DE112021005147T5

DE112021005147T5 - Verbundelement und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112021005147T5
Application number: DE112021005147.4T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Abe; Rie Yoshida; Shuichi Tada; Michiya Kume; Kohei Ihara; Naotake Fujita
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-08-10
Also published as: CN116210147A; JPWO2022071310A1; WO2022071310A1; US20240013961A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente, wobei das Verfahren umfasst:Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes durch Anpassen eines ersten Formkörpers auf einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente,welche in Kontakt mit dem Seltenerd-Magneten steht, so dass der erste Formkörper mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt; undBilden eines zweiten Formkörpers durch Einbringen eines zweiten Verbundwerkstoffes in eine Form und Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes, so dass das thermoplastische Harz mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, bedeckt und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht.

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundkomponente, welche einen Seltenerd-Magneten einschließt, und ein Verfahren zur Herstellung der Verbundkomponente.
Stand der Technik
Um Korrosion eines Permanentmagneten bei geringen Kosten zu verhindern, war bekannt, den gesamten Permanentmagneten mit einem Harz zu bedecken. Zum Beispiel offenbart die Patentliteratur 1 einen Rotormagnetkörper und ein Verfahren, das Legen eines Permanentmagneten und eines ringförmigen Jochbestandteils in eine Form zusammen mit einem Polyphenylensulfid(PPS)-Harzabstandstücks und Spritzgießen des PPS-Harzes, um den gesamten Permanentmagneten zu bedecken, einschließt.
Zitate liste
- Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2006-115595 A
Zusammenfassung der Erfindung
- Technisches Problem
Jedoch besteht insofern ein Problem, dass wenn ein Spritzgießen bei einem Seltenerd-Magneten durchgeführt wird, der Seltenerd-Magnet direkt mit dem Harz in Kontakt steht, so dass die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten durch Wärme verschlechtert werden können. Ein anderes Problem ist, dass wenn das spritzgegossene Harz nach Formen schrumpft, sich eine Lücke zwischen dem Abstandsstück und dem Magneten bildet, was es unmöglich macht, den gesamten Permanentmagneten vollständig zu bedecken.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Verbundkomponente, in der ein Seltenerd-Magnet versiegelt ist, und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente bereitzustellen, das eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften während der Herstellung verringert.
- Lösung des Problems
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente, wobei das Verfahren umfasst:

Herstellen eines zweiten Verbundwerkstoffes durch Anpassen eines ersten Formkörpers auf einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente,
welche in Kontakt mit dem Seltenerd-Magneten steht, so dass der erste Formkörper mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt; und
Bilden eines zweiten Formkörpers durch Einbringen des zweiten Verbundwerkstoffes in eine Form und Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes, so dass das thermoplastische Harz mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, bedeckt und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Verbundkomponente, welche einschließt:

einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente, welche in Kontakt mit dem Seltenerd-Magneten steht;
einen ersten Formkörper, der mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welcher dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt, und
einen zweiten Formkörper, welcher mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht.

- Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ist es möglich, eine Verbundkomponente, in der ein Seltenerd-Magnet versiegelt ist, und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente bereitzustellen, das eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften während der Herstellung verringert.
Figurenliste

1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbundkomponente in Scheibenform gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
1B zeigt eine A-A' Querschnittsansicht der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
1C zeigt eine A-A' Querschnittsansicht einer anderen Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt eine Querschnittsansicht eines ersten Verbundwerkstoffes, erhalten im Schritt der Herstellung eines ersten Verbundwerkstoffes.
2B zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Verbundwerkstoffes, erhalten im Schritt der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes.
2C zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbundkomponente gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, erhalten im Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers.
3A zeigt eine perspektivische Ansicht einer ringförmigen Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3B zeigt eine B-B' Querschnittsansicht der ringförmigen Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3C zeigt eine B-B' Querschnittsansicht einer anderen ringförmigen Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3D zeigt eine B-B' Querschnittsansicht einer anderen ringförmigen Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4A zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 1 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4B zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 2 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4C zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 3 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 4 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
5B zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 5 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend im Einzelnen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind jedoch als Beispiele gedacht, um die technische Idee der vorliegenden Erfindung auszudrücken, und sind nicht gedacht, um den Bereich der vorliegenden Erfindung auf die folgenden Ausführungsformen zu beschränken. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „Schritt“ nicht nur einen unabhängigen Schritt, sondern auch einen Schritt ein, der nicht klar von anderen Schritten unterschieden werden kann, sofern die gewünschte Aufgabe des Schritts erreicht wird. Außerdem geben die Ausdrücke, wie „oben“, „unten“, „vertikal“, „links“, „rechts“, „horizontal“ usw. in den Ausführungsformen nur die relativen Positionsbeziehungen an und müssen nicht Beziehungen während der Verwendung entsprechen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließt ein: Herstellen eines zweiten Verbundwerkstoffes durch Anpassen eines ersten Formkörpers auf einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente, welche in Kontakt mit dem Seltenerd-Magneten steht, so dass der erste Formkörper mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt; und Bilden eines zweiten Formkörpers durch Einbringen des zweiten Verbundwerkstoffes in eine Form und Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes, so dass das thermoplastische Harz mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, bedeckt und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht. 2A, 2B und 2C zeigen jeweils eine Querschnittsansicht der Verbundwerkstoffe und Verbundkomponente, hergestellt mit den Schritten beim Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wenn die Verbundkomponente eine Verbundkomponente in Scheibenform ist. 2A zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Verbundkomponente, erhalten im Schritt der Herstellung eines ersten Verbundwerkstoffes, 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Verbundwerkstoffes, erhalten im Schritt der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes, und 2C zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, erhalten im Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers. Gemäß dem Herstellungsverfahren der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die gesamte Oberfläche des Seltenerd-Magneten des ersten Verbundwerkstoffes mit dem ersten Formkörper bedeckt, und dann wird die gesamte verbleibende Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes durch Spritzgießen mit dem thermoplastischen Harz bedeckt. So steht der Seltenerd-Magnet während des Spritzgießens nicht direkt mit dem thermoplastischen Harz in Kontakt, was es möglich macht, eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Seltenerd-Magneten durch Wärme und eine Verformung des gebundenen Magneten durch Wärme zu verringern, und auch eine Verbundkomponente bereitzustellen, in der ein Seltenerd-Magnet versiegelt ist.
Schritt der Herstellung eines ersten Verbundwerkstoffes
Das Verfahren kann Herstellung eines ersten Verbundwerkstoffes vor dem Schritt der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes einschließen. Im Schritt der Herstellung eines ersten Verbundwerkstoffes kann ein Seltenerd-Magnet (erste Komponente) mit einer Komponente (zweite Komponente) kombiniert werden, so dass sie miteinander in Kontakt stehen, wobei ein erster Verbundwerkstoff hergestellt wird, der eine Verbindungsoberfläche aufweist. Der Begriff „Verbindungsoberfläche“ bedeutet eine Oberfläche, bei der beide Komponenten miteinander in Kontakt stehen. Da der Seltenerd-Magnet und die Komponente durch einen ersten Formkörper und einen zweiten Formkörper in den nachfolgenden Schritten gehalten werden, muss die Verbindungsoberfläche nicht fixiert, magnetisch adsorbiert oder mit einem Klebstoff gebunden werden. Jedoch wird im Hinblick auf die Handhabbarkeit während Anpassen des ersten Formkörpers auf den ersten Verbundwerkstoff und während Einbringens in eine Form ein zweiter Verbundwerkstoff, hergestellt durch Anpassen des ersten Formkörpers auf den ersten Verbundwerkstoff, die Verbindungsoberfläche vorzugsweise magnetisch adsorbiert, fixiert oder mit einem Klebstoff gebunden. Ferner kann verschieden zu einer Adsorption, Fixieren oder Binden, ein erster Verbundwerkstoff durch Spritzgießen eines gebundenen Magneten direkt auf eine mit mehreren Vertiefungen bereitgestellte Komponente hergestellt werden. Die Richtung des Magnetfelds des Seltenerd-Magneten im ersten Verbundwerkstoff ist nicht beschränkt. Zum Beispiel kann zur Verwendung in Rotoren mit axialer Lücke ein Seltenerd-Magnet verwendet werden, der parallel zu der Höhenrichtung des ersten Verbundwerkstoffes magnetisiert ist, während zur Verwendung in Rotoren mit radialer Lücke ein Seltenerd-Magnet verwendet werden kann, der senkrecht zur Höhenrichtung magnetisiert ist.
Nicht einschränkende Beispiele des Seltenerd-Magneten, der zum Bilden des ersten Verbundwerkstoffes verwendet wird, schließen gebundene Magnete und gesinterte Magnete ein. Wenn der zum Bilden des ersten Verbundwerkstoffes verwendete Seltenerd-Magnet ein gebundener Magnet ist, wird ein erster Formkörper so angepasst, dass er die gesamte Oberfläche des gebundenen Magneten bedeckt, und dann wird ein thermoplastisches Harz im Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers spritzgegossen. So steht der gebundene Magnet nicht direkt in Kontakt mit dem heißen Harz, was es möglich macht, die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften durch Wärme, sowie Verformung des gebundenen Magneten zu verringern.
Nicht-einschränkende Beispiele des magnetischen Seltenerd-Pulvers, das in gebundenen Magneten und gesinterten Magneten verwendet wird, schließen magnetisches Seltenerd-Pulver, wie magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis, magnetisches Pulver auf NdFeB-Basis und magnetisches Pulver auf SmCo-Basis, ein. Unter dem magnetischen Seltenerd-Pulver ist magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis stärker bevorzugt, da es gegenüber magnetischem Pulver auf NdFeB-Basis in Bezug auf Wärmebeständigkeit ausgezeichnet ist und da diese kein seltenes Metall verwenden, verschieden zu magnetischem Pulver auf SmCo-Basis. Magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis kann aus Nitriden bestehen, die eine Kristallstruktur vom Th₂Zn₁₇-Typ aufweisen und das Seltenerdmetall Samarium (Sm), Eisen (Fe) und Stickstoff (N) enthalten, wie durch die allgemeine Formel: Sm_xFe_100-x-yN_y dargestellt, wobei der Wert „x“, der den atomaren Prozentsatz des Seltenerdmetalls Sm darstellt, im Bereich von mindestens 8,1 %, aber nicht mehr als 10 % liegt; der Wert „y“, der den atomaren Prozentsatz von N darstellt, im Bereich von mindestens 13,5 %, aber nicht mehr als 13,9 % liegt; und der Rest hauptsächlich Fe ist. Magnetisches Seltenerd-Pulver auf NdFeB-Basis oder SmCo-Basis oder magnetisches Pulver auf Ferrit-Basis kann ebenfalls zusammen mit dem magnetischen Pulver auf SmFeN-Basis verwendet werden.
Zum Beispiel kann magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis mit dem in JP 3698538 B offenbarten Verfahren hergestellt werden. So kann magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 2 µm, aber nicht mehr als 5 µm und einer Standardabweichung im Bereich von 1,5 geeigneterweise verwendet werden.
Außerdem kann zum Beispiel magnetisches Pulver auf NdFeB-Basis mit dem HDDR-Verfahren hergestellt werden, das in JP 3565513 B beschrieben ist. Das magnetische Pulver auf NdFeB-Basis kann geeigneterweise eine mittlere Teilchengröße von mindestens 40 µm, aber nicht mehr als 200 µm und ein maximales Energieprodukt von mindestens 34 MGOe, aber nicht mehr als 42 MGOe (mindestens 270 kJ/m³, aber nicht mehr als 335 kJ/m³) aufweisen. Außerdem kann zum Beispiel ein magnetisches Pulver auf SmCo-Basis mit dem Verfahren, offenbart in JP 350261 B , hergestellt werden und kann eine mittlere Teilchengröße von mindestens 10 µm, aber nicht mehr als 30 µm, aufweisen.
Die mittlere Teilchengröße des verwendeten magnetischen Pulvers beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 µm, stärker bevorzugt mindestens 1 µm, aber nicht mehr als 5 µm. Wenn die mittlere Teilchengröße mehr als 10 µm beträgt, können Unregelmäßigkeiten, Risse oder andere Defekte auf der Oberfläche des gebundenen Magneten auftreten, wobei das Aussehen beeinträchtigt wird. Außerdem können, wenn die mittlere Teilchengröße geringer als 1 µm ist, die Kosten des magnetischen Pulvers erhöht sein. Hier wird die mittlere Teilchengröße als die Teilchengröße definiert, die dem 50. Durchschnittswert der kumulativen Untergrößenteilchenverteilung, auf das Volumen bezogen, entspricht.
Das magnetische Material kann mit einem Silankupplungsmittel oberflächenbehandelt werden. Die Oberflächenbehandlung mit einem Silankupplungsmittel oder dgl. kann eine Viskositätszunahme während des Spritzgießens verringern.
Das Silankupplungsmittel kann ein Silankupplungsmittel, dargestellt durch die Formel: X-Si-(OR)n, sein, wobei X einen Alkylrest mit einer polaren Gruppe am Ende darstellt; R einen Alkylrest mit mindestens 1, aber nicht mehr als 3 Kohlenstoffatomen darstellt; und n eine ganze Zahl von mindestens 1, aber nicht mehr als 3, darstellt, und die polare Gruppe in X vorzugsweise eine Aminogruppe, eine Ureidogruppe, eine Epoxygruppe, eine Thiolgruppe oder eine Methacryloxygruppe aufweist. Wenn das verwendete thermoplastische Harz ein Nylonharz ist, ist bevorzugt, ein Silankupplungsmittel mit einer Aminogruppe mit hoher Affinität für das Nylonharz zu verwenden, insbesondere bevorzugt 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan oder 3-(2-Aminoethyl)aminopropylmethyltriethoxysilan.
Nicht-einschränkende Beispiele der in gebundenen Magneten verwendeten Harze schließen wärmehärtende Harze und thermoplastische Harze ein. Beispiele der wärmehärtenden Harze schließen Epoxyharze ein. Außerdem können die thermoplastischen Harze Harze mit niedrigem Schmelzpunkt einschließen, da wenn die gesamte Oberfläche des gebundenen Magneten des ersten Verbundwerkstoffes mit dem ersten Formkörper bedeckt ist, der gebundene Magnet während des Spritzgießens nicht direkt mit dem heißen Harz in Kontakt steht. Zum Beispiel schließen die in gebundenen Magneten verwendeten thermoplastischen Harze Harze mit einem Schmelzpunkt von 240°C oder weniger, insbesondere mindestens 120°C, aber nicht mehr als 200°C, ein. Beispiele der thermoplastischen Harze schließen Polypropylen, Polyethylen, Poly(vinylchlorid), Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyphenylensulfid und Acrylharze ein. Außerdem sind unter den thermoplastischen Harzen kristallines Polypropylen und kristallines Polyamid bevorzugt, die relativ niedrigen Schmelzpunkt, geringe Wasserabsorption und gute Formbarkeit aufweisen, wobei kristallines Polypropylen insbesondere bevorzugt ist. Diese können ebenfalls vor Verwendung geeignet gemischt werden. Außerdem ist die Menge des (der) Harz(e), das (die) im gebundenen Magneten verwendet wird (werden), nicht beschränkt, beträgt aber vorzugsweise mindestens 3 Massen-%, aber nicht mehr als 20 Massen-%, stärker bevorzugt mindestens 5 Massen-%, aber nicht mehr als 15 Massen-%, bezogen auf den gesamten Magneten. Wenn die Menge geringer als 3 Massen-% ist, kann die Menge des Harzes, bezogen auf das magnetische Seltenerd-Pulver, gering sein, was die Herstellung eines gebundenen Magneten schwierig macht. Wenn die Menge mehr als 20 Massen-% beträgt, kann ausreichende magnetische Flussdichte als ein Magnet nicht bereitgestellt werden.
Der verwendete gebundene Magnet kann Komponenten enthalten, die allgemein in gebundenen Magneten vermischt sind, wie Antioxidationsmittel, Gleitmittel und Deaktivatoren von Schwermetall. Außerdem wird das in den Ausführungsformen verwendete magnetische Pulver vorzugsweise oberflächenbehandelt, um die Oxidationsbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Benetzbarkeit mit dem Harz und chemische Beständigkeit zu verbessern. Hier können diese Behandlungen, falls erforderlich, in Kombination verwendet werden. Die Oberflächenbehandlung kann mit einem Nassverfahren, einem Trockenverfahren unter Verwendung eines Mischers oder dgl., Plattieren oder Dampfabscheidung, falls erforderlich, durchgeführt werden. Andere Komponenten, wie Witterungsbeständigkeitsmittel, Weichmacher, Flammhemmmittel und Antistatikmittel können, falls erforderlich, ebenfalls zugegeben werden.
Der verwendete gesinterte Magnet kann allgemein in gesinterten Magneten vermischte Komponenten, wie Metallbindemittel, enthalten.
Die Komponente (zweite Komponente), die den ersten Verbundwerkstoff bildet, kann jedes Material sein, das gegenüber der Temperatur während des Spritzgießens im Schritt der Bildung eines zweiten Formkörpers beständig ist. Beispiele schließen magnetischen Stahl (magnetisches Material), nicht-magnetischen Stahl (nicht-magnetisches Material), ein Harz und Keramik ein. Um höhere magnetische Flussdichte sicherzustellen, ist unter diesen magnetischer Stahl (Joch) bevorzugt. Zum Beispiel kann magnetischer Stahl verwendet werden, wenn der Seltenerd-Magnet parallel zur Höhenrichtung des ersten Verbundwerkstoffes magnetisiert ist, und die Verwendung von magnetischem Stahl kann die magnetische Flussdichte erhöhen. Außerdem kann zum Beispiel ein nicht-magnetisches Material verwendet werden, wenn der Seltenerd-Magnet senkrecht zur Höhenrichtung des ersten Verbundwerkstoffes magnetisiert ist, und die Verwendung eines nicht-magnetischen Materials kann den Leckfluss um die Arbeitsoberfläche erhöhen. Die Ausgangsmaterialien, die die Komponente (zweite Komponente) bilden, sind nicht die gleichen wie die Ausgangsmaterialien, die den Seltenerd-Magneten (erste Komponente) bilden. Zum Beispiel kann die Komponente kein magnetisches Pulver enthalten. In einer anderen Ausführungsform wenn die Komponente und der Seltenerd-Magnet nur aus den gleichen Ausgangsmaterialien gebildet werden, ist das Verhältnis der Ausgangsmaterialien der Komponente verschieden zum Verhältnis der Ausgangsmaterialien des Seltenerd-Magneten. Wenn die Komponente magnetisches Pulver enthält, kann der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, basierend auf der gesamten Komponente geringer sein als der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, basierend auf dem gesamten Seltenerd-Magneten. Wenn die Komponente magnetisches Pulver enthält, kann die Komponente magnetisches Pulver (z.B. magnetisches Pulver auf Ferritbasis) enthalten, das zu der Art des magnetischen Pulvers (z.B. magnetisches Pulver auf SmFeN-Basis) verschieden ist, das in dem Seltenerd-Magneten enthalten ist. Die Komponente kann aus mehreren Teilen bestehen. Die Komponente kann alle Abschnitte des ersten Verbundwerkstoffes bilden, die zu dem Seltenerd-Magneten verschieden sind.
Schritt der Herstellung des zweiten Verbundwerkstoffes
Ein zweiter Verbundwerkstoff kann durch Anpassen eines ersten Formkörpers auf den ersten Verbundwerkstoff, so dass der erste Formkörper mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt, der dem Seltenerd-Magneten entspricht, hergestellt werden. Insbesondere kann der erste Formkörper die gesamte Oberfläche des Seltenerd-Magneten bedecken, die der Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes entspricht. Der erste Formkörper kann die gesamte Oberfläche des Seltenerd-Magneten bedecken, der auf der Komponente (zweite Komponente) freiliegend ist. Das Material des ersten Formkörpers kann jedes Material sein, das die gesamte Oberfläche des Seltenerd-Magneten bedecken kann. Beispiele schließen nicht-magnetischen Stahl, magnetischen Stahl, ein Harz und Keramik ein. Die den ersten Formkörper bildenden Ausgangsmaterialien können nicht die gleichen wie die Ausgangsmaterialien sein, die den Seltenerd-Magneten bilden. Zum Beispiel kann der erste Formkörper kein magnetisches Pulver enthalten. Der erste Formkörper kann eine feste Komponente sein, die an den ersten Verbundwerkstoff angepasst werden kann. Der erste Formkörper ist zum Beispiel ein Harzformkörper.
Der erste Formkörper hat höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als der Seltenerd-Magnet. Wenn der erste Formkörper und der Seltenerd-Magnet nur aus den gleichen Ausgangsmaterialien gebildet werden, kann das Verhältnis der Ausgangsmaterialien im ersten Formkörper verschieden zum Verhältnis der Ausgangsmaterialien im Seltenerd-Magneten sein. Wenn der erste Formkörper magnetisches Pulver enthält, kann der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Formkörpers geringer als der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, bezogen auf die Gesamtmasse des Seltenerd-Magneten sein. Wenn der erste Formkörper magnetisches Pulver enthält, kann der erste Formkörper magnetisches Pulver enthalten, das zu der Art des magnetischen Pulvers verschieden ist, das in dem Seltenerd-Magneten enthalten ist. Der Seltenerd-Magnet kann erstes magnetisches Pulver, das ein magnetisches Seltenerd-Pulver ist, und ein erstes Harz enthalten, und der erste Formkörper kann zweites magnetisches Pulver und ein zweites Harz enthalten. Der Einschluss von magnetischem Pulver in dem ersten Formkörper kann die magnetische Kraft der Verbundkomponente erhöhen. In diesem Fall ist mindesten eine, ausgewählt aus den folgenden Bedingungen (1) bis (3) vorzugsweise erfüllt:

(1) das Massenverhältnis des zweiten magnetischen Pulvers zu dem zweiten Harz ist kleiner als das Massenverhältnis des ersten magnetischen Pulvers zu dem ersten Harz;
(2) das zweite Harz hat höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste Harz; und
(3) das zweite magnetische Pulver hat höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste magnetische Pulver. Das kann die magnetische Kraft der Verbundkomponente und die Beständigkeit der Verbundkomponente gegen Umwelteinflüsse erhöhen. Zum Beispiel kann die Bedingung (2) die Verwendung eines Nylon 12-Harzes als das erste Harz und Polyphenylensulfid als das zweite Harz einschließen. Zum Beispiel kann die Bedingung (3) die Verwendung von magnetischem Seltenerd-Pulver als das erste magnetische Pulver und magnetischem Pulver auf Ferrit-Basis als das zweite magnetische Pulver einschließen. Wenn der erste Formkörper magnetisches Pulver und ein Harz enthält, kann die Menge des Harzes, die auf dem gesamten ersten Formkörper basiert, 20 Massen-% oder mehr betragen und kann 50 Massen-% oder mehr betragen.

Der Seltenerd-Magnet weist eine erste Hauptoberfläche, eine zweite Hauptoberfläche, die der ersten Hauptoberfläche gegenüber liegt und mit der Komponente (zweite Komponente) verbunden ist, und eine Seitenoberfläche auf, die die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche verbindet. Obwohl der erste Formkörper die gesamte gegenüberliegende Oberfläche (erste Hauptoberfläche), die nicht in Kontakt mit der Komponente steht, und die Seitenoberfläche des Seltenerd-Magneten vollständig bedecken muss, bedeckt der erste Formkörper vorzugsweise die gesamte Seitenoberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, so dass die Kontaktfläche mit dem zweiten Formkörper erhöht werden kann, wobei die Haftung erhöht wird. Die Komponente (zweite Komponente) des ersten Verbundwerkstoffes weist eine dritte Hauptoberfläche, die mit dem Seltenerd-Magneten verbunden ist, eine vierte Hauptoberfläche die der dritten Hauptoberfläche gegenüber liegt, und eine Seitenoberfläche auf, die die dritte Hauptoberfläche und die vierte Hauptoberfläche verbindet. Die vierte Hauptoberfläche der Komponente ist auf dem ersten Formkörper freiliegend.
1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbundkomponente in Scheibenform 8 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei ein erster Formkörper die gesamte Seitenoberfläche eines ersten Verbundwerkstoffes bedeckt. 1B und 1C zeigen jeweils eine A-A' Querschnittsansicht von 1A, wobei die linke Seite der A-Seite entspricht. Die in 1B und 1C gezeigten Pfeile zeigen die Richtung der Schrumpfung eines spritzgegossenen thermoplastischen Harzes nach Formen. Obwohl die Form der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 nicht beschränkt ist, ist die Dicke der Seitenoberfläche vorzugsweise uneben, da das ein Ablösen eines zweiten Formkörpers 7 hemmen kann. Beispiele solcher Ausführungsformen schließen jene ein, in denen die Seitenoberfläche eine Umstülpung oder einen Vorsprung aufweist, wie in 1C gezeigt, jene, in denen die Seitenoberfläche eine Vertiefung aufweist, und jene ein, in denen die Dicke der Seitenoberfläche allmählich entweder in Richtung nach oben oder unten abnimmt. Der erste Formkörper 5 weist insbesondere bevorzugt mindestens eine einer Umstülpung, eines Vorsprungs oder einer Vertiefung auf, da die Kontaktfläche mit dem zweiten Formkörper 7 vergrößert werden kann, wobei die Haftung erhöht wird. Die Umstülpung, der Vorsprung oder die Vertiefung des ersten Formkörpers 5 steht in Kontakt mit dem zweiten Formkörper 7.
3A zeigt eine perspektivische Ansicht einer ringförmigen Verbundkomponente 8 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei ein erster Formkörper die gesamte Seitenoberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt. 3B, 3C und 3D zeigen jeweils eine B-B' Querschnittsansicht von 3A, wobei die linke Seite der B-Seite entspricht. Die in 3B, 3C und 3D gezeigten Pfeile geben die Richtung der Schrumpfung eines spritzgegossenen thermoplastischen Harzes nach Formen an. Obwohl die Form der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 nicht beschränkt ist, ist die Dicke der Seitenoberfläche vorzugsweise uneben, da das ein Ablösen eines zweiten Formkörpers 7 hemmen kann. Beispiele solcher Ausführungsformen schließen jene, in denen die Seitenoberfläche einen Vorsprung wie in 3C aufweist, jene, in denen die Seitenoberfläche eine Umstülpung wie in der Seitenoberfläche auf der inneren Umfangsseite des Rings in 3D aufweist, jene, in denen die Seitenoberfläche eine Vertiefung aufweist, und jene ein, in denen die Dicke der Seitenoberfläche allmählich in entweder der Richtung nach oben oder unten abnimmt. Der erste Formkörper 5 weist insbesondere bevorzugt mindestens ein Merkmal, ausgewählt aus einer Umstülpung, einem Vorsprung und einer Vertiefung, auf, da die Kontaktfläche mit dem zweiten Formkörper 7 erhöht werden kann, wobei die Haftung erhöht wird. Die Umstülpung, der Vorsprung oder die Vertiefung des ersten Formkörpers 5 steht mit dem zweiten Formkörper 7 in Kontakt. In 3D ist ein Abstand, der mit dem spritzgegossenen thermoplastischen Harz zu füllen ist, zwischen dem ersten Formkörper 5 und dem ersten Verbundwerkstoff 4 auf der Seite des Innenumfangs des Rings vorhanden.
Wenn der erste Formkörper ein Harzformkörper ist, sind die den Harzformkörper bildenden Ausgangsmaterialien nicht beschränkt, sofern die Ausgangsmaterialien das Anpassen auf den ersten Verbundwerkstoff ermöglichen, der während des Spritzgießens auf der Temperatur beim Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers zu halten ist. Beispiele des den Harzformkörper bildenden Harzes schließen kristalline thermoplastische Harze, amorphe thermoplastische Harze und wärmehärtende Harze ein. Unter diesen ist das den Harzformkörper bildende Harz vorzugsweise ein kristallines thermoplastisches Harz. Das kristalline thermoplastische Harz weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 120°C, aber nicht mehr als 340°C, auf und weist stärker bevorzugt einen Schmelzpunkt von mindestens 250°C, aber nicht mehr als 300°C im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit der erhaltenen Verbundkomponente auf. Beispiele der thermoplastischen Harze schließen Polyphenylensulfid und Polyetheretherketon ein. Polyphenylensulfid ist bevorzugt, da es geringe Wasserabsorption und ausgezeichnete chemische Beständigkeit aufweist.
Wenn der erste Formkörper ein Harzformkörper ist, ist der Harzformkörper vorzugsweise mit dem thermoplastischen Harz, das beim Spritzgießen beim Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers verwendet wird, verträglich. Insbesondere ist das Harz, das den ersten Formkörper bildet, vorzugsweise mit dem thermoplastischen Harz verträglich, das beim Spritzgießen im Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers verwendet wird. Solche zwei Harze können eine Kombination von Harzen sein, die im Löslichkeitsparameter, SP-Wert, um nicht mehr als 3, vorzugsweise um nicht mehr als 2, verschieden sind. Vorzugsweise sind die Harze die gleichen. Zum Beispiel besteht der erste Formkörper nur aus einem Harz. Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente kann Bilden eines ersten Formkörpers vor dem Schritt der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes einschließen. Zum Beispiel kann ein erster Formkörper, der mindestens ein Merkmal, ausgewählt aus einem Vorsprung, einer Umstülpung und einer Vertiefung, sowie eine Aushöhlung aufweist, der an den ersten Verbundwerkstoff anzupassen ist, im Schritt des Bildens eines ersten Formkörpers gebildet wird, und dann der erste Verbundwerkstoff an die Aushöhlung des ersten Formkörpers im Schritt der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes angepasst wird. Im Schritt des Bildens eines ersten Formkörpers kann ein erster Formkörper durch Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes gebildet werden. In diesem Fall wird der erste Formkörper durch Spritzgießen unter Verwendung einer Form gebildet, und der erste Formkörper wird aus der Form genommen, gefolgt von Durchführen des Schritts der Herstellung eines zweiten Verbundwerkstoffes.
Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers
Ein zweiter Formkörper kann durch Einbringen des zweiten Verbundwerkstoffes in eine Form und Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes, so dass das thermoplastische Harz mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt, die nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht, gebildet werden. Obwohl das thermoplastische Harz spritzgegossen werden kann, um mit dem ersten Formkörper in Kontakt zu stehen, wird das thermoplastische Harz vorzugsweise spritzgegossen, um nur einen Teil des ersten Formkörpers zu überlappen. Zum Beispiel zeigt 2C eine Ausführungsform, wobei ein thermoplastisches Harz die gesamte Seitenoberfläche eines ersten Formkörpers überlappt. In 2C bedeckt ein zweiter Formkörper 7 die untere Oberfläche und die Seitenoberfläche eines zweiten Verbundwerkstoffes 6 und bedeckt nicht die obere Oberfläche des zweiten Verbundwerkstoffes 6. Die erhaltene Verbundkomponente kann jede Form, wie eine Scheibenform oder eine Ringform, aufweisen.
Für die Verbundkomponente in Scheibenform, die in 1A gezeigt ist, mit der Ausführungsform des ersten Formkörpers 5, die in 1B gezeigt ist, kann, da das thermoplastische Harz, das spritzgegossen wird, um die Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 zu überlappen, nach Härtung schrumpft, es von der linken und rechten Seite in die durch die Pfeile angegebenen Richtungen schrumpfen, wobei es den ersten Formkörper 5 einklemmt, wobei der erste Verbundwerkstoff 4 versiegelt wird. Verglichen mit der Ausführungsform des in 1B gezeigten ersten Formkörpers 5 weist die in 1C gezeigte Ausführungsform des ersten Formkörpers 5 eine Seitenoberfläche mit einem Vorsprung auf. So kann das thermoplastische Harz nach Formen in Richtungen auf und unter des Vorsprungs schrumpfen, wobei der erste Formkörper 5 eingeklemmt wird, wobei der erste Verbundwerkstoff 4 fest versiegelt wird.
Für die ringförmige Verbundkomponente, die in 3A gezeigt ist, wobei die Ausführungsform des ersten Formkörpers 5 in 3B gezeigt ist, kann, da das thermoplastische Harz, das spritzgegossen ist, um die Seitenoberfläche an der Seite des Außenumfangs (B) des Rings zu überlappen, nach Formen schrumpft, es in Richtung der Mitte der Verbundkomponente 8 schrumpfen, wobei der erste Verbundwerkstoff 4 versiegelt wird. Verglichen mit der Ausführungsform des ersten Formkörpers 5, die in 3B gezeigt ist, weist die Ausführungsform des ersten Formkörpers 5, die in 3C gezeigt ist, eine Seitenoberfläche mit einem Vorsprung auf. So kann das thermoplastische Harz auch in den Richtungen auf und unter dem Vorsprung schrumpfen, wobei der erste Formkörper 5 eingeklemmt wird, wobei der erste Verbundwerkstoff 4 fest versiegelt wird. Außerdem weist, verglichen mit der Ausführungsform des ersten Formkörpers 5, gezeigt in 3B, die Ausführungsform des ersten Formkörpers 5, gezeigt in 3D, eine Seitenoberfläche mit einem Vorsprung an der Seite des Außenumfangs (B) des Rings auf und weist eine Seitenoberfläche mit einer Umstülpung an der Seite des Innenumfangs (B') des Rings auf. Außerdem ist in der in 3D gezeigten Ausführungsform ein Abstand zwischen der Umstülpung des ersten Formkörpers 5 und der Komponente 2 vor dem Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers 7 vorhanden. Dann wird ein thermoplastisches Harz in den Abstand zwischen der Komponente 2 und der Umstülpung des ersten Formkörpers 5 auf der Seite des Innenumfangs des Rings im Schritt des Bildens eines zweiten Formkörpers 7 spritzgegossen. Da das spritzgegossene thermoplastische Harz nach Formen schrumpft, kann es zu der Mitte der Verbundkomponente 8 schrumpfen und kann auch in Richtungen nach oben und unten schrumpfen, wobei die Umstülpung umgeben wird. Ebenfalls kann an dem Vorsprung der Seitenoberfläche an der Seite des Außenumfangs des Rings das thermoplastische Harz auch in Richtungen nach oben und unten des Vorsprungs schrumpfen, wobei der erste Formkörper 5 eingeklemmt wird, wobei der erste Verbundwerkstoff 4 fester versiegelt wird.
Nicht einschränkende Beispiele des in dem spritzgegossenen Körper, der dem zweiten Formkörper entspricht, verwendeten Harzes schließen kristalline thermoplastische Harze und amorphe thermoplastische Harze ein. Kristalline thermoplastische Harze sind wegen ihres hohen Schrumpfungsverhältnisses nach Formen bevorzugt. Das verwendete thermoplastische Harz weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 120°C, aber nicht mehr als 340°C, auf und weist stärker bevorzugt einen Schmelzpunkt von mindestens 250°C, aber nicht mehr als 300°C im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit der erhaltenen Verbundkomponente auf. Beispiele der thermoplastischen Harze schließen Polyphenylensulfid und Polyetheretherketon ein. Polyphenylensulfid ist bevorzugt, da es geringe Wasserabsorption und ausgezeichnete chemische Beständigkeit aufweist. Zum Beispiel sind die den zweiten Formkörper bildenden Ausgangsmaterialien nicht die gleichen wie die Ausgangsmaterialien, die den Seltenerd-Magneten bilden. Zum Beispiel kann der zweite Formkörper kein magnetisches Pulver enthalten. In einer anderen Ausführungsform, wenn der zweite Formkörper und der Seltenerd-Magnet nur aus den gleichen Ausgangsmaterialien gebildet werden, ist das Verhältnis der Ausgangsmaterialien des zweiten Formkörpers verschieden zu den Verhältnis der Ausgangsmaterialien des Seltenerd-Magneten. Wenn der zweite Formkörper magnetisches Pulver enthält, kann der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, basierend auf dem gesamten zweiten Formkörper geringer als der Massenprozentsatz des magnetischen Pulvers, basierend auf dem gesamten Seltenerd-Magneten, sein. Wenn der zweite Formkörper magnetisches Pulver enthält, kann der zweite Formkörper magnetisches Pulver enthalten, das zu der Art des magnetischen Pulvers verschieden ist, das in dem Seltenerd-Magneten enthalten ist. Zum Beispiel besteht der zweite Formkörper nur aus einem thermoplastischen Harz. Wenn der erste Formkörper magnetisches Pulver enthält und der zweite Formkörper kein magnetisches Pulver enthält, kann die Magnetkraft der Verbundkomponente weiter erhöht werden, da die obere Oberfläche des ersten Formkörpers am zweiten Formkörper freiliegend ist.
Verbundkomponente
Eine Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen ersten Verbundwerkstoff, der einen Seltenerd-Magneten (erste Komponente) und eine Komponente (zweite Komponente) einschließt, die mit dem Seltenerd-Magneten in Kontakt steht; einen ersten Formkörper, der mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt, der dem Seltenerd-Magneten entspricht; und einen zweiten Formkörper, der mindestens die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes bedeckt, die durch den ersten Formkörper nicht bedeckt ist und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht. Die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat ausgezeichnete Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse (zum Beispiel Wärmebeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Ölbeständigkeit, Beständigkeit gegen heißes Wasser, Chemikalienbeständigkeit usw.), da die gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, die den Seltenerd-Magneten einschließt, versiegelt ist.
Zum Beispiel kann die Verbundkomponente mit dem vorstehend aufgeführten Verfahren der Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die Strukturelemente sind wie vorstehend beschrieben. Zum Beispiel kann die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die folgende Struktur verwenden. Der Seltenerd-Magnet ist ein gebundener Magnet, der magnetisches Seltenerd-Pulver und ein Harz enthält. Der erste Formkörper weist mindestens ein Merkmal, ausgewählt aus einem Vorsprung, einer Umstülpung und einer Vertiefung, auf. Die Seitenoberfläche der Komponente des ersten Verbundwerkstoffes ist mit dem ersten Formkörper bedeckt, und die Seitenoberfläche des ersten Formkörpers ist mit dem zweiten Formkörper bedeckt. In einer anderen Ausführungsform ist mindestens ein Teil der Seitenoberfläche der Komponente des ersten Verbundwerkstoffes am ersten Formkörper freiliegend, und der Teil der Seitenoberfläche der Komponente, die am ersten Formkörper freiliegend ist, ist mit dem zweiten Formkörper bedeckt.
Obwohl Beispiele der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in 1B, 1C, 3B, 3C und 3D wie vorstehend beschrieben gezeigt sind, sind andere Beispiele in 4A, 4B, 4C, 5A und 5B gezeigt. 4A bis 5B zeigen jeweils eine Querschnittsansicht eines Teils einer Verbundkomponente, die in einer Verbundkomponente mit einer Scheibenform, einer Ringform oder anderen Form verwendet werden kann. Obwohl 4A bis 5B jeweils einen linken Teil einer Verbundkomponente zeigen, kann eine solche Struktur nur auf der rechten Seite einer Verbundkomponente oder auf beiden der linken und rechten Seite davon verwendet werden. Die in 4A bis 5B gezeigten Verbundkomponenten können unter Verwendung eines Verfahrens, wie für das vorstehend aufgeführte Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente beschrieben, hergestellt werden.
4A zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 1 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein in 4A gezeigter erster Formkörper 5 weist eine Ecke auf, die die obere Oberfläche und die Seitenoberfläche verbindet, die eine Vertiefung bildet, die zur Innenseite einer Verbundkomponente vertieft ist. Ein Teil eines zweiten Formkörpers 7 ist an diesem Teil der Vertiefung bereitgestellt. In Bezug auf die Dicke eines Teils des zweiten Formkörpers 7, der die Seitenoberfläche des zweiten Verbundwerkstoffes bedeckt, ist der Teil (obere Endteil) des zweiten Formkörpers 7, der in der Vertiefung bereitgestellt ist, dicker als der Teil unter dem oberen Endteil. Mit anderen Worten, der zweite Formkörper 7 weist an dem oberen Ende davon einen Vorsprung auf, der zur Innenseite der Verbundkomponente ragt. Das ermöglicht, dass der zweite Formkörper 7 fester an den zweiten Verbundwerkstoff gebunden wird. Außerdem kann eine Zunahme der Dicke des zweiten Formkörpers 7 die Festigkeit der Verbundkomponente erhöhen, aber wenn die horizontale Dicke des zweiten Formkörpers 7 insgesamt erhöht wird, können entweder oder beide einer Zunahme in der horizontalen Größe der Verbundkomponente und eine Abnahme in der horizontalen Größe des Seltenerd-Magneten auftreten. Wenn die Dicke des zweiten Formkörpers 7 teilweise erhöht wird, wie in 4A gezeigt, können eine oder beide davon verringert werden, und die Festigkeit der Verbundkomponente kann erhöht werden. Durch Verringern der Zunahme der horizontalen Größe der Verbundkomponente ist es möglich, eine Zunahme im Rührwiderstand zu verringern, wenn die Verbundkomponente als ein Rotor eines Motors verwendet wird. Durch Verringern der Abnahme der horizontalen Größe des Seltenerd-Magneten ist es möglich, eine Verschlechterung der Funktion der Verbundkomponente als ein Magnet zu verringern. In 4A befindet sich das untere Ende des Vertiefungsteils (Ecke) des ersten Formkörpers 5 über der oberen Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes. Mit anderen Worten der Teil der Vertiefung des ersten Formkörpers 5 befindet sich an einem Teil, der einen Teil des ersten Formkörpers 5, der zwischen der Seitenoberfläche des ersten Verbundwerkstoffes und des zweiten Formkörpers 7 liegt, mit einem Teil des ersten Formkörpers 5 verbindet, der mit der oberen Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes in Kontakt steht. Mit einer solchen Beziehung der Positionen kann der Vorsprung des zweiten Formkörpers 7 leicht bereitgestellt werden, während ein direkter Kontakt zwischen dem zweiten Formkörper 7 und dem ersten Verbundwerkstoff vermieden wird.
4B zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 2 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ähnlich zu der in 4A gezeigten Abwandlung 1 weist ein in 4B gezeigter erster Formkörper 5 eine Vertiefung auf, die sich zum Inneren der Verbundkomponente erstreckt. Das ermöglicht eine in 4B gezeigte Abwandlung 2, wobei der Effekt bewirkt wird wie für die Abwandlung 1, gezeigt in 4A, beschrieben. Die Vertiefung in 4A ist rechteckig, während die Vertiefung in 4B dreieckig ist.
4C zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 3 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein in 4C gezeigter erster Formkörper 5 weist mehrere Vertiefungen auf, die zum Inneren einer Verbundkomponente vertieft sind. Das ermöglicht, die Festigkeit der Verbundkomponente durch Erhöhen der horizontalen Dicke eines zweiten Formkörpers 7 ohne Beeinflussen der horizontalen Größe der Verbundkomponente und/oder des Seltenerd-Magneten zu erhöhen. Außerdem ermöglichen mehrere Vertiefungen des ersten Formkörpers 5, dass der zweite Formkörper 7 fester mit einem ersten Verbundwerkstoff versiegelt wird. In 4C ist die Kontaktzwischenfläche zwischen der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 und des zweiten Formkörpers 7 wellenförmig.
5A zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 4 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Seitenoberfläche einer in 5A gezeigten Komponente 2 ist nicht mit einem ersten Formkörper 5 bedeckt. Die Seitenoberfläche der Komponente 2 steht in Kontakt mit einem zweiten Formkörper 7. Die Seitenoberfläche der Komponente 2 befindet sich außerhalb der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5. Ein Teil der Komponente 2, die von der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 herausragt, wird durch den zweiten Formkörper 7 bedeckt. Ein solcher Kontakt zwischen der Seitenoberfläche der Komponente 2 und dem zweiten Formkörper 7 soll die Wahrscheinlichkeit der Trennung des ersten Verbundwerkstoffes vom zweiten Formkörper 7 verringern. Zum Beispiel kann die Struktur von 5A durch Anpassen der horizontalen Größe der Komponente 2, so dass sie größer als die horizontale Größe eines Seltenerd-Magneten 1 ist, gebildet werden. Wenn die Seitenoberfläche der Komponente 2 nicht mit dem ersten Formkörper 5 bedeckt ist, wie in 5A gezeigt, kann die Komponente 2 nicht durch den ersten Formkörper 5 fixiert werden. Daher können in diesem Fall die Komponente 2 und der Seltenerd-Magnet 1 mit einem Verfahren verbunden werden, das verhindern kann, dass sich die Komponente 2 vom Seltenerd-Magneten 1 ablöst, wie Binden mit einem Klebstoff.
5B zeigt eine Querschnittsansicht der Abwandlung 5 der Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ähnlich zu der in 5A gezeigten Abwandlung 4 steht die Seitenoberfläche einer Komponente 2 in 5B in Kontakt mit einem zweiten Formkörper 7. Das ermöglicht, dass eine Abwandlung 5, gezeigt in 5B einen Effekt wie für Abwandlung 4, gezeigt in 5A, beschrieben, bewirkt. In 5B weist die Seitenoberfläche der Komponente 2 eine Vertiefung auf, und ein Teil des zweiten Formkörpers 7 ist am Teil dieser Vertiefung bereitgestellt. Da das ermöglicht, dass der zweite Formkörper 7 teilweise dick ist, wird vom zweiten Formkörper 7 erwartet, dass er die Festigkeit der Verbundkomponente erhöht. Die Seitenoberfläche der Komponente 2 in 5B befindet sich nach Innen von der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5. Die Seitenoberfläche der Komponente 2 kann sich nach außen von der Seitenoberfläche des ersten Formkörpers 5 befinden, während die Seitenoberfläche der Komponente 2 mit einer Vertiefung bereitgestellt ist.
Die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist als ein Rotor eines Motors geeignet. Die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann als ein Rotor eines Motors verwendet werden. Ein Rotor eines Motors, der die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einschließt, kann in Invertern in einem Kraftfahrzeug, Wasserpumpen für Radiatoren, Kraftstoffpumpen usw. verwendet werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Einzelnen in Bezug auf, aber nicht beschränkt auf, Beispiele beschrieben.
Herstellungsbeispiel 1
Herstellung des gebundenen Seltenerd-Magneten
Eine Menge von 91,96 Massen-% magnetischem Samarium-Eisen/Stickstoff-Pulvers (Nichia Corporation, Z12-C1, mittlere Teilchengröße: 3 µm) wurde mit 7,74 Massen-% Nylon-12 Harzpulver und 0,3 Massen-% phenolischem Antioxidationspulver unter Verwendung eines Mischers gemischt. Das Pulvergemisch wurde in einen Doppelschneckenextruder bei 210°C eingebracht und geknetet, wobei ein geknetetes Gemisch erhalten wurde. Das geknetete Gemisch wurde abgekühlt und dann zu geeigneter Größe geschnitten, wobei eine Zusammensetzung eines gebundenen Magneten erhalten wurde. Die Zusammensetzung des gebundenen Magneten wurde in eine Form spritzgegossen, die so konfiguriert war, dass ein Formkörper mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 4 mm hergestellt wurde, während ein Magnetfeld mit 716 kA/m parallel zur Höhenrichtung angelegt wurde, wobei ein wie in 2A gezeigter Seltenerd-Magnet 1 erhalten wurde. Der Seltenerd-Magnet 1 wurde einer multipolaren Magnetisierung in einem Magnetfeld von 3T unterzogen.
Herstellung des ersten Verbundwerkstoffes
Eine Komponente 2 (Joch), hergestellt aus SS400 mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 2 mm wurde auf die gegenüberliegende Polfläche des erhaltenen Seltenerd-Magneten durch die Magnetkraft des Seltenerd-Magneten so adsorbiert, dass ihre Durchmesser überlappten, wobei eine Verbindungsoberfläche 3 erhalten wurde. So wurde ein erster Verbundwerkstoff 4 wie in 2A gezeigt, erhalten.
Herstellung des ersten Formkörpers
Ein aus Polyphenylensulfid hergestelltes Basismaterial wurde abgedreht, wobei ein erster Formkörper 5 mit einer Behälterform mit einem Durchmesser von 32 mm, einer Höhe von 7 mm und einer Dicke von 1 mm erhalten wurde.
Beispiel 1
Herstellung des zweiten Verbundwerkstoffes
Der erste Formkörper wurde auf den ersten Verbundwerkstoff wie in 2B gezeigt, angepasst, wobei ein zweiter Verbundwerkstoff 6 erhalten wurde. Die entlang des ersten Formkörpers im zweiten Verbundwerkstoff bereitgestellte Polfläche wurde unter Verwendung eines Hall-Elements in Umfangsrichtung gescannt, um eine Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche zu bestimmen. Der Maximalwert der Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche wurde als Bm1 definiert.
Herstellung des zweiten Formkörpers
Der zweite Verbundwerkstoff 6 wurde in eine Form eingebracht, und Polyphenylensulfid wurde bei 320°C um die Komponente und den ersten Formkörper wie in 2C gezeigt, spritzgegossen, wobei eine Verbundkomponente 8 erhalten wurde, die einen zweiten Formkörper 7 einschließt. Die entlang des ersten Formkörpers in dem zweiten Verbundwerkstoff bereitgestellte Polfläche wurde in der Richtung des Kreisumfangs unter Verwendung eines Hall-Elements gescannt, um eine Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche zu bestimmen. Der Maximalwert der Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche wurde als Bm2 definiert. Hier wurde eine Wärmeverschlechterung (Bm2/BM1) mit 0,98 bestimmt.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung des zweiten Verbundwerkstoffes
Ein erster Verbundwerkstoff, der der gleiche wie der in Beispiel 1 verwendete war, wurde in eine Form eingebracht, und Polyphenylensulfid wurde bei 320°C um den ersten Verbundwerkstoff spritzgegossen, wobei ein zweiter Verbundwerkstoff mit der gleichen Größe und Struktur wie in Beispiel 1 erhalten wurde. Außerdem wurde die Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche (Bm1) des zweiten Verbundwerkstoffes wie in Beispiel 1 bestimmt.
Herstellung des zweiten Formkörpers
Der zweite Verbundwerkstoff, der einem Spritzgießen unterzogen wurde, wurde wie in Beispiel 1 behandelt, wobei eine Verbundkomponente von Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, die einen zweiten Formkörper einschließt. Dann wurde der Bm2 der Verbundkomponente von Vergleichsbeispiel 1 bestimmt. Die Wärmeverschlechterung (Bm2/Bm1) wurde mit 0,89 beurteilt, was zeigt, dass die magnetischen Eigenschaften (Verteilung der magnetischen Flussdichte der Oberfläche) der Verbundkomponente von Vergleichsbeispiel 1 schlechter waren als jene der Verbundkomponente von Beispiel 1.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Verbundkomponente gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist geeigneterweise für Rotoren eines Motors usw. anwendbar, da die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften, auch wenn ein heißes Harz auf einen wärmeempfindlichen Permanentmagneten spritzgegossen wird, verringert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Seltenerd-Magnet (erste Komponente)
2: Komponente (zweite Komponente)
3: Verbindungsoberfläche
4: erster Verbundwerkstoff
5: erster Formkörper
6: zweiter Verbundwerkstoff
7: zweiter Formkörper
8: Verbundkomponente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006115595 A [0003]
JP 3698538 B [0014]
JP 3565513 B [0015]
JP 350261 B [0015]

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen eines zweiten Verbundwerkstoffes durch Anpassen eines ersten Formkörpers auf einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente, welche in Kontakt mit dem Seltenerd-Magneten steht, so dass der erste Formkörper mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt; und Bilden eines zweiten Formkörpers durch Einbringen des zweiten Verbundwerkstoffes in eine Form und Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes, so dass das thermoplastische Harz mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, bedeckt und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Anspruch 1, wobei der erste Formkörper ein Harzformkörper ist, welcher mit dem thermoplastischen Harz des zweiten Formkörpers kompatibel ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei beim Formen des zweiten Formkörpers das thermoplastische Harz spritzgegossen wird, so dass das thermoplastische Harz einen Abschnitt des ersten Formkörpers überlappt.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das thermoplastische Harz ein kristallines thermoplastisches Harz ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beim Formen des zweiten Formkörpers das thermoplastische Harz spritzgegossen wird, so dass das spritzgegossene thermoplastische Harz einen Abschnitt des ersten Formkörpers aufgrund von Härtungsschrumpfung einklemmt.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Formkörper mindestens eines, ausgewählt aus einem Vorsprung, einer Umstülpung und einer Vertiefung, aufweist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Seltenerd-Magnet ein gebundener Magnet ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundkomponente gemäß Anspruch 7, wobei der Seltenerd-Magnet ein erstes magnetisches Pulver, welches ein magnetisches Seltenerd-Pulver ist, und ein erstes Harz umfasst, der erste Formkörper ein zweites magnetisches Pulver und ein zweites Harz umfasst, und mindestes eine, ausgewählt aus den folgenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllt ist: (1) ein Massenverhältnis des zweiten magnetischen Pulvers zum dem zweiten Harz ist kleiner als ein Massenverhältnis des ersten magnetischen Pulvers zu dem ersten Harz; (2) das zweite Harz hat eine höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste Harz; und (3) das zweite magnetische Pulver hat eine höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste magnetische Pulver.
Eine Verbundkomponente, umfassend: einen ersten Verbundwerkstoff, umfassend einen Seltenerd-Magneten und eine Komponente, welche mit dem Seltenerd-Magneten in Kontakt steht; einen ersten Formkörper, welcher mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche dem Seltenerd-Magneten entspricht, bedeckt; und einen zweiten Formkörper, welcher mindestens eine gesamte Oberfläche des ersten Verbundwerkstoffes, welche nicht durch den ersten Formkörper bedeckt ist, bedeckt und auch mit dem ersten Formkörper in Kontakt steht.
Die Verbundkomponente gemäß Anspruch 9, wobei der Seltenerd-Magnet ein gebundener Magnet ist.
Die Verbundkomponente gemäß Anspruch 10, wobei der Seltenerd-Magnet ein erstes magnetisches Pulver, welches ein magnetisches Seltenerd-Pulver ist, und ein erstes Harz umfasst, der erste Formkörper ein zweites magnetisches Pulver und ein zweites Harz umfasst, und mindestes eine, ausgewählt aus den folgenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllt ist: (1) ein Massenverhältnis des zweiten magnetischen Pulvers zum dem zweiten Harz ist kleiner als ein Massenverhältnis des ersten magnetischen Pulvers zu dem ersten Harz; (2) das zweite Harz hat eine höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste Harz; und (3) das zweite magnetische Pulver hat eine höhere Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse als das erste magnetische Pulver.
Die Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der erste Formkörper mindestens eines, ausgewählt aus einem Vorsprung, einer Umstülpung und einer Vertiefung, aufweist.
Die Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei eine Seitenoberfläche der Komponente des ersten Verbundwerkstoffes mit dem ersten Formkörper bedeckt ist, und eine Seitenoberfläche des ersten Formkörpers mit dem zweiten Formkörper bedeckt ist.
Die Verbundkomponente gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei mindestens ein Abschnitt einer Seitenoberfläche der Komponente des ersten Verbundwerkstoffes auf dem ersten Formkörper freiliegend ist, und der Abschnitt der Seitenoberfläche der Komponente, welche auf dem ersten Formkörper freiliegt, mit dem zweiten Formkörper bedeckt ist.