(57)【要約】【課題】  表面絶縁処理した磁性粉末を圧縮成形して圧粉磁心において、更なる磁束密度の向上を図る。【解決手段】  ほぼ円球粒状磁性粉末16と偏平磁性粉末17を成形金型のキャビティーに充填し、この磁性粉末16，17を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施し、アスペクト比（ｂ／ａ）が１０以上の偏平磁性粉末17は、圧縮成形の加圧方向Ｐにその長軸長ｂ方向がほぼ配向している。長軸長ｂ方向が前記加圧方向Ｐにほぼ配向している偏平磁性粉末17の重量配分率を、磁性粉末16，17全体の１０％以上とする。長軸長ｂ方向は磁路19の方向と平行又はほぼ平行に配向でき、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面絶縁処理した磁性粉末を圧縮成形し磁路を生成可能な圧粉磁心において、前記磁性粉末に含まれる偏平磁性粉末の長手方向を前記磁界の磁路方向とはほぼ平行に配向したことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
表面絶縁処理した磁性粉末を成形金型のキャビティーに充填し、この磁性粉末を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施して製造される圧粉磁心において、前記磁性粉末の一部がアスペクト比の大きな偏平磁性粉末であり、圧縮成形の加圧方向に前記偏平粉末の長手方向がほぼ配向していることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項３】
前記長手方向が前記圧縮成形の加圧方向にほぼ配向している偏平磁性粉末の重量配分率が、磁性粉末全体の１０％以上であることを特徴とする請求項２記載の圧粉磁心。
【請求項４】
前記偏平磁性粉末のアスペクト比が１０以上であることを特徴とする請求項２又は３記載の圧粉磁心。
【請求項５】
前記偏平磁性粉末の重量分率が、磁性粉末全体の２０％以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧粉磁心。
【請求項６】
表面絶縁処理した磁性粉末を成形金型のキャビティーに充填し、この磁性粉末を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施して製造される圧粉磁心において、前記磁性粉末の一部がアスペクト比の大きな偏平磁性粉末であり、振動により前記キャビティー内の前記偏平磁性粉末を圧縮成形の加圧方向にほぼ平行に配向させることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドバルブのステーターコアなどに使われる圧粉磁心及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、ソレノイドバルブの一例を示しており、ケーシング１に内蔵した磁性材からなるステーターコア２は、軸芯Ｘに孔３を形成したボス部たる内側リング部４の外側に間隙部を介してスカート部たる外側リング部４を同軸状に設け、さらに内側リング部４の基端と外側リング部５の基端を同軸状の円板状の底部６によって接続するものであり、間隙部にはコイル７を設けている。さらに内側リング部４の先端側と外側リング部５の先端側には、プランジャー８が軸芯Ｘ方向に進退自在に設けられると共に、このプランジャー８は孔３に収容したバネ９によって常時突出するように付勢されている。したがって、コイル７に通電することにより、内側リング部４、底部６、外側リング部５及びプランジャー８を通る磁界の磁路が生成され、この結果プランジャー８がバネ９の付勢力に抗して内側リング部４の先端、外側リング部５の先端に吸引される。一方コイル７が非通電となると、前記磁界が解除され、この結果プランジャー８がバネ９の付勢力にしたがって内側リング部４の先端、外側リング部５の先端より離れるようになる。
【０００３】
ところで、樹脂中に磁性粉末を設けて磁界に配置される磁性材であって、前記磁性粉末を偏平形状に形成し、磁性粉末を樹脂と共に金型のキャビティーに射出して成形を行い、隣接するそれぞれの前記磁性粉末の長手方向を相互にほぼ平行に配向すると共に、前記磁性粉末の長手方向を前記磁界の磁力線とほぼ平行に配向し、透磁率を向上する磁性材が知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１２８４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術の磁性材においては、磁性粉末と樹脂との混合体であったので、射出成形により形状の自由度等は向上するものの、高電気抵抗となってしまうので低損失や高応答性を図ることはできない。
【０００５】
このような問題を解決するには、表面絶縁処理した磁性粉末を圧縮成形した圧粉磁心が知られているが、このような圧粉磁心は磁束密度の向上を図ることができるものの、例えばエンジンの燃料噴射装置用のソレノイドバルブに用いるステーターコアのような更なる高い応答速度性能を実現するには圧粉磁心における磁束密度の向上に限界があった。これは従来の圧粉磁心においては、成形時の加圧方向に平行の磁束密度が直角方向のそれに比べて劣るためである。特に肉厚の薄いボス部やスカート部を有する磁心では顕著にあらわれる。さらにボス部やスカート部の部位を有するソレノイドバルブのステーターコアでは、これらの部位の加圧方向が磁路となるため、その方向の磁束密度の改善がバルブの開閉力を増す上で課題となっている。
【０００６】
解決しようとする問題点は、表面絶縁処理した磁性粉末を圧縮成形して圧粉磁心において、更なる磁束密度の向上を図る点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、表面絶縁処理した磁性粉末を圧縮成形し磁路を生成可能な圧粉磁心において、前記磁性粉末に含まれる偏平磁性粉末の長手方向を前記磁界の磁路方向とはほぼ平行に配向したことを特徴とする圧粉磁心である。
【０００８】
請求項２の発明は、表面絶縁処理した磁性粉末を成形金型のキャビティーに充填し、この磁性粉末を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施して製造される圧粉磁心において、前記磁性粉末の一部がアスペクト比の大きな偏平磁性粉末であり、圧縮成形の加圧方向に前記偏平粉末の長手方向がほぼ配向していることを特徴とする圧粉磁心である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記長手方向が前記圧縮成形の加圧方向にほぼ配向している偏平磁性粉末の重量配分率が、磁性粉末全体の１０％以上であることを特徴とする請求項２記載の圧粉磁心である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記偏平磁性粉末のアスペクト比が１０以上であることを特徴とする請求項２又は３記載の圧粉磁心である。
【００１１】
請求項５の発明は、前記偏平磁性粉末の重量分率が、磁性粉末全体の２０％以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧粉磁心である。
【００１２】
請求項６の発明は、表面絶縁処理した磁性粉末を成形金型のキャビティーに充填し、この磁性粉末を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施して製造される圧粉磁心において、前記磁性粉末の一部がアスペクト比の大きな偏平磁性粉末であり、振動により前記キャビティー内の前記偏平磁性粉末を圧縮成形の加圧方向にほぼ平行に配向させることを特徴とする圧粉磁心の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、長軸長方向は磁路の方向とほぼ平行に配向するので、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、圧縮成形の加圧方向に偏平粉末の長手方向がほぼ配向していることで、その長軸長方向は磁路19の方向とほぼ平行に配向されれば、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、偏平磁性粉末重量配分率が、磁性粉末全体の１０％以上とすることで、透磁率及び実効的磁束密度の向上を確実に得ることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、偏平磁性粉末のアスペクト比を１０以上とすることによって、圧粉磁心の肉薄な部位などにおいて透磁率及び実効的磁束密度の向上を確実に図ることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、圧縮成形の加圧方向に長手方向がほぼ配向する偏平磁性粉末の重量配分率を磁性粉末全体の１０％以上になるように行うことができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、振動作用によって前記配向を比較的容易に行うと共に、その長手方向は磁路の方向とほぼ平行に配向するので、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００２０】
図１〜図５は実施例１を示しており、圧粉磁心としてのステーターコア10は、軸芯Ｘに孔11を形成したボス部たる内側リング部12の外側に間隙部を介してスカート部である外側リング部13を同軸状に設け、さらに内側リング部12の基端と外側リング部13の基端を円板状の底部14によって同軸状に接続したものであり、絶縁層15によりそれぞれ表面絶縁処理したほぼ円球粒状磁性粉末16と偏平磁性粉末17とからなる磁性粉末を成形したものであり、間隙部にコイル18を設ける。尚、この圧粉磁心としてのステーターコア10は圧縮成形したあと必要に応じて歪取り等を目的として熱処理を施している。
【００２１】
前記内側リング部12と外側リング部13においては、純Ｆｅ粉、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、アモルファス、ナノクリスタル（ナノ結晶合金）などの粒状粉末からなり、これらの表面には電気絶縁処理がなされている。この電気絶縁処理は、燐酸塩処理、樹脂被膜、ゾルゲル法による酸化物被覆などの電気の絶縁層15によって形成されている。前記偏平磁性粉末17は、短軸長をａ、長手方向である長軸長をｂとすると短軸長ａに直交して対する長軸長ｂの比率、すなわちアスペクト比（ｂ／ａ）が１０以上（ｂ／ａ＞１０又はｂ／ａ＝１０）の偏平に形成されている。すなわち偏平磁性粉末17の軸芯Ｘ方向に配置される長軸長ｂは短軸長ａの１０倍以上に形成されている。尚、偏平磁性粉末17のアスペクト比が１０以下、すなわち偏平磁性粉末17の長軸長ｂが短軸長ａの１０倍未満のときには圧粉磁心としてのステーターコア10において透磁率及び実効的磁束密度の向上の効果が得にくくなる。このような偏平磁性粉末17は、通常の円球粒状磁性粉末16をボールミルやアトライターミルにより偏平化して得られるものである。そして、偏平磁性粉末17は重量配分率で偏平磁性粉末17を含む磁性粉末16，17の全体の２０％以上で、８０％以下に配合されており、重量配分率で磁性粉末16，17全体の１０％以上にあたる偏平磁性粉末17の長軸ｂ方向が、軸芯Ｘ方向と平行又はほぼ平行に配向されている。すなわち重量配分率で磁性粉末16，17全体の１０％以上の偏平磁性粉末17がステーターコア10の長軸ｂ方向が磁路19方向と平行又はほぼ平行になるように設けられる。尚、偏平磁性粉末17が重量配分率で磁性粉末全体の１０％未満では透磁率及び実効的磁束密度の向上が得られない。さらに偏平磁性粉末17が重量配分率で磁性粉末16，17全体の２０％未満では磁性粉末16，17全体の１０％以上の偏平磁性粉末17が振動作用によってステーターコア10の磁路19方向と長軸ｂの方向が平行又はほぼ平行になるように設けられにくい。更に偏平磁性粉末17を重量配分率で磁性粉末16，17全体の８０％より多くすると、成形不良のおそれが発生する。尚、偏平磁性粉末17の長軸ｂ方向が、軸芯Ｘ方向、ひいては磁路19方向とほぼ平行に配向されているとは、長軸ｂ方向と、軸芯Ｘ方向、ひいては磁路19方向との交差角度θが４５度よりも小さい場合を示している。
【００２２】
前記底部14においてもほぼ円球粒状磁性粉末16の他に偏平磁性粉末17が配合されていてもよい。
【００２３】
次に製造方法について説明する。軸芯Ｘと一致するように軸芯を定めた成形金型21の貫通孔22の下方より下パンチ23の他に、軸芯Ｘに孔成形用コアロッド24、下パンチ23上に間隙部を形成するためのコアロッド25が挿入して、幅狭となった内側リング成形部12Ａ、外側リング成形部13Ａ及びこれらの上部に位置する底部成形部14Ａを有するキャビティー26が形成されている。さらに、このキャビティー26の上方には上パンチ27が配置していると共に、成形金型21にはキャビティー26に収容する磁性粉末16，17に上下の縦方向に振動を付与することができる振動付与手段28が設けられている。そして、前記絶縁層15を有すると共に、偏平磁性粉末17の重量分率が、磁性粉末16，17全体の２０％以上としたものをキャビティー26に充填する。尚、磁性粉末16，17の混合物には必要に応じて図示しないバインダーを混合する。この混合物の充填の途中あるいは充填後に、磁性粉末に振動付与手段28によって縦方向の振動を、成形金型21を介して付与する。この磁性粉末16，17の振動は成形金型21を例えば０．０１〜３．０Ｇ程度の振動を与えることにより行なう。このような磁性粉末16，17への振動によってキャビティー26における幅狭となった内側リング成形部12Ａ及び外側リング成形部13Ａにおいては、偏平磁性粉末17の一部は、その長軸ｂ方向が下パンチ23と上パンチ27との加圧方向Ｐ、すなわち縦方向に配向する。この偏平磁性粉末17の配向は磁性粉末全体の１０％以上になるようにする。そして、上パンチ27をキャビティー26に挿入して圧粉磁心を圧縮成形する。この後、上パンチ27をキャビティー26より抜き上げ、さらに下パンチ23を上昇させて圧粉磁心としてのステーターコア10を取り出すものである。この圧粉磁心は必要に応じてあとでバインダーの硬化や成形時に生じた歪取りのため焼鈍などの熱処理を施してもよい。
【００２４】
次に上記方法により作成したステーターコア10の磁気異方性を測定した結果について図５を参照して説明する。ステーターコア10のスカート部（外側リング部13）より立方体状の試験片を切り出し、成形時の加圧方向（Ａ方向）とこれに直角方向（Ｂ方向）の磁気特性を比較した。
【００２５】
以下の表１のようにＢ方向のものに比べてＡ方向のものは比透磁率及び低磁界における磁束密度が高くなる傾向がみられた。この結果加圧方向Ｐに平行な方向が磁化容易方向になっていることが判明した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
以上のように、前記実施例においては絶縁層15による表面絶縁処理した磁性粉末16，17を圧縮成形し磁路19を生成可能な圧粉磁心において、前記磁性粉末16，17に含まれる偏平磁性粉末17の長軸長ｂ方向を前記磁路19の方向と平行又はほぼ平行に配向したことにより、圧粉磁心としてのステーターコア10において、ほぼ円球粒状磁性粉末16の磁気方向はほぼ等方性であるのに対して偏平磁性粉末17の磁気方向は長軸長ｂ方向となり、しかもその長軸長ｂ方向は磁路19の方向と平行又はほぼ平行に配向するので、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【００２８】
さらに、ほぼ円球粒状磁性粉末16と偏平磁性粉末17を成形金型21のキャビティー26に充填し、この磁性粉末16，17を圧縮成形したあと必要に応じて熱処理を施し、アスペクト比（ｂ／ａ）の大きな前記偏平磁性粉末17は、圧縮成形の加圧方向Ｐに前記偏平粉末17の長手方向である長軸長ｂ方向がほぼ配向していることで、その長軸長ｂ方向は磁路19の方向と平行又はほぼ平行に配向でき、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【００２９】
また、前記長軸長ｂ方向が前記圧縮成形の加圧方向Ｐにほぼ配向している偏平磁性粉末17の重量配分率を、磁性粉末16，17全体の１０％以上とすることにより、透磁率及び実効的磁束密度の向上を確実に得ることができる。
【００３０】
さらに、前記偏平磁性粉末17のアスペクト比（ｂ／ａ）を１０以上とすることによって、圧粉磁心としてステーターコア10の肉薄な内側リング部12、外側リング部13において透磁率及び実効的磁束密度の向上を確実に図ることができる。
【００３１】
しかも、前記偏平磁性粉末17の重量分率が、磁性粉末16，17全体の２０％以上であることにより、ステーターコア10の肉薄な内側リング部12、外側リング部13等において長軸長ｂ方向が前記圧縮成形の加圧方向Ｐにほぼ配向している偏平磁性粉末17の重量配分率を磁性粉末16，17全体の１０％以上とするように確実に行うことができる。
【００３２】
また、圧粉磁心としてのステーターコア10の製造方法において、前記磁性粉末16，17の一部がアスペクト比（ｂ／ａ）の大きな偏平磁性粉末17であり、振動付与手段28による振動により前記キャビティー26内の前記偏平磁性粉末17を圧縮成形の加圧方向Ｐにほぼ平行に配向させるようにしたので、振動付与手段28による振動作用によって前記配向を比較的容易に行うと共に、その長軸長ｂ方向は磁路19の方向とほぼ平行に配向するので、その方向の磁束密度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように本発明にかかる圧粉磁心はステーターコアの他に種々の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１を示す成形金型の断面図である。
【図４】本発明の実施例１を示す要部をモデルとしてあらわした断面図である。
【図５】本発明の実施例１を示す試験の説明用斜視図である。
【図６】従来技術の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
10  ステーターコア（圧粉磁心）
15  絶縁層
16  ほぼ円球粒状磁性粉末
17  偏平磁性粉末
19  磁路
21  成形金型
26  キャビティー
28  振動付与手段
ａ  短軸長
ｂ  長軸長
ｂ／ａ  アスペクト比
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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