(57)【要約】【課題】高剛性で且つ高信頼性の圧粉成形体及び電磁駆動装置を提供すること。【解決手段】回転多面鏡光走査装置におけるプレス成形品である固定子鉄心などの圧粉成形体であって、融点の異なる２種類以上の潤滑剤（例えば、脂肪酸アミド、金属石鹸等）を含有する軟磁性粉末のプレス成形品であり、プレス方向と交差する方向に形成される高低差のある面１７１、１７２同士がそれぞれ曲面１７３、１７４で連続する段差部１７５を備えたことを特徴とする圧粉成形体とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点の異なる２種類以上の潤滑剤を含有する軟磁性粉末のプレス成形品であり、プレス方向と交差する方向に形成される高低差のある面同士がそれぞれ曲面で連続する段差部を備えたことを特徴とする圧粉成形体。
【請求項２】
前記潤滑剤として脂肪酸アミド及び金属石鹸を含有する前記軟磁性粉末のプレス成形品であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉成形体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧粉成形体を電磁駆動装置用の磁性コア体としたことを特徴とする電磁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉成形体及びこの圧粉成形体を備えた電磁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、各種モータに用いられるコアにおいては、鉄損等の低減は重要である。ここで、鉄損は、コアの固有抵抗値と関係の深い渦電流損と、軟磁性材料の歪に影響されるヒステリシス損との和で表すことができる。各種モータコアとしては、積層鋼板を用いることが一般的だが、近年コアの渦電流損を低減することを目的に軟磁性粉末の表面に絶縁性被膜を形成して絶縁性を高めた圧粉磁心が知られている（特許文献１参照）。さらに、この圧粉磁心の利点は、３次元形状でも成形することが可能なことである。例えば、使用するコアの巻き線部を、磁石に対向する部分よりも低くすることにより、巻き線効率を上げとモータコアを小型化するといったことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７２７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の軟磁性粉末のプレス成形品では、モータコアなどの複雑な外形とする場合、段差部分において磁性体の密度差が生じ、相対的に密度の低い部分（突部分）の強度が弱くなるおそれがあり、密度差によって成形体が割れてしまい成形できなかったり、あるいは、ハンドリングや巻き線用のボビンをインサート成形する場合など応力がかかる工程で破損してしまったりするおそれもある。
【０００５】
本発明は、高剛性で且つ高信頼性の圧粉成形体及び電磁駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧粉成形体は、融点の異なる２種類以上の潤滑剤を含有する軟磁性粉末のプレス成形品であり、プレス方向と交差する方向に形成される高低差のある面同士がそれぞれ曲面で連続する段差部を備えたことを特徴とする。このような本発明の態様によれば、段差部が曲面で構成されることから、各部における密度差が低減し、高い剛性を確保できる。
【０００７】
また、上記本発明では、前記潤滑剤として脂肪酸アミド及び金属石鹸を含有する前記軟磁性粉末のプレス成形品であることを特徴とする。このような本発明の態様によれば、融点の異なる脂肪酸アミド及び金属石鹸を用いることで、プレス成形時の軟磁性粉末の流動性を十分に確保し、各部における密度差が有効に低減される。
【０００８】
なお、本発明では、上記の圧粉成形体を電磁駆動装置用の磁性コア体としたことを特徴とする電磁駆動装置についても広く対象とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高剛性で且つ高信頼性の圧粉成形体及び電磁駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁駆動装置の一例である回転多面鏡光走査装置の主要断面構造図。
【図２】図１の回転多面鏡光走査装置におけるプレス成形品である固定子鉄心の外観図。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧粉成形品の外観図及び要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明する。具体的には、本発明を複写機に組み込まれる回転多面鏡走査装置に応用した一実施形態について、その主要部の断面構造を表す図１およびその固定子鉄心の外観を表す図２を参照しながら以下に詳細に説明する。
【００１２】
なお、本発明はこのような実施形態のみに限らず、励磁コイルに対する通電の切り換えやオン／オフ動作を高速で行うことが要求されるようなあらゆる電磁駆動装置に適用することが可能である。
【００１３】
図１に示すように、駆動ＩＣなどの図示しない回路部品が実装された板状をなすベース１１には、軸受スリーブ１２がこのベース１１を貫通するように当該ベース１１に対して一体的に固定されている。
【００１４】
また、ベース１１から上方に突出する軸受スリーブ１２の上部には、図２に示すような固定子鉄心１３が軸受スリーブ１２に対して一体的に嵌着されている。この固定子鉄心１３は、複数（図示例では９個）の端子用穴１４が円周方向に沿って所定間隔で形成された円筒状をなす本体１５を有する。
【００１５】
この本体１５には、本体１５の外周面から放射状に突出する複数本（図示例では９本）の巻線アーム１６が一体的に形成され、これら巻線アーム１６の先端には磁極部１７がそれぞれ形成されている。巻線アーム１６には、回転磁界を発生させるための励磁コイル１８がそれぞれ巻回されて端子用穴１４に導かれている。
【００１６】
また、軸受スリーブ１２の下端部には、スラスト受け板１９が嵌着されている。軸受スリーブ１２には回転軸２０が落とし込まれ、１．２μｍ程度の隙間が形成されるこの回転軸２０の外周面と軸受スリーブ１２の内周面との間には、回転軸２０の回転に伴ってこれらの間に充填された潤滑流体に動圧を発生させるための動圧軸受が画成される。
【００１７】
さらに、軸受スリーブ１２から上方に突出する回転軸２０の部分には、環状をなすブラケット２１が回転軸２０に対して一体的に嵌着されており、このブラケット２１には固定子鉄心（磁性コア体）１３を覆うようなカップ型断面を持つローターフレーム２２が固定されている。
【００１８】
このローターフレーム２２の内周面には、固定子鉄心１３の磁極部１７に対して近接状態で対向する複数個の永久磁石２３が所定間隔でローターフレーム２２に固定されている。また、このブラケット２１には回転多面鏡２４が装着され、皿ばね２５および座金２６を介して回転軸２０の上端にねじ込まれるボルト２７により回転軸２０と一体化され、回転多面鏡２４はブラケット２１と皿ばね２５との間に挟まれた状態となっている。
【００１９】
したがって、固定子鉄心１３に巻回された励磁コイル１８に通電し、図示しない回転位相検出手段からの検出信号に従って各相（例えば三相）の励磁コイル１８に流れる電流を切り替る。これにより、回転磁界が発生して永久磁石２３に反発力を生じさせ、永久磁石２３、ローターフレーム２２、回転軸２０、回転多面鏡２４が一体的に回転する。
【００２０】
ここで、このような固定子鉄心１３を構成する圧粉成形体は、原材料となる軟磁性粉末をプレス成形して製作されるが、この軟磁性粉末のプレス成形品は、例えば、本実施形態では、融点の異なる２種類以上の潤滑剤を含有する軟磁性粉末のプレス成形品である。
【００２１】
例えば、本発明の圧粉成形体に用いる軟磁性粉末の単体は、絶縁材料で被覆されていることを特徴とする。この軟磁性粉末は、例えば、センダスト粉、パーマロイ粉、ケイ素鋼粉等、純鉄粉、圧粉磁芯の原料粉として用いられている軟磁性粉、およびこれら軟磁性粉を主たる成分とする合金よりなる軟磁性粉末を用いることが可能である。被覆材料である絶縁材料としては、例えば、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニュウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、鉱物などを用いることができる。これらは単独でも複数でも用いることができる。なお、本発明では、軟磁性粉末の粒度と粒子は特に限定する必要はなく、工業的な圧縮工程に供することがでる粒度と粒子形状がいずれも適応可能である。
【００２２】
また、本実施形態の圧粉成形体の材料としては、上記の軟磁性粉末に対して、更に、融点の異なる複数種の潤滑剤を添加したものを用いている。例えば、潤滑剤のうち融点の低い方は、脂肪酸アミドであることが好ましい。この脂肪酸アミド（アミド系ワックス）は、脂肪酸モノアミドおよび脂肪酸ビスアミドのうちから選ばれる１種類以上が好ましく、この脂肪酸アミドの添加量は、軟磁性粉末に１００質量部に対し、０．０１〜０．５％質量部であることが好ましい。添加量が０．０１質量部に満たないとその添加効果が乏しく、０．５質量部を超えると成形体の強度の低下を招くからである。
【００２３】
一方、潤滑剤のうち融点の高い方は、金属石鹸であることが好ましく、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、１２ヒドロキシステアリン酸亜鉛うちから選ばれる１種類以上が好ましい。この金属石鹸の添加量は、軟磁性粉末に１００質量部に対し、０．０１〜０．５％質量部であることが好ましい。添加量が０．０１質量部に満たないとその添加効果が乏しく、０．５質量部を超えると成形体の強度の低下を招くからである。
【００２４】
ここで、本実施形態の圧粉成形体は、融点の異なる複数の潤滑剤を添加した軟磁性粉末を用いて作製されることで、成形時の流動性を制御し易くなる。例えば、加圧時に、融点が低い方の潤滑剤が溶ける温度より５〜３０℃下まで加熱する。潤滑剤が溶ける温度まで過熱すると充填の際の流動性が悪化し充填性が悪くなってしまう。なお、融点の低い方の潤滑剤は、融点１００℃以下のものであることが好ましい。これは、潤滑剤が溶けるまで加熱する際に１００℃より高い温度であると、金型（ダイ）の熱収縮の影響が大きく、寸法精度を求める成形体には適さない。
【００２５】
また、本実施形態では、異なる融点を有する２種類以上の潤滑剤を混ぜた軟磁性粉末を加熱成形することにより、成形体の密度差を低減することができる。具体的には、プレス成形の金型（ダイ）を加熱しておき、プレス成形時に粉末同士や粉末とダイとの摩擦により生じた熱が、ダイ側に逃げることなく、複数の潤滑剤を混ぜた軟磁性粉末に伝わり低融点の潤滑剤が溶解し、金型内の軟磁性粉末の流動性を向上させることができ、成形体の密度差が低減するものと考えられる。なお、潤滑剤が液体潤滑剤だけの場合、加圧により液切れを起こした際に粉末同士や粉末と金型との摩擦が大きくなってしまう。融点の高い固体潤滑剤を添加しておくことにより、粉末同士や粉末と金型の摩擦を低減させることができる。また、加圧成形の際に、軟磁性粉末に局所的に大きな力が加わる箇所がなくなるので、絶縁被膜の破壊を防止することができ、鉄損の過大を抑えることができる。
【００２６】
そして、本実施形態の圧粉成形体は、更に、成形時のプレス方向と交差する方向に形成される高低差のある面同士がそれぞれ曲面で連続する段差部を備えている。例えば、図３（ａ）に示すように、圧粉成形体の一部（ここでは図１及び図２の固定子鉄心１３における磁極部１７）において、コイルが巻回される歯部分のフランジに段差部１７５を設ける。この段差部１７５は、図３中上側からの金型加圧によって形成されるが、プレス方向と直交する方向にある高低差のある面１７１、１７２を有し、各面１７１、１７２がそれぞれ曲面１７３、１７４で連続したＲ形状を有する。各曲面は、例えば、Ｒ０．２ｍｍ以上の寸法で設ける。なお、各曲面は、同じ形状でもよいし、異なる形状としてもよい。このような段差部１７５は、例えば、予めプレス成形する際の金型（上下パンチ等）に段差形状を設けておくことで形成することが可能である。このようなＲ形状の段差部１７５を設けるにあたり、上述した融点の異なる複数の潤滑剤を含有する軟磁性粉末を用いた加熱成形時において、金型内の軟磁性粉末の流動性を加熱温度の調整によって制御することにより、各部の密度差を効果的に低減することができる。これにより、高剛性で且つ高信頼性の圧粉成形体を実現することができる。なお、図３（ｂ）に示すように、磁極部１７のうちプレス方向上下端部の両方に段差部１７５を設けてもよい。
【００２７】
以下、実施例及び比較例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下に限定されない。
（実施例１）
軟磁性粉末として、平均粒径８０μｍの絶縁被膜のある純鉄粉末Ｓｏｍａｌｏｙ５００（製品名、ヘガネス社製）を用意した。これに潤滑剤として、軟磁性粉末の質量に対しオレイン酸アミドを０．３質量部、ステアリン酸アミドを０．１質量部、ステアリン酸亜鉛を０．１質量部混合し成形体原料を作製した。そして、図３に示すような片側に段差部１７５を持つモータコアである圧粉成形体を成形するため、下パンチ側に高低差のある面が曲面で繋がっている段差形状を形成した型を、上パンチ側の加圧面は平面にした型をそれぞれ用いた。
【００２８】
上記の成形体原料と金型を用いて、ダイを５０℃に加熱し、９００ＭＰの成形圧で成形した。その際、複数個の成形体を連続して成形したが、何ら問題はなかった。ついで、大気中５００℃で３０分熱処理した。加熱処理した成形体を、インサート成形により巻き線用のボビンを成形した。その際、樹脂は段差の部分で過度な抵抗を受けることなく流れたため成形体を破損するようなことはなかった。ついで、巻き線を施しレーザースキャナーのポリゴンミラーを回転させるモータのコアとしてモータに組込み動作を確認し、レーザースキャナーとして何ら問題なく動くことを確認した。このような手段により、レーザースキャナーに適し、量産性に優れた段付き圧粉体を実現することができる。
【００２９】
（実施例２）
上記実施例１と同じ成形体原料を作製した。図3に示す両側に段差を持つモータコアである圧粉体２を成形するため、上下パンチに高低差のある面が曲面で繋がっている段差を形成した型を用いた。上記の成形体原料と型を用いて、ダイを５０℃に加熱し、９００ＭＰの成形圧で成形した。その際、成形体を連続して成形したが、何ら問題はなかった。ついで大気中５００℃で３０分熱処理した。加熱処理した成形体を、インサート成形により巻き線用のボビンを成形した。その際、樹脂は段差の部分で過度な抵抗を受けることなく流れたため成形体を破損するようなことはなかった。ついで、巻き線を施しレーザースキャナーのポリゴンミラーを回転させるモータのコアとしてモータに組込み動作を確認し、レーザースキャナーとして何ら問題なく動くことを確認した。このような手段により、レーザースキャナーに適し、量産性に優れた段付き圧粉体を実現することができる。
【００３０】
（比較例１）
上記実施例１と同じ成形体原料を作製した。上下パンチに高低差のある面が非曲面で段差を形成した型を用いて、実施例１及び２にあるような段差部を持たない高低差のある面が垂直につながった圧粉成形体を作製した。上記の成形体原料と金型を用いて、室温で、９００ＭＰの成形圧で成形した。その際、成形体を連続して成形したが、脱型後、成形体を観察すると、段差部にクラックが入っていることが確認された。
【００３１】
（比較例２）
上記実施例１と同じ成形体原料を作製した。上下パンチに高低差のある面が非曲面で段差を形成した型を用いて、実施例１及び２にあるような段差部を持たない高低差のある面が垂直につながった圧粉成形体を作製した。上記の成形体原料と金型を用いて、ダイを５０℃に加熱し、９００ＭＰの成形圧で成形した。その際、成形体を連続して成形した。ついで大気中５００℃で３０分熱処理した。加熱処理した成形体を、インサート成形により巻き線用のボビンを成形した。その際、樹脂は段差の部分で過度な抵抗を受けため成形体が破損してしまった。
【００３２】
以上から、実施例１及び２は、曲面を有する段差部を備えているため、高剛性で且つ高信頼性の圧粉成形体であることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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