(57)【要約】【課題】成形型から圧粉磁心を取り出す際に、その外周を構成する軟磁性粉末表面の樹脂皮膜を剥離させず、もって高品質な圧粉磁心を製造することのできる圧粉磁心製造用の成形型とこれを使用してなる圧粉磁心の製造方法を提供する。【解決手段】磁性粉末ｄ、…を収容する貫通孔１１を備えたダイ１と、該貫通孔１１の両端からそれぞれ貫通孔１１内を摺動して貫通孔１１内に充填された磁性粉末ｄ、…を加圧成形する第１、第２のパンチ２，３と、を少なくとも具備する圧粉磁心製造用の成形型であり、この貫通孔１１の壁面には、パンチ２，３の摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条１１a、…が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉末を収容する貫通孔を備えたダイと、該貫通孔の両端からそれぞれ貫通孔内を摺動して貫通孔内に充填された磁性粉末を加圧成形する第１、第２のパンチと、を少なくとも具備する圧粉磁心製造用の成形型において、
前記貫通孔の壁面には、前記パンチの摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条が形成されていることを特徴とする、圧粉磁心製造用の成形型。
【請求項２】
磁性粉末を収容する貫通孔を備えたダイと、該貫通孔の両端からそれぞれ貫通孔内を摺動して貫通孔内に充填された磁性粉末を加圧成形する第１、第２のパンチと、を少なくとも具備するとともに、該貫通孔の壁面において、前記パンチの摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条が形成されてなる成形型を用意する第１の工程と、
少なくとも前記溝条に潤滑剤を供給する第２の工程と、
前記貫通孔内に磁性粉末を充填し、前記第１、第２のパンチにて加圧成形して圧粉磁心を成形し、該貫通孔から圧粉磁心を取り出す第３の工程と、を少なくとも具備する、圧粉磁心の製造方法。
【請求項３】
前記圧粉磁心が電動機用のコア材に供される、請求項２に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項４】
前記圧粉磁心がリアクトルコアに供される、請求項２に記載の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、圧粉磁心を製造する際に使用される成形型と、該成形型を使用してなる圧粉磁心の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境への負荷軽減の観点から自動車産業ではハイブリッド自動車や電気自動車の開発が日々進められており、中でも、主要な搭載機器である電動機やリアクトルの高性能化や小型化は急務の開発課題の一つとなっている。
【０００３】
この電動機を構成するステータコアやロータコア、リアクトルを構成するリアクトルコアは電磁鋼板を積層してなる鋼板積層体から形成されたり、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形成されている。圧粉磁心から各種コアを成形する場合には、その磁気特性として積層鋼板に比して高周波鉄損が少ないこと、加圧成形されることから形状バリエーションに臨機かつ安価に対応できること、電磁鋼板に比して材料費が廉価であること、などの利点を有している。
【０００４】
圧粉磁心用の軟磁性金属粉末は、該金属粉末の表面に絶縁被膜を形成することで粉末の絶縁性、ひいては圧粉磁心自体の絶縁性を確保して鉄損の発生を抑止している。たとえば、鉄系の軟磁性粉末またはリン酸皮膜被覆軟磁性粉末の表面に厚さが０．１〜５μｍの極めて薄いシリコン樹脂皮膜を形成したシリコン樹脂皮膜形成軟磁性粉末を室温〜１５０℃に加熱することで軟磁性粉末を生成することができる。
【０００５】
圧粉磁心を製造する方法は一般的に、図６で示すように、磁性粉末ｄ、…を収容する貫通孔ａ１を備えたダイａと、該ダイａの貫通孔ａ１の両端からそれぞれ該貫通孔ａ１内を摺動して貫通孔ａ１内に充填された磁性粉末ｄ、…を加圧成形する第１、第２のパンチ（上下のパンチ）と、を備えた成形型を用意し、この貫通孔ａ１内に上記する軟磁性粉末ｄ、…を充填し、ここで加圧成形した後に成形型から取り出すことで圧粉磁心が製造される。なお、図では上パンチｂが下方の貫通孔に向かって降下する（Ｙ方向）状況を示している。また、必要に応じて７００℃程度の高温雰囲気下に置かれて焼鈍処理することで加工歪の除去が図られている。
【０００６】
ところで、成形型から加圧成形後の圧粉磁心を取り出す際に、ダイの貫通孔の壁面と圧粉磁心との間の動摩擦力により、圧粉磁心の外周部を構成する軟磁性粉末表面のシリコン樹脂等が剥離し、圧粉磁心の品質を劣化させてしまうという問題が生じ得る。樹脂皮膜の剥離は鉄系酸化物（錆び）を来たし、圧粉磁心の品質低下、機能劣化に繋がるものである。そこで、図６および図６のVII部を拡大した図７で示すように、この貫通孔ａ１壁面に予めステアリン酸リチウム等の潤滑剤ｃを塗布等しておき、樹脂皮膜の剥離を防止しようとする試みが実際におこなわれている。なお、図７中のＸ１ラインはパンチｂの外郭線を示している。  
【０００７】
しかし、上記方法では、軟磁性粉末の加圧成形の際に潤滑剤ｃの大部分が貫通孔ａ１壁面から脱落ないしは取り除かれてしまい、圧粉磁心を取り出す時点で該壁面に潤滑剤ｃがほとんど残らない状態となってしまうことが問題となっている。よって、依然として、成形型から圧粉磁心を取り出す際に圧粉磁心外周の軟磁性粉末から樹脂皮膜が剥離してしまうという課題を解決するに至っていない。  
【０００８】
ところで、圧粉磁心製造用の成形型にかかる従来技術として特許文献１に開示の成形用金型とこれを使用してなる製造方法を挙げることができる。
【０００９】
この金型は、加圧成形された圧粉磁心（圧粉体）の外周面に形成される空孔を潰すために、ダイの内周面に荒し部を形成しておき、加圧成形後、圧粉磁心を摺動させることでこの荒し部にて圧粉磁心外周を削りなから空孔を潰すようにした金型である。かかる作用を得るために、この荒し部は摺動方向に直交する内周面の周方向（リング方向）に形成されている。
【特許文献１】特開２００６−２７５２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示の金型によれば、圧粉磁心外周に形成された空孔を効果的に潰すことが可能となる。しかし、上記する課題、すなわち、金型から圧粉磁心を取り出す際に圧粉磁心外周の軟磁性粉末から樹脂皮膜が剥離するといった課題を解消することは到底できないことは勿論、この金型ではむしろ積極的に圧粉磁心外周を削るものであることから、剥離が助長される結果となる。
【００１１】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、成形型から圧粉磁心を取り出す際に、その外周を構成する軟磁性粉末表面の樹脂皮膜を剥離させず、もって高品質な圧粉磁心を製造することのできる圧粉磁心製造用の成形型とこれを使用してなる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】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明による圧粉磁心製造用の成形型は、磁性粉末を収容する貫通孔を備えたダイと、該貫通孔の両端からそれぞれ貫通孔内を摺動して貫通孔内に充填された磁性粉末を加圧成形する第１、第２のパンチと、を少なくとも具備する圧粉磁心製造用の成形型において、前記貫通孔の壁面には、前記パンチの摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の成形型（金型）は、その構成材であるダイの貫通孔の壁面において、パンチの摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条を形成しておくことにより、この溝条内にステアリン酸リチウム等の潤滑剤を密着状態で確保しておくことができ、加圧成形後の圧粉磁心を取り出す時点において貫通孔壁面に潤滑剤を残存させておくことができるものである。
【００１４】
ここで、溝条はパンチの摺動方向と同一または略同一な方向に延設していることが重要であり、これにより、加圧成形工程を経た後でも少なくともこの溝条内に潤滑剤が密着した状態で残置されることとなり、該軟磁性粉末と貫通孔壁面との間の当該潤滑剤にて双方の間に大きな動摩擦力が生じることを回避することができる。よって、成形型から上下のダイを摺動させて圧粉磁心を取り出す際に、圧粉磁心外周を構成する軟磁性粉末表面の樹脂皮膜が剥離する可能性は極めて低くなり、スムーズな圧粉磁心の取り出しを実現できるとともに絶縁性能が十分に確保された圧粉磁心を製造することができる。
【００１５】
なお、上記する溝条の断面形状は、貫通孔内部側に開いた三角形のほか、半円形、半楕円形、台形など、その形状は任意である。また、溝条の寸法は、加圧成形される磁性粉末の粒寸法等を勘案して適宜設定されるのがよい。すなわち、磁性粉末の粒の大部分が溝条内に入ってしまうと当該溝条表面に付着した潤滑剤が加圧成形の際に取り除かれる可能性が高くなることから、磁性粉末粒の一部のみが溝条内に入る程度の溝条寸法であることが好ましい。
【００１６】
ここで、磁性粉末は、軟磁性金属粉末の表面に樹脂皮膜が形成されたものである。この軟磁性金属粉末としては、たとえば、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができる。また、樹脂皮膜はシリコン樹脂から形成することができる。
【００１７】
本発明の圧粉磁心製造用の成形型は、従来の成形型を構成するダイの貫通孔の壁面に単に貫通孔軸に沿う複数の溝条を形成しておくだけの極めて簡易なものであり、該成形型の製作コストは何ら高価なものとはならない。
【００１８】
また、本発明による圧粉磁心の製造方法は、磁性粉末を収容する貫通孔を備えたダイと、該貫通孔の両端からそれぞれ貫通孔内を摺動して貫通孔内に充填された磁性粉末を加圧成形する第１、第２のパンチと、を少なくとも具備するとともに、該貫通孔の壁面において、前記パンチの摺動方向または略摺動方向に延設する複数の溝条が形成されてなる成形型を用意する第１の工程と、少なくとも前記溝条に潤滑剤を供給する第２の工程と、前記貫通孔内に磁性粉末を充填し、前記第１、第２のパンチにて加圧成形して圧粉磁心を成形し、該貫通孔から圧粉磁心を取り出す第３の工程と、を少なくとも具備することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の圧粉磁心の製造方法は、既述する成形型を使用して圧粉磁心を製造するものであり、圧粉磁心の取り出し時に樹脂皮膜を剥離させることなくスムーズに取り出すことが可能となり、もって品質に優れた圧粉磁心を製造することができる。
【００２０】
なお、取り出された圧粉磁心は、その用途により、必要に応じて焼鈍処理が実施されて加工歪みが除去される。
【００２１】
本発明の製造方法によれば、磁気特性に優れた圧粉磁心を得ることができることから、この圧粉磁心は、ハイブリッド車や電気自動車の駆動用電動機を構成するステータやロータ、電力変換装置を構成するリアクトル用のコア（リアクトルコア）に好適である。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から理解できるように、本発明の圧粉磁心製造用の成形型、およびこれを使用してなる圧粉磁心の製造方法によれば、圧粉磁心外周の軟磁性粉末から樹脂皮膜が剥離することが効果的に回避されるため、絶縁性能が確保された高品質な圧粉磁心を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の成形型を構成するダイを示した斜視図であり、図２は図１のII部の拡大図である。図３はダイの貫通孔内に磁性粉末が充填されている状況を説明した平面図であり、図４はダイの貫通孔内に磁性粉末が充填された状態の本発明の成形型を説明した縦断面図であり、図５は図３のＶ部の拡大図である。
【００２４】
図１は本発明の成形型を構成するダイ１を示しており、図２はそのII部を拡大して示している。このダイ１は所定高さを有し、その中央に磁性粉末を充填し、これを加圧成形するための貫通孔１１（キャビティ）を具備している。なお、図示例では、直方体形状の圧粉磁心を成形するための貫通孔となっている。
【００２５】
この貫通孔１１の壁面には、縦方向、すなわち、不図示のパンチが摺動する方向に延びる多数の溝条１１ａが形成されており、その断面形状は三角形に成形されたものである。なお、この溝条１１ａの断面形状は図示例に限定されるものではなく、半円形、半楕円形、台形など任意の形状を適用することができる。
【００２６】
圧粉磁心を加圧成形するに際し、上記する貫通孔１１の壁面にステアリン酸リチウム（潤滑剤）を予め塗布しておく。
【００２７】
次いで、この貫通孔１１内に図３で示すように磁性粉末ｄ、…を充填する。なお、この磁性粉末は、軟磁性金属粉末の表面に樹脂皮膜が形成されたものであり、軟磁性金属粉末としては、たとえば、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などを用いることができ、樹脂皮膜としてはシリコン樹脂を用いることができる。
【００２８】
本発明の成形型は、図４の縦断面図で概略を示すごとく、上記するダイ１の貫通孔１１内に充填された磁性粉末ｄ、…を上下のパンチ２，３で押圧して加圧成形するものであり、不図示のパンチ駆動機構やダイ１を載置する固定台などから構成されるものである。
【００２９】
図３に戻り、上下のパンチ２，３は貫通孔１１内のラインＸ２を摺動位置として上下に摺動することにより、加圧成形とその後の圧粉磁心の取り出しを実現するものである。
【００３０】
図５は図３のＶ部を拡大した図である。貫通孔１１の壁面にステアリン酸リチウムｃを塗布すると、当該貫通孔１１に形成された縦方向の溝条１１ａ、…表面にこのステアリン酸リチウムｃは密着する。ここで、溝条１１ａの大きさを磁性粉末の大きさとの関係で適宜調整することにより、磁性粉末は溝条１１ａ内部に完全に入り込むことができないために、溝条表面に付着したステアリン酸リチウムは加圧成形後においてもそのまま残存することができる。
【００３１】
たとえば一つの実施例として、溝条の幅を磁性粉末の粒径または粒の最小寸法の２倍以下程度に設定しておくことができる。たとえばリアクトルコアの製造に用いられる擬球状の磁性粉末の粒径は最小でおよそ０．０４ｍｍ程度であることから、溝条幅を０．０８ｍｍ以下に設定することにより、磁性粉末粒の少なくとも全部が完全に溝条内に収容されることを防止でき、もって溝条壁面に密着した潤滑剤が取り除かれることを抑止することができる。
【００３２】
上記する本発明の成形型を使用して圧粉磁心を成形することにより、成形型の貫通孔内壁に塗布された潤滑剤は貫通孔内での加圧成形後にも溝条内に残存することができる。そのため、成形された圧粉磁心の外周側と貫通孔との間には潤滑剤が依然として介在しており、上下パンチを一軸方向に摺動させて当該圧粉磁心を取り出す際にこの圧粉磁心外周側には微小な動摩擦力しか作用しない。この微小な動摩擦力は磁性粉末を形成する樹脂皮膜を剥離させる摩擦力に比して格段に小さなものである。したがって、この圧粉磁心の取り出しの際に問題となっていた、圧粉磁心外周側の磁性粉末を形成する樹脂皮膜の剥離を効果的に解消することができる。
【００３３】
上記する圧粉磁心製造用の成形型とこれを使用してなる圧粉磁心の製造方法によれば、その外周側の磁性粉末も樹脂皮膜にて絶縁性が確保されており、絶縁性能が十分に確保された高品質な圧粉磁心を得ることができる。
【００３４】
したがって、かかる高品質な圧粉磁心は、優れた製品性能が要求されるハイブリッド車等の駆動用電動機を構成するステータコアやロータコア、もしくは電力変換用のリアクトルを構成するリアクトルコアに好適である。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の成形型を構成するダイを示した斜視図である。
【図２】図１のII部の拡大図である。
【図３】ダイの貫通孔内に磁性粉末が充填されている状況を説明した平面図である。
【図４】ダイの貫通孔内に磁性粉末が充填された状態の本発明の成形型を説明した縦断面図である。
【図５】図３のＶ部の拡大図である。
【図６】従来の成形型における加圧成形の状況を説明した図である。
【図７】図６のVII部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ダイ、１１…貫通孔、１１ａ…溝条、２…上パンチ、３…下パンチ、ｃ…ステアリン酸リチウム（潤滑剤）、ｄ…磁性粉末
【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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