JP7808236B2 - Powder magnetic cores for motor cores and stator cores - Google Patents
Powder magnetic cores for motor cores and stator coresInfo
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Description
本開示は、モータコア用の圧粉磁心、およびステータコアに関する。
本出願は、2023年8月8日付の日本国出願の特願2023-129249に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
The present disclosure relates to a powder magnetic core for a motor core and a stator core.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2023-129249 filed on August 8, 2023, and incorporates by reference all of the contents of the aforementioned Japanese application.
特許文献1は、アキシャルギャップモータに用いられる圧粉磁心を開示する。圧粉磁心は、ヨーク部とティース部と備えている。ティース部の外周には、コイルが配置される。圧粉磁心は、鉄系の軟磁性粉末を含有する圧粉体と、圧粉体の表面の一部を覆う絶縁樹脂塗膜とを備える。絶縁樹脂塗膜は、圧粉体の表面に樹脂を塗装することで形成されている。樹脂の塗装は、スプレー塗装、電着塗装、または粉体塗装によって行われている。 Patent Document 1 discloses a powder magnetic core used in an axial gap motor. The powder magnetic core includes a yoke portion and teeth portion. A coil is arranged around the outer periphery of the teeth portion. The powder magnetic core includes a compact containing iron-based soft magnetic powder and an insulating resin coating that covers part of the surface of the compact. The insulating resin coating is formed by applying a resin to the surface of the compact. The resin coating is applied by spray coating, electro-deposition coating, or powder coating.
本開示のモータコア用の圧粉磁心は、複数の被覆粒子を有する圧粉体と、前記圧粉体の表面を覆っている第一絶縁被覆と、を備える。前記複数の被覆粒子の各々は、鉄基粒子と、前記鉄基粒子の表面を覆っている第二絶縁被覆と、を有する。前記第二絶縁被覆の厚さは、10nm以上1000nm以下である。前記第一絶縁被覆は、樹脂とFeとを含む。 The powder magnetic core for a motor core disclosed herein comprises a powder compact having a plurality of coated particles and a first insulating coating covering the surface of the powder compact. Each of the plurality of coated particles has an iron-based particle and a second insulating coating covering the surface of the iron-based particle. The thickness of the second insulating coating is 10 nm or more and 1000 nm or less. The first insulating coating contains resin and Fe.
[本開示が解決しようとする課題]
上述の圧粉磁心は、アキシャルギャップモータを構築した際、圧粉磁心とコイルとの間の距離を小さくし易い。上述の圧粉磁心は、圧粉体の表面を覆う絶縁樹脂塗膜によって、圧粉体とコイルとの間の電気絶縁性を高め易いからである。上記距離が小さいことで、コイルの熱が圧粉体に伝達され易い。そのため、上述の圧粉磁心は、コイルの温度を上昇させ難い。
[Problem to be solved by the present disclosure]
When an axial gap motor is constructed using the above-described powder magnetic core, the distance between the powder magnetic core and the coil can be easily reduced. This is because the above-described powder magnetic core easily improves electrical insulation between the powder compact and the coil due to the insulating resin coating that covers the surface of the powder compact. This small distance allows heat from the coil to be easily transferred to the powder compact. Therefore, the above-described powder magnetic core is less likely to increase the temperature of the coil.
コイルの温度を更に上昇させ難くすることが望まれている。即ち、圧粉磁心の電気絶縁性の更なる向上が望まれている。 It is desirable to make it even more difficult for the coil temperature to rise. In other words, it is desirable to further improve the electrical insulation of powder magnetic cores.
本開示は、電気絶縁性に優れるモータコア用の圧粉磁心、およびステータコアを提供することを目的の一つとする。 One of the objectives of this disclosure is to provide a powder magnetic core for a motor core and a stator core that have excellent electrical insulation properties.
[本開示の効果]
本開示のモータコア用の圧粉磁心は、電気絶縁性に優れる。
[Effects of the present disclosure]
The dust core for a motor core according to the present disclosure has excellent electrical insulation properties.
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
<<Description of Embodiments of the Present Disclosure>>
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の一態様のモータコア用の圧粉磁心は、複数の被覆粒子を有する圧粉体と、前記圧粉体の表面を覆っている第一絶縁被覆と、を備える。前記複数の被覆粒子の各々は、鉄基粒子と、前記鉄基粒子の表面を覆っている第二絶縁被覆と、を有する。前記第二絶縁被覆の厚さは、10nm以上1000nm以下である。前記第一絶縁被覆は、樹脂とFeとを含む。 (1) A powder magnetic core for a motor core according to one embodiment of the present disclosure comprises a powder compact having a plurality of coated particles and a first insulating coating covering the surface of the powder compact. Each of the plurality of coated particles comprises an iron-based particle and a second insulating coating covering the surface of the iron-based particle. The thickness of the second insulating coating is 10 nm or more and 1000 nm or less. The first insulating coating contains a resin and Fe.
本開示のモータコア用の圧粉磁心は、後述する試験例に示すように、樹脂とFeとを含む第一絶縁被覆によって、電気絶縁性に優れる。 The powder magnetic core for motor core disclosed herein has excellent electrical insulation properties due to the first insulating coating containing resin and Fe, as shown in the test examples described below.
厚さが10nm以上である第二絶縁被覆は、隣り合う鉄基粒子同士を絶縁し易い。第二絶縁被覆の厚さが1000nm以下であることで、圧粉体の相対密度が高くなり易い。 A second insulating coating with a thickness of 10 nm or more easily insulates adjacent iron-based particles. A second insulating coating with a thickness of 1,000 nm or less tends to increase the relative density of the compact.
(2)上記(1)のモータコア用の圧粉磁心において、前記第一絶縁被覆の厚さは、5μm以上100μm以下であってもよい。 (2) In the powder magnetic core for a motor core described in (1) above, the thickness of the first insulating coating may be 5 μm or more and 100 μm or less.
厚さが5μm以上である第一絶縁被覆は、モータコア用の圧粉磁心の電気絶縁性を向上し易い。第一絶縁被覆の厚さが100μm以下であることで、モータコア用の圧粉磁心が大きくなり難い。 A first insulating coating with a thickness of 5 μm or more is likely to improve the electrical insulation of the powder magnetic core for the motor core. A first insulating coating with a thickness of 100 μm or less prevents the powder magnetic core for the motor core from becoming too large.
(3)上記(1)また上記(2)のモータコア用の圧粉磁心において、前記第一絶縁被覆に占める前記Feの含有割合は、0.5質量%以上10質量%以下であってもよい。 (3) In the powder magnetic core for a motor core described in (1) or (2) above, the Fe content in the first insulating coating may be 0.5 mass% or more and 10 mass% or less.
上記(3)のモータコア用の圧粉磁心は、特定の含有割合のFeを含む第一絶縁被覆によって、電気絶縁性に優れる。 The powder magnetic core for motor cores described above in (3) has excellent electrical insulation properties due to the first insulating coating containing a specific content of Fe.
(4)上記(1)から上記(3)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、ナノインデンテーション法による前記第一絶縁被覆の硬さは、200MPa以上であってもよい。 (4) In any of the powder magnetic cores for motor cores described in (1) to (3) above, the hardness of the first insulating coating measured by nanoindentation may be 200 MPa or more.
硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆は、圧粉体を機械的に保護し易い。硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆は、架橋密度が比較的高い。架橋密度が高い第一絶縁被覆は、電気絶縁性に優れる。即ち、硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆は、モータコア用の圧粉磁心の電気絶縁性を向上し易い。 A first insulating coating with a hardness of 200 MPa or more is likely to mechanically protect the powder compact. A first insulating coating with a hardness of 200 MPa or more has a relatively high cross-link density. A first insulating coating with a high cross-link density has excellent electrical insulation properties. In other words, a first insulating coating with a hardness of 200 MPa or more is likely to improve the electrical insulation properties of powder magnetic cores for motor cores.
(5)上記(4)のモータコア用の圧粉磁心において、ナノインデンテーション法による前記第一絶縁被覆の硬さは、400MPa以下であってもよい。 (5) In the powder magnetic core for a motor core described above in (4), the hardness of the first insulating coating measured by nanoindentation may be 400 MPa or less.
硬さが400MPa以下である第一絶縁被覆は、アキシャルギャップモータの駆動時の振動などによるクラックまたは割れなどの損傷が生じ難いため、モータコア用の圧粉磁心の電気絶縁性を向上し易い。 A first insulating coating with a hardness of 400 MPa or less is less likely to suffer damage such as cracks or breakage due to vibrations when the axial gap motor is in operation, making it easier to improve the electrical insulation of powder magnetic cores for motor cores.
(6)上記(1)から上記(5)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記樹脂は、エポキシ系、アクリル系、フッ素系、およびポリイミド系からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含んでいてもよい。 (6) In any of the powder magnetic cores for motor cores described above in (1) to (5), the resin may contain at least one resin selected from the group consisting of epoxy-based, acrylic-based, fluorine-based, and polyimide-based resins.
上記樹脂は、モータコア用の圧粉磁心の電気絶縁性を向上し易い。 The above resins are likely to improve the electrical insulation properties of powder magnetic cores used in motor cores.
(7)上記(1)から上記(6)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記第二絶縁被覆の材質は、リン酸塩、シリカ、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。 (7) In any of the powder magnetic cores for motor cores described in (1) to (6) above, the material of the second insulating coating may be at least one selected from the group consisting of phosphate, silica, magnesium oxide, and aluminum oxide.
上記第二絶縁被覆は、渦電流損等の鉄損を低減できる。 The above-mentioned second insulating coating can reduce iron losses such as eddy current losses.
(8)上記(1)から上記(7)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記圧粉体の相対密度は、90%以上であってもよい。 (8) In any of the powder magnetic cores for motor cores described above in (1) to (7), the relative density of the powder compact may be 90% or more.
上記圧粉体の飽和磁束密度等の磁気特性は、高くなり易い。上記圧粉体の強度等の機械的特性は、高くなり易い。 The magnetic properties of the above-mentioned compact, such as saturation magnetic flux density, tend to be high. The mechanical properties of the above-mentioned compact, such as strength, tend to be high.
(9)上記(1)から上記(8)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記圧粉体は、複数の面部と、隣り合う前記面部の間の角部と、を有し、前記角部の曲率半径は、0.5mm以上であってもよい。 (9) In any of the powder magnetic cores for motor cores described above in (1) to (8), the powder compact may have a plurality of surface portions and corner portions between adjacent surface portions, and the radius of curvature of the corner portions may be 0.5 mm or more.
角部の曲率半径が0.5mm以上であることで、面部を覆う第一絶縁被覆の厚さと角部を覆う第一絶縁被覆の厚さとが均一になり易い。曲率半径が0.5mm以上である角部は、損傷し難い。 By having a corner radius of curvature of 0.5 mm or more, the thickness of the first insulating coating covering the surface and the thickness of the first insulating coating covering the corner are more likely to be uniform. Corners with a curvature radius of 0.5 mm or more are less likely to be damaged.
(10)上記(9)のモータコア用の圧粉磁心において、前記角部の曲率半径は、3.0mm以下であってもよい。 (10) In the powder magnetic core for a motor core described in (9) above, the radius of curvature of the corner portion may be 3.0 mm or less.
角部の曲率半径が3.0mm以下であることで、圧粉体の断面積を大きくし易い。 By having a corner curvature radius of 3.0 mm or less, it is easy to increase the cross-sectional area of the compact.
(11)上記(1)から上記(10)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記鉄基粒子の平均粒径は、30μm以上350μm以下であってもよい。 (11) In any of the powder magnetic cores for motor cores described above in (1) to (10), the average particle size of the iron-based particles may be 30 μm or more and 350 μm or less.
平均粒径が30μm以上である鉄基粒子の比透磁率は、大きくなり易い。平均粒径が300μm以下である鉄基粒子の渦電流損は、小さくなり易い。 Iron-based particles with an average particle size of 30 μm or more tend to have a high relative permeability. Iron-based particles with an average particle size of 300 μm or less tend to have a low eddy current loss.
(12)上記(1)から上記(11)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心において、前記鉄基粒子は、純鉄または鉄合金であり、前記鉄合金は、Fe-Si系合金またはFe-Al系合金であってもよい。 (12) In any of the powder magnetic cores for motor cores described above in (1) to (11), the iron-based particles are pure iron or an iron alloy, and the iron alloy may be an Fe-Si alloy or an Fe-Al alloy.
純鉄で構成される鉄基粒子の飽和磁束密度は、鉄合金よりも高い。そのため、純鉄で構成される鉄基粒子を有する圧粉体の飽和磁束密度は、高くなり易い。また、純鉄で構成される鉄基粒子は、鉄合金よりも成形性に優れる。そのため、純鉄で構成される鉄基粒子を有する圧粉体の相対密度は、高くなり易い。 The saturation magnetic flux density of iron-based particles made of pure iron is higher than that of iron alloys. Therefore, the saturation magnetic flux density of compacts containing iron-based particles made of pure iron is likely to be high. In addition, iron-based particles made of pure iron have better formability than iron alloys. Therefore, the relative density of compacts containing iron-based particles made of pure iron is likely to be high.
鉄合金の電気抵抗は、純鉄よりも大きい。そのため、鉄合金で構成される鉄基粒子の渦電流損等の鉄損は、小さくなり易い。よって、鉄合金で構成される鉄基粒子を有するモータコア用の圧粉磁心の損失は、小さくなり易い。 The electrical resistance of iron alloys is higher than that of pure iron. Therefore, iron loss, such as eddy current loss, of iron-based particles made of iron alloys tends to be small. Therefore, losses in powder magnetic cores for motor cores that contain iron-based particles made of iron alloys tend to be small.
(13)本開示の一態様のステータコアは、アキシャルギャップモータのステータコアであって、上記(1)から上記(12)のいずれかのモータコア用の圧粉磁心を備える。 (13) A stator core according to one embodiment of the present disclosure is a stator core for an axial gap motor, and includes a powder magnetic core for a motor core according to any one of (1) to (12) above.
上記ステータコアは、上記モータコア用の圧粉磁心を備えるため、電気絶縁性に優れる。 The stator core has excellent electrical insulation properties because it is equipped with a powder magnetic core for the motor core.
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
Details of the embodiments of the present disclosure
The details of the embodiments of the present disclosure are described below. In the drawings, the same reference numerals indicate the same objects.
《実施形態1》
〔モータコア用の圧粉磁心〕
図1から図3を参照して、実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1を説明する。実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1は、図2に示すように、圧粉体10と第一絶縁被覆50とを備える。圧粉体10は、図3に示すように、複数の被覆粒子15の集合体で構成されている。図3は、図2の領域Aを拡大して示している。図2は、図1のモータコア用の圧粉磁心1のII-II断面図である。図3に示すように、各被覆粒子15は、鉄基粒子151と第二絶縁被覆152とを有する。第二絶縁被覆152は、鉄基粒子151の表面を覆っている。第一絶縁被覆50は、図2に示すように、圧粉体10の表面を覆っている。実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1の特徴の一つは、図2に示す第一絶縁被覆50が特定の材質で構成されている点にある。
First Embodiment
[Dust core for motor core]
A motor core powder core 1 according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 2, the motor core powder core 1 according to the first embodiment includes a powder compact 10 and a first insulating coating 50. As shown in FIG. 3, the powder compact 10 is composed of an aggregate of a plurality of coated particles 15. FIG. 3 shows an enlarged view of region A in FIG. 2. FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor core powder core 1 according to the first embodiment, taken along line II-II of FIG. 1. As shown in FIG. 3, each coated particle 15 includes an iron-based particle 151 and a second insulating coating 152. The second insulating coating 152 covers the surface of the iron-based particle 151. As shown in FIG. 2, the first insulating coating 50 covers the surface of the powder compact 10. One of the features of the motor core powder core 1 according to the first embodiment is that the first insulating coating 50 shown in FIG. 2 is made of a specific material.
図1に示す実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1は、例えば、図4を参照する後述の実施形態2のステータコア7を構築する。ステータコア7を構築するモータコア用の圧粉磁心1の圧粉体10は、図2に示すように、後述するヨーク30とティース20とを備える。図4に示すステータコア7は、例えば、図5を参照する後述のステータ8、および図6を参照する後述のアキシャルギャップモータ9に用いられる。 The powder magnetic core 1 for a motor core of embodiment 1 shown in Figure 1 is used to construct, for example, a stator core 7 of embodiment 2 described below with reference to Figure 4. The compact 10 of the powder magnetic core 1 for a motor core that constructs the stator core 7 includes a yoke 30 and teeth 20 described below, as shown in Figure 2. The stator core 7 shown in Figure 4 is used, for example, in a stator 8 described below with reference to Figure 5, and an axial gap motor 9 described below with reference to Figure 6.
[圧粉体]
図2に示す圧粉体10は、図3に示すように、複数の被覆粒子15の集合体で構成されている。圧粉体10の形状は、適宜選択できる。圧粉体10は、図2に示すように、複数の面部11と角部12とを有する。上述したように圧粉体10がヨーク30およびティース20を備える場合、面部11は、後述するヨーク30の外周面31、内周面32、上面33、下面34、第一側面、および第二側面と、後述するティース20の側面21および端面22とである。面部11は、平面状や曲面状である。角部12は、隣り合う面部11同士の間に設けられている。角部12は、角部12を構成する稜線に直交する断面において、第一変曲点と第二変曲点とで挟まれる間の領域をいう。第一変曲点とは、上記断面において、隣り合う面部11のうち第一の面部11の曲率が変化する点である。第二変曲点とは、上記断面において、隣り合う面部11のうち第二の面部11の曲率が変化する点である。
[Powder compact]
The green compact 10 shown in FIG. 2 is composed of an aggregate of multiple coated particles 15, as shown in FIG. 3 . The shape of the green compact 10 can be selected as appropriate. As shown in FIG. 2 , the green compact 10 has multiple surface portions 11 and corner portions 12. When the green compact 10 includes a yoke 30 and teeth 20 as described above, the surface portions 11 are the outer peripheral surface 31, inner peripheral surface 32, upper surface 33, lower surface 34, first side surface, and second side surface of the yoke 30, as well as the side surface 21 and end surface 22 of the teeth 20, as described below. The surface portions 11 are flat or curved. The corner portions 12 are provided between adjacent surface portions 11. The corner portions 12 refer to the region between a first inflection point and a second inflection point in a cross section perpendicular to the ridge line constituting the corner portions 12. The first inflection point is the point at which the curvature of a first surface portion 11 changes among adjacent surface portions 11 in the cross section. The second inflection point is a point at which the curvature of the second surface portion 11 of the adjacent surface portions 11 changes in the cross section.
(角部)
複数の角部12は、曲面である角部12を含む。曲面である角部12のうち、第一絶縁被覆50で覆われている角部12の曲率半径は、例えば、0.5mm以上である。角部12の曲率半径が0.5mm以上であることで、面部11を覆う第一絶縁被覆50の厚さと角部12を覆う第一絶縁被覆50の厚さとが均一になり易い。曲面である角部12のうち、第一絶縁被覆50で覆われていない角部12の曲率半径は、0.5mm以上であってもよいし、0.5mm未満であってもよい。曲率半径が0.5mm以上である角部12は、損傷し難い。第一絶縁被覆50で覆われていない角部12の曲率半径も、例えば0.5mm以上である。第一絶縁被覆50で覆われている角部12の曲率半径、および第一絶縁被覆50で覆われていない角部12の曲率半径は、更に0.8mm以上、特に1.0mm以上でもよい。第一絶縁被覆50で覆われている角部12の曲率半径、および第一絶縁被覆50で覆われていない角部12の曲率半径の上限は、実用上、3.0mmである。角部12の曲率半径が3.0mm以下であることで、圧粉体10の断面積を大きくし易い。第一絶縁被覆50で覆われている角部12の曲率半径、および第一絶縁被覆50で覆われていない角部12の曲率半径は、0.5mm以上3.0mm以下、更に0.8mm以上3.0mm以下、特に1.0mm以上3.0mm以下でもよい。角部12が曲率半径の異なる複数の曲面で構成されている場合、最小の曲率半径を角部12の曲率半径とする。
(Corner)
The multiple corners 12 include corners 12 that are curved. Of the corners 12 that are curved, the radius of curvature of the corners 12 that are covered with the first insulating coating 50 is, for example, 0.5 mm or more. When the radius of curvature of the corners 12 is 0.5 mm or more, the thickness of the first insulating coating 50 that covers the surface portion 11 and the thickness of the first insulating coating 50 that covers the corners 12 are likely to be uniform. Of the corners 12 that are curved, the radius of curvature of the corners 12 that are not covered with the first insulating coating 50 may be 0.5 mm or more, or may be less than 0.5 mm. Corners 12 with a radius of curvature of 0.5 mm or more are less likely to be damaged. The radius of curvature of the corners 12 that are not covered with the first insulating coating 50 is also, for example, 0.5 mm or more. The radius of curvature of the corners 12 covered with the first insulating coating 50 and the radius of curvature of the corners 12 not covered with the first insulating coating 50 may be 0.8 mm or more, particularly 1.0 mm or more. The upper limit of the radius of curvature of the corners 12 covered with the first insulating coating 50 and the radius of curvature of the corners 12 not covered with the first insulating coating 50 is practically 3.0 mm. Having a radius of curvature of the corners 12 of 3.0 mm or less facilitates increasing the cross-sectional area of the powder compact 10. The radius of curvature of the corners 12 covered with the first insulating coating 50 and the radius of curvature of the corners 12 not covered with the first insulating coating 50 may be 0.5 mm or more and 3.0 mm or less, particularly 0.8 mm or more and 3.0 mm or less, particularly 1.0 mm or more and 3.0 mm or less. When the corners 12 are composed of multiple curved surfaces with different radii of curvature, the smallest radius of curvature is used as the radius of curvature of the corners 12.
(構成材料)
図3に示すように、被覆粒子15は、鉄基粒子151と第二絶縁被覆152とを有する。
(Constituent materials)
As shown in FIG. 3 , the coated particle 15 has an iron-based particle 151 and a second insulating coating 152 .
〈鉄基粒子〉
鉄基粒子151は、軟磁性材料で構成されている。軟磁性材料は、純鉄、または鉄合金である。純鉄とは、Fe(鉄)の純度が99%以上である。即ち、純鉄とは、Feの含有割合が99質量%以上のものである。この含有割合は、軟磁性材料の質量を100質量%とした割合である。純鉄で構成される鉄基粒子151の飽和磁束密度は、鉄合金よりも高い。そのため、純鉄で構成される鉄基粒子151を有する圧粉体10の飽和磁束密度は、高くなり易い。また、純鉄で構成される鉄基粒子151は、鉄合金よりも成形性に優れる。そのため、純鉄で構成される鉄基粒子151を有する圧粉体10の相対密度は、高くなり易い。
<Iron-based particles>
The iron-based particles 151 are made of a soft magnetic material. The soft magnetic material is pure iron or an iron alloy. Pure iron refers to iron (Fe) with a purity of 99% or more. That is, pure iron refers to iron with an Fe content of 99% by mass or more. This content is expressed as a percentage relative to the mass of the soft magnetic material being 100% by mass. The iron-based particles 151 made of pure iron have a higher saturation magnetic flux density than iron alloys. Therefore, the saturation magnetic flux density of the powder compact 10 containing the iron-based particles 151 made of pure iron is likely to be high. Furthermore, the iron-based particles 151 made of pure iron have better moldability than iron alloys. Therefore, the relative density of the powder compact 10 containing the iron-based particles 151 made of pure iron is likely to be high.
鉄合金とは、添加元素を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなるものである。鉄合金は、Feを最も多く含む。鉄合金は、例えば、Fe-Si(ケイ素)系合金、Fe-Al(アルミニウム)系合金、Fe-Si-Al系合金、およびFe-Ni(ニッケル)系合金からなる群より選択される少なくとも一種である。Fe-Si系合金は、例えば、ケイ素鋼である。Fe-Si-Al系合金は、例えば、センダストである。Fe-Ni系合金は、例えば、パーマロイである。鉄合金の電気抵抗は、純鉄よりも大きい。そのため、鉄合金で構成される鉄基粒子151の渦電流損等の鉄損は、小さくなり易い。よって、鉄合金で構成される鉄基粒子151を有するモータコア用の圧粉磁心1の損失は、小さくなり易い。モータコア用の圧粉磁心1は、純鉄で構成される鉄基粒子151と鉄合金で構成される鉄基粒子151との双方を含んでいてもよい。 An iron alloy contains additive elements, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities. Iron alloys contain the most Fe. For example, the iron alloy is at least one selected from the group consisting of Fe-Si (silicon)-based alloys, Fe-Al (aluminum)-based alloys, Fe-Si-Al-based alloys, and Fe-Ni (nickel)-based alloys. An example of an Fe-Si-based alloy is silicon steel. An example of an Fe-Si-Al-based alloy is sendust. An example of an Fe-Ni-based alloy is permalloy. The electrical resistance of iron alloys is higher than that of pure iron. Therefore, iron loss, such as eddy current loss, of iron-based particles 151 made of iron alloys tends to be small. Therefore, loss in a powder magnetic core 1 for a motor core having iron-based particles 151 made of iron alloys tends to be small. The powder magnetic core 1 for a motor core may include both iron-based particles 151 made of pure iron and iron-based particles 151 made of an iron alloy.
鉄基粒子151の平均粒径は、例えば、30μm以上350μm以下である。平均粒径が30μm以上である鉄基粒子151の比透磁率は、大きくなり易い。平均粒径が350μm以下である鉄基粒子151の渦電流損は、小さくなり易い。鉄基粒子151の平均粒径は、更に50μm以上280μm以下、特に70μm以上260μm以下である。 The average particle size of the iron-based particles 151 is, for example, 30 μm or more and 350 μm or less. Iron-based particles 151 with an average particle size of 30 μm or more tend to have a high relative permeability. Iron-based particles 151 with an average particle size of 350 μm or less tend to have a low eddy current loss. The average particle size of the iron-based particles 151 is further preferably 50 μm or more and 280 μm or less, and particularly preferably 70 μm or more and 260 μm or less.
鉄基粒子151の平均粒径は、次のようにして求められる。圧粉体10の断面をSEM(Scanning Electron Microscope)で観察する。断面の観察画像を取得する。SEMの倍率は、50倍以上300倍以下とする。観察画像のサイズは、2400μm×1800μmである。観察画像の取得数は、50個以上とする。1断面につき1つの観察画像を取得してもよいし、1断面につき複数の観察画像を取得してもよい。取得した各観察画像を画像処理して鉄基粒子151の輪郭を抽出する。画像処理は、例えば、二値化処理である。各観察画像中に存在する全ての鉄基粒子151の各々について、面積を求める。各面積と同じ面積を有する円の直径を求める。求めた全ての直径の平均値を求める。この平均値を鉄基粒子151の平均粒径とする。平均粒径を求めるための測定数は、500以上である。The average particle size of the iron-based particles 151 is determined as follows: The cross section of the powder compact 10 is observed using a scanning electron microscope (SEM). An observation image of the cross section is acquired. The SEM magnification is 50x or more and 300x or less. The size of the observation image is 2400 μm × 1800 μm. At least 50 observation images are acquired. One observation image may be acquired per cross section, or multiple observation images may be acquired per cross section. Each acquired observation image is subjected to image processing to extract the outline of the iron-based particles 151. Image processing may be, for example, binarization processing. The area of each of all iron-based particles 151 present in each observation image is determined. The diameter of a circle having the same area as each area is determined. The average of all the diameters determined is calculated. This average is used as the average particle size of the iron-based particles 151. At least 500 measurements are required to determine the average particle size.
〈第二絶縁被覆〉
第二絶縁被覆152は、鉄基粒子151を覆っている。第二絶縁被覆152は、渦電流損等の鉄損を低減できる。第二絶縁被覆152を備えるモータコア用の圧粉磁心1は、損失を低減し易い。第二絶縁被覆152の材質は、例えば、リン酸塩、シリカ、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種である。リン酸塩は、鉄基粒子151との密着性に優れる上に、変形性にも優れる。そのため、第二絶縁被覆152は、後述するモータコア用の圧粉磁心の製造方法における圧粉体10を作製する工程Aにおいて、上述の鉄基粒子151の変形に追従して変形し易く、損傷し難い。よって、このようなモータコア用の圧粉磁心1は、損失を低減し易い。渦電流損等の鉄損を低減する効果を有する限りにおいて第二絶縁被覆152に上記例示以外の材質が用いられることを許容する。
<Second insulating coating>
The second insulating coating 152 covers the iron-based particles 151. The second insulating coating 152 can reduce iron loss such as eddy current loss. A powder magnetic core 1 for a motor core including the second insulating coating 152 is likely to reduce loss. The material of the second insulating coating 152 is, for example, at least one selected from the group consisting of phosphate, silica, magnesium oxide, and aluminum oxide. Phosphate has excellent adhesion to the iron-based particles 151 and also excellent deformability. Therefore, the second insulating coating 152 is likely to deform in response to the deformation of the iron-based particles 151 and is unlikely to be damaged in step A of producing the compact 10 in the manufacturing method of a powder magnetic core for a motor core described below. Therefore, such a powder magnetic core 1 for a motor core is likely to reduce loss. Materials other than those exemplified above may be used for the second insulating coating 152 as long as they are effective in reducing iron loss such as eddy current loss.
第二絶縁被覆152の厚さは、例えば10nm以上1000nm以下である。厚さが10nm以上である第二絶縁被覆152は、隣り合う鉄基粒子151同士を絶縁し易い。第二絶縁被覆152の厚さが1000nm以下であることで、圧粉体10の相対密度が高くなり易い。第二絶縁被覆152の厚さは、更に30nm以上700nm以下、特に50nm以上500nm以下である。 The thickness of the second insulating coating 152 is, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less. A second insulating coating 152 with a thickness of 10 nm or more easily insulates adjacent iron-based particles 151 from each other. A second insulating coating 152 with a thickness of 1000 nm or less easily increases the relative density of the powder compact 10. The thickness of the second insulating coating 152 is further preferably 30 nm or more and 700 nm or less, and particularly preferably 50 nm or more and 500 nm or less.
第二絶縁被覆152の厚さは、次のようにして求められる。圧粉体10の断面をTEM(Transmission Electron Microscope)で観察する。断面の観察画像を取得する。TEMの倍率は、100000倍以上300000倍以下とする。観察画像のサイズは、2μm×2μmである。観察画像の取得数は、10個以上とする。1断面につき1つの観察画像を取得してもよいし、1断面につき複数の観察画像を取得してもよい。各観察画像中に存在する全ての被覆粒子15の各々について、第二絶縁被覆152の厚さを測定する。1つの被覆粒子15あたり、鉄基粒子151の輪郭の法線に沿った第二絶縁被覆152の長さを10箇所以上測定する。全ての上記長さの平均値を第二絶縁被覆152の厚さとする。この厚さを求めるための測定数は、100以上とする。The thickness of the second insulating coating 152 is determined as follows: The cross section of the powder compact 10 is observed using a TEM (Transmission Electron Microscope). An observation image of the cross section is obtained. The TEM magnification is 100,000 times or more and 300,000 times or less. The size of the observation image is 2 μm x 2 μm. Ten or more observation images are obtained. One observation image may be obtained per cross section, or multiple observation images may be obtained per cross section. The thickness of the second insulating coating 152 is measured for each of all coated particles 15 present in each observation image. For each coated particle 15, the length of the second insulating coating 152 along the normal to the outline of the iron-based particle 151 is measured at ten or more locations. The average of all these lengths is defined as the thickness of the second insulating coating 152. The number of measurements required to determine this thickness is 100 or more.
(相対密度)
圧粉体10の相対密度は、例えば90%以上である。相対密度が90%以上である圧粉体10の飽和磁束密度は、高くなり易い。相対密度が90%以上である圧粉体10の強度等の機械的特性は、高くなり易い。また、相対密度が90%以上である圧粉体10は、圧粉体10の内部から圧粉体10の外部に連通する空隙が少ない。この連通する空隙は、ほとんどない場合もある。そのため、圧粉体10の表面の全域を覆うように後述する第一絶縁被覆50を形成しても、第一絶縁被覆50の形成過程で、圧粉体10の内部の空気が第一絶縁被覆50を突き破って外部に抜けることが生じ難い。よって、第一絶縁被覆50にピンホールが形成され難い。即ち、相対密度の高い圧粉体10は、電気絶縁性に優れる第一絶縁被覆50を形成し易い。相対密度は、更に93%以上、特に95%以上である。相対密度は、99%以下である。即ち、相対密度は、90%以上99%以下、更に93%以上99%以下、特に95%以上99%以下である。
(relative density)
The relative density of the powder compact 10 is, for example, 90% or more. A powder compact 10 with a relative density of 90% or more is likely to have a high saturation magnetic flux density. A powder compact 10 with a relative density of 90% or more is likely to have high mechanical properties, such as strength. Furthermore, a powder compact 10 with a relative density of 90% or more has few voids communicating from the interior to the exterior of the powder compact 10. In some cases, these voids are almost nonexistent. Therefore, even if the first insulating coating 50 (described below) is formed to cover the entire surface of the powder compact 10, air inside the powder compact 10 is unlikely to break through the first insulating coating 50 and escape to the outside during the formation of the first insulating coating 50. Therefore, pinholes are unlikely to form in the first insulating coating 50. In other words, a powder compact 10 with a high relative density is likely to form a first insulating coating 50 with excellent electrical insulation properties. The relative density is preferably 93% or more, and particularly 95% or more. The relative density is 99% or less. That is, the relative density is 90% or more and 99% or less, more preferably 93% or more and 99% or less, and particularly preferably 95% or more and 99% or less.
圧粉体10の相対密度は、圧粉体10の真密度に対する実際の圧粉体10の密度の比率(%)をいう。即ち、圧粉体10の相対密度は、[(実際の圧粉体10の密度/圧粉体10の真密度)×100]によって求められる。実際の圧粉体10の密度は、アルキメデス法によって求めることができる。圧粉体10の真密度とは、内部に空隙が含まれていないとしたときの理論密度のことである。 The relative density of the powder compact 10 refers to the ratio (%) of the actual density of the powder compact 10 to the true density of the powder compact 10. In other words, the relative density of the powder compact 10 is calculated by [(actual density of the powder compact 10 / true density of the powder compact 10) x 100]. The actual density of the powder compact 10 can be calculated using the Archimedes method. The true density of the powder compact 10 is the theoretical density when no voids are present inside.
(ヨーク)
ヨーク30は、モータコア用の圧粉磁心1が図4に示す円環状のステータコア7を構築した際、ステータコア7の軸周りの方向に並ぶティース20のうち、隣り合うティース20同士を磁気的に結合する。実施形態1では、ヨーク30の形状は扇板状である。実施形態1とは異なり、ヨーク30の形状は円環板状であってもよい。
(yoke)
When the powder magnetic core 1 for a motor core is used to construct the annular stator core 7 shown in Fig. 4, the yoke 30 magnetically couples adjacent teeth 20 among the teeth 20 arranged in the direction around the axis of the stator core 7. In the first embodiment, the shape of the yoke 30 is a fan plate. Unlike the first embodiment, the shape of the yoke 30 may be an annular plate.
実施形態1のヨーク30は、外周面31と内周面32と上面33と下面34と第一側面と第二側面とを有する。上面33および下面34の各々は、外周面31と内周面32と第一側面と第二側面とをつなぐ面である。ここでいう上下は、ヨーク30の互いに向き合う二面のうち、ティース20のある面を上面と称していて、ティース20のない面を下面と称している。この上下は、図6を参照して後述するように、モータコア用の圧粉磁心1を用いてアキシャルギャップモータ9を構築した際、アキシャルギャップモータ9の上下と必ずしも一致しない。図6に示すアキシャルギャップモータ9では、ヨーク30の下面34が図6に示すケース92の内面に向かい合っている。上面33、下面34、第一側面、および第二側面は、平面状である。上面33と外周面31との間、上面33と内周面32との間、上面33と第一側面との間、上面33と第二側面との間、下面34と外周面31との間、下面34と内周面32との間、下面34と第一側面との間、および、下面34と第二側面との間には、角部12が設けられている。 The yoke 30 of embodiment 1 has an outer peripheral surface 31, an inner peripheral surface 32, an upper surface 33, a lower surface 34, a first side surface, and a second side surface. The upper surface 33 and the lower surface 34 each connect the outer peripheral surface 31, the inner peripheral surface 32, the first side surface, and the second side surface. The "upper" and "lower" refer to the two opposing surfaces of the yoke 30, with the surface having the teeth 20 referred to as the "upper surface," and the surface without the teeth 20 referred to as the "lower surface." As will be described later with reference to FIG. 6 , this "upper" and "lower" do not necessarily coincide with the upper and lower surfaces of the axial gap motor 9 when the axial gap motor 9 is constructed using the motor core powder magnetic core 1. In the axial gap motor 9 shown in FIG. 6 , the lower surface 34 of the yoke 30 faces the inner surface of the case 92 shown in FIG. 6 . The upper surface 33, the lower surface 34, the first side surface, and the second side surface are planar. Corners 12 are provided between the upper surface 33 and the outer peripheral surface 31, between the upper surface 33 and the inner peripheral surface 32, between the upper surface 33 and the first side surface, between the upper surface 33 and the second side surface, between the lower surface 34 and the outer peripheral surface 31, between the lower surface 34 and the inner peripheral surface 32, between the lower surface 34 and the first side surface, and between the lower surface 34 and the second side surface.
(ティース)
ティース20は、モータコア用の圧粉磁心1が図5に示すステータ8のステータコア7を構築した際、コイル80が設けられる。実施形態1のようにヨーク30の形状が扇板状である場合、1つのヨーク30に対するティース20の数は、実施形態1のように1つであってもよいし、実施形態1とは異なり2つ以上であってもよい。実施形態1とは異なりヨーク30の形状が円環板状である場合、ヨーク30に対するティース20の数は、複数である。ティース20は、ヨーク30の上面33につながっている。本例のティース20とヨーク30とは一体に構成されている。一体に構成されるヨーク30とティース20との間には、磁気ギャップとなる隙間が生じない。よって、ティース20からヨーク30に磁束が良好に通過する。
(Teeth)
When the powder magnetic core 1 for a motor core is used to construct the stator core 7 of the stator 8 shown in FIG. 5 , the teeth 20 are provided with coils 80. When the yoke 30 has a fan-shaped configuration as in the first embodiment, the number of teeth 20 for one yoke 30 may be one as in the first embodiment, or may be two or more, unlike the first embodiment. When the yoke 30 has an annular plate shape, unlike the first embodiment, the number of teeth 20 for one yoke 30 is multiple. The teeth 20 are connected to the upper surface 33 of the yoke 30. In this example, the teeth 20 and yoke 30 are integrally configured. No gap that would become a magnetic gap is created between the integrally configured yoke 30 and teeth 20. Therefore, magnetic flux passes smoothly from the teeth 20 to the yoke 30.
ティース20の形状は、角柱状または円柱状である。角柱状または円柱状とは、ティース20の軸に沿った方向に直交する平面で切断した断面形状が多角形状または円形状をいう。ティース20の軸に沿った方向とは、ヨーク30の下面34に垂直に沿った方向である。多角形状とは、三角形または四角形などである。三角形は、正三角形または二等辺三角形などである。四角形は、台形または長方形などである。円形状とは、真円または楕円などである。多角形状および円形状とは、幾何学上の多角形および円形だけでなく、実質的に多角形および円形と見なされる範囲が含まれる。多角形状は、例えば、角部に丸みを有する形状を含む。上記断面形状は、ティース20の軸に沿った方向に一様である。ティース20は、先端に向かうに従って先細るテーパー状に構成されていてもよい。 The teeth 20 are shaped like a prism or a cylinder. Prismatic or cylindrical refers to a polygonal or circular cross-section taken along a plane perpendicular to the axial direction of the teeth 20. The axial direction of the teeth 20 refers to a direction perpendicular to the lower surface 34 of the yoke 30. A polygonal shape is a triangle or a square. A triangle is an equilateral triangle or an isosceles triangle. A square is a trapezoid or a rectangle. A circle is a perfect circle or an ellipse. Polygonal and circular shapes include not only geometric polygons and circles, but also shapes that are essentially considered polygonal and circular. A polygonal shape includes, for example, shapes with rounded corners. The cross-sectional shape is uniform in the axial direction of the teeth 20. The teeth 20 may be tapered toward their tips.
本例のティース20の形状は、台形柱状である。本例のティース20の上記断面形状は、台形である。本例のティース20における上記断面形状は、ティース20の軸に沿った方向に一様である。形状が台形柱状であるティース20は、断面積を大きくし易い。形状が台形柱状であるティース20は、モータコア用の圧粉磁心1のデッドスペースを低減し易く、占積率の高いステータ8を構築し易い。 The shape of the teeth 20 in this example is a trapezoidal column. The cross-sectional shape of the teeth 20 in this example is trapezoidal. The cross-sectional shape of the teeth 20 in this example is uniform in the direction along the axis of the teeth 20. Teeth 20 with a trapezoidal column shape can easily have a large cross-sectional area. Teeth 20 with a trapezoidal column shape can easily reduce dead space in the powder magnetic core 1 for the motor core, making it easy to construct a stator 8 with a high space factor.
ティース20は、側面21と端面22とを有する。側面21は、ヨーク30の上面33につながる面である。端面22は、側面21の端部につながる面である。側面21の端部は、上面33につながる側とは反対側に位置する。側面21と端面22との間には、上述した角部12が設けられている。 The teeth 20 have a side surface 21 and an end surface 22. The side surface 21 is a surface that connects to the top surface 33 of the yoke 30. The end surface 22 is a surface that connects to the end of the side surface 21. The end of the side surface 21 is located on the opposite side from the side that connects to the top surface 33. The corner portion 12 described above is provided between the side surface 21 and the end surface 22.
[第一絶縁被覆]
第一絶縁被覆50は、モータコア用の圧粉磁心1の電気絶縁性を向上する。第一絶縁被覆50は、圧粉体10の表面を覆っている。第一絶縁被覆50が覆っている領域は、圧粉体10の表面の一部の領域であってもよいし、圧粉体10の表面の全域であってもよい。図2は、説明の便宜上、圧粉体10の表面の全域を第一絶縁被覆50が覆った状態を示している。例えば、モータコア用の圧粉磁心1が図5に示すステータ8のステータコア7を構築する場合、第一絶縁被覆50が覆っている領域は、少なくとも、圧粉体10のヨーク30およびティース20とコイル80との間の領域である。具体的には、第一絶縁被覆50が覆っている領域は、少なくともヨーク30の上面33とティース20の側面21とである。
[First insulating coating]
The first insulating coating 50 improves the electrical insulation of the powder core 1 for a motor core. The first insulating coating 50 covers the surface of the powder compact 10. The area covered by the first insulating coating 50 may be a partial area of the surface of the powder compact 10, or the entire surface of the powder compact 10. For convenience of explanation, FIG. 2 shows a state in which the first insulating coating 50 covers the entire surface of the powder compact 10. For example, if the powder core 1 for a motor core is used to form the stator core 7 of the stator 8 shown in FIG. 5 , the area covered by the first insulating coating 50 is at least the yoke 30 of the powder compact 10 and the area between the teeth 20 and the coil 80. Specifically, the area covered by the first insulating coating 50 is at least the top surface 33 of the yoke 30 and the side surfaces 21 of the teeth 20.
(構成材料)
第一絶縁被覆50は、樹脂とFeとを含む。樹脂は、例えば、エポキシ系、アクリル系、フッ素系、およびポリイミド系からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含む。これらの樹脂は、圧粉磁心1の電気絶縁性を向上し易い。Feは、代表的には化合物の状態で存在していると考えられる。
(Constituent materials)
The first insulating coating 50 contains a resin and Fe. The resin contains, for example, at least one resin selected from the group consisting of epoxy-based, acrylic-based, fluorine-based, and polyimide-based resins. These resins tend to improve the electrical insulation of the powder magnetic core 1. It is believed that Fe is typically present in the form of a compound.
第一絶縁被覆50に占めるFeの含有割合は、0.5質量%以上10質量%以下である。この含有割合は、第一絶縁被覆50の質量を100質量%とした割合である。Feの含有割合が上記範囲を満たす第一絶縁被覆50は、モータコア用の圧粉磁心1の電気絶縁性を向上し易い。Feの含有割合は、更に0.5質量%以上8質量%以下、特に1質量%以上6質量%以下である。 The Fe content of the first insulating coating 50 is 0.5% by mass or more and 10% by mass or less. This content is the ratio when the mass of the first insulating coating 50 is 100% by mass. A first insulating coating 50 whose Fe content falls within the above range is likely to improve the electrical insulation of the powder magnetic core 1 for a motor core. The Fe content is further preferably 0.5% by mass or more and 8% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or more and 6% by mass or less.
Feの含有割合は、SEM-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)で第一絶縁被覆50の表面を面分析することで求められる。SEM-EDXの倍率は、100倍とする。観察視野のサイズは、1000μm×1000μmである。測定数は、10以上である。その平均値が、Feの含有割合である。 The Fe content is determined by area analysis of the surface of the first insulating coating 50 using SEM-EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). The magnification of the SEM-EDX is 100x. The size of the observation field is 1000 μm x 1000 μm. The number of measurements is 10 or more. The average value is the Fe content.
(厚さ)
第一絶縁被覆50の厚さは、例えば、5μm以上100μm以下である。厚さが5μm以上である第一絶縁被覆50は、モータコア用の圧粉磁心1の電気絶縁性を向上し易い。第一絶縁被覆50の厚さが100μm以下であることで、モータコア用の圧粉磁心1が大きくなり難い。第一絶縁被覆50の厚さは、更に7μm以上80μm以下、特に10μm以上60μm以下である。
(Thickness)
The thickness of the first insulating coating 50 is, for example, 5 μm or more and 100 μm or less. A first insulating coating 50 having a thickness of 5 μm or more is likely to improve the electrical insulation of the motor core powder core 1. When the thickness of the first insulating coating 50 is 100 μm or less, the motor core powder core 1 is less likely to become large. The thickness of the first insulating coating 50 is further preferably 7 μm or more and 80 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 60 μm or less.
第一絶縁被覆50の厚さは、電磁誘導式の膜厚計を用いて求められる。膜厚計のプローブを第一絶縁被覆50の表面に接触させることで、第一絶縁被覆50の厚さが測定される。測定箇所は、圧粉体10の平面に設けられた第一絶縁被覆50とする。測定数は、100以上である。その平均値が、第一絶縁被覆50の厚さである。 The thickness of the first insulating coating 50 is determined using an electromagnetic induction type film thickness meter. The thickness of the first insulating coating 50 is measured by contacting the probe of the film thickness meter with the surface of the first insulating coating 50. The measurement point is the first insulating coating 50 provided on the flat surface of the powder compact 10. The number of measurements is 100 or more. The average value is the thickness of the first insulating coating 50.
(硬さ)
第一絶縁被覆50の硬さは、例えば、200MPa以上である。硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆50は、圧粉体10を機械的に保護し易い。硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆50は、架橋密度が比較的高い。架橋密度が高い第一絶縁被覆50は、電気絶縁性に優れる。即ち、硬さが200MPa以上である第一絶縁被覆50は、モータコア用の圧粉磁心1の電気絶縁性を向上し易い。第一絶縁被覆50の硬さは、更に210MPa以上、特に220MPa以上でもよい。第一絶縁被覆50の硬さの上限は、例えば、400MPaである。硬さが400MPa以下である第一絶縁被覆50は、アキシャルギャップモータ9の駆動時の振動などによるクラックまたは割れなどの損傷が生じ難いため、モータコア用の圧粉磁心1の電気絶縁性を向上し易い。第一絶縁被覆50の硬さは、200MPa以上400MPa以下、更に210MPa以上380MPa以下、特に220MPa以上360MPa以下でもよい。
(Hardness)
The hardness of the first insulating coating 50 is, for example, 200 MPa or more. A first insulating coating 50 with a hardness of 200 MPa or more easily mechanically protects the powder compact 10. A first insulating coating 50 with a hardness of 200 MPa or more has a relatively high crosslink density. A first insulating coating 50 with a high crosslink density has excellent electrical insulation properties. That is, a first insulating coating 50 with a hardness of 200 MPa or more easily improves the electrical insulation of the powder core 1 for a motor core. The hardness of the first insulating coating 50 may further be 210 MPa or more, particularly 220 MPa or more. The upper limit of the hardness of the first insulating coating 50 is, for example, 400 MPa. A first insulating coating 50 with a hardness of 400 MPa or less is less likely to suffer damage such as cracks or breakage due to vibrations during operation of the axial gap motor 9, and therefore easily improves the electrical insulation of the powder core 1 for a motor core. The hardness of the first insulating coating 50 may be 200 MPa or more and 400 MPa or less, further 210 MPa or more and 380 MPa or less, particularly 220 MPa or more and 360 MPa or less.
第一絶縁被覆50の硬さは、ナノインデンテーション法によって求められる。ナノインデンターの圧子で第一絶縁被覆50の表面を押し込むことで、第一絶縁被覆50の硬さが測定される。測定数は、30以上である。その平均値が、第一絶縁被覆50の硬さである。 The hardness of the first insulating coating 50 is determined by nanoindentation. The hardness of the first insulating coating 50 is measured by pressing the surface of the first insulating coating 50 with the indenter of a nanoindenter. The number of measurements is 30 or more. The average value is the hardness of the first insulating coating 50.
〔モータコア用の圧粉磁心の製造方法〕
実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1は、以下の工程Aおよび工程Bを備えるモータコア用の圧粉磁心の製造方法により製造できる。
工程Aは、圧粉体10を作製する。
工程Bは、圧粉体10の表面に第一絶縁被覆50を形成する。
以下、各工程を詳細に説明する。
[Method for manufacturing powder magnetic core for motor core]
The powder magnetic core 1 for a motor core of the first embodiment can be manufactured by a manufacturing method for a powder magnetic core for a motor core including the following steps A and B.
In step A, a powder compact 10 is produced.
In step B, a first insulating coating 50 is formed on the surface of the powder compact 10 .
Each step will be described in detail below.
[工程A]
圧粉体10の作製は、原料粉末を加圧成形することで行える。
[Process A]
The green compact 10 can be produced by compressing raw material powder.
原料粉末は、複数の被覆粒子を含む。各被覆粒子は、鉄基粒子と第二絶縁被覆とを有する。鉄基粒子の材質および平均粒径は、上述の通りである。平均粒径が上述の範囲を満たす鉄基粒子は、取り扱い易い上に加圧成形し易い。平均粒径が上述の範囲を満たす鉄基粒子は、相対密度の高い圧粉体10を作製し易い。第二絶縁被覆の材質および厚さは、上述の通りである。第二絶縁被覆は、公知のリン酸塩皮膜処理によって鉄基粒子の表面に形成できる。原料段階での被覆粒子は、第二絶縁被覆によって鉄基粒子のほぼ全面が覆われている。原料粉末は、被覆粒子に加えて、バインダや潤滑剤を含んでもよい。後述するダイの内周面には潤滑剤を塗布してもよい。 The raw material powder includes a plurality of coated particles. Each coated particle has an iron-based particle and a second insulating coating. The material and average particle size of the iron-based particles are as described above. Iron-based particles whose average particle size falls within the above range are easy to handle and to compact. Iron-based particles whose average particle size falls within the above range facilitate the production of a green compact 10 with a high relative density. The material and thickness of the second insulating coating are as described above. The second insulating coating can be formed on the surface of the iron-based particle by a known phosphate coating process. In the raw material stage, the coated particles are covered almost entirely with the second insulating coating. The raw material powder may contain a binder and a lubricant in addition to the coated particles. A lubricant may be applied to the inner surface of the die, which will be described later.
原料粉末の加圧成形には、プレス成形機等が利用できる。プレス成形機は、ダイと上パンチと下パンチとを備える。ダイと下パンチとが、キャビティを形成する。キャビティは、原料粉末が充填される。上パンチと下パンチとが、キャビティ内に充填された原料粉末を加圧成形する。 A press molding machine can be used to press-mold the raw material powder. A press molding machine is equipped with a die, an upper punch, and a lower punch. The die and lower punch form a cavity, which is filled with the raw material powder. The upper punch and lower punch press-mold the raw material powder filled in the cavity.
加圧成形時の圧力は、例えば、500MPa以上2000MPa以下である。加圧成形時の圧力が500MPa以上であれば、相対密度が高い圧粉体10を製造できる。加圧成形時の圧力が2000MPa以下であれば、第二絶縁被覆が損傷し難い。加圧成形時の圧力は、更に700MPa以上1800MPa以下、特に800MPa以上1500MPa以下である。 The pressure during compaction is, for example, 500 MPa or more and 2000 MPa or less. If the pressure during compaction is 500 MPa or more, a green compact 10 with a high relative density can be produced. If the pressure during compaction is 2000 MPa or less, the second insulating coating is less likely to be damaged. The pressure during compaction is further preferably 700 MPa or more and 1800 MPa or less, and particularly preferably 800 MPa or more and 1500 MPa or less.
[工程B]
第一絶縁被覆50の形成は、圧粉体10と薬液とを化学反応させることで行える。
[Process B]
The first insulating coating 50 can be formed by causing a chemical reaction between the powder compact 10 and a chemical solution.
薬液には、圧粉体10の鉄基粒子151を溶解させて鉄基粒子151のFeをイオン化させる成分と、イオン化されたFeが作用して析出する樹脂とが含まれている。析出した樹脂とFeとが圧粉体の表面に付着して圧粉体の表面を覆う第一絶縁被覆50を形成する。このような薬液は、圧粉体10を構成する鉄基粒子151のFeをイオン化させるエッチング成分と、界面活性剤と、樹脂成分とを含む樹脂エマルションである。このような薬液は、例えば、エッチング促進成分および添加剤の少なくとも一方を更に含んでいてもよい。The chemical solution contains a component that dissolves the iron-based particles 151 in the powder compact 10 and ionizes the Fe in the iron-based particles 151, and a resin that precipitates in response to the ionized Fe. The precipitated resin and Fe adhere to the surface of the powder compact, forming a first insulating coating 50 that covers the surface of the powder compact. Such a chemical solution is a resin emulsion that contains an etching component that ionizes the Fe in the iron-based particles 151 that make up the powder compact 10, a surfactant, and a resin component. Such a chemical solution may further contain, for example, at least one of an etching-accelerating component and an additive.
化学反応は、圧粉体10と薬液とを接触、具体的には圧粉体10を薬液に浸漬させることで生じる。圧粉体10と薬液との接触時間を適宜選択することで、第一絶縁被覆50の厚さを調整できる。接触時間が長いほど、第一絶縁被覆50の厚さが厚くなり易い。また、接触時間が長いほど、第一絶縁被覆50に占めるFeの含有割合が多くなり易い。接触時間は、例えば、5秒以上2000秒以下である。接触時間が5秒以上であることで、Feの含有割合が0.5質量%以上である第一絶縁被覆50が形成される。接触時間が2000秒以下であることで、Feの含有割合が10質量%以下である第一絶縁被覆50が形成される。接触時間は、更に10秒以上1800秒以下、特に30秒以上1600秒以下である。The chemical reaction occurs when the powder compact 10 comes into contact with the chemical solution, specifically, when the powder compact 10 is immersed in the chemical solution. The thickness of the first insulating coating 50 can be adjusted by appropriately selecting the contact time between the powder compact 10 and the chemical solution. The longer the contact time, the thicker the first insulating coating 50 tends to be. Furthermore, the longer the contact time, the higher the Fe content of the first insulating coating 50 tends to be. The contact time is, for example, 5 seconds or more and 2000 seconds or less. A contact time of 5 seconds or more results in a first insulating coating 50 having an Fe content of 0.5% by mass or more. A contact time of 2000 seconds or less results in a first insulating coating 50 having an Fe content of 10% by mass or less. The contact time is preferably 10 seconds or more and 1800 seconds or less, and more preferably 30 seconds or more and 1600 seconds or less.
圧粉体10の表面をマスキングすることで、第一絶縁被覆50の被覆領域を調整できる。マスキングされていない箇所には、薬液と接触するため、第一絶縁被覆50が形成される。マスキングされた箇所には、薬液と接触しないため、第一絶縁被覆50が形成されない。マスキングは、例えば、マスキングテープを圧粉体10の表面に貼り付けることで行える。マスキングテープは、例えば、カプトンテープである。カプトンは、登録商標である。 By masking the surface of the powder compact 10, the area covered by the first insulating coating 50 can be adjusted. The unmasked areas come into contact with the chemical solution, resulting in the formation of the first insulating coating 50. The masked areas do not come into contact with the chemical solution, resulting in the formation of the first insulating coating 50. Masking can be performed, for example, by applying masking tape to the surface of the powder compact 10. Masking tape is, for example, Kapton tape. Kapton is a registered trademark.
圧粉体10と薬液とを接触させた後、モータコア用の圧粉磁心1を熱処理する。この熱処理によって、樹脂を硬化させられる。加熱温度は、例えば、100℃以上300℃以下、更に130℃以上240℃以下、特に150℃以上220℃以下である。加熱時間は、例えば、5分以上180分以下、更に15分以上150分以下、特に30分以上120分以下である。After the powder compact 10 is brought into contact with the chemical solution, the powder magnetic core 1 for the motor core is heat-treated. This heat treatment hardens the resin. The heating temperature is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower, preferably 130°C or higher and 240°C or lower, and particularly 150°C or higher and 220°C or lower. The heating time is, for example, 5 minutes or higher and 180 minutes or lower, preferably 15 minutes or higher and 150 minutes or lower, and particularly 30 minutes or higher and 120 minutes or lower.
工程Bでは、圧粉体10を薬液に接触させる前に、圧粉体10に前処理を施してもよい。前処理として、例えば酸洗いおよび水洗いを順に行う。圧粉体10を薬液に接触させた後、熱処理する前に、圧粉体10に後処理を施してもよい。後処理として、例えば水洗いを行う。In step B, the powder compact 10 may be subjected to a pretreatment before being brought into contact with the chemical solution. For example, the pretreatment may involve pickling and then rinsing with water. After the powder compact 10 has been brought into contact with the chemical solution, the powder compact 10 may be subjected to a posttreatment before being heat-treated. For example, the posttreatment may involve rinsing with water.
実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1は、樹脂と特定の含有割合のFeとを含む第一絶縁被覆50を備えることで、電気絶縁性に優れる。 The powder magnetic core 1 for a motor core in embodiment 1 has excellent electrical insulation properties due to the presence of a first insulating coating 50 containing resin and a specific content of Fe.
《実施形態2》
〔ステータコア〕
図4を参照して、実施形態2のステータコア7を説明する。実施形態2のステータコア7は、環状に配置される複数のモータコア用の圧粉磁心1を有している。実施形態2における複数のモータコア用の圧粉磁心1の各々は、実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1である。実施形態2における複数のモータコア用の圧粉磁心1は、ステータコア7の軸周りの方向に隣り合うモータコア用の圧粉磁心1のうち、第一のモータコア用の圧粉磁心1のヨーク30における第一側面と第二のモータコア用の圧粉磁心1のヨーク30における第二側面とが互いに接するように環状に組み合わされている。このステータコア7は、図5に示すステータ8、および図6に示すアキシャルギャップモータ9に用いられる。図6は、アキシャルギャップモータ9のシャフト91に平行な平面で切断した断面図である。
Second Embodiment
[Stator core]
A stator core 7 of embodiment 2 will be described with reference to FIG. 4 . The stator core 7 of embodiment 2 has a plurality of motor core powder cores 1 arranged in an annular shape. Each of the plurality of motor core powder cores 1 in embodiment 2 is the motor core powder core 1 of embodiment 1. The plurality of motor core powder cores 1 in embodiment 2 are combined in an annular shape such that, among the motor core powder cores 1 adjacent in the direction around the axis of the stator core 7, a first side surface of the yoke 30 of a first motor core powder core 1 and a second side surface of the yoke 30 of a second motor core powder core 1 are in contact with each other. This stator core 7 is used in a stator 8 shown in FIG. 5 and an axial gap motor 9 shown in FIG. 6 . FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the shaft 91 of the axial gap motor 9.
〔ステータ〕
図5に示すステータ8は、実施形態2のステータコア7と複数のコイル80とを備える。コイル80は、ステータコア7の各ティース20に配置されている。各コイル80は、巻線を螺旋状に巻回してなる筒状部を備える。本例のコイル80は、巻線を被覆平角線とする台形筒状のエッジワイズ巻きコイルである。なお、図5では、筒状部のみを示し、巻線の両端部は図示を省略している。
[Stator]
The stator 8 shown in Fig. 5 includes the stator core 7 of the second embodiment and a plurality of coils 80. The coils 80 are arranged on each tooth 20 of the stator core 7. Each coil 80 includes a cylindrical portion formed by spirally winding a wire. The coil 80 in this example is a trapezoidal cylindrical edgewise wound coil using a coated rectangular wire as the winding. Note that Fig. 5 shows only the cylindrical portion, and both ends of the winding are not shown.
〔アキシャルギャップモータ〕
図6に示すアキシャルギャップモータ9は、ダブルステータ・シングルロータ型である。ダブルステータ・シングルロータ型のアキシャルギャップモータ9とは、ステータ8の数が第一ステータ8fと第二ステータ8sの2つであり、ロータ90の数が1つである。ダブルステータ・シングルロータ型のアキシャルギャップモータ9では、第一ステータ8fおよび第二ステータ8sのティース20の端面22とロータ90とが互いに間隔をあけて向かい合っている。
[Axial gap motor]
The axial gap motor 9 shown in Fig. 6 is a double stator/single rotor type. The double stator/single rotor type axial gap motor 9 has two stators 8, a first stator 8f and a second stator 8s, and one rotor 90. In the double stator/single rotor type axial gap motor 9, the end faces 22 of the teeth 20 of the first stator 8f and the second stator 8s face the rotor 90 with a gap between them.
ロータ90は、ロータ本体90aと磁石90bとを備える。ロータ本体90aは、シャフト91によってケース92に対して回転可能に支持されている。ロータ本体90aは、円環状の部材である。ロータ本体90aの中央には、貫通孔が設けられている。この貫通孔にシャフト91が固定されている。 The rotor 90 comprises a rotor body 90a and a magnet 90b. The rotor body 90a is rotatably supported relative to a case 92 by a shaft 91. The rotor body 90a is an annular member. A through hole is provided in the center of the rotor body 90a. The shaft 91 is fixed in this through hole.
磁石90bは、ロータ本体90aに固定されている。磁石90bの数は、例えば、複数である。具体的な磁石90bの数はティース20の数と同数である。複数の磁石90bは、ロータ本体90aの軸周りの方向に等間隔に配置されている。各磁石90bの形状は、例えば、平板状である。各磁石90bの平面形状は、ティース20の端面22の平面形状と同じである。各磁石90bは、シャフト91の軸に沿った方向に着磁される。ロータ本体90aの軸周りの方向に隣り合っている磁石90bの磁化の方向は互いに逆である。第一ステータ8fおよび第二ステータ8sで発生される回転磁界によって磁石90bが各ティース20と吸引と反発を繰り返すことでロータ90が回転する。回転磁界は、コイル80を励磁することで発生する。 The magnets 90b are fixed to the rotor body 90a. For example, there may be multiple magnets 90b. Specifically, the number of magnets 90b is the same as the number of teeth 20. The multiple magnets 90b are arranged at equal intervals around the axis of the rotor body 90a. For example, each magnet 90b is flat. The planar shape of each magnet 90b is the same as the planar shape of the end face 22 of the tooth 20. Each magnet 90b is magnetized in a direction along the axis of the shaft 91. The magnetization directions of adjacent magnets 90b around the axis of the rotor body 90a are opposite to each other. The rotating magnetic field generated by the first stator 8f and the second stator 8s causes the magnets 90b to repeatedly attract and repel each tooth 20, causing the rotor 90 to rotate. The rotating magnetic field is generated by exciting the coil 80.
第一ステータ8f、第二ステータ8s、およびロータ90は、ケース92に収納されている。ケース92は、周壁部920と第一プレート部921と第二プレート部922とを備える。The first stator 8f, the second stator 8s, and the rotor 90 are housed in a case 92. The case 92 has a peripheral wall portion 920, a first plate portion 921, and a second plate portion 922.
周壁部920は、第一ステータ8f、第二ステータ8s、およびロータ90の外周を囲む。周壁部920の各端部に第一プレート部921と第二プレート部922とが配置されている。第一プレート部921に第一ステータ8fが固定されている。第二プレート部922に第二ステータ8sが固定されている。第一プレート部921および第二プレート部922の中心部には、貫通孔が設けられている。貫通孔には軸受け93が設けられている。軸受け93は、シャフト91を回転自在に支持している。 The peripheral wall portion 920 surrounds the outer periphery of the first stator 8f, the second stator 8s, and the rotor 90. A first plate portion 921 and a second plate portion 922 are arranged at each end of the peripheral wall portion 920. The first stator 8f is fixed to the first plate portion 921. The second stator 8s is fixed to the second plate portion 922. A through hole is provided in the center of the first plate portion 921 and the second plate portion 922. A bearing 93 is provided in the through hole. The bearing 93 supports the shaft 91 so that it can rotate freely.
なお、図示を省略するものの、アキシャルギャップモータは、シングルステータ・シングルロータ型、または、シングルステータ・ダブルロータ型であってもよい。シングルステータ・シングルロータ型のアキシャルギャップモータは、ステータの数とロータの数とが1つずつである。シングルステータ・シングルロータ型のアキシャルギャップモータでは、ステータのティースの端面とロータとが互いに間隔をあけて向かい合っている。シングルステータ・ダブルロータ型のアキシャルギャップモータは、ステータの数が1つであり、ロータの数が2つである。シングルステータ・ダブルロータ型のアキシャルギャップモータは、ステータの各端面と各ロータとが互いに間隔をあけて向かい合っている。 Although not shown, the axial gap motor may be a single stator/single rotor type or a single stator/double rotor type. A single stator/single rotor type axial gap motor has one stator and one rotor. In a single stator/single rotor type axial gap motor, the end faces of the stator teeth and the rotor face each other with a gap between them. A single stator/double rotor type axial gap motor has one stator and two rotors. In a single stator/double rotor type axial gap motor, the end faces of the stator face each rotor with a gap between them.
実施形態2のステータコア7は、電気絶縁性に優れる実施形態1のモータコア用の圧粉磁心1によって構成されているため、電気絶縁性に優れる。そのため、ステータコア7は、ステータ8およびアキシャルギャップモータ9を構築した際、モータコア用の圧粉磁心1とコイル80との間の距離を小さくできる。上記距離が小さいことで、コイル80の熱が圧粉体10に効果的に伝達され易い。そのため、ステータコア7は、コイル80の温度を上昇させ難い。 The stator core 7 of embodiment 2 is made of the motor core powder core 1 of embodiment 1, which has excellent electrical insulation properties, and therefore has excellent electrical insulation properties. Therefore, when the stator 8 and axial gap motor 9 are constructed, the stator core 7 can reduce the distance between the motor core powder core 1 and the coil 80. This small distance makes it easier for heat from the coil 80 to be effectively transferred to the powder compact 10. Therefore, the stator core 7 is less likely to increase the temperature of the coil 80.
《試験例》
圧粉磁心に備わる第一絶縁被覆の違いによる圧粉磁心の電気絶縁性の違いを評価した。
<Test Example>
The difference in electrical insulation properties of the powder magnetic cores due to differences in the first insulating coating provided on the powder magnetic cores was evaluated.
〔試料No.1〕
試料No.1の圧粉磁心は、上述した圧粉磁心の製造方法と同様、工程Aおよび工程Bを順に経て作製した。
[Sample No. 1]
The powder magnetic core of Sample No. 1 was produced by sequentially performing steps A and B in the same manner as in the method for producing the powder magnetic core described above.
[工程A]
圧粉体を作製した。圧粉体の作製は、複数の被覆粒子を含む原料粉末を加圧成形することで行った。
[Process A]
A powder compact was produced by compressing raw material powder containing a plurality of coated particles.
各被覆粒子は、鉄基粒子と第二絶縁被覆とを有する。鉄基粒子は、純鉄で構成した。鉄基粒子の平均粒径は、200μmとした。この平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が50%となる粒径のことである。第二絶縁被覆は、リン酸塩で構成した。第二絶縁被覆の厚さは、100nmとした。 Each coated particle has an iron-based particle and a second insulating coating. The iron-based particles were composed of pure iron. The average particle size of the iron-based particles was 200 μm. This average particle size is the particle size at which the cumulative volume in the volume particle size distribution measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer is 50%. The second insulating coating was composed of phosphate. The thickness of the second insulating coating was 100 nm.
加圧成形時の圧力は、800MPaとした。 The pressure during press molding was 800 MPa.
圧粉体の相対密度は、95%であった。圧粉体の相対密度は、上述したように、[(実際の圧粉体の密度/圧粉体の真密度)×100]によって求めた。The relative density of the green compact was 95%. As described above, the relative density of the green compact was calculated by [(actual green compact density/true green compact density) x 100].
熱処理として、圧粉体を500℃に加熱した。加熱時間は300秒とした。 For heat treatment, the compact was heated to 500°C for 300 seconds.
[工程B]
圧粉体の表面に第一絶縁被覆を形成した。第一絶縁被覆の形成は、前処理、本処理、後処理、および熱処理、を順に経ることで行った。
[Process B]
A first insulating coating was formed on the surface of the powder compact by sequentially performing a pretreatment, a main treatment, a post-treatment, and a heat treatment.
前処理として、圧粉体の酸洗いおよび水洗いを順に行った。 As pretreatment, the compact was sequentially pickled and washed with water.
本処理として、圧粉体を薬液に浸漬させて、圧粉体と薬液とを化学反応させた。この浸漬は、圧粉体を治具で把持しつつ行った。薬液には、樹脂成分とエッチング成分と界面活性剤とエッチング促進成分と添加剤と溶媒とを混合した樹脂エマルションを用いた。樹脂成分は、1g(固形分)のエポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂は株式会社ADEKA製のEP-4901E(商品名)である。エッチング成分は、0.05gの硫酸である。界面活性剤は、0.2gのエレミノールJS-20(三洋化成社製)である。エレミノールJS-20の主成分は、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウムである。エッチング促進成分は、0.06gの過酸化水素である。添加剤は、0.002gのフッ化鉄(III)である。溶媒は、15.7gの純水である。浸漬時間、即ち接触時間は、1000秒とした。圧粉体を把持した箇所には、薬液が接触しなかった。 For this treatment, the compact was immersed in a chemical solution to cause a chemical reaction between the compact and the chemical solution. This immersion was performed while the compact was held in a jig. The chemical solution used was a resin emulsion containing a resin component, an etching component, a surfactant, an etching accelerator component, an additive, and a solvent. The resin component was 1 g (solids). This epoxy resin was EP-4901E (product name) manufactured by ADEKA Corporation. The etching component was 0.05 g of sulfuric acid. The surfactant was 0.2 g of ELEMINOL JS-20 (manufactured by Sanyo Chemical Industries). The main component of ELEMINOL JS-20 is sodium alkylaryl sulfosuccinate. The etching accelerator component was 0.06 g of hydrogen peroxide. The additive was 0.002 g of iron(III) fluoride. The solvent was 15.7 g of pure water. The immersion time, i.e., the contact time, was set to 1000 seconds. The chemical solution did not come into contact with the portion where the powder compact was held.
後処理として、圧粉磁心の水洗いを行った。その後、熱処理として、圧粉磁心を190℃で45分間加熱した。具体的には、圧粉磁心を190℃のオーブンに入れ、45分間保持した後、室温で放冷した。As a post-treatment, the powder core was washed with water. Then, as a heat treatment, the powder core was heated at 190°C for 45 minutes. Specifically, the powder core was placed in an oven at 190°C, held there for 45 minutes, and then allowed to cool at room temperature.
試料No.1の圧粉磁心の表面は、第一絶縁被覆で構成されている第一表面と、第一絶縁被覆が設けられていない第二表面とを有する。第二表面は、圧粉体の表面で構成されている。 The surface of the powder magnetic core of Sample No. 1 has a first surface made up of a first insulating coating and a second surface not provided with the first insulating coating. The second surface is made up of the surface of the powder compact.
[鉄基粒子の平均粒径]
圧粉磁心における鉄基粒子の平均粒径を次のようにして求めた。SEMを用いて圧粉体の断面の観察画像を取得した。SEMの倍率は、50倍とした。観察画像のサイズは、2400μm×1800μmとした。観察画像の取得数は、50個とした。取得した各観察画像を二値化処理して鉄基粒子の輪郭を抽出した。各観察画像中に存在する全ての鉄基粒子の各々について、面積を求めた。各面積と同じ面積を有する円の直径を求めた。求めた全ての直径の平均値を求めた。この平均値を鉄基粒子の平均粒径とした。平均粒径を求めるための測定数は、5000とした。その結果、圧粉磁心における鉄基粒子の平均粒径は、200μmであった。
[Average particle size of iron-based particles]
The average particle size of the iron-based particles in the powder magnetic core was determined as follows. An observation image of the cross section of the powder compact was obtained using an SEM. The SEM magnification was 50 times. The size of the observation image was 2400 μm × 1800 μm. 50 observation images were obtained. Each of the obtained observation images was binarized to extract the outlines of the iron-based particles. The area of each of the iron-based particles present in each observation image was determined. The diameter of a circle having the same area as each area was determined. The average of all the determined diameters was calculated. This average was used as the average particle size of the iron-based particles. The number of measurements required to determine the average particle size was 5000. As a result, the average particle size of the iron-based particles in the powder magnetic core was 200 μm.
[第二絶縁被覆の厚さ]
圧粉磁心における第二絶縁被覆の厚さを次のようにして求めた。TEMを用いて圧粉体の断面の観察画像を取得した。TEMの倍率は、100000倍とした。観察画像のサイズは、2μm×2μmとした。観察画像の取得数は、10個とした。各観察画像中に存在する全ての被覆粒子の各々について、第二絶縁被覆の厚さを測定した。1つの被覆粒子あたり、鉄基粒子の輪郭の法線に沿った第二絶縁被覆の長さを10箇所測定した。全ての上記長さの平均値を第二絶縁被覆の厚さとした。この厚さを求めるための測定数は、100とした。その結果、圧粉磁心における第二絶縁被覆の厚さは、上述した通り100nmであった。
[Thickness of second insulating coating]
The thickness of the second insulating coating in the powder core was determined as follows. An observation image of the cross section of the powder compact was obtained using a TEM. The TEM magnification was 100,000 times. The size of the observation image was 2 μm × 2 μm. Ten observation images were obtained. The thickness of the second insulating coating was measured for each of all coated particles present in each observation image. The length of the second insulating coating along the normal to the outline of the iron-based particle was measured at 10 locations per coated particle. The average value of all these lengths was taken as the thickness of the second insulating coating. The number of measurements required to determine this thickness was 100. As a result, the thickness of the second insulating coating in the powder core was 100 nm, as described above.
[第一絶縁被覆]
圧粉磁心における第一絶縁被覆の構成材料、厚さ、および硬さを次のようにして求めた。
[First insulating coating]
The constituent material, thickness, and hardness of the first insulating coating in the powder magnetic core were determined as follows.
(構成材料)
第一絶縁被覆の構成材料は、SEM-EDX(ZEISS製SUPRA35VP、およびEDAX製OCTANE SUPER)で第一絶縁被覆の表面を面分析することで求めた。SEM-EDXの倍率は100倍とした。観察視野サイズは、1000μm×1000μmとした。加速電圧は15kVとした。測定数は10とした。その平均値をとった。その結果、第一絶縁被覆は、エポキシ樹脂とFeとで構成されていた。第一絶縁被覆に占めるFeの含有割合は、1.5質量%であった。
(Constituent materials)
The constituent materials of the first insulating coating were determined by area analysis of the surface of the first insulating coating using SEM-EDX (SUPRA35VP manufactured by ZEISS and OCTANE SUPER manufactured by EDAX). The magnification of the SEM-EDX was 100x. The observation field size was 1000 μm × 1000 μm. The acceleration voltage was 15 kV. Ten measurements were taken, and the average value was calculated. As a result, the first insulating coating was composed of epoxy resin and Fe. The Fe content in the first insulating coating was 1.5 mass%.
(厚さ)
第一絶縁被覆の厚さは、電磁誘導式の膜厚計を用いて求めた。用いた膜厚計は株式会社サンコウ電子研究所製のSWT-9200である。膜厚計のプローブには、L型プローブのFe-0.6EXを用いた。プローブの接触箇所は、圧粉体の平面に設けられた第一絶縁被覆の表面とした。測定数は100とした。その平均値を第一絶縁被覆の厚さとした。その結果、第一絶縁被覆の厚さは、30μmであった。
(Thickness)
The thickness of the first insulating coating was determined using an electromagnetic induction type film thickness meter. The film thickness meter used was an SWT-9200 manufactured by Sanko Electronics Laboratory Co., Ltd. An L-type probe Fe-0.6EX was used as the film thickness meter probe. The probe contacted the surface of the first insulating coating provided on the flat surface of the powder compact. 100 measurements were taken, and the average value was taken as the thickness of the first insulating coating. As a result, the thickness of the first insulating coating was 30 μm.
(硬さ)
第一絶縁被覆の硬さは、ナノインデンテーション法によって求めた。ナノインデンターの圧子で第一絶縁被覆の表面を押し込んだ。測定数は30とした。その平均値を第一絶縁被覆の硬さとした。その結果、試料No.1の第一絶縁被覆の硬さは、230MPaであった。
(Hardness)
The hardness of the first insulating coating was determined by nanoindentation. The surface of the first insulating coating was pressed with the indenter of a nanoindenter. Thirty measurements were taken. The average value was taken as the hardness of the first insulating coating. As a result, the hardness of the first insulating coating of Sample No. 1 was 230 MPa.
(ピンホール)
第一絶縁被覆の表面に存在しているピンホールの存在密度をSEM観察によって測定した。SEMの倍率は50倍とした。観察視野サイズは、1000μm×750μmとした。測定した観察視野の数は100とした。観察視野の面積あたりに存在しているピンホールの数を算出した。その結果、試料No.1の第一絶縁被覆のピンホールの存在密度は、8個/cm2であった。
(Pinhole)
The density of pinholes present on the surface of the first insulating coating was measured by SEM observation. The SEM magnification was 50x. The size of the observation field was 1000 µm x 750 µm. The number of observation fields measured was 100. The number of pinholes present per area of the observation field was calculated. As a result, the pinhole density of the first insulating coating of Sample No. 1 was 8 pinholes/ cm² .
〔試料No.101、試料No.102〕
試料No.101および試料No.102の圧粉磁心は、第一絶縁被覆の構成材料および形成方法が異なる点を除き、試料No.1と同様にして作製した。
[Sample No. 101, Sample No. 102]
The powder magnetic cores of Sample No. 101 and Sample No. 102 were produced in the same manner as Sample No. 1, except that the constituent material and formation method of the first insulating coating were different.
試料No.101では、スプレー塗装によって第一絶縁被覆を形成した。試料No.101では、塗料には株式会社川邑研究所製EB-18M2を用いた。試料No.102では、電着塗装によって第一絶縁被覆を形成した。試料No.102では、塗料には日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製INSULEED3000を用いた。INSULEEDは登録商標である。これらの塗装は、圧粉体の表面の一部にマスキングテープを貼り付けて行った。 For sample No. 101, the first insulating coating was formed by spray painting. For sample No. 101, EB-18M2 manufactured by Kawamura Laboratory Co., Ltd. was used as the paint. For sample No. 102, the first insulating coating was formed by electrodeposition painting. For sample No. 102, INSULEED 3000 manufactured by Nippon Paint Industrial Coatings Co., Ltd. was used as the paint. INSULEED is a registered trademark. These coatings were applied by applying masking tape to part of the surface of the powder compact.
試料No.101および試料No.102の圧粉磁心の表面は、試料No.1と同様、第一絶縁被覆で構成されている第一表面と、第一絶縁被覆が設けられていない第二表面とを有する。第二表面は、圧粉体の表面で構成されている。 The surfaces of the powder magnetic cores of Samples 101 and 102, like Sample 1, have a first surface made up of a first insulating coating and a second surface not provided with the first insulating coating. The second surface is made up of the surface of the powder compact.
[第一絶縁被覆]
第一絶縁被覆の構成材料、厚さ、および硬さを、試料No.1と同様にして求めた。
[First insulating coating]
The constituent material, thickness, and hardness of the first insulating coating were determined in the same manner as for Sample No. 1.
試料No.101および試料No.102の第一絶縁被覆は、第一絶縁被覆の樹脂と同じ樹脂で構成されていた。試料No.101および試料No.102の第一絶縁被覆には、試料No.1の第一絶縁被覆とは異なり、Feが含まれていなかった。 The first insulating coating of Samples No. 101 and 102 was composed of the same resin as the resin of the first insulating coating. Unlike the first insulating coating of Sample No. 1, the first insulating coating of Samples No. 101 and 102 did not contain Fe.
試料No.101および試料No.102の第一絶縁被覆の厚さは、試料No.1と同程度であった。 The thickness of the first insulating coating for Sample No. 101 and Sample No. 102 was approximately the same as that for Sample No. 1.
試料No.101の第一絶縁被覆の硬さは、32MPaであった。
試料No.102の第一絶縁被覆の硬さは、46MPaであった。
The hardness of the first insulating coating of Sample No. 101 was 32 MPa.
The hardness of the first insulating coating of Sample No. 102 was 46 MPa.
試料No.101の第一絶縁被覆のピンホールの存在密度は、23個/cm2であった。試料No.102の第一絶縁被覆のピンホールの存在密度は、45個/cm2であった。 The pinhole density in the first insulating coating of Sample No. 101 was 23/cm 2. The pinhole density in the first insulating coating of Sample No. 102 was 45/cm 2 .
〔電気絶縁性〕
各試料の圧粉磁心の電気絶縁性を評価した。この評価は、絶縁破壊電圧を測定することで行った。絶縁破壊電圧の測定は、次のように行った。圧粉磁心の第一表面と塗装されていない第二表面とに電極を取り付けた。両電極間に一定電圧を1分間印加した。両電極間に印加する電圧を100Vずつ段階的に上げた。両電極間に流れる検出電流が1mA以上になったときの電圧値を測定した。
[Electrical insulation]
The electrical insulation of each sample powder magnetic core was evaluated. This evaluation was performed by measuring the dielectric breakdown voltage. The dielectric breakdown voltage was measured as follows: Electrodes were attached to the first surface and the uncoated second surface of the powder magnetic core. A constant voltage was applied between the two electrodes for 1 minute. The voltage applied between the two electrodes was increased in steps of 100 V each. The voltage value was measured when the detected current flowing between the two electrodes reached 1 mA or more.
試料No.1の圧粉磁心における第一絶縁被覆の電圧値は、試料No.101の圧粉磁心における第一絶縁被覆の電圧値の3倍以上であった。試料No.1の圧粉磁心における第一絶縁被覆の電圧値は、試料No.102の圧粉磁心における第一絶縁被覆の電圧値の5倍以上であった。このように、試料No.1は、試料No.101および試料No.102に比較して、電気絶縁性に優れることがわかった。 The voltage value of the first insulating coating in the powder core of Sample No. 1 was more than three times the voltage value of the first insulating coating in the powder core of Sample No. 101. The voltage value of the first insulating coating in the powder core of Sample No. 1 was more than five times the voltage value of the first insulating coating in the powder core of Sample No. 102. Thus, Sample No. 1 was found to have superior electrical insulation properties compared to Sample No. 101 and Sample No. 102.
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The present invention is not limited to these examples, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 モータコア用の圧粉磁心
10 圧粉体、11 面部、12 角部
15 被覆粒子、151 鉄基粒子、152 第二絶縁被覆
20 ティース、21 側面、22 端面
30 ヨーク、31 外周面、32 内周面、33 上面、34 下面
50 第一絶縁被覆
7 ステータコア
8 ステータ、8f 第一ステータ、8s 第二ステータ
80 コイル
9 アキシャルギャップモータ
90 ロータ、90a ロータ本体、90b 磁石
91 シャフト、92 ケース
920 周壁部、921 第一プレート部、922 第二プレート部
93 軸受け
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Powder core for motor core 10 Powder compact, 11 Surface portion, 12 Corner portion 15 Coated particle, 151 Iron-based particle, 152 Second insulating coating 20 Teeth, 21 Side surface, 22 End surface 30 Yoke, 31 Outer peripheral surface, 32 Inner peripheral surface, 33 Upper surface, 34 Lower surface 50 First insulating coating 7 Stator core 8 Stator, 8f First stator, 8s Second stator 80 Coil 9 Axial gap motor 90 Rotor, 90a Rotor body, 90b Magnet 91 Shaft, 92 Case 920 Peripheral wall portion, 921 First plate portion, 922 Second plate portion 93 Bearing
Claims (15)
前記圧粉体の表面を覆っている第一絶縁被覆と、を備え、
前記複数の被覆粒子の各々は、
鉄基粒子と、
前記鉄基粒子の表面を覆っている第二絶縁被覆と、を有し、
前記第二絶縁被覆の厚さは、10nm以上1000nm以下であり、
前記第一絶縁被覆は、Feイオンと結合した樹脂膜を含む、
モータコア用の圧粉磁心。 a powder compact having a plurality of coated particles;
a first insulating coating covering a surface of the powder compact;
Each of the plurality of coated particles is
iron-based particles;
a second insulating coating covering the surface of the iron-based particles;
the thickness of the second insulating coating is 10 nm or more and 1000 nm or less;
The first insulating coating includes a resin film bonded with Fe ions .
Powder magnetic core for motor cores.
複数の面部と、
隣り合う前記面部の間の角部と、を有し、
前記角部の曲率半径は、0.5mm以上である、請求項10に記載のモータコア用の圧粉磁心。 The powder compact is
A plurality of surfaces;
a corner portion between adjacent surface portions,
The powder magnetic core for a motor core according to claim 10 , wherein the corners have a radius of curvature of 0.5 mm or more.
前記鉄合金は、Fe-Si系合金またはFe-Al系合金である、請求項10に記載のモータコア用の圧粉磁心。 the iron-based particles are pure iron or an iron alloy;
11. The dust core for a motor core according to claim 10, wherein the iron alloy is an Fe-Si alloy or an Fe-Al alloy.
請求項1または請求項2に記載のモータコア用の圧粉磁心を備える、
ステータコア。 A stator core of an axial gap motor,
A motor core comprising the powder magnetic core according to claim 1 or 2.
Stator core.
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