(57)【要約】【課題】絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心において、バリを低減し、外形形状の修正を可能とすることである。【解決手段】成形用金型１００，１０２，１０４の内面に高級脂肪酸系の潤滑剤１０６を塗布し、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末１０８を高圧で加圧成形（工程（ａ）−工程（ｄ））して得られる圧粉成形体１１０は、塑性加工が可能なことが見出された。そこで、圧粉成形体１１０のバリ１１２の生じている部分に対応して内面形状が張り出している形状修正用上下金型１２０，１２２を用い、形状修正の加圧成形により塑性加工を行う（工程（ｆ），（ｇ））。形状修正された圧粉磁心１３０は、バリが除去され、丸みを帯びたものが得られる。形状修正工程の前に予備焼鈍を行うこともできる。【選択図】図５
2005226152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する塗布工程と、
高級脂肪酸系潤滑剤の塗布された成形用金型内に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を充填する充填工程と、
成形用金型に充填された鉄系磁性粉末を温間で加圧成形し圧粉成形体を得る成形工程と、
得られた圧粉成形体を形状修正用金型により加圧成形し、その外形形状を修正する形状修正工程と、
を備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程は、成形工程により生ずるバリを低減させる形状修正であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程は、圧粉成形体の外形に丸みをつける形状修正であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正用金型は、成形用金型の内面を摺動する加圧パンチ部分を形状修正用のパンチ部分に交換して構成することを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程の成形温度は、成形工程の成形温度と略同じであることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程は、成形温度が１００−２００℃であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程は、修正成形圧力が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
形状修正工程の前に、圧粉成形体を予め焼鈍する予備焼鈍工程を備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の圧粉磁心の製造方法において、
予備焼鈍工程は、焼鈍温度が３５０−４５０℃であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
外形形状が修正された修正圧粉成形体を磁気焼鈍する磁気焼鈍工程を備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
高級脂肪酸系潤滑剤は、水に分散したステアリン酸リチウムであることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法において、
１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔ、
比抵抗ρ≧０．７μΩｍ、
２ｋＡ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ２ｋ≧０．９Ｔ、
１０Ａ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ１０ｋ≧１．６Ｔ、
４点曲げ強度σ≧５０ＭＰａ
の特性を有し、少なくともコイル線を巻回する部分に成形によるバリを有しない圧粉磁心が得られることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項１３】
酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を加圧成形して得られる圧粉磁心において、
１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔ、
比抵抗ρ≧０．７μΩｍ、
２ｋＡ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ２ｋ≧０．９Ｔ、
１０Ａ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ１０ｋ≧１．６Ｔ、
４点曲げ強度σ≧５０ＭＰａ
の特性を有し、少なくともコイル線を巻回する部分に成形によるバリを有しないことを特徴とする圧粉磁心。
【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及び圧粉磁心に係り、特に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末の加圧成形による圧粉磁心の製造方法及び圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄心にコイルを巻きつけ、これを電磁石として用いることは、例えばモータのステータあるいはロータ部分に、あるいはプランジャ等のアーマチュアにおいて広く知られている。鉄心は、絶縁層の介在した薄いケイ素鋼板を積層したものや、鉄系磁性粉末を焼結させたもの、絶縁性皮膜で被覆した鉄系磁性粉末を加圧成形したものが用いられる。本願の出願人は、絶縁性皮膜で被覆した鉄系磁性粉末を加圧成形して得られる鉄心を、ほかの加圧成形鉄心と区別して「圧粉磁心」とし、特許文献１、２において、比抵抗等の電気的特性及び透磁率等の磁気的特性に優れる圧粉磁心とその製法について開示した。すなわち、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布し、その成形用金型内に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を充填し、温間で加圧成形することで、加圧成形圧力を大きくしても成形用金型の表面にかじり等が生ずることを抑制、防止できること、加圧成形圧力を大きくして得られる圧粉磁心は、電気的特性、磁気的特性、密度、機械的強度等に優れているものであることを述べた。
【０００３】
これらの鉄心、磁心の製造方法においてバリ等が発生し、コイルを巻きつける際にコイルの絶縁皮膜等を損傷することがある。
【０００４】
図９は、電磁鋼板を打ち抜いてコア片１０を作り、これを順次積層して積層鉄心３０を得る場合に、バリ２０が生ずる様子を示す図である。図９において上方に示す図は、コア片の打ち抜きの模式図であり、下方に示す図は、コア片１０を積層して積層鉄心３０を形成し、コイル３２を巻回する様子を示す図である。図９に示されるように、電磁鋼板のブランク材を図示していない金型等で打ち抜くと、コア片１０と残材１２との分離により、バリ２０がコア片１０の一方側の面の打ち抜き辺に沿って生ずる。そして、コア片１０のバリ２０の生じている面を上面として、その上に次のコア片１０のバリ２０が生じている面の裏面を合わせるように順次積層してゆくと、積層のところでバリ２０はある程度隠され目立たなくなる。しかし、最後のコア片１０のところで、表面にバリ２０が露呈する。ここでコイル３２を巻回すると、バリ２０のためにコイル３２が損傷を受けることがある。
【０００５】
図１０は、鉄系磁性粉末４０を金型４２−４４により加圧成形して圧粉磁心５０を得るときにバリ５２が生ずる様子を示す図である。図９において上方に示す図は、鉄系磁性粉末４０の金型４２−４４による加圧成形の様子を示す図で、下方に示す図は、加圧成形後の圧粉磁心５０にコイル３２を巻回する様子を示す図である。図１０に示されるように、鉄系磁性粉末４０が可動側の金型４３，４４によって加圧され容積が圧縮されるときに、可動側の金型４３，４４の加圧面の辺に沿って鉄系磁性粉末４０が一部引きずられ、加圧成形された圧粉磁心５０の上下面の辺に沿ってバリ５２が生ずる。ここでコイル３２を巻回すると、バリ２０のためにコイル３２が損傷を受けることがある。
【０００６】
このように、鉄心を製造する際にはバリ等の好ましくない外形部分が生ずることがある。コイルの巻回する部分にバリ等の外形欠陥があるとコイルを損傷する恐れがある。そこで、絶縁材料からなるボビンを鉄心の外周に設け、ボビンにコイルを巻回することが行われる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２９６２６号公報
【特許文献２】国際公開第０２／０５８０８５Ａ１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
鉄心の外周にボビンを設け、これを介してコイルを巻回することで、バリ等の外形欠陥によるコイルの損傷を防止できるが、反面、ボビンの大きさの分に応じ、限られた体積の中で巻けるコイルの巻数が減り、電磁石やモータとしての性能が落ちる。あるいは同じ性能を得るためには、電磁石やモータとして大型化する。また、ボビンの分だけコストアップ要因となる。
【０００９】
そこで、ボビンを用いないで、バリ等の外形欠陥を除去し、形状修正を行うための追加工が考えられる。この場合絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心の場合、困難な問題がある。すなわち、上記の圧粉磁心は、鉄系磁性粉末を高温、例えば１０００℃以上で焼結する鉄心と異なり、高温焼結を行わず型で固めたものであるので、一般的に欠けやすくくずれやすい。例えば形状修正のために砥石加工、バレル加工、ブラスト加工等が考えられるが、これらの機械加工により、本来の外形が余計に欠け、あるいはくずれて、かえって全体の外形形状を損なう恐れがある。このことは、バリ等の形状欠陥を修正する場合でも、また積極的に好ましい形状に追加的な形状修正を行おうとする場合でも同じである。
【００１０】
なお、圧粉磁心に対し、強度増大のための高温熱処理を行えないのは、次のような理由からである。すなわち、圧粉磁心が材料として絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を用いるのは、圧粉磁心の比抵抗の増大を図り、渦電流による鉄損を少なくするためである。つまり、絶縁性皮膜により個々の鉄系磁性粉末を分離することで、渦電流の発生を小さな個々の鉄系磁性粉末内に留め、全体の鉄損を小さくできる。この個々の鉄系磁性粉末を分離するための絶縁性皮膜は、例えば２０ｎｍ等の厚みの絶縁コーティングによって形成されるので、各粉末を焼結して強固にするために高温で熱処理すると拡散等でその一部が消失してしまう。したがって、圧粉磁心は焼結等で強固にするための高温熱処理を行うことができず、一般的に欠けやすくくずれやすいものとなっている。
【００１１】
積層鉄心の場合も、薄いケイ素鋼板同士の間に絶縁層を介在させて積層させ、渦電流の発生を個々の薄いケイ素鋼板内に留めて全体の鉄損を低減させている。しかし、ケイ素鋼板自身は高温熱処理をしなくてもそれ自体機械加工に耐えうる強度が十分あり、ケイ素鋼板の場合にはバリ取りの機械加工を行うことができるが、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心の場合、機械加工によってバリ取り等の形状修正を行うのは困難である。
【００１２】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心において、バリを低減することを可能とする圧粉磁心の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心において、外形形状の修正を可能とする圧粉磁心の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、電気的特性、磁気的特性に優れ、バリのない圧粉磁心を提供することである。以下に述べる各請求項は、上記の目的の中の少なくとも１つを達成するために貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１．本発明の基礎となる知見
本発明は、特許文献１、２に記載の製造方法によって得られる圧粉磁心において、加圧成形後において、塑性加工が可能であることを見出したことに基づく。すなわち、特許文献１に示されるように、かかる圧粉磁心は、電気的特性及び磁気的特性に優れているとともに、４点曲げ強度において相当の強度を有していることがわかった。また、特許文献２の表１−４等には、さらに詳細な４点曲げ強度のデータが示されており、いずれも相当な強度を有していることがわかる。
【００１４】
すなわち、本願出願人が特許文献１，２において提案した圧粉磁心の製造方法は、成形用金型の内面に水に分散したステアリン酸リチウム等の高級脂肪酸系潤滑剤を塗布し、高級脂肪酸系潤滑剤の塗布された成形用金型内に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を充填し、充填された鉄系磁性粉末を温間で加圧成形するものであり、この方法により、金型へのかじり等を抑制、防止して高い成形圧力による加圧成形を可能とする。そして得られる圧粉磁心は、例えば、電気的特性において比抵抗ρ≧０．７μΩｍ、磁気的特性において１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔ、２ｋＡ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ２ｋ≧０．９Ｔ、１０Ａ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ１０ｋ≧１．６Ｔと、従来の圧粉磁心に比べ大幅に特性の向上が見られる。さらに、機械的強度についても４点曲げ強度σ≧５０ＭＰａと相当の強度を有している。
【００１５】
このように、本願出願人が特許文献１，２において提案した圧粉磁心の製造方法は、電気的特性及び磁気的特性の向上を果たすものであったが、同時に機械的強度も優れていることがわかった。従来、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形するには、金型へのかじり等のために成形圧力を上げることができず、したがって、低い成形圧力で固めたものであり、機械的強度が低く、上記のように一般に欠けやすく崩れやすいものである。
【００１６】
特許文献１，２のデータが示すように、例えば４点曲げ強度において５０ＭＰａ以上もあるならば、塑性加工がある程度可能ではないか、と考えて実験を行ったことが本発明の出発点である。図１は、塑性加工実験の概念図である。最初に、特許文献１，２に述べた方法で圧粉成形体６０を作り、これを圧縮試験機６２によって圧縮し、変形する圧粉成形体６４の応力−ひずみ特性を測定する。
【００１７】
試験片となる圧粉成形体６０は、以下の条件で製作した。原料鉄粉は、スエーデンのヘガネス社製絶縁被覆鉄粉Ｓｏｍａｌｏｙ５００（ヘガネス社の商品名）である。成形用金型の内面に塗布した高級脂肪酸系潤滑剤は、水に分散させたステアリン酸リチウムの１％溶液である。この金型に原料鉄粉を充填し加圧成形を行う。成形圧力は８００−１６００ＭＰａの範囲の数条件であり、成形温度は１５０℃である。圧縮試験温度は、常温及び１５０℃の２条件である。得られた圧粉成形体についての焼鈍処理は、行わないものと、４００℃、１時間行うものの２条件である。
【００１８】
図２は、各試験片についての応力−ひずみ線図の例で、いずれも横軸に圧縮率、縦軸に応力をとってある。図２（ａ）は（圧縮試験温度が常温、焼鈍処理なし）、（ｂ）は（圧縮試験温度が常温、焼鈍処理が４００℃１時間）、（ｃ）は（圧縮試験温度が１５０℃、焼鈍処理なし）、（ｄ）は（圧縮試験温度が１５０℃、焼鈍処理が４００℃１時間）で、それぞれについて成形圧力を３条件変えてある。
【００１９】
これらの実験データにおいて変形抵抗σc、限界圧縮率εcを求める。図３は、応力−ひずみ線図において、変形抵抗σc、限界圧縮率εcを説明する図である。変形抵抗σcは、応力−ひずみ線図が弾性領域から塑性領域に遷移するときの応力で定義する。具体的には、応力−ひずみ線図において弾性領域の勾配線と、塑性領域の勾配線が交わるところの応力値をもって変形抵抗σcとする。限界圧縮率εcは、塑性領域において勾配が変化するところから弾性領域の勾配で応力ゼロまで戻したときの圧縮率で定義する。具体的には、塑性領域において、弾性領域から遷移した最初の勾配線と、次に勾配が変化したその勾配線との交点から、弾性領域の勾配で戻し線を引き、応力ゼロの線と交わった点の圧縮率の値をもって限界圧縮率εcとする。
【００２０】
このように変形抵抗σc、限界圧縮率εcを定義すると、いずれの試験片においても限界圧縮率の範囲では、その外形が欠けたり崩れたりせず、いわゆる塑性変形領域であることが確認された。図４は、図２（ａ）−（ｄ）の１２種の試験片についての成形圧力条件、焼鈍条件、圧縮試験条件と、変形抵抗σc、限界圧縮率εcとの関係をまとめたものである。図２及び図４の結果から次のことが明らかとなった。
【００２１】
第１に、成形圧力を高くするほど変形抵抗は高くなり、限界圧縮率も高くなる。第２に、圧粉成形体を焼鈍処理すると、焼鈍処理をしないときに比べ、変形抵抗はほとんど変化せずに限界圧縮率が高くなる。第３に、１５０℃で圧縮試験すると、常温で試験したときに比べ、変形抵抗は約１０％程度低くなるが、限界圧縮率は大幅に向上する。
【００２２】
このように、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布し、高級脂肪酸系潤滑剤の塗布された成形用金型内に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を充填し、充填された鉄系磁性粉末を温間で加圧成形して得られる圧粉磁心は、限界圧縮率で約４−１８％もの塑性加工が可能であることが見出された。本発明は、かかる実験結果に基づき、高圧成形により得られた圧粉磁心に塑性加工工程を加えることを可能とし、それにより圧粉磁心に対しバリの除去等の形状変更を可能とする方法及びそれにより得られる圧粉磁心を提供するものである。
【００２３】
２．課題解決手段
本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する塗布工程と、高級脂肪酸系潤滑剤の塗布された成形用金型内に酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を充填する充填工程と、成形用金型に充填された鉄系磁性粉末を温間で加圧成形し圧粉成形体を得る成形工程と、得られた圧粉成形体を形状修正用金型により加圧成形し、その外形形状を修正する形状修正工程と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、形状修正工程は、成形工程により生ずるバリを低減させる形状修正であることが好ましい。また、形状修正工程は、圧粉成形体の外形に丸みをつける形状修正であることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法において、形状修正用金型は、成形用金型の内面を摺動する加圧パンチ部分を形状修正用のパンチ部分に交換して構成することが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法において、形状修正工程の成形温度は、成形工程の成形温度と略同じであることが好ましい。
【００２７】
また、形状修正工程は、成形温度が１００−２００℃であることが好ましい。また、形状修正工程は、修正成形圧力が７００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法において、形状修正工程の前に、圧粉成形体を予め焼鈍する予備焼鈍工程を備えることが好ましい。また、予備焼鈍工程は、焼鈍温度が３５０−４５０℃であることが好ましい。
【００２９】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法において、外形形状が修正された修正圧粉成形体を磁気焼鈍する磁気焼鈍工程を備えることが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法において、高級脂肪酸系潤滑剤は、水に分散したステアリン酸リチウムであることが好ましい。
【００３１】
また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔ、比抵抗ρ≧０．７μΩｍ、２ｋＡ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ２ｋ≧０．９Ｔ、１０Ａ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ１０ｋ≧１．６Ｔ、４点曲げ強度σ≧５０ＭＰａの特性を有し、少なくともコイル線を巻回する部分に成形によるバリを有しない圧粉磁心が得られることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係る圧粉磁心は、酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末を加圧成形して得られる圧粉磁心において、１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔ、比抵抗ρ≧０．７μΩｍ、２ｋＡ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ２ｋ≧０．９Ｔ、１０Ａ／ｍの磁場中における磁束密度Ｂ１０ｋ≧１．６Ｔ、４点曲げ強度σ≧５０ＭＰａの特性を有し、少なくともコイル線を巻回する部分に成形によるバリを有しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
上記のように、本発明に係る圧粉磁心の製造方法によれば、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心において、バリを低減することが可能となる。また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法によれば、絶縁性皮膜で被覆された鉄系磁性粉末を加圧成形する圧粉磁心において、外形形状の修正が可能となる。また、本発明に係る圧粉磁心の製造方法によれば、電気的特性、磁気的特性に優れ、バリのない圧粉磁心を提供することができる。また、本発明に係る圧粉磁心によれば、電気的特性、磁気的特性に優れ、かつ少なくともコイルを巻回する部分に成形によるバリがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図５は、圧粉成形体を形成し、さらに塑性加工による形状修正を行う圧粉磁心の製造方法の手順を示す図である。なお、図５（ａ）から（ｄ）までは、加圧成形により圧粉成形体を得る手順に相当し、その詳細な内容は上記特許文献１，２に詳細に記載されているので、以下では代表的な工程内容について述べることとする。したがって、図５（ａ）から（ｄ）の工程については、以下に述べる工程内容の他に、特許文献１，２に記載される他の実施形態による工程内容を適用してもよい。
【００３５】
最初に、成形用金型をセットする（成形用金型セット工程）。図５（ａ）に示すように、成形用金型は、成形しようとする磁心の断面形状に対応する内側形状を有する固定側金型１００と、固定側金型１００の内面に沿ってスライドできる可動側の成形用上下金型１０２，１０４から構成することができる。成形用金型セット工程は、かかる成形金型を、所定の加圧成形装置にセットする工程である。
【００３６】
成形用金型１００，１０２，１０４の内面に高級脂肪酸系の潤滑剤１０６を塗布する（潤滑剤塗布工程）。図５（ｂ）に示すように、塗布は、各金型の内面にわたって行われる。この工程は、成形用金型セット工程の前に行ってもよい。高級脂肪酸系の潤滑剤１０６としては、例えば、水に分散したステアリン酸リチウムの１％溶液を用いることができる。
【００３７】
次に、高級脂肪酸系の潤滑剤１０６の塗布された成形用金型１００，１０２，１０４内に、酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末１０８を充填する（磁性粉末充填工程）。具体的には、例えば成形用上金型１０２を開いた状態で鉄系磁性粉末１０８を充填し、その後、図５（ｃ）に示すように、成形用上金型１０２をセットする。あるいは、成形用金型１００，１０２，１０４の適当な個所に粉末供給口を設け、そこから鉄系磁性粉末１０８を充填するものとしてもよい。酸化皮膜を表面に有する鉄系磁性粉末１０８は、その粒径、鉄の純度等が管理されているものを用いることが好ましい。例えば、上記のヘガネス社製絶縁被覆鉄粉Ｓｏｍａｌｏｙ５００（ヘガネス社の商品名）等を用いることができる。
【００３８】
そして、充填された鉄系磁性粉末１０８を成形用金型１００，１０２，１０４で加圧成形する（加圧成形工程）。図５（ｄ）においては、矢印で加圧方向が示されている。成形温度は、高級脂肪酸系の潤滑剤１０６と鉄系磁性粉末１０８との反応に適した温度が好ましく、例えば、１００−２００℃とすることができる。成形圧力は、高級脂肪酸系の潤滑剤１０６や鉄系磁性粉末１０８の材料、成形用金型１００，１０２，１０４の材質、内面形状等を検討して適宜定めることができる。例えば、７００ＭＰａ以上とすることができる。上限は、成形用金型１００，１０２，１０４の寿命や生産性等を考慮し、例えば１２００ＭＰａ以下とするのが好ましい。
【００３９】
加圧成形された圧粉成形体１１０は、図５（ｅ）に示すように、成形用上下金型１０２，１０４の加圧面の周囲の辺に対応する部分等にバリ１１２が生ずることがある。このバリを除去し、あるいはさらに積極的に角の部分に丸みをつけ、または他の部分に追加的なくぼみ等の外形を付与するために、以下の工程で、圧粉成形体１１０に塑性加工を施す。
【００４０】
まず、成形用金型のうち、可動側金型である成形用上下金型１０２，１０４を外し、代わって形状修正用上下金型１２０，１２２をセットする（形状修正用金型セット工程）。形状修正用上下金型１２０，１２２は、成形用上下金型１０２，１０４に比べ、圧粉成形体１１０の形状を修正したい部分のところの内面形状が異なっている。図５（ｆ）では、圧粉成形体１１０のバリ１１２の生じている部分を丸めるような形状修正を行うものとして、形状修正用上下金型１２０，１２２は、その部分が張り出した形状となっている。
【００４１】
次に、形状修正用上下金型１２０，１２２により圧粉成形体１１０を加圧成形し、塑性変形により形状修正を行う（形状修正工程）。図５（ｇ）では、矢印で加圧方向が示されている。加圧成形工程において、成形温度が１００−２００℃に設定されているときは、その温度のままで引き続き形状修正工程を行ってよい。すなわち、加圧成形温度と形状修正温度とは略同じとしてよい。これにより、工程処理が簡単になる。
【００４２】
形状修正の加圧力は、圧粉成形体１１０の製作履歴や、形状修正温度、形状修正に用いられる金型の材質、内面形状等に応じて適宜決定することができる。例えば、形状修正温度を１５０℃とし、圧粉成形体１１０が後述する焼鈍処理を受けていないときで、形状修正による寸法圧縮率が５％程度の場合には、図４を参照して、１１００ＭＰａ程度の形状修正圧力とすることができる。一般的には、成形圧力より高めの形状修正圧力が好ましく、例えば７００ＭＰａ以上とすることができる。上限は成形圧力と同様に、例えば１２００ＭＰａ以下とするのが好ましい。
【００４３】
このようにして形状修正された圧粉磁心１３０は、図５（ｈ）に示すように、バリの生じていた部分が丸み１３２を帯びて形状修正される。
【００４４】
以上の基本工程にさらに塑性加工を効率的に行うため、加圧成形のときに生ずるひずみを除去する予備焼鈍工程を付加することができる。すなわち、予備焼鈍工程は、加圧成形工程の後で形状修正工程の前、つまり図５（ｅ）の圧粉成形体１１０の状態に対して行われる。予備焼鈍工程は、高温にするほど加圧成形によるひずみが除去され、図４に示すように限界圧縮率が伸びる。また、磁心としてのヒステリシス損も改善される。その一方で、上記のように鉄系磁性粉末を被覆する絶縁性皮膜が高温にさらされ消失しやすくなり、全体の渦電流が増加し、鉄損が増加する。したがって、これらのメリット、デメリットを考慮して適宜定めることができる。例えば、図４で示されるように４００℃１時間程度の焼鈍を行うことができる。この範囲を中心にして適当な範囲、例えば３５０以上４５０℃以下の焼鈍温度でもよい。また、今後、より耐熱性の高い絶縁皮膜が開発されれば、この限りではない。
【００４５】
また、このようにして形状修正の加圧成形を行った後に、ひずみ取りの焼鈍処理を行うのが好ましい。この焼鈍工程は、これによりヒステリシス等の磁気特性が改善されるので、磁気焼鈍工程と呼ばれる。この温度は、例えば３５０以上４５０℃以下とすることができる。
【００４６】
このようにしてバリの発生を抑制し、あるいは代わりに丸みをつける形状修正を行って得られた圧粉磁心１３０は、図６に示されるように、他の鉄心部品と組み合わされて、モータ等に用いられるヨーク部品１３４とすることができる。他の鉄心部品の形状も含んで加圧成形し、必要に応じて適当な形状修正を施し、一体ものとして圧粉ヨーク部品とすることもできる。
【００４７】
図７は、ヨーク部品１３４に直接、すなわちボビン等を用いずにコイル１３６を巻回し、電磁石部品１３８とする様子を示す図である。コイル１３６が巻回される部分については、圧粉磁心１３０はバリが除かれているので、コイル１３６の絶縁被覆が損傷されることがない。したがって、空間利用率を高めてコイル１３６を圧粉磁心１３０に巻回することができる。
【００４８】
図８は、電磁石部品１３８を円周状に配置し、モータのロータ１４０を構成する例を示す図である。ロータ１４０は、永久磁石１４２を円周状に配置したステータ１４４と組み合わせてモータを構成することができる。なお、図８の構成とは逆に、ステータに電磁石部品１３８を配置し、ロータに永久磁石を配置するものとしてもよい。この他、圧粉磁心を用いて、プランジャのアーマチュア等に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の基礎となる、圧粉成形体の塑性加工実験の概念図である。
【図２】本発明の基礎となる、圧粉成形体の応力−ひずみ線図の例である。
【図３】本発明の基礎となる、圧粉成形体の応力−ひずみ線図における変形抵抗σcと限界圧縮率εcとを説明する図である。
【図４】本発明の基礎となる、圧粉成形体の圧縮試験条件と、変形抵抗、限界圧縮率との関係をまとめた図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、圧粉成形体の形成および形状修正を行う圧粉磁心の製造方法の手順を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の圧粉磁心が、ヨーク部品に用いられる様子を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の圧粉磁心に直接コイルが巻回され、電磁石部品として用いられる様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の圧粉磁心を用いた電磁石部品がモータに用いられる様子を示す図である。
【図９】電磁鋼板を打ち抜きこれを順次積層して積層鉄心を得る場合にバリが生ずる様子を示す図である。
【図１０】鉄系磁性粉末を金型により加圧成形して圧粉磁心を得るときにバリが生ずる様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  コア片、１２  残材、２０，５２，１１２  バリ、３０  積層鉄心、３２，１３６  コイル、４０，１０８  鉄系磁性粉末、４２−４４  金型、５０，１３０  圧粉磁心、６０，６４，１１０  圧粉成形体、６２  圧縮試験機、１００  固定側金型、１０２，１０４  成形用上下金型、１０６  高級脂肪酸系の潤滑剤、１２０，１２２  形状修正用上下金型、１３４  ヨーク部品、１３８  電磁石部品、１４０  ロータ、１４２  永久磁石、１４４  ステータ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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