JP2003079082A

JP2003079082A - 永久磁石型ロータおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003079082A
Application number: JP2001266327A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asaka; 一夫浅香; Tomoaki Arakawa; 友明荒川; Takeshi Kagaya; 剛加賀谷; Satoru Niizaki; 知新崎; Hiromitsu Sato; 浩光佐藤; Kenji Fukuda; 健児福田; Hirohisa Ogawa; 博久小川; Tatsuro Horie; 達郎堀江; Akihiro Okamura; 明拓岡村; Katsuaki Sato; 克明佐藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Resonac Corp
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-03
Also published as: JP3910027B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電電動機自体の薄型化を図り軽量化を可能
にするとともに、高出力かつ高効率を達成することがで
きる永久磁石型ロータを提供する。【解決手段】内側部材２と、軟磁性を有し内周が内側
部材２の外輪部２１外周と接する略環状の外側部材１
と、外側部材１の外周に円周方向へ向けて等間隔に複数
個配置された永久磁石３とを備えている。内側部材２と
外側部材１の少なくともいずれか一方は焼結材料で構成
され、かつ、内側部材２および外側部材１は互いに焼結
接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの表面に永
久磁石を配置した永久磁石型ロータおよびその製造方法
に係り、特に、ロータの磁気特性と強度を向上させる技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車やハイブリッドカーに搭載さ
れる発電電動機に用いられる永久磁石型ロータには、高
性能の磁気特性と高い生産性が求められており、そのよ
うな永久磁石型ロータの材料としては、従来、珪素鋼板
が使用されている。この場合、ロータは、エンジンのシ
ャフトに締付け固定されるから、強固な締付けを行うた
めに強度ないし硬度の高いものでなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、珪素鋼
板は脆く強度が低いため、必要な強度を確保しようとす
ると何等かの補強策を講ずる必要が生じ、ロータが大き
くなって重量が嵩むとともに、強度が不足するためロー
タの軽量化のための肉抜きが行い難いという欠点があ
る。また、軽量化のため、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃ相当材
を用いてロストワックス等の鋳造手法により、肉抜き形
状を形成した例もある。しかしながら、Ｓ４５Ｃ材は炭
素量が多く磁気特性が不十分であるため、発電機や電動
機としての十分な機能が得られないという欠点がある。
このため、発電電動機自体の薄型化を図り軽量化を可能
にするとともに、高出力かつ高効率を達成することがで
きる永久磁石型ロータが要望されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石型ロー
タは、内側部材と、軟磁性を有し内周が内側部材の外輪
部外周と接する略環状の外側部材と、外側部材の外周に
円周方向へ向けて等間隔に複数個配置された永久磁石と
を備え、内側部材と外側部材の少なくともいずれか一方
は焼結材料で構成され、かつ、内側部材および外側部材
は互いに焼結接合されていることを特徴としている。

【０００５】上記構成の永久磁石型ロータにあっては、
永久磁石を配置する外側部材のみを磁性材料で構成し、
内側部材を強度を有する材料で構成することにより、磁
気特性を低下させることなく肉抜き形状の適用が可能と
なり、軽量高効率の表面磁石型ロータが得られる。ま
た、内側部材と外側部材の少なくともいずれか一方を焼
結材料で構成し、かつ、内側部材および外側部材を互い
に焼結接合しているから、両者の結合強度が強く高速回
転するエンジンのシャフトに取り付けても何ら支障を来
さない。

【０００６】本発明では、内側部材を強度を有する材料
で構成することができるので、内側部材を肉抜き形状と
することで軽量化が可能である。この肉抜き形状として
は、内側部材を、外輪部と軸孔部または軸部を有する内
輪部とをリブで連結した構成とすることができる。

【０００７】ここで、本発明は内側部材および外側部材
を焼結結合したものであるから、両者のうち少なくとも
いずれか一方が焼結材料であれば良い。たとえば、外側
部材を溶製鋼などで構成し、内側部材を焼結材料で構成
することができる。あるいは、内側部材を溶製鋼などで
構成し、外側部材を焼結材料で構成することもできる。

【０００８】また、外側部材および内側部材を焼結材料
で構成することもできる。この場合には、焼結結合を得
るために、外側部材および内側部材の一方を焼結材料、
他方を圧粉体として、または両者を圧粉体として、両者
を互いに嵌合させて焼結して製造される。焼結結合をよ
り強固にするためには、内側部材を圧粉体として焼結し
たものが望ましい。また、リブは円周方向へ向けて互い
に等間隔離間した複数個の連結リブで構成し、永久磁石
の配置を内側部材の連結リブに対向する外側部材の外周
上にすると好適である。

【０００９】本発明において、望ましくは焼結材料で構
成される前記内側部材の組成は、ＪＩＳ規格Ｚ２５５０
に規定されるＳＭＦ３種、４種または５種相当のものが
適している。また、外側部材としては、Ｃ含有量が０．
３％以下で、残部Ｆｅおよび不可避不純物の純鉄系焼結
材料が適している。また、この純鉄系焼結材料に、さら
に、Ｓｉ：３．５質量％以下、Ｐ：０．７質量％以下、
Ｂ：０．３質量％以下、Ｃｕ：３．０質量％以下のうち
少なくとも１種以上を含有する焼結材料も適している。
あるいは、そのような焼結材料以外に、飽和磁束密度が
１．０Ｔ以上の磁気特性を有する溶性鋼も適している。

【００１０】次に、本発明に係る永久磁石型ロータの製
造方法は、鉄系の合金粉末またはＦｅ粉を主体とする混
合粉末を圧縮成形した内側部材圧粉体と、内径が内側部
材圧粉体の外輪部外周と接する略環状の外側部材とを嵌
め合わせ、両者を焼結して内側部材と外側部材とを一体
化した後に、外側部材の外周上に永久磁石を配置固定す
ることを特徴としている。

【００１１】内側部材圧粉体は、外輪部と軸孔部または
軸部を有する内輪部とを円周方向に向けて互いに等間隔
離間した複数個の連結リブで連結した形状とし、永久磁
石を、リブに対向する外側部材の外周上に配置すると好
適である。

【００１２】外側部材は、飽和磁束密度が１．０Ｔ以上
の磁気特性を有する溶性鋼とすることができる。あるい
は、外側部材は、Ｆｅ粉に成形潤滑剤を混合した外側部
材成形用混合粉末を圧縮した後、焼結した純鉄系焼結体
とすることもできる。このように、外側部材を剛性体
（圧粉体でない材料）とすることにより、焼結の際に内
側部材圧粉体が外側部材よりも多く膨張し、外側部材に
引張応力が生じて両者の結合がより強固になる。ただ
し、本発明はそのような製造方法に限定されるものでは
なく、外側部材を、Ｆｅ粉に成形潤滑剤を混合した外側
部材成形用混合粉末を圧縮した純鉄系圧粉体で構成する
ことも好適な態様の一つである。

【００１３】また、外側部材としては、純鉄系圧粉体や
純鉄系焼結体に替えて、Ｆｅ−Ｐ粉末、またはＦｅ粉と
Ｆｅ−Ｐ粉末、および成形潤滑剤を混合し、Ｐ量が０．
７質量％以下の外側部材成形用混合粉末を用いた鉄系圧
粉体や、そのような鉄系圧粉体を焼結した鉄系焼結体を
用いることができる。また、上記外側部材成形用混合粉
末に、Ｓｉ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ粉末、Ｆｅ−Ｂ粉末、Ｂを
含む合金鉄粉末、Ｃｕ粉末、Ｃｕ−Ｂ粉末のうち少なく
とも１種以上をさらに添加し、混合粉末の組成中のＳｉ
量が３．５質量％以下、Ｂ量が０．３質量％以下、Ｃｕ
量が３．０質量％以下の外側部材成形用混合粉末を用い
た鉄系圧粉体や、そのような鉄系圧粉体を焼結した鉄系
焼結体を用いることができる。

【００１４】さらに、本発明に係る永久磁石型ロータの
製造方法においては、焼結過程の８００℃以上の高温域
における内側部材の熱膨張量が外側部材の熱膨張量より
も大きくなる組成の内側圧粉体を用い、環状の外側部材
の内径と、内側部材の外径との嵌め合い寸法差が隙間５
μｍ以下の通り嵌め、または締め代が、接合面の径の
０．００２５倍以内の締まり嵌めであると好適である。
加えて、亜鉛を含有する成形潤滑剤を用いて内側部材圧
粉体を成形するとともに、浸炭性雰囲気中で焼結するこ
とが望ましい。

【００１５】本発明における永久磁石型ロータの好適な
態様と作用について、さらに詳細に説明する。本発明の
永久磁石型ロータにおいては、強度と磁気特性を兼ね備
えるため、強度を要する内側部材は炭素を含有する鉄系
焼結材料で、磁気特性を要する外側部材は磁性材料で構
成する。内側部材の材料としては、ＪＩＳ規格Ｚ２５５
０に規定されるＳＭＦ３種、４種または５種相当であれ
ば十分な強度が得られる。外側部材の材料としては、純
鉄系、あるいは純鉄の成分にＳｉ：３．５質量％以下、
Ｐ：０．７質量％以下、Ｂ：０．３質量％以下、Ｃｕ：
３．０質量％以下のうち少なくとも１種以上を含有する
焼結材料が磁気特性に優れている。以下は、それら成分
の限定理由である。

【００１６】Ｓｉ：Ｓｉは、固有抵抗を高くして磁力の
鉄損を低下させる効果を有するため含有することが望ま
しい。しかしながら、過度に含むと圧縮性を低下させ、
焼結体密度が低下して透磁率が低下するため、望ましく
は３．５質量％が上限である。

【００１７】Ｐ：Ｐは、焼結を促進し結晶粒を大きくす
るとともに内側部材に含有される炭素の外側部材への拡
散を抑制し、これにより磁気特性を向上させる。したが
って、適量のＰを含有することは望ましい。しかしなが
ら、Ｐの含有量が増えると透磁率の低下をまねき、ま
た、さらに過度に含有すると不純物の粒界析出を生じさ
せたり、寸法精度を悪化させたりする。このため、Ｐの
含有量の上限は０．７質量％が望ましい。

【００１８】Ｂ：ＢはＰと同じく焼結を促進し結晶粒を
大きくするとともに内側部材に含有される炭素の外側部
材への拡散を抑制し、これにより磁気特性を向上させ
る。したがって、適量のＢを含有することは望ましい。
しかしながら、Ｂの含有量が増えると透磁率の低下をま
ねき、また、さらに過度に含有すると不純物の粒界析出
を生じさせたり、圧縮性が低下することによる焼結体密
度の低下、および透磁率の低下が生じる。このため、Ｂ
の含有量の上限は０．３質量％が望ましい。

【００１９】Ｃｕ：Ｃｕは１．５質量％程度までの添加
では磁気特性向上の効果が大きいが、それを上回るとＣ
ｕの膨張現象に伴う磁気特性劣化が大きくなるととも
に、さらに過度に含有するとＣｕの膨張現象により接合
状態が悪化する。よって、Ｃｕの含有量の上限は３質量
％が望ましい。

【００２０】なお、外側部材はＣを含有する内側部材と
拡散接合するため、内側部材から拡散してきたＣを含有
するが、Ｃ含有量が０．３質量％以下であれば磁気特性
の低下がわずかで差し支えない。

【００２１】また、外側部材としては、上記のような焼
結材料に替えて、ＪＩＳ規格ＳＳ種、ＳＰＣ種、Ｓ１０
Ｃ〜Ｓ３０Ｃ種、ＳＵＭ１１〜ＳＵＭ３２種、ＳＵＹ種
等の電磁軟鉄や珪素鋼等の磁気特性を有する溶製鋼を用
いても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の永久磁石型ロータ
について図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）は
実施形態の永久磁石型ロータの平面図、（Ｂ）は断面図
であり、図１において符号１は外側部材、符号２は内側
部材である。内側部材２は、図１に示すように、リング
状をなす外輪部２１および内輪部２２を円板状をなすリ
ブ２３で連結したものである。リブ２３の厚さは外輪部
２１または内輪部２２よりも薄く軽量化されている。外
側部材１はリング状をなし、その外周面は正多角形状に
加工されてそこに永久磁石３が固定されている。

【００２３】図２は本発明の他の実施形態を示すもの
で、外輪部２１と内輪部２２とを円周方向に向けて等間
隔に配置された複数個の連結リブ２３ａで連結したもの
で、肉抜き部２４を有するために一層の軽量化を図るこ
とができる。

【００２４】図１または２に示された永久磁石型ロータ
において、内側部材２の形状に鉄系の合金粉末または混
合粉末を圧縮成形した内側部材圧粉体と、純鉄系粉末を
略環状に圧縮した外側部材圧粉体や、それを焼結した外
側部材焼結体または略環状の純鉄系溶製鋼製外側部材に
嵌め合わせて焼結すると、炭素を含む内側部材２の熱膨
張量が外側部材１よりも大きいため密着し、両者の十分
な拡散接合が得られるために高い接合強度が得られる。
その後、外側部材１の外周を正多角形状に加工して永久
磁石３を配置固定すれば、磁気特性と強度を兼ね備えた
軽量な永久磁石型ロータを得ることができる。

【００２５】図３は、図２に示す永久磁石型ロータの外
側部材１を加工する前の状態を示すものである。この永
久磁石型ロータでは、焼結過程において、連結リブ２３
での熱膨張量が肉抜き部２４よりも大きく、連結リブ２
３に対向する内側部材２の外周部とそれに対向する外側
部材の内周部（図３のＡ部）での拡散接合が最も進行し
て、接合強度が高くなる。しかしながら、拡散接合の進
行において内側部材２から外側部材１への炭素の拡散が
生じるため、外側部材１の磁気特性は低下する。

【００２６】このため、この実施形態では、外側部材１
の外周に固定する永久磁石３を磁気特性が低下する内側
部材２の連結リブ２３に対向する外側部材１の外周面に
配置し、永久磁石３の側部が内側部材２の肉抜き部２４
に対向する位置になるようにしている。内側部材２の肉
抜き部２４に対向する部分（図３のＢ部）では、連結リ
ブ２３に対向する部分（Ａ部）に比べて拡散接合が抑制
され、磁気特性を低下させる内側部材２からの炭素の拡
散が少なく磁気特性が良好である。そして、その部分
（Ｂ部）に最も磁束の集中する永久磁石３の側部を配置
することにより、十分な接合強度を得た上で、さらに磁
気特性が良好な永久磁石型ロータが得られる。

【００２７】鉄系の圧粉体同士の焼結による接合に際し
ては、両部材が焼結過程の略８００℃以上の高温域の少
なくとも一部の域で（所要時間は温度により異なるが合
金成分の拡散深さが５μｍ前後になるまでの間）密着し
ていれば、十分な接合が行なわれる。なお焼結は固相焼
結によるのが通常であるが、一部に液相を生じる状態で
焼結すると拡散接合がさらに促進される。その場合、液
相の生成量が５％以内であれば浸蝕や形崩れなどの懸念
はないが、焼結体の寸法精度も良好な状態に保つために
は３％以内に止めることが好ましい。

【００２８】また、内側部材圧粉体に亜鉛を含有させ、
外側部材圧粉体または溶製鋼製の外側部材には亜鉛を含
有させないで、両者を嵌め合わせた状態で浸炭性雰囲気
中で焼結することができる。これにより、亜鉛を含む内
側部材圧粉体では、雰囲気からの浸炭を生じて焼結進行
にともなう収縮が抑制されるので、熱膨張量が亜鉛を含
まない場合にくらべて大きくなる。このため、相対的に
外側部材１が内側部材２を締め付けた状態での焼結によ
り拡散接合が行なわれるので、より強固に一体化するこ
とができる。

【００２９】なお、焼結時の雰囲気が浸炭性でない場合
には、内側部材圧粉体が亜鉛を含む場合でも膨張量の増
大という作用効果は生じない。ちなみに雰囲気が浸炭性
の場合は、亜鉛を含有しなくても圧粉体の膨張量は幾分
増加するが、内側部材および外側部材という複合部品で
はこの現象が外側部材および内側部材の双方に同じよう
に生じるため、相対的な差は現われず、接合効果にも影
響は生じない。雰囲気が浸炭性で両部材ともに亜鉛を含
む場合も、膨張量は増大するが相殺されるため結果は同
様である。内側圧粉体への亜鉛の添加は単味でも可能で
はあるが、成形潤滑剤を兼ねてステアリン酸亜鉛の形で
添加するのが手間も掛からず、且つ均一に分散させる上
でも好ましい。なお雰囲気ガスとしては、天然ガスやメ
タン系炭化水素などを変成して生成される精製エキソサ
ーミックガス（例えば浸炭性のブタン変成ガス）が適し
ている。

【００３０】また、接合強度の向上には内側部材および
外側部材を嵌め合わせる際の嵌め合い寸法差（外側部材
の孔の内径寸法と内側部材の外径寸法との差）も重要で
ある。この場合、内側部材の外径寸法の方を太め（締ま
り嵌め）に設定して外側部材に圧入するのが好ましく、
締め代は大きいほど両者の密着度が高くなる。ただし、
未焼結（圧粉体）で強度の低い外側部材が過大な引っ張
り応力によって破損するのを避けるために、締め代は、
接合面の径の０．００２５倍以内に止めることが好まし
い。通り嵌めを選ぶ場合でも隙間は小さいほどよく、５
μｍ以下に止めるべきである。

【００３１】

【実施例】［第１実施例］内側部材圧粉体として、鉄粉
に銅粉：１．５質量％、黒鉛粉：１．０質量％と成形潤
滑剤としてステアリン酸亜鉛を添加し混合した粉末を密
度６．５ｇ／ｃｍ ^３で図４に示す形状に圧粉成形して内
側部材圧粉体を用意した。なお、図４の単位は「ｍｍ」
である。また、外側部材として、鉄粉と成形潤滑剤とし
てステアリン酸亜鉛を添加し混合した粉末を密度７．０
ｇ／ｃｍ^３で図４に示す形状に圧粉成形した外側部材圧
粉体、およびそれを窒素雰囲気中８５０℃で３０分間保
持して焼結した外側部材焼結体を用意した。さらに、図
４に示す形状の純鉄溶製材を外側部材溶製材として用意
した。

【００３２】用意した外側部材圧粉体、外側部材焼結体
および外側部材溶製材に、内側部材圧粉体を６０μｍの
締まり嵌めで嵌め合わせて一体化した後、ブタン変成ガ
ス中１１３０℃で４０分間保持して焼結した。得られた
試料に対して、接合強度、重量および磁気特性として磁
束密度を測定した。それらの結果を表１に示す。また、
比較のために従来より用いられている珪素鋼板で図１に
示す形状に作製したもの、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃ相当材
をロストワックス法で肉抜き形状に作製したものについ
て、重量および磁束密度を評価した結果を表１に併せて
示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１より、珪素鋼板で作製したものは磁気
特性に優れるものの重量が大きく、ＪＩＳ規格のＳ４５
Ｃ相当材をロストワックス法で作製したものは肉抜き形
状で作製したため重量は少ないが磁気特性は悪い。一
方、外側部材圧粉体、外側部材焼結体および外側部材溶
製材に、内側部材圧粉体を焼結接合したものでは、重量
が少ないことは勿論のこと、接合強度が高く磁気特性も
優れている。

【００３５】［第２実施例］内側部材圧粉体として、鉄
粉に銅粉：１．５質量％、黒鉛粉：１．０質量％、およ
び成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を添加し混合した
粉末を密度６．５ｇ／ｃｍ^３で図４に示す形状に圧粉成
形して内側部材圧粉体を用意した。また、外側部材とし
て、鉄粉（Ｆｅ粉）、Ｓｉを２０質量％含有し残部がＦ
ｅおよび不可避不純物のＦｅ−２０Ｓｉ粉、Ｐを２０質
量％含有し残部がＦｅおよび不可避不純物のＦｅ−２０
Ｐ粉、Ｐを０．６質量％含有し残部がＦｅおよび不可避
不純物のＦｅ−０．６Ｐ粉、Ｂを２０質量％含有し残部
がＦｅおよび不可避不純物のＦｅ−２０Ｂ粉および銅粉
（Ｃｕ粉）を用意し、ステアリン酸亜鉛とともに表２に
示す配合比で添加混合し、得られた表２に示す組成の外
側部材成形用混合粉末を第１実施例と同じ条件で成形し
て外側部材圧粉体試料１〜２２を用意した。用意した外
側部材圧粉体に内側部材圧粉体を第１実施例と同じ条件
で嵌め合わせ、焼結し得られた試料１〜２２について接
合強度および磁束密度を評価した結果を表２に併せて示
す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２から明かなように、Ｓｉ量が３．５質
量％の試料４では、実用範囲ではあるものの磁束密度の
若干の低下が認められ、Ｓｉ量が３．５質量％を超えた
試料５では、磁束密度の低下が認められた。Ｐ量が０．
７質量％を超えた試料１０では、不純物の粒界析出が生
じて磁束密度が低下している。Ｂ量が０．３質量％を超
えた試料１５では、不純物の粒界析出が生じて磁束密度
が低下するとともに、接合強度の若干の低下も認められ
る。

【００３８】Ｃｕ量が３質量％の試料１８では、Ｃｕの
膨張現象により、磁気特性の低下と接合強度の若干の低
下が認められ、３質量％を超えた試料１９では、Ｃｕの
膨張量が大きくなり過ぎることにより、外側部材と内側
部材の隙間が大きくなって接合強度が低下するととも
に、磁気特性も低下していることが認められる。以上よ
り、Ｓｉ量、Ｐ量、Ｂ量およびＣｕ量が本発明の好適な
範囲であれば、接合強度および磁気特性ともに良好な結
果を示すが、いずれかが本願発明の好適な範囲を逸脱す
ると磁気特性が劣化することが確認された。

【００３９】［第３実施例］第１実施例と同じ条件で用
意した内側部材圧粉体と外側部材圧粉体を表３に示す嵌
め合い寸法差で嵌め合わせて一体化した後、第１実施例
と同じ条件で焼結したものについて、接合強度と磁気特
性を評価した結果を表３に併せて示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３より、嵌め合い寸法差が隙間５μｍの
通り嵌めでは、良好な接合強度を得られるが、隙間１０
μｍの通り嵌めでは、十分な接合が得られず接合強度の
低下が認められる。また、本試験の接合面の径が１５０
ｍｍの場合、締め代が、接合面の径の０．００２５倍
（０．３７５ｍｍ＝３７５μｍ）の締まり嵌めでは良好
な接合強度が得られるが、締め代がより大きい４００μ
ｍの締まり嵌めでは、圧粉体の破損が認められた。

【００４２】［第４実施例］内側部材圧粉体として、鉄
粉に銅粉：１．５質量％、黒鉛粉：１．０質量％と、成
形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛（Ｚｎ−Ｓｔ）を添加
した混合粉末と、ステアリン酸リチウム（Ｌｉ−Ｓｔ）
を添加した混合粉末を用いて第１実施例と同じ条件で圧
粉成形して内側部材圧粉体を用意した。また、外側部材
として、鉄粉と成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を添
加した混合粉末と、ステアリン酸リチウムを添加した混
合粉末を用いて第１実施例と同じ条件で圧粉成形して外
側部材圧粉体を用意した。これらを組み合わせて、締め
代が６０μｍの締まり嵌めで嵌め合わせたものをアンモ
ニア分解ガス雰囲気中とブタン変成ガス雰囲気中で、１
１３０℃に４０分間保持したものについて接合強度と磁
気特性を評価した結果を表４に示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】表４から明かなように、成形潤滑剤として
ステアリン酸亜鉛を用いた内側部材圧粉体と成形潤滑剤
としてステアリン酸亜鉛を用いた外側部材圧粉体を組み
合わせてアンモニア分解ガス雰囲気中で焼結したもの、
成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いた内側部材圧
粉体と成形潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた
外側部材圧粉体を組み合わせてブタン変成ガス雰囲気中
で焼結したもの、および、成形潤滑剤としてステアリン
酸リチウムを用いた内側部材圧粉体と成形潤滑剤として
ステアリン酸リチウムを用いた外側部材圧粉体を組み合
わせてブタン変性ガス雰囲気中で焼結したものでは、い
ずれも良好な接合強度と磁気特性を示すが、特にステア
リン酸リチウムを用いた外側部材圧粉体を用いてブタン
変成ガス雰囲気中で焼結すると、接合強度が極めて高く
なることが確認された。なお、上記表においては、◎：
実用上好適、○：実用上適用可能、△：実用限界、×：
実用上適用不可、とする。

【００４５】

【発明の効果】本発明の永久磁石型ロータは、磁気特性
の良好な外側部材と強度を有する内側部材を焼結接合し
たもので、軽量かつ磁気特性に優れており、本発明の製
造方法によれば、このような優れた永久磁石型ロータを
高い生産性で生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石型ロータの形状の一例
を示す概略図である。

【図２】本発明に係る永久磁石型ロータの形状のもう
一つの例を示す概略図である。

【図３】図２に示した本発明に係る永久磁石型ロータ
の内側部材と外側部材とを嵌め合わせて焼結した後の接
合状態を示す概略図である。

【図４】本発明の実施例で作製した外側部材および内
側部材を示す断面図である。

【符号の説明】

１…外側部材、２…内側部材、３…永久磁石、１２…接
合面、２１…外輪部、２２…内輪部、２３…リブ、２
３ａ…連結リブ、２４…肉抜き部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｇ (72)発明者加賀谷剛千葉県柏市南増尾７−10−25−403 (72)発明者新崎知埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者佐藤浩光埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者福田健児埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者小川博久埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者堀江達郎埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者岡村明拓埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者佐藤克明埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者小松敏泰埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者中原洋一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 5E062 CD04 CE04 CG02 5H002 AA07 AA08 AB05 AB07 AE08 5H615 AA01 BB01 BB14 PP02 PP07 PP28 SS26 TT21 5H622 CA02 CA05 CB04 CB06 PP17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側部材と、軟磁性を有し内周が前記内
側部材の外輪部外周と接する略環状の外側部材と、前記
外側部材の外周に円周方向へ向けて等間隔に複数個配置
された永久磁石とを備え、前記内側部材と前記外側部材
の少なくともいずれか一方は焼結材料で構成され、か
つ、前記内側部材および外側部材は互いに焼結接合され
ていることを特徴とする永久磁石型ロータ。
【請求項２】前記内側部材は、外輪部と軸孔部または
軸部を有する内輪部とをリブで連結して構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型ロータ。
【請求項３】前記リブは円周方向に向けて互いに等間
隔離間した複数個の連結リブからなり、前記永久磁石
は、前記内側部材の前記リブに対向する前記外側部材の
外周上に配置されていることを特徴とする請求項２に記
載の永久磁石型ロータ。
【請求項４】前記外側部材は、Ｃ含有量が０．３質量
％以下で、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる鉄系
焼結材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の永久磁石型ロータ。
【請求項５】前記純鉄系焼結材料は、さらに、Ｓｉ：
３．５質量％以下、Ｐ：０．７質量％以下、Ｂ：０．３
質量％以下、Ｃｕ：３．０質量％以下のうち少なくとも
１種以上を含有することを特徴とする請求項４に記載の
永久磁石型ロータ。
【請求項６】前記外側部材は、飽和磁束密度が１．０
Ｔ以上の磁気特性を有する溶性鋼であることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石型ロータ。
【請求項７】前記内側部材の組成は、ＪＩＳ規格Ｚ２
５５０に規定されるＳＭＦ３種，４種または５種相当で
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
永久磁石型ロータ。
【請求項８】鉄系の合金粉末またはＦｅ粉を主体とす
る混合粉末を圧縮成形した内側部材圧粉体と、内径が前
記内側部材圧粉体の外輪部外周と接する略環状の外側部
材とを嵌め合わせ、両者を焼結して前記内側部材と前記
外側部材とを一体化した後に、前記外側部材の外周上に
永久磁石を配置固定することを特徴とする永久磁石型ロ
ータの製造方法。
【請求項９】前記内側部材圧粉体は、外輪部と軸孔部
または軸部を有する内輪部とを円周方向に向けて互いに
等間隔離間した複数個の連結リブで連結した形状であ
り、前記永久磁石を、前記リブに対向する前記外側部材
の外周上に配置することを特徴とする請求項８に記載の
永久磁石型ロータの製造方法。
【請求項１０】前記外側部材は、Ｆｅ粉に成形潤滑剤
を混合した外側部材成形用混合粉末を圧縮した圧粉体で
あることを特徴とする請求項８または９に記載の永久磁
石型ロータの製造方法。
【請求項１１】前記外側部材は、Ｆｅ粉に成形潤滑剤
を混合した外側部材成形用混合粉末を圧縮した後、焼結
した焼結体であることを特徴とする請求項８または９に
記載の永久磁石型ロータの製造方法。
【請求項１２】前記外側部材成形用混合粉末は、Ｆｅ
−Ｐ粉末、またはＦｅ粉とＦｅ−Ｐ粉末、および成形潤
滑剤を混合した混合粉末であって、前記外側部材成形用
混合粉末のＰ量が０．７質量％以下であることを特徴と
する請求項１０または１１に記載の永久磁石型ロータの
製造方法。
【請求項１３】前記外側部材成形用混合粉末に、さら
に、Ｓｉ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ粉末、Ｆｅ−Ｂ粉末、Ｂを含
む合金鉄粉末、Ｃｕ粉末、およびＣｕ−Ｂ粉末のうち少
なくとも１種以上を添加し、前記外側部材成形用混合粉
末の組成中のＳｉ量が３．５質量％以下、Ｂ量が０．３
質量％以下、Ｃｕ量が３．０質量％以下であることを特
徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の永久磁石
型ロータの製造方法。
【請求項１４】前記外側部材は、飽和磁束密度が１．
０Ｔ以上の磁気特性を有する溶性鋼であることを特徴と
する請求項８または９に記載の永久磁石型ロータの製造
方法。
【請求項１５】前記内側部材圧粉体の組成は、ＪＩＳ
規格Ｚ２５５０に規定されるＳＭＦ３種，４種または５
種相当であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれ
かに記載の永久磁石型ロータの製造方法。
【請求項１６】焼結過程の８００℃以上の高温域にお
ける内側部材の熱膨張量が外側部材の熱膨張量よりも大
きくなる組成の内側圧粉体を用いることを特徴とする請
求項８〜１５のいずれかに記載の永久磁石型ロータの製
造方法。
【請求項１７】前記外側部材の内径と、前記内側部材
の外径との嵌め合い寸法差が隙間５μｍ以下の通り嵌
め、または締め代が接合面の径の０．００２５倍以内の
締まり嵌めであることを特徴とする請求項８〜１６のい
ずれかに記載の永久磁石型ロータの製造方法。
【請求項１８】亜鉛を含有する成形潤滑剤を用いて前
記内側部材圧粉体を成形するとともに、浸炭性雰囲気中
で焼結することを特徴とする請求項８〜１７のいずれか
に記載の永久磁石型ロータの製造方法。