JP2007270207A - Soft magnetic material for magnetic circuit and actuator - Google Patents

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Akikazu Matsumoto
晃和 松本
Takashi Kamasaka
剛史 釜坂
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Aisin Takaoka Co Ltd
Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soft magnetic material for a magnetic circuit whose magnetic properties such as magnetic flux density and magnetic permeability can be further improved, and to provide an actuator. <P>SOLUTION: The soft magnetic material for a magnetic circuit is formed of an iron-based solidified metal provided with a matrix structure essentially consisting of ferrite and an iron-carbon compound dispersed into the matrix structure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は磁気回路用軟磁性材料およびアクチュエータに関する。   The present invention relates to a soft magnetic material for a magnetic circuit and an actuator.

従来、特許文献1には、鋼板を積層させることによりアッパーコアおよびロアコアを形成したアクチュエータが開示されている。特許文献2には、内部と内部を被覆する表面部とをもつ磁性材料が提供されている。このものによれば、磁性材料の内部は、電気絶縁被膜で被覆された軟磁性粒子の集合体を固めた圧粉体を焼結することにより形成されている。表面部は浸炭焼き入れ、真空焼き入れ等で硬化されている。特許文献3には、鋳鉄溶湯を鋳造して凝固させることにより球状黒鉛または芋虫状黒鉛を生成させた凝固体を形成し、凝固体を熱処理して形成した磁気回路部材が開示されている。
特開2003−318025号公報 特開2003−272910号公報 特開2002−322532号公報
Conventionally, Patent Document 1 discloses an actuator in which an upper core and a lower core are formed by laminating steel plates. Patent Document 2 provides a magnetic material having an interior and a surface portion covering the interior. According to this, the inside of the magnetic material is formed by sintering a green compact obtained by hardening an aggregate of soft magnetic particles coated with an electrical insulating coating. The surface is hardened by carburizing or vacuum quenching. Patent Document 3 discloses a magnetic circuit member formed by casting a cast iron melt and solidifying it to form a solidified body in which spheroidal graphite or worm-like graphite is produced, and heat-treating the solidified body.
JP 2003-318025 A JP 2003-272910 A JP 2002-322532 A

特許文献1に係る技術によれば、鋼板を積層させることにより鋼板間の境界の電気抵抗が高くなるため、渦電流が発生したとしても、渦電流のループが制限され、渦電流損失が低減される。しかし磁束密度を高くするには限界がある。更に、特許文献1に係る技術によれば、プレス型で打ち抜いた鋼板を多数枚厚み方向に積層させる方式が採用されているため、コストが高くなり易い。殊に、シリコンを含む鋼板は硬いため、プレス型による打ち抜きには限界があり、コストアップとなり易い。更に、鋼板を積層させるアッパーコアやロアコアの三次元形状の設計の自由度が制限されてしまうおそれがある。   According to the technique according to Patent Document 1, by laminating steel plates, the electric resistance at the boundary between the steel plates is increased. Therefore, even if eddy current is generated, the loop of eddy current is limited, and eddy current loss is reduced. The However, there is a limit to increasing the magnetic flux density. Furthermore, according to the technique according to Patent Document 1, since a method of laminating a number of steel plates punched with a press die in the thickness direction is employed, the cost tends to increase. In particular, since a steel plate containing silicon is hard, there is a limit to punching with a press die, which tends to increase costs. Furthermore, there is a possibility that the degree of freedom in designing the three-dimensional shape of the upper core and the lower core on which the steel plates are laminated may be limited.

また、特許文献2に係る技術によれば、軟磁性粒子に被覆されている電気絶縁被膜が高い電気抵抗を有するため、渦電流が発生したとしても、渦電流のループが制限され、渦電流損失が低減される。更に、電気絶縁被膜で被覆された軟磁性粒子の集合体を固めて内部が形成されているため、打ち抜いた鋼板を多数枚厚み方向に積層させる方式に比較して、磁性材料の三次元形状の設計の自由度が確保され易い。しかし軟磁性粒子には電気絶縁被膜が被覆されているため、磁束密度および透磁率を高くするには限界がある。   Further, according to the technology according to Patent Document 2, since the electrical insulating coating coated with the soft magnetic particles has a high electrical resistance, even if an eddy current is generated, the eddy current loop is limited and the eddy current loss is reduced. Is reduced. Furthermore, since the inside of the soft magnetic particles coated with the electrical insulating film is hardened, the interior is formed. Compared to the method of stacking a number of punched steel sheets in the thickness direction, the three-dimensional shape of the magnetic material A degree of freedom in design is easily secured. However, since the soft magnetic particles are coated with an electrical insulating coating, there is a limit to increasing the magnetic flux density and permeability.

また、特許文献3に係る技術によれば、鋳鉄の溶湯を鋳造して球状黒鉛または芋虫状黒鉛を有する磁気回路部材を形成するため、磁気回路部材の三次元形状の設計の自由度が確保され易い。更に、球状黒鉛または芋虫状黒鉛は基地組織に比較して高い電気抵抗を有するため、渦電流が発生したとしても、渦電流のループが制限され、渦電流損失が低減される。しかし黒鉛は磁束密度および透磁率が低いため、多数の球状黒鉛または芋虫状黒鉛が生成されていると、磁束密度および透磁率を高くするには限界がある。   Further, according to the technology according to Patent Document 3, a cast iron melt is cast to form a magnetic circuit member having spheroidal graphite or worm-like graphite, so that the degree of freedom in designing the three-dimensional shape of the magnetic circuit member is ensured. easy. Furthermore, since spheroidal graphite or worm-like graphite has a higher electrical resistance than that of the matrix structure, even if eddy current is generated, the loop of eddy current is limited and eddy current loss is reduced. However, since graphite has a low magnetic flux density and magnetic permeability, if a large number of spherical graphite or worm-like graphite is produced, there is a limit to increasing the magnetic flux density and magnetic permeability.

このように上記した各特許文献に係る技術によれば、磁束密度および透磁率を高くするには限界があり、磁気回路用軟磁性材料を搭載するアクチュエータの小型化には限界があった。   As described above, according to the technology according to each of the above patent documents, there is a limit to increase the magnetic flux density and the magnetic permeability, and there is a limit to the miniaturization of the actuator on which the soft magnetic material for the magnetic circuit is mounted.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、磁束密度、透磁率等の磁気特性を更に向上できる磁気回路用軟磁性材料およびアクチュエータを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a soft magnetic material for a magnetic circuit and an actuator that can further improve magnetic characteristics such as magnetic flux density and magnetic permeability.

様相1に係る磁気回路用軟磁性材料は、フェライトを主体とする基地組織と基地組織に分散された鉄−炭素化合物とを備える鉄系凝固金属で形成されていることを特徴とする。   A soft magnetic material for a magnetic circuit according to aspect 1 is characterized by being formed of an iron-based solidified metal including a base structure mainly composed of ferrite and an iron-carbon compound dispersed in the base structure.

様相2に係るアクチュエータは、可動子と、可動子に対面するように配置された固定子と、固定子の外壁面を包囲して保持する内壁面をもつケース部材とを備えるアクチュエータにおいて、ケース部材は、様相1に係る磁気回路用軟磁性材料で形成されていることを特徴とする。   An actuator according to aspect 2 is an actuator including a mover, a stator disposed so as to face the mover, and a case member having an inner wall surface surrounding and holding the outer wall surface of the stator. Is formed of a soft magnetic material for a magnetic circuit according to aspect 1.

様相1,2によれば、鉄系凝固金属は、フェライトを主体とする基地組織と、基地組織に分散された鉄−炭素化合物とを備える。基地組織はフェライトを主体としているため、純鉄に近い組成となり、磁束密度、透磁率等の磁気特性を向上できる。このため、磁気回路用軟磁性材料における磁束密度、透磁率等の磁気特性を更に向上できる。   According to the aspects 1 and 2, the iron-based solidified metal includes a base structure mainly composed of ferrite and an iron-carbon compound dispersed in the base structure. Since the matrix structure is mainly composed of ferrite, it has a composition close to that of pure iron and can improve magnetic properties such as magnetic flux density and magnetic permeability. For this reason, magnetic characteristics such as magnetic flux density and magnetic permeability in the soft magnetic material for magnetic circuit can be further improved.

本発明によれば、磁気回路用軟磁性材料における磁束密度、透磁率等の磁気特性を更に向上できる。従って、この磁気回路用軟磁性材料をアクチュエータに適用すれば、アクチュエータの小型化を図るのに有利である。更に、基地組織に分散されている鉄−炭素化合物は、フェライトよりも高い強度の相であるため、磁気回路用軟磁性材料の強度を高めるのに有利となる。   According to the present invention, magnetic properties such as magnetic flux density and magnetic permeability in the soft magnetic material for a magnetic circuit can be further improved. Therefore, applying this soft magnetic material for a magnetic circuit to an actuator is advantageous in reducing the size of the actuator. Furthermore, since the iron-carbon compound dispersed in the matrix structure is a higher strength phase than ferrite, it is advantageous for increasing the strength of the soft magnetic material for magnetic circuits.

更に、鉄系凝固金属で形成されているため、溶湯を成形型のキャビティに注湯して凝固させる工程を経て形成されている。故に、鋼板を厚み方向に積層する方式に比較して、磁気回路用軟磁性材料の三次元形状の選択の自由度を高め得る。   Furthermore, since it is formed of an iron-based solidified metal, it is formed through a process of pouring molten metal into a mold cavity and solidifying it. Therefore, the degree of freedom in selecting the three-dimensional shape of the soft magnetic material for a magnetic circuit can be increased as compared with the method of laminating steel plates in the thickness direction.

本発明に係る磁気回路用軟磁性材料は、鉄系凝固金属で形成されている。鋳放した黒皮状態で使用しても良いし、あるいは、切削加工を適宜施しても良い。鉄系凝固金属を成形する成形型としては、砂型でも、金型でも、セラミックス型でも良い。鉄系凝固金属は、フェライトを主体とする基地組織と、基地組織に分散された鉄−炭素化合物とを備えている。基地組織はフェライトを主体とする。フェライトは鉄に炭素を固溶させたα相であり、純鉄に近い組成をもつ。フェライトは磁気的特性に優れているため、透磁率および磁束密度を高めることができる。   The soft magnetic material for a magnetic circuit according to the present invention is formed of an iron-based solidified metal. It may be used in an as-cast black skin state, or may be subjected to cutting as appropriate. The mold for forming the iron-based solidified metal may be a sand mold, a mold, or a ceramic mold. The iron-based solidified metal includes a base structure mainly composed of ferrite and an iron-carbon compound dispersed in the base structure. The base organization is mainly ferrite. Ferrite is an α phase in which carbon is dissolved in iron and has a composition close to that of pure iron. Since ferrite is excellent in magnetic properties, the permeability and magnetic flux density can be increased.

ここで、フェライトを主体とするとは、例えば倍率100倍、あるいは200倍の顕微鏡視野で、当該視野を100%とするとき、面積比でフェライトが50%以上を占めるという意味である。好ましくは、当該視野を100%とするとき、面積比で、フェライトが60%以上、70%以上占めることが好ましく、殊に、80%以上、90%以上を占めることが好ましい。フェライトはシリコンを含有するシリコフェライトとすることが好ましい。   Here, “mainly composed of ferrite” means that, for example, in a microscope field of magnification of 100 times or 200 times, when the field of view is 100%, ferrite accounts for 50% or more by area ratio. Preferably, when the field of view is 100%, it is preferable that ferrite accounts for 60% or more and 70% or more, particularly 80% or more and 90% or more in terms of area ratio. The ferrite is preferably silicon ferrite containing silicon.

鉄−炭素化合物は島状に基地組織に分散していることが好ましい。これによりフェライトの面積が確保される。鉄−炭素化合物の磁束密度および透磁率は、一般的には、純鉄に近い組成をもつフェライトの磁束密度および透磁率よりも低い。このため鉄−炭素化合物のアスペクト比(長さ/幅)が大きいと、鉄−炭素化合物が長い繊維状に伸びるため、磁束の迂回距離が過剰となり易く、満足する磁束密度および透磁率が得られないおそれがある。更に、鉄−炭素化合物のアスペクト比が大きいと、強度の異方性が高くなり、磁気回路用軟磁性材料における均一な強度を確保する面でも不利となり易い。そこで、鉄−炭素化合物のアスペクト比としては平均で7以下、5以下、4以下が好ましい。従って当該アスペクト比としては、平均で1.5〜7程度、2〜5程度が好ましい。このため鉄−炭素化合物は、一般的には、粒子状または片状に基地組織に分散している。鉄−炭素化合物としては、パーライトおよび/またはセメンタイトである形態が挙げられる。パーライトは層状パーライトでも、粒状パーライトでも良い。   The iron-carbon compound is preferably dispersed in the base tissue in an island shape. Thereby, the area of a ferrite is ensured. Generally, the magnetic flux density and permeability of iron-carbon compounds are lower than the magnetic flux density and permeability of ferrite having a composition close to that of pure iron. For this reason, when the aspect ratio (length / width) of the iron-carbon compound is large, the iron-carbon compound extends into a long fiber shape, so that the detour distance of the magnetic flux tends to be excessive, and a satisfactory magnetic flux density and magnetic permeability can be obtained. There is a risk of not. Furthermore, when the aspect ratio of the iron-carbon compound is large, the anisotropy of the strength is increased, which tends to be disadvantageous in terms of ensuring uniform strength in the soft magnetic material for a magnetic circuit. Therefore, the average aspect ratio of the iron-carbon compound is preferably 7 or less, 5 or less, or 4 or less on average. Therefore, the average aspect ratio is preferably about 1.5 to 7 and about 2 to 5 on average. For this reason, the iron-carbon compound is generally dispersed in the matrix structure in the form of particles or pieces. Examples of the iron-carbon compound include pearlite and / or cementite. The pearlite may be layered pearlite or granular pearlite.

鉄−炭素化合物のサイズとしては、要請される磁気特性、鉄系凝固金属の冷却速度、炭素含有量等によっても異なるが、3〜400μm程度、10〜200μm程度、10〜100μm程度を例示でき、更に20〜50μm程度を例示できる。但しこれらに限定されるものではない。鉄−炭素化合物はフェライトよりも透磁率が低いため、鉄−炭素化合物のサイズが過剰に大きいと、磁束の迂回の割合が増加すると考えられる。鉄−炭素化合物のサイズが過剰に小さいと、磁気回路用軟磁性材料に対する強度改善効果が低減される。   The size of the iron-carbon compound varies depending on the required magnetic properties, the cooling rate of the iron-based solidified metal, the carbon content, etc., but can be exemplified by about 3 to 400 μm, about 10 to 200 μm, about 10 to 100 μm, Furthermore, about 20-50 micrometers can be illustrated. However, it is not limited to these. Since the iron-carbon compound has a lower magnetic permeability than ferrite, it is considered that when the size of the iron-carbon compound is excessively large, the detour ratio of the magnetic flux increases. If the size of the iron-carbon compound is excessively small, the strength improving effect on the soft magnetic material for a magnetic circuit is reduced.

なお、40μm以上の比較的大きめの鉄−炭素化合物と、10μm以下の小さな鉄−炭素化合物とが共存していても良い。   Note that a relatively large iron-carbon compound of 40 μm or more and a small iron-carbon compound of 10 μm or less may coexist.

炭素は、鉄系凝固金属の凝固開始温度を低下させ鋳造性を高めるのに有効であり、更に、鉄−炭素化合物を生成させるのに有効である。しかし炭素含有量が過剰であると、黒鉛の生成量が増加する。黒鉛は切欠として機能するため、強度を低下させる要因となるとともに、磁束密度および透磁率を低下させる性質をもつ。従って様相1,2によれば、鉄系凝固金属に含まれている炭素は、鉄−炭素化合物として生成し、黒鉛として生成する割合が少ないか、黒鉛として実質的に生成しないことが好ましい。また炭素含有量が過少であると、鉄−炭素化合物の面積比が過少となるおそれがある。上記した点を考慮し、鉄系凝固金属の炭素含有量としては、質量比で2%以下、1.8%以下、1.5%以下、1.3%以下が例示され、更に、1.0%以下、0.5%以下、0.2%以下、0.1%以下が例示される。   Carbon is effective for lowering the solidification start temperature of the iron-based solidified metal and enhancing castability, and is effective for producing an iron-carbon compound. However, if the carbon content is excessive, the amount of graphite produced increases. Since graphite functions as a notch, it becomes a factor of reducing strength and has a property of reducing magnetic flux density and permeability. Therefore, according to the aspects 1 and 2, it is preferable that the carbon contained in the iron-based solidified metal is produced as an iron-carbon compound and is produced in a small proportion or not substantially as graphite. If the carbon content is too small, the area ratio of the iron-carbon compound may be too small. Considering the above points, examples of the carbon content of the iron-based solidified metal include 2% or less, 1.8% or less, 1.5% or less, and 1.3% or less in terms of mass ratio. Examples are 0% or less, 0.5% or less, 0.2% or less, and 0.1% or less.

本発明に係る鉄系凝固金属によれば、強度、磁束密度、透磁率を高めるためには、例えば倍率100倍、あるいは200倍の顕微鏡視野で、鉄−炭素化合物の面積をS1とし、黒鉛の面積をS2とするとき、両者を比較してS1を大きく、S2を小さくすることが好ましい。従ってS1/S2は0.5以上である形態が好ましい。このため黒鉛の生成を抑えることを考慮すると、S1/S2としては1以上、2以上、3以上、4以上、6以上、更にはそれ以上が例示される。   According to the iron-based solidified metal according to the present invention, in order to increase the strength, magnetic flux density, and magnetic permeability, for example, the area of the iron-carbon compound is S1 in a microscope field of magnification of 100 times or 200 times, and the graphite When the area is S2, it is preferable to compare the two to increase S1 and decrease S2. Therefore, it is preferable that S1 / S2 is 0.5 or more. For this reason, in consideration of suppressing the formation of graphite, S1 / S2 is exemplified by 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 6 or more, and more.

更に本発明に係る鉄系凝固金属によれば、基地組織はフェライトリッチであるため、例えば倍率100倍、あるいは、200倍の顕微鏡視野で、当該視野を100%とするとき、面積比で鉄−炭素化合物の面積が25%以下、20%以下であることが好ましい。   Furthermore, according to the iron-based solidified metal according to the present invention, since the matrix structure is rich in ferrite, for example, when the field of view is 100% in a microscope field of magnification of 100 times or 200 times, the area ratio of iron- The area of the carbon compound is preferably 25% or less and 20% or less.

質量比で炭素2%以下の鉄−炭素系の凝固合金は、一般的には鋳鋼と呼ばれる。従って本発明に係る鉄系凝固金属は鋳鋼系であることが好ましい。シリコンは軟磁気特性を向上させる。従って鉄系凝固金属のシリコン含有量としては質量比で0.3〜10%である形態が例示される。但し、シリコン量が多いと、強度および硬度が増加するものの、切削性が低下するおそれがある。上記した点を考慮し、鉄系凝固金属のシリコン含有量の上限値としては、質量比で10%、8%、5%、4%、3%が例示され、シリコン含有量の下限値としては、0.3%、0.5%、0.8%、1.0%が例示される。従って鉄系凝固金属のシリコン含有量は質量比で0.3〜10%、0.3〜8%、更には0.5〜4%が例示される。但し、上記した含有量に限定されるものではない。   An iron-carbon solidified alloy having a mass ratio of 2% or less of carbon is generally called cast steel. Therefore, the iron-based solidified metal according to the present invention is preferably a cast steel system. Silicon improves soft magnetic properties. Therefore, the silicon content of the iron-based solidified metal is exemplified by a mass ratio of 0.3 to 10%. However, if the amount of silicon is large, the strength and hardness increase, but the machinability may decrease. Considering the above points, the upper limit value of the silicon content of the iron-based solidified metal is exemplified by mass ratios of 10%, 8%, 5%, 4%, 3%, and the lower limit value of the silicon content is 0.3%, 0.5%, 0.8%, and 1.0%. Accordingly, the silicon content of the iron-based solidified metal is exemplified by mass ratios of 0.3 to 10%, 0.3 to 8%, and further 0.5 to 4%. However, it is not limited to the above content.

マンガンはパーライト、セメンタイト等の鉄−炭素化合物の生成に寄与する。マンガンは一般的な溶解材料には含有されている。鉄系凝固金属におけるマンガン含有量としては、質量比で2%以下、1%以下、0.6%以下、0.4%以下が例示される。アルミニウムはアルミニウム酸化物を生成するため、主として溶湯の脱酸剤として機能し、鉄系凝固金属に残留する。鉄系凝固金属におけるアルミニウム含有量は0.2%以下、0.1%以下にでき、実質的に0%でもよい。なお、不可避不純物としては、リン、イオウ、カルシウム等の鋼系に含まれる不純物元素の1種または2種以上が挙げられる。   Manganese contributes to the formation of iron-carbon compounds such as pearlite and cementite. Manganese is contained in common dissolved materials. Examples of the manganese content in the iron-based solidified metal include a mass ratio of 2% or less, 1% or less, 0.6% or less, or 0.4% or less. Since aluminum generates aluminum oxide, it mainly functions as a deoxidizer for molten metal and remains in the iron-based solidified metal. The aluminum content in the iron-based solidified metal can be 0.2% or less, 0.1% or less, and may be substantially 0%. In addition, as an unavoidable impurity, 1 type, or 2 or more types of the impurity element contained in steel systems, such as phosphorus, sulfur, and calcium, are mentioned.

鉄系凝固金属は熱処理しても良いし、しなくても良い。熱処理としては、A1変態点以上でA3変態点以下の温度領域、またはA3変態点以上で融点以下の温度領域において加熱することにより行い得る。あるいは、A1変態点直下の温度領域で加熱することにより行い得る。あるいは、セメンタイトが生成している場合には、セメンタイトの球状化を期待して、A1変態点直下(A1変態点よりも50℃以内低い温度領域)および直上(A1変態点よりも50℃以内高い温度領域)の温度領域での加熱を複数回繰り返すことにより行い得る。   The iron-based solidified metal may or may not be heat-treated. The heat treatment can be performed by heating in a temperature range from the A1 transformation point to the A3 transformation point or from the A3 transformation point to the melting point. Or it can carry out by heating in the temperature range just under A1 transformation point. Alternatively, when cementite is generated, expecting cementite spheroidization, the temperature is just below the A1 transformation point (temperature range lower by 50 ° C. than the A1 transformation point) and just above (above 50 ° C. higher than the A1 transformation point). It can be performed by repeating the heating in the temperature region of the temperature region a plurality of times.

磁気回路用軟磁性材料の用途は特に限定されるものではなく、例えばアクチュエータ、産業機器、家庭用機器等のヨークとして使用できる。   The use of the soft magnetic material for magnetic circuits is not particularly limited, and can be used as a yoke for actuators, industrial equipment, household equipment, and the like.

様相2に係るアクチュエータは、可動子と、可動子に対面するように配置された固定子と、固定子の外壁面を包囲して保持する内壁面をもつケース部材とを備える。可動子は固定子に対して可動するものであれば良く、回転するタイプでも、往復直線移動するタイプでも良い。ケース部材は、上記した磁気回路用軟磁性材料で形成されている。上記した磁気回路用軟磁性材料は磁束密度、透磁率等の磁気特性を向上できる。従って、この磁気回路用軟磁性材料をアクチュエータに適用すれば、アクチュエータの小型化を図るのに有利である。   The actuator according to aspect 2 includes a mover, a stator disposed so as to face the mover, and a case member having an inner wall surface that surrounds and holds the outer wall surface of the stator. The mover may be any one that can move relative to the stator, and may be a rotating type or a type that reciprocates linearly. The case member is formed of the above-described soft magnetic material for a magnetic circuit. The above-described soft magnetic material for a magnetic circuit can improve magnetic properties such as magnetic flux density and magnetic permeability. Therefore, applying this soft magnetic material for a magnetic circuit to an actuator is advantageous in reducing the size of the actuator.

アクチュエータとしてはモータが例示される。モータは、回転可能なインナーロータ(可動子)と、インナーロータに対面するように配置された断面リング形状の固定子と、固定子の外壁面を包囲して保持する内壁面をもつ断面リング形状のケース部材とを備えることができる。ケース部材は、上記した磁気回路用軟磁性材料で形成されている。可動子、固定子およびケース部材の形状は特に限定されないが、固定子が筒形状であれば、固定子の外壁面は外周壁面となる。ケース部材が筒形状であれば、ケース部材の内壁面は内周壁面となる。   A motor is illustrated as an actuator. The motor includes a rotatable inner rotor (movable element), a cross-section ring-shaped stator disposed so as to face the inner rotor, and a cross-section ring-shape having an inner wall surface surrounding and holding the outer wall surface of the stator. The case member can be provided. The case member is formed of the above-described soft magnetic material for a magnetic circuit. The shapes of the mover, the stator, and the case member are not particularly limited, but if the stator is cylindrical, the outer wall surface of the stator becomes the outer peripheral wall surface. If the case member is cylindrical, the inner wall surface of the case member is an inner peripheral wall surface.

以下、本発明の実施例1について図1〜図3を参照して説明する。実施例1は各請求項に記載されている条件を満足する。低炭素の鉄スクラップ材料およびシリコンを高周波炉で1650〜1700℃で溶解し、鋳鋼系の元湯とした。元湯100質量部に対して0.2質量部のフェロシリコン(シリコン含有量;75質量%)および0.05質量部のアルミニウム塊をルツボ内に収容した。このルツボ内に元湯を注ぎ、スラグを除いた後に、溶湯を成形型(砂型)のキャビティに注湯し、凝固させ、試験片を形成した。注湯温度は1600℃とした。溶湯においてアルミニウム粉は溶鉄の酸素分を除去する脱酸剤として機能する。その後、試験片を成形型から取りだした。これに準じて実施例1〜実施例3に係る試験片、比較例1〜比較例3に係る鋳鋼組成をもつ試験片を形成した。成形型のキャビテイはYブロック形状(JIS G O307)とした。   Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. Example 1 satisfies the conditions described in each claim. A low carbon iron scrap material and silicon were melted at 1650 to 1700 ° C. in a high frequency furnace to obtain a cast steel base hot water. 0.2 parts by mass of ferrosilicon (silicon content: 75% by mass) and 0.05 parts by mass of an aluminum lump were accommodated in a crucible with respect to 100 parts by mass of the original hot water. After the main hot water was poured into the crucible and the slag was removed, the molten metal was poured into a cavity of a mold (sand mold) and solidified to form a test piece. The pouring temperature was 1600 ° C. In the molten metal, the aluminum powder functions as a deoxidizer that removes the oxygen content of the molten iron. Thereafter, the test piece was taken out from the mold. In accordance with this, test pieces according to Examples 1 to 3 and test pieces having cast steel compositions according to Comparative Examples 1 to 3 were formed. The cavity of the mold was a Y block shape (JIS G O307).

その後、試験片を真空中で1000℃で加熱保持する熱処理を1時間行った。熱処理によりフェライト化が進行する。熱処理後に磁気特性評価および成分分析を行った。表1は熱処理後の試験片の成分および磁気特性を示す。磁気特性は直流B−Hアナライザにより測定した。   Thereafter, heat treatment was performed for 1 hour by heating and holding the test piece at 1000 ° C. in a vacuum. Ferritization proceeds by heat treatment. Magnetic property evaluation and component analysis were performed after heat treatment. Table 1 shows the components and magnetic properties of the test pieces after heat treatment. The magnetic characteristics were measured with a DC BH analyzer.

Figure 2007270207
Figure 2007270207

表1に示すように、実施例1〜実施例3によれば、磁束密度が1.65T(テスラ)以上となり、最大透磁率も2650以上と高い。このように実施例1〜実施例3によれば、磁束密度および最大透磁率の双方がバランス良く、高い。これに対して比較例1によれば、磁束密度および最大透磁率の双方が低い。比較例2によれば、最大透磁率は良好であるものの、磁束密度が低い。比較例3によれば、最大透磁率は良好であるものの、磁束密度が低い。   As shown in Table 1, according to Examples 1 to 3, the magnetic flux density is 1.65 T (tesla) or higher, and the maximum magnetic permeability is as high as 2650 or higher. Thus, according to Examples 1 to 3, both the magnetic flux density and the maximum magnetic permeability are high in balance. On the other hand, according to Comparative Example 1, both the magnetic flux density and the maximum magnetic permeability are low. According to Comparative Example 2, although the maximum magnetic permeability is good, the magnetic flux density is low. According to Comparative Example 3, although the maximum magnetic permeability is good, the magnetic flux density is low.

図1は、実施例1および比較例3のヒステリシス曲線を示す。ヒステリシス曲線は、外径26mm、内径19mm、厚さ2mmの試験片を使用し、励磁コイルを200ターン、検出コイルを50ターンとして直流B−H特性を測定した。図1において特性線A1は実施例1を示し、特性線A2は比較例3を示す。図1によれば、実施例1および比較例3共に軟磁性材料であるため、ヒステリシスは少ないものの、磁気特性に違いがあることがわかる。   FIG. 1 shows hysteresis curves of Example 1 and Comparative Example 3. For the hysteresis curve, a test piece having an outer diameter of 26 mm, an inner diameter of 19 mm, and a thickness of 2 mm was used, and the DC BH characteristics were measured with an excitation coil of 200 turns and a detection coil of 50 turns. In FIG. 1, the characteristic line A <b> 1 indicates Example 1 and the characteristic line A <b> 2 indicates Comparative Example 3. As can be seen from FIG. 1, since both Example 1 and Comparative Example 3 are soft magnetic materials, there is little hysteresis but there is a difference in magnetic characteristics.

図2は実施例1の金属組織の光学顕微鏡写真(熱処理前、ナイタル腐食)を示す(撮影部位は鋳造品の最外壁面から深さ約2ミリメートルの部位)。図2において引き出し線は粒界、島状のパーライト、フェライト基地をそれぞれ示す。図2に示すように、基地組織はフェライト組織となっている。フェライトの結晶粒径はかなり大きめであり、平均で2〜3ミリメートル程度とされている。フェライトの結晶粒径が大きい方が、磁束密度や透磁率等の磁気的性質が向上する。図2から明らかなように、この基地組織には鉄−炭素化合物が島状に生成している。鉄−炭素化合物は、パーライト(写真で黒色の粒子)および/またはセメンタイト(遊離セメンタイト)と考えられる。ここで、長さが30〜60μm程度の片状または粒状のパーライト(写真で黒色の粒子)が生成している。図2に示すように、鉄−炭素化合物のアスペクト比(長さ/幅)としては、平均で、2〜7程度である。図2によれば、基地組織はフェライトリッチであるため、倍率100倍の顕微鏡視野で、当該視野を100%とするとき、面積比でフェライトが70%以上を占める。また当該視野を100%とするとき、面積比で、島状の鉄−炭素化合物の面積は25%以下とされている。   FIG. 2 shows an optical micrograph of the metal structure of Example 1 (prior to heat treatment, night corrosion) (photographed site is a site about 2 mm deep from the outermost wall surface of the cast product). In FIG. 2, the lead lines indicate grain boundaries, island-like pearlite, and ferrite matrix, respectively. As shown in FIG. 2, the base structure is a ferrite structure. The crystal grain size of ferrite is considerably large, and is about 2 to 3 millimeters on average. Magnetic properties such as magnetic flux density and magnetic permeability are improved when the crystal grain size of ferrite is larger. As is clear from FIG. 2, iron-carbon compounds are generated in an island shape in this base organization. The iron-carbon compound is considered to be pearlite (black particles in the photograph) and / or cementite (free cementite). Here, flaky or granular pearlite (black particles in the photograph) having a length of about 30 to 60 μm is generated. As shown in FIG. 2, the average aspect ratio (length / width) of the iron-carbon compound is about 2 to 7. According to FIG. 2, since the base structure is rich in ferrite, the ferrite occupies 70% or more in the area ratio when the field of view is 100% in the microscope field of magnification of 100 times. When the field of view is 100%, the area of the island-like iron-carbon compound is 25% or less in terms of area ratio.

図3は実施例1の金属組織の光学顕微鏡写真(熱処理後、ナイタル腐食)を示す(撮影部位は鋳造品の最外壁面から深さ約2ミリメートルの部位)。図3では図2の撮影部位とは異なる部位を撮影している。図3においても、基地組織はフェライト組織となっており、基地組織に島状のパーライトが分散している。フェライトの結晶粒径はかなり大きめであり、2〜3ミリメートル程度とされている。   FIG. 3 shows an optical micrograph of the metal structure of Example 1 (after heat treatment, night corrosion) (photographed site is a site about 2 mm deep from the outermost wall surface of the cast product). In FIG. 3, a part different from the part shown in FIG. 2 is photographed. Also in FIG. 3, the base structure is a ferrite structure, and island-like pearlite is dispersed in the base structure. The crystal grain size of ferrite is considerably large and is about 2 to 3 millimeters.

図3に示す組織(倍率200倍)によれば、光学顕微鏡視野で、鉄−炭素化合物の面積をS1とし、黒鉛の面積をS2とすると、S1/S2=0.5以上とされている。   According to the structure shown in FIG. 3 (magnification 200 times), when the area of the iron-carbon compound is S1 and the area of graphite is S2 in the optical microscope field of view, S1 / S2 = 0.5 or more.

図2および図3に示すように、基地には、微細な粒状の化合物が多数分散している。EPMAによれば、この化合物はFe−Si−Al系の化合物と考えられる。この化合物自身は磁気特性がフェライトよりも低下するが、微細な粒状(平均粒径:10μm以下または5μm以下)として散点状に分散しているため、磁束の迂回距離を実質的に増大させないものと推定される。よって磁束密度および透磁率の低下が抑制される。   As shown in FIGS. 2 and 3, a large number of fine granular compounds are dispersed in the base. According to EPMA, this compound is considered to be a Fe-Si-Al-based compound. Although this compound itself has a magnetic property lower than that of ferrite, it does not substantially increase the detour distance of magnetic flux because it is dispersed as fine particles (average particle size: 10 μm or less or 5 μm or less) in the form of scattered dots. It is estimated to be. Therefore, a decrease in magnetic flux density and magnetic permeability is suppressed.

鋳造した試験片の基地組織における炭素固溶量は、熱処理前では0.05質量%であった。熱処理後では0.02質量%であった。このように熱処理により基地は純鉄に近くなる。熱処理により炭化物の黒鉛化が進行し、基地組織における炭素固溶量が低下したものと推定される。なお炭素固溶量は、燃焼赤外線吸収法により全炭素量を算出し、晶出あるいは析出した黒鉛の量を差し引いた残量により求めた。Fe−Si−Al化合物は鋳放し状態ではあまり認められなかったが、熱処理により生成していた。   The amount of carbon solid solution in the base structure of the cast specimen was 0.05% by mass before the heat treatment. After the heat treatment, it was 0.02% by mass. Thus, the base becomes close to pure iron by heat treatment. Presumably, the graphitization of the carbide progressed by the heat treatment, and the amount of carbon solid solution in the base structure decreased. The amount of solid solution of carbon was calculated from the remaining amount obtained by calculating the total amount of carbon by the combustion infrared absorption method and subtracting the amount of crystallized or precipitated graphite. Fe-Si-Al compounds were not so much observed in the as-cast state, but were produced by heat treatment.

本発明材は、表1からも理解できるように、炭素含有量を低く抑えており、基地組織をフェライトがリッチな組織としている。更に、基地組織中の炭素量を鉄−炭素化合物(特に、島状の鉄−炭素化合物)として生成させつつ、基地組織中の炭素を低く抑え、磁気特性を向上させている。本発明材では、シリコンが基地組織中のフェライトに固溶しているため、比抵抗が55〜65Ωcm(60Ωcm)と、純鉄系材料の4倍程度ある。このためモータ等のアクチュエータの磁気回路部材として使用した場合、磁気回路断面において多くの磁束を透過させることができ、鉄損も低減でき、アクチュエータの小型化を図り得る。   As can be understood from Table 1, the present invention material has a low carbon content, and the base structure is a structure rich in ferrite. Furthermore, while the amount of carbon in the base structure is generated as an iron-carbon compound (particularly, an island-like iron-carbon compound), the carbon in the base structure is kept low, and the magnetic properties are improved. In the material of the present invention, since silicon is dissolved in the ferrite in the base structure, the specific resistance is 55 to 65 Ωcm (60 Ωcm), which is about four times that of the pure iron material. Therefore, when used as a magnetic circuit member of an actuator such as a motor, a large amount of magnetic flux can be transmitted through the magnetic circuit cross section, iron loss can be reduced, and the actuator can be downsized.

本発明材はアクチュエータの磁路形成部材として使用できる。アクチュエータとしてはモータ、電磁バルブ等が挙げられる。モータ用としては、ロータコア、ステータコアなどに使用できる。モータとしてはABSシステム用モータ、パワーステアリング用モータ、ワイパーモータ、ウィンドレギュレータ用モータ、ドアロック用モータ、サンルーフ用モータなどの各種モータが挙げられる。   The material of the present invention can be used as a magnetic path forming member of an actuator. Examples of the actuator include a motor and an electromagnetic valve. For motors, it can be used for rotor cores, stator cores, and the like. Examples of the motor include various motors such as an ABS system motor, a power steering motor, a wiper motor, a window regulator motor, a door lock motor, and a sunroof motor.

本発明材は溶湯を凝固させて形成されているため、高温環境や温度変化がある環境においても、強度および磁気特性の変化が少ないため、車両において使用環境温度以上の環境下で使用することが可能である。   Since the material of the present invention is formed by solidifying the molten metal, there is little change in strength and magnetic properties even in a high temperature environment or an environment with temperature change, so it can be used in an environment at or above the operating environment temperature in a vehicle. Is possible.

図4〜図6はアクチュエータとしてのモータに適用した適用例を示す。モータは、車両または産業機器に搭載されるものであり、図4および図5に示すように、可動子としてのインナーロータ100と、インナーロータ100に対面するように配置された円筒形状をなす鉄系の固定子200と、固定子200の外周壁面201を包囲して保持する内周壁面301をもつ鉄系のケース部材300とを備えている。インナーロータ100の外周壁面には永久磁石110が取り付けられている。固定子200は、複数の珪素鋼板210を厚み方向(固定子200の中心線PA方向)において積層して形成されている。   4 to 6 show application examples applied to a motor as an actuator. The motor is mounted on a vehicle or an industrial device, and as shown in FIGS. 4 and 5, as shown in FIGS. 4 and 5, an inner rotor 100 as a mover and a cylindrical iron arranged to face the inner rotor 100. And a ferrous case member 300 having an inner peripheral wall surface 301 that surrounds and holds the outer peripheral wall surface 201 of the stator 200. A permanent magnet 110 is attached to the outer peripheral wall surface of the inner rotor 100. Stator 200 is formed by laminating a plurality of silicon steel plates 210 in the thickness direction (centerline PA direction of stator 200).

図5に示すように、固定子200は、径内方向に突出する複数のティース部220を有する。ティース部220の周囲には、コイル巻線400が巻回されている。コイル巻線400への給電に伴い、固定子200の中心線PAの回りを回転する回転磁界が生成され、インナーロータ100が固定子200内で回転する。   As shown in FIG. 5, the stator 200 includes a plurality of teeth 220 that protrude in the radially inward direction. A coil winding 400 is wound around the tooth portion 220. Along with the power supply to the coil winding 400, a rotating magnetic field that rotates around the center line PA of the stator 200 is generated, and the inner rotor 100 rotates in the stator 200.

ケース部材300は実施例1〜3のうちのいずれかの磁気回路用軟磁性材料で円筒形状に形成されており、図5に示すように、ケース部材300の周壁部305は内周壁面301と外周壁面303とを有する。   The case member 300 is formed in a cylindrical shape from the soft magnetic material for a magnetic circuit of any one of the first to third embodiments. As shown in FIG. 5, the peripheral wall portion 305 of the case member 300 includes the inner peripheral wall surface 301. And an outer peripheral wall surface 303.

ケース部材300は、鋳鋼系の溶湯を成型型のキャビティに装填して凝固させて形成されている。成形型は砂型でも良いし、金型でも、セラミックス型でも良い。ケース部材300の外周壁面303は、鋳放し状態のまま使用される。ケース部材300の内周壁面301は切削加工した切削面とされており、固定子200に対する嵌合性が確保されている。そしてケース部材300のうち切削加工された内周壁面301で形成された円筒状空間に、円筒形状の固定子200が圧入またはかしめなどで嵌合されて保持されている。   The case member 300 is formed by loading a cast steel melt into a mold cavity and solidifying it. The mold may be a sand mold, a mold, or a ceramic mold. The outer peripheral wall surface 303 of the case member 300 is used in an as-cast state. The inner peripheral wall surface 301 of the case member 300 is a cut surface obtained by cutting, and the fitting property to the stator 200 is ensured. A cylindrical stator 200 is fitted and held in a cylindrical space formed by a cut inner circumferential wall surface 301 of the case member 300 by press-fitting or caulking.

ケース部材300は、前記したように実施例1〜3のうちのいずれかの磁気回路用軟磁性材料で形成されており、フェライトを主体とする基地組織と、基地組織に分散された鉄−炭素化合物とを備えている。この磁気回路用軟磁性材料は、熱処理を施していない鋳放し状態でも、切削加工前に所定時間(例えば30〜5時間)熱処理したものでも良い。熱処理としてはA3変態点以上の温度領域(1000℃)において30分間1〜2時間加熱することにより行い得る。   As described above, the case member 300 is formed of the soft magnetic material for a magnetic circuit according to any one of the first to third embodiments. The base structure mainly composed of ferrite and the iron-carbon dispersed in the base structure. And a compound. This soft magnetic material for a magnetic circuit may be an as-cast state in which heat treatment is not performed, or may be heat-treated for a predetermined time (for example, 30 to 5 hours) before cutting. The heat treatment can be performed by heating for 30 minutes to 2 hours in a temperature range (1000 ° C.) above the A3 transformation point.

フェライトはシリコンを含有するシリコフェライトである。鉄−炭素化合物はパーライトおよび/またはセメンタイトであり、大きな塊状に成長することなく、アスペクト比2〜5の化合物が島状に分散されている。このようにケース部材300は実施例1〜3のうちのいずれかの磁気回路用軟磁性材料で形成されており、磁束密度、透磁率等の磁気特性を高くできる。更に、磁気回路用軟磁性材料の内部に分散している鉄−炭素化合物は、フェライトよりも強度をもつ相であるため、フェライトを主体とする基地組織を強化する役割も果たしている。したがって、ケース部材300は、コイル巻線400に基づいて発生する磁路ループを透過させる機能をもつと共に、固定子200の外周壁面201を保持して拘束する拘束部材および強度部材としての機能をもつ。   Ferrite is silicon ferrite containing silicon. The iron-carbon compound is pearlite and / or cementite, and a compound having an aspect ratio of 2 to 5 is dispersed in an island shape without growing into a large lump. As described above, the case member 300 is formed of the soft magnetic material for a magnetic circuit in any one of the first to third embodiments, and can improve magnetic characteristics such as magnetic flux density and magnetic permeability. Furthermore, since the iron-carbon compound dispersed in the soft magnetic material for a magnetic circuit is a phase having a strength higher than that of ferrite, it also plays a role of strengthening a base structure mainly composed of ferrite. Therefore, the case member 300 has a function of transmitting a magnetic path loop generated based on the coil winding 400, and also has a function of a restraining member and a strength member for holding and restraining the outer peripheral wall surface 201 of the stator 200. .

更に、ケース部材300は鉄系凝固金属としての鋳鋼系で形成されているため、溶湯を成形型のキャビティに注湯して凝固させる操作を経て形成される。従って、このケース部材300で形成される磁気回路用軟磁性材料の三次元形状の選択の自由度を高め得る。   Further, since the case member 300 is formed of a cast steel system as an iron-based solidified metal, the case member 300 is formed through an operation of pouring a molten metal into a cavity of a mold and solidifying it. Therefore, the degree of freedom in selecting the three-dimensional shape of the soft magnetic material for magnetic circuit formed by the case member 300 can be increased.

コイル巻線400への給電に伴い、固定子200の中心線PAの回りを回転する回転磁界が生成され、インナーロータ100が固定子200内で固定子200の中心線PAの回りで回転する。このとき、回転磁界に基づく磁気吸引力によりインナーロータ100が回転するため、磁気吸引力に基づいて固定子200にはこれの周方向に力が作用する。ひいては、ケース部材300の周壁部305の周方向にも力が作用する。この点本例によれば、鉄−炭素化合物は、フェライトの基地組織よりも強度および硬度が高い相であるため、ケース部材300の周壁部305の強度を高めるのに有利である。更に、シリコン含有量が多いシリコフェライトの基地組織とされているため、シリコンが少ない通常のフェライトの基地組織よりも、強度および硬度が高い。このためケース部材300の周壁部305の強度を確保するのに一層有利である。故に周壁部305の厚み低減、軽量化に有利である。車両等のように、軽量化が要請されつつ、振動、衝撃が作用する頻度が高い環境において使用するのに有利である。   Along with the power supply to the coil winding 400, a rotating magnetic field that rotates around the center line PA of the stator 200 is generated, and the inner rotor 100 rotates around the center line PA of the stator 200 in the stator 200. At this time, since the inner rotor 100 is rotated by a magnetic attractive force based on the rotating magnetic field, a force acts on the stator 200 in the circumferential direction based on the magnetic attractive force. As a result, force also acts in the circumferential direction of the peripheral wall portion 305 of the case member 300. In this respect, according to the present example, the iron-carbon compound is a phase having higher strength and hardness than the ferrite base structure, which is advantageous in increasing the strength of the peripheral wall portion 305 of the case member 300. Further, since it is a silicon ferrite matrix having a high silicon content, it has higher strength and hardness than a normal ferrite matrix having a low silicon content. For this reason, it is more advantageous to ensure the strength of the peripheral wall portion 305 of the case member 300. Therefore, it is advantageous for reducing the thickness and weight of the peripheral wall portion 305. It is advantageous for use in an environment where vibration and impact are frequently applied, such as a vehicle, while requiring weight reduction.

ケース部材300を凝固させるにあたり、図5および図6において厚みtの厚み方向の中心域は、材質にもよるが、凝固速度が遅いといえる。厚みtは適宜設定されるが、3〜10ミリメートルにされている。また、ケース部材300の外周壁面303の側および内周壁面301の側は、ケース部材300の周壁部305の厚みの中心域に比較して凝固速度が相対的に速いといえる。従って、ケース部材300の周壁部305の外周壁面303の側および内周壁面301の側は、成型型の型面に近く、厚みの中心域よりも凝固速度が相対的に速いため、鉄−炭素化合物が生成するとしても、鉄−炭素化合物の成長が抑制され、ひいては鉄−炭素化合物のサイズが抑制されると考えられる。   In solidifying the case member 300, it can be said that the central region in the thickness direction of the thickness t in FIGS. The thickness t is appropriately set, but is set to 3 to 10 millimeters. Further, it can be said that the outer peripheral wall surface 303 side and the inner peripheral wall surface 301 side of the case member 300 have a relatively high solidification rate as compared with the central region of the thickness of the peripheral wall portion 305 of the case member 300. Therefore, the outer peripheral wall surface 303 side and the inner peripheral wall surface 301 side of the peripheral wall portion 305 of the case member 300 are close to the mold surface of the mold, and the solidification rate is relatively faster than the central region of the thickness. Even if the compound is formed, it is considered that the growth of the iron-carbon compound is suppressed, and consequently the size of the iron-carbon compound is suppressed.

これに対してケース部材300の周壁部305の厚みの中心域においては、外周壁面303の側および内周壁面301の側よりも、凝固速度が遅いため、鉄−炭素化合物のサイズの成長が期待される。ここで、鉄−炭素化合物は、純鉄に近いフェライトの基地組織よりも磁束密度、透磁率等が相対的に低い。このため、ケース部材300の周壁部305に磁束を透過させつつも、ケース部材300の外周壁面303よりも径外方向に磁束が漏れることが低減されることが期待される。   On the other hand, in the central region of the thickness of the peripheral wall portion 305 of the case member 300, the solidification rate is slower than the outer peripheral wall surface 303 side and the inner peripheral wall surface 301 side. Is done. Here, the iron-carbon compound has a relatively low magnetic flux density, magnetic permeability, and the like than the ferrite base structure close to pure iron. For this reason, it is expected that the magnetic flux leaks in a radially outward direction from the outer peripheral wall surface 303 of the case member 300 while allowing the magnetic flux to pass through the peripheral wall portion 305 of the case member 300.

なお、本実施例によれば、ケース部材300を構成する磁気回路用軟磁性材料のシリコン含有量をW1とし、固定子200を構成する珪素鋼板210のシリコン含有量をW2とするとき、W1=W2、W1≒W2、W1>W2、W1<W2のうちのいずれでも良い。   According to the present embodiment, when the silicon content of the soft magnetic material for magnetic circuit constituting the case member 300 is W1, and the silicon content of the silicon steel plate 210 constituting the stator 200 is W2, W1 = Any of W2, W1≈W2, W1> W2, and W1 <W2 may be used.

図7はアクチュエータとしてのモータに適用した他の適用例を示す。モータは、基本的には実施例2と同様の構成を有する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、異なる部分を中心として説明する。即ち、固定子200は、シリコンを含有する複数の珪素鋼板210を厚み方向、つまり、固定子200の中心線PA方向において積層して形成されている。ケース部材300Bは、鋳鋼系の溶湯を固定子200の外周側に鋳ぐるんで凝固させることにより形成されている。従ってケース部材300Bの内周壁面301と固定子200との隙間が解消されると共に結合性が向上する。殊に、固定子200は複数の珪素鋼板210を積層した積層構造とされているため、ケース部材300Bの内周壁面301と固定子200との結合性が向上する。   FIG. 7 shows another application example applied to a motor as an actuator. The motor basically has the same configuration as that of the second embodiment. A common code | symbol is attached | subjected to a common site | part. In the following, different parts will be mainly described. That is, the stator 200 is formed by laminating a plurality of silicon steel plates 210 containing silicon in the thickness direction, that is, in the center line PA direction of the stator 200. The case member 300 </ b> B is formed by casting a cast steel melt on the outer peripheral side of the stator 200 and solidifying it. Therefore, the gap between the inner peripheral wall surface 301 of the case member 300B and the stator 200 is eliminated, and the connectivity is improved. In particular, since the stator 200 has a laminated structure in which a plurality of silicon steel plates 210 are laminated, the connectivity between the inner peripheral wall surface 301 of the case member 300B and the stator 200 is improved.

更にケース部材300Bは、鋳鋼系の溶湯を固定子200の外周側から鋳ぐるんで凝固させることにより形成されているため、ケース部材300Bの内周壁面301を切削加工せずとも良いか、あるいは、内周壁面301の切削加工工数を大幅に減少できる。従って、ケース部材300Bの内周壁面301の切削加工性をあまり考慮せずとも良い。故に、ケース部材300Bを構成する磁気回路用軟磁性材料におけるシリコン含有量を更に高くすることができる。   Further, since the case member 300B is formed by casting a cast steel melt from the outer peripheral side of the stator 200 and solidifying it, the inner peripheral wall surface 301 of the case member 300B may not be cut, or The number of man-hours for cutting the inner peripheral wall surface 301 can be greatly reduced. Therefore, it is not necessary to consider much the machinability of the inner peripheral wall surface 301 of the case member 300B. Therefore, the silicon content in the soft magnetic material for a magnetic circuit constituting the case member 300B can be further increased.

この場合、磁気回路用軟磁性材料について、フェライトがシリコンリッチとなるため、磁束密度および透磁率等の磁気的特性を更に向上させることができ、更には強度および硬度を高めるのにも有利である。溶湯を固定子200の外周側から直接鋳ぐるんで凝固させても良いし、あるいは、固定子200の外周側に被覆剤を塗布した状態で、溶湯を固定子200の外周側から被覆剤を介して鋳ぐるんで凝固させても良い。なお、固定子200を構成する珪素鋼板210と、ケース部材300Bを構成する鋳鋼とは共に、低炭素の鉄−シリコン系合金であるため、鋳ぐるみ接合性が確保される。   In this case, since the ferrite becomes silicon-rich in the soft magnetic material for the magnetic circuit, the magnetic properties such as the magnetic flux density and the magnetic permeability can be further improved, and further, it is advantageous for increasing the strength and hardness. . The molten metal may be directly cast from the outer peripheral side of the stator 200 and solidified, or the molten metal is applied from the outer peripheral side of the stator 200 via the coating agent in a state where the coating agent is applied to the outer peripheral side of the stator 200. It may be solidified by casting. In addition, since both the silicon steel plate 210 which comprises the stator 200, and the cast steel which comprises the case member 300B are low carbon iron-silicon type | system | group alloys, cast-hole joining property is ensured.

なお、本実施例によれば、ケース部材300Bを構成する磁気回路用軟磁性材料のシリコン含有量をW1とし、固定子200を構成する珪素鋼板210のシリコン含有量をW2とするとき、W1=W2、W1≒W2、W1>W2、W1<W2のうちのいずれでも良い。ケース部材300Bを鋳ぐるむので、ケース部材300Bの切削工数を低減または解消できる。このためW1>W2とし、ケース部材300Bの透磁率等の磁気的性質、強度を高めることができる。   According to the present embodiment, when the silicon content of the soft magnetic material for magnetic circuit constituting the case member 300B is W1, and the silicon content of the silicon steel plate 210 constituting the stator 200 is W2, W1 = Any of W2, W1≈W2, W1> W2, and W1 <W2 may be used. Since the case member 300B is cast, the man-hours for cutting the case member 300B can be reduced or eliminated. For this reason, it can be set as W1> W2, and magnetic properties, such as the magnetic permeability of case member 300B, and intensity can be raised.

なお、上記した適用例では、アクチュエータとして、インナーロータタイプのモータに適用した例であるが、アウターロータタイプのモータに適用しても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。   In the application example described above, the actuator is applied to an inner rotor type motor, but may be applied to an outer rotor type motor. The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.

実施例1および比較例3に係るヒステリシス曲線を示すグラフである。6 is a graph showing hysteresis curves according to Example 1 and Comparative Example 3. 本発明材の顕微鏡組織を示す写真である。It is a photograph which shows the microscopic structure of this invention material. 本発明材の顕微鏡組織を示す写真である。It is a photograph which shows the microscopic structure of this invention material. 適用例を示し、アクチュエータのロータの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing which showed the example of application and followed the axis line of the rotor of an actuator. 適用例に係り、アクチュエータのロータの軸線と直交する方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the direction orthogonal to the axis line of the rotor of an actuator concerning an application example. 適用例に係り、アクチュエータのロータの軸線と直交する方向に沿ったケース部材の部分を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the part of the case member along the direction orthogonal to the axis line of the rotor of an actuator concerning an application example. 他の適用例に係り、アクチュエータのロータの軸線と直交する方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the direction orthogonal to the axis line of the rotor of an actuator concerning another application example.

符号の説明Explanation of symbols

100はインナーロータ(可動子)、200は固定子、201は外周壁面、300はケース部材、301は内周壁面、400はコイル巻線を示す。   Reference numeral 100 denotes an inner rotor (mover), 200 a stator, 201 an outer peripheral wall surface, 300 a case member, 301 an inner peripheral wall surface, and 400 a coil winding.

Claims (8)

フェライトを主体とする基地組織と前記基地組織に分散された鉄−炭素化合物とを備える鉄系凝固金属で形成されていることを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   A soft magnetic material for a magnetic circuit, characterized in that it is made of an iron-based solidified metal comprising a base structure mainly composed of ferrite and an iron-carbon compound dispersed in the base structure. 前記フェライトはシリコンを含有するシリコフェライトであることを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   A soft magnetic material for a magnetic circuit, wherein the ferrite is silicon ferrite containing silicon. 請求項1または2において、前記鉄系凝固金属は質量比で炭素を2%以下含有することを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   3. The soft magnetic material for a magnetic circuit according to claim 1, wherein the iron-based solidified metal contains 2% or less of carbon by mass ratio. 請求項1または2において、前記鉄系凝固金属は質量比でシリコンを0.3〜10%含有することを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   3. The soft magnetic material for a magnetic circuit according to claim 1, wherein the iron-based solidified metal contains 0.3 to 10% of silicon by mass ratio. 請求項1〜4のうちのいずれか一項において、前記鉄−炭素化合物は島状に前記基地組織に分散していることを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   5. The soft magnetic material for a magnetic circuit according to claim 1, wherein the iron-carbon compound is dispersed in the base structure in an island shape. 6. 請求項1〜5のうちのいずれか一項において、前記鉄−炭素化合物はパーライトおよび/またはセメンタイトであることを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   The soft magnetic material for a magnetic circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the iron-carbon compound is pearlite and / or cementite. 請求項1〜6のうちのいずれか一項において、光学顕微鏡視野で、前記鉄−炭素化合物の面積をS1とし、黒鉛の面積をS2とすると、S1/S2は0.5以上であることを特徴とする磁気回路用軟磁性材料。   In any one of Claims 1-6, when the area of the said iron-carbon compound is set to S1 and the area of graphite is set to S2 in an optical microscope visual field, S1 / S2 is 0.5 or more. A soft magnetic material for magnetic circuits. 可動子と、前記可動子に対面するように配置された固定子と、前記固定子の外壁面を包囲して保持する内壁面をもつケース部材とを備えるアクチュエータにおいて、
前記ケース部材は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に係る磁気回路用軟磁性材料で形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
In an actuator comprising a mover, a stator disposed so as to face the mover, and a case member having an inner wall surface surrounding and holding an outer wall surface of the stator,
The said case member is formed with the soft-magnetic material for magnetic circuits which concerns on any one of Claims 1-7, The actuator characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012207308A (en) * 2012-06-08 2012-10-25 Nisshin Steel Co Ltd Steel sheet for rotor core of permanent magnet embedded motor

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