压粉芯、定子芯及定子的制作方法

本发明涉及压粉芯、定子芯及定子。

本申请要求2016年6月24日提交的日本专利申请no.2016-125187的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

ptl1和ptl2公开了轴向间隙电动机中所包含的定子芯。

引用列表

专利文献

ptl1：日本未经审查的专利申请公开no.2008-86115

ptl2：日本未经审查的专利申请公开no.2008-193838

技术实现要素：

根据本公开的压粉芯是一种轴向间隙旋转电机中所包含的压粉芯，压粉芯包括：

扇形板状的轭部分；以及

齿部分，其与轭部分成一体并从轭部分突出，

其中，将轭部分的表面中的突出有齿部分的一个表面表示为有齿表面，有齿表面具有设置在齿部分的周缘与轭部分的周缘之间的凹入部分。

根据本公开的定子芯是一种轴向间隙旋转电机中所包含的定子芯，定子芯包括：

根据本公开的上述压粉芯，

其中，多个压粉芯呈环状地组合到一起。

根据本公开的定子是一种轴向间隙旋转电机中所包含的定子，定子包括：

根据本公开的上述定子芯；以及

线圈，其设置在形成定子芯的压粉芯的齿部分上。

附图说明

图1是根据实施例1的压粉芯的透视图。

图2是图1中所示的压粉芯的平面图。

图3是沿着图2中所示的线a-b-c-d截取的剖视图。

图4是沿着图2中所示的线e-e截取的剖视图。

图5是用于形成根据实施例1的压粉芯的示例性模具的整体透视图。

图6是图5中所示的模具的分解透视图。

图7是图5中所示模具的相关部分的从压模上表面看到的放大俯视图。

图8是沿着图7中所示的线a-b-c-d截取的剖视图。

图9是示出当形成根据实施例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的图。

图10是示出当形成根据实施例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的另一图。

图11是示出当形成根据实施例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的又一图。

图12是示出当形成根据参考例的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的图。

图13是示出当形成根据参考例的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的另一图。

图14是示出当形成根据参考例的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的又一图。

图15包括根据不同变型例的压粉芯的包括凹入部分的一些部分的放大剖视图。

图16包括用于形成根据各个变型例的压粉芯的模具中所包含的第一下冲头的包括凹入部分的一些部分的放大剖视图。

图17是示出当形成根据变型例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的图。

图18是示出当形成根据变型例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的另一图。

图19是示出当形成根据变型例1的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的又一图。

图20是示出当形成根据变型例2的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的图。

图21是示出当形成根据变型例2的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的另一图。

图22是示出当形成根据变型例2的压粉芯时在第一下冲头中产生的应力分布的又一图。

图23是根据实施例的示例性定子芯的透视图。

图24是根据实施例的示例性定子的透视图。

图25是根据实施例的示例性轴向间隙电动机的局部剖切透视图。

图26是图25中所示的轴向间隙电动机的剖视图。

图27是图25中所示的轴向间隙电动机中所包含的转子的前视图。

图28是现有技术的压粉芯的透视图。

图29是示出用于形成图28中所示的现有技术压粉芯的模具的相关部分的构造的放大竖直剖视图。

图30是图29中所示模具的相关部分的从压模上表面看到的放大俯视图。

具体实施方式

已知一种轴向间隙旋转电机(电动马达或发电机)，其中转子和定子沿轴向彼此面对地设置。通常情况下，轴向间隙旋转电机中所包含的定子包括：定子芯，其包括环形轭部分和沿轴向从轭部分突出的多个齿部分；以及线圈，其围绕各个齿部分设置。

近年来提出了一些建议，其中定子芯由压粉芯形成，通过将软磁粉末压制成包括轭部分和齿部分的一体构件而获得压粉芯。

[本发明要解决的问题]

为了改善压粉芯的磁特性，需要增加压粉芯的密度。

为了增加压粉芯的密度，需要以高的压制压力(表面压力)对软磁粉末进行压制。然而，为了从压粉芯形成整个定子芯，由于定子芯具有大尺寸，所以压制需要很大的压制负载，这对相关联的设备施加了限制。

相应地，定子芯可以沿周向分成多个芯件(corepiece)，每个芯件由压粉芯形成，并且多个芯件组合成环形定子芯。然而，如果增加压制压力以增加压粉芯的密度，则会存在模具往往容易损坏的问题。因此，存在如下需求：通过在增加压制压力并因此增加每个压粉芯的密度的同时抑制模具损坏的发生，来提高轴向间隙旋转电机中要包含的压粉芯(更具体地说是用作形成定子芯的芯件的压粉芯)的生产率。

本公开的目的是提供一种能够具有高密度且能够以高生产率进行制造的压粉芯。本公开的另一目的是提供一种包括该压粉芯的定子芯。本公开的又一目的是提供一种包括该定子芯的定子。

本发明的发明人已经彻底研究了在形成压粉芯的过程中可能发生的对模具造成损坏的原因，该压粉芯是作为包括扇形板状轭部分以及从轭部分突出的齿部分的一体构件而获得的。结果，本发明的发明人发现了以下内容。

本发明的发明人研究了形成图28中所示的压粉芯100的情况，压粉芯100包括扇形板状轭部分110以及从轭部分110的扇形平坦表面垂直地突出的齿部分120。在形成这种压粉芯100的情况下，可以使用图29和图30中所示的模具500。模具500包括：压模510，其具有扇形模孔510h；以及上冲头520和下冲头530，它们装配到压模510的模孔510h中。压模510使轭部分110的外周表面成形。上冲头520具有端表面520f，该端表面520f使轭部分110的下表面(与突出有齿部分120的表面相反的表面)成形。下冲头530包括第一下冲头540和第二下冲头550。第一下冲头540具有：通孔540h，其使齿部分120的外周表面成形；以及环形端表面540o，其使轭部分110的突出有齿部分120的有齿表面成形。环形端表面540o是平坦表面。第二下冲头550插入第一下冲头540的通孔540h中并具有端表面550f，该端表面550f使齿部分120的上端表面成形。

为了用上述模具500形成压粉芯100，将含有软磁粉末作为主要成分的原料粉末供给到模具500的由压模510的模孔510h和下冲头530限定的空腔中，并在上冲头520与下冲头530之间对粉末进行压制，由此形成压粉芯100。当对原料粉末进行压制时，由于粉末被压制，所以横向压力作用在设置于第一下冲头540中的通孔540h的内周表面上。在图30中，黑色箭头均表示作用在第一下冲头540上的横向压力。由于横向压力作用在第一下冲头540上，所以第一下冲头540的通孔540h变宽。结果，应力集中在第一下冲头540的内角处，导致对第一下冲头540造成损坏。已经达到了这种认知。特别地，如果为了增加压粉芯100的密度而增加压制压力，那么作用在第一下冲头540上的横向压力会增加。因此，第一下冲头变得更容易变形并损坏。

[本发明的有益效果]

根据本公开的压粉芯能够具有高密度且能够以高生产率进行制造。上述定子芯和定子均包括形成定子芯的高密度压粉芯且能够表现出改善的磁特性。

[本发明的实施例的描述]

现在将列出并描述本发明的实施例。

(1)根据本发明的实施例的压粉芯是一种轴向间隙旋转电机中所包含的压粉芯，压粉芯包括：

扇形板状的轭部分；以及

齿部分，其与轭部分成一体并从轭部分突出，

其中，将轭部分的表面中的突出有齿部分的一个表面表示为有齿表面，有齿表面具有设置在齿部分的周缘与轭部分的周缘之间的凹入部分。

上述压粉芯在轭部分的有齿表面中具有凹入部分。因此，用于形成压粉芯的模具包括第一下冲头，该第一下冲头的环形端表面上设置有与凹入部分一致的凸起部分。在用这种模具(第一下冲头)形成压粉芯的情况下，当对原料粉末进行压制时，凸起部分陷入原料粉末中，由此产生锚固效果。因此，抑制了第一下冲头在横向压力的作用下的变形。因此，即使为了增加压粉芯的密度而增加压制压力，在第一下冲头的内角处发生的应力也可以减小。结果，第一下冲头变得不太可能被损坏。由于可以抑制对模具(第一下冲头)造成损坏的发生，所以上述压粉芯可以具有高密度且可以以高生产率进行制造。

(2)在上述压粉芯的实施例中，凹入部分沿着轭部分的位于轭部分的周向上的两个相应侧上的各周缘延伸。

如果凹入部分沿着轭部分的位于周向上的两个相应侧上的各周缘延伸，则设置在第一下冲头的环形端表面上的凸起部分沿着第一下冲头的位于周向上的两个相应侧上的各周缘延伸。因此，可以有效地抑制第一下冲头在压制时发生的横向压力的作用下的变形。相应地，可以产生很大效果来减小在第一下冲头的内角处发生的应力，并且可以有效地抑制对第一下冲头造成损坏的发生。结果，压粉芯可以具有更高的密度。

(3)在上述压粉芯的实施例中，凹入部分沿着齿部分的整个周缘延伸。

如果凹入部分沿着齿部分的整个周缘延伸，则设置在第一下冲头的环形端表面上的凸起部分沿着设置在第一下冲头中的通孔的整个周缘延伸。因此，可以进一步抑制第一下冲头在压制时发生的横向压力的作用下的变形。相应地，可以产生很大效果来减小在第一下冲头的内角处发生的应力，并且可以进一步抑制对第一下冲头造成损坏的发生。结果，压粉芯可以具有更高得多的密度。

(4)在上述压粉芯的实施例中，凹入部分具有朝齿部分倾斜的倾斜表面。

如果凹入部分具有朝齿部分倾斜的倾斜表面，则设置在第一下冲头的环形端表面上的凸起部分具有以与上述倾斜表面一致的方式朝通孔倾斜的倾斜表面。当对原料粉末进行压制时，压力作用在凸起部分的倾斜表面上。倾斜表面朝通孔倾斜。因此，由倾斜表面接收的压力作用在如下方向上：使得作用在第一下冲头的通孔的内周表面上的横向压力被抵消。因此，利用在压制时由凸起部分的倾斜表面接收的压力，作用在第一下冲头上的横向压力的至少一部分可以被抵消，并且可以进一步抑制第一下冲头在横向压力的作用下的变形。相应地，可以进一步减小在第一下冲头的内角处发生的应力，并且可以进一步抑制对第一下冲头造成损坏的发生。结果，压粉芯可以具有高密度并且可以以提高的生产率进行制造。

(5)在压粉芯的实施例中，压粉芯具有90％以上的相对密度。

如果压粉芯的密度增加，则可以改善压粉芯的磁特性(磁通密度、磁导率等等)。如果压粉芯具有90％以上的相对密度，则压粉芯可以表现出优异的磁特性。

更优选的相对密度是93％以上。

(6)根据本发明的实施例的定子芯是一种轴向间隙旋转电机中所包含的定子芯，定子芯包括：

根据上述第(1)至第(5)项中任一项的压粉芯，

其中，多个压粉芯呈环状地组合到一起。

上述定子芯包括根据本发明的任一上述实施例的压粉芯。因此，压粉芯各具有高密度，并且定子芯可以表现出改善的磁特性。

(7)根据本发明的实施例的定子是一种轴向间隙旋转电机中所包含的定子，定子包括：

根据上述第(6)项的定子芯；以及

线圈，其设置在形成定子芯的压粉芯的齿部分上。

上述定子包括根据本发明的上述实施例的定子芯。因此，形成定子芯的压粉芯各具有高密度，并且定子可以表现出改善的磁特性。

[本发明的实施例的细节]

现在将参考附图来描述根据本发明的各个实施例的压粉芯、定子芯以及定子的具体实例，其中相似的附图标记表示相似或相同的元件。本发明不限于以下实例。本发明的范围由随附权利要求限定且旨在涵盖权利要求的所有等同物以及在该范围内做出的权利要求的所有变型。

<压粉芯>

[实施例1]

参见图1至图4，现在将描述根据实施例1的压粉芯10。压粉芯10是轴向间隙旋转电机中所包含的压粉芯。更具体地，压粉芯10是定子芯中所包含的压粉芯，并且包括扇形板状轭部分11以及从轭部分11突出的齿部分12。压粉芯10的特征之一是，将轭部分11的表面中的突出有齿部分12的一个表面表示为有齿表面15，有齿表面15具有各设置在对应的一个齿部分12的周缘与轭部分11的周缘之间的凹入部分30。在下文中，在将压粉芯10的突出有齿部分12的一侧限定为上侧且将相反侧限定为下侧的情况下对压粉芯10进行描述。

(轭部分)

如图1和图2所示，轭部分11是压粉芯10中所包含的扇形板状部分。轭部分11具有扇形平坦表面，齿部分12从该扇形平坦表面中的一个表面(正面的表面)突出。该一个表面形成有齿表面15。在本实施例中，轭部分11的厚度ty为4.9mm、宽度wy为34.6mm且中心角α为60°(见图2和图4)。

(齿部分)

如图1和图2所示，齿部分12与轭部分11成一体并从轭部分11的有齿表面15垂直地突出。在本实施例中，齿部分12各具有三角形柱形状，其中柱的上端表面具有三角形形状或者更具体地是等腰三角形形状。每个齿部分12的形状不限于上述形状。例如，齿部分12的端表面可以是梯形形状等。另外，术语“三角形形状”和“梯形形状”可以不是几何上严格的三角形和梯形，并且不限于完美的三角形和梯形形状。术语“三角形形状”和“梯形形状”各涵盖基本上三角形或梯形的任何形状，包括具有圆角的三角形和梯形。在轴向间隙旋转电机的情况下，每个齿部分12的面对转子的面对面积越大，在性能改善方面越有利。因此，优选的是，适当地确定齿部分12的形状(端表面的形状)，使得齿部分12具有大的面对面积。齿部分12的数量可以是一个或多个。在本实施例中，设置了彼此相邻的两个齿部分12。在轴向间隙旋转电机的情况下，磁路由使轭部分11置于其间的彼此相邻的两个齿部分12形成。因此，优选的是，将齿部分12的数量设定为2n(其中，n是自然数)。

如图2所示，每个齿部分12的周缘包括：两个侧缘21和22，其均与轭部分11的周向交叉；以及外侧周缘23，其位于轭部分11的径向外侧且与两个侧缘21和22交叉。两个侧缘21和22均比外侧周缘23长。各个齿部分12的位于轭部分11的周向外侧的侧缘21沿着轭部分11的位于轭部分11在周向上的两个相应侧上的周缘延伸。轭部分11的周向对应于通过将多个压粉芯10组合到一起而获得的环形定子芯210(见图23)的周向，如下面将描述。在本实施例中，每个齿部分12的宽度wt为22.4mm且高度ht为12.9mm，并且从齿部分12的周缘到轭部分11的周缘的距离l为6.1mm(见图3和图4)。

(凹入部分)

凹入部分30设置在有齿表面15中。在本实施例中，如图2所示，凹入部分30均沿对应的一个齿部分12的整个周缘延伸。每个凹入部分30仅需要设置在对应的一个齿部分12的周缘与轭部分11的周缘之间。此外，凹入部分30可以具有连续的环形形状或者可以沿环形形状的周向分成多个部分。优选的是，凹入部分30沿着轭部分11的位于轭部分11的周向上的两个相应侧上的对应至少一个周缘而存在。更优选的是，凹入部分30沿着齿部分12的侧缘21存在。在凹入部分30沿着轭部分11的位于轭部分11的周向上的两个相应侧上的对应一个周缘而存在的情况下，如下面将描述的，当形成压粉芯10时，可以有效地抑制对模具(第一下冲头)造成损坏。特别地，在凹入部分30沿着齿部分12的整个周缘延伸的本实施例中，可以进一步抑制对模具(第一下冲头)造成损坏。另外，在压粉芯10包括一对齿部分12且各齿部分12部分地设置有凹入部分30的情况下，凹入部分30可以沿着侧缘22缺失。

如图3和图4所示，根据本实施例的凹入部分30的截面形状为具有弧形弯曲表面的半圆形。术语“凹入部分的截面形状”是指沿着与凹入部分30的纵向正交的平面(与齿部分12的外周表面正交的平面)截取的截面的形状。凹入部分30的截面形状不限于上述形状，并且可以例如为三角形形状(v形)、矩形形状(u形)等。术语“半圆形形状”、“三角形形状”及“矩形形状”可以不是几何上严格的半圆形、三角形和矩形，并且每个不限于完美的半圆形、三角形或矩形形状。术语“半圆形形状”、“三角形形状”及“矩形形状”各涵盖被视为基本上半圆形、三角形或矩形的任何形状。优选的是凹入部分30的截面形状具有圆形(r形)角部。在这种情况下，可以容易地抑制从角部发展龟裂。如果角部均具有r形，则优选的是角部的曲率半径为0.2mm以上。

凹入部分30的深度例如为0.5mm以上且2.5mm以下。如果凹入部分30的深度为0.5mm以上，则可以容易地抑制对模具(第一下冲头)造成损坏。如果凹入部分30的深度为2.5mm以下，则可以抑制因凹入部分30而导致的轭部分11中磁路面积的减小。相应地，可以容易地抑制由磁路面积减小引起的磁特性的劣化。优选的是，凹入部分30的深度例如为1mm以上且2mm以下。在本实施例中，凹入部分30的曲率半径r为1mm且深度d为1mm(见图3)。

(材料)

压粉芯10是通过对软磁粉末进行压制而获得的，且主要由软磁粉末制成。软磁粉末是软磁材料的粉末并含有多个颗粒。例如，软磁粉末含有选自以下材料的至少一种粉末：纯铁(纯度为99质量％(质量百分比)以上)，以及诸如fe-si-al系合金(铁硅铝合金(sendust))、fe-si系合金(硅钢)、fe-al系合金和fe-ni系合金(坡莫合金(permalloy))等的铁系合金。优选的是，形成压粉芯10的软磁粉末具有设置在其每个颗粒表面上的绝缘涂层。如果软磁粉末具有设置在其每个颗粒表面上的绝缘涂层，则绝缘涂层会确保颗粒彼此电绝缘。因此，可以减少因涡流损耗而导致的压粉芯10中的铁损。绝缘涂层可以例如为磷酸盐涂层、二氧化硅涂层等。

(相对密度)

优选的是，压粉芯10的相对密度为90％以上。利用这种高密度，可以改善磁特性。更优选的相对密度为93％以上。术语“相对密度”是指压粉芯的实际密度与压粉芯(软磁粉末)的真密度的比率(％)。

<制造压粉芯的方法>

现在将描述制造根据实施例1的压粉芯10的具体示例性方法。制造压粉芯的方法包括将含有软磁粉末作为主要成分的原料粉末供给到模具的空腔中的供给步骤、对供给的原料粉末进行压制并成形为压粉芯的成形步骤以及从模具中取出压粉芯的取出步骤。制造压粉芯的方法的特征之一是用于形成压粉芯的模具。现在将参考附图详细地描述制造压粉芯的方法。以下描述从描述模具开始，接着描述制造方法中包含的每个步骤。

<模具>

现在将参考图5至图8来描述用于形成压粉芯10的模具的具体实例。如图5和图6所示，模具50包括：压模51，其具有模孔51h；以及上冲头52和下冲头53(第一下冲头54和第二下冲头55)，其将要装配到压模51的模孔51h中。压模51的模孔51h和下冲头53限定了空腔，原料粉末被供给至该空腔。在图7中，黑色箭头各表示当对原料粉末进行压制时作用在第一下冲头54上的横向压力。图8是模具50的相关部分的示意性竖直剖视图，并且示出了原料粉末已经被压制成压粉芯10的状态。

(压模)

如图6和图7所示，压模51具有扇形模孔51h，该扇形模孔51h沿竖直方向从压模51中延伸穿过并使轭部分11的外周表面成形(见图8)。

(上冲头)

如图5和图6所示，上冲头52位于压模51的上侧并具有扇形端表面52f，该扇形端表面52f形成轭部分11的下表面(与有齿表面15相反的表面)(见图8)。上冲头52能够沿竖直方向移动并与下冲头53协作对供给到空腔中的原料粉末进行压制。

(下冲头)

如图5和图6所示，下冲头53位于压模51的下侧并包括第一下冲头54和第二下冲头55。第一下冲头54和第二下冲头55均能够相对于压模51沿竖直方向彼此独立地移动。

(第一下冲头)

如图6和图7所示，第一下冲头54装配到压模51的模孔51h中。

第一下冲头54具有通孔54h，每个通孔54h沿竖直方向从第一下冲头54中延伸穿过。第一下冲头54的上端表面形成环形端表面54o，环形端表面54o具有各个通孔54h的开口。如图8所示，第一下冲头54在其通孔54h处使齿部分12的外周表面成形，并且还在其环形端表面54o处使有齿表面15成形。在本实施例中，与齿部分12相对应地设置彼此相邻的两个通孔54h。通孔54h各具有三角形柱形状。

如图7所示，每个通孔54h的周缘包括：两个侧缘54a和54b，其均与第一下冲头54的周向交叉；以及外侧周缘54c，其位于第一下冲头54的径向外侧并与两个侧缘54a和54b交叉。两个侧缘54a和54b均比外侧周缘54c长。每个通孔54h的位于第一下冲头54的周向外侧的侧缘54a沿着第一下冲头54的位于第一下冲头54的周向上两侧中对应一侧的周缘延伸。第一下冲头54的周向对应于轭部分11的周向(见图2)。当多个压粉芯10组合形成环形定子芯210(见图23)时，第一下冲头54的周向对应于定子芯210的周向。

如图6和图7所示，第二下冲头55均具有三角形端表面55f(见图8)，该三角形端表面55f从第一下冲头54的下端插入对应的一个通孔54h中，并且在该三角形端表面55f处使对应的一个齿部分12的上端表面成形。在本实施例中，与齿部分12相对应地设置了两个第二下冲头55，以插入第一下冲头54的相应通孔54h中。也就是说，第二下冲头55分别形成两个分支构件。

(凸起部分)

如图6所示，模具50的特征之一是第一下冲头54的环形端表面54o具有凸起部分60。如图8所示，凸起部分60使压粉芯10的相应凹入部分30(见图3)成形。当形成压粉芯10时，凸起部分60的形状被转移，由此在轭部分11的有齿表面15中形成凹入部分30。在本实施例中，如图6所示，凸起部分60各与压粉芯10的凹入部分30相对应地沿着对应一个通孔54h的整个周缘延伸。每个凸起部分60仅需要设置在对应一个通孔54h的周缘与第一下冲头54的周缘之间。优选的是，凸起部分60沿着第一下冲头54的位于第一下冲头54的周向上两个相应侧上的对应至少一个周缘存在。此外，凸起部分60可以具有连续的环形形状或者可以沿环形形状的周向分成多个部分。

如图8所示，凸起部分60的截面形状是半圆形。术语“凸起部分的截面形状”是指沿着与凸起部分60的纵向正交的平面(与通孔54h的周缘正交的平面)截取的形状。凸起部分60的截面形状可以例如为三角形形状(v形)、矩形形状(u形)等。优选的是，凸起部分60的截面形状具有圆形(r形)角部。在这种情况下，可以容易地抑制凸起部分60碎裂。如果角部各具有r形，则优选的是角部的曲率半径为0.2mm以上。

凸起部分60的高度例如为0.5mm以上且2.5mm以下。如果凸起部分60的高度为0.5mm以上，则可以容易地抑制对第一下冲头54造成损坏。如果凸起部分60的高度为2.5mm以下，则可以容易地抑制凸起部分60碎裂。优选的是，凸起部分60的高度例如为1mm以上且2mm以下。在本实施例中，凸起部分60的曲率半径r为1mm且高度h为1mm(见图8)。

(材料)

模具50的材料为诸如模具钢或高速钢等的工具钢、或者硬质合金。

现在，将按顺序描述制造压粉芯10的方法中所包含的步骤。制造压粉芯10的方法的特征之一是使用上述模具50。

[供给步骤]

在供给步骤中，将含有软磁粉末作为主要成分的原料粉末供给到模具50的由压模51的模孔51h、第一下冲头54以及第二下冲头55限定的空腔中。

原料粉末含有软磁粉末作为主要成分。“主要成分”占原料粉末(原料粉末的量被定义为100质量％)的90质量％以上。可以根据需要在原料粉末中添加润滑剂、粘合剂树脂等。

软磁粉末的平均粒径例如为20μm以上且300μm以下，或者40μm以上且250μm以下。如果软磁粉末的平均粒径设定在上述范围内，则软磁粉末可以容易处理且可以通过压制容易地成形。软磁粉末的平均粒径是指对于用激光衍射/散射粒度分布分析装置测量的所有颗粒中的总计50质量％的颗粒所确定的粒径。

[成形步骤]

在成形步骤中，将供给的原料粉末在上冲头52与第一下冲头54和第二下冲头55之间压制成压粉芯10(见图8)。

通过增加压制原料粉末(软磁粉末)时施加的压制压力，可以增加压粉芯10的密度。压制压力例如设置成686mpa以上或980mpa以上。从机械的观点来看，压制压力的上限例如为1500mpa以下。

为了增加原料粉末的压制的容易性，可以采用对模具50进行加热的温压制(warmcompacting)。

在这种情况下，压制温度(模具温度)例如设定为60℃以上或80℃以上。压制温度的上限例如为200℃以下。

[取出步骤]

在取出步骤中，从模具50中取出压粉芯10。

在取出步骤中，在将原料粉末压制成压粉芯10之后，例如相对于压模51提起上冲头52并且还提起第一下冲头54和第二下冲头55。在这种方法中，可以从模具50(压模51)中取出压粉芯10，由此可以获得压粉芯10。

[热处理步骤]

在从模具50中取出压粉芯10之后，可以添加对压粉芯10进行热处理的热处理步骤，以便消除压制时在压粉芯10中产生的任何应变。

如果对压粉芯10进行这种热处理并消除应变，则可以改善磁导率。因此，可以减少因磁滞损耗而在压粉芯10中产生的铁损。热处理温度例如设定为400℃以上或600℃以上。热处理温度的上限例如为900℃以下。

<对第一下冲头造成的损坏得到抑制的原因>

现在将描述通过用上述模具50形成压粉芯10来使得对第一下冲头54造成的损坏得到抑制的原因。当对原料粉末进行压制时，横向压力因粉末被压制而作用在设置于第一下冲头54中的通孔54h的内周表面上(见图7)。由于横向压力作用在第一下冲头54上，所以第一下冲头54的通孔54h趋于变宽。如图8所示，第一下冲头54的环形端表面54o具有使压粉芯10的凹入部分30成形的凸起部分60。因此，当对原料粉末进行压制时，凸起部分60陷入原料粉末中，由此产生了锚固效果。因此，抵抗作用在第一下冲头54上的横向压力，抑制了第一下冲头54在横向压力的作用下的变形。结果，可以减少在第一下冲头54的内角处发生的应力，并且可以抑制对第一下冲头54造成损坏。

如在本实施例中，如果压粉芯10具有两个齿部分12并且第一下冲头54具有与两个齿部分12相对应的两个通孔54h，则作用在相应通孔54h上的横向压力在第一下冲头54的位于两个通孔54h之间的部分中彼此抵消。因此，每个通孔54h的内周表面的沿着位于第一下冲头54周向内侧上的侧缘54b延伸的部分不太可能由于横向压力而变形。相比之下，每个通孔54h的内周表面的沿着位于第一下冲头54周向外侧上的侧缘54a延伸的部分更可能由于横向压力而变形。因此，优选的是，凸起部分60沿着第一下冲头54的位于第一下冲头54周向两个相应侧上的对应至少一个周缘存在。在这种情况下，可以有效地抑制第一下冲头54在横向压力的作用下的变形。如果第一下冲头54部分地设置有凸起部分60，则凸起部分60可以沿着侧缘54b缺失。特别地，如果凸起部分60沿着通孔54h的整个周缘延伸，则可以进一步抑制第一下冲头54在横向压力的作用下的变形。

<第一下冲头中发生的应力的分析>

通过cae(计算机辅助工程)对形成根据实施例1的压粉芯10时作用在第一下冲头54上的应力分布进行了分析。基于通过cae进行的分析结果，计算出压制时在第一下冲头54的各个内角处发生的最大应力。在本文中，将参考图6描述的通孔54h的侧缘54a与外侧周缘54c相交的角部表示为角部a、将侧缘54a与侧缘54b相交的角部表示为角部b并将侧缘54b与外侧周缘54c相交的角部表示为角部c，分别在图9至图11中示出了在第一下冲头54的角部a至c附近的应力分布(单位：mpa)，并在表1中总结了在各个角部a至c处的最大应力。该分析是在压制时980mpa(10000kgf/cm²)的压制压力下进行的，其中以206000mpa的杨氏模量以及0.3的泊松比作为第一下冲头54的物理性质。

为了比较，通过使用包括没有凸起部分而是具有平坦环形端表面的第一下冲头的模具形成了没有凹入部分的压粉芯，并且以与实施例1相同的方式通过cae对作用在第一下冲头上的应力分布进行了分析。关于根据该参考例的压粉芯，从通过cae进行的分析结果计算出了压制时在第一下冲头的各个内角部处发生的最大应力。分别在图12至图14中示出了在根据参考例的压粉芯的情况下在第一下冲头54的角部a至c附近的应力分布，并在表1中总结了在各个角部a至c处的最大应力。

[表1]

根据通过cae进行的应力分析结果，在根据实施例1的压粉芯10的情况下在第一下冲头54的角部a至c处的最大应力为2000mpa以下，显示了在第一下冲头54的各个内角部处的最大应力与根据参考例的压粉芯的情况相比显著地减小。因此，在根据实施例1的压粉芯10的情况下，在第一下冲头54的内角部处发生的应力可以得到减小，并且因此第一下冲头54不太可能被损坏。相比之下，在根据参考例的压粉芯的情况下，在第一下冲头的角部a和b处的最大应力超过2000mpa，这使得第一下冲头54容易变形和损坏。

此外，可以看出，在第一下冲头的角部a至c处的这些最大应力之中，在位于第一下冲头54周向内侧的角部c处的最大应力相对较小。其原因考虑如下。由于第一下冲头具有对称布置的两个通孔，所以作用在其上的横向压力彼此抵消，使得更不容易发生由横向压力引起的应力。

<压粉芯的有益效果>

根据实施例1的压粉芯10具有设置在轭部分11的有齿表面15中的凹入部分30。因此，借助设置于第一下冲头54的环形端表面54o上的凸起部分60，可以抑制第一下冲头54的在压制时在作用于该第一下冲头54上的横向压力的作用下的变形。因此，即使为了增加压粉芯10的密度而增加压制压力，也可以减小在第一下冲头54的内角部处发生的应力。相应地，可以抑制对第一下冲头54造成损坏。因此，压粉芯10可以具有高密度并且可以以高生产率进行制造。

[变型例]

已通过采用示例性情况描述了实施例1，其中设置在压粉芯10中的凹入部分30均具有带有弧形弯曲表面的半圆形截面形状(见图3)。本发明不限于这种情况，并且凹入部分30可以均具有朝对应的一个齿部分12倾斜的倾斜表面。现在，将描述根据不同变型例的压粉芯的凹入部分。

现在将参考图15来描述具有倾斜表面的凹入部分的具体实例。图15上部分所示的凹入部分31具有如下截面形状：其由朝齿部分12倾斜的倾斜表面41以及从倾斜表面41延伸且与齿部分12的外周表面连续的弧形弯曲表面42限定。在该实例中，弯曲表面42的曲率半径r为1mm，并且凹入部分31的深度d为1mm且宽度wd为3mm。另一方面，图15下部分所示的凹入部分32具有如下截面形状：其由朝齿部分12倾斜的倾斜表面41以及从齿部分12的外周表面延伸的垂直表面43限定，其中在倾斜表面41与垂直表面43相交的角部44处具有r。在该实例中，角部44的曲率半径r为0.5mm，并且凹入部分32的深度d为1mm且宽度wd为3mm。凹入部分31和32均具有相对于从凹入部分的顶点穿过的垂直线不对称的截面形状，其中倾斜表面41更长。

图16示出了用于使图15中所示的相应凹入部分31和32成形的第一下冲头54的凸起部分61和62。图16的上部分所示的凸起部分61具有如下截面形状：其与凹入部分31一致，且由朝通孔54h倾斜的倾斜表面71以及从倾斜表面71延伸且与通孔54h的内周表面连续的弧形弯曲表面72限定。在该实例中，弯曲表面72的曲率半径r为1mm，并且凸起部分61的高度h为1mm且宽度wb为3mm。另一方面，图16的下部分所示的凸起部分62具有如下截面形状：其与凹入部分32一致，且由朝通孔54h倾斜的倾斜表面71以及从通孔54h的内周表面延伸的垂直表面73限定，其中在倾斜表面71与垂直表面73相交的角部74处具有r。在该实例中，角部74的曲率半径r为0.5mm，并且凸起部分62的高度h为1mm且宽度wb为3mm。凸起部分61和62均具有相对于从凹入部分的顶点穿过的垂直线不对称的截面形状，其中倾斜表面71更长。

<有益效果>

在设置在第一下冲头54中的凸起部分61或62具有与设置在压粉芯10的凹入部分31或32的倾斜表面41一致的倾斜表面71的情况下，当对原料粉末进行压制时，压力作用在倾斜表面71上。由倾斜表面71接收的压力作用于通孔54h，如图16中白色箭头所示。也就是说，压力作用在如下方向上：使得压制时作用在通孔54h的内周表面上的横向压力被抵消。由于在压制时作用在第一下冲头54上的横向压力的至少一部分可以通过由凸起部分61或62的倾斜表面71接收的压力被抵消，所以可以进一步抑制第一下冲头54在横向压力的作用下的变形。

<第一下冲头中发生的应力的分析>

包括图15上部分所示的凹入部分31的压粉芯10被限定为变型例1，并且包括图15下部分所示的凹入部分32的压粉芯10被限定为变型例2。使用参考图16描述的第一下冲头54，以与实施例1所采用的方式相同的方式，通过cae对在形成根据变型例1和2的压粉芯10时作用在相应第一下冲头54上的应力分布进行了分析。对于根据变型例1和2的各压粉芯，从通过cae进行的分析结果计算出压制时在第一下冲头54的各个内角部处发生的最大应力。分别在图17至图19以及图20至图22中示出了对于根据变型例1和2的压粉芯在第一下冲头54的角部a至c附近的应力分布(单位：mpa)，并在表2中总结了在各个角部a至c处的最大应力。

[表2]

根据通过cae进行的应力分析的结果可以看出，与根据实施例1的压粉芯10相比，根据变型例1和2的各压粉芯10的在第一下冲头54的角部处的最大应力低得多。因此，在根据各变型例1和2的压粉芯10中，可以进一步减小在第一下冲头54的内角部处发生的应力，并因此第一下冲头54更不太可能被损坏。其原因考虑如下。在根据各变型例1和2的压粉芯10中，凹入部分31或32具有倾斜表面41，并且在第一下冲头54的凸起部分61或62中包括使倾斜表面41成形的倾斜表面71。由于第一下冲头54的凸起部分61或62具有倾斜表面71，所以在压制时作用在第一下冲头54上的横向压力的至少一部分可以通过由倾斜表面71接收的压力被消除。此外，变型例1和2之间的比较结果表明，在采用更长的倾斜表面41(倾斜表面71)的变型例2中，减小在第一下冲头54的内角部处发生的应力的效果更大。

<定子芯>

参见图23，现在将描述根据实施例的定子芯210。定子芯210是轴向间隙旋转电机中所包含的定子芯，并且包括作为呈环状地组合到一起的多个压粉芯10之一的压粉芯10。在本实施例中，一组六个压粉芯10呈环状地布置，并且相邻轭部分11的位于周向各侧上的端表面用粘合剂等彼此接合，由此获得定子芯210。

<定子>

参见图24，现在将描述根据实施例的定子200。定子200是轴向间隙旋转电机中所包含的定子，并且包括定子芯210以及设置在形成定子芯210的压粉芯10的各个齿部分12上的线圈220。线圈220均由集中绕组提供。

<轴向间隙电动机>

现在将描述轴向间隙旋转电机的具体实例。现在将参考图25至27来描述根据实施例的轴向间隙电动机(下文中也简称为“电动机”)。

如图25和图26所示，轴向间隙电动机400包括沿轴向彼此面对的转子300和定子200。在本实施例中，以面对转子300的各侧的方式设置两个定子200。转子300和定子200被容纳在圆柱形壳体410中。壳体410的两个相应侧上设置有盘状板420。两个板420均在其中心处具有通孔。轴430以使轴承440置于轴430与通孔之间的状态可旋转地被支撑在通孔中。

定子200均定向成使得其具有齿部分12的一侧面对转子300。每个定子芯210的轭部分11被固定至对应的一个板420。

转子300包括多个磁体320以及支撑磁体320的支撑构件310。磁体320各具有平板状形状。如图27所示，磁体320沿着具有环形形状的支撑构件320的外周嵌入，并且在转子300的周向上间隔地布置。在本实施例中，转子300包括十个磁体320。磁体320各在转子300的轴向上被极化并定向成使得极化的方向在相邻磁体320之间反转。支撑构件310的内周侧被固定至轴430中所包括的凸缘部分431，由此转子300由轴430支撑。

关于上面已描述的本发明的实施例，下面将公开附属内容。

[附属内容1]

一种用于形成压粉芯的模具，压粉芯包括扇形板状轭部分以及从轭部分突出的齿部分，模具包括：

压模，其具有使轭部分的外周表面成形的扇形模孔；

上冲头，其待要装配到压模的模孔中并具有使轭部分的下表面成形的端表面；

第一下冲头，其待要装配到压模的模孔中，第一下冲头具有使齿部分的外周表面成形的通孔以及使轭部分的突出有齿部分的有齿表面成形的环形端表面；以及

第二下冲头，其待要插入第一下冲头的通孔中并具有使齿的上端表面成形的端表面，

其中，第一下冲头的环形端表面具有设置在通孔的周缘与第一下冲头的周缘之间的凸起部分。

[附属内容2]

根据附属内容1的模具，其中，凸起部分沿着第一下冲头的位于第一下冲头的周向上的两个相应侧上的各周缘延伸。

[附属内容3]

根据附属内容1或2的模具，其中，凸起部分沿着通孔的整个周缘延伸。

[附属内容4]

根据附属内容1至3中的任一项的模具，其中，凸起部分具有朝通孔倾斜的倾斜表面。

[附属内容5]

一种制造压粉芯的方法，压粉芯包括扇形板状轭部分以及从轭部分突出的齿部分，方法包括：

使用根据附属内容1至4中的任一项的模具，

供给步骤，将含有软磁粉末作为主要成分的原料粉末供给到模具的空腔中，空腔由压模的模孔、第一下冲头以及第二下冲头限定；

成形步骤，通过上冲头、第一下冲头以及第二下冲头对供给的原料粉末进行压制并成形为压粉芯；以及

取出步骤，从模具中取出压粉芯。

[附属内容6]

根据附属内容5的制造压粉芯的方法，其中，在成形步骤中，压制时所施加的压制压力为686mpa以上。

附图标记列表

10，100压粉芯

11，110轭部分

12，120齿部分

15有齿表面

21，22侧缘

23外侧周缘

30，31，32凹入部分

41倾斜表面

42弯曲表面

43垂直表面

44角部

50，500模具

51，510压模

51h，510h模孔

52，520上冲头

52f，520f端表面

53，530下冲头

54，540第一下冲头

54h，540h通孔

54a，54b侧缘

54c外侧周缘

54o，540o环形端表面

55，550第二下冲头

55f，550f端表面

60，61，62凸起部分

71倾斜表面

72弯曲表面

73垂直表面

74角部

200定子

210定子芯

220线圈

300转子

310支撑构件

320磁体

400电动机

410壳体

420板

430轴

431凸缘部分

440轴承