JP2004072818A

JP2004072818A - 回転形モータ用永久磁石の製造方法及びその製造装置

Info

Publication number: JP2004072818A
Application number: JP2002224707A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Yasumura; 安村　隆明
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】小型化で製造コストの低い回転形モータ用の磁石を得る。
【解決手段】本発明の回転形モータ用永久磁石の製造方法は、磁石材料の微粉末を金型に充填し磁界を印加しながら加圧して所定形状の成形品に成形する成形工程と、成形品を焼結する焼結工程と、焼結した成形品を時効処理する時効処理工程と、時効処理した成形品を着磁する着磁工程とからなり、成形工程は、金型または磁界を発生する磁界発生装置を回転させることにより一種類の金型で配向方向を任意に変えた成形品を作製するもので、金型の平面形状を多角形状にしてもよい。
また、着磁工程は磁場を発生させる空心コイルの略中央部に磁石を載置する着磁台は、磁場の方向に対して回転可能にし、着磁方向を任意に変えるようにしたものである。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、Ｈａｌｂａｃｈ配列させた磁石を搭載した回転形モータのロータに使用する永久磁石の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型で高トルクを必要としコギングの小さい産業用の回転形モータの場合、磁気特性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石が用いられている。また、寸法精度がよく、低コストにできる磁石として、樹脂結合形ボンド磁石が用いられている。しかし、いずれの磁石ともコストが高く、モータ全体に占める磁石のコスト割合が大きい。このため磁石特性を有効に利用する必要があり、これらを解決する手段として、磁石の極配向やＨａｌｂａｃｈ配列を利用したロータが提案されている。
永久磁石をＨａｌｂａｃｈ配列にする特許として、円筒状異方性磁石の磁石製造装置（特開平５−１０１９５６）、永久磁石を埋め込んだモータの作製方法（特開平１０−１９１５８５）、アウタロータ型永久磁石型モータ（特開平１１−３０８７９３）などがある。
焼結磁石の代表的な製造方法について、図６に示す焼結磁石の工程に沿って述べる。成形は図７に示す磁場成型機を用いた。その金型部を拡大した断面を図８に示す。１は金型、４、５は磁極コイル、６は配向方向（着磁方向）、７は磁石である。金型１は、ダイス１ａ、上パンチ１ｂ、下パンチ１ｃからなる。
まず、２ミクロン程度に微粉砕した磁石粉末の原料をダイス１ａと下パンチ１ｃの空間に充填する。つぎに、これを磁場中成形する。磁場中成形は、上パンチ１ｂにより加圧しながら磁極コイル４，５により発生した磁場が印加され、充填した粉体を配向することで粉体の結晶方向をそろえる。この場合、配向方向の個数の半分もの金型を作製する必要がある。つぎに、成形した磁石の成形品を高温で焼結した後、時効処理を施し、所定の形状に仕上げる。つぎに配向方向と同方向に着磁する。このため、着磁用の着磁ヨークを、着磁方向の個数の半分もの個数だけ作製する必要がある。最後に着磁した永久磁石をＨａｌｂａｃｈ配列させて組み立て、ロータ用の磁石とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のＨａｌｂａｃｈ配列を利用するには次のような問題がある。
先ず、磁石形状、着磁方向が何通りもあり、それに伴い何通りもの金型を製作しなければならず製造コストが高くなる。また、着磁方向が何通りもあるので、それに伴い、何通りもの着磁ヨークを製作しなければならず製造コストが高くなる。
そこで、本発明は小型化で製造コストの低い回転形モータ用磁石を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明はつぎの構成にしている。
（１）　磁石の微粉末を金型に充填し磁界を印加しながら加圧して所定形状の成形品に成形する成形工程と、前記成形品を焼結する焼結工程と、前記焼結した成形品を時効処理する時効処理工程と、時効処理した成形品を着磁する着磁工程とからなる回転形モータのロータ用永久磁石の製造方法において、前記成形工程は、前記金型または前記磁界を発生する磁界発生装置のいずれか一方を回転させることにより一種類の金型で配向方向を任意に変えた成形品を作製するもので、前記金型の平面形状を多角形状にしてもよい。
本構成により、成形用の金型を一種類にできるためモータの製造コストを大幅に低減できる。
（２）前記着磁工程は磁場を発生させる空心コイルの略中央部に磁石を載置する着磁台は、前記磁場の方向に対して回転可能にし、着磁方向を任意に変えるようにしたものである。
本構成により、磁石の形状に応じて作製していた着磁用の着磁ヨークが不要となるため、磁石の製造コストを大幅低減できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明に用いた磁場成形機の部分拡大側面図、図２は、金型と磁極コイル金型を上面から見た平面図である。図中同じ部品は同じ符号を示し、従来の技術で述べた符号は説明を省略する。金型１のダイス１ａは、正六角形の形状とし中心軸に対して回転できるようにしている。図３は着磁装置、図４は図３の平面図である。図において、２、３は回転取付部材、８は空心コイル、９は回転方向、１０は磁石７を載置する着磁台、１２は磁石７を固定する固定部材、１１は磁場の方向、１４は回転駆動手段である。
つぎに、磁石の作製方法について述べる。
（１）第１番目の配向方向の磁石を作製する。
（２）金型にＮｄ−Ｆｅ−Ｂの微粉末原料を充填する。その後、磁極コイル４，５を固定した状態で磁場方向１１に印加しながら上パンチ１ｂと下パンチ１ｃを加圧方向１３に加圧して成形品を作製する。
（３）成形品を焼結、時効処理、仕上げ加工の各工程を行う。
（４）　仕上げ加工の終ったものを着磁する。
空心コイル８の中央部分に配置した着磁台１０に仕上げ加工が終った磁石を　　　載せ、固定部部材１３により固定する。そして着磁台１０を回転駆動手段１４により回転させ第１番目の着磁の方向を配向方向６に合わせる。次に空心コイル８に電流を流し、磁場を発生させて着磁する。
（５）　つぎに、第２番目の配向方向の磁石を作製する。
配向方向を変える際に、金型１を回転させ第２番目の配向方向とする。後は（２）と同じ手順で成形を行う。
図２に示すように金型の回転のためには、多角形上の金型が有効で、同じ金型でも配向方向６が異なった磁石７の作製が可能になる。
（６）　これ以後は（３）と同じ手順で焼結、時効処理、仕上げ加工を行う。
（７）　つぎに着磁を行う
着磁台１０を（４）と同様にして回転させ第２番目の配向方向６に合わせ、空心コイル８に電流を流して着磁する。
（８）第３番目以降の配向方向をもつ磁石についても、上記（２）〜（７）を繰り返すことにより作製できる。
（９）第８番目の配向方向をもつ磁石の着磁が終ったら、第１番目から第８番目の磁石を配置して組み立てると、図５に示すリング状の磁石が得られる。
このように、一つの金型を用いて回転することにより多方向に配向した磁石を作製できるため、高価な金型を多種作製する必要はない。また、着磁台を回転させることにより、任意の方向の着磁が容易に行なえるので、大幅なコストダウンになる。また、従来必要であった着磁ヨークの作製費用がかからない。
本発明の磁石により、同じ製造コストで表面磁束密度を１．１〜１．２倍にできる。従がって表面磁束密度を大きくする分だけ、磁石の大きさを小さくすることができるため、回転型モータのロータを従来のロータと比較し約１０％程度小さくできる。
なお、本実施例では、金型を回転して配向方向を変えたが、磁場発生装置を回転させてもよい。また、金型を八角形としたが、これ以外の多角形としてもよい。また、焼結磁石でなく樹脂結合形磁石としても同様な効果が得られる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、金型を回転させて磁石を成形するので、一種類の金型で任意の配向方向の成形ができる。したがって、金型の製作費用が大幅に削減できる。また、着磁方向を任意にできる着磁装置を用いることにより着磁ヨークの作製費用がかからない。このようにして作製した永久磁石をＨａｌｂａｃｈ配列させて回転形モータのロータに搭載することにより、従来の同性能のモータロータより約５％コストダウンでき、また、従来の同性能のモータロータより約１０％程度小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁場成型機を示す部分拡大側面図である。
【図２】図１における金型、磁場コイルを示す上面図である。
【図３】本発明の着磁装置の側断面図である。
【図４】図３の上面図である。
【図５】本発明のＨａｌｂａｃｈ配列させたモータ用磁石を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に用いた永久磁石製造工程を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に用いた磁場成型機の全体構成を示す側面図である。
【図８】従来の金型および磁場コイルを示す上面図である。
【符号の説明】
１　金型
１ａ　ダイス
１ｂ　上パンチ
１ｃ　下パンチ
４、５　磁極コイル
６　配向方向（着磁方向）
７　磁石
８　空心コイル
９　回転方向
１０　着磁台
１１　磁場の方向
１２　加圧方向
１３　固定部材
１４　回転駆動手段

Claims

磁石材料の微粉末を金型に充填し磁界を印加しながら加圧して所定形状の成形品に成形する成形工程と、前記成形品を焼結する焼結工程と、前記焼結した成形品を時効処理する時効処理工程と、時効処理した成形品を着磁する着磁工程とからなる回転形モータ用永久磁石の製造方法において、
前記成形工程は、前記金型または前記磁界を発生する磁界発生装置のいずれか一方を回転させることにより一種類の金型で配向方向を任意に変えた成形品を作製することを特徴とする回転形モータ用永久磁石の製造方法。
前記金型の平面形状を多角形状にしたことを特徴とする請求項１記載の回転形モータ用永久磁石の製造方法。
前記着磁工程は磁場を発生させる空心コイルの略中央部に磁石を載置する着磁台は、前記磁場の方向に対して回転可能にし、着磁方向を任意に変えるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の回転形モータのロータ用永久磁石の製造方法。
中央部に磁石材料の微粉末を充填する磁石形状の空間をもつ金型と、前記磁石材料の微粉末を加圧する上下のパンチと、前記金型の両側に設置され前記磁石材料の微粉末に磁界を印加する磁極コイルと、前記パンチを駆動する駆動装置とからなり、前記磁石材料の微粉末に磁界を印加しながら加圧して所定の配向方向をもつ成形品を成形する磁場成形装置において、
前記金型は前記配向方向を任意に変えることができる回転型にしたことを特徴とする磁場成形装置。
前記金型は平面形状を多角形としたことを特徴とする請求項４記載の磁場成形装置。
磁場を発生させる空心コイルと、その中央部分に配置した磁石の成形品を搭載する着磁台と、前記磁石を固定する固定部材とを備え、前記空心コイルに電流を流して磁場を発生させ前記磁石を着磁する着磁装置において、前記着磁台は前記磁場の方向に対して回転可能にし、着磁方向を任意に変えるようにしたことを特徴とする着磁装置。
前記着磁台の外周部を円弧とし、これを回転する駆動部を前記円弧部に設けたことを特徴とする請求項６記載の着磁装置。