JP4500649B2 - 電磁部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁部材の製造方法および電磁部材に関するものである。特に、複数のティースを有するモータコイルを得るのに際し、各ティースの先端間に容易にギャップを形成できる電磁部材の製造方法に関するものである。

近年、電気自動車や、バッテリとエンジンとを併用したハイブリッドカーの開発が進んでいる。このような自動車は、車両の駆動にモータを用いている。

例えばその一例として、図1に示すように、モータ1は、中心側にロータ10となる磁石を具え、その外周にステータ20を具える。ステータ20は、コア21と導線を巻回したコイル23から構成される。コア21は、リング状のヨーク210と、ヨーク210と一体で内周側に突出する複数のティース220を有する。各ティース220は導線が巻き付けられる胴部221と、胴部221の先端からフランジ状に突出するつば部222とから構成され、隣接するつば部222同士の間は非接触となるようにギャップ230が形成される。通常、導線には金属線表面に絶縁被覆を形成したものが用いられる。また、モータ1はロータ10の回転位置を検出するホール素子310を具え、ホール素子310による位置情報に基づいて制御回路320からインバータを構成するスイッチング素子330のスイッチングを制御する。このスイッチングにより、直流電源340からの直流を所定の交流に変換してモータ1へと供給する。

上記のようなモータにおいて、一般に、コアには電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、その打ち抜き板を積層したものが用いられている。

その他、軟磁性材料粉末内にコイル巻き線を配置し、型により成形する技術（例えば特許文献１）、あるいはコイルと絶縁された強磁性粒子とを圧縮成形ダイ内に配置して圧縮することにより電気子セグメントを形成する技術（例えば特許文献２）も提案されている。

特開昭56-58764号公報 特表2003-507991号公報

しかし、上記のモータコイルに関する技術では、コイルを構成する導線の絶縁被覆を損傷することがあるという問題があった。

電磁鋼板を積層したコアを用いる場合、電磁鋼板の打ち抜き板を用いる必要上、打ち抜き板にバリが生じ、そのバリにより導線の絶縁被覆が損傷されることがある。特に、電磁鋼板材の特性上、ティース胴部の断面を円形ではなく矩形にしており、その角部で導線が圧接されて絶縁被覆が傷付きやすい。その上、ティース胴部の断面が矩形のため、導線の長さが長くなると言う問題もあった。

一方、特許文献１に記載の技術でも、軟磁性体粉末中に直接コイルが埋め込まれた状態で成形されるため、成形時の圧縮や金型からの抜き出し時に軟磁性体粉末とコイルとの間で摩擦が生じ、導線の絶縁被覆が損傷することがある。加えて、この構成では軟磁性体粉末中にコイルが埋設されているため、コイルで生成される磁力線がコア内で閉ループを形成するため、磁気回路として損失が大きい。

また、特許文献２に記載の技術でも、成形時の圧縮や金型からの抜き出し時に絶縁された強磁性粒子とコイルとの間で摩擦が生じ、導線の絶縁被覆が損傷することがある点は特許文献１の技術と同様である。さらに、隣接するティースのつば部同士は互いに非接触状態となるようにギャップが形成される必要がある。しかし、特許文献２に記載の技術では、ティースのつば部同士を、ギャップをもって成形する具体的技術が何ら示されていない。

仮に、強磁性粉末を用いて金型で圧縮して、ティースのつば部同士のギャップが確保されたコアを成形しようとすれば、複雑形状の金型を用いる必要があり、金型の損傷を招きやすくなる。例えば、金型の内周側に環状突起を設け、この環状突起により上記ギャップを形成しようとすることが考えられる。その場合、金型内での圧縮方向に対して交差する方向に環状突起が突出しているため、この環状突起に圧縮力が集中的に作用し、環状突起周辺での破損を生じやすい状況となる。

従って、本発明の主目的は、導線の絶縁被覆を損傷することなくコアに導線を巻きつけたコイルを容易に形成できる電磁部材の製造方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、隣接するティース先端部の間に容易にギャップを形成できる電磁部材の製造方法を提供することにある。

さらに本発明の他の目的は、複雑形状の金型を用いることなく電磁部材を製造できる電磁部材の製造方法を提供することにある。

本発明は、金型内で磁性粉末とコイルを加圧成形する際、予め樹脂モールドしたコイルを用い、この加圧時に高圧縮成形性部材を利用することで上記の目的を達成する。

すなわち、本発明電磁部材の製造方法は、導線を巻回したコイルを準備する工程と、このコイルを樹脂モールドした樹脂モールド体を形成する工程と、この樹脂モールド体を金型内に配置し、樹脂モールド体の周囲に磁性粉末を充填して加圧することで、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体とを一体化したプレス体を得る工程とを具える。そして、前記金型内に高圧縮成形性部材が配された状態で前記加圧を行うことを特徴とする。

このように、予め樹脂モールドされたコイルを磁性粉末と共に金型内で加圧成形することにより、モールド樹脂が導線と磁性粉末との直接接触を防ぎ、導線が損傷することを防止できる。通常、電磁部材の導線には絶縁被覆が形成されているため、予め樹脂モールドされたコイルを用いることで導線の絶縁被覆の損傷を防止することができる。

また、モータコイルのコアをティースごとに分割される複数のセグメントとして本発明方法で形成する場合、高圧縮成形性部材を樹脂モールド体の一部としてまたは樹脂モールド体と組み合わせて用いることで、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間にギャップを確実に形成することができる。

その他、プレス体を形成する加圧時に高圧縮成形性部材を用いることで、加圧方向と交差する方向に突出部を有する複雑形状の金型を用いることなく、加圧方向と交差する方向に窪みを有するコアを形成することができる。つまり、この窪みにより、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間にギャップを形成することができる。

上記の電磁部材の製造方法において、高圧縮成形性部材が、樹脂モールド体の樹脂と同一材料で、樹脂モールド体の一部として成形されていることが好ましい。この構成によれば、樹脂モールド体を形成する際に、同時に高圧縮成形性部材をも成形することができる。

代表的な電磁部材であるモータコイルを作製する場合、より具体的には、次の工程により高圧縮成形性部材を樹脂モールド体と一体に成形する。まず、コイルを樹脂モールドし、コイルを内蔵する筒状体と、筒状体の一端面から突出する突起とが一体にされた樹脂モールド体を形成する工程を行う。次に、この樹脂モールド体を金型内に配置し、樹脂モールド体の上下および内周に磁性粉末を充填して加圧することで、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体とを一体化したプレス体を得る工程を行う。この一連の工程により、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間が突起に対応する位置となり、この突起の対応する箇所にギャップを形成することができる。

一方、上記のように高圧縮成形性部材を樹脂モールド体と一体に形成する方法の他、高圧縮成形性部材を樹脂モールド体とは別に形成してもよい。つまり、前記高圧縮成形性部材が、樹脂モールド体とは別個に作製され、プレス体を得る工程で、樹脂モールド体と高圧縮成形性部材とを金型内に配置し、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体と高圧縮成形性部材とを一体化してプレス体を得ることが望ましい。この構成によれば、樹脂モールド体の樹脂材料と同一材料に限らず、異なる材料の高圧縮成形性部材も用いることができる。また、樹脂モールド体と別個に高圧縮成形性部材を作製するため、樹脂モールド体を形成する条件に拘束されることなく、自由に作製条件を選択することができる。

代表的な電磁部材であるモータコイルを作製する場合、より具体的には、次の工程により高圧縮成形性部材を樹脂モールド体と別個に成形する。まず、コイルを樹脂モールドし、コイルを内蔵する筒状体からなる樹脂モールド体を形成する工程を行う。次に、筒状体の一端面に配される突起を高圧縮成形性部材で形成する工程を行う。そして、この樹脂モールド体と突起とを金型内に配置し、これら樹脂モールド体および突起の上下および内周に磁性粉末を充填して加圧することで、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体と突起とを一体化したプレス体を得る工程を行う。この一連の工程によっても、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間が突起に対応する位置となり、この突起の対応する箇所にギャップを形成することができる。

前記高圧縮性部材は、樹脂モールド体の端面側に突起として形成されていることが好ましい。樹脂モールド体の端面側に突起として高圧縮性部材を形成することで、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間が突起に対応する位置とできる。そのため、この突起の対応する箇所にギャップを形成することができる。代表的には、コアとして、ヨーク部と、このヨーク部と交差する方向に突出してコイルの内周側に配されるティースと、ティースの先端を構成するつば部とを有する構成が挙げられる。その際、高圧縮成形性部材は、このつば部の側方に配されることが好適である。つば部の側方に高圧縮成形性部材を配することで、隣接するティースのつば部間に容易にギャップを形成できる。

また、上記の電磁部材の製造方法において、プレス体を得る工程で、樹脂モールド体の外周に磁性粉末を充填することも望ましい。プレス体を金型から抜き出すことが比較的容易にでき、コアにクラックが生じることを抑制できる。

さらに、上記の電磁部材の製造方法において、プレス体における樹脂モールド体の樹脂を除去する工程を具えることが望ましい。この樹脂の除去により、コイルの導線端末をプレス体から引き出すことができる。

以下、本発明をより詳しく説明する。

〔コイル〕
＜導線＞
ここで用いる導線は、断面が円形、楕円形、角型、平角型など種々のものが利用できる。通常、導線は金属線上に絶縁被覆を施した構成である。金属線の材質としては、銅、アルミニウム、銀入り銅、ニッケルめっき銅などが好適である。絶縁被覆には、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、エステルイミド、アミドイミド、エポキシ樹脂などが利用される。さらに、導線は絶縁被覆に加えて融着層を有するものが好適である。融着層を具える導線をらせん状に巻回して加熱することで、各ターン間を一体化することができ、コイルの保形性を高めることができる。融着層の材質には、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂などが好適である。融着層を溶融するための加熱は、コイルを形成後、樹脂モールドする前に行えば良い。その他、各ターン間のばらけを防止するには、コイルを容易に剥離できるテープで複数のターンを仮止めすること等が挙げられる。

＜コイル形態＞
上記のような導線を用いて、らせん状のコイルを形成する。ここで言うらせん状には、軸方向から見た場合の形状が円形のものに限らず、楕円形や矩形のものも含まれる。また、導線の巻き方も整列巻き・乱巻きのいずれでも良い。例えば、平角型の導線を用いた場合、図10(A)、(B)に示すように、エッジワイズ巻きコイル23A、フラットワイズ巻きコイル23Bのいずれも利用できる。エッジワイズ巻きコイル23Aの場合、導線の端末はコイルの上下端に引き出される。フラットワイズ巻きコイル23Bの場合、平角導線を折り返して二重にしておき、折り返し端を内周側として導線を巻回することで導線の両端末をコイルの外周に引き出すことができる。さらに、図10(C)に示すように、丸線による乱巻きコイル23Cも利用できる。乱巻きコイル23Cは導線の巻回が容易で、端末をコイルの任意の位置から引き出すことができる。

〔樹脂モールド体〕
＜モールド樹脂＞
らせん状に形成したコイルは、その形態を保持するため、樹脂モールドされる。モールドに用いる樹脂としては、次の特性を有する樹脂が好適である。特に、少なくとも下記の(A)、(C)、(E)は高圧縮成形性部材の特性としても好ましい。

(A)融点が低く、容易に溶解できる。
(B)溶融時の粘度が低く、コイルのターン間にも容易に回り込む。
(C)摩擦係数が小さく、プレス体を金型から容易に抜き出すことができる。
(D)プレス体成形時にコイルの絶縁被覆が磁性粉末との接触により損傷することを防止できる。
(E)プレス体成形後に容易に除去できる。

モールド樹脂の融点は、100℃以下が好適である。

樹脂の除去容易性については、プレス体成形後の樹脂温度において単にへらで掻き出せる程度の柔軟性を有するとか、ドライヤーの加熱で樹脂を溶融して除去できると言った条件を満たすことが好適である。

このモールド樹脂には、25℃において、JIS K 2235-5.4に規定される針入度が１以上の軟質樹脂と、針入度が１未満の硬質樹脂のいずれも利用できる。

軟質樹脂としては、炭化水素系ワックス、脂肪酸・高級アルコール系ワックス、アミド系ワックス、エステル系ワックスや金属せっけんなどが考えられる。軟質樹脂の具体例には、高級脂肪酸と高級1価アルコールとからなる固形エステル、鯨ロウ（パルミチン酸ヘキサデシル）、蜜ロウ（セロチン酸、パルミチン酸エステル類などの混合物）、シナロウ、石ロウ（パラフィン）、木ロウなどが挙げられる。軟質樹脂の場合、プレス体を金型から抜き出すことが比較的容易にできる。但し、この抜き出しを一層容易にするため、樹脂モールド体の外周、つまり樹脂モールド体と金型との間にも磁性粉末を充填することが好ましい。樹脂モールド体の外周にも磁性粉末を充填することで、プレス体抜き出し時の摩擦力が摩擦面全体で均一化することができる。

硬質樹脂の場合、プレス体のサイズや磁性粉末の組成などにもよるが、プレス体を金型から抜き出す際に、コアにクラックが生じる場合がある。その場合、プレス体を得る工程において、樹脂モールド体の外周にも磁性粉末を充填することが望ましい。樹脂モールド体の外周にも磁性粉末を充填することで、金型からプレス体を抜き出す際にコアにクラックが生じることを抑制する。モールド体の外周に配される磁性粉末の厚さは、コアのクラックが抑制でき、かつ後工程で容易に突き破って除去できる程度とする。例えば、0.05〜1.0mm程度が好ましい。

さらに、モールドに用いる樹脂は、導線を構成する絶縁被覆と異なる材質とすることが好適である。それにより、後工程において、モールド樹脂をコイルから容易に除去することができる。

＜樹脂モールド体の構成＞
樹脂モールド体の形状は、コイル全体をモールド樹脂で埋め込むことができる筒状体が好適である。その場合、円筒体はもちろん、軸方向における外径が異なる中空円錐台状でもよい。つまり、コイルの内周孔はモールド樹脂で充填するのではなく、この内周孔を残してモールドを行い、中空の筒状体に成形する。筒状体の断面形状は円形が好適であるが、矩形など非円形でも良い。

樹脂モールド体に高圧縮成形性部材（突起）を一体化する場合、モールド樹脂にて高圧縮成形性部材（突起）を形成することも可能である。高圧縮成形性部材（突起）は、樹脂モールド体のうち、隣接するティースのつば部との間隔を確保する範囲で筒状体の一端面から突出するように形成する。一方、筒状体とは別途に高圧縮成形性部材（突起）を形成しておく場合、高圧縮成形性部材（突起）はモールド樹脂と同一の樹脂でもよいし、他の樹脂を用いてもよい。但し、プレス体形成後、高圧縮成形性部材（突起）も除去若しくは分離する必要があるため、上述したモールド樹脂と同様の特性を備えた材料を用いること若しくは容易に分離できる構造が好適である。また、高圧縮成形性部材（突起）は樹脂モールドと一体化する場合、筒状体と別体とする場合のいずれの場合であっても、環状の突起としてもよい。環状とすることで高圧縮成形性部材（突起）の成形がより容易になる。

樹脂モールドする際、コイル内周側のモールド樹脂の厚みは薄くし、コイル外周側のモールド樹脂の厚みは厚くすることが好適である。コイル内周側のモールド樹脂の厚みを薄くすることで、後に樹脂モールド体の内周にコアを形成した際、コアとコイルとのクリアランスを実質的に無視できる程度とすることができる。樹脂モールド体の外径は、後工程でプレス体を成形する際の金型内径と実質的に同一若しくは樹脂モールド体の外周の磁性粉末の厚みを極力小さくすることが望ましい。この構成により、プレス体成形時にコイルの形状が乱れない。

＜モールド方法＞
この樹脂モールドは、コイル内周孔にはめ込まれる中子を有する金型にコイルを装填して樹脂を注入する成形方法が好ましい。この成形方法によれば、単に金型内に溶融樹脂を流し込んで冷却させるだけでよく、特別の製造設備を要することがない。

樹脂モールド体の一部に高圧縮成形性部材（突起）を形成する場合、例えば底面に高圧縮成形性部材（突起）に適合した溝を有する金型を用いて樹脂の注入・成形を行えばよい。突起部位にモールド樹脂とは別の材料を設置して全体を樹脂モールドするのでもかまわない。突起を樹脂モールド体とは別途に形成する場合も、突起形状に対応する型溝を有する金型に突起材料を注入して形成してもよいし、突起材料を成型以外の方法で加工してもよい。

〔プレス体の成形〕
＜磁性粉末＞
磁性粉末は、磁性体の粉末であればすべて本発明に適用可能である。中でも、軟磁性体が好ましい。一般に、軟磁性体は、外部磁界によって磁化された後、外部磁場を取り去ると磁化を失って元の状態に戻る強磁性体のことである。通常、透磁率μの大きな材料、言い換えれば保磁力Hcの小さな材料が軟磁性体といえる。より具体的には、純鉄、鋼（Fe-N系、Fe-C系、Fe-P系）、Fe-Si系合金（ケイ素鉄）、Fe-Ni系合金（パーマロイ）、Fe-Mo-Ni系合金（スーパーマロイ）、Fe-Co系合金（パーメンジュール）、Fe-Al系合金（センダスト）、MnZnフェライトなどが挙げられる。特に、軟磁性体の粉末に絶縁薄膜をコーティングした磁性粉末が好ましい。このようなコーティングを持つ粉末を用いることで、得られた電磁部材の高周波域における鉄損を抑制し、磁束密度等の磁気特性を改善することができる。この絶縁薄膜は、酸化物を含む材料が好適である。より具体的には、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。

また、磁性粉末には潤滑剤を適量添加しても良い。潤滑剤の添加により、金型から一層容易にプレス体を抜き出すことができる。潤滑剤には、例えば、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸などが利用できる。潤滑剤の添加量は、磁性粉末との混合材料に対して0.15質量％以下が好適である。

さらに、磁性粉末にはバインダを適量添加しても良い。バインダを添加することで、プレス体の強度、特に高温下における曲げ強度を向上させることができる。このバインダには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂もしくは非熱可塑性樹脂などが利用できる。

＜プレス体の成形方法＞
プレス体の成形は、金型内に上記樹脂モールド体と磁性粉末とを配置して、加圧することで行なう。高圧縮成形性部材（突起）を樹脂モールド体と個別に作製した場合、樹脂モールド体と高圧縮成形性部材（突起）とを金型内に配置する。その際、例えば高圧縮成形性部材（突起）が樹脂モールド体の一端面に当接するように配置する。このプレス体の成形には、例えば、円筒状あるいは円錐台状の金型と、金型内孔にて上下動する上パンチと下パンチを用いることが好適である。金型の断面形状は円形に限らない。

プレス体の成形は、公知技術である温間成形法や金型潤滑法を用いることにより、プレス体の高密度化・占積率の向上が実現し、磁気特性の改善につながる。温間成形時の粉末温度は、100〜180℃が好ましい。プレス条件はモールド樹脂の材質や磁性粉末の材質・粒径、プレス対象のサイズ・形状などにもよるが、プレス体を形成する際の加圧力は、7.0〜15.0ton／cm²が好ましい。

〔モールド樹脂の除去〕
プレス体成形後、モールド樹脂を除去することが望ましい。この除去により、コイルの導線端末を引き出すことができる。モールド樹脂の除去作業は、単にへらで掻き出したり、ドライヤーによる加熱で溶融して除去するといった簡易な手段が好適である。このモールド樹脂の除去の際、環状の突起も併せて除去する。

〔具体的適用分野〕
本発明方法により得られる電磁部材は、圧粉磁心と、圧粉磁心に巻き付けられた状態に配されるコイルとを有する。圧分磁心は、例えば上述の製造方法により粉末を加圧して形成される磁心である。代表的な圧粉磁心の形態としては、棒状やパイプ状の胴部と、胴部の両端部に設けられたつば部とを有するものが挙げられる。

この電磁部材は、電磁石としての作用を利用する種々の分野に利用可能である。例えば、モータコイル、ソレノイド、電磁弁、電磁スイッチなどに利用することができる。

以上説明したように、本発明電磁部材の製造方法によれば、次の効果を奏することができる。

(1)予め樹脂モールドされたコイルを磁性粉末と共に金型内で加圧成形することにより、プレス体成形時、モールド樹脂が導線の絶縁被覆と磁性粉末と直接接触することを防ぎ、絶縁被覆の損傷が防止できる。

(2)モータコイルのコアをティースごとに分割される複数のセグメントとして本発明方法で形成する場合、突起を樹脂モールド体と一体にまたは組み合わせて設けておくことで、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間にギャップを確実に形成することができる。

(3)高圧縮成形性部材を用いてプレス体の成形を行うことで、複雑形状の金型を用いることなく、形状が複雑なコアをもつ電磁部材を形成することができる。特に、複数のセグメントを組み合わせた際に隣接するティースのつば部間にギャップを確実に形成することができる。

(4)樹脂モールド体と磁性粉末とを金型内で一体化してプレス体を成形するため、コアの断面形状を円形にすることが簡単であり、導線の絶縁被覆が損傷し難いコア形状を容易に実現できる。

(5)コアを予め成形してから、その外周に導線を巻き付けるという煩雑な工程を経る必要がない。

(6)プレス体を形成する際、樹脂モールド体の外周にも磁性粉末を充填することで、樹脂モールド体に硬質樹脂を用いた場合でもコアを損傷することなくプレス体を金型から抜き出すことができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
＜モータコイルの構成＞
ここでは、図１に示すインナーロータ型モータのモータコイルを得る製造方法を例として本発明方法を説明する。モータ1は、中心側にロータ10となる磁石を具え、その外周にステータ20を具える。モータコイルとなるステータ20は、コア21と導線を巻回したコイル23から構成される。コア21は、リング状のヨーク210と、ヨーク210と一体で内周側に突出する複数のティース220を有する。各ティース220は導線が巻き付けられる胴部221と、胴部221の先端からフランジ状に突出するつば部222とから構成され、隣接するつば部222同士の間は非接触となるようにギャップ230が形成される。胴部221に巻き付けられる導線は、金属線上に絶縁被覆が形成されている。

このようなモータコイルは、ヨーク210をティース220ごとに分割した単位セグメントとし、次のようにして作製する。この単位セグメントは、周方向にヨーク210が分割されたヨーク部とティース220とから構成される。

＜コイルの準備＞
まず、コイルを用意する。ここでは断面が矩形の平板銅線上にポリウレタンの絶縁被覆を設けた導線をらせん状に巻回して円錐台状に成形したエッジワイズ巻きコイルを用いる。この導線は円錐台の小径側ほど厚みが大きくて幅が小さく、太径側ほど厚みが薄くて幅が大きな平板銅線で形成されている。この構成により、ステータの内周側ほど幅（周方向長さ）が小さく、外周側ほど幅が大きい形状に対応したコイルを形成でき、占積率を高めることができる。その上、ステータの内周側と外周側とで導線の断面積を実質的に同一とすることで、導線の全長にわたって同じ電流が流せるように構成することができる。

＜樹脂モールド体の形成＞
次に、コイルを樹脂モールドする（図２参照）。ここでは、上部が開口した有底容器状で、中心部に棒状の中子31を有し、円錐台状の樹脂注入孔を有する金型30を用いる。ここでは、金型底面の外周側に円溝32を有する金型30を用いた。この円溝32は、後述する環状の突起51（高圧縮成形性部材）を形成するためのもので、環状の突起51を有する樹脂モールド体50を用いることで、隣接するティースつば部間にギャップを形成する。用意したコイル23を中子31の外周にはめ込む。中子31の外径はコイル23の内径よりも若干小さい程度であり、コイル23の外径は樹脂注入孔の外径よりも若干小さい程度に構成されている。

続いて金型内に溶融した樹脂40を注入する。この際、金型30は蓋部を持たず、溶融樹脂の湯面は自然な表面状態のままである。樹脂40には、日本精蝋株式会社製パラフィンワックス125を用いた。この樹脂の25℃におけるJIS K 2235-5.4に規定される針入度は1以上である。

溶融樹脂の硬化後、樹脂モールド体50を金型から抜き出す。これにより、図３(A)に示すように、コイル23が中空円錐台の樹脂40内に埋め込まれた樹脂モールド体50を得ることができる。また、この樹脂モールド体50は、小径側端面から環状の突起51が突出した形状に構成されている。その他、図３(B)に示すように、円錐台状の樹脂モールド体50とリング状の環状の突起51とを別々に作製しておき、後述するプレス体の成形時に樹脂モールド体50と環状の突起51とを金型内に収納しても良い。

＜プレス体の成形＞
次に、プレス体を成形する。プレス体の成形には、図４に示すように、上部に径の大きい円孔、下部に径の小さい円孔が開口し、中間部が円錐台状に形成された充填部を有する金型60と、この充填部を上下から加圧する上下パンチ61、62とを用いる。ここでは、上側にくぼんだ湾曲状の圧接面を有する上パンチ61と下パンチ62とを用いた。

まず、金型60内に下パンチ62を位置させ、環状の突起51が一体化された樹脂モールド体50を配置する。樹脂モールド体50の外径は金型60の内径と実質的に同一であるため、樹脂モールド体50（コイル）は金型60と同軸状に配置されることになる。この樹脂モールド体50の内側に磁性粉末70を充填する。その際、環状の突起51の内周側にも十分に磁性粉末70が充填されるようにする。環状の突起51の位置する箇所には、磁性粉末70が充填されないため、この箇所がステータを作製した際のつば部間のギャップになる。さらに、図４に示すように、樹脂モールド体50の上部にも磁性粉末70を充填する。ここでは磁性粉末70として、スウェーデン：ホガナス社製：somaloy500を用いた。somaloy500は、軟磁性体の粉末にリン酸塩の絶縁被膜を有する磁性粉末である。

なお、樹脂モールド体50と環状の突起51とが個別に作製されている場合、まず下パンチ62上に環状の突起51を配置し、同突起内に磁性粉末70を充填する。次に、樹脂モールド体50を環状の突起51の上に配置して、樹脂モールド体50内にも磁性粉末70を充填する。さらに、樹脂モールド50上にも磁性粉末70を配置すればよい。

磁性粉末70が充填されると、上パンチ61を下降させて下パンチ62との間で金型内の加圧対象を常温で圧縮する。加圧力は9ton／cm²とした。得られたセグメントの密度は7.5g／cm³であった。

加圧完了後、上パンチ61を引き上げ、下パンチ62を押し上げることでプレス体80を金型60から抜き出す。得られたプレス体80は、磁性粉末が圧縮成形されたティースと樹脂モールド体50とが一体化されている。

＜モールド樹脂の除去＞
得られたプレス体80からモールド樹脂40を除去する。ここでは、へらでモールド樹脂40を掻き出すことにより除去を行った。その際、環状の突起51も併せて除去する。この樹脂40の除去により、樹脂中に埋設されていたコイル23が露出され、モータコイルのセグメントが得られる。

このセグメントを同様にして複数作製し、各セグメントを並列して一体化し、ステータを形成する。例えば、図５に示すように、複数のセグメントを並列して一体化した場合、つば部222となる箇所は環状の突起により金型の樹脂充填孔内径よりも小さな径に形成されるため、隣接するつば部間の間にギャップ230が形成され、つば部222同士の干渉が回避される。なお、この図では、環状に形成されるステータ20の一部しか示していない。

＜絶縁被覆の損傷の有無＞
得られたモータコイルの導線について絶縁被覆の外観検査を行った。その結果、全く損傷は見られず、プレス体成形時にコイルが直接磁性粉末と接触することをモールド樹脂が抑制し、絶縁被覆の損傷を回避できることが確認できた。

＜変形例１＞
その他、樹脂モールド体の外径を、プレス体を形成する金型の内径よりも若干小さくしておき、樹脂モールド体の外周にも磁性粉末が充填されるようにしても良い。樹脂モールド体の外周に配される磁性粉末の厚さは0.05mmとした。樹脂モールド体の外周に磁性粉末を充填することで、金型からプレス体を抜き出す際にコアにクラックが生じることを抑制できる。

＜変形例２＞
その他、図6(A)に示す樹脂モールド体50を用いて、図6(B)に示すプレス体の作製を行っても良い。この変形例では、内径が、概ねコイル23との接合側ほど小さく、その反対側ほど大きく広がった突起51（高圧縮成形性部材）を用いている。この突起51を用いた場合、最終成形体では突起51部分の樹脂が除去されるため、ロータに対向するコイル23部分とつば部の間に空間を形成できる。その結果、つば部を通る磁力線をロータ側に誘導でき、コイル側に磁力線が戻ることを抑制できるので、コイル銅線中の渦電流損を抑制でき、モータとして高効率化できる。

（第２実施形態）
次に、アウターロータ型モータのモータコイルを本発明方法で作製する実施形態を説明する。上記第１実施形態では、円錐台状の樹脂モールド体50を形成する際、円錐台の小径側端面に環状の突起51を一体に形成したが、本例では、図7(A)に示すように、円錐台状の太径側端面に環状の突起51（高圧縮成形性部材）を一体に形成する。その際、樹脂モールド体50を作製する金型には、環状の突起に対応した円溝を有する蓋部を用いる。もちろん、図7(B)に示すように、環状の突起51を樹脂モールド体50と別個に作製しておき、樹脂モールド体と組み合わせてプレス体を形成しても良い。

このように環状の突起が一体化された樹脂モールド体または樹脂モールド体と環状の突起とを金型内に配置して、プレス体80を作製する。その際、図８に示すように、実施形態１と同様の上下パンチ61,62を用いる。そして、樹脂モールド体50の内側および環状の突起51の内側に磁性粉末70を充填し、上下のパンチ61,62で圧縮成形する。

プレス体が作製できたら、樹脂モールド体の樹脂および環状の突起を除去してステータのセグメントを得る。この除去の具体的手段は第１実施形態と同様である。

このようなセグメントを複数作製し、それらを並列した状態に一体化してアウターロータ型モータのステータ20を作製する。このステータ20は、図９に示すように、隣接するセグメントの外周側につば部222が形成され、隣接するつば部222の間にギャップ230が形成される。

本発明製造方法は、圧粉磁心とコイルとからなる電磁部材の製造分野において利用することができる。また、本発明電磁部品は、モータコイル、ソレノイド、電磁弁、電磁スイッチなど、電磁石の作用を応用する種々の分野にて利用することができる。

モータの概略構成図である。 樹脂モールド体の作製過程を示す説明図である。 (A)は環状の突起を一体化した樹脂モールド体の縦断面図、(B)は環状の突起を別個に作製した樹脂モールド体の縦断面図である。 プレス体成形工程において、(A)は圧縮前の金型内の状態を示す概略説明図、(B)は圧縮後の金型内の状態を示す概略説明図である。 本発明方法により得られたセグメントで構成したインナーロータ型モータのステータの部分模式図である。 (A)は変形例２の樹脂モールド体の縦断面図、(B)は同モールド体を用いたプレス体の縦断面図である。 (A)は環状の突起を一体化した樹脂モールド体の縦断面図、(B)は環状の突起を別個に作製した樹脂モールド体の縦断面図である。 プレス体成形工程において、(A)は圧縮前の金型内の状態を示す概略説明図、(B)は圧縮後の金型内の状態を示す概略説明図である。 本発明方法により得られたセグメントで構成したアウターロータ型モータのステータの部分模式図である。 コイルの概略斜視図を示し、(A)はエッジワイズ巻きコイル、(B)はフラットワイズ巻きコイル、(C)は乱巻きコイルを示す。

符号の説明

1 モータ 10 ロータ 20 ステータ 21 コア 210 ヨーク
220 ティース 221 胴部 222 つば部 230 ギャップ 23 コイル
23A エッジワイズ巻きコイル 23B フラットワイズ巻きコイル
23C 乱巻きコイル
30 金型 31 中子 32 溝
40 樹脂
50 樹脂モールド体 51 突起
60 金型 61 上パンチ 62 下パンチ
70 磁性粉末 80 プレス体
310 ホール素子 320 制御回路 330 スイッチング素子 340 直流電源

Claims (7)

1. 導線を巻回したコイルを準備する工程と、
   このコイルを樹脂モールドした樹脂モールド体を形成する工程と、
   この樹脂モールド体を金型内に配置し、樹脂モールド体の周囲に磁性粉末を充填して加圧することで、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体とを一体化したプレス体を得る工程とを具え、
   前記金型内に高圧縮成形性部材が配された状態で前記加圧を行うことを特徴とする電磁部材の製造方法。
2. 前記高圧縮成形性部材が、樹脂モールド体の樹脂と同一材料で、樹脂モールド体の一部として成形されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁部材の製造方法。
3. 前記高圧縮成形性部材が、樹脂モールド体とは別個に作製され、
   プレス体を得る工程で、樹脂モールド体と高圧縮成形性部材とを金型内に配置し、磁性粉末からなるコアと樹脂モールド体と高圧縮成形性部材とを一体化してプレス体を得ることを特徴とする請求項１に記載の電磁部材の製造方法。
4. 前記高圧縮性部材は、樹脂モールド体の端面側に突起として形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁部材の製造方法。
5. 前記コアは、ヨーク部と、このヨーク部と交差する方向に突出してコイルの内周側に配されるティースと、ティースの先端を構成するつば部とを有し、
   前記高圧縮成形性部材は、このつば部の側方に配されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁部材の製造方法。
6. プレス体を得る工程において、樹脂モールド体の外周に磁性粉末を充填することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電磁部材の製造方法。
7. さらに、プレス体における樹脂モールド体の樹脂を除去する工程を具えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電磁部材の製造方法。

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