(57)【要約】【課題】圧粉磁心のヒステリシス損失と渦電流損失を低減し高い磁束密度を得る。【解決手段】本圧粉磁心としてのステータコア２０は、複合粉末２２を圧縮成形した後、熱処理としての焼結処理してなる。複合粉末２２は、軟質の鉄を主成分とする粉末２５と、この粉末２５の粒子２５ａの表面２５ｂを被覆した金属層２６と、この金属層２６の表面２６ｂを被覆した絶縁層２７とを含む。絶縁層２７は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含む。金属層２６は、硬質ではあるが高透磁率の鉄合金を含む。これにより、圧粉磁心全体としてのヒステリシス損失をより一層低減できる。高透磁率の鉄合金が硬質であっても、相対的に軟質の鉄により、複合粉末２２が全体として変形し易くなるので、圧縮成形の圧縮密度を高くでき、圧粉磁心全体として高い磁束密度を達成できる。圧粉磁心の内部は絶縁層２７により細かく絶縁されているので、渦電流損失を抑制できる。【選択図】図２
2008098289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合粉末を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、
上記複合粉末は、鉄を主成分とする粉末と、この鉄を主成分とする粉末の表面を被覆した金属層と、この金属層の表面を被覆した絶縁層とを含み、この絶縁層は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含むことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
請求項１において、上記金属層は、鉄合金を形成可能な鉄以外の金属の少なくとも一つを含むことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項３】
複合粉末を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、
上記複合粉末は、合金粉末と、この合金粉末の表面を被覆した鉄を主成分とする層と、この鉄を主成分とする層の表面を被覆した絶縁層とを含み、この絶縁層は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含むことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項４】
請求項３において、上記合金粉末は、鉄合金を含むことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項５】
鉄を主成分とする粉末と、この鉄を主成分とする粉末の表面を被覆した金属層と、この金属層の表面を被覆した絶縁層とを含む複合粉末を得る第１の工程と、
第１の工程により得られた複合粉末を圧縮成形して圧粉体を得る第２の工程と、
圧縮成形された圧粉体を熱処理する第３の工程とを含むことを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項６】
合金粉末と、この合金粉末の表面を被覆した鉄を主成分とする層と、この鉄を主成分とする層の表面を被覆した絶縁層とを含む複合粉末を得る第１の工程と、
第１の工程により得られた複合粉末を圧縮成形して圧粉体を得る第２の工程と、
圧縮成形された圧粉体を熱処理する第３の工程とを含む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、圧粉磁心およびこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧粉磁心は、例えばモータ、トランス等の電磁気作用を利用した製品に利用されている。圧粉磁心の製造方法として、磁性粉を成形することにより磁心を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、上述の磁性粉として、絶縁被膜で被覆された鉄からなる金属粒子を用いて磁心を成形している。または、磁性粉として、絶縁被膜で被覆された鉄合金からなる金属粒子を用いている。
【特許文献１】特開平１１−２３８６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、圧粉磁心は、交番磁界中に設置されるため、その周波数に応じて損失が生じる。この損失には、周波数の一次に比例するヒステリシス損失と、周波数の二次に比例する渦電流損失との２つがあり、いずれも低減することが要望されている。
また、ヒステリシス損失を低減する方法として、高透磁率合金を利用することが考えられている。しかし、高透磁率合金は硬いので、高透磁率合金の粉末を圧縮成形して得られる成形品の密度が低くなる結果、高い磁束密度を得られない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、ヒステリシス損失および渦電流損失を低減でき、高い磁束密度を得ることができる圧粉磁心およびこれの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の圧粉磁心（２０）は、複合粉末（２２）を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、上記複合粉末は、鉄を主成分とする粉末（２５）と、この鉄を主成分とする粉末の表面（２５ｂ）を被覆した金属層（２６）と、この金属層の表面（２６ｂ）を被覆した絶縁層（２７）とを含み、この絶縁層は、ガラス（２７ａ）および金属酸化物（２７ｂ）の少なくとも一方を含むことを特徴とする。本発明によれば、複合粉末が３層構造をなしているので、絶縁層よりも内側の部分に、例えば、金属層として硬質ではあるが高透磁率の鉄合金と、鉄を主成分とする粉末として軟質の鉄とをともに用いることが可能となる。その結果、相対的に高透磁率の鉄合金により、鉄からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体としてのヒステリシス損失をより一層低減できる。しかも、高透磁率の鉄合金が硬質であっても、相対的に軟質の鉄により、複合粉末が全体として変形し易くなるので、圧縮成形の圧縮密度を高くでき、硬質の鉄合金からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体として高い磁束密度を達成できる。さらに、圧粉磁心の内部は絶縁層により細かく絶縁されているので、渦電流損失を抑制できる。
【０００６】
また、本発明において、上記金属層は、鉄合金を形成可能な鉄以外の金属（２６ｃ）の少なくとも一つを含む場合がある。この場合、熱処理するときに、例えば鉄以外の上述の金属が、鉄を主成分とする粉末に拡散して、ヒステリシス損失が少ない鉄合金が拡がるので、ヒステリシス損失をより一層低減することができる。なお、金属層は、鉄合金であってもよいし、鉄合金の成分金属であって鉄以外の金属であってもよい。
【０００７】
また、本発明の圧粉磁心は、複合粉末を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、上記複合粉末は、合金粉末（２８）と、この合金粉末の表面（２８ｂ）を被覆した鉄を主成分とする層（２９）と、この鉄を主成分とする層の表面（２９ｂ）を被覆した絶縁層とを含み、この絶縁層は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含むことを特徴としてもよい。本発明によれば、複合粉末が３層構造をなしているので、絶縁層よりも内側の部分に、例えば、合金粉末として硬質ではあるが高透磁率の鉄合金と、鉄を主成分とする層として軟質の鉄とをともに用いることが可能となる。その結果、相対的に高透磁率の鉄合金により、鉄からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体としてのヒステリシス損失をより一層低減できる。しかも、高透磁率の鉄合金が硬質であっても、相対的に軟質の鉄により、複合粉末が全体として変形し易くなるので、圧縮成形の圧縮密度を高くでき、硬質の鉄合金からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体として高い磁束密度を達成できる。さらに、圧粉磁心の内部は絶縁層により細かく絶縁されているので、渦電流損失を抑制できる。
【０００８】
また、上記合金粉末は、鉄合金を含む場合がある。この場合、熱処理するときに、鉄合金の成分金属が、鉄を主成分とする層に拡散して、ヒステリシス損失が少ない鉄合金を含む領域が拡がるので、ヒステリシス損失をより一層低減することができる。
また、本発明の製造方法は、鉄を主成分とする粉末と、この鉄を主成分とする粉末の表面を被覆した金属層と、この金属層の表面を被覆した絶縁層とを含む複合粉末を得る第１の工程と、第１の工程により得られた複合粉末を圧縮成形して圧粉体（２３）を得る第２の工程と、圧縮成形された圧粉体を熱処理する第３の工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の製造方法は、合金粉末と、この合金粉末の表面を被覆した鉄を主成分とする層と、この鉄を主成分とする層の表面を被覆した絶縁層とを含む複合粉末を得る第１の工程と、第１の工程により得られた複合粉末を圧縮成形して圧粉体を得る第２の工程と、圧縮成形された圧粉体を熱処理する第３の工程とを含むことを特徴としてもよい。これら本発明の製造方法により、上記本発明の圧粉磁心を得ることができる。
【００１０】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、圧粉磁心が電動パワーステアリング装置の操舵補助用電動モータに適用された場合に則して説明する。なお、圧粉磁心を、電動パワーステアリング装置以外の用途の電動モータや、電動モータ以外の電磁機器に適用することもできる。
図１は、本発明の第１の実施形態の圧粉磁心が電動モータに適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操向輪２を操舵するために操舵部材としてのステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達するための軸継手としての中間軸６とを有している。
【００１２】
ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通して、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結されていて、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸６が連結されている。
【００１３】
中間軸６は、動力伝達軸１０と、中間軸６の一方の端部に設けられた自在継手１１と、中間軸６の他方の端部に設けられた自在継手１２とを有している。
操舵機構５は、入力軸としてのピニオン軸１３と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向である。）に延びる転舵軸としてのラックバー１４と、ピニオン軸１３およびラックバー１４を支持するラックハウジング１５とを有している。
【００１４】
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ１６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、歯車装置としての減速機１９とを有している。
ＥＣＵ１７は、トルクセンサ１６により検出されたトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。
【００１５】
ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介して操舵機構５に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きも、操舵機構５に伝わる。その結果、操向輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。
【００１６】
電動モータ１８は、フレームとしてのモータハウジング１８ａと、このモータハウジング１８ａに軸受（図示せず）を介して回動自在に支持された出力軸１８ｂと、この出力軸１８ｂに一体回転するように設けられた筒状のロータ１８ｃと、ロータ１８ｃの外周面と径方向に対向してモータハウジング１８ａ内に固定される筒状のステータ１８ｄとを有している。電動モータ１８は、ブラシレスモータとして構成されている。
【００１７】
ロータ１８ｃは、ロータマグネット（図示せず）を有している。ロータマグネットは、環状の永久磁石からなる。ロータマグネットの外周面にＮ極とＳ極との磁極が交互に周方向に並んで複数箇所に形成されている。
ステータ１８ｄは、圧粉磁心としての環状をなす単一のステータコア２０と、複数のコイル２１とを有している。ステータコア２０は、筒状のヨークと、複数のティースとを有している。具体的には、各ティースは、ヨークの内周面から径方向の内方へ突出し、周方向について所定間隔のスロットを挟んで相互に離隔して均等に配置されている。各コイル２１は、ステータコア２０のティースに巻かれている。
【００１８】
図２Ａ，図２Ｂおよび図２Ｃは、図１に示す圧粉磁心としてのステータコアの製造方法を示す模式図であり、図２Ａ，図２Ｂおよび図２Ｃの順に工程が進行する。
ステータコア２０は、第１の製造用中間体であり且つ材料粉末としての複合粉末２２を圧縮成形し、これにより第２の製造用中間体としての圧粉体２３を得て、その後、この圧粉体２３に熱処理としての焼結処理を施してなる。焼結処理では、圧粉体２３が焼結されて、焼結体２４になる。焼結体２４は、熱処理された粉（粒子）としての多数の焼結粒子２４ａの集合体である。これらの焼結粒子２４ａが互いに結合されている。
【００１９】
具体的な製造方法は、複合粉末２２を得る第１の工程（図２Ａ参照）と、複合粉末２２を圧縮成形して圧粉体２３を得る第２の工程（図２Ｂ参照）と、圧粉体２３を熱処理としての焼結処理する第３の工程（図２Ｃ参照）とを有している。第１、第２および第３の工程は、記載された順に行われる。
先ず、第１の工程では、複合粉末２２が製造される。この複合粉末２２は、鉄を主成分とする粉末２５と、この鉄を主成分とする粉末２５の粒子２５ａの表面２５ｂを被覆した金属層２６と、この金属層２６の表面２６ｂを被覆した絶縁層２７とを含んでいる。鉄を主成分とする粉末２５は、鉄を主成分とする多数の粒子２５ａを有している。複合粉末２２は、多数の材料粒子２２ａの集合体である。これらの材料粒子２２ａは互いに移動自在であり、互いに結合されていない。
【００２０】
各材料粒子２２ａは、当該材料粒子２２ａの中心部にある粒状の母粒子であり第１層としての中心層２２ｂを有している。この中心層２２ｂは、鉄を主成分とする少なくとも一つの上述の粒子２５ａが粒状をなして構成している。中心層２２ｂの表面全体が、第２層としての金属層２６により被覆されている。さらに、金属層２６の外側の表面２６ｂの全体が、第３層としての絶縁層２７により被覆されている。
【００２１】
本実施形態では、中心層２２ｂが単一の粒子２５ａからなる場合に則して説明する。複合粉末２２における鉄を主成分とする粉末２５の粒子２５ａの粒径は、相対的に大きく、例えば粒径の中心値が１５０μｍとされた所定範囲内に設定されている。また、粒子２５ａの粒径は、後述する金属層２６の微粉末の平均粒径の１０倍〜１０００倍の範囲内の大きさに設定されている。鉄を主成分とする粒子２５ａとしては、例えば、いわゆる純鉄の粒子である。
【００２２】
ここで、上述の純鉄としては、粉末２５のうちで鉄（Ｆｅ）の含有割合が、重量比で９９．８％以上〜９９．９９％以下の範囲内の値であればよい。また、上述の鉄を主成分とする粉末２５としては、上述の純鉄に限らず、鉄の含有割合が９９．８％未満の鋼とすることも考えられる。
金属層２６は、高透磁率を有する軟質磁性材料の鉄合金を含み、この鉄合金の微粉末からなる。微粉末は、鉄合金の粒子であって相対的に小さな多数の粒子２６ａの集合体である。これら粒子２６ａの粒径は、例えば、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内とされている。微粉末が、材料粒子２２ａの中心層２２ｂの粒子２５ａをメカノケミカルに被覆している。ここで、メカノケミカルに被覆するとは、機械的な力を作用させて、粒子間にメカノケミカル反応による結合力を作用させて、微粉末を相対的に大きな粒子に被覆することである。
【００２３】
軟質磁性材料の鉄合金は、例えば、鉄とケイ素とを主成分として含む合金でもよいし、鉄とコバルトとを含む合金でもよいし、鉄とニッケルとを含む合金でもよいし、鉄とケイ素とアルミニウムとを主成分として含む合金でもよい。本実施形態では、金属層２６は、鉄とケイ素とを主成分として含む鉄合金の微粉末からなる場合に則して説明する。
絶縁層２７は、絶縁性を有するガラスを含み、このガラスの微粉末からなる。絶縁層２７の微粉末の粒径は、金属層２６の微粉末の粒径と同様に設定されている。このガラスの微粉末の粒子２７ａが、金属層２６をメカノケミカルに被覆している。
【００２４】
第２の工程では、第１の工程により得られた複合粉末２２が成形型に充填され、充填された複合粉末２２が高圧の圧縮力で圧縮装置により圧縮成形される。これにより、圧粉体２３が得られる。圧粉体２３は、複数の粒子２３ａを有している。複合粉末２２の材料粒子２２ａが圧縮されて、圧粉体２３の粒子２３ａになる。圧縮されることにより、粒子２３ａ同士が互いに結合されるとともに、粒子２３ａ間の隙間が小さくなっている。粒子２３ａは、鉄を主成分とする少なくとも一つの粒子２５ａを含む中心層２３ｂと、金属層２６と、絶縁層２７とを有している。圧粉体２３は、ステータコア２０と同じ形状か、この形状に近似した形状をなしている。
【００２５】
第３の工程では、圧粉体２３が、焼結炉により所定の焼結時間および所定の焼結温度で加熱されて、圧粉体２３の粒子２３ａ同士が互いに結合し、これとともに、各粒子２３ａに含まれた粒子が互いに結合する。その結果、焼結体２４が得られる。また、各粒子２３ａ内における粒子同士の結合に伴い、各粒子の成分元素が、隣接する粒子内に拡散する。例えば、金属層２６の粒子２６ａの成分金属、例えば鉄合金の成分金属であって鉄以外の成分金属が、中心層２３ｂの鉄を主成分とする粒子２５ａ内に拡散する。その結果、中心層２３ｂに鉄合金が生成される。これにより、中心層２３ｂの粒子２５ａが、鉄および鉄合金を主成分とする粒子２５ｃになる。
【００２６】
焼結処理により、圧粉体２３の各粒子２３ａは、焼結体２４の焼結粒子２４ａになる。各焼結粒子２４ａは、鉄および鉄合金を主成分として中心部にある第１層としての中心層２４ｂと、この中心層２４ｂの表面を被覆した第２層としての金属層２６と、この金属層２６の外側表面を被覆した第３層としての絶縁層２７とを有している。
具体的には、焼結処理により、圧粉体２３の粒子２３ａの中心層２３ｂが、焼結粒子２４ａの中心層２４ｂになる。これに伴い、中心層２３ｂの鉄を主成分とする粒子２５ａは、中心層２４ｂの鉄および鉄合金を主成分とする粒子２５ｃになる。また、圧粉体２３の粒子２３ａの金属層２６が、焼結粒子２４ａの金属層２６になる。圧粉体２３の粒子２３ａの絶縁層２７が、焼結粒子２４ａの絶縁層２７になる。
【００２７】
焼結粒子２４ａの中心層２４ｂは、鉄および鉄合金を主成分とする少なくとも一つの粒子２５ｃを含んでいる。中心層２４ｂは、純鉄からなる中心部２４ｂ１と、当該中心層２４ｂの表面２４ｂ３に形成された鉄合金を含む拡散部２４ｂ２とを有している。拡散部２４ｂ２では、圧粉体２３の粒子２３ａの金属層２６の鉄合金の成分金属が、表面２４ｂ３から所定深さで鉄中に拡散されてなる。
【００２８】
本実施形態の圧粉磁心としてのステータコア２０は、複合粉末２２を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、上記複合粉末２２は、鉄を主成分とする粉末２５と、この鉄を主成分とする粉末２５の粒子２５ａの表面２５ｂを被覆した金属層２６と、この金属層２６の表面２６ｂを被覆した絶縁層２７とを含む。この絶縁層２７は、ガラス（粒子２７ａが相当する。）を含むことを特徴とする。
【００２９】
本実施形態によれば、複合粉末２２が３層構造をなしているので、絶縁層２７よりも内側の部分に、例えば、金属層２６として硬質ではあるが高透磁率の鉄合金と、鉄を主成分とする粉末２５として軟質の鉄とをともに用いることができる。その結果、相対的に高透磁率の鉄合金により、鉄からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体としてのヒステリシス損失をより一層低減できる。しかも、高透磁率の鉄合金が硬質であっても、相対的に軟質の鉄により、複合粉末２２が全体として変形し易くなるので、圧縮成形の圧縮密度を高くでき、硬質の鉄合金からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体として高い磁束密度を達成できる。さらに、圧粉磁心の内部は絶縁層２７により細かく絶縁されているので、渦電流損失（鉄損）を抑制できる。
【００３０】
絶縁層２７は、ガラスを含むので、高い温度に耐えることができる結果、熱処理の温度を高くすることが可能となる。従って、圧縮成形時に生じた圧粉体２３内の歪みや粒界を解消できる。その結果、歪みや粒界に起因したヒステリシス損失を低減できる。さらに、鉄合金の成分金属が拡散するような高い温度の熱処理が施される場合には、金属層２６にある透磁率が高い鉄合金またはこの鉄合金の成分金属が、中心層２３ｂの鉄粒子２５ａに拡散でき、ヒステリシス損失が少ない金属層としての拡散部２４ｂ２が拡がる。また、金属層２６がメカノケミカルに被覆されたので、上述の成分金属が高温の熱処理により鉄粒子２５ａに拡散し易く、ヒステリシス損失が効果的に低減される。
【００３１】
金属層２６が鉄合金を含むことにより、熱処理するときに、鉄合金や、鉄合金の成分金属であって鉄以外の金属（例えばケイ素）が、鉄を主成分とする粉末２５に拡散して、ヒステリシス損失が少ない金属層としての鉄合金が拡がって形成されるので、ヒステリシス損失をより一層低減することができる。
また、本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、鉄を主成分とする粉末２５と、この鉄を主成分とする粉末２５の粒子２５ａの表面２５ｂを被覆した金属層２６と、この金属層２６の表面を被覆した絶縁層２７とを含む複合粉末２２を得る第１の工程（図２Ａ参照）と、第１の工程により得られた複合粉末２２を圧縮成形して圧粉体２３を得る第２の工程（図２Ｂ参照）と、圧縮成形された圧粉体２３を熱処理する第３の工程（図２Ｃ参照）とを含むようにしている。これにより、上記本実施の形態の圧粉磁心を得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態の圧粉磁心としてのステータコア２０を用いた電動モータ１８では、鉄損およびヒステリシス損失が少なく抑制されるので、発熱量が少なくて済む。その結果、高温に起因して発生磁力が少なくなる熱減磁現象の発生を抑制できる。また、発熱量を抑制するために通電量を少なく規制することが必要なく、出力の向上に寄与する。
また、このような電動モータを電動パワーステアリング装置に適用することにより、小型で且つ良好な操舵フィーリングを有する電動パワーステアリング装置を実現することができる。また、ステータコア２０のヒステリシス損失を小さくできるので、保舵状態からステアリングホイール３を切り始めたとき（モータの無通電時）のロストルクを小さく抑制できる。その結果、操舵フィーリングを高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、第１の実施形態において、焼結粒子２４ａの中心層２４ｂの中心部２４ｂ１は、純鉄からなっていたが、これには限定されない。例えば、上述の拡散の進行により、焼結粒子２４ａの中心層２４ｂの全体が鉄合金を含む場合も考えられる。
【００３４】
図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の第２の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃの順に工程が進行する。第２の実施形態では、複合粉末２２の絶縁層２７が、第１の実施形態のガラスに代えて、絶縁性を有する金属酸化物を含んでいる。例えば、絶縁層２７は、金属酸化物の微粉末の粒子２７ｂを含んでいる。絶縁層２７が、金属層２６をメカノケミカルに被覆している。また、絶縁層２７は、図示しない金属酸化物の被膜からなり、この皮膜が、金属層２６の表面２６ｂに化成処理により形成されて、この表面２６ｂを被覆していてもよい。また、絶縁層２７として、ガラスおよび金属酸化物をともに含んでいてもよい。このように、絶縁層２７として金属酸化物を含む場合には、ガラスを含む場合と同様の効果を得ることができる。要は、絶縁層２７は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含んでいればよい。
【００３５】
図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、本発明の第３の実施形態の圧粉磁心としてのステータコア２０の製造方法を示す模式図であり、図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃの順に工程が進行する。本実施形態の複合粉末２２の金属層２６が、以下の粉末からなり、第１の実施形態の鉄合金の微粉末の粒子２６ａに代えて、以下の微粉末の粒子２６ｃを含んでいる。
すなわち、金属層２６は、上述の軟質磁性材料としての各鉄合金の成分金属であって鉄以外の少なくとも１種の金属（例えば、上述の各鉄合金の成分金属であるケイ素、コバルト、ニッケル、およびアルミニウムが相当する。）を含む微粉末からなる。この微粉末は、当該成分金属の純金属の微粉末でもよいし、当該成分金属の合金であって上述の鉄合金以外の合金の微粉末でもよいし、当該成分金属を含む化合物の微粉末でもよい。
【００３６】
例えば、鉄合金が、鉄とケイ素とを主成分として含む合金の場合には、金属層２６としては、ケイ素の微粉末であってもよい。また、鉄合金が、鉄とケイ素とアルミニウムとを主成分として含む合金の場合には、金属層２６としては、ケイ素とアルミニウムとの合金の微粉末であってもよい。本実施形態では、金属層２６が成分金属であるケイ素の微粉末からなる場合に則して説明する。
【００３７】
本実施形態では、第３の工程において熱処理が施されるときに、金属層２６の粒子２６ｃのケイ素（鉄合金の成分金属）が、圧粉体２３中の粒子２３ａの中心層２３ｂにある鉄を主成分とする粒子２５ａに拡散し、この粒子２５ａ内の鉄と結合する。これにより、中心層２３ｂに鉄合金が生成される。また、これとともに、中心層２３ｂの粒子２５ａの鉄が、金属層２６の粒子２６ｃに拡散し、金属層２６の粒子２６ａのケイ素と結合する。これにより、金属層２６に鉄合金が生成される。その結果、焼結体２４の焼結粒子２４ａが第１の実施形態と同様に得られる。
【００３８】
このように、本実施形態では、金属層２６は、高透磁率を有する鉄合金を形成可能な金属であって鉄以外の金属の少なくとも一つを含むようにしている。この場合、熱処理するときに、例えば上述の金属が、鉄を主成分とする粉末２５に拡散して、ヒステリシス損失が少ない金属層としての鉄合金が形成されて拡がるので、ヒステリシス損失をより一層低減することができる。
【００３９】
なお、複合粉末２２の金属層２６として、本第３の実施形態で説明した成分金属を含む上述の３種の微粉末、および第１の実施形態で説明した鉄合金の微粉末の４種の微粉末のうちの少なくとも２種を同時に用いてもよい。また、このように少なくとも２種の微粉末を用いる場合に、これらの微粉末が相異なる鉄合金に対応する微粉末であってもよい。また、金属層２６は、上述の４種のうちの１種のみでもよい。要は、金属層２６は、高透磁率を有する鉄合金を形成可能な鉄以外の金属の少なくとも一つを含めばよい。
【００４０】
図５Ａ，図５Ｂおよび図５Ｃは、本発明の第４の実施形態の圧粉磁心としてのステータコア２０の製造方法を示す模式図であり、図５Ａ，図５Ｂおよび図５Ｃの順に工程が進行する。本実施形態の複合粉末２２は、合金粉末２８と、この合金粉末２８の粒子２８ａの表面２８ｂを被覆した鉄を主成分とする層としての鉄層２９と、この鉄層２９の表面２９ｂを被覆した絶縁層２７とを含んでいる。
【００４１】
合金粉末２８は、第１の実施形態の材料粒子２２ａの金属層２６の鉄合金を含み、この鉄合金の粉末からなる。この粉末は、鉄合金の複数の粒子２８ａを有している。本実施形態の材料粒子２２ａの中心層２２ｂは、第１の実施形態の純鉄に代えて、鉄合金を用い、この成分以外の点では、第１の実施形態の中心層２２ｂと同様に構成されている。中心層２２ｂの表面が、第２層としての鉄層２９により覆われている。
【００４２】
鉄層２９は、鉄を主成分とする微粉末からなる。この微粉末の成分は、第１の実施形態の複合粉末２２における鉄を主成分とする粉末２５の成分と同様である。成分以外の点について、鉄層２９は、第１の実施形態の金属層２６と同様に構成されている。
複合粉末２２が圧縮されると、合金粉末２８の粒子２８ａが、圧粉体２３の粒子２３ａの中心層２３ｂに含まれ、さらに熱処理されると、合金粉末２８の粒子２８ａが、焼結体２４の焼結粒子２４ａの中心層２４ｂに含まれるようになっている。
【００４３】
また、複合粉末２２が圧縮されると、鉄層２９が、圧粉体２３の粒子２３ａの中心層２３ｂを被覆する。さらに熱処理が施されると、圧粉体２３の鉄層２９は、焼結体２４の焼結粒子２４ａの中心層２４ｂの表面２４ｂ３を被覆する合金層３０になる。すなわち、第３の工程の熱処理において、圧粉体２３の中心層２３ｂの鉄合金の粒子２８ａの成分金属であって鉄と異なる成分金属が、圧粉体２３の鉄層２９の純鉄の粒子２９ａに拡散する。その結果、合金層３０の鉄合金が生成される。合金層３０は、鉄および鉄合金を主成分とする複数の粒子を含み、これらの粒子は互いに結合されている。
【００４４】
このように本実施形態では、圧粉磁心は、複合粉末２２を圧縮成形した後、熱処理してなる圧粉磁心であって、上記複合粉末２２は、合金粉末２８と、この合金粉末２８の粒子２８ａの表面２８ｂを被覆した鉄を主成分とする鉄層２９と、この鉄を主成分とする鉄層２９の表面２９ｂを被覆した絶縁層２７とを含み、この絶縁層２７は、ガラス（粒子２７ａが相当する。）を含むことを特徴としている。
【００４５】
複合粉末２２が３層構造をなしているので、絶縁層２７よりも内側の部分に、例えば、合金粉末２８として硬質ではあるが高透磁率の鉄合金と、鉄を主成分とする鉄層２９として軟質の鉄とをともに用いることができる。その結果、相対的に高透磁率の鉄合金により、鉄からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体としてのヒステリシス損失をより一層低減できる。しかも、高透磁率の鉄合金が硬質であっても、相対的に軟質の鉄により、複合粉末２２が全体として変形し易くなるので、圧縮成形の圧縮密度を高くでき、硬質の鉄合金からなる従来の圧粉磁心に比べて、圧粉磁心全体として高い磁束密度を達成できる。さらに、圧粉磁心の内部は絶縁層２７により細かく絶縁されているので、渦電流損失を抑制できる。
【００４６】
また、合金粉末２８は、鉄合金を含むようにしている。この場合、熱処理するときに、鉄合金の成分金属が、鉄を主成分とする鉄層２９に拡散する。これにより、ヒステリシス損失が少ない鉄合金を含む領域としての合金層３０が形成されて、鉄合金を含む領域が拡がるので、ヒステリシス損失をより一層低減することができる。
また、第４の実施形態の圧粉磁心の製造方法は、合金粉末２８と、この合金粉末２８の表面２８ｂを被覆した鉄を主成分とする鉄層２９と、この鉄層２９の表面２９ｂを被覆した絶縁層２７とを含む複合粉末２２を得る第１の工程（図５Ａ参照）と、第１の工程により得られた複合粉末２２を圧縮成形して圧粉体２３を得る第２の工程（図５Ｂ参照）と、圧縮成形された圧粉体２３を熱処理する第３の工程（図５Ｃ参照）とを含むようにしている。これにより、第３の実施形態の圧粉磁心を得ることができる。
【００４７】
図６Ａ，図６Ｂおよび図６Ｃは、本発明の第５の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図６Ａ，図６Ｂおよび図６Ｃの順に工程が進行する。第５の実施形態は、第４の実施形態に第２の実施形態を適用して得られる。複合粉末２２の絶縁層２７が、第２の実施形態と同様の絶縁性を有する金属酸化物の微粉末の粒子２７ｂを含んでいる。
また、上述の各実施形態では、複合粉末２２の絶縁層２７は、ガラスおよび金属酸化物の少なくとも一方を含んでいたが、これには限らず、熱処理によりガラスまたは金属酸化物になる材料粒子を含んでいてもよい。
【００４８】
また、圧粉磁心としては、ステータコアに限定されず、例えば、ステータコアが周方向に複数個に分割されてなる分割コアであってもよいし、また、ステータコアの一部、または分割コアの一部であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２Ａ，図２Ｂおよび図２Ｃは、図１に示す圧粉磁心としてのステータコアの製造方法を示す模式図であり、図２Ａ，図２Ｂおよび図２Ｃの順に工程が進行する。
【図３】図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の第２の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃの順に工程が進行する。
【図４】図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、本発明の第３の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃの順に工程が進行する。
【図５】図５Ａ，図５Ｂおよび図５Ｃは、本発明の第４の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図５Ａ，図５Ｂおよび図５Ｃの順に工程が進行する。
【図６】図６Ａ，図６Ｂおよび図６Ｃは、本発明の第５の実施形態の圧粉磁心の製造方法を示す模式図であり、図６Ａ，図６Ｂおよび図６Ｃの順に工程が進行する。
【符号の説明】
【００５０】
２０…ステータコア（圧粉磁心）、２２…複合粉末、２３…圧粉体、２５…粉末（鉄を主成分とする粉末）、２５ｂ…表面、２６…金属層、２６ａ…粒子（鉄合金）、２６ｂ…（金属層の）表面、２６ｃ…粒子（鉄以外の金属）、２７…絶縁層、２７ａ…粒子（ガラス）、２７ｂ…粒子（金属酸化物）、２８…合金粉末、２８ｂ…（合金粉末の）表面、２９…鉄層（鉄を主成分とする層）、２９ｂ…（鉄層の）表面
【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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