(57)【要約】【課題】より強度が高い圧粉磁心の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる圧粉磁心の製造方法は、磁性粉末と熱硬化性樹脂からなる樹脂粉末とを攪拌機が周速３／ｍ以上の速度で攪拌する混合工程と、前記混合工程により形成された混合粉末を加圧形成機により形成する形成工程と、前記形成工程により形成された圧粉磁心を、焼鈍する焼鈍工程と、を有するものである。これにより、より強度の高い圧粉磁心を製造することができる。【選択図】図１
2015026758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉末と熱硬化性樹脂からなる樹脂粉末とを攪拌機が周速３／ｍ以上の速度で攪拌する混合工程と、
前記混合工程により形成された混合粉末を加圧形成機により形成する形成工程と、
前記形成工程により形成された圧粉磁心を、焼鈍する焼鈍工程と、を有する、圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧粉磁心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁気を利用した製品であって、例えば電動機を構成するステータコアやロータコアは、樹脂コーティングされた鉄系の軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から構成されていることが多い。このような圧粉磁心様に軟磁性金属粉末は、粒子表面を樹脂被膜で被覆することで粉末の絶縁性や圧粉磁心そのものの絶縁性を確保して鉄損の発生を抑止している。
【０００３】
特許文献１には、軟磁性材料及び圧粉磁心に関する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、金属磁性粒子にシリコーン樹脂よりなる絶縁被膜を形成した軟磁性材料を加圧成形して、成形体を熱処理して絶縁被膜を熱硬化させ、さらに熱処理して圧粉磁心を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２９０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、カップリング被膜が形成された磁性粉末を絶縁被膜の材料が溶解したキシレン溶液中に投入し、攪拌した後、キシレンを揮発することにより、樹脂被膜を形成している。このように溶媒を用いて磁性材料に被膜を形成する方法は、溶媒を乾燥する工程が必要であり、また脱気のために減圧装置が必要となってしまい、コストが増加するという問題があった。
【０００６】
これに対し、溶媒を用いない圧粉磁心の形成方法である乾式法が知られている。図７は、乾式法における圧粉磁心の形成方法を示す図である。乾式法では、シリカ膜等の絶縁被膜を粒子表面にもつ磁性粉末と加熱硬化型のシリコーン樹脂からなる樹脂粉末とを混合して、磁心粉末に樹脂コーティングする混合工程と、混合工程後の混合粉末を成形する成形工程と、成形工程後の圧粉体をシリコーン樹脂が硬化するまで加熱する加熱工程と、を有する。
【０００７】
ここで、混合工程においては、樹脂による磁性粉末表面の被膜を形成するために、磁性粉末とシリコーン樹脂の樹脂粉末とを加熱して混合する。
【０００８】
しかしながら、樹脂粉末が硬化する高温状態で混合工程を行うと、磁心粉末にコーティングされたシリコーン樹脂の被膜が硬化してしまう。シリコーン樹脂が硬化すると、成形工程において、磁心粉末の間に樹脂が流れ込まず、磁心粉末の間に空間が生じる。すると、形成後の圧粉磁心の強度が大幅に低下してしまうという問題があった。
【０００９】
本願発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、より強度が高い圧粉磁心の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる圧粉磁心の製造方法は、磁性粉末と熱硬化性樹脂からなる樹脂粉末とを攪拌機が周速３／ｍ以上の速度で攪拌する混合工程と、前記混合工程により形成された混合粉末を加圧形成機により形成する形成工程と、前記形成工程により形成された圧粉磁心を焼鈍する焼鈍工程と、を有するものである。これにより、磁性粉末に適当な硬さの熱硬化樹脂の被膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によれば、より強度が高い圧粉磁心の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態にかかる圧粉磁心の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態にかかる混合工程における樹脂被膜粉末のコーディング方法を示す模式図である。
【図３】混合工程以後の圧粉磁心の製造工程と評価工程とを示す図である。
【図４】樹脂被膜粉末の被膜の硬度を測定する過程を示す図である。
【図５】樹脂被膜粉末の被膜の硬さと、圧環強度との測定結果をまとめたグラフである。
【図６】樹脂被膜粉末の被膜の硬さと、圧粉磁心の測定結果とをまとめた表である。
【図７】従来の乾式法における圧粉磁心の形成方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。実施の形態にかかる圧粉磁心の製造方法について説明する。図１は、本実施の形態にかかる圧粉磁心の製造工程を示すフローチャートである。
【００１４】
実施の形態にかかる圧粉磁心の製造方法は、まず、Ｆｅ基磁性粉末を母材とする磁性粉末（具体的にはＦｅ−Ｓｉ系の合金や、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系の合金である）と加熱硬化型のシリコーン樹脂からなる樹脂粉末とを混合する（ステップＳ１）。次に、磁性粉末と樹脂粉末との混合粉末を加圧成形する（ステップ２）。最後に、成形工程後の圧粉体をシリコーン樹脂が硬化するまで加熱する（ステップ３）。
【００１５】
ここで、実施の形態にかかる圧粉磁心の製造方法においては、磁性粉末と樹脂粉末とを混合する混合工程に特徴がある。本実施の形態にかかる混合工程は、磁性粉末と樹脂粉末とを、樹脂軟化点以下の温度で高速攪拌する（ステップＳ１Ａ）。
【００１６】
高速攪拌は、ここでは攪拌機の周速が３ｍ／ｓより早いことをいう。また樹脂軟化点以下の温度とは、具体的には−２０℃〜１００℃である。磁性粉末と樹脂粉末とを樹脂軟化点以下の温度範囲にて高速攪拌することにより、磁性粉末に樹脂コーティングすることができる。
【００１７】
望ましくは、混合粉末の高速攪拌後、樹脂の軟化点温度以上になるよう加熱するようにしてもよい（ステップＳ１Ｂ）。樹脂の軟化点以上に加熱することで、磁性粉末の周囲に被膜した樹脂を硬化させ、被膜の硬さをより適切にすることができる。
【００１８】
ここで、磁性粉末に形成される被膜の硬さと、圧粉磁心の形成との関係について説明する。混合工程の後、磁性粉末と樹脂粉末との混合粉末は加圧成形されるが、磁心粉末に形成された被膜が硬すぎると、磁性粉末同士の隙間に樹脂が流れず、磁性粉末の間に空間ができてしまい、加熱処理後の圧粉磁心の強度が損なわれる。
【００１９】
一方、磁心粉末に形成される樹脂の被膜が不足すると、成形工程の圧力において磁心粉末に被膜されたシリコーン樹脂が剥がれてしまい、絶縁性が悪化して、結果的に鉄損が大きくなってしまう。さらに、被膜されたシリコーン樹脂の硬度が不足すると、焼鈍前の成形体強度が低く、成形工程時の抜き出し時に割れ発生する恐れがある。
【００２０】
従って、混合工程において適切な硬さの被膜を形成することが、圧粉磁心の製造工程において重要となる。本願発明者等は、磁性粉末の樹脂被膜の硬さが２１〜２５Ｈｖ（ＧＰａ）であると圧粉磁心の形成に適するものであることを発見した。
【００２１】
本発明者等は、磁性粉末と樹脂粉末とを樹脂軟化点の温度以下の温度範囲にて高速攪拌して形成された圧粉磁心と、磁性粉末と樹脂粉末とを樹脂軟化点の温度範囲で混合した従来の圧粉磁心と、でそれぞれ評価を行った。
【００２２】
混合工程における混合粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ合金母材上に、Ｓｉ樹脂を成膜するものである。シリコーン樹脂量はいずれも０．２〜０．８ｗｔ．％とし、シリコーン樹脂は信越化学製ＫＲ２２０Ｌを使用した。
【００２３】
図２は、混合工程における樹脂被膜粉末のコーディング方法を示す模式図である。（ａ）及び（ｂ）は本実施の形態にかかる実施例１と実施例２とを示す模式図である。（ｃ）及び（ｄ）は、従来の樹脂被膜粉末の形成方法にかかる比較例３と比較例４とを示す模式図である。
【００２４】
実施例１は、磁性粉末と樹脂粉末とを樹脂軟化点以下の温度で高速攪拌したものである。実施例２は、磁性粉末と樹脂粉末とを高速攪拌したのち、低速攪拌か又は攪拌なしとして、軟化温度（３０℃〜８０℃）まで加熱したものである。
【００２５】
比較例３は、磁性粉末と樹脂粉末とを軟化点の温度において高速攪拌したものである。比較例４は、磁性粉末と樹脂粉末とを軟化点の温度において低速攪拌したものである。
【００２６】
図３は、混合工程以後の圧粉磁心の製造工程と評価工程とを示す図である。混合工程の後、実施例１，２及び比較例３，４は、加圧成形工程に進む。加圧成形工程は、混合工程で得られた樹脂被膜粉末を、加圧形成機で形成するものである。加圧形成機は、金型潤滑温間成形法により、リング形状の圧粉磁心を成形する（ステップＳ１０）。金型潤滑温間成形法とは、潤滑剤を帯電塗布した金型を加熱して、加圧し、圧粉磁心を作製するものである。金型の温度は８０℃〜１５０℃であり、成形圧力は１３００〜１６００ＭＰａである。
【００２７】
次に、加圧工程で成形された圧粉磁心を、窒素雰囲気中で、６００℃〜９００℃で４５分間、焼鈍処理を行う（ステップＳ１１）。
【００２８】
次に、圧粉体の評価について説明する。まず磁気測定を行う（ステップＳ１２）。磁気測定は、圧粉磁心の試験片にφ０．５ｍｍの銅線を用い、励磁用、検出用の巻き線（９０×９０ターン）を設けて行った。磁気の測定装置は、ＢＨアナライザ（岩通計測、型番ＳＹ−８２３２）である。測定条件は、０．２Ｔ、１０ｋＨｚである。
【００２９】
次に、圧環強度試験を行った（ステップＳ１３）。圧環強度試験は５ｋＮオートグラフを用いて最大荷重を測定し、圧環強度を算出した。圧環強度試験は、ＪＩＳＺ２５０７に準ずる方法により測定した。
【００３０】
図４は、樹脂被膜粉末の硬度を測定する過程を示す図である。測定工程は、試料を作成する工程と硬さを測定する工程とを含む。まず、混合工程後の樹脂被膜粉末を、それぞれエポキシ樹脂に埋め込み（ステップＳ２１）、樹脂被膜粉末の樹脂膜膜の断面が平滑になるまで研磨し（ステップＳ２２）、硬さ測定を行った（ステップＳ２３）。
【００３１】
硬さ測定は、ナノ試験装置のＨｙｓｉｔｒｏｎ社製のＴｒｉｂｏｌｎｄｅｎｔｅｒ  ＴＩ−９５０を用いた。硬さ測定は、最大押しこみ量ｈを一定値（１００ｎｍ）とする変位制御を用いる。測定の際、負荷サイクルは１０ｓ、最大押しこみ量にて５ｓ間保持、その後１０ｓで除荷するものとする。負荷サイクルから除荷までの間での荷重と変位とを、およそ５０００点計測し、荷重―付加曲線を求め、硬さを算出した。
【００３２】
図５は、樹脂被膜粉末の被膜の硬さ及び圧環強度の測定結果をまとめたグラフである。図５に示すように、樹脂被膜硬さが２１〜２５Ｈｖの樹脂被膜粉末から形成された圧粉磁心の圧環強度は、２０ＭＰａ以上となっている。
【００３３】
図６は、樹脂被膜粉末の被膜の硬さと圧粉磁心の評価とをまとめた表である。図６における粉末ＡとはＦｅ−３％Ｓｉであり、粉末ＢとはＦｅ−１％Ｓｉである。また、成形性については、成形工程後の割れの有無で評価している。また、強度は２０ＭＰａ以上を必要とする。図６に示されるように、実施例１及び２の試料、つまり樹脂被膜粉末の被膜の硬さが２１〜２５Ｈｖのものは圧環強度及び形成性を満たしている結果となった。
【００３４】
以上の実施の結果からもわかるように、本実施の形態に係る圧粉磁心の製造方法は、磁性粉末と熱硬化性樹脂粉末とを、熱硬化樹脂の軟化点以下の温度で高速攪拌することにより、磁性粉末の表面に硬度２１〜２５Ｈｖの樹脂被膜を形成する。樹脂被膜の硬度を２５Ｈｖ以下に制御することにより、加圧成形時に、磁性粉末間に樹脂が流れ込みやすくなり、結果として圧粉磁心の強度を向上させることができる。
【００３５】
また、磁性粉末の表面に形成される樹脂被膜の硬さが２１Ｈｖ未満であると、成形時に割れが発生しやすく、また絶縁性が低下する恐れがあるが、本実施の形態では樹脂被膜の硬さを２１Ｈｖ以上としているため、絶縁性の悪化や割れの発生を抑制することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【図１】
2015026758.tif 000003
【図２】
2015026758.tif 000004
【図３】
2015026758.tif 000005
【図４】
2015026758.tif 000006
【図５】
2015026758.tif 000007
【図６】
2015026758.tif 000008
【図７】
2015026758.tif 000009