JP2000312446A

JP2000312446A - 高耐力縞状モータ用部材および該部材を用いたモータおよび該部材の製造方法

Info

Publication number: JP2000312446A
Application number: JP11115725A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Yokoyama; 紳一郎横山; Kazu Sasaki; 計佐々木; Hideki Nakamura; 秀樹中村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高速回転用モータにも適用可能で、特に製造
が容易で、高耐力、且つ優れた磁気特性が得られる高耐
力縞状モータ用部材および該部材をロータコアとして用
いたモータおよび該部材の製造方法を提供することを目
的とする。【解決手段】強磁性領域となる強磁性層と非磁性領域
となる非磁性層が面内で交互に縞状に配置されてなる縞
状金属片を、単一材料のマルテンサイト系ステンレス鋼
で構成し、かつ縞に平行な方向および垂直な方向の０．
２％耐力がいずれも１５０ＭＰａ以上である高耐力縞状
モータ用部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ、発電機等
の回転機、特に高速回転機のロータコア等に使用される
強磁性層と非磁性層が面内で交互に配置された高耐力縞
状モータ用部材、モータおよび高耐力縞状モータ用部材
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ダイナモあるいはモータ分野にお
いて、同期式のダイナモあるいはモータが使用されてき
ている。例えば、平成７年電気学会全国大会の概要集５
−２９〜３０、特開平６−３１１６７７号あるいは特開
平７−２７４４６０号公報によれば、同期式モータ（シ
ンクロナスモータ）として、磁気抵抗効果を利用したリ
ラクタンス型モータが紹介されている。

【０００３】リラクタンス型モータにおいては、磁気抵
抗効果を使用するため、そのロータコアには磁性材料と
非磁性材料が磁路を形成すべく交互に積層配置されてい
る。具体的には例えば、特開平６−３１１６７７号には
磁性領域を形成する材料として珪素鋼など、非磁性領域
を構成する材料としてアルミニウムや樹脂などが挙げら
れている。リラクタンス型のロータは、永久磁石が不要
であり、コスト及び機械的強度に対して優れているとさ
れ、高速回転に適したシンクロナス用ロータとして有望
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、リラクタ
ンス型モータのロータコアにおいては、非磁性領域と磁
性領域の積層構造が要求されるのであるが、特開平６−
３１１６７７号に記載されるような強磁性層および非磁
性層となる部品を別部品として準備し、機械的に固着す
るか接着剤で固定することによりロータを得る方法で
は、部品点数が多く、製造工程が煩雑になるという問題
がある。また機械的に固着する方法では、固着部分にか
かる応力により、磁気特性が劣化するという問題もあっ
た。また、特開平７−２７４４６０号に記載のロータの
一部の製造方法として開示される磁性体の薄い円板から
非磁性体部をプレス加工等で打ち抜き、これを軸方向に
複数枚重ねてロータコアとする方法がある。この方法
は、プレスで打ち抜くという単純な機械加工で製造でき
るため、製造しやすいという利点がある。

【０００５】しかし、本発明者の検討によると、特開平
７−２７４４６０号に開示される様な非磁性体となる部
分を打ち抜いた構造では、強度、耐力および加工精度に
問題があった。すなわち、モータの性能を高めるために
は、できるだけ狭い間隔で強磁性層と非磁性層を配置し
た縞状磁路を形成した構造としなければならないが、狭
い打ち抜き間隔を取れば、それだけ強度、耐力が低下す
るのである。

【０００６】また、特に、数万ｒｐｍ以上もの回転数が
要求されるような高速回転用モータでは高速回転に耐え
得るだけの十分な強度、耐力が得られない。また、例え
ば１ｍｍ以下の間隔でスリット状に多数箇所を打ち抜く
のはかなり困難であり、プレスの精度も格段に高いもの
が要求されるため、コストアップにもつながり、高速回
転用モータとして用いることは困難である。

【０００７】本発明の目的は、上述した問題に鑑み、高
速回転用モータにも適用可能で、特に製造が容易で、高
耐力、且つ優れた磁気特性が得られる高耐力縞状モータ
用部材および該部材をロータコアとして用いたモータお
よび該部材の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、優れた磁
気特性、耐力の確保、更には接合、溶接等の工数低減と
いった点を考慮し、まず素材面から、優れた磁気特性を
もつ単一組成の合金を用いて縞状モータ用部材を製造す
ることを検討し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち本発明は、強磁性領域となる強磁
性層と非磁性領域となる非磁性層が面内で交互に縞状に
配置されてなる縞状金属片を、単一材料のマルテンサイ
ト系ステンレス鋼で構成し、かつ縞に平行な方向および
垂直な方向の０．２％耐力がいずれも１５０ＭＰａ以上
である高耐力縞状モータ用部材である。好ましくは、強
磁性層の幅Ｗａと非磁性層の幅Ｗｂの比（Ｗａ／Ｗｂ）
が１以上に調整された上記の高耐力縞状モータ用部材で
ある。更には、上述した高耐力縞状モータ用部材をロー
タコアとして使用するモータである。

【００１０】高耐力縞状モータ用部材は、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼をＡ３変態点以下で焼鈍して強磁性材
料とした後、得られた強磁性材料に対して焼入温度より
高いオーステナイト化温度もしくは半溶融化温度で、面
内で縞状局部加熱を施した後に急冷し、縞状加熱部を非
磁性組織として、強磁性材料の中に非磁性層を縞状に形
成する高耐力縞状モータ用部材の製造方法である。

【００１１】また、本発明は、マルテンサイト系ステン
レス鋼をＡ３変態点以上の焼入温度で加熱後、急冷して
強磁性材料とした後、該強磁性材料を焼入温度より高い
オーステナイト化温度もしくは半溶融化温度で、面内で
縞状局部加熱を施した後に急冷し、縞状加熱部を非磁性
組織として、強磁性材料の中に非磁性層を縞状に形成す
る高耐力縞状モータ用部材の製造方法である。

【００１２】更に本発明は、上述の製造方法とは逆に、
マルテンサイト系ステンレス鋼を焼入温度より高いオー
ステナイト化温度で溶体化処理して非磁性材料とした
後、該非磁性材料をＡ３変態点以上の焼入温度で、面内
で一方向に縞状局部加熱を施した後に急冷し、縞状加熱
部を強磁性組織として、非磁性材料の中に強磁性層を縞
状に形成する高耐力縞状モータ用部材の製造方法であ
る。好ましくは、上述した３つの製造方法で該部材を製
造する場合に、面内で行う縞状局部加熱を、冷却機能を
もった媒体中で行うことによって、素材である合金組織
を改質する効果は高まる。

【００１３】

【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴は、単一材のマルテンサイト系ステンレス鋼に縞状
の磁路を形成した縞状金属片を、高耐力縞状モータ用部
材としたことにある。以下、本発明の詳細を述べる。

【００１４】先ず、高耐力縞状モータ用部材の素材とし
てマルテンサイト系ステンレス鋼を選択した理由を述べ
る。マルテンサイト系ステンレス鋼はＡ３変態点以下で
焼鈍した状態では図４に示すような（フェライト＋炭化
物）主体の組織となって強磁性を示す。またＡ３変態点
以上の焼入温度から急冷すると、図５に示すような（マ
ルテンサイト＋炭化物）主体の組織となって、やはり強
磁性を示す。そして焼入温度よりも更に高いオーステナ
イト化温度から急冷し、オーステナイト化処理を施す
と、図６に示すようなオーステナイト主体の組織となっ
て非磁性になる。また、これよりも更に高い溶融化温度
から急冷すると、図７に示すようなオーステナイトを主
体とする溶融組織となって、やはり非磁性を示す。

【００１５】このことは、加熱温度と冷却速度を制御す
ることによって縞状磁路形成部材を単一材料のマルテン
サイト系ステンレス鋼で構成できることを示唆してい
る。しかも、このマルテンサイト系ステンレス鋼は上述
した４つのいずれの金属組織においても０．２％耐力が
１５０ＭＰａ以上の高い耐力を有することから、高耐力
縞状モータ用部材の素材として適している。

【００１６】また、高耐力縞状モータ用部材の素材とし
て用いるマルテンサイト系ステンレス鋼は、必要に応じ
て以下のように使い分けることができる。例えばＪＩＳ
鋼種であるＳＵＳ４２０Ｊ２は、重量％でＣ；０．２６
〜０．４０％、Ｓｉ；１．００％未満、Ｍｎ；１．００
％未満、Ｐ；０．０４０％未満、Ｓ；０．０３０％未
満、Ｎｉ；０．６０％以下、Ｃｒ；１２．００〜１４．
００％、残部Ｆｅの組成を有し、本発明で必要となる耐
力と磁気特性を満足することができる。

【００１７】オーステナイト形成元素であるＣの含有量
を増やして非磁性層のオーステナイト組織を安定にした
い場合には、強磁性層の磁気特性に問題がないレベルと
してＣ量を１．２％以下にまで増加したＳＵＳ４４０Ｃ
に近い組成の合金を用いてもよい。Ｃ含有量の増加は、
耐力の増加にも効果的である。Ｃ含有量が高すぎると錆
びやすいことから、耐食性が問題となる場合には、オー
ステナイト形成元素としてＣ含有量を増やす代わりに、
Ｎｉを１．２５〜２．５０％の範囲で添加したＳＵＳ４
３１を用いてもよい。Ｎｉ添加もまた、耐力の増加に効
果的である。

【００１８】また、本発明部材の素材となるマルテンサ
イト系ステンレス鋼とは、ＪＩＳ鋼種のみに限られたも
のではない。例えば特開平９−１５７８０２号に開示さ
れるＮｉを０．５〜４．０％の範囲で添加した複合磁性
部材用マルテンサイト系ステンレス鋼や特開平９−２２
８００４号に開示されるようなＭｎを、２．０％を超え
７．０％以下の範囲で含有する複合磁性部材用素材を用
いてもよい。これらの合金素材も、オーステナイト形成
元素であるＮｉやＭｎを添加することによって、非磁性
組織（オーステナイト）の安定化を狙ったものである。

【００１９】更に耐食性を改善したい場合には磁気特性
に問題がない範囲として、Ｃｒ含有量を２５．０％まで
高めてもよいし、リラクタンス型モータのロータコアの
ように、優れた動作特性が要求される用途においては渦
電流損失を減らす対策として本発明部材の電気抵抗を高
めるためにＡｌ，Ｓｉの１種以上の元素を加工性に問題
がない範囲として、それぞれ０．１〜５．０％の範囲で
添加してもよい。これらの元素の添加もまた、耐力の増
加に効果がある。本発明部材には、上述した以外にも、
いかなる公知のマルテンサイト系ステンレス鋼を素材と
して用いてもよい。

【００２０】次に、本発明部材の耐力を規定した理由を
述べる。縞状に磁路を形成した部材を、例えば数万ｒｐ
ｍ以上の高速回転が要求されるような高速回転用モ−タ
のロータコアとして用いる場合、該部材が必要な磁気特
性を満足して縞状磁路を形成することができたとして
も、モ−タの回転による応力負荷によってロータコアが
変形するようでは実用に供することができない。また、
例えばロータコアとして用いる部材であれば、これにか
かる応力は単軸の引張モ−ドではなく、３６０°のあら
ゆる角度から応力が負荷されることになりる。

【００２１】そのためロータコアとして用いる部材に
は、先ず、どのような角度から応力を負荷した場合に
も、変形に耐え得るだけの十分な耐力が必要とされる。
本発明では該部材の耐力を評価する基準として、縞状に
平行な方向、および垂直な方向の０．２％耐力がいずれ
も１５０ＭＰａ以上であることとした。好ましくは２０
０ＭＰａ以上であることが望ましい。

【００２２】次に、本発明では、応力負荷の方向によら
ず、該部材の強度を確保することの指標として、２方向
からの耐力を規定した。また０．２％耐力を１５０ＭＰ
ａ以上としたのは、この範囲が数万ｒｐｍ以上の高速回
転用モ−タ等、回転電機のロータコアが回転によって変
形しないために必要な特性であるからである。また望ま
しい範囲として２００ＭＰａ以上としたのは、ロータコ
アとしての信頼性をより高めるためである。本発明の高
耐力縞状モータ用部材においては、上述の規定を容易に
満足することができる。

【００２３】次に該部材の構造面から、好ましい範囲と
して強磁性層の幅Ｗａと非磁性層の幅Ｗｂの比（Ｗａ／
Ｗｂ）を１以上に規定したのは、強磁性層と非磁性層の
積層構造において、強磁性層が非磁性層よりも狭くなる
と、強磁性領域が小さすぎるために、十分な磁束が得ら
れないからである。

【００２４】次に本発明部材をロータコアとして用いた
モ−タについて述べる。例えば、本発明部材を用いたリ
ラクタンスモ−タ用ロータでは、図２に示すように磁性
層（１）と非磁性層（２）とで形成されるロータコア
（３）が、回転軸（４）の延長方向に連続した構造とす
れば良い。この場合、ロータ（５）は回転軸とロータコ
ア（３）でなり、前記ロータコアを回転軸に垂直な断面
で見た断面形状は、磁束を導く磁性領域と磁束の通りに
くい非磁性領域とによりロータコアの外周の一極から他
極に向かった縞状を形成している。

【００２５】この縞状は、２極のモータであれば図３
（ａ）に示すように直線の縞状であるし、４極のモータ
であれば図３（ｂ）に示すように曲線の縞状である。縞
状磁路の形状は、このようにモータの極数に応じて変え
るとよい。本発明部材は、上述の断面形状が回転軸の長
手方向に積層されてロータコアを形成したリラクタンス
モータ用ロータとして適用される。前記ロータコアは、
単一材のマルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、磁
性領域となる強磁性層と非磁性領域となる非磁性層が面
内で交互に縞状に配置されている。このロータコアを用
いたモータは、縞状に平行な方向と、縞状に垂直な方向
に対して、十分な耐力を有することから、数万ｒｐｍの
高速回転するモータにも適用可能となる。

【００２６】次に高耐力縞状モータ用部材の製造方法に
ついて述べる。本発明で提案する製造方法は、マルテン
サイト系ステンレス鋼が、加熱温度と冷却速度を制御す
ることによって４つの異なる金属組織となり、強磁性と
非磁性の両方の特性を示すことに着目したものである。

【００２７】本発明における第一の製造方法は、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼をまずＡ３変態点以下で焼鈍し
て（フェライト＋炭化物）組織主体の強磁性体とした
後、焼入温度より高いオーステナイト化温度もしくは半
溶融化温度で、面内で一方向に縞状に加熱後、急冷し
て、縞状の非磁性層を得るものである。マルテンサイト
系ステンレス鋼をＡ３変態点以下で焼鈍して（フェライ
ト＋炭化物）主体の組織とすると、最大透磁率が大き
く、保磁力が小さい軟磁性となる。また、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼を焼入温度より高いオーステネイト化
温度から急冷してオーステナイト組織とすると、透磁率
１．０２以下の非磁性となる。実際のモータ用途の場合
には、透磁率１．１程度までであれば非磁性領域として
の役割を果たすので、本発明部材の特性であれば十分、
適用可能である。このため、本発明で言う非磁性とは透
磁率１．０２以下であれば、非磁性と称することにし
た。なお、上述した製造方法は軟磁性の強磁性体を母体
として、そこに局部的な非磁性層を設けたい場合に有効
な手段である。

【００２８】本発明における第二の製造方法は、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼をまずＡ３変態点以上に加熱
後、急冷し、焼入処理を施す。これにより、マルテンサ
イト系ステンレス鋼を（マルテンサイト＋炭化物）組織
主体の強磁性体とした後、焼入温度より高いオーステナ
イト化温度もしくは溶融化温度で、面内で一方向に縞状
に加熱後、急冷して、縞状の非磁性層を得るものであ
る。マルテンサイト系ステンレス鋼をＡ３変態点以上で
焼入して（マルテンサイト＋炭化物）主体の組織とする
と、保磁力２０００〜５０００Ａ／ｍの半硬質磁性とな
る。この方法は半硬質の強磁性体を母体として、そこに
局部的な非磁性層を設けたい場合に有効な手段である。
尚、好ましい焼入温度はＡ３変態点以上２００℃以内の
温度である。

【００２９】本発明における第三の製造方法は、上述し
た第二の製造方法の逆プロセスを経るものである。マル
テンサイト系ステンレス鋼をまず焼入温度より高いオー
ステナイト化温度から急冷する、溶体化処理を施してオ
ーステナイト組織主体の非磁性とした後、Ａ３変態点以
上の焼入温度で、面内で一方向に縞状に加熱後、急冷し
て（マルテンサイト＋炭化物）主体の組織とし、縞状の
強磁性層を得るものである。この方法は非磁性材料を母
材として、そこに局部的に縞状の強磁性層を得たい場合
に有効な手段である。

【００３０】ここで、本発明の３つの製造方法における
縞状局部加熱の方法について述べる。加熱源としては高
周波加熱、レーザー加熱、ＴＩＧ溶接加熱、抵抗加熱な
ど、いかなる公知の加熱源を用いてもよい。更に縞状加
熱部をマルテンサイト組織にする場合にもオーステナイ
ト組織にする場合にも加熱後の急冷処理を確実に行うこ
とが金属組織を制御する上で重要であり、加熱後の冷却
速度が大きくなるように工夫する必要がある。具体的な
方法としては、面内で一方向に行う縞状局部加熱を大
気、水、氷水、油、冷却ガス雰囲気など、冷却機能をも
った媒体中で行うとよい。

【００３１】目的とする加熱幅の大きさにより適正とな
る加熱源は変わり、また被加熱物の素材、大きさ等によ
り、必要とされる冷却速度は異なるので、どのような加
熱源を用いて、どの様な媒体中で加熱を行うかは場合に
よって選択するとよい。例えば、リラクタンス型モータ
のロータを形成するロータコアとして縞状の磁路を形成
する時には、線状加熱幅を１．０ｍｍ以下のきわめて狭
い間隔で正確に配置したい場合があり、その時には、加
工精度の良いＣＯ_２レーザ加工が最適である。この場合
には、加熱幅は狭く、材料の冷却は速いので、加工中の
雰囲気は、大気、またはＮ_２ガス雰囲気で良い。

【００３２】ここに、具体的な一例を示すと、強磁性化
したマルテンサイト系ステンレス鋼を上述のＣＯ_２レー
ザ加工にて縞状の非磁性の磁路を形成すると、例えば、
図１に示すような縞状磁路を得ることができる。この縞
状磁路のマグネットビュア観察像を図１（ａ）に示し、
その模式図を図１（ｂ）として示す。マグネットビュア
は粉末状の磁性流体がカード状にパッケージされてお
り、磁化された状態の縞状磁路形成板材の上に乗せる
と、磁束が通る強磁性の部分にのみ流体が集まる仕組み
となっている。図１（ａ）の顕微鏡写真から、本発明部
材は強磁性−非磁性の層が面内に交互に配置された縞状
磁路形成部材となっていることが分かる。

【００３３】また、線状加熱部分が１．０ｍｍ〜数ｍｍ
の範囲で広がったものを得たい場合には、上述のＣＯ_２
レーザよりも若干、熱源の大きいＹＡＧレーザを用いて
も良いし、抵抗加熱による直接通電加熱を行っても良
い。加熱幅が広くなると、材料の冷却速度は遅くなるの
で、この場合には水、油等の冷媒中で冷却すると効果的
である。更に、高耐力縞状モータ用部材を工業的に量産
するには、縞状局部加熱源を複数台、準備して複数加熱
を行ってもよいし、加熱源あるいは被加熱物を移動させ
ながらの移動加熱を行ってもよい。また加熱は一方向か
らだけとは限らず、複数の方向から行ってもよい。例え
ば帯鋼のような薄板の場合、板両面からの縞状加熱を行
ってもよい。

【００３４】

【実施例】（実施例１）本実施例ではまず、縞状磁路を
構成する素材と、その構造を変化させた種々のモータ用
部材を製造し、各部材の０．２％耐力を比較した。使用
した素材の化学組成を表１に示す。部材Ｎｏ．１〜６
は、各種のマルテンサイト系ステンレス鋼を素材とし
て、該部材を製造したものであり、本発明の請求範囲で
ある。個々の部材について説明する。Ｎｏ．１〜３の素
材は、それぞれＪＩＳ規格のＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ
４４０Ｃ、ＳＵＳ４３１に相当するものである。また部
材Ｎｏ．４の素材は、特開平９−１５７８０２号に記載
の複合磁性部材用マルテンサイト系ステンレス鋼であ
り、部材Ｎｏ．５の素材は、部材Ｎｏ．４の素材のＣｒ
量を高めたもの、部材Ｎｏ．６の素材は、部材Ｎｏ．５
の素材にＡｌを添加したものである。部材Ｎｏ．７は本
発明の比較例として、従来、モータ用ロータコアとして
用いられている珪素鋼板（Ｆｅ−３％Ｓｉ）をプレスに
より打ち抜いたものである。この場合、非磁性部は打ち
抜きによって形成される空隙部である。

【００３５】本発明の高耐力縞状モータ用部材の素材は
真空溶解炉により溶製し、１０ｋｇの鋼塊を得た。この
後、鍛造、熱間圧延、軟化焼鈍、冷間圧延の工程を経
て、冷間圧延板を得た。各素材の板厚は０．５ｍｍとし
た。これらの冷間圧延板を素材とし、それぞれの素材に
対して、以下に示す方法で縞状磁路を形成した。

【００３６】マルテンサイト系ステンレス鋼（部材Ｎ
ｏ．１〜６の素材）は、Ａ３変態点以下の７８０℃で４
時間焼鈍して強磁性体とした後、板表面からＣＯ_２レー
ザーで半溶融加熱を縞状に行い、部材Ｎｏ．１〜６とし
た。この場合の縞状加熱は、加熱幅が約０．５ｍｍ、縞
状加熱ピッチが約１．０ｍｍとなるように調整した。強
磁性層の幅Ｗａ／非磁性層の幅Ｗｂは２である。縞状加
熱によって強磁性−非磁性の層が面内に交互に配置され
ていることは、マグネットビュアを用いて確認した。

【００３７】この縞状磁路形成部材からＪＩＳＺ２
２０１に準拠した引張試験片を採取した。引張試験片
は、縞状加熱部に対して平行および垂直な方向が、試験
片の長手方向となるように採取した。すなわち、一つの
部材につき図８に示す２種類の引張試験片を準備した。
Ｆｅ−３％Ｓｉ（部材Ｎｏ．７の素材）は、８５０℃で
４時間焼鈍して強磁性体とした後、プレス加工により打
ち抜いた空隙を非磁性部とすることによって、部材Ｎ
ｏ．７とした。この場合のプレス加工も、打ち抜き幅
０．５ｍｍ、打ち抜き間隔１．０ｍｍとし、強磁性層の
幅Ｗａ／非磁性層の幅Ｗｂは２となるように調整した。
この部材Ｎｏ．７からも部材Ｎｏ．１〜６と同様に、図
８に示す２種類の引張試験片を準備した。

【００３８】部材Ｎｏ．１〜７の引張試験片は、化学組
成と製造方法の異なる縞状磁路形成部材から、それぞれ
採取したものである。これらの引張試験片を用いて、Ｊ
ＩＳＺ２２４１に記載の方法で引張試験を行って０．
２％耐力を測定した。部材Ｎｏ．１〜７の各々で、上述
の２種類の引張試験片を準備したのは、磁路を形成する
縞状に対して、平行および垂直な方向の０．２％耐力を
評価するためである。

【００３９】縞状磁路形成部材の縞状に対して、平行お
よび垂直な方向の０．２％耐力を合金素材の化学組成と
併せて、表１にまとめて示す。表１からマルテンサイト
系ステンレス鋼を素材とした部材Ｎｏ．１〜６において
は縞状に対して平行および垂直な方向の０．２％耐力
が、いずれも本発明範囲とした１５０ＭＰａ以上の特性
を容易に達成できるとともに、望ましい範囲とした２０
０ＭＰａ以上の特性をも達成できることが分かる。

【００４０】逆に、Ｆｅ−３％Ｓｉをプレスにより打ち
抜いて製造した部材Ｎｏ．７では、縞状に対し平行およ
び垂直な方向の０．２％耐力が、いずれも１５０ＭＰａ
未満となり、本発明部材と比較すると、耐力が低いこと
が分かる。以上の検討から、高速回転のモータ用部材と
して高耐力の縞状磁路形成部材を得たい場合、単一材料
のマルテンサイト系ステンレス鋼を素材として該部材を
製造することにより、珪素鋼の一部を打ち抜いた部材よ
りも、高い耐力が得られることが分かる。

【００４１】

【表１】

【００４２】上述のようにして得られた本発明の高耐力
縞状モータ用部材を、図３（ａ）に示すようなロータコ
アに加工し、図２に示すようなロータとすれば、耐力が
高く、高速回転にも適用可能なモータを得ることができ
る。

【００４３】（実施例２）次に表１に示した部材Ｎｏ．
６と同じ合金素材を用いて、製造方法を変えて縞状磁路
形成部材を製造し、（実施例１）と同様の方法で０．２
％耐力を測定した。部材Ｎｏ．８は、板厚０．５ｍｍの
冷間圧延板を９００℃で１時間加熱後、水冷し、焼入処
理を施してマルテンサイト組織の強磁性体とした後、レ
ーザーによる半溶融加熱を縞状に行って製造したもので
ある。また部材Ｎｏ．９は、板厚０．５ｍｍの冷間圧延
板を１２００℃で１０分間加熱後、水冷し、溶体化処理
を施してオーステナイト組織の非磁性体とした後、板両
面からの水中抵抗加熱を加熱温度９００℃で縞状に行っ
て製造したものである。上述したいずれの製造方法の場
合にも、強磁性ー非磁性の層となっていることを、マグ
ネットビュアを用いて確認した。

【００４４】各部材の縞状に対し平行および垂直な方向
の０．２％耐力の測定結果を表２に示す。いずれの製造
方法の場合にも、耐力１５０ＭＰａ以上、更には望まし
い範囲である耐力２００ＭＰａ以上を満足し、高い耐力
が得られることが分かる。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、磁性領域と非磁性領域
を有する磁気特性に優れた縞状モータ用部材を、単一材
料を用いて容易に製造することができ、かつ耐力も高い
ものとなる。したがって特に数万ｒｐｍ以上もの高速回
転を適用するリラクタンスモータを実用・量産化する上
で有効な技術となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の縞状磁路の一例を示す顕微鏡写真とそ
の模式図である。

【図２】本発明のリラクタンス型モータの一例を示す構
成図である。

【図３】２極式リラクタンス型モータ用のロータコアの
一例及び４極式リラクタンス型モータ用のロータコアの
一例である。

【図４】マルテンサイト系ステンレス鋼をＡ３変態点以
下で焼鈍した時の断面のミクロ組織を示す顕微鏡写真で
ある。

【図５】マルテンサイト系ステンレス鋼をＡ３変態点以
上の焼入温度から急冷した時の断面の金属組織を示す顕
微鏡写真である。

【図６】焼入温度より更に高いオーステナイト化温度か
ら急冷した時の断面金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図７】半溶融化温度から急冷した時の断面金属組織
を示す顕微鏡写真である。

【図８】縞状に平行な方向の耐力を測定する引張試験片
の模式図及び縞状に垂直な方向の耐力を測定する引張試
験片の模式図である。

【符号の説明】

１．強磁性層、２．非磁性層、３．ロータコア、４．回
転軸、５．ロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H002 AA07 AA08 AA09 5H615 AA01 BB01 BB02 BB07 BB14 PP02 PP06 SS24 SS25 TT04 TT16 5H619 AA01 AA05 BB01 BB02 PP02 PP04 5H621 AA03 GA01 GA04 HH01 JK02 JK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性領域となる強磁性層と非磁性領域
となる非磁性層が面内で交互に縞状に配置されてなる縞
状金属片を、単一材料のマルテンサイト系ステンレス鋼
で構成し、かつ縞に平行な方向および垂直な方向の０．
２％耐力がいずれも１５０ＭＰａ以上であることを特徴
とする高耐力縞状モータ用部材。
【請求項２】強磁性層の幅Ｗａと非磁性層の幅Ｗｂの
比（Ｗａ／Ｗｂ）が１以上に調整された請求項１に記載
の高耐力縞状モータ用部材。
【請求項３】請求項１または２に記載の高耐力縞状モ
ータ用部材をロータコアとして使用することを特徴とす
るモータ。
【請求項４】マルテンサイト系ステンレス鋼をＡ３変
態点以下で焼鈍して強磁性材料とした後、該強磁性材料
を焼入温度より高いオーステナイト化温度もしくは半溶
融化温度で、面内で縞状局部加熱を施した後に急冷し、
非磁性層を縞状に形成することを特徴とする高耐力縞状
モータ用部材の製造方法。
【請求項５】マルテンサイト系ステンレス鋼をＡ３変
態点以上の焼入温度で加熱後、急冷して強磁性材料とし
た後、該強磁性材料を焼入温度より高いオーステナイト
化温度もしくは半溶融化温度で、面内で縞状局部加熱を
施した後に急冷し、縞状加熱部を非磁性組織として、強
磁性材料の中に非磁性層を縞状に形成することを特徴と
する高耐力縞状モータ用部材の製造方法。
【請求項６】マルテンサイト系ステンレス鋼を焼入温
度より高いオーステナイト化温度で溶体化処理して非磁
性材料とした後、該非磁性材料をＡ３変態点以上の焼入
温度で、面内で縞状局部加熱を施した後に急冷し、縞状
加熱部を強磁性組織として、非磁性材料の中に強磁性層
を縞状に形成することを特徴とする高耐力縞状モータ用
部材の製造方法。
【請求項７】面内で行う縞状局部加熱は、冷却機能を
もった媒体中で行うことを特徴とする請求項４乃至６の
何れかに記載の高耐力縞状モータ用部材の製造方法。