CN110620482A - 磁体埋入型电机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁体埋入型电机及其制造方法。本发明提供一种能够在提高电机强度的同时提高电机的输出的磁体埋入型电机。磁体埋入型电机(1)的转子(3)具备将由软磁材料构成的多个金属箔(30a)沿转子(3)的旋转轴方向层叠的转子铁芯(30)。在转子铁芯(30)上形成有沿旋转轴方向贯通的多个贯通孔(32A、32B)，多个贯通孔(32A、32B)具有埋设有磁体(5)的贯通孔(32A)。在转子铁芯(30)上形成有内部桥接部(36)和外周桥接部(38)，转子铁芯(30)中，内部桥接部(36)或外周桥接部(38)的至少一者桥接部由非晶系软磁材料构成，其以外的部分由纳米晶系软磁材料构成。

Description

磁体埋入型电机及其制造方法
技术领域
本发明涉及具备卷绕有线圈的定子和相对于定子绕旋转轴旋转自如地设置的转子的磁体埋入型电机及其制造方法。
背景技术
目前，利用具备卷绕有线圈的定子和相对于定子绕旋转轴旋转自如地设置的转子的电机。这些电机中，磁体埋入型电机(IPM)具备插通有旋转轴的转子铁芯，在转子铁芯中设有沿着轴方向贯通的贯通孔。在这些贯通孔内配置磁体，且通过包含环氧系树脂等的密封材料埋设于槽内(例如，参照专利文献1)。
在上述的转子铁芯中设有贯通孔的情况下，在转子铁芯上形成有在相邻的贯通孔彼此之间延伸的内部桥接部以及位于处于转子的外周面侧的贯通孔与转子的外周面之间的外周桥接部。这种内部桥接部和外周桥接部与其它部分相比机械强度较低。因此，通过以发生塑性变形的方式对这些桥接部(内部桥接部及外周桥接部)进行按压加工，使这些桥接部加工硬化(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-147810号公报
专利文献2：日本特开2015-27150号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，上述转子铁芯的贯通孔以如下方式形成：降低来自埋设的磁体的磁通过度流向桥接部，主要在除了桥接部以外的部分，来自磁体的磁通流向定子。由此，可提高电机的输出特性。
但是，在如专利文献2那样使桥接部加工硬化了的情况下，的确，桥接部的机械强度提高，但流过桥接部的磁特性与其它部分相同，因此难以进一步提高电机的输出特性。除此之外，由于使桥接部塑性变形，因此在制造阶段桥接部有可能损伤。
本发明鉴于这些方面完成，在于提供能在提高电机强度的同时提高电机的输出的磁体埋入型电机和能稳定地制造该电机的制造方法。
用于解决课题的手段
鉴于上述课题，本发明涉及的磁体埋入型电机(以下称为“电机”)是具备卷绕有线圈的定子、和旋转自如地配置于上述定子的内侧的转子的磁体埋入型电机，其特征在于，上述转子具备将由软磁材料构成的多个金属箔沿着上述转子的旋转轴方向层叠的转子铁芯，在上述转子铁芯中形成有沿着上述旋转轴方向贯通的多个贯通孔，上述多个贯通孔具有埋设有磁体的贯通孔，在上述转子铁芯中形成有在相邻的上述贯通孔彼此之间延伸的内部桥接部、和位于处于上述转子铁芯的外周面侧的上述贯通孔与上述转子铁芯的外周面之间的外周桥接部，上述转子铁芯中，上述内部桥接部或上述外周桥接部中的至少一者桥接部由非晶系软磁材料构成，其以外的部分由纳米晶系软磁材料构成。
根据本发明，尽管转子铁芯的桥接部与其它部分相比结构强度低，但由于由材料强度比纳米晶系软磁材料高的非晶系软磁材料构成，因此可提高桥接部的强度。由此，在使转子高速旋转时，桥接部的损伤被抑制，转子的耐久性提高。进而，与纳米晶系软磁材料相比，非晶系软磁材料的饱和磁化低，因此，在除了桥接部以外的部分，来自磁体的磁通易于流向定子，因此可提高电机的输出特性。
在此，内部桥接部或外周桥接部中的至少一者桥接部只要是非晶系软磁材料即可，作为更优选的方式，上述外周桥接部由非晶系软磁材料构成。即，在该方式中，如果外周桥接部是非晶系软磁材料，则内部桥接部可以是非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料中的任一者。
在驱动电机时，卷绕有线圈的定子发热，由于该发热的热，转子(具体为转子铁芯)的外周面也被加热。根据该方式，外周桥接部是非晶系软磁材料，非晶系软磁材料是与纳米晶系软磁材料相比，随着温度上升而饱和磁通密度大幅度降低的材料。因此，即使通过驱动电机而将转子铁芯的外周面升温至高温区域，磁通经由外周桥接部流动也被限制，在除了外周桥接部以外的部分，磁通易于流向定子。这样的结果是，即使电机的转子铁芯达到了高温区域，也能够抑制电机的输出降低。
本发明涉及的电机的制造方法为具备卷绕有线圈的定子、和旋转自如地配置于上述定子的内侧的转子的磁体埋入型电机的制造方法，其特征在于，包括：准备形成有包括用于埋设磁体的贯通孔的多个贯通孔的金属箔的工序，该金属箔由非晶系软磁材料构成且与上述转子的转子铁芯的形状相对应；对于准备的上述金属箔，选择在相邻的上述贯通孔彼此之间延伸的内部桥接部、和位于处于金属箔的外周侧的上述贯通孔与金属箔的外周之间的外周桥接部中的至少一者桥接部，对除了选择的上述桥接部以外的部分进行加热，将上述选择的桥接部维持为上述非晶系软磁材料，并使上述加热了的部分从上述非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料的工序；和将改性了的金属箔沿着上述转子的旋转轴方向层叠，在上述贯通孔中埋设磁体，制造上述转子铁芯的工序。
根据本发明，尽管得到的转子铁芯的桥接部在结构上是脆弱的，但由于将桥接部维持为由材料强度比纳米晶系软磁材料高的非晶系软磁材料，因此可提高桥接部的强度。另外，由于局部的加热使桥接部以外的部分改性为纳米晶系软磁材料，因此，可简便地提高其强度而不会使桥接部塑性变形。这样，可提高桥接部的强度，因此之后在将金属箔层叠时、在埋设磁体时，能够避免由磁体的接触引起的桥接部的变形等。
另外，由于桥接部的强度提高，因此即使使得到的转子高速旋转，桥接部的损伤也被抑制，转子的耐久性提高。进而，与纳米晶系软磁材料相比，非晶系软磁材料的饱和磁化低，因此，在除了桥接部以外的部分，来自磁体的磁通易于流向定子，因此可提高电机的输出特性。
在此，在将上述加热了的部分从非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料的工序中，只要能够将选择的桥接部维持为非晶系软磁材料，就可以选择内部桥接部或外周桥接部中的任一者桥接部。然而，作为更优选的方式，在上述改性工序中，上述选择的桥接部是上述外周桥接部。即，在该方式中，在改性工序中，使外周桥接部为非晶系软磁材料的状态而不改性为纳米晶系软磁材料。
在驱动电机时，卷绕有线圈的定子发热，由于该发热的热，转子(具体为转子铁芯)的外周面也被加热。根据该方式，所制造的电机的转子铁芯的外周桥接部是非晶系软磁材料，非晶系软磁材料是与纳米晶系软磁材料相比，随着温度上升而饱和磁通密度大幅度降低的材料。因此，即使通过驱动电机而将转子铁芯的外周面升温至高温区域，也限制了磁通经由外周桥接部流动，在除了外周桥接部以外的部分，磁通易于流向定子。这样的结果是，即使电机的转子铁芯达到了高温区域，也能够抑制电机的输出降低。
发明效果
根据本发明涉及的电机，能在提高电机的强度的同时提高电机的输出。另外，根据本发明涉及的电机的制造方法，可简便地制造具有这种特性的电机。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的磁体埋入型电机的俯视图。
图2是表示图1所示的磁体埋入型电机的1/8模型的放大俯视图。
图3是图1所示的转子的示意性立体图。
图4是用于说明图1所示的磁体埋入型电机的制造方法的示意性立体图。
图5是用于说明图1所示的磁体埋入型电机的制造方法的示意性立体图。
图6是表示实施例1、2及比较例1、2的模型涉及的磁体埋入型电机的最大转矩的结果的坐标图。
图7是表示在实施例4及比较例3、4的模型涉及的磁体埋入型电机中，23℃、160℃时的电机的最大转矩的结果的坐标图。
图8A是表示23℃、160℃下的纳米晶系软磁材料及非晶系软磁材料的饱和磁通密度的坐标图。
图8B是表示23℃、160℃下的磁体的剩余磁通密度的坐标图。
附图标记说明
1：电机(磁体埋入型电机)，2：定子，3：转子，5：磁体，6：定子铁芯，7：线圈，30：转子铁芯，30a：金属箔，32A、32B、32a、32b：贯通孔，36、36a：内部桥接部，38、38a：外周桥接部，39：外周面
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明涉及的磁体埋入型电机及其制造方法。
1.关于磁体埋入型电机1
图1是表示实施方式涉及的磁体埋入型电机(IPM:Interior Permanent Magnet)1的俯视图，图2是表示图1所示的磁体埋入型电机1的1/8模型的放大俯视图。图3是图1所示的转子3的示意性立体图。
磁体埋入型电机(以下称为电机)1例如被用作混合动力汽车或电动汽车的驱动源，具备卷绕有线圈7的定子2和旋转自如地配置于定子2的内侧的转子3。
定子2由定子铁芯6和卷绕于定子铁芯6的多个线圈7构成，定子铁芯6包含电磁钢板或后述纳米晶系软磁材料，形成为圆环状。线圈7通过集中绕组或分布绕组等在定子2的内周侧等间隔地配置，在对线圈7通电时，产生用于使转子3旋转的旋转磁场。
转子3具备转子铁芯30、插通于在转子铁芯30的中央形成的轴孔31的旋转轴4、以及埋设于在转子铁芯30中形成的多个贯通孔32A的多个磁体5(5L、5M、5R)。旋转轴4为金属制，在插通于转子铁芯30的轴孔31的状态下通过铆接等固定于转子铁芯30。
各磁体5是永磁体，呈长方体状。磁体5的侧面是具有长边和短边的长方形。如图1所示，磁体5沿着转子3的旋转方向(图1所示箭头方向)以规定的规则配置。具体而言，如图2所示，沿着转子3的旋转方向每隔45°配置有由左磁体5L、中磁体5M及右磁体5R组成的磁体组10。各磁体5对应于左磁体5L、中磁体5M及右磁体5R中的任一者。另外，配置于中磁体5M两侧的左磁体5L和右磁体5R相对于磁体5为了便于说明而展示出图示的位置，也可以相对于中磁体5M将磁体5配置于一侧和另一侧。
另外，磁体组10中，中磁体5M的与定子2相邻的一侧是N极，其相反侧是S极。而且，分别配置左磁体5L及右磁体5R，使得极性在中磁体5M和相邻的磁极之间彼此相反。即，左磁体5L与中磁体5M的N极相比更靠近S极，因此与该中磁体5M相邻的一侧成为N极。同样，右磁体5R与中磁体5M的N极相比更靠近S极，因此与该中磁体5M相邻的一侧也成为N极。
磁体5嵌入设于转子铁芯30的贯通孔(磁体槽)32A的内部，在其左右两端充填有树脂11。作为树脂11，可使用成形性和耐热性优异的热固性树脂。作为热固性树脂，可使用环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂等。予以说明，磁体5使用以钕、铁和硼为主成分的钕磁体、以钐和钴为主成分的钐钴磁体等稀土磁体。除此之外也可以使用铁氧体磁体、铝镍钴磁体等。
转子铁芯30是将由软磁材料构成的多个金属箔30a沿着转子3的旋转轴方向层叠而成的结构。在金属箔30a之间可以配置耐热性树脂等的粘接层，如果能维持层叠状态，则也可以不配置粘接层。作为耐热性树脂，例如可用热固性树脂，作为热固性树脂，例如可举出环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂或丙烯酸系树脂等。
沿着转子3的旋转轴方向贯通的多个贯通孔32A、32B形成于转子铁芯30。贯通孔32A是埋设上述的磁体5的孔，贯通孔32B是磁通路径遮断用或磁通路径调整用的孔。
在本实施方式中，转子铁芯30中形成有在相邻的贯通孔32A、32B彼此之间延伸的内部桥接部36以及位于处于转子铁芯30的外周面39侧的贯通孔32A(32B)与转子铁芯30的外周面39之间的外周桥接部38。
转子铁芯30中，内部桥接部36及外周桥接部38这两者桥接部由非晶系软磁材料构成，桥接部以外的部分由纳米晶系软磁材料构成。
作为非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料，可举出例如由选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少一种磁性金属和选自由B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W构成的组中的至少一种非磁性金属构成的软磁材料，但不限于这些。
作为非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料的代表性材料，可举出例如FeCo系合金(例如FeCo、FeCoV等)、FeNi系合金(例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi等)、FeAl系合金或FeSi系合金(例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO等)、FeTa系合金(例如FeTa、FeTaC、FeTaN等)及FeZr系合金(例如FeZrN等)，但并不限于这些。在Fe系合金的情况下，优选包含80at％以上的Fe。
另外，作为非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料的其它材料，例如可使用含有Zr、Hf、Nb、Ta、Ti及Y中的至少一种和Co的Co合金。Co合金中优选包含80at％以上的Co。这种Co合金在制膜时易成为非晶，磁晶各向异性、晶体缺陷及晶界少，因此显示出非常优异的软磁性。作为优选的非晶系软磁材料，可举出例如CoZr、CoZrNb及CoZrTa系合金等。
本说明书中所说的非晶系软磁材料是具有非晶结构作为主结构的软磁材料。在非晶结构的情况下，在X射线衍射图案中观察不到清晰的峰，只观测到宽的光晕图案。另一方面，可通过对非晶结构进行热处理来形成纳米晶结构，但在具有纳米晶结构的纳米晶系软磁材料中，在对应于晶面的晶格间距的位置观测到衍射峰。可以使用谢乐(Scherrer)方程从该衍射峰的宽度来算出微晶直径。
本说明书中所说的纳米晶系软磁材料中，纳米晶是指通过谢乐方程从X射线衍射的衍射峰的半宽度算出的微晶直径低于1μm的材料。在本实施方式中，纳米晶的微晶直径(通过谢乐方程从X射线衍射的衍射峰的半宽度算出的微晶直径)优选为100nm以下，更优选为50nm以下。另外，纳米晶的微晶直径优选为5nm以上。通过纳米晶的微晶直径为这种大小，可看到软磁特性的提高。予以说明，现有的电磁钢板的微晶直径为μm级，通常为50μm以上。
在此，也如从后述的参考例可知的那样，非晶系软磁材料的拉伸强度高于纳米晶系软磁材料的拉伸强度。进而，非晶系软磁材料的饱和磁化低于纳米晶系软磁材料的饱和磁化。
由此，作为转子铁芯30的桥接部的内部桥接部36和外周桥接部38在结构上强度低。然而，在本实施方式中，该桥接部由材料强度比纳米晶系软磁材料高的非晶系软磁材料构成，因此可提高桥接部的强度。由此，当使转子高速旋转时，桥接部的损伤被抑制，转子的耐久性提高。
进而，与纳米晶系软磁材料相比，非晶系软磁材料的饱和磁化低，因此，在除了桥接部以外的部分，来自磁体的磁通易于流向定子，因此可提高电机1的输出特性。
在此，也如从后述的发明人的实施例可知的那样，在驱动电机1时，卷绕有线圈7的定子2发热，由于该发热的热，转子3(具体为转子铁芯30)的外周面也被加热。在这种情况下，在普通电机中，输出有时大幅降低。
若鉴于这方面，则外周桥接部38优选由非晶系软磁材料构成。即，如果外周桥接部38是非晶系软磁材料，则内部桥接部36可以是非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料中的任一者。
非晶系软磁材料是与纳米晶系软磁材料相比，随着温度上升而饱和磁通密度大幅降低的材料。因此，即使通过驱动电机1而将转子铁芯30的外周面升温至高温区域，磁通经由非晶系软磁材料的外周桥接部38流动也被限制。另一方面，在除了外周桥接部38以外的部分，磁通易于流向定子2。这样的结果是，即使电机1的转子铁芯30达到高温区域，也能够抑制电机1的输出降低。
2.关于电机1的制造方法
2-1.关于准备金属箔的工序
首先，准备构成转子3的转子铁芯30的金属箔30a。金属箔30a由非晶系软磁材料构成。金属箔30a在与转子3的旋转轴正交的截面上具有与转子铁芯30的形状相对应的形状。具体而言，金属箔30a为圆形，形成有包括用于埋设磁体5的贯通孔32a的多个贯通孔32a、32b。
非晶系软磁材料例如可如下那样得到：将以成为如上所示的组成的方式配合的金属原料利用高频熔化炉在高温下熔融，制成均匀的熔融金属，将其急冷。急冷速度也取决于材料，例如约为106℃/秒，如果在结晶化之前可得到非晶结构，则该急冷速度没有特别限定。在本实施方式中，金属箔30a可通过如下方式得到：将金属原料的熔融金属吹至旋转的冷却辊，从而制造由非晶系软磁材料构成的带状金属箔，将其压制成型为与转子铁芯30的形状相对应的形状。这样，通过将熔融金属急冷，可在结晶化之前得到非晶结构的软磁材料。金属箔30a的厚度例如优选为5～50μm，更优选为15～35μm。
这样，如图4所示，在圆形金属箔30a中形成多个贯通孔32a、32b。贯通孔32a在金属箔30a的层叠后形成为贯通孔32A，成为用于埋设磁体5的孔，贯通孔32b在金属箔30a的层叠后形成为贯通孔32B，作为磁通路径切断用或磁通路径调整用的孔发挥作用。由此，在金属箔30a中形成在相邻的贯通孔32a、32b彼此之间延伸的内部桥接部36a。进而，在金属箔30a中形成位于处于金属箔30a的外周39a侧的贯通孔32a(32b)与金属箔30a的外周39a之间的外周桥接部38a。
2-2.关于热处理工序(改性工序)
接着，进行热处理工序。在该工序中，对于金属箔30a，选择内部桥接部36a和外周桥接部38a这两者桥接部，对除了选择的这两者桥接部以外的部分进行加热。此时，将选择的桥接部维持为非晶系软磁材料并使加热了的部分(除了桥接部以外的部分)从非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料。具体而言，使加热了的部分的软磁材料的非晶结构成为纳米晶结构。
具体而言，如图4所示，利用包括上模51及下模52的一对模具50对金属箔30a进行热压。在上模51及下模52中内置有加热装置(未图示)。在上模51及下模52的与金属箔30a接触的表面上设有凹部51a、52a，使得在热压时内部桥接部36a和外周桥接部38a不接触。凹部51a、52a略大于内部桥接部36a、外周桥接部38a，由此，可减少来自模具50的热传递到内部桥接部36a和外周桥接部38a。
金属箔30a的热处理的条件没有特别限制，可考虑金属原料的组成或要呈现的磁特性等来适当选择。因此，虽没有特别限定，但热处理的温度例如是比所使用的软磁材料的结晶化温度高的温度。由此，通过非晶系软磁材料的热处理，可以使非晶系软磁材料成为纳米晶系软磁材料。热处理优选在非活性气体气氛下进行。
结晶化温度是发生结晶化的温度。由于在结晶化时引起放热反应，因此结晶化温度可通过测定伴随结晶化而放热的温度来确定。例如，可使用差示扫描量热测定(DSC)，在规定的加热速度(例如，0.67Ks-1)的条件下测定结晶化温度。非晶系软磁材料的结晶化温度因材质而异，例如为300～500℃。另外，同样，纳米晶系软磁材料的结晶化温度也可通过差示扫描量热测定(DSC)来测定。在纳米晶系软磁材料中，虽然已经产生晶体，但通过加热至结晶化温度以上而进一步发生结晶化。纳米晶系软磁材料的结晶化温度因材质而异，例如为300～500℃。
该工序中的加热温度只要是从非晶系软磁材料到纳米晶系软磁材料的结晶化温度以上，就没有特别限制，例如为350℃以上，优选为400℃以上。通过将加热温度设为400℃以上，能使结晶化高效地进行。另外，加热温度例如为600℃以下，优选为520℃以下。通过将加热温度设为520℃以下，变得容易防止过度的结晶化，可抑制副产物(例如Fe2B等)的产生。
热处理工序中的加热时间没有特别限制，优选为1秒以上10分钟以下，更优选为1秒以上5分钟以下。
在此，如上所述，若鉴于电机的输出因电机的转子铁芯的升温而大幅降低，则优选外周桥接部38包括由非晶系软磁材料构成的金属箔30a。即，如果外周桥接部38为非晶系软磁材料，则内部桥接部36可以是非晶系软磁材料或纳米晶系软磁材料中的任一者。优选多个内部桥接部36中，外周侧内部桥接部36为非晶系软磁材料。
例如，在制作外周桥接部38由非晶系软磁材料构成、内部桥接部36由纳米晶系软磁材料构成的金属箔30a时，仅选择外周桥接部38，使其它部分改性为纳米晶系软磁材料。具体而言，在热处理工序中，仅选择外周桥接部38，使其以外的部分与上模51及下模52接触，以从非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料。
由此得到的金属箔30a的外周桥接部38由非晶系软磁材料构成，因此，即使转子铁芯30的外周面升温至高温区域，也可抑制电机1的输出降低。
2-3.关于转子铁芯的制造工序
接下来，进行转子铁芯的制造工序。在该工序中，如图5所示，将在热处理工序中改性了的金属箔30a沿着转子3的旋转轴方向层叠，将磁体5埋设于贯通孔32A。具体而言，将金属箔30a根据转子铁芯30的大小层叠以沿着旋转轴方向形成贯通孔32A、32B。在将金属箔30a层叠时，可经由上述的粘接剂将金属箔30a彼此接合。接下来，对于层叠了金属箔30a的层叠体3A，将磁体5插入贯通孔32A，用树脂将贯通孔32A密封。
根据这种制造方法，在热处理工序中，将由内部桥接部36和外周桥接部38构成的桥接部维持为材料强度比纳米晶系软磁材料高的非晶系软磁材料，因此可提高桥接部的强度。
另外，通过局部加热将桥接部以外的部分改性为纳米晶系软磁材料，因此，可简便地提高其强度而不使桥接部塑性变形。因此，之后，在转子铁芯制造工序中，在将金属箔30a层叠时，在埋设磁体5时，可避免桥接部的变形等。
通过本实施方式的制造方法得到的转子3即使高速旋转，桥接部的损伤也被抑制，转子3的耐久性提高。进而，与纳米晶系软磁材料相比，非晶系软磁材料的饱和磁化低，因此在除了桥接部以外的部分，磁通易于流向定子2，因此可提高电机1的输出特性。
〔参考例1〕
准备包含Fe及Ni作为磁性金属、B作为非磁性金属的熔液，将其急冷从而制作组成为Fe84B13Ni3的非晶系软磁材料的原料。
〔参考例2〕
将参考例1的原料加热至503℃，制作将非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料的原料。
〔参考例3〕
准备Fe-3mass％Si的电磁钢板。
<评价试验>
制作将参考例1～3的材料切割为规定形状的试验体，对该试验体进行拉伸试验。将其结果示于表1。进而，将参考例1～3的材料切割成规定形状，制作试验体，测定该试验体的饱和磁化。将其结果示于表1。
表1
材料 拉伸强度(MPa) 饱和磁化(T)
参考例1 非晶 1861 1.6
参考例2 纳米晶 1530 1.8
参考例3 电磁钢板 550 1.96
〔结果〕
如表1所示，参考例1的非晶系软磁材料的拉伸强度大于参考例2的纳米晶系软磁材料及参考例3的电磁钢板。进而，参考例1的非晶系软磁材料的饱和磁化小于参考例2的纳米晶系软磁材料及参考例3的电磁钢板。从该结果认为，对于由上述纳米晶系软磁材料构成的转子铁芯，若使转子铁芯的桥接部部分地变为非晶系软磁材料，则可提高转子铁芯的强度。进而，在磁体埋入型的转子铁芯中，认为尽管桥接部被设计成磁体的磁通不易流过，但通过使该桥接部为非晶系软磁材料，磁体的磁通从其它部分高效地流到定子，因此可提高电机的输出特性。
〔实施例1〕
制作如图1所示的形状的电机的模型。予以说明，转子铁芯的直径设为97.5mm，其厚度设为59.5mm。如图2所示的内部桥接部36中，将中心侧的内部桥接部的宽度设为1.50mm，将外周面39侧的内部桥接部36的宽度设为0.75mm。进而，外周桥接部38中，将贯通孔32B与转子铁芯30的外周面39之间的外周桥接部38的宽度设为0.60mm，将贯通孔32A与转子铁芯30的外周面39之间的外周桥接部38的宽度设为1.00mm。对于该模型，对所有的桥接部赋予表1所示的非晶系软磁材料的材料特性，对其它部分赋予表1所示的纳米晶系软磁材料的材料特性。使用该模型解析电机的转矩(最大转矩)。将其结果示于图6及表2。
〔实施例2〕
与实施例1相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例1的不同点在于，仅对外周桥接部38赋予非晶系软磁材料的材料特性。将其结果示于图6及表2。
〔实施例3〕
与实施例1相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例1的不同点在于，将图2所示的内部桥接部36及外周桥接部38的宽度缩小至1/3左右。具体而言，内部桥接部36中，将中心侧的内部桥接部36的宽度设为0.50mm，将转子铁芯30的外周面39侧的内部桥接部36的宽度设为0.25mm。进而，外周桥接部38中，将贯通孔32B与转子铁芯30的外周面39之间的外周桥接部38的宽度设为0.20mm，将贯通孔32A与转子铁芯30的外周面39之间的外周桥接部38的宽度设为0.33mm。将其结果示于表2。
〔比较例1〕
与实施例1相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例1的不同点在于，对包括内部桥接部及外周桥接部的所有的部分赋予表1所示的电磁钢板的材料特性。将其结果示于图6及表2。
〔比较例2〕
与实施例1相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例1的不同点在于，对包括内部桥接部及外周桥接部的全部赋予表1所示的纳米晶系软磁材料的材料特性。将其结果示于图6及表2。
表2
内部桥接 外周桥接 其他部分 转矩(Nm)
实施例1 非晶 非晶 纳米晶 65.92
实施例2 纳米晶 非晶 纳米晶 62.85
实施例3 非晶 非晶 纳米晶 76.45
比较例1 电磁钢板 电磁钢板 电磁钢板 60.58
比较例2 纳米晶 纳米晶 纳米晶 61.97
如表2及图6所示，实施例1～3的电机的转矩大于比较例1、2。认为这是由于，在实施例1～3中，通过使桥接部为非晶系软磁材料，磁体的磁通从其它部分有效地流向定子，因此可提高电机的输出特性。特别地，认为如实施例3那样，通过缩小桥接部的宽度，从而在驱动电机时，桥接部的磁通饱和，磁体的磁通从其它部分高效地流向定子。
〔实施例4〕
与实施例1相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例1的不同点在于，为假设了尺寸(大小)大的电机的模型，为输出比实施例1的电机大的电机。在该实施例4中，也与实施例1同样，使内部桥接部及外周桥接部为非晶系软磁材料，使其它的部分为纳米晶系软磁材料，解析转子铁芯在23℃、160℃时的电机的最大转矩。将其结果示于图7。予以说明，在该解析中，如图8A及图8B所示，将23℃、160℃时的纳米晶系软磁材料、非晶系软磁材料的饱和磁通密度及磁体剩余磁通密度用作物性值。
〔比较例3〕
与实施例4相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例4的不同点在于，使内部桥接部及外周桥接部为纳米晶系软磁材料，使其它部分也为纳米晶系软磁材料。因此，在比较例3中，解析由纳米晶系软磁材料构成的转子铁芯在23℃、160℃时的电机的最大转矩。将其结果示于图7。
〔比较例4〕
与实施例4相同地制作图1所示的形状的电机的模型，解析电机的转矩。与实施例4的不同点在于，使内部桥接部及外周桥接部为非晶系软磁材料，使其它部分也为非晶系软磁材料。因此，在比较例4中，解析由非晶系软磁材料构成的转子铁芯在23℃、160℃时的电机的最大转矩。将其结果示于图7。
如图7所示，实施例4的电机与比较例3及比较例4的电机相比，由温度上升引起的最大转矩的降低少。这是出于以下的原因。如图8A所示，非晶系软磁材料是与纳米晶系软磁材料相比随着温度上升而饱和磁通密度大幅降低的材料。在实施例3中，即使通过驱动电机而将转子铁芯的外周面升温至高温区域，磁通经由非晶系软磁材料的外周桥接部而流动也被限制。另一方面，在除了外周桥接部以外的部分，磁通易于流向定子。作为这种结果，认为即使电机的转子铁芯达到高温区域，也能够抑制电机的最大转矩的降低。
然而，在比较例4中，由于转子铁芯由非晶系软磁材料构成，因此在高温区域中转子铁芯自身限制来自磁体的磁通流向定子。其结果认为，在高温区域，电机1的最大转矩大幅降低。另一方面，在比较例3中，由于转子铁芯由纳米晶系软磁材料构成，因此与比较例4相比，在高温区域，转子铁芯自身难以限制磁通流向定子。但是，认为由于外周桥接部的饱和磁通密度的降低小，因此磁通也易于流向该部分，与实施例3相比，随着温度上升而最大转矩降低。
进而，根据发明人，能够确认：在实施例4的模型中，即使使外周桥接部为非晶系软磁材料、使内部桥接部为纳米晶系软磁材料，也如实施例4所示那样，与其它比较例3、4相比，能够抑制电机的最大转矩的降低。
以上，详细描述了本发明的一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式，可在不脱离权利要求书记载的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。
在本实施方式及实施例中，至少使外周桥接部为非晶系软磁材料，但例如也可以仅内部桥接部为非晶系软磁材料。

Claims (4)

1.磁体埋入型电机，其是具备卷绕有线圈的定子、和旋转自如地配置于上述定子的内侧的转子的磁体埋入型电机，其特征在于，
上述转子具备将由软磁材料构成的多个金属箔沿着上述转子的旋转轴方向层叠的转子铁芯，
在上述转子铁芯中形成有沿着上述旋转轴方向贯通的多个贯通孔，上述多个贯通孔具有埋设有磁体的贯通孔，
在上述转子铁芯中形成有在相邻的上述贯通孔彼此之间延伸的内部桥接部、和位于处于上述转子铁芯的外周面侧的上述贯通孔与上述转子铁芯的外周面之间的外周桥接部，
上述转子铁芯中，上述内部桥接部或上述外周桥接部中的至少一者桥接部由非晶系软磁材料构成，其以外的部分由纳米晶系软磁材料构成。
2.权利要求1所述的磁体埋入型电机，其特征在于，上述外周桥接部由非晶系软磁材料构成。
3.磁体埋入型电机的制造方法，其是具备卷绕有线圈的定子、和旋转自如地配置于上述定子的内侧的转子的磁体埋入型电机的制造方法，其特征在于，包括：
准备形成有包括用于埋设磁体的贯通孔的多个贯通孔的金属箔的工序，该金属箔由非晶系软磁材料构成且与上述转子的转子铁芯的形状相对应；
对于准备的上述金属箔，选择在相邻的上述贯通孔彼此之间延伸的内部桥接部、和位于处于金属箔的外周侧的上述贯通孔与金属箔的外周之间的外周桥接部中的至少一者桥接部，对除了选择的上述桥接部以外的部分进行加热，将上述选择的桥接部维持为上述非晶系软磁材料，并使上述加热了的部分从上述非晶系软磁材料改性为纳米晶系软磁材料的工序；和
将改性了的金属箔沿着上述转子的旋转轴方向层叠，在上述贯通孔中埋设磁体，制造上述转子铁芯的工序。
4.权利要求3所述的磁体埋入型电机的制造方法，其特征在于，在上述改性工序中，上述选择的桥接部为上述外周桥接部。
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