(57)【要約】【課題】薄型、高効率、電動機または発電機用積層板及び、電動機または発電機を提供する。【解決方法】磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも１部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯からなる積層体より構成され、前記非晶質金属磁性薄帯からなる積層体が曲げ加工による形状保持性を有していることを特徴とする電動機による。【選択図】　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも１部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯からなる積層体より構成され、前記非晶質金属磁性薄帯からなる積層体が曲げ加工による形状保持性を有していることを特徴とする電動機。
【請求項２】
上記磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯層と熱可塑性樹脂層が交互に積層されていることを特徴とする請求項１記載の発動機。
【請求項３】
上記熱可塑性樹脂が　窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下であることを特長とする請求項１および２記載の電動機または発電機用磁性積層板。
【請求項４】
非晶質金属磁性薄帯材料がＦｅ系非晶質金属薄帯、或いはＣｏ系非晶質金属薄帯であることを特徴とする請求項１〜３記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業機械分野に用いられる電動機、例えば、ＤＣブラシ付きモータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ、ＡＣインダクションモータ、ＡＣシンクロナスモータ、シンクロナスリラクタンスモータ、ＩＰＭモータ、ＳＰＭモータに関し、特に、薄型、高効率が要求される、カード型ハードディスク用スピンドルモータ等の薄型要求の強いステータに用いられる磁性積層板および、それを用いた電動機及び発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンや、ＰＤＡ等の携帯機器等の普及、及び携帯機器の高性能化に伴い、携帯機器の記録装置として、ＣＤ−ＲＯＭドライブや、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブや、ハードディスクドライブの小型化、薄型化、高効率化が求められている。このような記録装置において数多く使用される電動機においては、さらなる高効率化および、さらなる薄型化が強く望まれている。
【０００３】
従来の電動機または発電機に使用される磁性コアは、渦電流損失を減らすため、極力薄い磁性薄板が望まれてきた。しかしながら、現状では、珪素鋼板、電磁軟鉄、パーマロイなどが主に使用されており、これらの多結晶金属系の材料は鋳造法によってインゴットが作製され、その後熱間加工、冷間加工を経て必要な厚さの板材に加工されるが、材料の脆性等から、最薄のものでも０．１ｍｍ程度と厚さに限界があった。
【０００４】
一方、磁性コアの材料として、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性材料は、磁気的特性（鉄損、最大磁束密度、透磁率）は電磁鋼板と同等かそれを上回る特性をもち、厚さは１０μｍ〜３０μｍの薄帯が製品として入手可能となっている。そこで、モータの高効率化及び、モータの薄型化の鍵となる材料として期待されている。
しかしながら、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性材料は、磁気特性を発現させるためには２００℃〜５００℃の高温の熱処理が必要であり、熱処理後の薄帯は脆く、形状加工や一体積層時に大きな応力が材料に加わると、欠け、割れ、等が発生し、電動機コア形状の積層体の実現は困難であった。
【０００５】
また非晶質金属の優れた特性のひとつである高強靭性、強いばね性、高硬度が欠点となり、曲げ加工による形状保持が困難であった。このため、特に薄型モータのステータコアを実現する上で重要な、従来のモータ用材料であるケイ素鋼板等などで作製される、図１に示すようなステータに施される巻線ガイド用の曲げ加工を、非晶質金属の積層体に行うことは困難であった。そのため、巻線ガイド板を新たにモータコアの上下面に付与したりすることが必要となり、樹脂による厚み増大、工程数が増大するという問題が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性積層板の上記問題を解決することである。すなわち磁気特性発現のための熱処理を実現し、高磁気特性を発現させた非晶質金属薄帯の優れた磁気特性を維持すると同時に、曲げ加工性を併せ持つ磁性積層板を実現し、曲げ加工により作製された巻線ガイド等を有する電動機または発電機用磁性積層体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明の電動機または発電機用磁性積層板は、従来からの樹脂の物性を見直し、さらに積層一体化工程、熱処理工程、モータのステータの加工工程を見なおし、そして、鋭意研究の結果、用いる樹脂の物性値およびその値が本発明の範囲の樹脂を選ぶことで、非晶質金属薄帯からなる積層板が可能となり、さらに耐熱樹脂のガラス転移温度以上の温度で磁性積層体を加熱した後、プレス成形することで、所望の形状の曲げ加工が可能となった。さらに非晶質金属の磁気特性発現のため、熱処理温度よりも高い温度域での耐熱性を有する樹脂を使用することで、非晶質金属積層体の熱処理が可能となり、磁気特性を著しく向上した電動機または発電機用の積層磁性積層板を提供できることが明らかとなった。
【０００８】
具体的には、磁性積層板を構成する樹脂が、熱可塑性を有し、さらに窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下である樹脂を使用することにより、非晶質金属の磁性積層板において、熱処理後でも積層間の剥離のない、優れた磁気特性を有する積層体が得られる。さらに熱可塑性樹脂のガラス転移点温度以上に磁性積層体を加熱し、所望の形状にプレス成形した後、ガラス転移点以下の温度までその形状を維持することで、非晶質金属でも所望の曲げ加工ができることを見出し、非晶質金属からなる磁性積層体においても巻線ガイド等の成型加工が可能となった。さらに非晶質金属の磁気特性の発現のための、２００℃〜５００℃までの熱処理が可能で、良好な磁気特性を発現できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づくものであり、本発明によれば、電動機を構成するロータ、またはステータの磁性積層体部分が、磁気的特性の優れた非晶質金属磁性薄帯からなる積層体より構成され、前記積層体が、熱可塑性を有し、さらに窒素雰囲気下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による重量減少率が１重量％以下である特性をそなえた高耐熱の熱可塑性樹脂層と非晶質金属磁性薄帯層を有する磁性基材から構成されており、高耐熱熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に、磁性積層体を加熱し、プレス成形後、ガラス転移温度以下までその形状を維持することで、所望の曲げ加工が可能であることを特徴としている。さらに、本発明の磁性積層体を用いることで、巻線ガイド等の曲げ加工を施した非晶質金属薄帯からなるモータ用ステータコアを実現することが可能となった。
すなわち、本発明は以下に記載した事項により特定される。
（１）磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも１部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯からなる積層体より構成され、前記非晶質金属磁性薄帯からなる積層体が曲げ加工による形状保持性を有していることを特徴とする電動機。
（２）上記磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯層と熱可塑性樹脂層が交互に積層されていることを特徴とする（１）記載の発動機。
（３）上記熱可塑性樹脂が　窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下であることを特長とする上記（１）および（２）記載の電動機または発電機用磁性積層板。
（４）非晶質金属磁性薄帯材料がＦｅ系非晶質金属薄帯、或いはＣｏ系非晶質金属薄帯であることを特徴とする上記（１）〜（３）記載の電動機。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１０】
本発明に係わる電動機または発電機用磁性積層板は、非晶質金属薄帯の原反からロールコータなどのコーティング装置を用いて非晶質金属薄帯上に液状の高耐熱熱可塑性樹脂の塗膜を作り、これを乾燥させて非晶質金属薄帯に高耐熱性熱可塑性樹脂を付与する方法で作製することができる。
【００１１】
非晶質金属薄帯に高耐熱熱可塑性樹脂を付与した多層構造の磁性基材を作製する場合、多層コーティング方法や単一または多層コーティング基材を加圧、例えば熱プレスや熱ロールなどにより積層することができる。
【００１２】
加圧時の温度は高耐熱樹脂の種類により異なるが、概ね、硬化物のガラス転移温度以上で軟化もしくは溶融する温度近傍で積層接着することが好ましい。
耐熱性樹脂を付与した非晶質金属薄帯は、目的とする電動機または発電機用磁性コアに使用されるように所望の形状、例えば、図２に示すようなステータコアの形状に加工される。形状加工方法としては、プレス打ち抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工、ウォータジェット加工方法等の精密切断加工の手法が適用できる。またこの加工は非晶質金属薄帯一枚のとき、または積層一体化した後の複数枚でも可能である。
また、電動機用磁性コアのような積層構造にする場合、高い機械強度が要求され、磁性薄板間の高い密着性を実現する点から、本発明に用いる耐熱性樹脂は熱硬化性樹脂よりも非熱硬化性樹脂、例えば高耐熱熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
さらに磁性積層体を加熱し、耐熱樹脂を軟化させた後、プレス成形後冷却し、プレス成型形状を維持することで、所望の曲げ形状を加工することが可能となり、巻線ガイド等を形成することが可能となる。
形状加工した後に非晶質金属薄帯の磁気特性を発現させるために最適熱処理が施される。通常、磁性材料の熱処理温度は、少なくとも２００℃〜５００℃の高温であるため、熱可塑性、耐熱性樹脂は、非晶質金属薄帯の最適な磁気特性を発現させるために必要な熱処理温度に十分耐える耐熱性の高い樹脂を選択する必要がある。したがって、室温からの重量減少が１％となる温度が空気中において３５０℃以上を持つ高耐熱熱可塑性樹脂を磁性薄板に付与した磁性基材の積層体とすることで２００℃〜５００℃の熱処理後も非晶質金属薄帯との接着強度が保たれるとともに、磁性薄板の最適熱処理温度で熱処理することができるため優れた磁気特性を供することができる。
さらに本発明の詳しい説明を行う。
【００１３】
（非晶質金属薄帯）
本発明の磁性基材に使用される非晶質金属薄帯に用いられる磁性材料としては、Ｆｅ系、Ｃｏ系の非晶質金属薄帯が用いられる。これらの非晶質金属薄帯は、通常溶融金属を急冷ロールを用いて、急冷して得られる。通常は１０〜５０μｍの厚さであり、好ましくは１０〜３０μｍの厚さの薄帯が用いられる。Ｆｅ系非晶質金属材料としては、Ｆｅ−Ｂ―Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系などのＦｅ−半金属系非晶質金属材料や、Ｆｅ−Ｚｒ系、Ｆｅ−Ｈｆ系、Ｆｅ−Ｔｉ系などのＦｅ−遷移金属系非晶質金属材料を挙げることができる。Ｃｏ系非晶質金属材料としてはＣｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｂ系などの非晶質金属材料が例示できる。好ましくはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系においては、Ｆｅ７８Ｓｉ９Ｂ１３（ａｔ％）、Ｆｅ７８Ｓｉ１０Ｂ１２（ａｔ％）などが挙げることができる。
【００１４】
（高耐熱熱可塑性樹脂）
本発明の非晶質金属層の層間用いられる樹脂は、積層体を加熱した後、プレス成型を行えることが必須であるため、樹脂に要求される第一の特性としては熱可塑性を有することである。さらに非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させる最適熱処理温度で熱処理される場合があるので、当該熱処理温度で熱分解の少ない材料を選定することが必要になる。非晶質金属薄帯の熱処理温度は、非晶質金属薄帯を構成する組成および目的とする磁気特性により異なるが、良好な磁気特性を向上させる温度は概ね２００〜５００℃の範囲にあり、さらに好ましくは３００℃〜５００℃の範囲である。
【００１５】
本発明に用いられる樹脂としては、熱可塑性、非熱可塑性、熱硬化性樹脂を挙げることができるが、ガラス転位温度以上で、樹脂を溶融させプレス成型による曲げ加工程を行うことができる、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。
【００１６】
よって、熱可塑性樹脂の中でもさらに高耐熱性樹脂を用いることで、前記非晶質金属薄帯の少なくとも一部に耐熱性樹脂を付与した後、もしくは耐熱性樹脂の前駆体を付与し該耐熱性樹脂を形成した後、この磁性基材を積層し、磁性基材の積層体を得ることができる。
本発明に用いられる樹脂としては、前処理として１２０℃で４時間乾燥を施し、その後、窒素雰囲気下、３００℃で１時間保持した際の重量減少量を、ＤＴＡ−ＴＧを用いて測定され、通常１％以下、好ましくは０．３％以下であるものが用いられる。
具体的な樹脂の例としては、ポリイミド系樹脂、ケイ素含有樹脂、ケトン系樹脂、ポリアミド系樹脂、液晶ポリマー、ニトリル系樹脂、チオエ−テル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アリレ−ト系樹脂、サルホン系樹脂、イミド系樹脂、アミドイミド系樹脂を挙げることができる。これらのうちポリイミド系樹脂、スルホン系樹脂、アミドイミド系樹脂を用いるのが好ましく。
本発明に用いられる樹脂は、上記の性質に加えて下記の特性を兼ね備えている樹脂であることがさらに好ましい。
▲１▼ガラス転移温度が１２０℃〜２５０℃である。
▲２▼窒素雰囲気下３００℃、１時間の熱履歴を経た後の引っ張り強度が３０ＭＰａ以上である。
▲３▼溶融粘度が１０万Ｐａ・ｓである温度が、２５０℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２５０℃以下である。
▲４▼４００℃から１２０℃まで０．５℃／分の一定速度で降温した後、樹脂中の結晶物による融解熱が１０Ｊ／ｇ以下である。
【００１７】
（樹脂付与工程）
本発明において非晶質金属薄帯に樹脂を付与させた薄帯を磁性基材と定義する。ここでは非晶質金属薄帯に樹脂を付与させる樹脂は、非晶質金属薄帯の片面のみ、または、両面の少なくとも一部に付与する。この場合、付与する面において均一にむらなく塗膜されることが好ましいが、例えば、短冊状コアの場合、切断部分ではない部分等は加工時に接着強度が十分であればよく、非晶質金属薄帯間の接着が得られるように部分的に熱可塑性、耐熱性樹脂が付与されていれば良い。また、積層体を形状加工する場合等で接着強度が必要となる場合には、薄帯の片面または両面に全面に塗布されていることが望ましい。
【００１８】
本発明における非晶質金属薄帯の片面または両面の少なくとも一部に熱可塑性、耐熱性樹脂を付着する場合、粉末状樹脂、もしくは溶媒に樹脂を溶解させた溶液または、ペースト状の形態がある。樹脂を溶解させた溶液を用いる場合は、ロ−ルコ−タなどを用いて非晶質金属薄帯に付与して行うことが代表的である。この場合、付与工程で用いる溶液の粘度は、０．００５Ｐａ・ｓ以下の粘度では、粘性が低くなり過ぎるため非晶質金属薄帯上から流れてしまい磁性基材上に十分な塗膜量が得られず、極めて薄い塗膜になってしまう。また、この場合膜厚を厚くするために、付与速度を極めて遅くすると何度も重ね塗りが必要になるため、生産効率の低下が生じ実用的ではない。一方、粘度が、２００Ｐａ・ｓ以上になると、高粘度のため、非晶質金属薄帯上に薄い塗膜を形成するための膜厚の制御が極めて難しくなる。したがって、樹脂を溶媒に溶解させた溶液による付与の場合、付与時の溶液粘度は０．００５〜２００Ｐａ・ｓの濃度範囲が好ましい。さらには、０．０１〜５０Ｐａ・ｓの濃度範囲が好ましく、より好ましくは、０．０５〜５Ｐａ・ｓの範囲にある方が良い。
【００１９】
本発明における樹脂を溶媒に溶解させた溶液の付与方法としては、コ−タを用いた方法、例えば、ロ−ルコ−タ法、グラビアコ−タ法、エアドクタコ−タ法、ブレ−ドコ−タ法、ナイフコ−タ法、ロッドコ−タ法、キスコ−タ法、ビ−ドコ−タ法、キャストコ−タ法、ロ−タリ−スクリ−ン法や、液状樹脂中に非晶質金属薄帯を浸漬しながらコ−テイングする浸漬コ−テング方法、液状樹脂を非晶質金属薄帯にオリフィスから落下させコ−テイングするスロットオリフィスコ−タ法などで行うことができる。その他、バ−コ−ド方法や霧吹きの原理を用いて液状樹脂を霧上に非晶質金属薄帯に吹き付けるスプレ−コ−ティング法や、スピンコ−テング法、電着コ−テング法、あるいはスパッタ法のような物理的な蒸着法、ＣＶＤ法のような気相法など非晶質金属薄帯上に耐熱性樹脂を付与できる方法なら如何なる方法を用いても良い。
【００２０】
また、一部、熱可塑性、耐熱性樹脂を付与するには、塗膜パターンの溝を加工したグラビアヘッドを用いて、グラビアコータ法で行うことができる。
【００２１】
また、本発明における非晶質金属薄帯の片面または両面の少なくとも一部に付着させる樹脂として、ペ−スト状樹脂を使用する場合は、主として非晶質金属薄帯と非晶質金属薄帯など複数の非晶質金属薄帯を積層する場合に用いることが好ましい。そのため、樹脂は液状樹脂のような流動性よりは仮接着固定や仮止めができる粘度があれば良く、ポッティングや刷毛塗りなどの方法で付与することができる。したがって、樹脂の粘度としては、５Ｐａ・ｓ以上の粘度であることが好ましい。一方、粉末状の樹脂を用いる場合は、例えば、金型を用いて非晶質金属薄帯の積層体を作製する時に粉末状・ペレット状の樹脂を充填または散布して熱プレス成型などにより非晶質金属薄帯の積層体を作製する場合に用いることができる。
【００２２】
さらに、本発明で使用するポリイミドを用いる方法として、溶媒可溶性のポリイミド若しくはその両末端に反応性の官能基（以下「付加反応基」）を導入したものを用いることもできる。すなわち、可溶性ポリイミドを溶剤に溶かして液状とし、適切な粘度に調整して、非晶質金属薄帯に付与し、加熱して溶剤を揮発して耐熱性樹脂を形成する方法が用いられる。
次に本発明による積層体を用いて電動機の磁性コアを作製する工程について説明する。但し、作製する工程は巻線加工までとする。また本発明における工程は以下に説明する順番とは限らず、以下の各工程の組み合わせることが可能である。
【００２３】
（積層一体加工工程）
本発明おける、非晶質金属薄帯に予め高耐熱熱可塑性樹脂または高耐熱熱可塑性樹脂の前駆体を付与した磁性基材を用いて積層する製造方法について詳細に説明する。
【００２４】
非晶質金属薄帯に高耐熱熱可塑性樹脂を付与した磁性基材の積層体の作製工程は、多層コ−ティング方法や単一または多層コ−ティング基材を加圧、例えば熱プレスや熱ロ−ルなどにより積層することができる。加圧時の温度は耐熱樹脂の種類により異なるが、概ね、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）以上で軟化もしくは溶融する温度近傍で積層およびプレスすることが好ましい。
【００２５】
非晶質金属薄帯の積層体の作製は、多層コ−ティング方法あるいは熱プレス、または熱ロ−ル、高周波溶着などで積層接着することで積層構造を自由に設計することができる。
【００２６】
本発明の非晶質金属薄帯積層体は、非晶質金属薄帯を積み重ね、熱可塑性、耐熱性樹脂または熱可塑性、耐熱性樹脂の前駆体を含浸させて樹脂化することで積層体を作製する方法があるが、好ましくは、非晶質金属薄帯に予め熱可塑性、耐熱性樹脂または熱可塑性、耐熱性樹脂の前駆体を付与した磁性基材を用い、この基材を積層接着して積層体を作製する方法が望ましい。
【００２７】
（形状加工工程）
本発明の電動機用磁性コアに形状加工する場合は、プレス打抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工等の精密切断加工の方法が適用でき、これに限定されるものではない。これらの方法の中でも、好ましくはプレス打抜き加工が、量産時に加工単価が低い点で望ましい。形状加工は非晶質金属薄帯１枚のときでも可能であり、また積層一体化した後で、複数枚からなる積層体を同時に形状加工することも可能である。加工単価を低くする上では複数枚を同時に形状加工することが望ましい。
【００２８】
（曲加工工程）
本発明の磁性積層体は、熱可塑性樹脂を非晶質金属薄帯層間に用いることで、熱可塑性樹脂に流動性が生じるまで加熱し、磁性積層体を構成する非晶質金属薄帯が相互にずれることが可能となり、磁性積層板として、曲げ変形が可能となる。この状態のときに、所望の形状の金型形状にプレス成形後、熱可塑性樹脂の流動性がなくまるまで冷却することで、所望の形状を維持することが可能となる。この方法を用いることで、薄型モータ等に施される、巻線ガイド用の曲げ形状に加工することも可能となる。
【００２９】
（熱処理工程）
本発明の非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させるために、行われる熱処理である。非晶質金属薄帯の熱処理温度は、非晶質金属薄帯を構成する組成および目的とする磁気特性により異なるが、通常、不活性ガス雰囲気下もしくは真空中で行われ、良好な磁気特性を向上させる温度は概ね３００〜５００℃であり、好ましくは３５０℃から４５０℃で行わる。
【００３０】
（巻線工程）
本発明の電動機用磁性コアは、例えば、被覆銅線をステータ−コア形状の被覆に巻く場合、巻き方は集中巻、分布巻など可能である。さらに被覆銅線を巻いた後、被覆銅線の引き出し線を円形のステータ−コアに沿って這わせる必要があるが、そのときステータ−コアに、被覆銅線の位置を決める突起となる巻線ガイドがあると、被覆銅線のはみ出しが防止でき、安定にステータ−コアの巻線製造が可能となる。
【００３１】
本発明の磁性基材モータ用磁性積層板は、以上の工程の組み合わせから作製することが可能となる。各工程の代表的な組み合わせを以下に示す。
パターン１：
（樹脂付与工程）→（積層一体加工工程）→（形状加工工程）→（曲加工工程）→（熱処理工程）→（巻線工程）
パターン２：
（樹脂付与工程）→（形状加工工程）→（積層一体加工工程）→（曲加工工程）→（熱処理工程）→（巻線工程）
パターン１の工程は、非晶質金属に樹脂を付与した磁性基材を、複数枚重ねて、熱プレス等の方法で積層一体化し、平板とする。さらにプレス打ち抜き加工等でモータコア形状に加工を行い、さらに樹脂のガラス転位温度以上の温度に加熱後、プレスによる曲加工により巻線ガイド等の施し、さらに非晶質金属の磁気特性を発現するための熱処理を行い。最後に巻線を施す。パターン１は、複数枚を一度にプレス抜きすることができるため、コスト低減効果が著しく、大量生産に最も適した加工工程である。本工程を熱硬化性樹脂を用いた磁性積層板によって行う場合、積層一体化時に樹脂が硬化してしまうため、その後の曲げ加工時に加熱しても樹脂の流動性は得られず、曲げ加工はできない。
【００３２】
パターン２の工程は、非晶質金属に樹脂を付与した磁性基材を、１枚ずつプレス打ち抜き加工等でモータコア形状に加工を行った後、複数枚重ねて、熱プレス等の方法で積層一体化し、モータコア板とする。さらに樹脂のガラス転位温度以上の温度に加熱後、曲加工により巻線ガイド等の施す。積層一体化加工と曲加工は同金型で同時に行うことが可能である。さらに非晶質金属の磁気特性を発現するための熱処理を行い。最後に巻線を施す。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について示す。
【００３４】
［実施例１］非晶質金属薄帯にハネウェル社製、Ｍｅｔｇｌａｓ：２６０５ＴＣＡ（商品名）、幅約１７０ｍｍ、厚み約２５μｍのＦｅ７８Ｓｉ９Ｂ１３（ａｔ％）の組成を持つ非晶質金属薄帯（図３−１）を使用した。この薄帯の両面全面に約０．３Ｐａ・ｓの粘度のポリアミド酸溶液を付与し、１５０℃で溶媒を揮発させた後、２５０℃でポリイミド樹脂とし、薄板の両面に厚さ約２ミクロンの耐熱性熱可塑性樹脂（ポリイミド樹脂）（図３−２）を付与した非晶質金属薄帯を作製した。ジアミンに３、３’−ジアミノジフェニルエーテル、テトラカルボン酸二無水物にビス（３、４−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物により得られるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を用い、ジメチルアセトアミドの溶媒に溶解して非晶質金属薄帯上に塗布し、非晶質金属薄帯上で加熱した。この樹脂は本発明の請求項２、３記載の特性値をすべて満足していた。
【００３５】
次にこの樹脂を付与した磁性基材を５０枚重ねて、熱プレスにより２７０℃３０分で積層一体化を行い、磁性積層板とした。
【００３６】
さらに５０枚重ねた磁性積層板から、図２に示す形状のモータ用ステータを作製するため、外径５０ｍｍ内径４０ｍｍのステータ−コア形状をプレス打ち抜きで１度に抜いた。　巻線ガイドの曲げ加工を行う金型にセットし、加熱後、２７０℃に達した段階で、プレス成型により曲げ加工を施した。さらに加熱し、磁気特性発現のため３５０℃２ｈｒ熱処理した。その結果、厚みは１．３７ｍｍとなり、従来のケイ素鋼鈑材料による積層体の占積率（９５％）程度と同程度の非常に高い占積率（９１％）を実現した。但し、ここでいう占積率とは次式で定義する式により計算した値を用いた。
（占積率（％））＝（（（非晶質金属薄帯厚さ）×（積層枚数））／（積層後の積層体厚さ））＊１００
熱処理後も、積層体に剥がれ、そり等はなく、占積率は９１％を維持した。また、ＪＩＳ　Ｈ７１５３の「アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法」に準じた磁心寸法（外径５０ｍｍ内径４０ｍｍ）の円環をハサミで切り抜き、さきのモータ用ステータと同様のプロセスで、５０枚積層したリングを作製し、１０００Ｈｚの交流磁場１［Ｔ］を印加したときのＢＨヒステリシスループから鉄損を測定した。その結果、鉄損は８．５［Ｗ／ｋｇ］であり、従来モータに用いられているケイ素鋼鈑と比較し、鉄損が２分の１から３分の１と低損失で良好な磁気特性を実現していることを確認した。
【００３７】
さらに作製したステータコアに巻線を施したところ、曲げ加工により形成した巻線ガイドにより、巻線の引き出し線が容易に巻線ガイドに沿って安定的かつ短時間に配線することが可能となった。
【００３８】
［実施例２］非晶質金属薄帯にハネウェル社製、Ｍｅｔｇｌａｓ：２６０５ＴＣＡ（商品名）、幅約１７０ｍｍ、厚み約２５μｍのＦｅ７８Ｓｉ９Ｂ１３（ａｔ％）の組成を持つ非晶質金属薄帯（図３−１）を使用した。この薄帯の両面全面に約０．３Ｐａ・ｓの粘度のポリアミド酸溶液を付与し、１５０℃で溶媒を揮発させた後、２５０℃でポリイミド樹脂とし、薄板の両面に厚さ約２ミクロンの耐熱性熱可塑性樹脂（ポリイミド樹脂）（図３−２）を付与した非晶質金属薄帯を作製した。ジアミンに３、３’−ジアミノジフェニルエーテル、テトラカルボン酸二無水物にビス（３、４−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物により得られるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を用い、ジメチルアセトアミドの溶媒に溶解して非晶質金属薄帯上に塗布し、非晶質金属薄帯上で加熱した。この樹脂は本発明の請求項２、３記載の特性値をすべて満足していた。
【００３９】
この薄帯から、図２に示す形状のモータ用ステータを作製するため、外径５０ｍｍ内径４０ｍｍのステータ−コア形状に５０枚をプレス打ち抜き、５０枚重ねた後、積層一体化と巻線ガイドの曲げ加工を行う金型にセットし、２７０℃で３０分間熱圧着することで、巻線ガイド用の曲加工と積層一体化を同時に行い図４に示すモータ用ステータとした。さらに積層一体化と巻線ガイドの曲げ加工を行った金型にセットしたまま、磁気特性発現のため３５０℃２ｈｒ熱処理した。その結果、厚みは１．３７ｍｍとなり、従来のケイ素鋼鈑材料による積層体の占積率（９５％）程度と同程度の非常に高い占積率（９１％）を実現した。但し、ここでいう占積率とは次式で定義する式により計算した値を用いた。
【００４０】
（占積率（％））＝（（（非晶質金属薄帯厚さ）×（積層枚数））／（積層後の積層体厚さ））＊１００
熱処理後も、積層体に剥がれ、そり等はなく、占積率は９１％を維持した。また、ＪＩＳ　Ｈ７１５３の「アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法」に準じた磁心寸法（外径５０ｍｍ内径４０ｍｍ）の円環をハサミで切り抜き、さきのモータ用ステータと同様のプロセスで、５０枚積層したリングを作製し、１０００Ｈｚの交流磁場１Ｔを印加したときのＢＨヒステリシスループから鉄損を測定した。その結果、鉄損は８．５［Ｗ／ｋｇ］であり、従来モータに用いられているケイ素鋼鈑と比較し、鉄損が２分の１から３分の１と低損失で良好な磁気特性を実現していることを確認した。
【００４１】
さらに作製したステータコアに巻線を施したところ、曲げ加工により形成した巻線ガイドにより、巻線の引き出し線が容易に巻線ガイドに沿って安定的かつ短時間に配線することが可能となった。
【００４２】
［比較例１］　実施例１と同様にモータ用ステータコアを作製した。但し、使用する樹脂を高耐熱熱硬化性樹脂（デュポン社製カプトンと同一構造体）を用いたところが異なる。２８０℃で樹脂を熱硬化させ、積層一体化し、磁性積層板とした後にモータ用ステータコア形状にプレス打ち抜きした。さらに巻線ガイド用の曲加工を行う金型にセットし、３００℃に加熱したが、樹脂の流動性を得ることはできず、巻線ガイドの形状加工時にできなかった。このため巻線ガイドの突起がなく、巻線に使用したφ０．３ｍｍ銅線の巻線の引き出し線がステータコアからはみ出し、巻線時に、巻線の引き出し線の位置が定まらず、巻線作業時に断線が生じ、安定な巻線が困難であった。
【００４３】
［比較例２］　実施例１と同様の磁性基材とモータ用ステータコアを作製した。熱処理後、曲げ加工による巻線ガイドは施さなかったため、図５に示すように樹脂性の巻線ガイド（厚み０．４ｍｍ）を、モータ用ステータコアの両面に設けた。そのため、本樹脂性の巻線ガイド分の厚みが（０．４×２ｍｍ）厚くなり、薄型化に実施例１、２より１ｍｍ程度厚くなり、モータの薄型化において不利となった。
【００４４】
以上を下表にまとめる。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
【発明の効果】
本発明は、磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも１部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯からなる積層体より構成され、前記非晶質金属磁性薄帯からなる積層体が、熱可塑性を有し、さらに好ましくは窒素雰囲気気流下３００℃、２時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下であることを特長とする樹脂層と非晶質金属磁性薄帯層が交互に積層した磁性積層板とすることで以下の優れた効果を有していることが判明した。
【００４７】
１）曲加工成型性
磁性積層帯磁性積層体を加熱し、耐熱性樹脂が流動性を有した状態で曲加工し、流動性がなくなるまで冷却し形状を保持することで、所望の曲げ形状を保持することが可能となり、薄型モータ用コアに必要な巻線ガイド等を形成することが可能となる。
【００４８】
２）非晶質金属の優れた磁気特性を発現するための熱処理が可能
すなわち非晶質金属薄帯の熱処理温度下（３００℃〜５００℃）でも樹脂が熱的な分解がほとんどない。よって、樹脂の接着力と、適度な弾性率が維持され、樹脂を塗工された非晶質金属薄帯の全体の機械的強度が、熱処理時の積層一体化における圧縮応力下、あるいは熱処理後の常温下においても、非晶質金属薄帯に割れ、欠け等が生じにくくなる。その結果、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯の熱処理後の脆性を克服すると同時に優れた磁気的特性の発現が可能となり、一体積層化した電動機または発電機用磁性コアの実現が可能となった。
【００４９】
３）高機械強度
また、非晶質金属薄帯に樹脂が密着してコーティングされていることで、非晶質金属薄帯内部のクラックの拡大を防止する。すなわち、電動機または発電機が回転時に生じる応力による非晶質金属薄帯部のクラックの拡大を防止し、モータとして充分な機械的強度を確保することが可能となる。
【００５０】
４）形状加工性
高機械強度を有していることから、プレス打ち抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工方法等の精密切断加工の手法がクラックの拡大、割れかけ等なく適用でき、形状設計の自由度が増し、最適な形状の磁気回路を実現することが可能となる。
【００５１】
特に、ローターやステータ−必要な、巻線を巻く櫛刃形状部分のプレス打ち抜き加工においては、通常、耐熱樹脂を塗工していないものでは、割れ、カケが多く、安定な形状加工が難しかったが、耐熱樹脂を塗工したものは、割れ、カケなく、安定に加工することが可能となった。
【００５２】
５）高占積率
熱可塑性を有する樹脂を用いると、積層一体化の時の加熱加圧時に、樹脂がで流動し、積層体の層間の空隙が減り、占積率を大幅に向上させることが可能となる。電動機または発電機において、ロータやステータの占積率を向上させることは、機器の小型化、あるいは、高出力化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のケイ素鋼鈑による巻線ガイドの１例を示す図
【図２】本発明の実施例１の電動機用磁性コアの形状を示す図。
【図３】本発明の実施例１の磁性基材の作製工程を示す図。
【図４】本発明の実施例１の巻線ガイドの曲げ加工を施した図
【図５】本発明の比較例２の樹脂性巻線ガイドを付与したステータコアを示す
図。
【符号の説明】
１１　　巻線
１２　　巻線ガイド
１３　　ステータコア
２１　　ステータコア
３１　　非晶質金属薄帯
３２　　耐熱性樹脂
４１　　曲げ加工した巻き線ガイド
５１　　巻線
５２　　樹脂性巻線ガイド
５３　　ステータコア
【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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