびティース部の数 (形状）が互いに異なる複数の弧状圧粉磁心部品を組み合わせることで環状圧粉磁心部品が構成されてもよ!ヽ。図 21および図 22に示す弧状圧粉磁心部品のように 1つの弧状圧粉磁心部品 7が複数のティース部およびヨーク部を有することにより、部品点数を減少することができる。

[0086] なお、上記においては図 1に示すようにローターコア 11がステータコア 10の内周側に位置するインナーローターの構成について説明した力本発明はローターコアがステータコアの外周側に位置するアウターローターの構成にも同様に適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1および第 2の環状圧粉磁心部品（5)を備え、

前記第 1および前記第 2の環状圧粉磁心部品（5)の各々は、弧状に延在するョーク部 (4)と、前記ヨーク部 (4)の半径方向に突出するティース部（2)とを一体的に有する複数の弧状圧粉磁心部品（7)を有し、

前記複数の弧状圧粉磁心部品（7)の各々は、前記ヨーク部 (4)の周方向に沿って配置されて接合されており、

前記第 1および前記第 2の環状圧粉磁心部品（5)は、互いに高さ方向に積層されて接合されていることを特徴とする、圧粉磁心（10)。

[2] 前記複数の弧状圧粉磁心部品（7)の各々の接合部（32)には接合による境界面（3

1)があることを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の圧粉磁心（10)。

[3] 前記境界面（31)における前記複数の弧状圧粉磁心部品（7)の各々の表面粗さ R yは 3 m以下であることを特徴とする、請求の範囲第 2項に記載の圧粉磁心（10)。

[4] 前記境界面 (31)に榭脂 (33)を介在させて固定されたことを特徴とする、請求の範囲第 2項に記載の圧粉磁心（10)。

[5] 前記ティース部（2)の前記高さ方向の寸法は前記ヨーク部 (4)の前記高さ方向の寸法よりも小さいことを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の圧粉磁心（10)。

[6] 前記ティース部（2)のコーナー部（C)はラウンド形状を有して、ることを特徴とする

、請求の範囲第 1項に記載の圧粉磁心（10)。

[7] 前記第 1および前記第 2の環状圧粉磁心部品（5)は、凹凸およびボルトの少なくとも 1つで固定されており、前記凹凸または前記ボルトの挿入部（20)は前記ヨーク部（

4)の内周側の端面 (4d)と外周側の端面 (4e)とのうち前記ティース部（2)が位置する側とは反対側の端面付近に位置して、ることを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の圧粉磁心（10)。

[8] 前記第 1および前記第 2の環状圧粉磁心部品（5)の間に挟み込まれた他の環状圧粉磁心部品（5a)をさらに備え、

前記他の環状圧粉磁心部品（5a)は、前記第 1および前記第 2の環状圧粉磁心部品（5)と同一の平面形状を有し、かつ前記ヨーク部 (4)と前記ティース部（2)との断面形状がストレートな形状を有することを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の圧粉磁心（10)。

[9] 軟磁性粉末を加圧成形することによって、弧状に延在するヨーク部 (4)と、前記ョーク部 (4)の半径方向に突出するティース部（2)とを一体的に有する複数の弧状圧粉磁心部品（7)を形成する工程と、

前記複数の弧状圧粉磁心（7)の各々を前記ヨーク部 (4)の周方向に沿って配置して接合することによって、第 1および第 2の環状圧粉磁心部品（5)の各々を作製する工程と、

前記複数の弧状圧粉磁心（7)の各々を高さ方向に重ね合わせて接合する工程とを備えた、圧粉磁心（10)の製造方法。

[10] 前記複数の弧状圧粉磁心部品（7)の各々の加圧成形に用いられる金型は、前記ティース部（2)を加工する金型部分（52)と前記ヨーク部 (4)を加工する金型部分（5 3a)とに少なくとも分けられており、前記ティース部（2)を加工する金型部分（52)は前記金型のダイ（51)に対して固定されており、前記ヨーク部 (4)を加工する金型部分 (53a)は前記ダイ（51)に対して移動可能であることを特徴とする、請求の範囲第 9 項に記載の圧粉磁心（10)の製造方法。