圧粉コア及びその製造方法
【課題】優れた磁気特性を有する複雑形状の圧粉コア及びその製造方法を提供する。
【解決手段】磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、ステータヨーク２１から複数のティース２２が突出した形状のステータコア２３を製造する。この製造方法は、２段階の加圧成形工程からなる。第一成形工程は、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して部品を製造する。第二成形工程は、第一成形工程で得られた複数の部品を圧粉コア成形用金型内に入れ、各部品がティース２２を形成するように各部品を圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置する。そして、本体部分用原料粉末を圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形してステータコア２３を得る。このとき、第一成形工程において部品を成形する際のプレス圧は、第二成形工程においてステータコア２３を成形する際のプレス圧よりも高圧とする。
【解決手段】磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、ステータヨーク２１から複数のティース２２が突出した形状のステータコア２３を製造する。この製造方法は、２段階の加圧成形工程からなる。第一成形工程は、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して部品を製造する。第二成形工程は、第一成形工程で得られた複数の部品を圧粉コア成形用金型内に入れ、各部品がティース２２を形成するように各部品を圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置する。そして、本体部分用原料粉末を圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形してステータコア２３を得る。このとき、第一成形工程において部品を成形する際のプレス圧は、第二成形工程においてステータコア２３を成形する際のプレス圧よりも高圧とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉コア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ等の電気機器の鉄心材料として圧粉コアが注目を集めている。圧粉コアは、鉄系の磁性粉末に絶縁体をコーティングし、さらに必要に応じてバインダを添加した混合物を、加圧成形し熱処理することによって作製される。そのため、従来モータ等の電気機器の鉄心材料として広く用いられてきた電磁鋼板とは異なり、３次元構造を有する鉄心を作製することが可能である。このように、圧粉コアによって電気機器の構造設計の幅は大きく広がった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７８６２３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧粉コアを鉄心として用いることには、いくつかのデメリットも存在する。例えば、圧粉コアは、皮膜が被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形することにより作製されるため、高密度の物が得られにくいという問題点を有していた。密度が低いと、圧粉コアの磁束密度が低くなるので、その結果として高性能の電気機器を得ることは困難となる。
【０００５】
また、電磁気的に最適化された鉄心の形状は複雑であることが多いが、複雑な形状を有する圧粉コアを加圧成形により作製することは容易ではない。特に、金型が複雑な形状となる場合は、プレス圧を高くできない点や、金型内面に潤滑剤を塗布して磁性粉末には潤滑剤を混合しない金型潤滑法で加圧成形を行うことが困難である点などから、高密度の物を得ることはいっそう困難である。
【０００６】
実際にプレス圧を高めたり、金型潤滑法を用いて圧粉コアを作製することも可能ではあるが、このような場合には成形体が金型から取り出せなくなるなどのトラブルが発生する頻度が高くなり、その上金型の寿命は著しく低下する。そのため、複雑形状の圧粉コアを量産する場合には、上記のような手法は不向きである。よって、複雑形状の圧粉コアを量産に適した方法で作製する場合は、高密度で磁束密度の高い圧粉コアを得ることは困難であった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、優れた磁気特性を有する複雑形状の圧粉コア及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る圧粉コアの製造方法は、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアを製造する方法であって、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形して１種以上の部品を製造する第一成形工程と、前記第一成形工程で得られた前記各種部品を、それぞれ１個以上圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品が前記突起部を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置するとともに、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して前記圧粉コアを得る第二成形工程と、を備え、前記第一成形工程において前記各種部品を成形する際の前記各プレス圧はいずれも、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際の前記プレス圧よりも高圧であることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明に係る圧粉コアの製造方法においては、前記第二成形工程で得られた前記圧粉コアを熱処理する熱処理工程を備えることが好ましい。
また、前記第一成形工程において前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際には、内面に潤滑剤を塗布した前記部品成形用金型を用い、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際には、潤滑剤を含有する前記本体部分用原料粉末を用いることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記部品用原料粉末及び前記本体部分用原料粉末はバインダを含有し、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量は、前記本体部分用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量よりも少ないことが好ましい。
さらに、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度は、前記本体部分用原料粉末に含まれる不純物の濃度よりも低く且つ１０００ｐｐｍ未満であることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末は、扁平加工が施されていることが好ましい。
さらに、前記本体部分用原料粉末の平均粒径が前記部品用原料粉末の平均粒径よりも小さいことが好ましい。その場合には、前記本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ以上１００μｍ以下で、前記部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
さらに、本発明に係る圧粉コアは、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られ、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアであって、上記のような本発明に係る圧粉コアの製造方法により製造されたものであることを特徴とする。
【００１１】
圧粉コアの主な用途であるモータの鉄心などは、ヨーク，ティース等から構成されているが、これらの中で動作時に最も磁束が飽和しやすいのはティース、すなわち突起部であることが多い。つまり、高密度が要求されるのは、圧粉コアのうち突起部である。また、モータの鉄心のティース一つ一つは複雑な形状を有することは少ないので、ティースを予め高圧で加圧成形することは容易である。
よって、突起部（ティース）に対応する成形体をあらかじめ高圧で加圧成形して作製しておき、その成形体を金型に入れ、さらに磁性粉末を充填し加圧成形すれば、磁束密度が高く且つ飽和しにくい突起部を有する圧粉コアを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る圧粉コアの製造方法によれば、優れた磁気特性を有する複雑形状の圧粉コアを製造することができる。また、本発明に係る圧粉コアは、複雑形状であるにもかかわらず優れた磁気特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図である。
【図２】図１の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１の電磁ユニットに組み込まれたステータコア（圧粉コア）の断面図である。
【図４】図３のステータコア（圧粉コア）の変形例を示す断面図である。
【図５】図３のステータコア（圧粉コア）の別の変形例を示す部分平面図である。
【図６】第二実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図７】図６の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図８】第三実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図９】図８の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図１０】第四実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図１２】第五実施形態のモータの構造を示す斜視図である。
【図１３】第六実施形態のモータの構造を示す斜視図である。
【図１４】部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径が同一の場合において、ステータヨークとティースとの接合部分の両原料粉末の粒子同士の噛み合わせの様子を説明する模式図である。
【図１５】部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径が異なる場合において、ステータヨークとティースとの接合部分の両原料粉末の粒子同士の噛み合わせの様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る圧粉コア及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明に係る圧粉コアを鉄心として用いた電磁ユニット（モータを構成する要素）の構造を説明する斜視図であり、図２は、図１の電磁ユニットの分解斜視図である。なお、図１においては、電磁ユニットの細部の構造が見えやすいように、ロータ及びステータが備えるティースの図示を一部のみ省略してある。
【００１５】
まず、図１，２に示す電磁ユニットの構造について説明する。図１，２の電磁ユニットは、小型化（薄型化）に適したアキシャルモータを構成する要素であり、略環状のロータ１０と、ロータ１０と同心に配され且つロータ１０に対して隙間を介して対向する略環状のステータ２０と、を備えている。
ステータ２０は、環状のステータヨーク２１及び複数のティース２２からなるステータコア２３と、ステータコア２３の内径面に沿うように（詳しくは、後述するように並ぶ複数のティース２２の列に沿うように）同心に近接配置された環状のコイル２５と、で構成されている。なお、コイル２５の巻数は特に限定されるものではなく、供給される電圧に応じて適宜設定すればよい。
【００１６】
ステータコア２３について詳述すると（ステータコア２３を軸方向に沿う平面で切断した断面図である図３も併せて参照）、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース２２が軸方向に突出して設けられており、これらのティース２２は互いに所定間隔をあけて周方向に沿って並べられている。そして、このステータコア２３は、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られた圧粉コアで構成されている。なお、ステータヨーク２１が、本発明の構成要件である本体部分に相当し、ティース２２が本発明の構成要件である突起部に相当する。
【００１７】
一方、ロータ１０は、環状のロータヨーク１１と複数（ステータ２０のティース２２と同数）のティース１２とからなる。詳述すると、ロータヨーク１１の外径面から、複数のティース１２が径方向外方に突出して形成されており、これらのティース１２は互いに所定間隔をあけて周方向に沿って並べられている。これらのティース１２は、例えば鉄や圧粉コアのような磁性体からなるので、ロータヨーク１１の外径面に磁性体からなる突起部と凹部とが周方向に沿って交互に並べられている状態となる。
【００１８】
そして、ロータ１０の各ティース１２は、ステータ２０の各ティース２２に対してそれぞれ隙間を介して対向可能となっている。詳述すると、ステータ２０の各ティース２２の軸方向先端面とロータ１０の各ティース１２の軸方向側面とが、それぞれ軸方向隙間を介して対向可能となっている（図１を参照）。なお、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２は、必ずしも同数である必要はない。同数でなくても、ロータ１０の回転に応じて磁気エネルギーが後述のように変化すれば、回転トルクが発生する。
【００１９】
なお、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２をロータヨーク１１の外径面に設ける代わりに、ロータヨーク１１の外径面に複数の磁極（例えば永久磁石）を周方向に沿って並べてもよい。この場合には、磁極の外面のうちステータ２０のティース２２と対向する面を、Ｎ極又はＳ極とし、前記対向面がＮ極である磁極とＳ極である磁極とを周方向に沿って交互に配置する。また、ステータ２０のティース２２とロータ１０の磁極対（Ｎ極とＳ極の対）の数は同数とすることが好ましい。
【００２０】
ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれ対向している状態（正対状態）では、両ティース１２，２２を含む磁性体がコイル２５の導通方向を囲んでおり、コイル２５が発生させる磁束の磁路を形成する。この状態は、ロータ１０の回転位置としては磁気的に最も安定（低磁気エネルギー）な状態であるので、コイル２５に電流を供給しても回転トルクは発生しない。
【００２１】
一方、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれまったく対向していない状態（非正対状態）では、コイル２５の導通方向を囲む磁路において大きな空間が存在している。そして、前記正対状態と比べて磁路の磁気抵抗が大きくなるため、コイル２５に電流を供給した際に発生する磁束は前記正対状態よりも小さくなる。この状態は、ロータ１０の回転位置としては磁気的に最も不安定（高磁気エネルギー）な状態であるので、コイル２５に電流を供給しても理論上は回転トルクは発生しない。
【００２２】
実際には、ロータ１０の回転位置が前記正対状態や前記非正対状態から僅かにずれることによって、磁気エネルギーが小さくなる方向に回転トルクが発生する。例えば、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、各ティース間距離（以降はピッチと記すこともある）の１／４だけずれている状態であると、コイル２５に電流を供給することによって磁束が発生し、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。換言すると、前記正対状態が磁気的に最も安定（低磁気エネルギー）な状態であるため、その状態になろうとする回転トルクが発生する。
【００２３】
よって、電磁ユニットのステータ２０のコイル２５に電流を供給すると、ステータ２０の各ティース２２に軸方向の磁束が発生し、上記のようなメカニズムによりロータ１０が軸を中心に回転する。そして、このロータ１０の回転が、ロータ１０に連結された部材（図示せず）に伝達されるようになっている。
この電磁ユニットは、優れた磁気特性と最適化された複雑な３次元形状を有する圧粉コアを鉄心として用いているので、電磁鋼板などを鉄心として用いた場合に比べて、背景技術の項に前記したような優位性を有している。そして、このような電磁ユニットは、電気機器，電子機器，産業用機械，自動車，ロボット等に組み込まれるモータを構成する要素として好適である。
【００２４】
なお、ステータコア２３の内径面にコイル２５を嵌め込めばよいので、ステータ２０の組み立てが極めて容易であり、さらに、ロータ１０とステータ２０の嵌合も、側面から合わせる形で行うことができるので、電磁ユニットの組立性も良好である。また、ロータ１０とステータ２０の支持機構については図示していないが、互いの軸方向及び径方向の位置を維持しつつ相対的に回転可能に保持すればよい。
【００２５】
次に、ステータコア２３を構成する圧粉コアの製造方法について説明する。この圧粉コアは、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより製造される。そして、この加圧成形は、下記のような２段階の加圧成形工程からなる。
まず、第一成形工程により、ステータ２０のティース２２を形成する部品（例えば、図１，２の場合のような柱状の部品）を製造する。その際には、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形する。部品は１種類でもよいが、その形状，部品用原料粉末の種類，成形条件等が異なる複数種の部品を所望により製造してもよい。
【００２６】
次に、第二成形工程により、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース２２が軸方向に突出して形成されたステータコア２３を製造する。その際には、前記部品を圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品がティース２２を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置する。そして、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填して、所定のプレス圧で加圧成形すると、本体部分用原料粉末によりステータヨーク２１が形成され、ティース２２を備えるステータヨーク２１からなるステータコア２３が得られる。このとき、第一成形工程において前記部品を成形する際のプレス圧は、第二成形工程におけるプレス圧よりも高圧とする。
【００２７】
なお、複数種の部品を用いる場合は、各種部品をそれぞれ１個ずつ用いてもよいし、複数ずつ用いてもよい。また、ステータヨーク２１とティース２２は、図３のように、１面のみで接触していてもよいが、図４（ステータコア２３を軸方向に沿う平面で切断した断面図である）のように、部品の一端部が本体部分（ステータヨーク２１）に埋め込まれ且つ部品の径方向外径側部分がステータヨーク２１に覆われていてもよい。さらに、図５（ステータコア２３のティース２２を軸方向から見た平面図である）のように、部品の表面のうち径方向内径側部分及び軸方向先端面のみがステータヨーク２１から露出し、その他の部分がステータヨーク２１に覆われていてもよい。
【００２８】
部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末は、絶縁皮膜によってコーティングされた軟磁性の粉末が好ましい。粉末の成分は、軟磁性を示すものならば特に限定されるものではなく、例えば純Ｆｅ，Ｆｅ−Ｓｉ合金，パーマロイ等があげられるが、モータ用鉄心のように低周波において使用され高い磁束密度が要求される場合には、純Ｆｅを用いることが好ましい。この粉末は、例えば水アトマイズ法で作製されたものが好ましく、その粒径は数十〜数百μm （例えば１００μm ）が好ましい。また、この粉末は、粒状の粉末に扁平加工（例えば、乾式法で機械的に偏平化する方法）を施して得た扁平粉末が好ましい。
【００２９】
さらに、部品用原料粉末と本体部分用原料粉末は、同種の粉末でもよいし異種の粉末でもよい。例えば、純度の高い（酸素等の不純物の濃度が低い）粉末を用いることによって圧粉コアの磁気特性改善を行う場合は、部品用原料粉末と本体部分用原料粉末のうち部品用原料粉末の方のみ高純度（１０００ｐｐｍ未満）のものを用いるとよい。こうすることにより、磁気特性改善の際のコストアップを最低限に抑えることができる。不純物の濃度が低いほど性能は向上するが、通常（１０００ｐｐｍ）よりも低ければ、圧粉コアの磁気特性改善を行うことができる。なお、複数種の部品用原料粉末を用いて複数種の部品を作製する場合には、そのうち少なくとも１種の部品用原料粉末を純度の高いものとすれば、磁気特性の改善を行うことができる。
【００３０】
さらに、加圧成形の際に生じた歪みの除去を目的として、第二成形工程により得られたステータコア２３に適宜熱処理を施してもよい。熱処理を施す場合には、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に耐熱性の高い物質で絶縁皮膜を形成することが好ましい。このような耐熱性の高い物質としては、例えば、既によく知られているようにリン酸塩系化合物や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などがあげられる。
【００３１】
さらに、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末はバインダを含有していてもよい。バインダの種類は特に限定されるものではないが、ポリイミド，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などがあげられる。また、バインダの含有量は、原料粉末全体の１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。バインダの含有量が多いと、成形体内部の非磁性部分が増加して、磁気特性が不十分となるおそれがある。
【００３２】
さらに、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の両方がバインダを含有する場合には、本体部分用原料粉末よりも部品用原料粉末の方が、バインダの含有量が少ないことが好ましい。そうすれば、強度を著しく低下させることなく、磁束が飽和しやすい部分のみ密度を高めることができる。なお、複数種の部品用原料粉末を用いて複数種の部品を作製する場合には、そのうち少なくとも１種の部品用原料粉末が本体部分用原料粉末よりもバインダの含有量が少なければ、上記効果が得られる。
【００３３】
以下に、上記の第一成形工程及び第二成形工程について、さらに詳細に説明する。
上記のような部品用原料粉末からティース２２に対応する部品を作製するが、部品は１種のみならず、その形状，部品用原料粉末の種類，成形条件等が異なる複数種の部品を作製してもよく、これらをティース部分に限らずあらゆる部位に用いることが可能である。ティース２２はさほど複雑な形状を持たない場合が多いため、部品は高圧の加圧成形で製造することができ、第二成形工程における加圧成形よりも高圧で加圧成形することができる。複数種の部品を作製する場合には、いずれの種類の部品についても、第二成形工程における加圧成形よりも高圧で加圧成形する。
【００３４】
第一成形工程における加圧成形の圧力は特に限定されるものではないが、７００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下が好ましく、８００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下がより好ましい。プレス圧があまりに低いと成形体の密度が十分に高くならず、本発明の有効性であるティース部分の高い磁束密度を実現することができないおそれがある。一方、あまりにプレス圧が高すぎると、単純な形状でも部品成形用金型の寿命が低下するなどの観点から、量産が難しくなる。
【００３５】
この際の部品成形用金型の形状は、設計されたティース２２の構造に合わせて適宜決定すればよいが、圧粉コアの強度向上の観点から、以下のような工夫をすることが好ましい。すなわち、部品の長さをステータコア２３のティース２２よりも長くする。こうすることで、第二成形工程において部品の一部分が本体部分（ステータヨーク２１）に埋め込まれたような状態（図４を参照）となり、本体部分（ステータヨーク２１）の上に単純に乗っている状態（図３を参照）よりも圧粉コアの強度が向上する。
【００３６】
また、扁平粉末は、加圧成形すると、扁平粉末が有する平らな面をプレス方向に対して垂直にして並ぶ傾向がある。よって、扁平粉末を用いる場合は、完成した圧粉コアの磁束の流れる方向に対して、加圧成形により並んだ扁平粉末の前記平らな面が沿うように、加圧成形のプレス方向を決定するとよい。
さらに、部品の加圧成形を行う際には、潤滑剤を用いることが好ましい。その際には、潤滑剤を部品用原料粉末に混合してもよいが、高密度の成形体を得るためには、部品成形用金型の内面に潤滑剤を塗布して部品用原料粉末には潤滑剤を混合しない金型潤滑法を用いることが好ましい。使用する潤滑剤の種類は特に限定されるものではないが、例えばステアリン酸系潤滑剤があげられる。
【００３７】
上記のような条件で加圧成形することにより得られた部品は、第二成形工程による圧粉コアの作製に対してそのまま用いることが好ましい。そうすれば、バインダの硬化などが進まないため、部品と本体部分用原料粉末とのなじみが良好となる。ただし、第二成形工程の加圧成形に供する前に、部品に対して熱処理を施しても差し支えない。
次に、こうして得られた１種又は複数種の部品と本体部分用原料粉末とを用いて、圧粉コアを作製する。ティース２２に対応する部品は既に加圧成形されたものであるので、第二成形工程において再び加圧されても、その体積はほとんど変化しない。そのため、このことを考慮した上で各パンチの初期位置を適切に決める必要がある。例えば、図３のような圧粉コアの場合には、パンチは１段で済むが、図４のような圧粉コアの場合にはパンチは３段とする必要がある。
【００３８】
また、本体部分用原料粉末には、潤滑剤を混合することが好ましい。部品の加圧成形の場合と同様に金型潤滑法を用いることもできるが、複雑形状の金型で加圧成形を行う場合は潤滑剤を本体部分用原料粉末に混合する方が、成形体が金型から抜けなくなるなどといったトラブルの頻度を低減することができる。本体部分用原料粉末全体に対する潤滑剤の混合量は、１．０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上０．５質量％以下がより好ましい。
【００３９】
第二成形工程においては、はじめに部品を圧粉コア成形用金型内の所定位置へ配置し、その後に各部品のすき間に本体部分用原料粉末を適量充填すればよい。この際、圧粉コア成形用金型のうちティース２２に対応する部分の大きさが前記各部品よりも大きく、部品と圧粉コア成形用金型との間に隙間が生じる場合には、圧粉コア成形用金型内での部品の位置を決定しなければならない。
【００４０】
一般的には、ティース２２の中で最も高い磁束密度が要求されるのは、ティース２２の外面のうちの一部であることが多いので、部品の当該面を圧粉コア成形用金型の内面に接触させた状態で（圧粉コアから部品の当該面が露出するように）部品を固定すればよい。例えば、部品に樹脂などを塗布しておくことにより、こうした固定を行うことが可能である。
【００４１】
また、上記の最も高い磁束密度が要求される面がティース２２の軸方向先端面である場合は、例えば柱状の部品の長手方向端面を圧粉コア成形用金型の内面に接触させた状態で固定した後に、圧粉コア成形用金型内に本体部分用原料粉末を充填すればよい。ただし、ティース部分は必ずしも部品の一部が露出している必要はなく、少量の粉末を充填した後に部品を固定することで部品が全く露出しない形態としてもよい。
【００４２】
以上のようにして圧粉コア成形用金型内に部品を配し本体部分用原料粉末を充填したら、加圧成形を行う。第二成形工程における加圧成形の際のプレス圧は、５００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下が好ましく、６００ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下がより好ましい。複雑形状の圧粉コアの場合は、高圧で加圧成形すると成形体が圧粉コア成形用金型から抜けなくなったり、圧粉コア成形用金型の寿命が著しく低下することがあるので、あまり高いプレス圧で成形しないことが好ましい。特に、部品を加圧成形する際のプレス圧よりも小さくすることにより、ティース部の密度を相対的に高くすることができるので、高い量産性とティース部の高い磁束密度とを同時に実現することができる。
【００４３】
このようにして得られた成形体を３００℃以上６００℃以下の温度で熱処理することにより、加圧成形により生じた歪みを取り除きコアロスを低下させて（バインダを含有する場合は、同時にバインダも硬化させて）、圧粉コアを完成させる。熱処理温度の最適値は、原料粉末の絶縁皮膜の種類によって異なるので、絶縁皮膜を構成する物質に応じて適宜決定すればよい。また、熱処理時間は１０分以上１時間以下が好ましく、雰囲気は大気，窒素などから選択するとよい。以上のようにして、複雑形状であるにもかかわらず優れた磁気特性を有する圧粉コアを作製することができる。
【００４４】
〔第二実施形態〕
第二実施形態の電磁ユニットの構造を、図６，７を参照しながら詳細に説明する。図６は、第二実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図７は、図６の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第二実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図６，７においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００４５】
第二実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の外径面から複数のティース１２が径方向外方に突出して形成されているが、第一実施形態と比較するとティース１２の突出長さが短いため、各ティース１２はステータ２０の各ティース２２の径方向内側に配されている。そして、ステータ２０の各ティース２２の径方向内側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向先端面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図６を参照）。
【００４６】
このような電磁ユニットは、軸方向長さをより短くすることが可能であるので、より一層の小型化（薄型化）が可能である。また、一般に平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向内側側面の方が好ましい。対向面が径方向内側側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。
【００４７】
〔第三実施形態〕
第三実施形態の電磁ユニットの構造を、図８，９を参照しながら詳細に説明する。図８は、第三実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図９は、図８の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第三実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一，第二実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図８，９においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００４８】
第三実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の外径面から複数のティース１２が軸方向のステータ２０側に向かって突出して形成されている。そして、ステータヨーク２１よりもロータヨーク１１の方が大径とされているため、ロータ１０の各ティース１２はステータ２０の各ティース２２の径方向外側に配されていて、ステータ２０の各ティース２２の径方向外側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向内側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図８を参照）。
【００４９】
一般に、平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向外側側面の方が好ましい。対向面が径方向外側側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。
【００５０】
〔第四実施形態〕
第四実施形態の電磁ユニットの構造を、図１０，１１を参照しながら詳細に説明する。図１０は、第四実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図１１は、図１０の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第四実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第三実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１０，１１においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００５１】
第四実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の軸方向一端面から複数のティース１２が軸方向のステータ２０側に向かって突出して形成されている。一方、ステータ２０においては、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース１２が軸方向のロータ１０側に向かって突出して形成されているが、周方向に沿って並ぶティース１２の列が、径方向隙間を隔てて２列同心円状に形成されている。
【００５２】
そして、この径方向隙間にロータ１０のティース１２が配されていて、ステータ２０の内径側ティース列の各ティース２２の径方向外側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向内側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっているとともに、ステータ２０の外径側ティース列の各ティース２２の径方向内側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向外側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図１０，１１を参照）。
【００５３】
このような電磁ユニットは、２列のティース列のそれぞれに対して回転トルクを発生をさせることができるため、大トルク化を図ることができる。また、一般に平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向側面の方が好ましい。対向面が径方向側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。なお、ステータ２０のティース列の数を３列以上とすることも可能である。その場合には、ロータ１０のティース列の数についても、ステータ２０のティース列の数に応じて適宜増加させることが好ましい。
【００５４】
〔第五実施形態〕
第五実施形態のモータの構造を、図１２を参照しながら詳細に説明する。図１２は、第五実施形態のモータの構造を説明する斜視図である。ただし、第五実施形態のモータを構成する要素である電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第四実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１２においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００５５】
第一〜第四実施形態の電磁ユニットは、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２との回転位置に応じて回転トルクを発生させることができ、コイル２５に供給する電流の極性を反転することによって、回転トルクの極性を反転させることができる。ただし、電磁ユニットのロータ１０が、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２を有し磁極を有しない場合は、１個の電磁ユニットにより発生する回転トルクは脈動トルクであり、連続的に一方向に回転するトルクを発生させることはできない。よって、連続的に一方向に回転トルクを発生させてモータとして機能させるためには、３個以上の電磁ユニットを用いてモータを構成する必要がある。
【００５６】
図１２のモータは、第二実施形態の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を軸方向に３個連結することにより構成されている。各電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、ステータ２０を軸方向の同一方向に向けて（図１２においてはステータ２０を下方に向けて）連結されている。ただし、連結する電磁ユニットの個数は、３個に限らず４個以上でもよい。図示していないが、３個のロータ１０及び３個のステータ２０は、それぞれ機械的に連結されており、相対的に回転可能に保持されている。すなわち、３個のロータ１０を連結したものがモータのロータとして機能するとともに、３個のステータ２０を連結したものがモータのステータとして機能するようになっている。
【００５７】
モータを構成する各電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３においては、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２との回転位置が一致しておらず、ずれている（正対状態ではない）。そして、軸方向一端の電磁ユニットから他端の電磁ユニットに向かうにしたがって、そのずれ量は徐々に大きくなっており、しかもそのずれ量の増加は一定となっている。
【００５８】
ただし、軸方向一端の電磁ユニットについては、両ティース１２，２２の前記回転位置が一致していてもよい。例えば、図１２のモータの場合は、下端の電磁ユニットＵ１においては、両ティース１２，２２の前記回転位置が一致しており、中央の電磁ユニットＵ２においては１／３ピッチずれており、上端の電磁ユニットＵ３においては、２／３ピッチずれている（１／３ピッチずつ、ずれ量が大きくなっている）。
【００５９】
なお、図１２のモータの場合は、３つの電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３のロータ１０のティース１２の回転位置はいずれも揃っていて、ステータ２０のティース２２の回転位置はいずれも揃っていないが、相対的な位置関係がずれていればよいので、図１２とは逆にステータ２０のティース２２の回転位置が揃っていて、ロータ１０のティース１２の回転位置が揃っていないという構成にしてもよい。
【００６０】
３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３のコイル２５毎に所定の電流を供給すると、それぞれの電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が回転トルクを発生させる。３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各ロータ１０及びステータ２０はそれぞれ機械的に連結されてモータのロータ及びステータを構成しているので、モータのロータに発生する回転トルクは３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の回転トルクの合計（合成トルク）となる。この合成トルクは、一定の回転トルクに脈動分が重畳した波形となっていることから、連続的な回転トルクの発生が可能である。
【００６１】
〔第六実施形態〕
第六実施形態のモータの構造を、図１３を参照しながら詳細に説明する。図１３は、第六実施形態のモータの構造を説明する斜視図である。ただし、第六実施形態のモータを構成する要素である電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第四実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１３においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００６２】
第五実施形態のモータとは異なり電磁ユニットのロータ１０が磁極３１を有する場合は、２個の電磁ユニットを用いてモータを構成することができる。図１３のように、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のステータ２０同士を背面連結してモータを構成することによって、薄型のモータとすることができる。すなわち、ステータヨーク２１の軸方向他端面（ティース２２が形成されていない軸方向端面）を対向させて、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のステータ２０同士を連結してモータを構成している。
【００６３】
図示していないが、２個のロータ１０及び２個のステータ２０は、それぞれ機械的に連結されており、相対的に回転可能に保持されている。すなわち、２個のロータ１０を連結したものがモータのロータとして機能するとともに、２個のステータ２０を連結したものがモータのステータとして機能するようになっている。
モータを構成する各電磁ユニットＵ１，Ｕ２のうち少なくとも一方においては、ロータ１０の磁極３１とステータ２０のティース２２との回転位置が一致しておらず（正対状態ではない）、ずれている。そして、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のずれ量の差は１／４ピッチとなっている。例えば、図１３のモータの場合は、上側の電磁ユニットＵ２においては、ロータ１０の磁極３１のうちＳ極３１Ｓとステータ２０のティース２２との回転位置が一致しており、下側の電磁ユニットＵ１においては１／４ピッチずれている。
【００６４】
なお、図１３のモータの場合は、２つの電磁ユニットＵ１，Ｕ２のロータ１０の磁極３１の回転位置は揃っていて、ステータ２０のティース２２の回転位置は揃っていないが、相対的な位置関係がずれていればよいので、図１３とは逆にステータ２０のティース２２の回転位置が揃っていて、ロータ１０の磁極３１の回転位置が揃っていないという構成にしてもよい。
【００６５】
２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２のコイル２５毎に所定の電流を供給すると、それぞれの電磁ユニットＵ１，Ｕ２が回転トルクを発生させる。２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２のロータ１０及びステータ２０はそれぞれ機械的に連結されてモータのロータ及びステータを構成しているので、モータのロータに発生する回転トルクは２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２の回転トルクの合計（合成トルク）となる。この合成トルクは、一定の回転トルクに脈動分が重畳した波形となっていることから、連続的な回転トルクの発生が可能である。
【００６６】
ロータ１０の磁極３１（Ｓ極又はＮ極）とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれ対向している状態（正対状態）では、磁極３１が作る磁束とコイル２５による磁束が発生する。この状態は磁気的に最も安定な状態であり、回転トルクは発生しない。なお、コイル２５の供給される電流の極性が逆極性となると、磁極３１が作る磁束とコイル２５による磁束の極性が相反するようになるので、磁気的には最も不安定な状態となる。
【００６７】
ロータ１０のＮ極３１Ｎの回転位置が前記正対状態から僅かにずれている場合に、コイル２５に所定の極性の電流を供給すると、ロータ１０のＮ極３１Ｎとステータ２０のティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。逆に、前記極性と反対の極性の電流を供給すると、ロータ１０のＳ極３１Ｓとステータ２０のティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。
【００６８】
よって、電磁ユニットのステータ２０のコイル２５に電流を供給すると、ステータ２０の各ティース２２に軸方向の磁束が発生し、上記のようなメカニズムによりロータ１０が軸を中心に回転する。そして、このロータ１０の回転が、ロータ１０に連結された部材（図示せず）に伝達されるようになっている。このように、電磁ユニットのロータ１０が磁極３１を有する場合は、コイル２５に供給される電流の極性によって、発生する回転トルクの方向が変化する。なお、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２と磁極３１との両方をロータ１０が有する場合は、両方の特性が合成されたトルク特性が現れる。
【００６９】
〔第七実施形態〕
第七実施形態の電磁ユニットについて、以下に詳細に説明する。ただし、第七実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第六実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
上記第一〜第六実施形態におけるステータコア２３においては、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度は十分なものであったが、該接合部分における割れなどの発生を確実に防止するためには、該接合部分の接合強度をより高めることが好ましい。
【００７０】
まず、上記各実施形態におけるステータヨーク２１とティース２２との接合部分について、図１４を参照しながら説明する。上記各実施形態においては、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径は特に限定されるものではなく、両原料粉末の平均粒径は同一であっても差し支えなかった。しかしながら、両原料粉末の平均粒径が同一であると、図１４からわかるように、接合部分における両原料粉末の粒子同士の噛み合わせが良好ではない。その結果、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分における割れなどの発生を、確実に防止することができないおそれがあった。
【００７１】
そこで、本体部分用原料粉末の平均粒径を部品用原料粉末の平均粒径よりも小さくすると、図１５に示すように、ティース２２の表面における部品用原料粉末の粒子同士の隙間に、本体部分用原料粉末の粒子が入り込んで、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分における両原料粉末の粒子同士の噛み合わせが良好となる。その結果、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度がより高くなって、高強度のステータコア２３が得られる。
【００７２】
両原料粉末の粒径を小さくすると、ステータコア２３のヒステリシス損は増加し、透磁率が低下してしまう。しかしながら、一般に、ティース２２以外の部分（ステータヨーク２１など）は、ティース２２に比べて磁束密度の変化が激しくなく、飽和しにくい。よって、ティース２２以外の部分のみに粒径の小さい原料粉末を使用することにより、ステータコア２３全体での磁気特性の劣化を最低限に抑えることができる。
【００７３】
部品用原料粉末の平均粒径は、２００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。２００μｍ未満であると、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度が十分に向上しないおそれがある。一方、３００μｍ超過であると、ステータコア２３の渦電流損が増加するおそれがある。また、本体部分用原料粉末の平均粒径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。５０μｍ未満であると、透磁率が低下するおそれがある。一方、１００μｍ超過であると、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度が十分に向上しないおそれがある。
なお、上記の各実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、電磁ユニット，モータの構造や圧粉コアの形状は特に限定されるものではなく、本発明はあらゆる構造の軟磁性部品に対して適用することができる。
【００７４】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１と同様の構成のモータの鉄心用圧粉コア（ステータコア）を前述と同様の製造方法で作製し、この圧粉コアを用いて図１のモータを作製した。そして、モータの特性を比較評価した。圧粉コアのステータヨーク部分の寸法は、外径１００ｍｍ、内径７０ｍｍ、高さ１０ｍｍであり、ティース部分の寸法は、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ２０ｍｍである。また、ティースの個数は１０個である。
【００７５】
部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に含まれる磁性粉末は、断りのない限りいずれも平均粒径２００μm の純鉄粉にリン酸塩の皮膜が施されたものである。また、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に混合されるバインダは、いずれもエポキシ樹脂である。そして、金型の内面に塗布される潤滑剤及び原料粉末に混合される潤滑剤としては、いずれもステアリン酸亜鉛を用いた。
【００７６】
〔加圧成形のプレス圧について〕
表１に示すように、磁性粉末にバインダと潤滑剤を混合した部品用原料粉末を部品成形用金型内に充填し、加圧成形して部品を作製した。部品の寸法は縦６ｍｍ、横６ｍｍ、高さ２５ｍｍである。そして、この部品を圧粉コア成形用金型内に配するとともに、磁性粉末にバインダと潤滑剤を混合した本体部分用原料粉末（部品用原料粉末と同一の物）を圧粉コア成形用金型内に充填し、加圧成形して実施例１及び比較例１の圧粉コアを作製した。圧粉コアにおける前記部品の固定位置は、図５のように、部品の表面のうち径方向内径側部分及び軸方向先端面のみがステータヨークから露出し、その他の部分がステータヨークに覆われるようにした。
【００７７】
このようにして作製した実施例１及び比較例１の圧粉コアの比較対照として、実施例１及び比較例１で用いた部品用原料粉末と同一の物を圧粉コア成形用金型内に充填し、加圧成形して従来例の圧粉コアを作製した。すなわち、２段階の加圧成形工程からなる製造方法ではなく、従来と同様に１段階の加圧成形工程からなる製造方法で圧粉コアを作製したものを従来例とした。
【００７８】
【表１】
【００７９】
これらの圧粉コアを組み込んだモータの特性を評価したところ、表１に示すように、比較例１のように部品と圧粉コアを成形する際のプレス圧が等しいと、モータの特性は従来例と同等であるが、実施例１のように部品を成形する際のプレス圧を圧粉コアを成形する際のプレス圧よりも高圧とすると、従来例よりもトルクが向上した。なお、表１に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
【００８０】
〔熱処理について〕
前述の実施例１の圧粉コアに、５００℃で１時間加熱する熱処理を施して（実施例２とする）、熱処理の有無によるモータの性能の差異を比較した。結果を表２に示す。なお、表２に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表２から、熱処理を施すことによって圧粉コアの鉄損が減少し、結果として効率が上昇することがわかる。
【００８１】
【表２】
【００８２】
〔潤滑剤について〕
部品を加圧成形する際に、潤滑剤を部品用原料粉末に混合するか、混合せず金型潤滑法を用いるかによって、モータの性能に差異が出るかを検討した。結果を表３に示す。なお、表３に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表３から、潤滑剤を部品用原料粉末に混合して部品を製造した実施例２と比べて、金型潤滑法を用いて部品を製造した実施例３は、部品の密度が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８３】
【表３】
【００８４】
〔バインダについて〕
原料粉末に含まれるバインダの量によるモータの性能の差異を比較した。結果を表４に示す。なお、表４に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表４から、部品用原料粉末に含まれるバインダの含有量と本体部分用原料粉末に含まれるバインダの含有量が等しい実施例３と比べて、部品用原料粉末に含まれるバインダの含有量が本体部分用原料粉末に含まれるバインダの含有量よりも少ない実施例４は、部品の密度が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８５】
【表４】
【００８６】
〔不純物について〕
原料粉末に含まれる不純物の濃度によるモータの性能の差異を比較した。結果を表５に示す。なお、表５に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表５から、部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度が通常の高さである実施例４（１０００ｐｐｍ）と比べて、部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度が通常よりも低い実施例５（１００ｐｐｍ）は、モータの効率が高いことがわかる。
【００８７】
【表５】
【００８８】
〔扁平加工について〕
部品用原料粉末に用いる磁性粉末に扁平加工が施されているか否かによる、モータの性能の差異を比較した。部品は、その側面（高さ２５ｍｍ×縦又は横６ｍｍの面）をプレス面として加圧成形することにより作製した。結果を表６に示す。なお、表６に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表６から、扁平加工が施されていない通常の磁性粉末を用いた実施例５と比べて、扁平加工が施され粒子形状が扁平な磁性粉末を用いた実施例６は、部品の透磁率が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８９】
【表６】
【００９０】
〔平均粒径について〕
本体部分用原料粉末と部品用原料粉末の平均粒径を変化させた場合の、モータの性能の差異を比較した。結果を表７に示す。なお、圧粉コアの製造方法は、本体部分用原料粉末と部品用原料粉末の平均粒径が異なる点を除いては、実施例１と同様である。また、表７に示した各モータのトルク，効率，及び圧粉コアの機械強度は、実施例６のモータのトルク，効率，及び圧粉コアの機械強度を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
【００９１】
表７からわかるように、同一の平均粒径を有する本体部分用原料粉末と部品用原料粉末を用いた実施例６と比べて、本体部分用原料粉末の平均粒径が部品用原料粉末の平均粒径よりも小さい実施例７〜１０は、トルクと効率がほぼ同等で、機械強度が著しく向上している。これに対して、実施例１１は、本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ未満であるため、実施例７，８，９に対して機械強度の向上は認められるものの、トルクと効率が低いことがわかる。また、実施例１２は、本体部分用原料粉末の平均粒径が１００μｍより大きいため、実施例７，８，９に対して機械強度の向上が少ないことがわかる。以上のことから、本体部分用原料粉末の平均粒径を５０μｍ以上１００μｍ以下とすると、トルクと効率を大きく低下させずに機械強度を向上させることができることがわかる。
【００９２】
一方、実施例１３は、部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ未満であるため、実施例７，１０に対して機械強度の向上が少ないことがわかる。さらに、実施例１４は、部品用原料粉末の平均粒径が３００μｍより大きいため、実施例７，１０に対して強度の向上は認められるものの、効率が低下していることがわかる。以上のことから、部品用原料粉末の平均粒径を２００μｍ以上３００μｍ以下とすると、効率を大きく低下させずに機械強度を向上させることができることがわかる。
【００９３】
【表７】
【符号の説明】
【００９４】
１０ ロータ
１１ ロータヨーク
１２ ティース
２０ ステータ
２１ ステータヨーク
２２ ティース
２３ ステータコア
２５ コイル
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ 電磁ユニット
３１Ｓ Ｓ極
３１Ｎ Ｎ極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉コア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ等の電気機器の鉄心材料として圧粉コアが注目を集めている。圧粉コアは、鉄系の磁性粉末に絶縁体をコーティングし、さらに必要に応じてバインダを添加した混合物を、加圧成形し熱処理することによって作製される。そのため、従来モータ等の電気機器の鉄心材料として広く用いられてきた電磁鋼板とは異なり、３次元構造を有する鉄心を作製することが可能である。このように、圧粉コアによって電気機器の構造設計の幅は大きく広がった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７８６２３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧粉コアを鉄心として用いることには、いくつかのデメリットも存在する。例えば、圧粉コアは、皮膜が被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形することにより作製されるため、高密度の物が得られにくいという問題点を有していた。密度が低いと、圧粉コアの磁束密度が低くなるので、その結果として高性能の電気機器を得ることは困難となる。
【０００５】
また、電磁気的に最適化された鉄心の形状は複雑であることが多いが、複雑な形状を有する圧粉コアを加圧成形により作製することは容易ではない。特に、金型が複雑な形状となる場合は、プレス圧を高くできない点や、金型内面に潤滑剤を塗布して磁性粉末には潤滑剤を混合しない金型潤滑法で加圧成形を行うことが困難である点などから、高密度の物を得ることはいっそう困難である。
【０００６】
実際にプレス圧を高めたり、金型潤滑法を用いて圧粉コアを作製することも可能ではあるが、このような場合には成形体が金型から取り出せなくなるなどのトラブルが発生する頻度が高くなり、その上金型の寿命は著しく低下する。そのため、複雑形状の圧粉コアを量産する場合には、上記のような手法は不向きである。よって、複雑形状の圧粉コアを量産に適した方法で作製する場合は、高密度で磁束密度の高い圧粉コアを得ることは困難であった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、優れた磁気特性を有する複雑形状の圧粉コア及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る圧粉コアの製造方法は、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアを製造する方法であって、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形して１種以上の部品を製造する第一成形工程と、前記第一成形工程で得られた前記各種部品を、それぞれ１個以上圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品が前記突起部を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置するとともに、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して前記圧粉コアを得る第二成形工程と、を備え、前記第一成形工程において前記各種部品を成形する際の前記各プレス圧はいずれも、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際の前記プレス圧よりも高圧であることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明に係る圧粉コアの製造方法においては、前記第二成形工程で得られた前記圧粉コアを熱処理する熱処理工程を備えることが好ましい。
また、前記第一成形工程において前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際には、内面に潤滑剤を塗布した前記部品成形用金型を用い、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際には、潤滑剤を含有する前記本体部分用原料粉末を用いることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記部品用原料粉末及び前記本体部分用原料粉末はバインダを含有し、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量は、前記本体部分用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量よりも少ないことが好ましい。
さらに、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度は、前記本体部分用原料粉末に含まれる不純物の濃度よりも低く且つ１０００ｐｐｍ未満であることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末は、扁平加工が施されていることが好ましい。
さらに、前記本体部分用原料粉末の平均粒径が前記部品用原料粉末の平均粒径よりも小さいことが好ましい。その場合には、前記本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ以上１００μｍ以下で、前記部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
さらに、本発明に係る圧粉コアは、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られ、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアであって、上記のような本発明に係る圧粉コアの製造方法により製造されたものであることを特徴とする。
【００１１】
圧粉コアの主な用途であるモータの鉄心などは、ヨーク，ティース等から構成されているが、これらの中で動作時に最も磁束が飽和しやすいのはティース、すなわち突起部であることが多い。つまり、高密度が要求されるのは、圧粉コアのうち突起部である。また、モータの鉄心のティース一つ一つは複雑な形状を有することは少ないので、ティースを予め高圧で加圧成形することは容易である。
よって、突起部（ティース）に対応する成形体をあらかじめ高圧で加圧成形して作製しておき、その成形体を金型に入れ、さらに磁性粉末を充填し加圧成形すれば、磁束密度が高く且つ飽和しにくい突起部を有する圧粉コアを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る圧粉コアの製造方法によれば、優れた磁気特性を有する複雑形状の圧粉コアを製造することができる。また、本発明に係る圧粉コアは、複雑形状であるにもかかわらず優れた磁気特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図である。
【図２】図１の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１の電磁ユニットに組み込まれたステータコア（圧粉コア）の断面図である。
【図４】図３のステータコア（圧粉コア）の変形例を示す断面図である。
【図５】図３のステータコア（圧粉コア）の別の変形例を示す部分平面図である。
【図６】第二実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図７】図６の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図８】第三実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図９】図８の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図１０】第四実施形態の電磁ユニットの構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０の電磁ユニットの分解斜視図である。
【図１２】第五実施形態のモータの構造を示す斜視図である。
【図１３】第六実施形態のモータの構造を示す斜視図である。
【図１４】部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径が同一の場合において、ステータヨークとティースとの接合部分の両原料粉末の粒子同士の噛み合わせの様子を説明する模式図である。
【図１５】部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径が異なる場合において、ステータヨークとティースとの接合部分の両原料粉末の粒子同士の噛み合わせの様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る圧粉コア及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明に係る圧粉コアを鉄心として用いた電磁ユニット（モータを構成する要素）の構造を説明する斜視図であり、図２は、図１の電磁ユニットの分解斜視図である。なお、図１においては、電磁ユニットの細部の構造が見えやすいように、ロータ及びステータが備えるティースの図示を一部のみ省略してある。
【００１５】
まず、図１，２に示す電磁ユニットの構造について説明する。図１，２の電磁ユニットは、小型化（薄型化）に適したアキシャルモータを構成する要素であり、略環状のロータ１０と、ロータ１０と同心に配され且つロータ１０に対して隙間を介して対向する略環状のステータ２０と、を備えている。
ステータ２０は、環状のステータヨーク２１及び複数のティース２２からなるステータコア２３と、ステータコア２３の内径面に沿うように（詳しくは、後述するように並ぶ複数のティース２２の列に沿うように）同心に近接配置された環状のコイル２５と、で構成されている。なお、コイル２５の巻数は特に限定されるものではなく、供給される電圧に応じて適宜設定すればよい。
【００１６】
ステータコア２３について詳述すると（ステータコア２３を軸方向に沿う平面で切断した断面図である図３も併せて参照）、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース２２が軸方向に突出して設けられており、これらのティース２２は互いに所定間隔をあけて周方向に沿って並べられている。そして、このステータコア２３は、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られた圧粉コアで構成されている。なお、ステータヨーク２１が、本発明の構成要件である本体部分に相当し、ティース２２が本発明の構成要件である突起部に相当する。
【００１７】
一方、ロータ１０は、環状のロータヨーク１１と複数（ステータ２０のティース２２と同数）のティース１２とからなる。詳述すると、ロータヨーク１１の外径面から、複数のティース１２が径方向外方に突出して形成されており、これらのティース１２は互いに所定間隔をあけて周方向に沿って並べられている。これらのティース１２は、例えば鉄や圧粉コアのような磁性体からなるので、ロータヨーク１１の外径面に磁性体からなる突起部と凹部とが周方向に沿って交互に並べられている状態となる。
【００１８】
そして、ロータ１０の各ティース１２は、ステータ２０の各ティース２２に対してそれぞれ隙間を介して対向可能となっている。詳述すると、ステータ２０の各ティース２２の軸方向先端面とロータ１０の各ティース１２の軸方向側面とが、それぞれ軸方向隙間を介して対向可能となっている（図１を参照）。なお、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２は、必ずしも同数である必要はない。同数でなくても、ロータ１０の回転に応じて磁気エネルギーが後述のように変化すれば、回転トルクが発生する。
【００１９】
なお、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２をロータヨーク１１の外径面に設ける代わりに、ロータヨーク１１の外径面に複数の磁極（例えば永久磁石）を周方向に沿って並べてもよい。この場合には、磁極の外面のうちステータ２０のティース２２と対向する面を、Ｎ極又はＳ極とし、前記対向面がＮ極である磁極とＳ極である磁極とを周方向に沿って交互に配置する。また、ステータ２０のティース２２とロータ１０の磁極対（Ｎ極とＳ極の対）の数は同数とすることが好ましい。
【００２０】
ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれ対向している状態（正対状態）では、両ティース１２，２２を含む磁性体がコイル２５の導通方向を囲んでおり、コイル２５が発生させる磁束の磁路を形成する。この状態は、ロータ１０の回転位置としては磁気的に最も安定（低磁気エネルギー）な状態であるので、コイル２５に電流を供給しても回転トルクは発生しない。
【００２１】
一方、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれまったく対向していない状態（非正対状態）では、コイル２５の導通方向を囲む磁路において大きな空間が存在している。そして、前記正対状態と比べて磁路の磁気抵抗が大きくなるため、コイル２５に電流を供給した際に発生する磁束は前記正対状態よりも小さくなる。この状態は、ロータ１０の回転位置としては磁気的に最も不安定（高磁気エネルギー）な状態であるので、コイル２５に電流を供給しても理論上は回転トルクは発生しない。
【００２２】
実際には、ロータ１０の回転位置が前記正対状態や前記非正対状態から僅かにずれることによって、磁気エネルギーが小さくなる方向に回転トルクが発生する。例えば、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが、各ティース間距離（以降はピッチと記すこともある）の１／４だけずれている状態であると、コイル２５に電流を供給することによって磁束が発生し、ロータ１０の各ティース１２とステータ２０の各ティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。換言すると、前記正対状態が磁気的に最も安定（低磁気エネルギー）な状態であるため、その状態になろうとする回転トルクが発生する。
【００２３】
よって、電磁ユニットのステータ２０のコイル２５に電流を供給すると、ステータ２０の各ティース２２に軸方向の磁束が発生し、上記のようなメカニズムによりロータ１０が軸を中心に回転する。そして、このロータ１０の回転が、ロータ１０に連結された部材（図示せず）に伝達されるようになっている。
この電磁ユニットは、優れた磁気特性と最適化された複雑な３次元形状を有する圧粉コアを鉄心として用いているので、電磁鋼板などを鉄心として用いた場合に比べて、背景技術の項に前記したような優位性を有している。そして、このような電磁ユニットは、電気機器，電子機器，産業用機械，自動車，ロボット等に組み込まれるモータを構成する要素として好適である。
【００２４】
なお、ステータコア２３の内径面にコイル２５を嵌め込めばよいので、ステータ２０の組み立てが極めて容易であり、さらに、ロータ１０とステータ２０の嵌合も、側面から合わせる形で行うことができるので、電磁ユニットの組立性も良好である。また、ロータ１０とステータ２０の支持機構については図示していないが、互いの軸方向及び径方向の位置を維持しつつ相対的に回転可能に保持すればよい。
【００２５】
次に、ステータコア２３を構成する圧粉コアの製造方法について説明する。この圧粉コアは、磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより製造される。そして、この加圧成形は、下記のような２段階の加圧成形工程からなる。
まず、第一成形工程により、ステータ２０のティース２２を形成する部品（例えば、図１，２の場合のような柱状の部品）を製造する。その際には、部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形する。部品は１種類でもよいが、その形状，部品用原料粉末の種類，成形条件等が異なる複数種の部品を所望により製造してもよい。
【００２６】
次に、第二成形工程により、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース２２が軸方向に突出して形成されたステータコア２３を製造する。その際には、前記部品を圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品がティース２２を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置する。そして、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填して、所定のプレス圧で加圧成形すると、本体部分用原料粉末によりステータヨーク２１が形成され、ティース２２を備えるステータヨーク２１からなるステータコア２３が得られる。このとき、第一成形工程において前記部品を成形する際のプレス圧は、第二成形工程におけるプレス圧よりも高圧とする。
【００２７】
なお、複数種の部品を用いる場合は、各種部品をそれぞれ１個ずつ用いてもよいし、複数ずつ用いてもよい。また、ステータヨーク２１とティース２２は、図３のように、１面のみで接触していてもよいが、図４（ステータコア２３を軸方向に沿う平面で切断した断面図である）のように、部品の一端部が本体部分（ステータヨーク２１）に埋め込まれ且つ部品の径方向外径側部分がステータヨーク２１に覆われていてもよい。さらに、図５（ステータコア２３のティース２２を軸方向から見た平面図である）のように、部品の表面のうち径方向内径側部分及び軸方向先端面のみがステータヨーク２１から露出し、その他の部分がステータヨーク２１に覆われていてもよい。
【００２８】
部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末は、絶縁皮膜によってコーティングされた軟磁性の粉末が好ましい。粉末の成分は、軟磁性を示すものならば特に限定されるものではなく、例えば純Ｆｅ，Ｆｅ−Ｓｉ合金，パーマロイ等があげられるが、モータ用鉄心のように低周波において使用され高い磁束密度が要求される場合には、純Ｆｅを用いることが好ましい。この粉末は、例えば水アトマイズ法で作製されたものが好ましく、その粒径は数十〜数百μm （例えば１００μm ）が好ましい。また、この粉末は、粒状の粉末に扁平加工（例えば、乾式法で機械的に偏平化する方法）を施して得た扁平粉末が好ましい。
【００２９】
さらに、部品用原料粉末と本体部分用原料粉末は、同種の粉末でもよいし異種の粉末でもよい。例えば、純度の高い（酸素等の不純物の濃度が低い）粉末を用いることによって圧粉コアの磁気特性改善を行う場合は、部品用原料粉末と本体部分用原料粉末のうち部品用原料粉末の方のみ高純度（１０００ｐｐｍ未満）のものを用いるとよい。こうすることにより、磁気特性改善の際のコストアップを最低限に抑えることができる。不純物の濃度が低いほど性能は向上するが、通常（１０００ｐｐｍ）よりも低ければ、圧粉コアの磁気特性改善を行うことができる。なお、複数種の部品用原料粉末を用いて複数種の部品を作製する場合には、そのうち少なくとも１種の部品用原料粉末を純度の高いものとすれば、磁気特性の改善を行うことができる。
【００３０】
さらに、加圧成形の際に生じた歪みの除去を目的として、第二成形工程により得られたステータコア２３に適宜熱処理を施してもよい。熱処理を施す場合には、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に耐熱性の高い物質で絶縁皮膜を形成することが好ましい。このような耐熱性の高い物質としては、例えば、既によく知られているようにリン酸塩系化合物や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などがあげられる。
【００３１】
さらに、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末はバインダを含有していてもよい。バインダの種類は特に限定されるものではないが、ポリイミド，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などがあげられる。また、バインダの含有量は、原料粉末全体の１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。バインダの含有量が多いと、成形体内部の非磁性部分が増加して、磁気特性が不十分となるおそれがある。
【００３２】
さらに、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の両方がバインダを含有する場合には、本体部分用原料粉末よりも部品用原料粉末の方が、バインダの含有量が少ないことが好ましい。そうすれば、強度を著しく低下させることなく、磁束が飽和しやすい部分のみ密度を高めることができる。なお、複数種の部品用原料粉末を用いて複数種の部品を作製する場合には、そのうち少なくとも１種の部品用原料粉末が本体部分用原料粉末よりもバインダの含有量が少なければ、上記効果が得られる。
【００３３】
以下に、上記の第一成形工程及び第二成形工程について、さらに詳細に説明する。
上記のような部品用原料粉末からティース２２に対応する部品を作製するが、部品は１種のみならず、その形状，部品用原料粉末の種類，成形条件等が異なる複数種の部品を作製してもよく、これらをティース部分に限らずあらゆる部位に用いることが可能である。ティース２２はさほど複雑な形状を持たない場合が多いため、部品は高圧の加圧成形で製造することができ、第二成形工程における加圧成形よりも高圧で加圧成形することができる。複数種の部品を作製する場合には、いずれの種類の部品についても、第二成形工程における加圧成形よりも高圧で加圧成形する。
【００３４】
第一成形工程における加圧成形の圧力は特に限定されるものではないが、７００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下が好ましく、８００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下がより好ましい。プレス圧があまりに低いと成形体の密度が十分に高くならず、本発明の有効性であるティース部分の高い磁束密度を実現することができないおそれがある。一方、あまりにプレス圧が高すぎると、単純な形状でも部品成形用金型の寿命が低下するなどの観点から、量産が難しくなる。
【００３５】
この際の部品成形用金型の形状は、設計されたティース２２の構造に合わせて適宜決定すればよいが、圧粉コアの強度向上の観点から、以下のような工夫をすることが好ましい。すなわち、部品の長さをステータコア２３のティース２２よりも長くする。こうすることで、第二成形工程において部品の一部分が本体部分（ステータヨーク２１）に埋め込まれたような状態（図４を参照）となり、本体部分（ステータヨーク２１）の上に単純に乗っている状態（図３を参照）よりも圧粉コアの強度が向上する。
【００３６】
また、扁平粉末は、加圧成形すると、扁平粉末が有する平らな面をプレス方向に対して垂直にして並ぶ傾向がある。よって、扁平粉末を用いる場合は、完成した圧粉コアの磁束の流れる方向に対して、加圧成形により並んだ扁平粉末の前記平らな面が沿うように、加圧成形のプレス方向を決定するとよい。
さらに、部品の加圧成形を行う際には、潤滑剤を用いることが好ましい。その際には、潤滑剤を部品用原料粉末に混合してもよいが、高密度の成形体を得るためには、部品成形用金型の内面に潤滑剤を塗布して部品用原料粉末には潤滑剤を混合しない金型潤滑法を用いることが好ましい。使用する潤滑剤の種類は特に限定されるものではないが、例えばステアリン酸系潤滑剤があげられる。
【００３７】
上記のような条件で加圧成形することにより得られた部品は、第二成形工程による圧粉コアの作製に対してそのまま用いることが好ましい。そうすれば、バインダの硬化などが進まないため、部品と本体部分用原料粉末とのなじみが良好となる。ただし、第二成形工程の加圧成形に供する前に、部品に対して熱処理を施しても差し支えない。
次に、こうして得られた１種又は複数種の部品と本体部分用原料粉末とを用いて、圧粉コアを作製する。ティース２２に対応する部品は既に加圧成形されたものであるので、第二成形工程において再び加圧されても、その体積はほとんど変化しない。そのため、このことを考慮した上で各パンチの初期位置を適切に決める必要がある。例えば、図３のような圧粉コアの場合には、パンチは１段で済むが、図４のような圧粉コアの場合にはパンチは３段とする必要がある。
【００３８】
また、本体部分用原料粉末には、潤滑剤を混合することが好ましい。部品の加圧成形の場合と同様に金型潤滑法を用いることもできるが、複雑形状の金型で加圧成形を行う場合は潤滑剤を本体部分用原料粉末に混合する方が、成形体が金型から抜けなくなるなどといったトラブルの頻度を低減することができる。本体部分用原料粉末全体に対する潤滑剤の混合量は、１．０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上０．５質量％以下がより好ましい。
【００３９】
第二成形工程においては、はじめに部品を圧粉コア成形用金型内の所定位置へ配置し、その後に各部品のすき間に本体部分用原料粉末を適量充填すればよい。この際、圧粉コア成形用金型のうちティース２２に対応する部分の大きさが前記各部品よりも大きく、部品と圧粉コア成形用金型との間に隙間が生じる場合には、圧粉コア成形用金型内での部品の位置を決定しなければならない。
【００４０】
一般的には、ティース２２の中で最も高い磁束密度が要求されるのは、ティース２２の外面のうちの一部であることが多いので、部品の当該面を圧粉コア成形用金型の内面に接触させた状態で（圧粉コアから部品の当該面が露出するように）部品を固定すればよい。例えば、部品に樹脂などを塗布しておくことにより、こうした固定を行うことが可能である。
【００４１】
また、上記の最も高い磁束密度が要求される面がティース２２の軸方向先端面である場合は、例えば柱状の部品の長手方向端面を圧粉コア成形用金型の内面に接触させた状態で固定した後に、圧粉コア成形用金型内に本体部分用原料粉末を充填すればよい。ただし、ティース部分は必ずしも部品の一部が露出している必要はなく、少量の粉末を充填した後に部品を固定することで部品が全く露出しない形態としてもよい。
【００４２】
以上のようにして圧粉コア成形用金型内に部品を配し本体部分用原料粉末を充填したら、加圧成形を行う。第二成形工程における加圧成形の際のプレス圧は、５００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下が好ましく、６００ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下がより好ましい。複雑形状の圧粉コアの場合は、高圧で加圧成形すると成形体が圧粉コア成形用金型から抜けなくなったり、圧粉コア成形用金型の寿命が著しく低下することがあるので、あまり高いプレス圧で成形しないことが好ましい。特に、部品を加圧成形する際のプレス圧よりも小さくすることにより、ティース部の密度を相対的に高くすることができるので、高い量産性とティース部の高い磁束密度とを同時に実現することができる。
【００４３】
このようにして得られた成形体を３００℃以上６００℃以下の温度で熱処理することにより、加圧成形により生じた歪みを取り除きコアロスを低下させて（バインダを含有する場合は、同時にバインダも硬化させて）、圧粉コアを完成させる。熱処理温度の最適値は、原料粉末の絶縁皮膜の種類によって異なるので、絶縁皮膜を構成する物質に応じて適宜決定すればよい。また、熱処理時間は１０分以上１時間以下が好ましく、雰囲気は大気，窒素などから選択するとよい。以上のようにして、複雑形状であるにもかかわらず優れた磁気特性を有する圧粉コアを作製することができる。
【００４４】
〔第二実施形態〕
第二実施形態の電磁ユニットの構造を、図６，７を参照しながら詳細に説明する。図６は、第二実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図７は、図６の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第二実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図６，７においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００４５】
第二実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の外径面から複数のティース１２が径方向外方に突出して形成されているが、第一実施形態と比較するとティース１２の突出長さが短いため、各ティース１２はステータ２０の各ティース２２の径方向内側に配されている。そして、ステータ２０の各ティース２２の径方向内側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向先端面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図６を参照）。
【００４６】
このような電磁ユニットは、軸方向長さをより短くすることが可能であるので、より一層の小型化（薄型化）が可能である。また、一般に平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向内側側面の方が好ましい。対向面が径方向内側側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。
【００４７】
〔第三実施形態〕
第三実施形態の電磁ユニットの構造を、図８，９を参照しながら詳細に説明する。図８は、第三実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図９は、図８の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第三実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一，第二実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図８，９においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００４８】
第三実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の外径面から複数のティース１２が軸方向のステータ２０側に向かって突出して形成されている。そして、ステータヨーク２１よりもロータヨーク１１の方が大径とされているため、ロータ１０の各ティース１２はステータ２０の各ティース２２の径方向外側に配されていて、ステータ２０の各ティース２２の径方向外側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向内側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図８を参照）。
【００４９】
一般に、平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向外側側面の方が好ましい。対向面が径方向外側側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。
【００５０】
〔第四実施形態〕
第四実施形態の電磁ユニットの構造を、図１０，１１を参照しながら詳細に説明する。図１０は、第四実施形態の電磁ユニットの構造を説明する斜視図であり、図１１は、図１０の電磁ユニットの分解斜視図である。ただし、第四実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第三実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１０，１１においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００５１】
第四実施形態の電磁ユニットのロータ１０においては、ロータヨーク１１の軸方向一端面から複数のティース１２が軸方向のステータ２０側に向かって突出して形成されている。一方、ステータ２０においては、ステータヨーク２１の軸方向一端面から複数のティース１２が軸方向のロータ１０側に向かって突出して形成されているが、周方向に沿って並ぶティース１２の列が、径方向隙間を隔てて２列同心円状に形成されている。
【００５２】
そして、この径方向隙間にロータ１０のティース１２が配されていて、ステータ２０の内径側ティース列の各ティース２２の径方向外側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向内側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっているとともに、ステータ２０の外径側ティース列の各ティース２２の径方向内側側面とロータ１０の各ティース１２の径方向外側側面とが、それぞれ径方向隙間を介して対向可能となっている（図１０，１１を参照）。
【００５３】
このような電磁ユニットは、２列のティース列のそれぞれに対して回転トルクを発生をさせることができるため、大トルク化を図ることができる。また、一般に平面よりも円筒面の方が高精度な加工を行うことができるので、ロータ１０の各ティース１２と対向するステータ２０の各ティース２２の対向面は、軸方向先端面よりも径方向側面の方が好ましい。対向面が径方向側面である場合は、対向面間の距離（隙間の大きさ）を短くすることができ、よってコイル２５から見た磁気抵抗を低くすることができるため、発生する磁束が増加し、大トルク化し易くなる。なお、ステータ２０のティース列の数を３列以上とすることも可能である。その場合には、ロータ１０のティース列の数についても、ステータ２０のティース列の数に応じて適宜増加させることが好ましい。
【００５４】
〔第五実施形態〕
第五実施形態のモータの構造を、図１２を参照しながら詳細に説明する。図１２は、第五実施形態のモータの構造を説明する斜視図である。ただし、第五実施形態のモータを構成する要素である電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第四実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１２においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００５５】
第一〜第四実施形態の電磁ユニットは、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２との回転位置に応じて回転トルクを発生させることができ、コイル２５に供給する電流の極性を反転することによって、回転トルクの極性を反転させることができる。ただし、電磁ユニットのロータ１０が、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２を有し磁極を有しない場合は、１個の電磁ユニットにより発生する回転トルクは脈動トルクであり、連続的に一方向に回転するトルクを発生させることはできない。よって、連続的に一方向に回転トルクを発生させてモータとして機能させるためには、３個以上の電磁ユニットを用いてモータを構成する必要がある。
【００５６】
図１２のモータは、第二実施形態の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を軸方向に３個連結することにより構成されている。各電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、ステータ２０を軸方向の同一方向に向けて（図１２においてはステータ２０を下方に向けて）連結されている。ただし、連結する電磁ユニットの個数は、３個に限らず４個以上でもよい。図示していないが、３個のロータ１０及び３個のステータ２０は、それぞれ機械的に連結されており、相対的に回転可能に保持されている。すなわち、３個のロータ１０を連結したものがモータのロータとして機能するとともに、３個のステータ２０を連結したものがモータのステータとして機能するようになっている。
【００５７】
モータを構成する各電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３においては、ロータ１０のティース１２とステータ２０のティース２２との回転位置が一致しておらず、ずれている（正対状態ではない）。そして、軸方向一端の電磁ユニットから他端の電磁ユニットに向かうにしたがって、そのずれ量は徐々に大きくなっており、しかもそのずれ量の増加は一定となっている。
【００５８】
ただし、軸方向一端の電磁ユニットについては、両ティース１２，２２の前記回転位置が一致していてもよい。例えば、図１２のモータの場合は、下端の電磁ユニットＵ１においては、両ティース１２，２２の前記回転位置が一致しており、中央の電磁ユニットＵ２においては１／３ピッチずれており、上端の電磁ユニットＵ３においては、２／３ピッチずれている（１／３ピッチずつ、ずれ量が大きくなっている）。
【００５９】
なお、図１２のモータの場合は、３つの電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３のロータ１０のティース１２の回転位置はいずれも揃っていて、ステータ２０のティース２２の回転位置はいずれも揃っていないが、相対的な位置関係がずれていればよいので、図１２とは逆にステータ２０のティース２２の回転位置が揃っていて、ロータ１０のティース１２の回転位置が揃っていないという構成にしてもよい。
【００６０】
３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３のコイル２５毎に所定の電流を供給すると、それぞれの電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が回転トルクを発生させる。３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各ロータ１０及びステータ２０はそれぞれ機械的に連結されてモータのロータ及びステータを構成しているので、モータのロータに発生する回転トルクは３個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の回転トルクの合計（合成トルク）となる。この合成トルクは、一定の回転トルクに脈動分が重畳した波形となっていることから、連続的な回転トルクの発生が可能である。
【００６１】
〔第六実施形態〕
第六実施形態のモータの構造を、図１３を参照しながら詳細に説明する。図１３は、第六実施形態のモータの構造を説明する斜視図である。ただし、第六実施形態のモータを構成する要素である電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第四実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図１３においては、図１，２と同一又は相当する部分には、図１，２と同一の符号を付してある。
【００６２】
第五実施形態のモータとは異なり電磁ユニットのロータ１０が磁極３１を有する場合は、２個の電磁ユニットを用いてモータを構成することができる。図１３のように、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のステータ２０同士を背面連結してモータを構成することによって、薄型のモータとすることができる。すなわち、ステータヨーク２１の軸方向他端面（ティース２２が形成されていない軸方向端面）を対向させて、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のステータ２０同士を連結してモータを構成している。
【００６３】
図示していないが、２個のロータ１０及び２個のステータ２０は、それぞれ機械的に連結されており、相対的に回転可能に保持されている。すなわち、２個のロータ１０を連結したものがモータのロータとして機能するとともに、２個のステータ２０を連結したものがモータのステータとして機能するようになっている。
モータを構成する各電磁ユニットＵ１，Ｕ２のうち少なくとも一方においては、ロータ１０の磁極３１とステータ２０のティース２２との回転位置が一致しておらず（正対状態ではない）、ずれている。そして、両電磁ユニットＵ１，Ｕ２のずれ量の差は１／４ピッチとなっている。例えば、図１３のモータの場合は、上側の電磁ユニットＵ２においては、ロータ１０の磁極３１のうちＳ極３１Ｓとステータ２０のティース２２との回転位置が一致しており、下側の電磁ユニットＵ１においては１／４ピッチずれている。
【００６４】
なお、図１３のモータの場合は、２つの電磁ユニットＵ１，Ｕ２のロータ１０の磁極３１の回転位置は揃っていて、ステータ２０のティース２２の回転位置は揃っていないが、相対的な位置関係がずれていればよいので、図１３とは逆にステータ２０のティース２２の回転位置が揃っていて、ロータ１０の磁極３１の回転位置が揃っていないという構成にしてもよい。
【００６５】
２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２のコイル２５毎に所定の電流を供給すると、それぞれの電磁ユニットＵ１，Ｕ２が回転トルクを発生させる。２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２のロータ１０及びステータ２０はそれぞれ機械的に連結されてモータのロータ及びステータを構成しているので、モータのロータに発生する回転トルクは２個の電磁ユニットＵ１，Ｕ２の回転トルクの合計（合成トルク）となる。この合成トルクは、一定の回転トルクに脈動分が重畳した波形となっていることから、連続的な回転トルクの発生が可能である。
【００６６】
ロータ１０の磁極３１（Ｓ極又はＮ極）とステータ２０の各ティース２２とが、それぞれ対向している状態（正対状態）では、磁極３１が作る磁束とコイル２５による磁束が発生する。この状態は磁気的に最も安定な状態であり、回転トルクは発生しない。なお、コイル２５の供給される電流の極性が逆極性となると、磁極３１が作る磁束とコイル２５による磁束の極性が相反するようになるので、磁気的には最も不安定な状態となる。
【００６７】
ロータ１０のＮ極３１Ｎの回転位置が前記正対状態から僅かにずれている場合に、コイル２５に所定の極性の電流を供給すると、ロータ１０のＮ極３１Ｎとステータ２０のティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。逆に、前記極性と反対の極性の電流を供給すると、ロータ１０のＳ極３１Ｓとステータ２０のティース２２とが前記正対状態となる方向に回転トルクが発生する。
【００６８】
よって、電磁ユニットのステータ２０のコイル２５に電流を供給すると、ステータ２０の各ティース２２に軸方向の磁束が発生し、上記のようなメカニズムによりロータ１０が軸を中心に回転する。そして、このロータ１０の回転が、ロータ１０に連結された部材（図示せず）に伝達されるようになっている。このように、電磁ユニットのロータ１０が磁極３１を有する場合は、コイル２５に供給される電流の極性によって、発生する回転トルクの方向が変化する。なお、鉄や圧粉コアのような磁性体で構成されたティース１２と磁極３１との両方をロータ１０が有する場合は、両方の特性が合成されたトルク特性が現れる。
【００６９】
〔第七実施形態〕
第七実施形態の電磁ユニットについて、以下に詳細に説明する。ただし、第七実施形態の電磁ユニットの構成及び作用効果は、第一〜第六実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
上記第一〜第六実施形態におけるステータコア２３においては、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度は十分なものであったが、該接合部分における割れなどの発生を確実に防止するためには、該接合部分の接合強度をより高めることが好ましい。
【００７０】
まず、上記各実施形態におけるステータヨーク２１とティース２２との接合部分について、図１４を参照しながら説明する。上記各実施形態においては、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末の平均粒径は特に限定されるものではなく、両原料粉末の平均粒径は同一であっても差し支えなかった。しかしながら、両原料粉末の平均粒径が同一であると、図１４からわかるように、接合部分における両原料粉末の粒子同士の噛み合わせが良好ではない。その結果、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分における割れなどの発生を、確実に防止することができないおそれがあった。
【００７１】
そこで、本体部分用原料粉末の平均粒径を部品用原料粉末の平均粒径よりも小さくすると、図１５に示すように、ティース２２の表面における部品用原料粉末の粒子同士の隙間に、本体部分用原料粉末の粒子が入り込んで、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分における両原料粉末の粒子同士の噛み合わせが良好となる。その結果、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度がより高くなって、高強度のステータコア２３が得られる。
【００７２】
両原料粉末の粒径を小さくすると、ステータコア２３のヒステリシス損は増加し、透磁率が低下してしまう。しかしながら、一般に、ティース２２以外の部分（ステータヨーク２１など）は、ティース２２に比べて磁束密度の変化が激しくなく、飽和しにくい。よって、ティース２２以外の部分のみに粒径の小さい原料粉末を使用することにより、ステータコア２３全体での磁気特性の劣化を最低限に抑えることができる。
【００７３】
部品用原料粉末の平均粒径は、２００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。２００μｍ未満であると、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度が十分に向上しないおそれがある。一方、３００μｍ超過であると、ステータコア２３の渦電流損が増加するおそれがある。また、本体部分用原料粉末の平均粒径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。５０μｍ未満であると、透磁率が低下するおそれがある。一方、１００μｍ超過であると、ステータヨーク２１とティース２２との接合部分の接合強度が十分に向上しないおそれがある。
なお、上記の各実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、電磁ユニット，モータの構造や圧粉コアの形状は特に限定されるものではなく、本発明はあらゆる構造の軟磁性部品に対して適用することができる。
【００７４】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１と同様の構成のモータの鉄心用圧粉コア（ステータコア）を前述と同様の製造方法で作製し、この圧粉コアを用いて図１のモータを作製した。そして、モータの特性を比較評価した。圧粉コアのステータヨーク部分の寸法は、外径１００ｍｍ、内径７０ｍｍ、高さ１０ｍｍであり、ティース部分の寸法は、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ２０ｍｍである。また、ティースの個数は１０個である。
【００７５】
部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に含まれる磁性粉末は、断りのない限りいずれも平均粒径２００μm の純鉄粉にリン酸塩の皮膜が施されたものである。また、部品用原料粉末及び本体部分用原料粉末に混合されるバインダは、いずれもエポキシ樹脂である。そして、金型の内面に塗布される潤滑剤及び原料粉末に混合される潤滑剤としては、いずれもステアリン酸亜鉛を用いた。
【００７６】
〔加圧成形のプレス圧について〕
表１に示すように、磁性粉末にバインダと潤滑剤を混合した部品用原料粉末を部品成形用金型内に充填し、加圧成形して部品を作製した。部品の寸法は縦６ｍｍ、横６ｍｍ、高さ２５ｍｍである。そして、この部品を圧粉コア成形用金型内に配するとともに、磁性粉末にバインダと潤滑剤を混合した本体部分用原料粉末（部品用原料粉末と同一の物）を圧粉コア成形用金型内に充填し、加圧成形して実施例１及び比較例１の圧粉コアを作製した。圧粉コアにおける前記部品の固定位置は、図５のように、部品の表面のうち径方向内径側部分及び軸方向先端面のみがステータヨークから露出し、その他の部分がステータヨークに覆われるようにした。
【００７７】
このようにして作製した実施例１及び比較例１の圧粉コアの比較対照として、実施例１及び比較例１で用いた部品用原料粉末と同一の物を圧粉コア成形用金型内に充填し、加圧成形して従来例の圧粉コアを作製した。すなわち、２段階の加圧成形工程からなる製造方法ではなく、従来と同様に１段階の加圧成形工程からなる製造方法で圧粉コアを作製したものを従来例とした。
【００７８】
【表１】
【００７９】
これらの圧粉コアを組み込んだモータの特性を評価したところ、表１に示すように、比較例１のように部品と圧粉コアを成形する際のプレス圧が等しいと、モータの特性は従来例と同等であるが、実施例１のように部品を成形する際のプレス圧を圧粉コアを成形する際のプレス圧よりも高圧とすると、従来例よりもトルクが向上した。なお、表１に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
【００８０】
〔熱処理について〕
前述の実施例１の圧粉コアに、５００℃で１時間加熱する熱処理を施して（実施例２とする）、熱処理の有無によるモータの性能の差異を比較した。結果を表２に示す。なお、表２に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表２から、熱処理を施すことによって圧粉コアの鉄損が減少し、結果として効率が上昇することがわかる。
【００８１】
【表２】
【００８２】
〔潤滑剤について〕
部品を加圧成形する際に、潤滑剤を部品用原料粉末に混合するか、混合せず金型潤滑法を用いるかによって、モータの性能に差異が出るかを検討した。結果を表３に示す。なお、表３に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表３から、潤滑剤を部品用原料粉末に混合して部品を製造した実施例２と比べて、金型潤滑法を用いて部品を製造した実施例３は、部品の密度が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８３】
【表３】
【００８４】
〔バインダについて〕
原料粉末に含まれるバインダの量によるモータの性能の差異を比較した。結果を表４に示す。なお、表４に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表４から、部品用原料粉末に含まれるバインダの含有量と本体部分用原料粉末に含まれるバインダの含有量が等しい実施例３と比べて、部品用原料粉末に含まれるバインダの含有量が本体部分用原料粉末に含まれるバインダの含有量よりも少ない実施例４は、部品の密度が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８５】
【表４】
【００８６】
〔不純物について〕
原料粉末に含まれる不純物の濃度によるモータの性能の差異を比較した。結果を表５に示す。なお、表５に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表５から、部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度が通常の高さである実施例４（１０００ｐｐｍ）と比べて、部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度が通常よりも低い実施例５（１００ｐｐｍ）は、モータの効率が高いことがわかる。
【００８７】
【表５】
【００８８】
〔扁平加工について〕
部品用原料粉末に用いる磁性粉末に扁平加工が施されているか否かによる、モータの性能の差異を比較した。部品は、その側面（高さ２５ｍｍ×縦又は横６ｍｍの面）をプレス面として加圧成形することにより作製した。結果を表６に示す。なお、表６に示した各モータのトルク及び効率は、従来例のモータのトルク及び効率を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
表６から、扁平加工が施されていない通常の磁性粉末を用いた実施例５と比べて、扁平加工が施され粒子形状が扁平な磁性粉末を用いた実施例６は、部品の透磁率が高いためモータのトルクが高いことがわかる。
【００８９】
【表６】
【００９０】
〔平均粒径について〕
本体部分用原料粉末と部品用原料粉末の平均粒径を変化させた場合の、モータの性能の差異を比較した。結果を表７に示す。なお、圧粉コアの製造方法は、本体部分用原料粉末と部品用原料粉末の平均粒径が異なる点を除いては、実施例１と同様である。また、表７に示した各モータのトルク，効率，及び圧粉コアの機械強度は、実施例６のモータのトルク，効率，及び圧粉コアの機械強度を１とした場合の相対値でそれぞれ示してある。
【００９１】
表７からわかるように、同一の平均粒径を有する本体部分用原料粉末と部品用原料粉末を用いた実施例６と比べて、本体部分用原料粉末の平均粒径が部品用原料粉末の平均粒径よりも小さい実施例７〜１０は、トルクと効率がほぼ同等で、機械強度が著しく向上している。これに対して、実施例１１は、本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ未満であるため、実施例７，８，９に対して機械強度の向上は認められるものの、トルクと効率が低いことがわかる。また、実施例１２は、本体部分用原料粉末の平均粒径が１００μｍより大きいため、実施例７，８，９に対して機械強度の向上が少ないことがわかる。以上のことから、本体部分用原料粉末の平均粒径を５０μｍ以上１００μｍ以下とすると、トルクと効率を大きく低下させずに機械強度を向上させることができることがわかる。
【００９２】
一方、実施例１３は、部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ未満であるため、実施例７，１０に対して機械強度の向上が少ないことがわかる。さらに、実施例１４は、部品用原料粉末の平均粒径が３００μｍより大きいため、実施例７，１０に対して強度の向上は認められるものの、効率が低下していることがわかる。以上のことから、部品用原料粉末の平均粒径を２００μｍ以上３００μｍ以下とすると、効率を大きく低下させずに機械強度を向上させることができることがわかる。
【００９３】
【表７】
【符号の説明】
【００９４】
１０ ロータ
１１ ロータヨーク
１２ ティース
２０ ステータ
２１ ステータヨーク
２２ ティース
２３ ステータコア
２５ コイル
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ 電磁ユニット
３１Ｓ Ｓ極
３１Ｎ Ｎ極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアを製造する方法であって、
部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形して１種以上の部品を製造する第一成形工程と、
前記第一成形工程で得られた前記各種部品を、それぞれ１個以上圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品が前記突起部を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置するとともに、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して前記圧粉コアを得る第二成形工程と、
を備え、
前記第一成形工程において前記各種部品を成形する際の前記各プレス圧はいずれも、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際の前記プレス圧よりも高圧であることを特徴とする圧粉コアの製造方法。
【請求項２】
前記第二成形工程で得られた前記圧粉コアを熱処理する熱処理工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項３】
前記第一成形工程において前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際には、内面に潤滑剤を塗布した前記部品成形用金型を用い、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際には、潤滑剤を含有する前記本体部分用原料粉末を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項４】
前記部品用原料粉末及び前記本体部分用原料粉末はバインダを含有し、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量は、前記本体部分用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項５】
前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度は、前記本体部分用原料粉末に含まれる不純物の濃度よりも低く且つ１０００ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項６】
前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末は、扁平加工が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項７】
前記本体部分用原料粉末の平均粒径が前記部品用原料粉末の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項８】
前記本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ以上１００μｍ以下で、前記部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項９】
磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られ、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアであって、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法により製造されたものであることを特徴とする圧粉コア。
【請求項１】
磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアを製造する方法であって、
部品用原料粉末を部品成形用金型に充填し所定のプレス圧で加圧成形して１種以上の部品を製造する第一成形工程と、
前記第一成形工程で得られた前記各種部品を、それぞれ１個以上圧粉コア成形用金型内に入れ、前記部品が前記突起部を形成するように前記部品を前記圧粉コア成形用金型内の所定位置に配置するとともに、本体部分用原料粉末を前記圧粉コア成形用金型内に充填し、所定のプレス圧で加圧成形して前記圧粉コアを得る第二成形工程と、
を備え、
前記第一成形工程において前記各種部品を成形する際の前記各プレス圧はいずれも、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際の前記プレス圧よりも高圧であることを特徴とする圧粉コアの製造方法。
【請求項２】
前記第二成形工程で得られた前記圧粉コアを熱処理する熱処理工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項３】
前記第一成形工程において前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際には、内面に潤滑剤を塗布した前記部品成形用金型を用い、前記第二成形工程において前記圧粉コアを成形する際には、潤滑剤を含有する前記本体部分用原料粉末を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項４】
前記部品用原料粉末及び前記本体部分用原料粉末はバインダを含有し、前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量は、前記本体部分用原料粉末に含まれる前記バインダの含有量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項５】
前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末に含まれる不純物の濃度は、前記本体部分用原料粉末に含まれる不純物の濃度よりも低く且つ１０００ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項６】
前記各種部品のうち少なくとも１種を成形する際に用いられる前記部品用原料粉末は、扁平加工が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項７】
前記本体部分用原料粉末の平均粒径が前記部品用原料粉末の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項８】
前記本体部分用原料粉末の平均粒径が５０μｍ以上１００μｍ以下で、前記部品用原料粉末の平均粒径が２００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の圧粉コアの製造方法。
【請求項９】
磁性粉末を含有する原料粉末を加圧成形することにより得られ、本体部分から１箇所以上の突起部が突出した形状の圧粉コアであって、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法により製造されたものであることを特徴とする圧粉コア。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１４６６８１（Ｐ２０１１−１４６６８１Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４０９１（Ｐ２０１０−２２４０９１）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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