JP2003319621A - 一体成形磁石回転子の製造方法 - Google Patents
一体成形磁石回転子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】有機材料を用いない場合であっても磁粉と積層
鋼板を一体成形することのできる回転子及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】一体成形磁石回転子の製造方法であって、
鋼板に磁石位置を加工する工程と、鋼板を複数積層する
工程と、磁石位置に磁性粉を挿入する工程と、磁性粉を
加圧及び通電する工程と、を有することを特徴とする。
また第二の手段として、第一の手段において、磁性粉を
加圧及び通電する工程は、外部磁界により磁性粉を配向
させながら行う工程であることを特徴とする。
鋼板を一体成形することのできる回転子及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】一体成形磁石回転子の製造方法であって、
鋼板に磁石位置を加工する工程と、鋼板を複数積層する
工程と、磁石位置に磁性粉を挿入する工程と、磁性粉を
加圧及び通電する工程と、を有することを特徴とする。
また第二の手段として、第一の手段において、磁性粉を
加圧及び通電する工程は、外部磁界により磁性粉を配向
させながら行う工程であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁鋼板と磁石とが
一体に成形される回転子及びその製造方法に関する。
一体に成形される回転子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転子を構成する軟磁性材料と硬
質磁性材料とを接着レスで機械的に強固に一体化する技
術として例えば特開平１１−２０６０７５号公報及び特
開平１０−３０４６１０号公報に記載されている。しか
し、どちらの公報にも硬質磁性材料即ち磁石材料に樹脂
を使用したボンド磁石を用いており、特開平１１−２０
６０７５号公報では軟磁性材料にポリアミド，液晶ポリ
マー，ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可
塑性樹脂を使用した技術が、特開平１０−３０４６１０
号公報にはボンド磁石のバインダに樹脂を用いる技術，
焼結磁石とボンド磁石との組み合わせで成形する技術が
記載されている。
質磁性材料とを接着レスで機械的に強固に一体化する技
術として例えば特開平１１−２０６０７５号公報及び特
開平１０−３０４６１０号公報に記載されている。しか
し、どちらの公報にも硬質磁性材料即ち磁石材料に樹脂
を使用したボンド磁石を用いており、特開平１１−２０
６０７５号公報では軟磁性材料にポリアミド，液晶ポリ
マー，ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可
塑性樹脂を使用した技術が、特開平１０−３０４６１０
号公報にはボンド磁石のバインダに樹脂を用いる技術，
焼結磁石とボンド磁石との組み合わせで成形する技術が
記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁石と積層鋼板とを一
体成形した回転子はエアコンの圧縮器や搬送用モータ，
ハイブリッド自動車用モータ，ブレーキモータ等に使用
できる。
体成形した回転子はエアコンの圧縮器や搬送用モータ，
ハイブリッド自動車用モータ，ブレーキモータ等に使用
できる。
【０００４】しかしながら、用途によっては１５０℃以
上の環境温度で使用するため、樹脂等の有機材料を使用
すると耐熱性において未だ課題がある。また有機材料を
使用することとすると磁性粉の体積率を増加させるのが
困難であるという課題もある。
上の環境温度で使用するため、樹脂等の有機材料を使用
すると耐熱性において未だ課題がある。また有機材料を
使用することとすると磁性粉の体積率を増加させるのが
困難であるという課題もある。
【０００５】磁石の耐熱性を高くするためには、高温ま
で高保磁力であること、減磁曲線の角型が保たれている
ことが必要である。このような熱減磁しにくい磁石を一
体成形で積層鋼板内に作成するためには、有機材料を用
いない手法が有効である。
で高保磁力であること、減磁曲線の角型が保たれている
ことが必要である。このような熱減磁しにくい磁石を一
体成形で積層鋼板内に作成するためには、有機材料を用
いない手法が有効である。
【０００６】そこで、本出願に係る発明の目的は、有機
材料を用いることなく磁粉と積層鋼板を一体成形するこ
とのできる回転子及びその製造方法を提供することにあ
る。
材料を用いることなく磁粉と積層鋼板を一体成形するこ
とのできる回転子及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第一の手段は、一体成形磁石回転子の製造方法であっ
て、鋼板に磁石位置を加工する工程と、鋼板を複数積層
する工程と、磁石位置に磁性粉を挿入する工程と、磁性
粉を加圧及び通電する工程と、を有することを特徴とす
る。
の第一の手段は、一体成形磁石回転子の製造方法であっ
て、鋼板に磁石位置を加工する工程と、鋼板を複数積層
する工程と、磁石位置に磁性粉を挿入する工程と、磁性
粉を加圧及び通電する工程と、を有することを特徴とす
る。
【０００８】また第二の手段は、第一の手段において、
磁性粉を加圧及び通電する工程は、外部磁界により磁性
粉を配向させながら行う工程であることを特徴とする。
磁性粉を加圧及び通電する工程は、外部磁界により磁性
粉を配向させながら行う工程であることを特徴とする。
【０００９】加えて第三の手段は、第一の手段におい
て、磁石位置に磁性粉を挿入する工程は、磁石位置に低
融点金属粉も挿入する工程であることを特徴とする。
て、磁石位置に磁性粉を挿入する工程は、磁石位置に低
融点金属粉も挿入する工程であることを特徴とする。
【００１０】そして第四の手段は、第三の手段におい
て、磁性粉を加圧及び通電する工程は、外部磁界により
磁性粉を配向させながら行い、また低融点金属粉付近に
通電することを特徴とする。
て、磁性粉を加圧及び通電する工程は、外部磁界により
磁性粉を配向させながら行い、また低融点金属粉付近に
通電することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本出願に係る発明の実施態
様について説明する。
様について説明する。
【００１２】図１は、磁石の構成要素である鋼板２を示
す。鋼板２は円板状に加工し、シャフトとなる位置に円
形の穴３を開けてある。鋼板の厚さは望ましくは０.１
−０.５mm の範囲であるとよく、材質は珪素鋼板或いは
その他合金鋼板であるとよい。また、鋼板２には絶縁膜
が塗装等の手法により形成されており、積層したときの
鋼板間の電気的絶縁を保つ。絶縁膜の厚さは０.１ −１
００μｍであることが望ましい。また、鋼板２は加工後
に熱処理により歪みを除去することは有用である。
す。鋼板２は円板状に加工し、シャフトとなる位置に円
形の穴３を開けてある。鋼板の厚さは望ましくは０.１
−０.５mm の範囲であるとよく、材質は珪素鋼板或いは
その他合金鋼板であるとよい。また、鋼板２には絶縁膜
が塗装等の手法により形成されており、積層したときの
鋼板間の電気的絶縁を保つ。絶縁膜の厚さは０.１ −１
００μｍであることが望ましい。また、鋼板２は加工後
に熱処理により歪みを除去することは有用である。
【００１３】次に、図２で示すように、磁石位置４を加
工する。磁石位置は鋼板２の外形とシャフト用の穴３の
間に設けられる。磁石位置４の形状は長方形，正方形，
アーク形或いはかまぼこ形でよい。磁石位置の数は設計
により決まるので特に限定はない。なお、図２のような
アーク型の場合、一般にこのような形状で磁石を形成す
るには加工コストが高価となり、回転子或いはモータの
価格が上昇してしまうが、本出願に係る一体成形加工の
採用によりこのような磁石形状でも粉の価格（材料費）
及び工程の価格のみであり、磁石の研削或いは研磨など
の機械加工費が不要となり、安価な回転子を提供するこ
とが可能となる。
工する。磁石位置は鋼板２の外形とシャフト用の穴３の
間に設けられる。磁石位置４の形状は長方形，正方形，
アーク形或いはかまぼこ形でよい。磁石位置の数は設計
により決まるので特に限定はない。なお、図２のような
アーク型の場合、一般にこのような形状で磁石を形成す
るには加工コストが高価となり、回転子或いはモータの
価格が上昇してしまうが、本出願に係る一体成形加工の
採用によりこのような磁石形状でも粉の価格（材料費）
及び工程の価格のみであり、磁石の研削或いは研磨など
の機械加工費が不要となり、安価な回転子を提供するこ
とが可能となる。
【００１４】次に図３に示すように鋼板２を積層する。
積層方向は図３において示すように、回転子の軸方向で
あり、磁石位置４は積層してもつながっている。鋼板２
は接着剤などで接着するか或いは積層鋼板を機械的に固
定しても良い。積層長さは、回転子１本分或いはそれよ
り長くして、磁石を形成した後で切断しても良い。磁石
粉の成形或いは磁界中成形を進めるには、加圧力あるい
は配向磁界の条件が重要になる。
積層方向は図３において示すように、回転子の軸方向で
あり、磁石位置４は積層してもつながっている。鋼板２
は接着剤などで接着するか或いは積層鋼板を機械的に固
定しても良い。積層長さは、回転子１本分或いはそれよ
り長くして、磁石を形成した後で切断しても良い。磁石
粉の成形或いは磁界中成形を進めるには、加圧力あるい
は配向磁界の条件が重要になる。
【００１５】そして図４に示すように磁粉を注入後、加
圧冶具６により加圧する。加圧力は５０kg／cm2から５
００kg／cm2が目安である。加圧冶具６が導電性材料の
カーボン或いは耐熱金属材料であれば加圧成形と同時に
電流を供給することができる。磁粉は磁石となる磁性材
料粉のみか、磁性材料粉と非磁性粉となる。磁粉は、Ｎ
ｄＦｅＢ系，ＳｍＦｅＮ系，他の希土類元素と強磁性金
属との化合物からなる粉でよい。粉の大きさは１−１０
０μｍであり、表面に非磁性金属膜を形成させた磁粉で
も良い。成形時にコイル或いは磁石を積層鋼板２の外周
側に置いて磁界を磁石部に印加しながら成形すると、印
加磁界が十分な大きさになっている場合磁粉の向きが配
向するようになる。このような磁粉の配向は磁石の異方
性を高めるので磁石性能が向上する。配向はラジアル配
向，一転に集中した集中配向，制限は状の配向がある。
ＮｄＦｅＢ、あるいはＳｍＦeＮ系磁粉には５０００ｋ
Ｏe以上の磁界が必要となる。加圧冶具６あるいは通電
用冶具により磁石粉を通電する。通電すると磁粉の温度
がジュール熱により上昇し通電量を増加させると磁粉の
表面付近の温度が上昇する。磁粉の表面同士が接触して
表面付近のみ溶解する。磁粉に非磁性の低融点金属粉を
混合させた場合には、非磁性金属粉の表面温度上昇によ
り、非磁性金属粉のみ軟化溶解する。非磁性金属粉とし
て用いたのは１−１００μｍの径のＡｌ，Ｓｎ，Ｚｎ，
Ｂｉ等である。この種の非磁性金属箔も使用することが
できる。非磁性金属箔を用いる場合には積層鋼板になる
べく近い位置に非磁性金属箔を注入或いは挿入する。こ
れにより、積層鋼板の加工面付近で強固に非磁性金属と
磁粉が固まり、積層鋼板と磁石の一体化が用意となる。
ＮｄＦｅＢ系磁粉を用いる場合には粉を窒素雰囲気中で
注入し、真空中或いは不活性ガス雰囲気中で加圧及び通
電する。磁粉を配向させる場合は、印加磁界は３０〜１
００ｋＯｅである。配向しているかどうかは磁粉自体の
配向を調べるか、磁石位置から磁石を切断して磁気特性
を評価することにより評価できる。ＮｄＦｅＢ系磁粉の
場合、ＮｄＦｅＢは１０００℃でも分解せずに室温に戻
しても磁気特性が確保されるので、通電量を高く設定で
きる。通電量は鋼板の変形を抑える温度にするように設
定される。通電中は積層鋼板の積層方向には絶縁層があ
るために、積層鋼板間には電流が流れにくい。積層鋼板
間よりも磁粉あるいは非磁性粉の方に集中して流れるよ
うにできる。また、磁界印加によりＮｄＦｅＢのｃ軸を
積層鋼板の面内のいずれの方向かに向けて異方性を付加
しても良い。このような異方性をつけることで、磁石の
Ｂｒなどの特性が向上し、高誘起電力を確保できる。Ｎ
ｄＦｅＢ系磁粉を用いる場合、通電中の温度は７００℃
以下である。ＳｍＦｅＮ系磁粉等の窒素と希土類元素を
含んだ磁性粉の場合には磁粉が通電加熱による温度上昇
で分解しやすいため、通電量を抑えることが必要であ
る。その温度は６００℃以下である。低融点費磁性金属
粉(Ａｌ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)或いは低融点非磁性金属箔
（Ａｌ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ）を用いれば６００℃以下の
低温でこのような窒素を含む磁粉の成形が可能になる。
電極かつ加圧冶具６の材料はカーボン或いはＮｉ系金属
などの耐熱合金が望ましい。
圧冶具６により加圧する。加圧力は５０kg／cm2から５
００kg／cm2が目安である。加圧冶具６が導電性材料の
カーボン或いは耐熱金属材料であれば加圧成形と同時に
電流を供給することができる。磁粉は磁石となる磁性材
料粉のみか、磁性材料粉と非磁性粉となる。磁粉は、Ｎ
ｄＦｅＢ系，ＳｍＦｅＮ系，他の希土類元素と強磁性金
属との化合物からなる粉でよい。粉の大きさは１−１０
０μｍであり、表面に非磁性金属膜を形成させた磁粉で
も良い。成形時にコイル或いは磁石を積層鋼板２の外周
側に置いて磁界を磁石部に印加しながら成形すると、印
加磁界が十分な大きさになっている場合磁粉の向きが配
向するようになる。このような磁粉の配向は磁石の異方
性を高めるので磁石性能が向上する。配向はラジアル配
向，一転に集中した集中配向，制限は状の配向がある。
ＮｄＦｅＢ、あるいはＳｍＦeＮ系磁粉には５０００ｋ
Ｏe以上の磁界が必要となる。加圧冶具６あるいは通電
用冶具により磁石粉を通電する。通電すると磁粉の温度
がジュール熱により上昇し通電量を増加させると磁粉の
表面付近の温度が上昇する。磁粉の表面同士が接触して
表面付近のみ溶解する。磁粉に非磁性の低融点金属粉を
混合させた場合には、非磁性金属粉の表面温度上昇によ
り、非磁性金属粉のみ軟化溶解する。非磁性金属粉とし
て用いたのは１−１００μｍの径のＡｌ，Ｓｎ，Ｚｎ，
Ｂｉ等である。この種の非磁性金属箔も使用することが
できる。非磁性金属箔を用いる場合には積層鋼板になる
べく近い位置に非磁性金属箔を注入或いは挿入する。こ
れにより、積層鋼板の加工面付近で強固に非磁性金属と
磁粉が固まり、積層鋼板と磁石の一体化が用意となる。
ＮｄＦｅＢ系磁粉を用いる場合には粉を窒素雰囲気中で
注入し、真空中或いは不活性ガス雰囲気中で加圧及び通
電する。磁粉を配向させる場合は、印加磁界は３０〜１
００ｋＯｅである。配向しているかどうかは磁粉自体の
配向を調べるか、磁石位置から磁石を切断して磁気特性
を評価することにより評価できる。ＮｄＦｅＢ系磁粉の
場合、ＮｄＦｅＢは１０００℃でも分解せずに室温に戻
しても磁気特性が確保されるので、通電量を高く設定で
きる。通電量は鋼板の変形を抑える温度にするように設
定される。通電中は積層鋼板の積層方向には絶縁層があ
るために、積層鋼板間には電流が流れにくい。積層鋼板
間よりも磁粉あるいは非磁性粉の方に集中して流れるよ
うにできる。また、磁界印加によりＮｄＦｅＢのｃ軸を
積層鋼板の面内のいずれの方向かに向けて異方性を付加
しても良い。このような異方性をつけることで、磁石の
Ｂｒなどの特性が向上し、高誘起電力を確保できる。Ｎ
ｄＦｅＢ系磁粉を用いる場合、通電中の温度は７００℃
以下である。ＳｍＦｅＮ系磁粉等の窒素と希土類元素を
含んだ磁性粉の場合には磁粉が通電加熱による温度上昇
で分解しやすいため、通電量を抑えることが必要であ
る。その温度は６００℃以下である。低融点費磁性金属
粉(Ａｌ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)或いは低融点非磁性金属箔
（Ａｌ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ）を用いれば６００℃以下の
低温でこのような窒素を含む磁粉の成形が可能になる。
電極かつ加圧冶具６の材料はカーボン或いはＮｉ系金属
などの耐熱合金が望ましい。
【００１６】成形後の一体成形磁石を図５に示す。Ｎｄ
ＦｅＢ系磁石が積層鋼板と一体成形した磁石の場合その
特性は原料となる磁粉の組成，粒径，配向などにより異
なるが、Ｂｒ（残留磁束密度）が０.５−１.２Ｔ、ｉＨ
ｃ（保磁力）が２０ｋＯｅの磁石を成形することが可能
である。非磁性金属と混合させた場合でもこのような特
性を確保できる。ＳｍＦｅＮ系磁石の場合には通電加熱
によりＳｍＦｅＮを分解せずに積層鋼板と一体成形する
ことが可能である。このときの磁石の磁気特性はＢｒ
（残留磁束密度）が０.５−１.０Ｔ、ｉＨｃ（保磁力）
が２０ｋＯｅの磁石を成形することが可能である。成形
後に中心部にシャフト５を入れて図６に示すような回転
子を提供できる。
ＦｅＢ系磁石が積層鋼板と一体成形した磁石の場合その
特性は原料となる磁粉の組成，粒径，配向などにより異
なるが、Ｂｒ（残留磁束密度）が０.５−１.２Ｔ、ｉＨ
ｃ（保磁力）が２０ｋＯｅの磁石を成形することが可能
である。非磁性金属と混合させた場合でもこのような特
性を確保できる。ＳｍＦｅＮ系磁石の場合には通電加熱
によりＳｍＦｅＮを分解せずに積層鋼板と一体成形する
ことが可能である。このときの磁石の磁気特性はＢｒ
（残留磁束密度）が０.５−１.０Ｔ、ｉＨｃ（保磁力）
が２０ｋＯｅの磁石を成形することが可能である。成形
後に中心部にシャフト５を入れて図６に示すような回転
子を提供できる。
【００１７】以上のように有機材料を用いない場合であ
っても磁粉と積層鋼板を一体成形することが可能とな
り、安価かつ形状自由度の高い磁石と積層鋼板を一体化
させた回転子を作成できる。このような回転子は種種の
モータ用回転子に使用できる。
っても磁粉と積層鋼板を一体成形することが可能とな
り、安価かつ形状自由度の高い磁石と積層鋼板を一体化
させた回転子を作成できる。このような回転子は種種の
モータ用回転子に使用できる。
【００１８】
【発明の効果】有機材料を用いることなく磁粉と積層鋼
板を一体成形することが可能となる。
板を一体成形することが可能となる。
【図１】磁石の構成要素である鋼板２を示す図。
【図２】磁石位置４を加工した鋼板２を示す図。
【図３】鋼板２を積層した図。
【図４】積層した鋼板に磁粉を注入後、加圧冶具６によ
り加圧する図。
り加圧する図。
【図５】成形後の一体成形磁石を示す図。
【図６】実施例に係る回転子を示す図。
１，２…鋼板、３…穴、４…磁石位置、５…シャフト、
６…加圧冶具。
６…加圧冶具。
Claims (4)
- 【請求項１】鋼板に磁石位置を加工する工程と、 前記鋼板を複数積層する工程と、 前記磁石位置に磁性粉を挿入する工程と、 前記磁性粉を加圧及び通電する工程と、を有することを
特徴とする磁石回転子の製造方法。 - 【請求項２】前記磁性粉を加圧及び通電する工程は、 外部磁界により磁性粉を配向させながら行う工程である
請求項１記載の磁石回転子の製造方法。 - 【請求項３】前記磁石位置に磁性粉を挿入する工程は、 前記磁石位置に低融点金属粉も挿入する工程である請求
項１記載の磁石回転子の製造方法。 - 【請求項４】前記磁性粉を加圧及び通電する工程は、 外部磁界により磁性粉を配向させながら行い、また低融
点金属粉付近に通電する請求項３記載の磁石回転子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002121590A JP2003319621A (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 一体成形磁石回転子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002121590A JP2003319621A (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 一体成形磁石回転子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003319621A true JP2003319621A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29537442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002121590A Withdrawn JP2003319621A (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 一体成形磁石回転子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003319621A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016032027A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 日東電工株式会社 | 永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法 |
| JP2016032026A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 日東電工株式会社 | 永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法 |
| WO2021253663A1 (zh) * | 2020-08-04 | 2021-12-23 | 横店集团英洛华电气有限公司 | 机壳与磁瓦粘合辅助装置 |
-
2002
- 2002-04-24 JP JP2002121590A patent/JP2003319621A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016032027A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 日東電工株式会社 | 永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法 |
| JP2016032026A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 日東電工株式会社 | 永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法 |
| WO2021253663A1 (zh) * | 2020-08-04 | 2021-12-23 | 横店集团英洛华电气有限公司 | 机壳与磁瓦粘合辅助装置 |
| GB2599060A (en) * | 2020-08-04 | 2022-03-23 | Hengdian Group Innuovo Electric Co Ltd | Housing and auxiliary arc magnet bonding device |
| GB2599060B (en) * | 2020-08-04 | 2023-01-25 | Hengdian Group Innuovo Electric Co Ltd | Auxiliary device for bonding casing and magnets |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040827 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
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