JP2008167565A - Permanent magnet rotary electric machine, its manufacturing method, and automobile equipped with permanent magnet rotary electric machine - Google Patents

Permanent magnet rotary electric machine, its manufacturing method, and automobile equipped with permanent magnet rotary electric machine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet rotary electric machine having excellent characteristics, in the permanent magnet rotary electric machine using a permanent magnet for the surface of a rotor. <P>SOLUTION: A permanent magnet formed by binding magnetic powder by an SiO based material is provided to the surface of the rotor. A precursor of SiO<SB>2</SB>can be a binding agent excellent in wettability to a magnetic material, and therefore the ratio of the magnetic material in the magnet can be increased, while reducing the deterioration in the magnetic characteristics as compared with an epoxy resin used as the binding agent, with excellent characteristics. Furthermore, the permanent magnet can be molded into a complex shape, thereby forming a continuous skew. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石式回転電機とその製造方法及び永久磁石式回転電機を備えた自動車に関する。   The present invention relates to a permanent magnet type rotating electrical machine, a method for manufacturing the same, and an automobile equipped with the permanent magnet type rotating electrical machine.

近年、永久磁石の特性は著しく向上している。代表的な高性能の永久磁石は希土類の磁石材料を焼結して製造した焼結磁石である。この焼結磁石は磁気特性が優れているが、高温で焼結する製造工程が必要であり、生産性悪化の要因となっている。   In recent years, the properties of permanent magnets have improved significantly. A typical high-performance permanent magnet is a sintered magnet manufactured by sintering a rare earth magnet material. Although this sintered magnet has excellent magnetic properties, it requires a manufacturing process for sintering at a high temperature, which is a factor of deterioration in productivity.

これに対し、特許文献1に示すような、磁石材料を熱硬化性エポキシ樹脂で固めるいわゆるボンド磁石が研究されている。このボンド磁石は、焼結する製造工程が不要であり、ある程度複雑な形状も成形することができる。   On the other hand, as shown in Patent Document 1, a so-called bonded magnet in which a magnet material is hardened with a thermosetting epoxy resin has been studied. This bonded magnet does not require a manufacturing process for sintering, and can form a complicated shape to some extent.

特開平11−238640号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-238640

しかしながら、エポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石では、磁石材に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなってしまい、磁石にしめる磁石材料の割合が低下してしまう。このため、磁気特性が悪くなり、それに伴って回転電機の特性も著しく低下する問題があった。   However, in a magnet using an epoxy resin as a binder, the ratio of the epoxy resin material to the magnet material is increased, and the ratio of the magnet material used for the magnet is decreased. For this reason, there has been a problem that the magnetic characteristics are deteriorated and the characteristics of the rotating electrical machine are remarkably lowered.

本発明の目的は、磁気特性及び生産性が良好な永久磁石式回転電機とその製造方法及び永久磁石式回転電機を備えた自動車を提供することである。   An object of the present invention is to provide a permanent magnet type rotating electrical machine having good magnetic properties and productivity, a method for manufacturing the same, and an automobile equipped with the permanent magnet type rotating electrical machine.

本発明の永久磁石式回転電機は、回転子鉄心の表面に磁性粉体をSiO系の材料にて結着した永久磁石を配置したことを特徴としている。   The permanent magnet type rotating electrical machine of the present invention is characterized in that a permanent magnet in which a magnetic powder is bound with a SiO-based material is disposed on the surface of a rotor core.

また、本発明の永久磁石式回転電機の製造方法は、無機絶縁膜が施された磁性粉体を加圧成形し、該加圧成形体に、SiO系の材料を含浸させて永久磁石を製造し、この永久磁石を回転子鉄心の表面に固定したことを特徴としている。   The method for manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention is a method in which a magnetic powder coated with an inorganic insulating film is pressure-molded, and the pressure-molded body is impregnated with a SiO-based material to produce a permanent magnet. The permanent magnet is fixed to the surface of the rotor core.

また、本発明の永久磁石式回転電機を備えた自動車は、回転子鉄心の表面に、結着剤にて磁性粉体を結着した永久磁石を配置し、前記結着剤は、その前駆体が磁性粉体に対し良好な濡れ特性を有する材料で構成されていることを特徴としている。   In addition, in an automobile equipped with the permanent magnet type rotating electrical machine of the present invention, a permanent magnet in which magnetic powder is bound with a binder is disposed on the surface of a rotor core, and the binder is a precursor thereof. Is made of a material having good wetting characteristics with respect to the magnetic powder.

本発明の永久磁石式回転電機は、磁気特性及び生産性を良好とすることができる。   The permanent magnet type rotating electrical machine of the present invention can have good magnetic properties and productivity.

[第1実施例]
図1は、本発明による第1実施例としての永久磁石式回転電機が搭載されたハイブリッド型の電気自動車の一実施形態を示す構成図である。なお本発明による回転電機は、純粋な電気自動車にもハイブリッド型の電気自動車にも適用できるが、以下代表してハイブリッド型の電気自動車の実施例を説明する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a hybrid electric vehicle equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine as a first embodiment according to the present invention. The rotating electrical machine according to the present invention can be applied to a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle. Examples of the hybrid electric vehicle will be described below.

ハイブリッド型の電気自動車100には、エンジン120と第1の回転電機200と第2の回転電機202と、第1の回転電機200と第2の回転電機202に高電圧の直流電力を供給するあるいは第1の回転電機200と第2の回転電機202から高電圧の直流電力を受けるバッテリ180が搭載されている。さらに14ボルト系電力である低電圧電力を供給するバッテリがこの車両に搭載されており、以下に説明する制御回路に低電圧の直流電力を供給するが、この低電圧電力を供給するバッテリの図示を省略する。   The hybrid electric vehicle 100 supplies high-voltage DC power to the engine 120, the first rotating electrical machine 200, the second rotating electrical machine 202, and the first rotating electrical machine 200 and the second rotating electrical machine 202. A battery 180 that receives high-voltage DC power from the first rotating electrical machine 200 and the second rotating electrical machine 202 is mounted. Further, a battery for supplying low voltage power of 14 volt system power is mounted on the vehicle, and low voltage direct current power is supplied to a control circuit described below. Is omitted.

エンジン120および第1の回転電機200と第2の回転電機202に基づく回転トルクは、変速機130とデファレンシャルギア132に伝達され、前輪110に伝達される。変速機130を制御する変速機制御装置134とエンジン120を制御するエンジン制御装置124と電力変換装置600を制御する回転電機制御回路604とリチュームイオン電池などのバッテリ180を制御するバッテリ制御装置184と統合制御装置170とが、それぞれ通信回線174によって接続されている。   Rotational torque based on the engine 120, the first rotating electric machine 200, and the second rotating electric machine 202 is transmitted to the transmission 130 and the differential gear 132, and is transmitted to the front wheels 110. A transmission control device 134 that controls the transmission 130, an engine control device 124 that controls the engine 120, a rotating electrical machine control circuit 604 that controls the power converter 600, and a battery control device 184 that controls a battery 180 such as a lithium ion battery, The integrated control device 170 is connected to each other by a communication line 174.

統合制御装置170は、統合制御装置170より下位の制御装置である変速機制御装置134やエンジン制御装置124や電力変換装置600やバッテリ制御装置184から、それぞれの状態を表す情報を通信回線174を介して受け取る。これらの情報に基づき、統合制御装置170によって各制御装置の制御指令が演算され、統合制御170から各制御装置への制御指令が通信回線174を介してそれぞれの制御装置へ送信される。   The integrated control device 170 transmits information indicating the respective states from the transmission control device 134, the engine control device 124, the power conversion device 600, and the battery control device 184, which are lower-level control devices than the integrated control device 170, through the communication line 174. Receive through. Based on these pieces of information, the control command of each control device is calculated by the integrated control device 170, and the control command from the integrated control 170 to each control device is transmitted to each control device via the communication line 174.

例えば、バッテリ制御装置184はリチュームイオン電池であるバッテリ180の放電状況やリチュームイオン電池を構成する各単位セル電池の状態をバッテリ180の状態として統合制御装置170に通信回線174を介して報告する。   For example, the battery control device 184 reports the discharge status of the battery 180 which is a lithium ion battery and the status of each unit cell battery constituting the lithium ion battery to the integrated control device 170 via the communication line 174 as the status of the battery 180.

統合制御装置170は上記報告からバッテリ180の充電が必要と判断すると、電力変換装置600に発電運転の指示を出す。統合制御装置170はまたエンジン120と第1や第2の回転電機200,202の出力トルクを管理し、エンジンと第1や第2の回転電機200,202の出力トルクの総合トルクあるいはトルク分配比を演算処理し、処理結果に基づく制御指令を変速機制御装置134やエンジン制御装置124や電力変換装置
600へ送信する。トルク指令に基づき電力変換装置600は第1の回転電機200と第2の回転電機202を制御し、どちらか一方の回転電機であるいは両方の回転電機で指令のトルク出力を、あるいは発電電力を発生するようにこれらの回転電機を制御する。
If the integrated control device 170 determines from the above report that the battery 180 needs to be charged, it instructs the power conversion device 600 to perform a power generation operation. The integrated control device 170 also manages the output torque of the engine 120 and the first and second rotating electrical machines 200 and 202, and the total torque or torque distribution ratio of the output torque of the engine and the first and second rotating electrical machines 200 and 202. And a control command based on the processing result is transmitted to the transmission control device 134, the engine control device 124, and the power conversion device 600. Based on the torque command, the power conversion device 600 controls the first rotating electric machine 200 and the second rotating electric machine 202, and generates a command torque output or generated electric power with one or both of the rotating electric machines. These rotating electric machines are controlled as follows.

電力変換装置600は統合制御装置170からの指令に基づき第1の回転電機200と第2の回転電機202を運転するためにインバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御する。これらパワー半導体のスイッチング動作により、第1の回転電機200と第2の回転電機202が電動機としてあるいは発電機として運転される。   The power conversion device 600 controls the switching operation of the power semiconductor constituting the inverter in order to operate the first rotating electrical machine 200 and the second rotating electrical machine 202 based on a command from the integrated control device 170. By the switching operation of these power semiconductors, the first rotating electric machine 200 and the second rotating electric machine 202 are operated as an electric motor or a generator.

電動機として運転する場合は高電圧のバッテリ180からの直流電力が前記電力変換装置600のインバータの直流端子に供給される。インバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御することにより上記供給された直流電力が3相交流電力に変換され、回転電機200あるいは202に供給される。一方第1の回転電機200あるいは第2の回転電機202が発電機として運転される場合、回転電機200あるいは202の回転子が外部から加えられる回転トルクで回転し、この回転トルクに基づき前記回転電機の固定子巻線に3相交流電力を発生する。発生した3相交流電力は前記電力変換装置600で直流電力に変換され、直流電力が前記高電圧のバッテリ180に供給され、前記バッテリ180が直流電力により充電される。   When operating as an electric motor, DC power from the high-voltage battery 180 is supplied to the DC terminal of the inverter of the power converter 600. By controlling the switching operation of the power semiconductor constituting the inverter, the supplied DC power is converted into three-phase AC power and supplied to the rotating electrical machine 200 or 202. On the other hand, when the first rotating electrical machine 200 or the second rotating electrical machine 202 is operated as a generator, the rotor of the rotating electrical machine 200 or 202 rotates with a rotational torque applied from the outside, and the rotating electrical machine is based on this rotational torque. Three-phase AC power is generated in the stator winding. The generated three-phase AC power is converted to DC power by the power converter 600, DC power is supplied to the high-voltage battery 180, and the battery 180 is charged with DC power.

図1に示すとおり、電力変換装置600は、直流電源の電圧変動を押える複数の平滑用のコンデンサモジュールと、複数のパワー半導体を内蔵するパワーモジュールと、このパワーモジュールのスイッチング動作を制御するスイッチング駆動回路および前記スイッチング動作の時間幅を決める信号すなわちパルスワイドモデュレーションの制御を行うPWM信号を発生する回路を備えた回転電機制御回路から構成されている。   As shown in FIG. 1, a power conversion apparatus 600 includes a plurality of smoothing capacitor modules that suppress voltage fluctuations of a DC power supply, a power module that includes a plurality of power semiconductors, and a switching drive that controls the switching operation of the power module. The rotating electrical machine control circuit includes a circuit and a circuit for generating a signal for determining a time width of the switching operation, that is, a PWM signal for controlling pulse-wide modulation.

高電圧のバッテリ180はリチュームイオン電池あるいはニッケル水素電池などの2次電池であり、250ボルトから600ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力が前記2次電池に充電され、あるいは前記2次電池から出力される。   The high voltage battery 180 is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, and a high voltage DC power of 250 to 600 volts or more is charged to the secondary battery, or the secondary battery. Is output from.

図2は図1に示す電力変換装置600の回路図である。電力変換装置600には第1の回転電機200のための第1のインバータ装置と第2の回転電機202のための第2のインバータ装置とが設けられている。第1のインバータ装置は、第1のパワーモジュール
610と第1のパワーモジュール610における各パワー半導体21のスイッチング動作を制御する第1の駆動回路652と回転電機200の電流を検知する電流センサ660と以下に説明する第2のインバータ装置と共通に使用される制御回路648とコネクタ基板642に実装された送受信回路644やコンデンサジュール630を備えている。なお、駆動回路652は駆動回路基板650に設けられており、制御回路648は制御回路基板646に設けられている。
FIG. 2 is a circuit diagram of power converter 600 shown in FIG. The power conversion device 600 is provided with a first inverter device for the first rotating electrical machine 200 and a second inverter device for the second rotating electrical machine 202. The first inverter device includes a first drive module 652 that controls the switching operation of each power semiconductor 21 in the first power module 610, the first power module 610, and a current sensor 660 that detects the current of the rotating electrical machine 200. A control circuit 648 used in common with the second inverter device described below, and a transmission / reception circuit 644 and a capacitor module 630 mounted on the connector substrate 642 are provided. Note that the drive circuit 652 is provided on the drive circuit board 650, and the control circuit 648 is provided on the control circuit board 646.

第2のインバータ装置は、第2のパワーモジュール620と第2のパワーモジュール
620における各パワー半導体21のスイッチング動作を制御する第2の駆動回路656と回転電機202の電流を検知する電流センサ662と第1のインバータと共通に使用される制御回路648と送受信回路644とコンデンサジュール630とを備えている。第2の駆動回路656は第2の駆動回路基板654に実装されており、また制御回路648は回転電機制御回路基板646に実装されており、送受信回路644はコネクタ基板642に実装されている。
The second inverter device includes a second power module 620, a second drive circuit 656 that controls the switching operation of each power semiconductor 21 in the second power module 620, and a current sensor 662 that detects the current of the rotating electrical machine 202. A control circuit 648, a transmission / reception circuit 644, and a capacitor module 630 that are used in common with the first inverter are provided. The second drive circuit 656 is mounted on the second drive circuit board 654, the control circuit 648 is mounted on the rotating electrical machine control circuit board 646, and the transmission / reception circuit 644 is mounted on the connector board 642.

第1のパワーモジュール610と第2のパワーモジュール620は、それぞれ対応する第1および第2の駆動回路652と656とから出力された駆動信号によって動作し、高電圧バッテリ180から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を対応する回転電機200や202の電機子巻線に供給する。また回転電機200や202のの電機子巻線である固定子巻線に誘起された交流電力を直流に変換して高電圧バッテリに供給する。   The first power module 610 and the second power module 620 operate according to the drive signals output from the corresponding first and second drive circuits 652 and 656, respectively, and are supplied with DC power supplied from the high voltage battery 180. Is converted into three-phase AC power, and the power is supplied to the corresponding armature windings of the rotating electric machines 200 and 202. Also, AC power induced in the stator windings that are the armature windings of the rotating electric machines 200 and 202 is converted into DC and supplied to the high voltage battery.

第1および第2のパワーモジュール610や620は、図2に記載のごとく3相ブリッジ回路を備えており、3相に対応した直列回路がそれぞれバッテリ180の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されている。各直列回路は上アームを構成するパワー半導体と下アームを構成するパワー半導体とを備え、上アームのパワー半導体21と下アームを構成するパワー半導体21とは直列に接続されている。   The first and second power modules 610 and 620 are each provided with a three-phase bridge circuit as shown in FIG. 2, and series circuits corresponding to the three phases are electrically connected between the positive electrode side and the negative electrode side of the battery 180, respectively. Are connected in parallel. Each series circuit includes a power semiconductor constituting the upper arm and a power semiconductor constituting the lower arm, and the power semiconductor 21 constituting the upper arm and the power semiconductor 21 constituting the lower arm are connected in series.

第1のパワーモジュール610と第2のパワーモジュール620とは図2に示す如く、回路構成がほぼ同じであり、第1のパワーモジュール610で代表して説明する。本回路では、スイッチング用パワー半導体素子としてIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)21を用いている。IGBT21は、コレクタ電極,エミッタ電極及びゲート電極の3つの電極を備えている。IGBT21のコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード38が電気的に接続されている。ダイオード38は、カソード電極及びアノード電極の2つの電極を備えており、IGBT21のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がIGBT21のコレクタ電極に、アノード電極がIGBT21のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the first power module 610 and the second power module 620 have substantially the same circuit configuration, and the first power module 610 will be described as a representative. In this circuit, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) 21 is used as a switching power semiconductor element. The IGBT 21 includes three electrodes, a collector electrode, an emitter electrode, and a gate electrode. A diode 38 is electrically connected between the collector electrode and the emitter electrode of the IGBT 21. The diode 38 includes two electrodes, a cathode electrode and an anode electrode. The cathode electrode is the collector electrode of the IGBT 21 and the anode electrode is the IGBT 21 so that the direction from the emitter electrode to the collector electrode of the IGBT 21 is the forward direction. Each is electrically connected to the emitter electrode.

スイッチング用パワー半導体素子としてはMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いてもよい。MOSFETは、ドレイン電極,ソース電極及びゲート電極の3つの電極を備えている。尚、MOSFETは、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、図2のダイオード38を設ける必要がない。   A MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) may be used as the power semiconductor element for switching. The MOSFET includes three electrodes, a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode. Note that the MOSFET includes a parasitic diode in which the direction from the drain electrode to the source electrode is a forward direction between the source electrode and the drain electrode, so that it is not necessary to provide the diode 38 of FIG.

各相のアームはIGBT21のソース電極とIGBT21のドレイン電極が電気的に直列に接続されて構成されている。尚、本実施例では、各相の各上下アームのIGBTを1つしか図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のIGBTが電気的に並列に接続されて構成されている。以下説明を簡単にするため、1個のパワー半導体として説明する。   The arm of each phase is configured by electrically connecting the source electrode of the IGBT 21 and the drain electrode of the IGBT 21 in series. In this embodiment, only one IGBT for each upper and lower arm of each phase is shown, but since the current capacity to be controlled is large, a plurality of IGBTs are actually connected in parallel. ing. Hereinafter, in order to simplify the description, it will be described as one power semiconductor.

図2に示す実施例では、各相の各上下アームはそれぞれ3個のIGBTによって構成している。各相の各上アームのIGBT21のドレイン電極はバッテリ180の正極側に、各相の各下アームのIGBT21のソース電極はバッテリ180の負極側それぞれ電気的に接続されている。   In the embodiment shown in FIG. 2, each upper and lower arm of each phase is constituted by three IGBTs. The drain electrode of the IGBT 21 in each upper arm of each phase is electrically connected to the positive electrode side of the battery 180, and the source electrode of the IGBT 21 in each lower arm of each phase is electrically connected to the negative electrode side of the battery 180.

各相の各アームの中点(上アーム側IGBTのソース電極と下アーム側のIGBTのドレイン電極との接続部分)は、対応する回転電機200や202の対応する相の電機子巻線に電気的に接続されている。   The midpoint of each arm of each phase (the connection portion between the source electrode of the upper arm side IGBT and the drain electrode of the lower arm IGBT) is electrically connected to the armature winding of the corresponding phase of the corresponding rotating electric machine 200 or 202. Connected.

第1と第2の駆動回路652と656は、対応するインバータ装置610や620を制御するための駆動部を構成しており、制御回路648から出力された制御信号に基づいて、IGBT21を駆動させるための駆動信号を発生する。それぞれの駆動回路652や
656で発生した駆動信号は、対応する第1のパワーモジュール610や第2のパワーモジュール620における各パワー半導体のゲートにそれぞれ出力される。各相の各上下アームのゲートに供給する駆動信号を発生する2組の回路を1つの集積回路としている。駆動回路652や656はそれぞれ、6個の上記集積回路を有しており、これら6個の集積回路を収めて1ブロックとして駆動回路652や656を構成している。
The first and second drive circuits 652 and 656 constitute a drive unit for controlling the corresponding inverter devices 610 and 620, and drive the IGBT 21 based on the control signal output from the control circuit 648. For generating a driving signal. The drive signals generated by the respective drive circuits 652 and 656 are output to the gates of the respective power semiconductors in the corresponding first power module 610 and second power module 620, respectively. Two sets of circuits that generate drive signals to be supplied to the gates of the upper and lower arms of each phase are used as one integrated circuit. Each of the drive circuits 652 and 656 includes six integrated circuits, and the six integrated circuits are accommodated to constitute the drive circuits 652 and 656 as one block.

制御回路648は各インバータ装置610や620の制御部を構成しており、複数のスイッチング用パワー半導体素子を動作(オン・オフ)させるための制御信号(制御値)を演算するマイクロコンピュータによって構成されている。制御回路648には、上位制御装置からのトルク指令信号(トルク指令値),電流センサ660や662及び回転電機
200や202に搭載された回転センサが検知した信号(センサ出力)が入力されている。制御回路648はそれらの入力信号に基づいて制御値を演算し、駆動回路652や656にスイッチングタイミングを制御するための制御信号を出力する。
The control circuit 648 constitutes a control unit of each inverter device 610 and 620, and is constituted by a microcomputer that calculates a control signal (control value) for operating (turning on / off) a plurality of switching power semiconductor elements. ing. The control circuit 648 receives a torque command signal (torque command value) from the host controller, and signals (sensor output) detected by the current sensors 660 and 662 and the rotation sensors mounted on the rotating electrical machines 200 and 202. . The control circuit 648 calculates a control value based on these input signals, and outputs a control signal for controlling the switching timing to the drive circuits 652 and 656.

コネクタ基板642に実装された送受信回路644は、電力変換装置600と外部の制御装置との間を電気的に接続するためのもので、図1の通信回線174を介して他の装置と情報の送受信を行う。   The transmission / reception circuit 644 mounted on the connector board 642 is for electrically connecting the power conversion apparatus 600 and an external control apparatus, and communicates information with other apparatuses via the communication line 174 in FIG. Send and receive.

コンデンサジュール630は、IGBT21のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成するためのものであり、第1のパワーモジュール610や第2のパワーモジュール620における直流側の端子に電気的に並列に接続されている。   The capacitor module 630 is for configuring a smoothing circuit for suppressing fluctuations in the DC voltage generated by the switching operation of the IGBT 21, and is connected to a DC side terminal in the first power module 610 or the second power module 620. They are electrically connected in parallel.

図3は、図1と図2に記載の回転電機200あるいは202の断面図である。回転電機200と202とはほぼ同じ構造であり、回転電機200の構造をこれらの代表例として図3から図5を用いて説明する。図4は図3にのA−A断面を示す図4は図3に固定子
230および回転子250のA−A断面であり、ハウジング212およびシャフト218の記載を省略した。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 200 or 202 shown in FIGS. 1 and 2. The rotating electrical machines 200 and 202 have substantially the same structure, and the structure of the rotating electrical machine 200 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as typical examples thereof. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in the stator 230 and the rotor 250 in FIG.

ハウジング212の内部に固定子230が保持されており、固定子230は固定子鉄心232と固定子巻線238とを備えている。固定子鉄心232の内側面に対して空隙222を介して回転子250が配置されている。回転子250は回転子鉄心252と永久磁石
254とを備えており、回転子鉄心252はシャフト218に固定されている。ハウジング212はシャフト218の回転軸方向の両側にエンドブラケット214をそれぞれ有しており、前記回転子鉄心252を有するシャフト218はエンドブラケット214のそれぞれに軸受216により回転自在に保持されている。
A stator 230 is held inside the housing 212, and the stator 230 includes a stator core 232 and a stator winding 238. A rotor 250 is arranged on the inner side surface of the stator core 232 via a gap 222. The rotor 250 includes a rotor core 252 and a permanent magnet 254, and the rotor core 252 is fixed to the shaft 218. The housing 212 has end brackets 214 on both sides in the rotation axis direction of the shaft 218, and the shafts 218 having the rotor core 252 are rotatably held by bearings 216 on the end brackets 214.

シャフト218には回転子の極の位置を検出する回転子位置センサ224と回転子の回転速度を検出する回転速度センサ226とが設けられている。これらのセンサ224と
226からの出力は図2に示す制御回路648に取り込まれ、これらセンサの出力に基づいてパワーモジュール610が制御される。
The shaft 218 is provided with a rotor position sensor 224 that detects the position of the rotor pole and a rotation speed sensor 226 that detects the rotation speed of the rotor. Outputs from these sensors 224 and 226 are taken into the control circuit 648 shown in FIG. 2, and the power module 610 is controlled based on the outputs of these sensors.

図4は図3に示す固定子230および回転子250のA−A断面図を示す。図4により図3に示す固定子230および回転子250の具体的な構造を説明する。固定子230は固定子鉄心232を有しており、固定子鉄心232は周方向に均等に多数のスロット234とティース236とを有しており、スロット234には分布巻された固定子巻線238が設けられている。図4で、固定子の回転子側には全周に渡ってティース236とスロット234が設けられている。尚、これら全てに符号を付すことはせず、代表して一部のティースとスロットにのみに符号を付した。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the stator 230 and the rotor 250 shown in FIG. A specific structure of the stator 230 and the rotor 250 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. The stator 230 has a stator core 232, and the stator core 232 has a large number of slots 234 and teeth 236 equally in the circumferential direction, and distributed winding is provided in the slots 234. 238 is provided. In FIG. 4, teeth 236 and slots 234 are provided on the entire rotor side of the stator. It should be noted that not all of these are provided with reference numerals, and representatively only some of the teeth and slots are assigned reference numerals.

また、回転子鉄心252の表面には、永久磁石254,256が接着剤などで貼り付けられている。用途によって細心の安全対策が必要な場合には、この永久磁石254,256の外周に非磁性材である例えばステンレス管などをかぶせて上記磁石の遠心力による永久磁石254,256の回転飛散を防止することができる。更には、回転子鉄心252の表面側に磁石挿入孔を設けて、この挿入孔内に永久磁石254,256を装着しても構わない。上記磁石は回転子250の界磁極として作用し、これら界磁極を構成する永久磁石
254,256の磁化方向は、磁石の固定子側面がN極またはS極となる方向で、界磁極毎に磁化方向が反転している。
In addition, permanent magnets 254 and 256 are attached to the surface of the rotor core 252 with an adhesive or the like. When careful safety measures are required depending on the application, the permanent magnets 254 and 256 are covered with a non-magnetic material such as a stainless steel tube to prevent the permanent magnets 254 and 256 from being scattered due to the centrifugal force of the magnet. can do. Further, a magnet insertion hole may be provided on the surface side of the rotor core 252 and the permanent magnets 254 and 256 may be mounted in the insertion hole. The magnet acts as a field pole of the rotor 250, and the magnetization directions of the permanent magnets 254 and 256 constituting these field poles are directions in which the stator side surface of the magnet is an N pole or an S pole, and is magnetized for each field pole. The direction is reversed.

永久磁石254,256は磁化され、永久磁石となった状態で回転子鉄心252に貼り付けても良いし、あるいは永久磁石254,256が磁化されていない状態で回転子鉄心252に貼り付け、回転子250を構成した後に強力な磁界を与えて磁化されることにより永久磁石となるようにしてもよい。この場合、磁化されない状態の永久磁石254,
256を回転子鉄心252に貼り付け、その後に磁化する方が、回転電機の生産性が向上する。すなわち、これらの永久磁石254,256はたいへん強力な磁石であり、回転子250に永久磁石254,256を固定する前に磁石を着磁すると、永久磁石254,
256の固定時に回転子鉄心252との間に強力な吸引力が生じ、この求心力が作業の妨げとなる。また強力な吸引力により、永久磁石254,256に鉄粉などのごみが付着する恐れがある。
Permanent magnets 254 and 256 may be magnetized and affixed to rotor core 252 in the form of permanent magnets, or may be affixed to rotor core 252 while permanent magnets 254 and 256 are not magnetized and rotated. After the child 250 is constructed, it may be magnetized by applying a strong magnetic field to form a permanent magnet. In this case, the permanent magnet 254 that is not magnetized.
The productivity of the rotating electrical machine is improved by attaching 256 to the rotor core 252 and then magnetizing it. That is, these permanent magnets 254 and 256 are very strong magnets. If the magnets are magnetized before the permanent magnets 254 and 256 are fixed to the rotor 250, the permanent magnets 254 and 254 are fixed.
When the 256 is fixed, a strong suction force is generated between the rotor core 252 and this centripetal force hinders work. Moreover, there is a possibility that dust such as iron powder adheres to the permanent magnets 254 and 256 due to the strong attractive force.

図4に示す実施形態では、各磁極すなわち各界磁極が1個の永久磁石254,256で構成されており界磁極毎に着磁方向が反転している。この実施形態では永久磁石254と256とでは極性が反対である。永久磁石254と256とを備えた回転子250の磁極は回転子250の周方向に等間隔に配置されており、この実施形態では8極である。   In the embodiment shown in FIG. 4, each magnetic pole, that is, each field magnetic pole is composed of one permanent magnet 254, 256, and the magnetization direction is reversed for each field magnetic pole. In this embodiment, the permanent magnets 254 and 256 have opposite polarities. The magnetic poles of the rotor 250 including the permanent magnets 254 and 256 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor 250, and in this embodiment, there are 8 poles.

また、図4の実施形態は、回転子250の極ピッチτpが角度で45°である。これに対して、は小さくなっている。この割合、τm/τpを調節することにより、回転子の作る磁束密度分布の高調波成分を変化させることができる。これにより、回転電機の基本的な特性であるコギングトルク,通電時のトルクリプル,誘起電圧の波形などを調節することができる。   In the embodiment of FIG. 4, the pole pitch τp of the rotor 250 is 45 ° in angle. On the other hand, is smaller. By adjusting this ratio, τm / τp, the harmonic component of the magnetic flux density distribution produced by the rotor can be changed. Thereby, it is possible to adjust the cogging torque, the torque ripple during energization, the waveform of the induced voltage, and the like, which are basic characteristics of the rotating electrical machine.

また図5は図3および図4に記載の分布巻された固定子巻線の代わりに集中巻の固定子を試用した回転電機を示す。また同一符号は対応する構成を示している。図5に示すような集中巻モータの場合にも同じように磁石の幅τmを調節することができる。尚、固定子のティースに図に示すようにコイルを集中的に巻回しているものを、ここでは集中巻と呼ぶ。一方、分布巻とは、スロットを跨いでコイルを挿入しているものとする。図5にはW相の巻線のみ図示したが、これらのコイルは直列、あるいは並列に接続することで端子からみた電圧を調節することができる。   FIG. 5 shows a rotating electrical machine that uses a concentrated winding stator instead of the distributed winding stator winding shown in FIGS. Moreover, the same code | symbol has shown the corresponding structure. In the case of the concentrated winding motor as shown in FIG. 5, the magnet width τm can be adjusted in the same manner. In addition, what concentratedly wound the coil around the teeth of the stator as shown in the figure is called concentrated winding here. On the other hand, in the distributed winding, a coil is inserted across the slot. Although only the W-phase winding is shown in FIG. 5, these coils can be connected in series or in parallel to adjust the voltage viewed from the terminals.

図5の実施形態では、回転子側は、永久磁石254や256の固定子側の表面を図示したようにギャップ面の半径よりも磁石表面の曲率円弧を小さくしている。回転軸の垂直面での断面の状態を見ると各磁石は、回転子250の周方向両端部において回転子250から固定子230方向に向く形状を持ち、固定子230側面が回転子250面より極率の大きい曲線形状を成して、磁石の周方向における中央部が最も固定子230に近くなる形状をしている。   In the embodiment of FIG. 5, on the rotor side, the curvature arc of the magnet surface is made smaller than the radius of the gap surface as shown on the stator side surface of the permanent magnets 254 and 256. Looking at the state of the cross section on the vertical plane of the rotating shaft, each magnet has a shape that faces from the rotor 250 toward the stator 230 at both circumferential ends of the rotor 250, and the side surface of the stator 230 is closer to the rotor 250 surface. A curved shape having a high polarity is formed, and the central portion in the circumferential direction of the magnet is closest to the stator 230.

この形状(以下かまぼこ型と記す)により、磁石の固定子230側表面の磁束密度を周方向に正弦波状になめらかに分布させることができる。この効果により、高調波成分が減り、コギングトルクを低減させ、誘起電圧の波形の高調波を少なくすることができる。このような、かまぼこ型の形状の永久磁石も、本実施例を用いれば簡単に作ることができる。   With this shape (hereinafter referred to as a kamaboko type), the magnetic flux density on the surface of the magnet on the stator 230 side can be smoothly distributed in a sinusoidal shape in the circumferential direction. Due to this effect, harmonic components can be reduced, cogging torque can be reduced, and harmonics of the waveform of the induced voltage can be reduced. Such a permanent magnet having a kamaboko shape can be easily made by using this embodiment.

ここで、本実施形態に用いられる永久磁石と、従来の回転電機に用いられていた焼結磁石及びボンド磁石との違いを以下に説明する。   Here, the difference between the permanent magnet used in the present embodiment and the sintered magnet and bond magnet used in the conventional rotating electric machine will be described below.

焼結磁石は、その高エネルギー密度を活かして、モータを小型化できるので、電気自動車やハイブリッド車などに用いられている。しかしながら、焼結磁石は、その製法上、焼結工程での高温処理が不可欠なので、設備費用を含め、生産コストが高くなる。また、磁石材を高温に熱する焼結工程により、焼結工程前の形状・寸法に対し焼結工程後の形状・寸法が熱収縮等により変化してしまい、正確な寸法の部品を得るためには、焼結工程の後の成形工程で、寸法精度を得るために大幅な切削を含む成形作業が必要であった。これが磁石モータのコスト増を招いており、安価で制御性の良いモータを得る上での障害となっている。   Sintered magnets are used in electric vehicles, hybrid vehicles, and the like because the motor can be miniaturized by taking advantage of its high energy density. However, since the sintered magnet is indispensable for high temperature treatment in the sintering process due to its manufacturing method, the production cost including the equipment cost becomes high. In addition, in order to obtain parts with accurate dimensions, the shape and dimensions after the sintering process change due to thermal shrinkage, etc., due to the sintering process in which the magnet material is heated to a high temperature. In the molding process after the sintering process, a molding operation including a large amount of cutting was required to obtain dimensional accuracy. This has led to an increase in the cost of the magnet motor, which is an obstacle to obtaining an inexpensive and good controllable motor.

また、ボンド磁石は、熱硬化性エポキシ樹脂と磁石材料とを混合し、この混合物を成型し製造する。つまり、エポキシ樹脂で磁石材料を接着した磁石である。エポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石では、磁石材料とエポキシ樹脂との混合物を圧縮成型して磁石を製造している。このようなエポキシ樹脂で磁石材を接着するボンド磁石は、磁石材に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなり、磁石にしめる磁石材料の割合が低下し、磁気特性が悪く、回転電機の特性が著しく低下する問題がある。このようなボンド磁石は、エネルギー密度が小さいため、大容量大トルク用途にはあまり用いられず、小型のファンモータなどに用いられている。   The bonded magnet is manufactured by mixing a thermosetting epoxy resin and a magnet material and molding the mixture. That is, it is a magnet obtained by bonding a magnet material with an epoxy resin. In a magnet using an epoxy resin as a binder, a magnet is manufactured by compression molding a mixture of a magnet material and an epoxy resin. Bonded magnets that bond magnet materials with such epoxy resins increase the proportion of the epoxy resin material relative to the magnet material, reduce the proportion of the magnet material to be put on the magnet, have poor magnetic properties, and significantly reduce the properties of the rotating electrical machine. There's a problem. Since such a bond magnet has a low energy density, it is not often used for large capacity and large torque applications, and is used for small fan motors and the like.

以上、説明したように焼結磁石でこのような形状にするためには、表面加工が必要となり、コストが上昇してしまう。実際には、焼結磁石は、1000℃以上で焼結させるため、熱収縮による変形を補正する必要があり、後で加工することが不可欠である。また、有機物により結着されたボンド磁石では、結着材であるエポキシ樹脂を150℃以上の高温で使用することが困難であり、150℃を超える熱的環境で使用するニーズの多い自動車用の回転電機には耐久性の点で不向きであった。   As described above, in order to make such a shape with a sintered magnet, surface processing is required, which increases the cost. Actually, since the sintered magnet is sintered at 1000 ° C. or higher, it is necessary to correct deformation due to thermal shrinkage, and it is indispensable to process it later. Moreover, it is difficult to use an epoxy resin as a binder at a high temperature of 150 ° C. or higher in a bond magnet bonded with an organic substance, and there are many needs for automobiles to be used in a thermal environment exceeding 150 ° C. It was unsuitable for rotating electrical machines in terms of durability.

図5に示すかまぼこ型磁石の実施形態を図4の実施形態に適用できる。図4に示す実施形態において、回転子250に保持された永久磁石254や256を図5に示すかまぼこ型形状の磁石に変えることができる。分布巻のモータでは固定子が発生する回転磁界を集中巻より滑らかにすることができる。これに加え永久磁石をかまぼこ型形状にして回転子鉄心外周に配置することで、磁石の固定子側面の磁束密度の変化を正弦波関数に近い状態にすることができ、これらの結果から回転電機のトルクリプルを低減させることができる。特に低速回転おいて、低脈動のトルクを発生できるので、車両の発進時の加速が滑らかとなり、運転者に車両の運転性に関し高級感を与えるのに適する。   The embodiment of the kamaboko magnet shown in FIG. 5 can be applied to the embodiment of FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, the permanent magnets 254 and 256 held by the rotor 250 can be changed to the kamaboko-shaped magnet shown in FIG. 5. In the distributed winding motor, the rotating magnetic field generated by the stator can be made smoother than the concentrated winding. In addition to this, the permanent magnet is shaped like a semi-cylindrical shape and placed on the outer periphery of the rotor core, so that the change in magnetic flux density on the stator side surface of the magnet can be made close to a sine wave function. Torque ripple can be reduced. In particular, since low pulsation torque can be generated at low speed rotation, acceleration at the start of the vehicle is smooth, which is suitable for giving the driver a high-class feeling regarding the drivability of the vehicle.

このような永久磁石は、従来の焼結磁石タイプでは、熱処理後の変形のため、成形が必要であり、高価なものになっていた。しかし、本発明の永久磁石を用いた回転機の場合、プレス型でこの形状を作れば、プレス加工後の変形が少なくなり、磁石の後加工は必要ない。あるいは後加工が必要であっても、加工作業量が少なく、加工工程が簡単になる効果がある。   Such permanent magnets are expensive in the conventional sintered magnet type because of the deformation after the heat treatment and need to be molded. However, in the case of a rotating machine using the permanent magnet of the present invention, if this shape is made with a press die, deformation after press working is reduced, and post-processing of the magnet is not necessary. Alternatively, even if post-processing is necessary, there is an effect that the amount of processing work is small and the processing process is simplified.

図6は回転子250の他の作り方である。磁石抑え260により、遠心力による永久磁石の飛散を防止している。この磁石抑え260は、回転子鉄心252と一体でも良いし、後から回転子鉄心252に固定しても良い。また、磁石抑え260を磁性体で構成すると、リラクタンストルクを活用したモータにすることもできる。リラクタンストルクは、分布巻のモータの方がよく利用できるため、固定子構造は分布巻とする方法もある。   FIG. 6 shows another method of making the rotor 250. The magnet restraint 260 prevents the permanent magnet from scattering due to centrifugal force. The magnet restraint 260 may be integrated with the rotor core 252 or may be fixed to the rotor core 252 later. Moreover, if the magnet restraint 260 is made of a magnetic material, a motor utilizing reluctance torque can be obtained. Since the reluctance torque can be used more often in the distributed winding motor, there is a method in which the stator structure is distributed winding.

尚、本発明が適用される適用対象は8極に固定されるものではない。回転子250の極数は10極や12極などさらに多くの極であっても良い。また逆に少ない極数であっても良い。固定子巻線の巻回方式には分布巻と集中巻の方式がある。3相モータの場合、分布巻の固定子のスロット数は、極数の3n(nは自然数)になる。また、集中巻の場合には、固定子のスロット数をN,極数をPとすると、2/3<=P/N<=4/3の関係で、効率の良い3相モータになり、どの組合せに対しても適用できる。集中巻モータでは、1極を構成する固定子側のコイル数が少ないため、固定子が基本同期周波数以外の調波成分が大きい。特に基本同期周波数よりも低次の調波成分が多い。このため、回転子表面の永久磁石に流れる渦電流が多く、従来の焼結磁石を使ったモータでは、分割などの方策が不可欠であった。この原理や応用例については後述する。以下に説明するSiO系結着剤で磁性粉を結着した磁石では磁性粉間に絶縁材である結着剤が存在するため、永久磁石の内部抵抗が高抵抗なり渦電流がその分減少する。また表面に絶縁膜を形成した磁石粉を使用して結着することも可能である。このため従来の焼結型磁石に比べ、永久磁石の分割などの対策の必要性が少なく、対策が不要の場合は安価に回転電機を作ることができる。また従来対策しなかった回転電機に対して効率を向上でき、また磁石の発熱を減少できることで熱対策が容易となる。   The application object to which the present invention is applied is not fixed to 8 poles. The number of poles of the rotor 250 may be more poles such as 10 poles and 12 poles. Conversely, the number of poles may be small. There are two methods for winding the stator winding: distributed winding and concentrated winding. In the case of a three-phase motor, the number of slots in the distributed winding stator is 3n of the number of poles (n is a natural number). Also, in the case of concentrated winding, if the number of slots of the stator is N and the number of poles is P, it becomes an efficient three-phase motor in the relationship of 2/3 <= P / N <= 4/3, Applicable to any combination. In the concentrated winding motor, since the number of coils on the stator side constituting one pole is small, the stator has a large harmonic component other than the basic synchronization frequency. In particular, there are many lower-order harmonic components than the basic synchronization frequency. For this reason, there are many eddy currents flowing through the permanent magnets on the rotor surface, and measures such as division have been indispensable for conventional motors using sintered magnets. This principle and application examples will be described later. In a magnet having magnetic powder bound with a SiO-based binder described below, since there is a binder as an insulating material between the magnetic powders, the internal resistance of the permanent magnet becomes high and the eddy current is reduced accordingly. . It is also possible to bind using magnetic powder having an insulating film formed on the surface. For this reason, compared with the conventional sintered type magnet, there is little necessity for countermeasures, such as division | segmentation of a permanent magnet, and when a countermeasure is unnecessary, a rotary electric machine can be made cheaply. Moreover, efficiency can be improved with respect to a rotating electrical machine which has not been conventionally taken, and heat can be easily taken because heat generation from the magnet can be reduced.

ここで永久磁石254と256は磁石材料である希土類材料のネオジウム(Nd)の粉体をこのネオジウム(Nd)と前駆体が濡れ性の良い性質を備えている結着剤で結着した構造をしている。ここで濡れ性の優れた前駆体とは例えばSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサンまたはアルコキシシランである。ネオジウム(Nd)の粉体は板状の形状を為しており、高さ方向であるZ軸方向の値に対しX軸やY軸方向の大きさが数倍以上である、厚みが薄い形状をしている。ネオジウム(Nd)粉体のX軸やY軸方向の大きさは大きい方が良く、例えば粉体のX軸またはY軸方向の大きさが45μメータ以上の大きさの粉体を使用する方が残留特性を良くする。成形中にネオジウム(Nd)の粉体が割れるなどで細かくなり、小さい形状の粉体が混ざることはしかたないが、粉体の半分以上が
45μメータ以上の大きさ粉体であることが望ましく、さらには7割以上が45μメータ以上の大きさの粉体であるとより好ましい結果が得られる。9割以上が45μメータ以上の大きさの粉体であるとさらにより好ましい結果が得られる。なおネオジウム(Nd)にさらにディスプロシウム(Dy)を若干含んでいると特性が改善される。このディスプロシウム(Dy)を含むことにより、回転電機の温度が上昇しても良好な磁気特性が維持される。ディスプロシウム(Dy)の含有割合は数%程度で、多くても10%以下である。バインダーで希土類磁石材料の粉体を結着した構造の磁石及び磁石の製造方法についての詳細は後述する。
Here, the permanent magnets 254 and 256 have a structure in which a neodymium (Nd) powder of a rare earth material, which is a magnet material, is bound with a binder having a property that the neodymium (Nd) and the precursor have good wettability. is doing. Here, the precursor having excellent wettability is, for example, alkoxysiloxane or alkoxysilane which is a precursor of SiO 2 . The neodymium (Nd) powder has a plate-like shape, and the thickness in the X-axis and Y-axis directions is several times larger than the value in the Z-axis direction, which is the height direction. I am doing. The size of neodymium (Nd) powder in the X-axis or Y-axis direction should be large. For example, it is better to use powder whose size in the X-axis or Y-axis direction is 45 μm or more. Improve residual properties. It becomes fine because the powder of neodymium (Nd) breaks during molding, and it is difficult to mix small-sized powder, but it is desirable that more than half of the powder is a powder having a size of 45 μm or more, Furthermore, more preferable results can be obtained when 70% or more is a powder having a size of 45 μm or more. Even more preferable results can be obtained when 90% or more is a powder having a size of 45 μm or more. If neodymium (Nd) further contains dysprosium (Dy), the characteristics are improved. By including this dysprosium (Dy), good magnetic properties are maintained even if the temperature of the rotating electrical machine rises. The content of dysprosium (Dy) is about several percent, and at most 10%. Details of a magnet having a structure in which a rare earth magnet material powder is bound with a binder and a method of manufacturing the magnet will be described later.

図3および図4で、回転子の回転速度センサ226と回転子位置センサ224との出力に基づき図2に示す第1の駆動回路652が第1のパワーモジュール610を制御する制御信号を発生して第1のパワーモジュール610に送信する。第1のパワーモジュールは制御信号に基づきスイッチング動作を行い、バッテリ180から供給される直流電力を3相交流電力に変換する。この3相交流電力は図3や図4に示す固定子巻線238に供給され、回転速度センサ226の検出値に基づいて3相交流電流の周波数が制御され、回転子位置センサ224の検出値に基づいて3相交流電流の回転子に対する位相が制御される。   3 and 4, the first drive circuit 652 shown in FIG. 2 generates a control signal for controlling the first power module 610 based on the outputs of the rotation speed sensor 226 and the rotor position sensor 224 of the rotor. To the first power module 610. The first power module performs a switching operation based on the control signal, and converts the DC power supplied from the battery 180 into three-phase AC power. This three-phase AC power is supplied to the stator winding 238 shown in FIGS. 3 and 4, and the frequency of the three-phase AC current is controlled based on the detection value of the rotation speed sensor 226, and the detection value of the rotor position sensor 224. Is used to control the phase of the three-phase alternating current with respect to the rotor.

上記位相と周波数の回転磁界が3相交流電流により固定子230に発生する。固定子
230の回転磁界が回転子250の永久磁石254,256に作用して回転子250に永久磁石254,256に基づく磁石トルクが生じる。
A rotating magnetic field having the above phase and frequency is generated in the stator 230 by a three-phase alternating current. The rotating magnetic field of the stator 230 acts on the permanent magnets 254 and 256 of the rotor 250, and magnet torque based on the permanent magnets 254 and 256 is generated in the rotor 250.

次に永久磁石254,256の製造方法について説明する。図7には、本実施形態に係る永久磁石254,256の製造プロセスの一例を示す。工程10では、粉体状の磁石材料を生成する。例えば希土類の磁石用磁粉は、組成を調整した母合金を急冷することにより製造できる。   Next, a method for manufacturing the permanent magnets 254 and 256 will be described. In FIG. 7, an example of the manufacturing process of the permanent magnets 254 and 256 which concern on this embodiment is shown. In step 10, a powdered magnet material is generated. For example, rare earth magnet magnetic powders can be produced by quenching a mother alloy with an adjusted composition.

工程15では、前記粉体状の磁石材料を圧縮成形する。例えば回転電機に使用する永久磁石を製造する場合は、この工程15では、回転電機に使用する永久磁石の最終磁石形状の型を用い、型に粉体状の磁石材料を供給し、圧縮成形する。圧縮成形された磁石材料は型により形状が決められた多孔質の状態であり、機械的強度は弱く、強い衝撃を受けると壊れる状態である。また磁化されていないので、永久磁石としての特性は有していない。この圧縮成形の状態のままで磁化しても回転電機の構成部品として使用することは機械強度的に困難である。   In step 15, the powdery magnet material is compression molded. For example, when manufacturing a permanent magnet for use in a rotating electrical machine, in this step 15, a final magnet-shaped mold for the permanent magnet used in the rotating electrical machine is used, and a powdered magnet material is supplied to the mold and compression molded. . The compression-molded magnet material is in a porous state whose shape is determined by a mold, has a low mechanical strength, and is broken when subjected to a strong impact. Moreover, since it is not magnetized, it does not have the characteristics as a permanent magnet. Even if magnetized in this compression-molded state, it is difficult in mechanical strength to be used as a component of a rotating electric machine.

圧縮成形された磁石は、以下に詳述する製造方法を用いることで、磁石形状の寸法関係がその後の工程であまり変化しない。すなわち工程15で圧縮成形された形状が高い精度で維持できる。例えば以下の製造工程を使用した場合、磁石材料を結着するバインダーのバリなどの一部分を切削成形することが必要かもしれないが、形状の多くの部分は高い精度が維持されており、回転電機において要求される磁石の精度を達成できる可能性が高い。   The compression-molded magnet uses the manufacturing method described in detail below, so that the dimensional relationship of the magnet shape does not change much in the subsequent steps. That is, the shape compression-molded in step 15 can be maintained with high accuracy. For example, when the following manufacturing process is used, it may be necessary to cut and mold a part such as a burr of the binder that binds the magnet material, but many parts of the shape are maintained with high accuracy. Is likely to achieve the required magnet accuracy.

焼結磁石では、圧縮成形された磁石材料を製造工程で高温に熱することが必要で、高温に熱した後冷却されることで磁石の形状は圧縮成形の形状から変形してしまう問題がある。このため従来の焼結磁石では最終形状の精度を維持するために切削加工が必須であった。このことにより生産性が悪くなる問題があった。また切削加工では曲線形状の加工が困難であり、曲線形状を備えた磁石を簡単に生産することができなかった。   In sintered magnets, it is necessary to heat the compression-molded magnet material to a high temperature in the manufacturing process, and there is a problem that the shape of the magnet is deformed from the shape of the compression-molding by cooling after heating to a high temperature. . For this reason, in the conventional sintered magnet, in order to maintain the precision of a final shape, cutting was essential. As a result, there is a problem that productivity is deteriorated. In addition, it is difficult to process a curved shape by cutting, and a magnet having a curved shape cannot be easily produced.

工程20では、圧縮成形された磁石成形体にSiO2 の前駆体の溶液を含浸する。圧縮成形された磁石成形体は多孔質の状態であり、粘性が低く、磁石材料に対して濡れ性の良い性質を持つ結着剤の前駆体を含浸する。圧縮成形された磁石成形体に対し前駆体は濡れ性が良好で粘性も低いので、多孔質の圧縮成形体に前駆体が吸い込まれるように含浸される。具体的な前駆体は以下で詳述する。 In step 20, the compression-molded magnet molded body is impregnated with a SiO 2 precursor solution. The compression-molded magnet compact is in a porous state, impregnated with a binder precursor having a low viscosity and good wettability with respect to the magnet material. Since the precursor has good wettability and low viscosity with respect to the compression-molded magnet molded body, it is impregnated so that the precursor is sucked into the porous compression molded body. Specific precursors are described in detail below.

磁石成形体に対する濡れ性の良好な結着剤の前駆体溶液を含浸することで、磁石成形体を構成するそれぞれの磁性粉体の表面を前記結着剤が被い、結果として多数の粉体を良好につなぎ合わせる作用を為す。また良好な濡れ性の作用で結着剤の前駆体溶液が磁石成形体の細部に入り込むので、量的に少ない結着剤で良好な結着効果が得られる。また良好な濡れ性を利用しているので、エポキシ樹脂の使用に比べ設備が比較的シンプルで安価になる。そらに以下に詳述する前駆体は比較的低い温度で硬化するので、圧縮成形体の寸法,形状が高い精度で維持したまま最終的な磁石が得られる。もちろん前駆体の含浸の工程で結着剤のバリなどができるが、粉末磁石の圧縮成形体の寸法や形状が変化するわけでは無いので、結着剤の切削処理を行うことで磁石が製造される。   By impregnating a precursor solution of a binder that has good wettability with respect to the magnet compact, the binder covers the surface of each magnetic powder constituting the magnet compact, resulting in a large number of powders. It works to join together. Further, since the precursor solution of the binder enters into the details of the magnet molded body due to the action of good wettability, a good binding effect can be obtained with a small amount of binder. In addition, the use of good wettability makes the equipment relatively simple and inexpensive compared to the use of epoxy resin. Further, since the precursor described in detail below is cured at a relatively low temperature, a final magnet can be obtained while maintaining the size and shape of the compression molded body with high accuracy. Of course, burr of the binder can be made in the step of impregnating the precursor, but since the size and shape of the compacted compact of the powder magnet do not change, the magnet is manufactured by cutting the binder. The

工程25は、含浸された圧縮成形体を熱処理することにより結着剤で磁石材料を結着する工程である。以下に詳述する如くSiO系の材料であるSiO2 を結着剤として磁石材料を結着することで良好な磁石を得ることができる。以下に詳述するように、工程25での処理温度は比較的低い温度であり、この熱処理で磁石成形体の形状や寸法が変化することがほとんど無く、製造された磁石の形状や寸法関係は圧縮成形された形状や寸法に対し高い精度が維持されている。 Step 25 is a step of binding the magnet material with the binder by heat-treating the impregnated compression molded body. As described in detail below, a good magnet can be obtained by binding a magnet material using SiO 2 as a SiO-based material as a binder. As will be described in detail below, the treatment temperature in step 25 is a relatively low temperature, and the shape and dimensions of the magnet molded body are hardly changed by this heat treatment. High accuracy is maintained with respect to the compression-molded shape and dimensions.

次に永久磁石254と256の結着剤について説明する。上記工程20で使用される結着剤の前駆体の溶液は、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシランを有しており、化学式1や化学式2に示すような末端基及び側鎖にアルコキシ基を有する化合物を有している。 Next, the binder for the permanent magnets 254 and 256 will be described. The binder precursor solution used in the step 20 has an alkoxysiloxane and an alkoxysilane, which are SiO 2 precursors, and has terminal groups and side chains as shown in Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2. It has a compound having an alkoxy group.

Figure 2008167565
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また、溶媒のアルコールにはアルコキシシロキサン,アルコキシシラン中のアルコキシ基と同じ骨格の化合物が好ましいがこれらに限られるものではない。具体的にはメタノール,エタノール,プロパノール,イソプロパノール等が挙げられる。また、加水分解及び脱水縮合用触媒としては酸触媒,塩基触媒,中性触媒のいずれでも良いが中性触媒が金属の腐食を最小限に抑えられるので最も好ましい。中性触媒としては、オルガノスズ触媒が効果的で、具体的にはビス(2−エチルヘキサノエート)スズ、n−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)スズ,ジ−n−ブチルビス(2−エチルヘキサノエート)スズ,ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ,ジ−n−ブチルジラウリルスズ,ジメチルジネオデカノエートスズ,ジオクチルジラリル酸スズ,ジオクチルジネオデカノエートスズ等が挙げられるがこれらに限られるものではない。また、酸触媒としては希塩酸,希硫酸,希硝酸,蟻酸,酢酸等が、塩基触媒としては水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,アンモニア水等が挙げられるがこれらに限られるものではない。   Further, the alcohol of the solvent is preferably a compound having the same skeleton as the alkoxy group in alkoxysiloxane or alkoxysilane, but is not limited thereto. Specific examples include methanol, ethanol, propanol, isopropanol and the like. The catalyst for hydrolysis and dehydration condensation may be any of an acid catalyst, a base catalyst, and a neutral catalyst, but the neutral catalyst is most preferable because corrosion of the metal can be minimized. As the neutral catalyst, an organotin catalyst is effective. Specifically, bis (2-ethylhexanoate) tin, n-butyltris (2-ethylhexanoate) tin, di-n-butylbis (2-ethyl) Hexanoate) tin, di-n-butylbis (2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyl dilauryl tin, dimethyl dineodecanoate tin, dioctyl dilarylate tin, dioctyl dineodecano Examples include, but are not limited to, ate tin. Examples of the acid catalyst include dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, dilute nitric acid, formic acid, acetic acid, and the like, and examples of the base catalyst include sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, and the like, but are not limited thereto.

結着剤の溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量は体積分率として5vol% 以上かつ96vol% 以下が好ましい。アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が5vol% 未満になると、磁石中の結着剤の含有率が低いため、硬化後の結着剤の材料としての強度がやや小さくなる。一方、アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が96vol% 以上になると、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシランの高分子量化の反応が速いため、結着剤溶液の増粘速度も速くなる。これは結着剤溶液の適正粘度の制御がより困難であることを意味しており、この結着剤溶液を含浸法に用いることが先に説明した材料に比べ難しくなる。 The total content of alkoxysiloxane, alkoxysilane, hydrolysis product thereof, and dehydration condensate thereof, which is a precursor of SiO 2 in the binder solution, is preferably 5 vol% or more and 96 vol% or less. When the total content of alkoxysiloxane, alkoxysilane, its hydrolysis product, and its dehydration condensate is less than 5 vol%, the binder content in the magnet is low. The strength of is slightly reduced. On the other hand, alkoxysiloxane, alkoxysilane, hydrolysis product thereof, and when the content of dehydrated condensates total is more than 96 vol%, alkoxysiloxane that is a precursor of SiO 2, the fast reaction of the molecular weight of the alkoxysilane Therefore, the thickening speed of the binder solution is also increased. This means that it is more difficult to control the proper viscosity of the binder solution, and it becomes more difficult to use this binder solution for the impregnation method than the materials described above.

結着剤溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランと水とは、以下の化学式3,化学式4に示した加水分解反応が生じる。ここで化学反応式は加水分解が部分的に生じた時の反応式である。 Hydroxylation shown in the following chemical formula 3 and chemical formula 4 occurs between alkoxysiloxane or alkoxysilane, which is a precursor of SiO 2 in the binder solution, and water. Here, the chemical reaction formula is a reaction formula when hydrolysis partially occurs.

Figure 2008167565
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この際、水の添加量がアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応の進行度を支配する因子の一つとなる。この加水分解反応は硬化後の結着剤の機械的強度が大きくするためには重要である。アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応が発生していないと、その次に起こるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応物同士の脱水縮合反応が進行しないからである。この脱水縮合反応生成物が
SiO2であり、このSiO2が磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度を大きくする重要な材料となるからである。更に、シラノールのOH基が磁粉表面のO原子又はOH基と相互作用が強く高接着化に寄与するからである。しかしながら、加水分解反応が進みシラノール基の濃度が高くなるとシラノール基を含む有機ケイ素化合物(アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解生成物)同士の脱水縮合反応が進行し、有機ケイ素化合物の分子量が大きくなり、結着剤の溶液の粘度は高くなる。これは含浸法に用いる結着剤の溶液としては適正な状態が遠ざかる特性である。従って、結着剤溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランに対する適正な水の添加量が必要となる。ここで、絶縁層形成処理液中の水の添加量として、化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1/10〜1が好ましい。水の添加量が化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1/10以下では、有機ケイ素化合物のシラノール基の濃度が低いため、シラノール基を含む有機ケイ素化合物と磁粉表面との相互作用が低く、また、脱水縮合反応が生じにくいため生成物中にアルコキシ基が多量に残存したSiO2 が生成するため、SiO2 中に欠陥部が多数発生し、SiO2 の強度が低くなる。一方、水の添加量が化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1より大きくなると、シラノール基を含む有機ケイ素化合物は脱水縮合が発生し易くなり、結着剤溶液が増粘するため、磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液は浸透できなくなり含浸法に用いる結着剤溶液としては適正な状態から遠ざかる特性である。結着剤溶液中の溶媒には通常アルコールを用いる。それは結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速く、溶媒のアルコールと置換し平衡状態にあるからである。そのため溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール,エタノール,n−プロパノール,iso −プロパノールが好ましい。しかし、化学的には溶液の安定性が若干低下するものの、結着剤の溶液の粘度が数時間で増加してしまうことが無く、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明の結着剤として用いることが可能で、アセトン等のケトン類などの水溶性溶媒であれば適用できる。
At this time, the amount of water added is one of the factors governing the progress of the hydrolysis reaction of alkoxysiloxane or alkoxysilane. This hydrolysis reaction is important for increasing the mechanical strength of the binder after curing. This is because if the hydrolysis reaction of alkoxysiloxane or alkoxysilane does not occur, the dehydration condensation reaction between the alkoxysiloxane or alkoxysilane hydrolysis reaction products that occurs next does not proceed. This is because the dehydration condensation reaction product is SiO 2 , and this SiO 2 has high adhesiveness with magnetic powder and becomes an important material for increasing the mechanical strength of the binder. Furthermore, the OH group of silanol has a strong interaction with the O atom or OH group on the surface of the magnetic powder and contributes to high adhesion. However, when the hydrolysis reaction proceeds and the concentration of silanol groups increases, dehydration condensation reaction between organosilicon compounds containing silanol groups (alkoxysiloxane or alkoxysilane hydrolysis products) proceeds, and the molecular weight of the organosilicon compounds increases. The viscosity of the binder solution increases. This is a characteristic that an appropriate state of the binder solution used in the impregnation method is not suitable. Accordingly, it is necessary to add an appropriate amount of water to the alkoxysiloxane or alkoxysilane that is the precursor of SiO 2 in the binder solution. Here, the addition amount of water in the insulating layer forming treatment liquid is preferably 1/10 to 1 of the reaction equivalent in the hydrolysis reaction shown in the chemical reaction formulas 1 and 2. When the amount of water added is 1/10 or less of the reaction equivalent in the hydrolysis reaction shown in Chemical Reaction Formulas 1 and 2, since the concentration of silanol groups in the organosilicon compound is low, the organosilicon compound containing silanol groups and the magnetic powder surface low interaction, but also because the alkoxy group in the product for dehydration condensation reaction is hard to occur to produce SiO 2 is that a large amount of remaining defect is generated number in SiO 2, the strength of the SiO 2 is low Become. On the other hand, if the amount of water added is greater than 1 of the reaction equivalent in the hydrolysis reaction shown in Chemical Reaction Formulas 1 and 2, the organosilicon compound containing silanol groups is likely to undergo dehydration condensation and the binder solution increases. Since it is viscous, the binder solution cannot penetrate into the gap between the magnetic powder and the magnetic powder, and the binder solution used in the impregnation method has a characteristic of moving away from an appropriate state. Alcohol is usually used as the solvent in the binder solution. This is because the alkoxy group in the alkoxysiloxane has a fast dissociation reaction in the solvent used for the binder solution, and is in equilibrium with the solvent alcohol. Therefore, methanol, ethanol, n-propanol, and iso-propanol having a boiling point lower than that of water and low viscosity are preferred as the solvent alcohol. However, although the stability of the solution is slightly decreased chemically, the viscosity of the binder solution does not increase in a few hours and the solvent of the present invention has a lower boiling point than water. Any water-soluble solvent such as ketones such as acetone can be used.

次に永久磁石254,256の他の製造方法を説明する。本発明に係る磁石製造プロセスの他の実施形態を図8および図9に示す。図8の実施形態では、粉体状の磁石材料を生成後で圧縮成形前に絶縁皮膜を作る処理を施す工程が加わる点が、上記で説明した図7のプロセスと異なる。また図9では、圧縮成形した磁石を回転子に装着し、その後に結着剤を含浸する処理を行っている点がことなる。   Next, another manufacturing method of the permanent magnets 254 and 256 will be described. Another embodiment of the magnet manufacturing process according to the present invention is shown in FIGS. The embodiment shown in FIG. 8 is different from the process shown in FIG. 7 described above in that a step of applying a process of forming an insulating film after generating a powdered magnet material and before compression molding is added. Further, FIG. 9 is different in that the compression-molded magnet is attached to the rotor, and thereafter the treatment of impregnating the binder is performed.

図8で図7と同じ工程の番号はほぼ同様の処理内容であることを示す。工程10で粉体状の磁石材料を生成し、工程12で生成された磁石材料の各粉体の表面に電気的な絶縁膜を作る処理を行う。磁粉表面のできるだけ全面にさらにできるだけ均一に電気的な絶縁層を作ることが望ましく、具体的な処理方法は後述する。製造された磁石が回転電機に使用される場合、上述の通り交流磁場で使用される。磁石を通る磁束が周期的に変化し、磁束の変化により、磁石内に渦電流が発生する。この渦電流は回転電機の効率を低下させる問題があり、また渦電流により磁石内の発熱を増大する恐れがある。磁石材料におけるそれぞれの粉体の表面を絶縁層で被うことによりこの渦電流を抑え、回転電機の効率低下を抑えることができ、また磁石の発熱しいては回転電機の発熱を抑制できる。特に回転子に内蔵される磁石では回転子は回転電機のハウジングと軸受を介して機械的につながっており、熱伝導性が良くない。このため磁石の発熱を抑えることは重要なことである。   In FIG. 8, the same process numbers as those in FIG. 7 indicate substantially the same processing contents. In step 10, a powdered magnet material is generated, and an electrical insulating film is formed on the surface of each powder of the magnet material generated in step 12. It is desirable to make an electrical insulating layer as uniform as possible on the entire surface of the magnetic powder as much as possible, and a specific treatment method will be described later. When the manufactured magnet is used for a rotating electrical machine, it is used in an alternating magnetic field as described above. The magnetic flux passing through the magnet changes periodically, and an eddy current is generated in the magnet due to the change of the magnetic flux. This eddy current has a problem of lowering the efficiency of the rotating electrical machine, and there is a risk of increasing heat generation in the magnet due to the eddy current. By covering the surface of each powder in the magnet material with an insulating layer, this eddy current can be suppressed, and a reduction in efficiency of the rotating electrical machine can be suppressed. Further, if the magnet generates heat, the heating of the rotating electrical machine can be suppressed. In particular, in the magnet built in the rotor, the rotor is mechanically connected to the rotating electrical machine housing through a bearing, and the thermal conductivity is not good. For this reason, it is important to suppress the heat generation of the magnet.

高調波を含む交流磁束が磁石に印加される条件下で磁石が使用される場合は、希土類の磁石材料は電気抵抗が低く、渦電流を抑えて発熱を抑える観点から希土類の磁石粉体の表面に無機絶縁膜を形成されていることが好ましい。希土類の磁石粉体の表面に無機絶縁膜を形成するには、無機絶縁膜としてリン酸塩化成処理膜を適用するのが良い。リン酸塩化成処理液にリン酸,マグネシウム,ほう酸を用いた場合、以下のような組成が良い。リン酸量は1〜163g/dm3が望ましく、163g/dm3より大きいと磁束密度の低下を招き、1g/dm3 より小さいと絶縁性が悪くなる。また、ほう酸量はリン酸1gに対して0.05〜0.4gが望ましくこの範囲を超えると絶縁層の安定性が悪くなる。磁粉表面の全面に絶縁層をできるだけ均一に形成するためには、絶縁層の形成処理液の磁粉に対する濡れ性を向上させることが有効である。これには界面活性剤の添加が望ましい。こうした界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキル系,アルキルベンゼンスルホン酸系,両性イオン系、またはポリエーテル系の界面活性剤が挙げられ、その添加量は、絶縁層形成処理液中に0.01〜1重量%含有させることが望ましく、0.01重量%未満では表面張力を下げて磁粉表面を濡れさせる効果が不十分であり、1重量%を超えてもそれ以上の効果は望めず不経済である。 When magnets are used under the condition that AC magnetic flux containing harmonics is applied to the magnets, the rare earth magnet material has a low electrical resistance and the surface of the rare earth magnet powder from the viewpoint of suppressing eddy current and heat generation. It is preferable that an inorganic insulating film is formed. In order to form an inorganic insulating film on the surface of the rare earth magnet powder, a phosphate chemical conversion film is preferably applied as the inorganic insulating film. When phosphoric acid, magnesium, or boric acid is used for the phosphating solution, the following composition is good. Phosphorus acid content is desirably 1~163g / dm 3, cause a decrease in 163 g / dm 3 larger than the magnetic flux density, smaller and insulating 1 g / dm 3 is deteriorated. The amount of boric acid is preferably 0.05 to 0.4 g per 1 g of phosphoric acid, and if it exceeds this range, the stability of the insulating layer is deteriorated. In order to form the insulating layer as uniformly as possible on the entire surface of the magnetic powder, it is effective to improve the wettability of the insulating layer forming treatment liquid to the magnetic powder. For this, addition of a surfactant is desirable. Examples of such surfactants include perfluoroalkyl-based, alkylbenzenesulfonic acid-based, zwitterionic-based, or polyether-based surfactants, and the amount added is 0.01 in the insulating layer forming treatment liquid. If it is less than 0.01% by weight, the effect of lowering the surface tension and wetting the surface of the magnetic powder is insufficient, and if it exceeds 1% by weight, no further effect can be expected and it is uneconomical. It is.

さらに防錆剤を入れることが磁石の特性劣化を防止するなどの観点から望ましい。防錆剤の量は0.01〜0.5mol/dm3 が望ましく、0.01mol/dm3未満では磁粉表面の錆の抑制が難しく、0.5mol/dm3より多くしても以上の効果は望めず経済的でない。 Further, it is desirable to add a rust preventive agent from the viewpoint of preventing deterioration of the characteristics of the magnet. The amount of rust inhibitor is desirably 0.01~0.5mol / dm 3, 0.01mol / dm difficult suppression of rust surface of the magnetic powder is less than 3, 0.5 mol / dm more than 3 more than the effect Is not economical because it cannot be expected.

リン酸塩化成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が0.1 〜500μmの場合、希土類磁石用磁粉1kgに対して300〜25mlが望ましい。300mlより多いと磁粉表面の絶縁膜が厚くなりすぎ、また、錆が発生し易くなるために磁石作製時の磁束密度の低下を招き、25mlより少ないと絶縁性が悪く、処理液の濡れない部分で錆の発生量が多くなり、磁石の特性劣化を引き起こす恐れがある。   The addition amount of the phosphating solution depends on the average particle size of the rare earth magnet magnetic powder. When the average particle size of the rare earth magnet magnetic powder is 0.1 to 500 μm, 300 to 25 ml is desirable for 1 kg of the rare earth magnet magnetic powder. If the amount exceeds 300 ml, the insulating film on the surface of the magnetic powder becomes too thick, and rust is likely to occur, leading to a decrease in magnetic flux density at the time of magnet production. As a result, the amount of rust generated increases, which may cause deterioration of the magnet characteristics.

コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤させるのは、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物ゲルがゼラチン状の柔軟な構造を有することと、アルコールが希土類磁石用磁粉に対して優れた濡れ性を有するからである。また、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が10μm以下のレベルまで粉砕する必要があるのは、希土類磁石用磁粉表面に形成されたコート膜が均一厚になり易いからである。更に、アルコールを主成分とした溶媒にすることにより、非常に酸化され易い希土類磁石用磁粉の酸化の抑制が可能となる。   The rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the coating film forming treatment liquid swells in a solvent mainly composed of alcohol. The rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride gel has a gelatinous flexible structure. This is because alcohol has excellent wettability with respect to rare earth magnet magnetic powder. Also, the average particle size of the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the gel state must be pulverized to a level of 10 μm or less because the coating film formed on the surface of the rare earth magnet magnetic powder has a uniform thickness. It is easy. Furthermore, by using a solvent containing alcohol as a main component, it is possible to suppress the oxidation of rare earth magnet magnetic powder that is very easily oxidized.

更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。このような理由で希土類磁石粉体表面にフッ化物コート膜を形成する場合、フッ化物コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度に関しては希土類磁石用磁粉表面に形成する膜厚に依存するが、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が10μm以下のレベルまで粉砕され、かつアルコールを主成分とした溶媒に分散された状態を保つことが重要で、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度として200g/dm3から1g/dm3となる。 Furthermore, a fluoride coat film is desirable as the inorganic insulating film for the purpose of improving the insulating properties and magnetic characteristics of the magnetic powder. For this reason, when a fluoride coating film is formed on the surface of rare earth magnet powder, the concentration of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the fluoride coating film forming solution is formed on the surface of the magnetic powder for rare earth magnets. Depending on the film thickness, the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is swollen in a solvent mainly composed of alcohol, and the average particle diameter of the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in a gel state Is preferably pulverized to a level of 10 μm or less and dispersed in a solvent containing alcohol as a main component. The concentration of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is 200 g / dm 3 to 1 g / dm. 3

希土類フッ化物コート膜形成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が0.1 〜500μmの場合、希土類磁石用磁粉1kgに対して300〜10mlが望ましい。これは処理液量が多いと溶媒の除去に時間を要するだけでなく、希土類磁石用磁粉が腐食し易くなるためである。一方、処理液量が少ないと希土類磁石用磁粉表面に処理液の濡れない部分が生じるためである。以上の事項に関し、表1には希土類フッ化物,アルカリ土類金属フッ化物コート膜について、処理液として有効な濃度等を纏めている。   The addition amount of the rare earth fluoride coating film forming treatment liquid depends on the average particle diameter of the rare earth magnet magnetic powder. When the average particle diameter of the rare earth magnet magnetic powder is 0.1 to 500 μm, 300 to 10 ml is desirable for 1 kg of the rare earth magnet magnetic powder. This is because if the amount of the treatment liquid is large, not only it takes time to remove the solvent, but also the magnetic powder for rare earth magnets is easily corroded. On the other hand, when the amount of the processing liquid is small, a portion where the processing liquid does not get wet occurs on the surface of the rare earth magnet magnetic powder. Regarding the above matters, Table 1 summarizes the effective concentrations and the like of the treatment liquid for rare earth fluoride and alkaline earth metal fluoride coating films.

Figure 2008167565
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図8のプロセスでは工程12で希土類の磁石材料における各粉体の表面に絶縁膜を形成し、その後工程15で磁石材料を圧縮成形して多孔質の磁石を成形する。その後図7と同様工程20で結着剤の前駆体を含浸し、工程25で前駆体を硬化して磁石材料を結着剤で結着する。   In the process of FIG. 8, in step 12, an insulating film is formed on the surface of each powder in the rare earth magnet material, and in step 15, the magnet material is compression molded to form a porous magnet. Thereafter, the precursor of the binder is impregnated in step 20 as in FIG. 7, and the precursor is cured in step 25 to bind the magnet material with the binder.

以上、図7と図8を用いて本発明に係る磁石製造プロセスの例を述べた。図9は、回転子の外周表面側に永久磁石を挿入する磁石挿入孔を有する回転電機において、結着剤の含浸工程の前に圧縮成形された多孔質の磁石を回転子の磁石挿入孔に挿入し、その後結着剤の前駆体を磁石挿入孔に流し込み含浸する方法である。工程15までは既に説明したプロセスと同じである。工程17で回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に多孔質の圧縮磁石を挿入し、工程磁石22でSiO2 の前駆体の溶液を回転子の磁石挿入孔に流し込む。 The example of the magnet manufacturing process according to the present invention has been described above with reference to FIGS. FIG. 9 shows a rotary electric machine having a magnet insertion hole for inserting a permanent magnet on the outer peripheral surface side of the rotor, and a porous magnet compression-molded before the binder impregnation step is used as the rotor magnet insertion hole. In this method, the binder precursor is then poured into the magnet insertion hole and impregnated. The processes up to step 15 are the same as those already described. In step 17, a porous compressed magnet is inserted into the magnet insertion hole provided in the rotor core, and the SiO 2 precursor solution is poured into the rotor magnet insertion hole in step magnet 22.

次に工程27で回転子自身の温度を上げると前駆体が硬化し、圧縮成形された磁石の強度が強くなると共に磁石が前記回転子鉄心の磁石挿入孔に固定される。   Next, in step 27, when the temperature of the rotor itself is raised, the precursor is cured, the strength of the compression-molded magnet is increased, and the magnet is fixed in the magnet insertion hole of the rotor core.

以上、本発明に係る磁石製造プロセスの例を述べたが、具体的な永久磁石の実施例については以下に説明する。   As mentioned above, although the example of the magnet manufacturing process which concerns on this invention was described, the Example of a specific permanent magnet is described below.

[永久磁石の実施例1]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、組成を調整した母合金を急冷することにより作製したNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。NdFeB系母合金は鉄,
Fe−B合金(フェロボロン)にNdを混合して真空あるいは不活性ガス中または還元ガス雰囲気中で溶解し組成を均一化しされている。必要に応じて切断した母合金を単ロールや双ロール法などのロールを用いた手法で、回転するロールの表面に溶解させた母合金をアルゴンガスなどの不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気で噴射急冷し薄帯とした後、不活性ガス中あるいは還元性ガス雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は200℃以上700℃以下でありこの熱処理によりNd2Fe14B の微結晶が成長する。薄帯は10〜100
μmの厚さでありNd2Fe14Bの微結晶の大きさは10から100nmである。
[Example 1 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon produced by rapidly cooling a mother alloy having an adjusted composition was used as the rare earth magnet magnetic powder. NdFeB master alloy is iron,
Nd is mixed with Fe-B alloy (ferroboron) and dissolved in a vacuum or in an inert gas or reducing gas atmosphere to make the composition uniform. If necessary, the master alloy cut by a single roll or twin roll method is used, and the master alloy dissolved on the surface of the rotating roll is injected and quenched in an inert or reducing gas atmosphere such as argon gas. After forming the ribbon, heat treatment is performed in an inert gas or a reducing gas atmosphere. The heat treatment temperature is 200 ° C. or more and 700 ° C. or less, and Nd 2 Fe 14 B microcrystals grow by this heat treatment. The ribbon is 10-100
The thickness is μm, and the crystallite size of Nd 2 Fe 14 B is 10 to 100 nm.

Nd2Fe14Bの微結晶が平均30nmの大きさの場合、粒界層はNd70Fe30 に近い組成であり、単磁区臨界粒径よりも薄いためにNd2Fe14B の微結晶内に磁壁が形成されにくい。Nd2Fe14B 微結晶の磁化はそれぞれの微結晶で磁気的に結合しており磁化の反転は磁壁の伝搬によって起こっていると推定されている。磁化反転を抑制するためのひとつの手法として薄帯を粉砕した磁粉同士の磁気的結合をしやすくすることが挙げられる。そのために、磁粉間の非磁性部をできるだけ薄くすることが有効となり、粉砕粉は
Coを添加したWC製超硬金型内に挿入後上下パンチでプレス圧力5t−20t/cm2 で圧縮成形しプレス方向に垂直な方向で磁粉間の非磁性部が少ない。これは磁粉が薄帯を粉砕した扁平粉であるために、圧縮成形した成形体で扁平粉の配列に異方性が生じ、プレス方向に垂直方向に扁平粉の長軸(薄帯の厚さ方向と垂直な方向に平行)方向がそろうことによる。扁平粉の長軸方向がプレス方向の垂直方向に向きやすくなる結果、成形体においてプレス方向の垂直方向は、プレス方向よりも磁化が連続しておりそれぞれの粉においてパーミアンスが大きくなるため、磁化反転し難くなる。このため成形体のプレス方向とプレス方向に垂直な方向では減磁曲線に差が生じてくる。10×10×10mmの成形体において、プレス方向と垂直方向に20kOeで着磁し減磁曲線を測定すると残留磁束密度
(Br)は0.64T、保磁力(iHc)は12.1kOeであるのに対し、プレス方向に平行方向で20kOe の磁界で着磁後、着磁方向で減磁曲線を測定するとBr0.60T,iHc11.8kOe であった。このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。
When the Nd 2 Fe 14 B microcrystals have an average size of 30 nm, the grain boundary layer has a composition close to that of Nd 70 Fe 30 and is thinner than the single domain critical grain size, so that the inside of the Nd 2 Fe 14 B microcrystals It is difficult to form a domain wall. The magnetizations of Nd 2 Fe 14 B microcrystals are magnetically coupled in the respective microcrystals, and it is presumed that the magnetization reversal is caused by propagation of the domain wall. One technique for suppressing magnetization reversal is to facilitate magnetic coupling between magnetic powders obtained by pulverizing a ribbon. For this purpose, it is effective to make the nonmagnetic part between magnetic powders as thin as possible. The pulverized powder is inserted into a WC carbide mold to which Co is added and then compression molded with a top and bottom punch at a press pressure of 5t-20t / cm 2. There are few nonmagnetic parts between magnetic particles in the direction perpendicular to the pressing direction. Since the magnetic powder is a flat powder obtained by pulverizing a ribbon, anisotropy occurs in the arrangement of the flat powder in a compression molded product, and the long axis of the flat powder (thickness of the ribbon) is perpendicular to the pressing direction. (Parallel to the direction perpendicular to the direction). As a result of the long axis direction of the flat powder being easily oriented in the direction perpendicular to the press direction, the magnetization direction is reversed in the vertical direction of the formed body because the magnetization is continuous in the vertical direction and the permeance is greater in each powder. It becomes difficult to do. For this reason, a difference occurs in the demagnetization curve between the pressing direction of the compact and the direction perpendicular to the pressing direction. When a 10 × 10 × 10 mm compact is magnetized at 20 kOe in the direction perpendicular to the press direction and the demagnetization curve is measured, the residual magnetic flux density (Br) is 0.64 T and the coercive force (iHc) is 12.1 kOe. On the other hand, when magnetized with a magnetic field of 20 kOe in the direction parallel to the press direction, the demagnetization curve was measured in the magnetization direction to be Br 0.60 T and iHc 11.8 kOe. This difference in demagnetization curve is considered to be caused by the fact that flat powder is used for the magnetic powder used in the molded body, and the orientation of the flat powder has anisotropy in the molded body. It is done.

このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。個々の扁平粉の結晶粒は10−100nmと小さく、その結晶方位の異方性は少ないが、扁平粉の形状が異方性をもつため、扁平粉の配列方向に異方性がある場合には磁気的にも異方性が生じることになる。このような成形体の試験片に下記1)〜3)のSiO2 前駆体溶液を含浸し熱処理した。実施した工程を以下に説明する。 This difference in demagnetization curve is considered to be caused by the fact that flat powder is used for the magnetic powder used in the molded body, and the orientation of the flat powder has anisotropy in the molded body. It is done. The crystal grains of each flat powder are as small as 10-100 nm and the crystal orientation is small, but the shape of the flat powder has anisotropy. Is magnetically anisotropic. The test piece of such a molded body was impregnated with the following SiO 2 precursor solutions 1) to 3) and heat-treated. The implemented process is demonstrated below.

結着剤であるSiO2前駆体には以下の3つの溶液を用いた。 The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を5ml,水0.96ml,脱水メチルアルコール95ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) 5 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.96 ml of water, 95 ml of dehydrated methyl alcohol, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 4.8 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を100ml,水3.84ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、4時間25℃の温度で放置した。 3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 3.84 ml, dibutyltin dilaurate 0.05ml were mixed It was left at a temperature of 25 ° C. for 4 hours.

1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.

(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

図10に前記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片の断面部のSEM観察結果の一例を示す。図10(a)が二次電子像、(b)が酸素面分析像、(c)は珪素面分析像である。(a)に示すように扁平粉が異方性をもって堆積しており部分的にクラックが発生している。また、扁平粉の表面及び扁平粉内部のクラックに沿って酸素及び珪素が検出されている。このクラックは圧縮成形時に発生したものであり、含浸処理前は空洞になっている。このことから、SiO2 前駆体溶液は磁粉中のクラック内部まで含浸されていることが分かった。 FIG. 10 shows an example of SEM observation results of the cross-sectional portion of a compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in (5). 10A is a secondary electron image, FIG. 10B is an oxygen surface analysis image, and FIG. 10C is a silicon surface analysis image. As shown to (a), the flat powder has accumulated with anisotropy and the crack has generate | occur | produced partially. Further, oxygen and silicon are detected along the surface of the flat powder and the cracks inside the flat powder. This crack is generated at the time of compression molding and is a cavity before the impregnation treatment. From this, it was found that the SiO 2 precursor solution was impregnated into the cracks in the magnetic powder.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃(発明者に確認要)で測定した減磁曲線は、SiO2含浸前とSiO2含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃(発明者に確認要)大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2含浸ボンド磁石で3.0%でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃(発明者に確認要)1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石(比較例1)場合3%近い値であった。これは含浸処理によりクラックを含む粉末表面がSiO2 により保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減されたからである。即ち、SiO2 前駆体による含浸処理によりクラックを含む粉末表面が保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減される。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、PCT試験や塩水噴霧試験でも含浸処理磁石の方が減磁の少ない結果が得られている。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). in and, 20 ° C. demagnetization curve measured at (invention confirmation necessity to have) the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated and molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. In addition, the thermal demagnetization rate after 1 hour holding in the atmosphere at 200 ° C. (need to be confirmed by the inventor) is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is higher than the thermal demagnetization factor without SiO 2 impregnation (5%). small. Furthermore, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C (requires confirmation by the inventor) is less than 1% when impregnated, whereas an epoxy bond magnet (comparative example) 1) The value was close to 3%. This is because the surface of the powder containing cracks is protected by SiO 2 by the impregnation treatment, so that corrosion such as oxidation is suppressed and the irreversible thermal demagnetization rate is reduced. That is, since the surface of the powder including cracks is protected by the impregnation treatment with the SiO 2 precursor, corrosion such as oxidation is suppressed, and the irreversible thermal demagnetization rate is reduced. In addition to suppressing irreversible thermal demagnetization, the impregnated magnet has obtained less demagnetization results in the PCT test and the salt spray test.

更に(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片について大気中で225℃に1時間保持し冷却後20℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は10mm方向であり、最初に+20kOeの磁界で着磁後±1kOeから±10kOeの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。   Further, the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm and a thickness of 5 mm produced in (5) was kept at 225 ° C. for 1 hour in the atmosphere, and after cooling, the demagnetization curve was measured at 20 ° C. The magnetic field application direction was 10 mm. First, after magnetization with a magnetic field of +20 kOe, a demagnetization curve was measured by alternately applying a magnetic field between ± 1 kOe and ± 10 kOe.

その結果を図11に示す。ここでは、上記2)の条件で含浸処理した磁石と、後述する、エポキシ樹脂をバインダーとして15vol% 含有した圧縮成形ボンド磁石と、の減磁曲線を比較している。図11の横軸は印加した磁界、縦軸は残留磁束密度を示す。含浸処理した磁石は磁界が−8kOeよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−5kOeよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−10kOeの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合0.44、圧縮成形ボンド磁石では0.11Tであり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の4倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が225℃で加熱中に各NdFeB粉の表面やNdFeB粉のクラック表面が酸化することで各NdFeB粉を構成しているNdFeB結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではNdFeB粉及びクラック表面がSiO2 膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。 The result is shown in FIG. Here, the demagnetization curves of a magnet impregnated under the above condition 2) and a compression-molded bonded magnet containing 15 vol% of an epoxy resin as a binder, which will be described later, are compared. In FIG. 11, the horizontal axis represents the applied magnetic field, and the vertical axis represents the residual magnetic flux density. In the magnet subjected to the impregnation treatment, when a magnetic field larger than −8 kOe is applied to the negative side, the magnetic flux rapidly decreases. The compression-molded bonded magnet has a magnetic field whose value is smaller than that of the impregnated magnet, and the magnetic flux rapidly decreases. The magnetic field on the negative side of −5 kOe is significantly decreased. The residual magnetic flux density after applying a magnetic field of −10 kOe is 0.44 for the impregnated magnet, 0.11 T for the compression molded bond magnet, and the residual magnetic flux density of the impregnated magnet is four times the value of the compression molded magnet. Yes. This is because the magnetic anisotropy of the NdFeB crystals constituting each NdFeB powder is reduced by oxidizing the surface of each NdFeB powder and the crack surface of the NdFeB powder while the compression molded bonded magnet is heated at 225 ° C. This is considered to be because the coercive force decreased and the magnetization was easily reversed by applying a negative magnetic field. On the other hand, in the impregnated magnet, the NdFeB powder and the crack surface are covered with the SiO 2 film, so that it is considered that the reduction in coercive force is small as a result of preventing oxidation during heating in the atmosphere.

(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は30MPa以上、本実施例中の2),3)のSiO2 前駆体溶液を用いたときは100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in (7) is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but after the SiO 2 impregnation heat treatment, it is 30 MPa or more. ), 3) When the SiO 2 precursor solution was used, it was possible to produce a magnet molded body having a bending strength of 100 MPa or more.

尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。しかし、回転電機として使用する場合、渦電流損の発生は小さく、問題ない。特に磁石内蔵型の回転電機においては、高調波の磁束は回転子の磁極片280から内部に深く入り込まないので、磁石内の渦電流は少なく、それほど大きな問題では無い。   The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. However, when used as a rotating electrical machine, the occurrence of eddy current loss is small and there is no problem. In particular, in a rotating electric machine with a built-in magnet, harmonic magnetic flux does not penetrate deeply from the magnetic pole piece 280 of the rotor, so there is little eddy current in the magnet and this is not a big problem.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%向上し、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it was found that the magnetic characteristics were improved by 20 to 30%, the bending strength was equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate was reduced to half or less, and the magnet was highly reliable.

尚、本実施例と後述の[永久磁石の実施例2]〜[永久磁石の実施例5]について、結着剤1)〜3)を用いた場合の磁石特性を、表2にまとめている。   Table 2 summarizes the magnetic characteristics of the present example and [Embodiment 2 of permanent magnet] to [Embodiment 5 of permanent magnet] described later when binders 1) to 3) are used. .

Figure 2008167565
Figure 2008167565

[永久磁石の実施例2]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また、結着剤であるSiO2 の前駆体として以下の3つの溶液を用いた。
[Example 2 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. In addition, the following three solutions were used as precursors for the SiO 2 binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水0.96ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.96 ml of water, 75 ml of dehydrated methyl alcohol, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 4.8 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を100ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.

(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は70MPa以上、本実施例中の2),3)のSiO2 前駆体溶液を用いたときは100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm and a thickness of 2 mm produced in (7) is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but after the SiO 2 impregnation heat treatment, it is 70 MPa or more. ), 3) When the SiO 2 precursor solution was used, it was possible to produce a magnet molded body having a bending strength of 100 MPa or more.

尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損がやや増加する恐れがあるが、使用を妨げるほどの障害とはならない。   The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although eddy current loss may increase slightly, it does not interfere with use.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 2-3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例3]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。
[Example 3 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 を25ml,水5.9ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 was mixed with 25 ml, water 5.9 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml, and dibutyltin dilaurate 0.05 ml. Left at temperature.

2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 4.8 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは6〜8、平均は7)を25ml,水4.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 3) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 6 to 8, average is 7), water 4.6 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1
mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Liquid level is 1 in the vertical direction
Injection was performed so as to be mm / min. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.

(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃(発明者に確認要)で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前と
SiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃(発明者に確認要)大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%でありSiO2含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2含浸熱処理後で1%以下でありSiO2含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). in and, 20 ° C. demagnetization curve measured at (invention confirmation necessity to have) the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated and molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. In addition, the thermal demagnetization rate after 1 hour holding in the atmosphere at 200 ° C. (need to be confirmed by the inventor) is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is higher than the thermal demagnetization factor without SiO 2 impregnation (5%). small. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to make a body.

尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。しかし、この抵抗値の減少はそれほど大きな問題ではない。例えば回転電機として使用する場合、渦電流損はやや増加するが使用を妨げるほどの問題とはならない。   The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. However, this decrease in resistance is not a big problem. For example, when used as a rotating electrical machine, the eddy current loss slightly increases, but does not become a problem that hinders use.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 2-3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例4]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。
[Embodiment 4 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)−CH3 を25ml,水5.9ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) —CH 3 was mixed with 25 ml, water 5.9 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml, and dibutyltin dilaurate 0.05 ml. Left alone.

2)C25O−(Si(C25O)2−O)−CH3 を25ml,水4.3ml,脱水エチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、3昼夜25℃の温度で放置した。 2) 25 ml of C 2 H 5 O— (Si (C 2 H 5 O) 2 —O) —CH 3 , 4.3 ml of water, 75 ml of dehydrated ethyl alcohol, and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate were mixed for 3 days and nights. It was left at a temperature of 25 ° C.

3)n−C37O−(Si(C25O)2−O)−n−C37 を25ml,水3.4ml,脱水iso−プロピルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、6昼夜25℃の温度で放置した。 3) n-C 3 H 7 O- (Si (C 2 H 5 O) 2 -O) -n-C 3 a H 7 25 ml, water 3.4 ml, dried iso- propyl alcohol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 6 days and nights.

1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1
mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Liquid level is 1 in the vertical direction
Injection was performed so as to be mm / min. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.

(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2含浸前とSiO2含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%でありSiO2含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. In addition, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は80MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 80 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to make a body.

尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。   The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although the generation of eddy current loss is slightly increased, such a decrease in resistance value is not a problem.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約2倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about twice, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例5]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。
[Example 5 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、1昼夜25℃の温度で放置した。 1) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. overnight.

2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を100ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、4昼夜25℃の温度で放置した。 3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 4 days.

1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.

(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は130MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 130 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。   The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although the generation of eddy current loss is slightly increased, such a decrease in resistance value is not a problem.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は3〜4倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 3-4 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例6]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
[Example 6 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. A treatment liquid for forming a rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film was prepared as follows.

(1)水に溶解度の高い塩、例えばLaの場合は酢酸La、または硝酸La4gを100mlの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。   (1) A salt having high solubility in water, for example, in the case of La, acetic acid La or nitric acid La 4 g was introduced into 100 ml of water, and completely dissolved using a shaker or an ultrasonic stirrer.

(2)10%に希釈したフッ化水素酸をLaF3 が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。 (2) The equivalent of the chemical reaction in which LaF 3 produces hydrofluoric acid diluted to 10% was gradually added.

(3)ゲル状沈殿のLaF3 が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (3) The solution in which LaF 3 of gelled precipitate was formed was stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.

(4)4000〜6000r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノールを加えた。   (4) After centrifuging at 4000 to 6000 rpm, the supernatant was removed and approximately the same amount of methanol was added.

(5)ゲル状のLaF3 を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (5) A methanol solution containing gelled LaF 3 was stirred to make a complete suspension, and then stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.

(6)(4)と(5)の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、3〜10回繰り返した。   (6) The operations of (4) and (5) were repeated 3 to 10 times until no anion such as acetate ion or nitrate ion was detected.

(7)最終的にLaF3 の場合、ほぼ透明なゾル状のLaF3 となった。処理液としてはLaF3が1g/5mlのメタノール溶液を用いた。 (7) When finally LaF 3, was the LaF 3 almost transparent sol-like. As the treatment liquid, a methanol solution containing 1 g / 5 ml of LaF 3 was used.

その他の使用した希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成処理液について、表3に纏めた。   The other rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film forming treatment liquids are summarized in Table 3.

Figure 2008167565
Figure 2008167565

希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

NdF3コート膜形成プロセスの場合:NdF3濃度1g/10ml半透明ゾル状溶液
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して15mlのNdF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
In the case of NdF 3 coat film formation process: NdF 3 concentration 1 g / 10 ml translucent sol solution (1) Add 15 ml of NdF 3 coat film forming treatment liquid to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB thin ribbon, The mixing was performed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wet.

(2)(1)のNdF3 コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。 (2) The methanol powder of the rare earth magnet subjected to the NdF 3 coat film forming treatment of (1) was subjected to methanol removal under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

(3)(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。 (3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent in (2) was removed was transferred to a quartz boat and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. .

(4)(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。 (4) The magnetic powder heat-treated in (3) is transferred to a Macor lidded lid (manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.) and then heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.

結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横
10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。
(1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film is filled in a mold, and is 10 mm in length and 16 mm in width for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. A test piece having a thickness of 10 mm and a thickness of 5 mm was prepared, and a compression test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

本実施例の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、TbF3とDyF3を、又効果は小さいがPrF3 をコート膜形成に用いた場合、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。 The magnet using the rare earth magnetic powder formed with the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film of this embodiment not only functions as an insulating film described later, but also uses TbF 3 and DyF 3 , and although the effect is small, PrF It was found that when 3 was used for coating film formation, it could contribute to the improvement of the coercive force of the magnet.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は50MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 50 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損が小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上TbF3とDyF3とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分った。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be made more reliable, and TbF 3 and DyF 3 are coated. It was found that the magnetic characteristics can be greatly improved when used for forming.

[永久磁石の実施例7]
本実施例において、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
[Example 7 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used. The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

PrF3コート膜形成プロセスの場合:PrF3濃度0.1g/10ml 半透明ゾル状溶液を用いた。 In the case of the PrF 3 coat film forming process: A PrF 3 concentration of 0.1 g / 10 ml translucent sol solution was used.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して1〜30mlのPrF3コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。 (1) 1 to 30 ml of PrF 3 coat film forming treatment liquid was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wet.

(2)上記(1)のPrF3 コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。 (2) Methanol was removed from the solvent of the rare earth magnet magnetic powder subjected to the PrF 3 coat film forming treatment of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。 (3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.

(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。 (4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.

結着剤であるSiO2 前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記PrF3コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the above PrF 3 coating film is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. Also, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

本実施例のPrF3 コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、効果は小さいが磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。 It was found that the magnet using the rare earth magnetic powder formed with the PrF 3 coat film of this example not only functions as an insulating film to be described later, but can contribute to the improvement of the coercive force of the magnet although the effect is small.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損の発生は小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the occurrence of eddy current loss is small and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上PrF3 をコート膜形成に用いた時は磁気特性向上が可能であることが分かった。PrF3 をコート膜形成した希土類磁粉を用いた磁石は磁気特性,曲げ強度,信頼性が全体的に向上しておりバランスの取れた磁石であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is 2 to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half and the magnet can be highly reliable, and PrF 3 is used for forming the coating film. It was found that magnetic characteristics can be improved at times. It was found that a magnet using rare earth magnetic powder formed with a coating film of PrF 3 is a well-balanced magnet with improved overall magnetic properties, bending strength and reliability.

[永久磁石の実施例8]
本実施例において、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
[Example 8 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used. The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

DyF3コート膜形成プロセスの場合:DyF3濃度2〜0.01g/10ml 半透明ゾル状溶液を用いた。 In the case of the DyF 3 coat film formation process: A DyF 3 concentration of 2 to 0.01 g / 10 ml of a translucent sol solution was used.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して10mlのDyF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。 (1) 10 ml of DyF 3 coat film forming solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wetted.

(2)上記(1)のDyF3コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。 (2) The methanol of the solvent was removed from the rare earth magnet magnetic powder that had been subjected to the DyF 3 coat film forming process of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。 (3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.

(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。 (4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.

結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記DyF3コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the above DyF 3 coating film is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. Also, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO 2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

本実施例のDyF3コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。 It was found that the magnet using the rare earth magnetic powder formed with the DyF 3 coating film of this example not only functions as an insulating film described later, but can contribute to the improvement of the coercive force of the magnet.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は40MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 40 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and the same value as that of the compression type rare earth bonded magnet. Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上TbF3とDyF3とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be made more reliable, and TbF 3 and DyF 3 are coated. It was found that the magnetic properties can be greatly improved when used for formation.

[永久磁石の実施例9]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
[Example 9 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows.

水1lにリン酸20g,ほう酸4g,金属酸化物としてMgO,ZnO,CdO,CaOまたはBaOの4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製),EF−122(トーケムプロダクツ製),EF−132(トーケムプロダクツ製)を
0.1wt% になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT),イミダゾール(IZ),ベンゾイミダゾール(BI),チオ尿素(TU),2−メルカプトベンゾイミダゾール(MI),オクチルアミン(OA),トリエタノールアミン(TA),o−トルイジン(TL),インドール(ID),2−メチルピロール(MP)を0.04mol/lになるように加えた。
20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO, ZnO, CdO, CaO or BaO are dissolved in 1 l of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products), EF-122 (Tochem Products) are used as surfactants. EF-132 (manufactured by Tochem Products) was added to 0.1 wt%. As rust preventives, benzotriazole (BT), imidazole (IZ), benzimidazole (BI), thiourea (TU), 2-mercaptobenzimidazole (MI), octylamine (OA), triethanolamine (TA), o-Toluidine (TL), indole (ID), and 2-methylpyrrole (MP) were added at 0.04 mol / l.

リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を表4に示す。 The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method. Table 4 shows the composition of the phosphating solution used.

Figure 2008167565
Figure 2008167565

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。   (1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.

(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分、2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。   (2) The magnetic powder for rare earth magnet subjected to the phosphatization film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , the length is 10 mm, the width is 10 mm, and the thickness is 5 mm. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例10]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸20g,ほう酸4g,金属酸化物としてMgO4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt% になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT)を用い、その濃度として0.01〜0.5mol/lになるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
[Example 10 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved in 1 liter of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products) was added as a surfactant to a concentration of 0.1 wt%. Benzotriazole (BT) was used as a rust preventive agent, and the concentration was added to be 0.01 to 0.5 mol / l. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。   (1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.

(2)上記(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,
30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
(2) The rare earth magnet magnetic powder subjected to the phosphatization film forming process of (1) above is heated at 180 ° C.
Heat treatment was performed for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , the length is 10 mm, the width is 10 mm, and the thickness is 5 mm. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder. The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body. Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例11]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸20g,ほう酸4g,金属酸化物としてMgO4gを溶解し、防錆剤としてベンゾトリアゾール(BT)を0.04mol/lになるように加えた。界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を用い、その濃度として0.01 〜1
wt%になるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
[Example 11 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved in 1 l of water, and benzotriazole (BT) was added as a rust preventive to 0.04 mol / l. EF-104 (manufactured by Tochem Products) is used as a surfactant, and its concentration is 0.01 to 1.
It added so that it might become wt%. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対してのリン酸塩化成処理液5mlを添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。   (1) 5 ml of a phosphating solution for 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon was added and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for a rare earth magnet was wetted.

(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。   (2) The magnetic powder for a rare earth magnet subjected to the phosphating film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , the length is 10 mm, the width is 10 mm, and the thickness is 5 mm. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)上記圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molding test piece is arranged, and the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution is set is gradually returned to the atmospheric pressure, and the compression molding test piece is taken out from the SiO 2 precursor solution. It was.

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は90MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression-molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 90 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の実施例12]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
[Example 12 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder.

リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸
20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgO4gを溶解し、界面活性剤としてEF−
104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt%、防錆剤としてベンゾトリアゾール(BT)を0.04mol/lになるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. Dissolve 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid, 4 g of MgO as a metal oxide in 1 l of water, and use EF- as a surfactant.
104 (manufactured by Tochem Products) was added at 0.1 wt%, and benzotriazole (BT) as a rust inhibitor was added at 0.04 mol / l. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して2.5〜30ml のリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。   (1) 2.5 to 30 ml of phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wet.

(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。   (2) The magnetic powder for a rare earth magnet subjected to the phosphating film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

結着剤であるSiO2 前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.

(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , the length is 10 mm, the width is 10 mm, and the thickness is 5 mm. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.

更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。   Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.

本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.

[永久磁石の比較例1]
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
[Comparative example 1 of permanent magnet]
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used as the rare earth magnet magnetic powder.

(1)上記希土類磁石用磁粉と100μm以下のサイズの固形エポキシ樹脂(ソマール社製EPX6136)を体積で0から20%になるようにVミキサーを用いて混合した。   (1) The rare earth magnet magnetic powder and a solid epoxy resin having a size of 100 μm or less (EPX6136 manufactured by Somaru) were mixed using a V mixer so that the volume might be 0 to 20%.

(2)前記(1)で作製した希土類磁石用磁粉と樹脂とのコンパウンドを金型中に装填し、不活性ガス雰囲気中で、成形圧16t/cm2 の条件で80℃の加熱圧縮成形した。作製した磁石は磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmのサイズを、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmのサイズである。 (2) The rare earth magnet magnetic powder produced in (1) above and a compound of resin were loaded into a mold and subjected to heat compression molding at 80 ° C. in an inert gas atmosphere under a molding pressure of 16 t / cm 2 . . The produced magnet is 10 mm long, 10 mm wide and 5 mm thick for measuring magnetic properties, and 15 mm long, 10 mm wide and 2 mm thick for measuring strength.

(3)前記(2)で作製したボンド磁石の樹脂硬化を窒素ガス中で170℃,1時間の条件で行った。   (3) Resin curing of the bonded magnet produced in (2) was performed in a nitrogen gas at 170 ° C. for 1 hour.

(4)前記(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (4) The specific resistance was measured by the four-probe method on the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (3).

(5)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (5) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(6)前記(3)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (6) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in (3) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

前記(4)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性を調べた。その結果、磁石中のエポキシ樹脂含有率が高くなるに従い、磁石の残留磁束密度は減少していった。SiO2結着剤を含浸して作製したボンド磁石(実施例1〜5)と比較して、磁石の曲げ強度が50MPa以上の磁石で比較すると、エポキシ樹脂含有ボンド磁石は磁束密度が20〜30%低下していた。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はエポキシ樹脂含有ボンド磁石が5%とSiO2 含浸ボンド磁石の3.0% と比較して大きい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し[永久磁石の実施例1〜5]、エポキシ樹脂含有ボンド磁石[永久磁石の比較例1]場合3%近い値と大きかった。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、PCT試験や塩水噴霧試験でもエポキシ樹脂含有ボンド磁石はSiO2 含浸ボンド磁石と比較して低いレベルであった。 The magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in the above (4) were examined. As a result, the residual magnetic flux density of the magnet decreased as the epoxy resin content in the magnet increased. Compared with the bonded magnets (Examples 1 to 5) produced by impregnating the SiO 2 binder, when compared with a magnet having a bending strength of 50 MPa or more, the epoxy resin-containing bonded magnet has a magnetic flux density of 20 to 30. % Declined. Moreover, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the air is 5% for the epoxy resin-containing bond magnet and 3.0% for the SiO 2 impregnated bond magnet. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when impregnated, [Embodiments 1-5 of permanent magnet], epoxy resin-containing bond In the case of the magnet [Comparative Example 1 of permanent magnet], the value was close to 3% and large. In addition to the suppression of irreversible thermal demagnetization, the epoxy resin-containing bond magnet was at a lower level than the SiO 2 impregnated bond magnet in the PCT test and the salt spray test.

更に前記(4)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片について大気中で225℃に1時間保持し冷却後20℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は10mm方向であり、最初に+20kOeの磁界で着磁後±1kOeから±10kOeの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。その結果を図4に示す。図4では、[永久磁石の実施例1]の2)の条件でSiO2 の含浸処理した磁石と、本比較例に示すようにエポキシ樹脂をバインダーとして15vol% 含有した圧縮成形ボンド磁石との、減磁曲線を比較している。図4の横軸は印加した磁界、縦軸は磁束密度を示す。
SiO2 結着剤を含浸処理した磁石は磁界が−8kOeよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−5kOeよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−10kOeの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合0.44 、圧縮成形ボンド磁石では0.11T であり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の4倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が225℃で加熱中に各NdFeB粉の表面やNdFeB粉のクラック表面が酸化することで各NdFeB粉を構成しているNdFeB結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではNdFeB粉及びクラック表面がSiO2 膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。
Further, the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (4) was held at 225 ° C. for 1 hour in the atmosphere, and after cooling, a demagnetization curve was measured at 20 ° C. The magnetic field application direction was 10 mm. First, after magnetization with a magnetic field of +20 kOe, a magnetic field was applied alternately between ± 1 kOe and ± 10 kOe, and a demagnetization curve was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 4, a magnet that has been impregnated with SiO 2 under the condition 2) of [Example 1 of permanent magnet] and a compression-bonded magnet containing 15 vol% of an epoxy resin as a binder, as shown in this comparative example, The demagnetization curves are compared. In FIG. 4, the horizontal axis represents the applied magnetic field, and the vertical axis represents the magnetic flux density.
In the magnet impregnated with the SiO 2 binder, the magnetic flux rapidly decreases when a magnetic field greater than −8 kOe is applied to the negative side. The compression-molded bonded magnet has a magnetic field whose value is smaller than that of the impregnated magnet, and the magnetic flux rapidly decreases. The magnetic field on the negative side of −5 kOe is significantly decreased. The residual magnetic flux density after applying a magnetic field of −10 kOe is 0.44 for the impregnated magnet, and 0.11 T for the compression-molded bonded magnet, and the residual magnetic flux density of the impregnated magnet is four times the value of the compression-molded bonded magnet. ing. This is because the magnetic anisotropy of the NdFeB crystals constituting each NdFeB powder is reduced by oxidizing the surface of each NdFeB powder and the crack surface of the NdFeB powder while the compression-molded bonded magnet is heated at 225 ° C. This is considered to be because the coercive force decreased and the magnetization was easily reversed by applying a negative magnetic field. On the other hand, in the impregnated magnet, the NdFeB powder and the crack surface are covered with the SiO 2 film, so that it is considered that the reduction in coercive force is small as a result of preventing oxidation during heating in the atmosphere.

前記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は結着剤のエポキシ樹脂含有率を増加させると、曲げ強度は増加し、体積含有率として20
vol% で磁石の曲げ強度は48MPaとなり、ボンド磁石として必要な曲げ強度を有する。エポキシ樹脂含有ボンド磁石はSiO2 含浸ボンド磁石と比較して、比抵抗は同等のレベルであった。
The bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in the above (7) increases the bending strength when the epoxy resin content of the binder is increased.
With a vol%, the bending strength of the magnet is 48 MPa, which is necessary for a bonded magnet. The specific resistance of the epoxy resin-containing bonded magnet was equivalent to that of the SiO 2 impregnated bonded magnet.

本比較例の結果から、エポキシ樹脂含有希土類ボンド磁石は本発明の低粘度のSiO2前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性において20〜30%低く、不可逆熱減磁率並びに磁石の信頼性が低いことが判明した。 From the result of this comparative example, the epoxy resin-containing rare earth bonded magnet is compared with the rare earth bonded magnet in which the low viscosity SiO 2 precursor of the present invention is impregnated into a rare earth magnet molded body prepared by a cold forming method without a resin. Thus, it was found that the magnetic properties were 20 to 30% lower, and the irreversible thermal demagnetization rate and the reliability of the magnet were low.

尚、本比較例において、樹脂の体積分率(樹脂と希土類磁石用磁粉における樹脂の体積分率を示す。)を変化させたエポキシ樹脂含有ボンド磁石の評価結果を表5に纏める。   In addition, in this comparative example, the evaluation result of the epoxy resin containing bond magnet which changed the volume fraction of resin (The resin volume fraction in the magnetic powder for resin and rare earth magnets) is summarized in Table 5.

Figure 2008167565
Figure 2008167565

[永久磁石の比較例2]
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
[Comparative example 2 of permanent magnet]
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used as the rare earth magnet magnetic powder.

結着剤であるSiO2前駆体には、CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を1ml,水0.19ml ,脱水メチルアルコール99ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor as a binder includes 1 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.19 ml of water, A solution obtained by mixing 99 ml of dehydrated methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for two days and nights was used.

上記SiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosity of the SiO 2 precursor solution was measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記SiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまで
SiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression-molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution as the binder is placed vertically in the bat. Injection was performed so as to be 1 mm / min in the direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石の場合3%近い値であった[永久磁石の比較例1]。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the impregnation treatment is performed, whereas it is close to 3% in the case of an epoxy bond magnet [ Permanent magnet comparative example 1].

しかしながら、上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のSiO2 含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、1/10程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中のSiO2 前駆体の含有量が1vol% と実施例おける結着剤中のSiO2 前駆体の含有量と比べて、1〜2桁少ないため、硬化後のSiO2 単体の曲げ強度が大きくても、磁石中の含有量が少なすぎることが影響している。 However, the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm in length, 10 mm in width, and 2 mm in thickness produced in the above (7) is a low level, and the SiO 2 impregnated bond magnet of this comparative example is compared with the epoxy resin-containing bond magnet. Only a value of about 1/10 was obtained. This is because the content of the SiO 2 precursor in the binder in this comparative example is 1 vol%, which is 1 to 2 orders of magnitude less than the content of the SiO 2 precursor in the binder in the examples. Even if the bending strength of SiO 2 alone is large, the content in the magnet is too small.

結論として、本比較例の磁石は磁石強度が低い短所があり、使用対象によっては上記曲げ強度を考慮することが必要である。   In conclusion, the magnet of this comparative example has a disadvantage that the magnet strength is low, and depending on the object of use, it is necessary to consider the bending strength.

尚、本比較例、及び後述する[永久磁石の比較例3]の1),2),[永久磁石の比較例4]の各種特性については、表6に纏めている。   Table 6 summarizes various characteristics of this comparative example and 1), 2), and [Comparative example 4 of permanent magnet] described later [Comparative example 3 of permanent magnet].

Figure 2008167565
Figure 2008167565

[永久磁石の比較例3]
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
[Comparative example 3 of permanent magnet]
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used as the rare earth magnet magnetic powder.

結着剤であるSiO2前駆体には以下の2つの溶液を用いた。 The following two solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.

1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水0.19ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.19 ml of water, 75 ml of dehydrated methyl alcohol, dibutyltin dilaurate 0 0.05 ml was mixed and left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水24ml,脱水エチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 24 ml, dried ethyl alcohol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0.05ml And left at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights.

1),2)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) and 2) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1),2)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) and 2) as the binder is placed in the bat. The liquid surface was injected at 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

[永久磁石の比較例3]の1)について、上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石[永久磁石の比較例1]と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石[永久磁石の比較例1]場合3%近い値であった。 Regarding 1) of [Comparative Example 3 of Permanent Magnet], the residual magnetic flux density is a resin-containing bond magnet [permanently] for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above. compared to Comparative example 1] of the magnet, improved 20-30%, 20 demagnetization curve measured at ℃, the residual magnetic flux density and coercive in the shaped body after the SiO 2 before impregnated and SiO 2 infiltration and heating The values of magnetic force almost coincided. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the impregnation treatment is performed, whereas in the case of epoxy-based bonded magnet [Comparative Example 1 of permanent magnet] 3 The value was close to%.

しかしながら、上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のSiO2 含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、1/6程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中の水の添加量が少ないため、化学反応式1に示したSiO2 前駆体材料中のメトキシ基の加水分解が進行しないためシラノール基が生成せず、SiO2 前駆体の熱硬化反応におけるシラノール基間の脱水縮合反応が生じないため、熱硬化後のSiO2 の生成量が少なくSiO2 含浸ボンド磁石の曲げ強度が低かったのが原因である。 However, the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm in length, 10 mm in width, and 2 mm in thickness produced in the above (7) is a low level, and the SiO 2 impregnated bond magnet of this comparative example is compared with the epoxy resin-containing bond magnet. Only a value of about 1/6 was obtained. This is because the amount of water added in the binder in this comparative example is small, so the hydrolysis of the methoxy group in the SiO 2 precursor material shown in chemical reaction formula 1 does not proceed, so silanol groups do not form, and SiO 2 This is because the dehydration condensation reaction between silanol groups in the thermosetting reaction of the two precursors does not occur, so that the amount of SiO 2 generated after thermosetting is small and the bending strength of the SiO 2 -impregnated bonded magnet is low.

結論として、[永久磁石の比較例3]の1)の磁石は磁石強度が低いため、使用対象における磁石強度の関係を十分に考慮して使用することが望ましい。   In conclusion, since the magnet of 1) of [Comparative Example 3 of permanent magnet] has a low magnet strength, it is desirable to use it by fully considering the relationship of the magnet strength in the object of use.

[永久磁石の比較例3]の2)について、(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は170MPaの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 About 2) of Comparative Example 3 of the permanent magnet, the longitudinal 15mm prepared in (7), lateral 10 mm, the flexural strength of the compression molded test piece having a thickness of 2mm but is 2MPa or less before SiO 2 impregnation, SiO 2 After the impregnation heat treatment, it was possible to produce a magnet compact having a bending strength of 170 MPa.

(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石[永久磁石の比較例1]と比較して、20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では4.0% と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% と比較して大きい値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では2%近い値であった。これはSiO2 前駆体溶液が磁石表面から1mm強程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石における中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density is improved by 20% compared to the resin-containing bonded magnet [Comparative Example 1 of permanent magnet]. are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. However, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 4.0% in this comparative example, which was a large value compared to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, the value is close to 2%. Met. This was found to be due to the fact that the SiO 2 precursor solution penetrated into the magnet only up to about 1 mm from the magnet surface. Therefore, the magnetic powder in the central part of the magnet causes oxidative degradation during heating in the atmosphere, which is the reason why the magnet of this comparative example has a larger irreversible heat demagnetization rate than the magnet of the example.

この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。使用対象における酸化劣化を十分に考慮して使用することが望ましい。   From this result, although the bonded magnet of this comparative example is not inferior to the conventional epoxy-based bonded magnet, the long-term reliability may be lower than that of the conventional epoxy-based bonded magnet. It is desirable to use it in consideration of oxidative deterioration in the object of use.

[永久磁石の比較例4]
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−
(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、6昼夜
25℃の温度で放置した溶液を用いた。上記SiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。
[Comparative example 4 of permanent magnet]
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used as the rare earth magnet magnetic powder. The SiO 2 precursor that is the binder contains CH 3 O—
(Si (CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, mixed water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0.05 ml, The solution which was left standing at a temperature of 25 ° C. for 6 days was used. The viscosity of the SiO 2 precursor solution was measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.

(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記SiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまで
SiO2前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression-molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution as the binder is placed vertically in the bat. Injection was performed so as to be 1 mm / min in the direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.

(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.

(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取り出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .

(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は190MPaの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but the magnet forming has a bending strength of 190 MPa after the SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to make a body.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.6% と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で
3.0% と比較して大きい値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1.6% の値となった。これはSiO2 前駆体溶液が磁石表面から2mm弱程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石における中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density can be improved by 20% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). There the demagnetization curve measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. However, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.6% in this comparative example, which was a large value compared with 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Furthermore, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas 1.6% in this comparative example. It became the value of. This was found to be due to the fact that the SiO 2 precursor solution penetrated into the magnet only up to about 2 mm from the magnet surface. Therefore, the magnetic powder in the central part of the magnet causes oxidative degradation during heating in the atmosphere, which is the reason why the magnet of this comparative example has a larger irreversible heat demagnetization rate than the magnet of the example.

この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。この点を十分考慮して使用することが望ましい。   From this result, although the bonded magnet of this comparative example is not inferior to the conventional epoxy-based bonded magnet, the long-term reliability may be lower than that of the conventional epoxy-based bonded magnet. It is desirable to use it in consideration of this point.

[永久磁石の比較例5]
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
[Comparative example 5 of permanent magnet]
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used as the rare earth magnet magnetic powder. A treatment liquid for forming a rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film was prepared as follows.

(1)水に溶解度の高い塩、例えばNdの場合は酢酸Nd、または硝酸Nd4gを100mlの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。   (1) A salt having high solubility in water, for example, in the case of Nd, Nd acetate Nd or 4 g of nitrate Nd was introduced into 100 ml of water, and completely dissolved using a shaker or an ultrasonic stirrer.

(2)10%に希釈したフッ化水素酸をNdF3 が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。 (2) Hydrofluoric acid diluted to 10% was gradually added in an amount equivalent to the chemical reaction for producing NdF 3 .

(3)ゲル状沈殿のNdF3 が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (3) The solution in which the gel-like precipitate NdF 3 was produced was stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.

(4)4000〜6000r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノールを加えた。   (4) After centrifuging at 4000 to 6000 rpm, the supernatant was removed and approximately the same amount of methanol was added.

(5)ゲル状のNdF3 を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (5) A methanol solution containing gel-like NdF 3 was stirred to form a complete suspension, and then stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.

(6)上記(4)と(5)の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、3〜10回繰り返した。   (6) The above operations (4) and (5) were repeated 3 to 10 times until no anion such as acetate ion or nitrate ion was detected.

(7)最終的にNdF3の場合、ほぼ透明なゾル状のNdF3となった。処理液としてはNdF3 が1g/5mlのメタノール溶液を用いた。 (7) Finally, in the case of NdF 3 , an almost transparent sol-like NdF 3 was obtained. A methanol solution containing 1 g / 5 ml of NdF 3 was used as the treatment liquid.

希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.

NdF3コート膜形成プロセスの場合:NdF3 濃度1g/10ml半透明ゾル状溶液
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して15mlのNdF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
In the case of NdF 3 coat film formation process: NdF 3 concentration 1 g / 10 ml translucent sol solution (1) Add 15 ml of NdF 3 coat film forming treatment liquid to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB thin ribbon, The mixing was performed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wet.

(2)上記(1)のNdF3コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。 (2) Methanol removal of the solvent was performed on the magnetic powder for rare earth magnets subjected to the NdF 3 coat film forming treatment of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。 (3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.

(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。 (4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.

(5)上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10
mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。
(5) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film is filled in a mold, and is 10 mm in length and 16 mm in width for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. 10
A test piece having a thickness of 5 mm and a thickness of 5 mm was prepared, and a compression test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).

(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、約20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.0%と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%と同等の値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1%未満の値となった。この結果を表7に示す。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10mm length, 10mm width and 5mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density can be improved by about 20% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.0% in this comparative example, which was equivalent to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, it is less than 1%. Value. The results are shown in Table 7.

Figure 2008167565
Figure 2008167565

しかしながら、(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではSiO2 含浸を実施していないため、2.9MPa という値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して1/15程度の値となった。 However, the bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in (7) is 2.9 MPa because it is not impregnated with SiO 2 in this comparative example. The value was about 1/15 compared to the bond magnet.

この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点に注意が必要である。   From this result, the bonded magnet of this comparative example has poor mechanical strength compared to the conventional epoxy-based bonded magnet, and attention should be paid to this point in use.

[永久磁石の比較例6]
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔永久磁石の実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。またリン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
[Comparative example 6 of permanent magnet]
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Embodiment 1 of permanent magnet] was used for the rare earth magnet magnetic powder. Moreover, the process liquid which forms a phosphate chemical conversion treatment film was produced as follows.

水1lにリン酸20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgOの4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt%になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT)を0.04mol/lになるように加えた。   20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved in 1 liter of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products) as a surfactant was added to 0.1 wt%. As a rust preventive agent, benzotriazole (BT) was added to 0.04 mol / l.

リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を表4に示す。 The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method. Table 4 shows the composition of the phosphating solution used.

(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。   (1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.

(2)上記(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,
30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
(2) The rare earth magnet magnetic powder subjected to the phosphatization film forming process of (1) above is heated at 180 ° C.
Heat treatment was performed for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.

(3)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (3) A magnetic mold of Nd 2 Fe 14 B subjected to the above phosphatization film formation treatment is filled in a mold, and at a pressure of 16 t / cm 2 , 10 mm in length, 10 mm in width, and 5 mm in thickness for measuring magnetic properties. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.

(4)上記(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。   (4) The specific resistance was measured by the four-probe method on the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (3).

(5)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。   (5) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.

(6)上記(3)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。   (6) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (3) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.

(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石[永久磁石の比較例1]と比較して、約
25%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.1% と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% とほぼ同等の値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1.2% の値となりやや増加したものの大きな差はなかった(表7)。しかしながら、上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではSiO2 含浸を実施していないため、2.9MPa という値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して1/20程度の値となった。
Regarding the magnetic characteristics of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (3), the residual magnetic flux density is about 25% compared to the resin-containing bond magnet [Comparative Example 1 of permanent magnet]. a possible improvement the demagnetization curve measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. In addition, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.1% in this comparative example, which was almost equivalent to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, it is 1.2%. Although there was a slight increase in the value, there was no significant difference (Table 7). However, with respect to the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in the above (5), since it was not impregnated with SiO 2 in this comparative example, a value of 2.9 MPa was obtained. The value was about 1/20 compared with the system bond magnet.

この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点を十分考慮して使用することが必要である。   From this result, the bonded magnet of this comparative example has poor mechanical strength compared to the conventional epoxy-based bonded magnet, and it is necessary to use this point with sufficient consideration in use.

上述の実施例により本発明を説明したが、本発明の磁石は次の効果を備えている。   Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the magnet of the present invention has the following effects.

1)磁石としての性能が従来の樹脂による磁石に比べ優れている。   1) Performance as a magnet is superior to conventional resin magnets.

2)さらに優れた特性に加え、磁石としての強度も強い。樹脂磁石では得られなかった特性に優れ、強度においても優れている磁石が得られる。   2) In addition to superior properties, it also has a strong strength as a magnet. It is possible to obtain a magnet that has excellent characteristics and strength that could not be obtained with a resin magnet.

上述1)と2)の効果は、上述のとおり、例えば次のようにして達成される。   The effects 1) and 2) are achieved as described above, for example, as follows.

樹脂のない状態で磁粉を圧縮成形した際に生じる、1μm以下の磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を浸透させる必要がある。そのためには結着剤溶液の粘度が100mPa・s以下であることと、磁粉と結着剤溶液の濡れ性が高いことが必要である。更には、硬化後の結着剤と磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度が大きく、結着剤が連続的に形成されていることが重要である。   It is necessary to infiltrate the binder solution into the gap between the magnetic powder of 1 μm or less and the magnetic powder, which is generated when the magnetic powder is compression molded without a resin. For this purpose, the viscosity of the binder solution must be 100 mPa · s or less, and the wettability of the magnetic powder and the binder solution must be high. Furthermore, it is important that the adhesive between the binder after curing and the magnetic powder is high, the mechanical strength of the binder is large, and the binder is continuously formed.

結着剤溶液の粘度に関しては磁石のサイズに依存するが圧縮成形体の厚さが5mm以下且つ磁粉と磁粉の隙間が1μm程度の場合は結着剤溶液の粘度が100mPa・s程度で磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を圧縮成形体の中心部まで導入することが可能である。圧縮成形体の厚さが5mm以上且つ磁粉と磁粉の隙間が1μm程度になると、例えば30mm程度の厚さを有する圧縮成形体では、圧縮成形体の中心部まで結着剤溶液を導入するには、結着剤溶液の粘度が100mPa・s程度では高く、結着剤溶液の粘度が20mPa・s以下、望ましくは10mPa・s以下が必要となる。これは通常の樹脂と比較して1桁以上低い粘度である。そのためにはSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサンにおけるアルコキシ基の加水分解量の制御とアルコキシシロキサン分子量の抑制とが必要となる。即ち、アルコキシ基が加水分解するとシラノール基が生成されるが、そのシラノール基は脱水縮合反応を起こし易く、脱水縮合反応はアルコキシシロキサンの高分子量化を意味するからである。また、更にシラノール基同士は水素結合を生じるため、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン溶液の粘度は増大する。具体的にはアルコキシシロキサンの加水分解反応当量に対する水の添加量と加水分解反応条件を制御することである。結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速いことからアルコールを用いることが望ましい。溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール,エタノール,n−プロパノール,iso −プロパノールが好ましいが、結着剤溶液の粘度が数時間で増加しなく、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明に係る磁石の製造に用いることができる。 The viscosity of the binder solution depends on the size of the magnet, but when the thickness of the compression molded body is 5 mm or less and the gap between the magnetic powder and the magnetic powder is about 1 μm, the viscosity of the binder solution is about 100 mPa · s. It is possible to introduce the binder solution into the gap between the magnetic powders up to the center of the compression molded body. When the thickness of the compression molded body is 5 mm or more and the gap between the magnetic powder and the magnetic powder is about 1 μm, for example, in the compression molded body having a thickness of about 30 mm, the binder solution is introduced to the center of the compression molded body When the viscosity of the binder solution is about 100 mPa · s, the viscosity of the binder solution is 20 mPa · s or less, preferably 10 mPa · s or less. This is a viscosity that is one digit or more lower than that of a normal resin. For that purpose, it is necessary to control the hydrolysis amount of the alkoxy group in the alkoxysiloxane which is the precursor of SiO 2 and to suppress the molecular weight of the alkoxysiloxane. That is, when an alkoxy group is hydrolyzed, a silanol group is generated. The silanol group easily undergoes a dehydration condensation reaction, and the dehydration condensation reaction means an increase in the molecular weight of the alkoxysiloxane. Further, since silanol groups generate hydrogen bonds with each other, the viscosity of the alkoxysiloxane solution that is the precursor of SiO 2 increases. Specifically, the amount of water added to the hydrolysis reaction equivalent of alkoxysiloxane and the hydrolysis reaction conditions are controlled. As the solvent used for the binder solution, it is desirable to use alcohol because the alkoxy group in alkoxysiloxane has a fast dissociation reaction. The solvent alcohol is preferably methanol, ethanol, n-propanol or iso-propanol having a boiling point lower than that of water and a low viscosity, but the viscosity of the binder solution does not increase in several hours and the solvent has a boiling point lower than that of water. If it is, it can be used for manufacture of the magnet according to the present invention.

硬化後の結着剤と磁粉との接着性に関しては、本発明に用いている結着剤であるSiO2前駆体は熱処理後の生成物がSiO2 であるため、磁粉表面が自然酸化膜で覆われていれば、磁粉表面とSiO2との接着性は大きく、SiO2を結着剤とした希土類磁石は磁石を破断した際の表面は磁粉またはSiO2 の凝集破壊面が殆どである。一方、結着剤に樹脂を用いた場合は樹脂と磁粉との接着性は磁粉表面とSiO2 と比較すると一般的に小さい。そのため、樹脂を用いたボンド磁石では、磁石を破断した際の表面は樹脂と磁粉の界面または樹脂の凝集破壊面の両方が存在する。従って、磁石強度を向上させるにはSiO2を結着剤として用いる方が樹脂を結着剤として用いるより有利である。 For the adhesion between the binder and the magnetic powder after curing, SiO 2 precursor, which is binding agent is used in the present invention because the product after the heat treatment is SiO 2, the surface of the magnetic powder in the natural oxide film If covered, the adhesion between the surface of the magnetic powder and SiO 2 is large, and rare earth magnets using SiO 2 as the binder have a cohesive fracture surface of the magnetic powder or SiO 2 when the magnet is broken. On the other hand, when a resin is used as the binder, the adhesion between the resin and the magnetic powder is generally smaller than that of the magnetic powder surface and SiO 2 . Therefore, in a bonded magnet using a resin, the surface when the magnet is broken has both an interface between the resin and magnetic powder or a cohesive failure surface of the resin. Therefore, in order to improve the magnet strength, it is more advantageous to use SiO 2 as the binder than to use the resin as the binder.

磁石中の希土類磁粉の含有率が75vol% 以上になる時は、圧縮成形するタイプの希土類磁石を用いることになるが、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は、硬化後の結着剤の連続体が生成するかどうかが大きく影響する。それは接着界面の破断強度より同じ面積の結着剤単独の破断強度の方が大きいからである。エポキシ樹脂等の樹脂を用いた場合、全固形分中の樹脂体積分率が15vol% 以下になると樹脂と希土類磁粉との濡れ性が良好とはいえないため、磁石内部での樹脂硬化後の樹脂は連続体とはならず、島状に分布する。それに対して、前述したようにSiO2 前駆体は希土類磁粉との濡れ性が良好であるため、磁粉表面にSiO2 前駆体が連続的に拡がり、その連続的に拡がった状態で熱処理により硬化しSiO2 になる。一方、硬化後の結着剤の材料としての強度は曲げ強さで表すと
SiO2 は樹脂系と比較して1〜3桁大きい。そのため、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は結着剤にSiO2 前駆体を用いた方が、樹脂を用いるより桁違いに高い。
When the content of rare earth magnetic powder in the magnet is 75 vol% or more, a compression-molded type rare earth magnet is used, but the strength of the rare earth magnet after curing the binder is that of the binder after curing. Whether or not a continuum is generated has a great influence. This is because the breaking strength of the binder alone having the same area is larger than the breaking strength of the adhesive interface. When resin such as epoxy resin is used, if the resin volume fraction in the total solid content is 15 vol% or less, it cannot be said that the wettability between the resin and the rare earth magnetic powder is good. Does not become a continuum but is distributed in islands. On the other hand, as described above, the SiO 2 precursor has good wettability with the rare earth magnetic powder. Therefore, the SiO 2 precursor spreads continuously on the surface of the magnetic powder, and is cured by heat treatment in the continuously spread state. It becomes SiO 2 . On the other hand, when the strength of the binder after curing is expressed in terms of bending strength, SiO 2 is 1 to 3 orders of magnitude larger than that of the resin system. Therefore, the strength of the rare earth magnet after the binder is cured is much higher when the SiO 2 precursor is used as the binder than when the resin is used.

次に本発明に係る磁石により適した磁石の材料について説明する。希土類磁石粉は、強磁性の主相および他成分からなる。希土類磁石がNd−Fe−B系磁石である場合には、主相はNd2Fe14B 相である。磁石特性の向上を考慮すると、希土類磁石粉は、HDDR法や熱間塑性加工を用いて調製された磁石粉であることが好ましい。希土類磁石粉は、
Nd−Fe−B系磁石の他に、Sm−Co系磁石などが挙げられる。得られる希土類磁石の磁石特性や、製造コストなどを考慮すると、Nd−Fe−B系磁石が好ましい。ただし、本発明の希土類磁石がNd−Fe−B系磁石に限定されるものではない。場合によっては、希土類磁石中には2種以上の希土類磁石粉が混在していてもよい。即ち、異なる組成比を有するNd−Fe−B系磁石が2種以上含まれてもよく、Nd−Fe−B系磁石と
Sm−Co系磁石とが混在していてもよい。
Next, magnet materials more suitable for the magnet according to the present invention will be described. Rare earth magnet powder consists of a ferromagnetic main phase and other components. When the rare earth magnet is an Nd—Fe—B based magnet, the main phase is an Nd 2 Fe 14 B phase. Considering improvement of magnet characteristics, the rare earth magnet powder is preferably a magnet powder prepared by using the HDDR method or hot plastic working. Rare earth magnet powder
In addition to Nd—Fe—B magnets, Sm—Co magnets are exemplified. Considering the magnet characteristics of the obtained rare earth magnet and the manufacturing cost, Nd—Fe—B type magnets are preferable. However, the rare earth magnet of the present invention is not limited to Nd—Fe—B magnets. In some cases, two or more rare earth magnet powders may be mixed in the rare earth magnet. That is, two or more types of Nd—Fe—B magnets having different composition ratios may be included, and Nd—Fe—B magnets and Sm—Co magnets may be mixed.

なお、本明細書で「Nd−Fe−B系磁石」とは、NdやFeの一部が他の元素で置換されている形態も包含する概念である。Ndは、Dy,Tb等の他の希土類元素で置換されていてもよい。置換にはこれらの一方のみを用いてもよく、双方を用いてもよい。置換は、原料合金の配合量を調整することによって行うことができる。このような置換によって、Nd−Fe−B系磁石の保磁力向上を図れる。置換されるNdの量は、Ndに対して、0.01atom%以上,50atom%以下であることが好ましい。0.01atom%未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。50atom%を越えると、残留磁束密度を高レベルで維持できなくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。   In the present specification, the “Nd—Fe—B magnet” is a concept including a form in which a part of Nd or Fe is substituted with another element. Nd may be substituted with other rare earth elements such as Dy and Tb. Only one of these may be used for substitution, or both may be used. The substitution can be performed by adjusting the blending amount of the raw material alloy. By such replacement, the coercive force of the Nd—Fe—B magnet can be improved. The amount of Nd to be substituted is preferably 0.01 atom% or more and 50 atom% or less with respect to Nd. If it is less than 0.01 atom%, the effect of substitution may be insufficient. If it exceeds 50 atom%, the residual magnetic flux density may not be maintained at a high level, and it is desirable to pay attention to the application in which the magnet is used.

一方、Feは、Co等の他の遷移金属で置換されていてもよい。このような置換によって、Nd−Fe−B系磁石のキュリー温度(Tc)を上昇させ、使用温度範囲を拡大させることができる。置換されるFeの量は、Feに対して、0.01atom%以上,30atom%以下であることが好ましい。0.01atom% 未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。30atom%を越えると、保磁力の低下が大きくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。   On the other hand, Fe may be substituted with other transition metals such as Co. By such substitution, the Curie temperature (Tc) of the Nd—Fe—B magnet can be increased and the operating temperature range can be expanded. The amount of Fe to be substituted is preferably 0.01 atom% or more and 30 atom% or less with respect to Fe. If it is less than 0.01 atom%, the effect of substitution may be insufficient. If it exceeds 30 atom%, the coercive force may decrease significantly, and it is desirable to pay attention to the application in which the magnet is used.

希土類磁石における希土類磁石粉の平均粒径は、1〜500μmが好ましい。希土類磁石粉の平均粒径が1μm未満であると、磁粉の比表面積が大きく酸化劣化による影響が大きく、それを用いた希土類磁石の磁石特性の低下が懸念される。したがってこの場合磁石の使用状態を考え、注意することが望ましい。   The average particle diameter of the rare earth magnet powder in the rare earth magnet is preferably 1 to 500 μm. When the average particle size of the rare earth magnet powder is less than 1 μm, the specific surface area of the magnetic powder is large and the influence of oxidative degradation is great, and there is a concern that the magnet characteristics of a rare earth magnet using the rare earth magnet powder may be deteriorated. Therefore, in this case, it is desirable to pay attention to the usage state of the magnet.

一方、希土類磁石粉の平均粒径が500μmより大きいと、製造時の圧力によって磁石粉が砕け、十分な電気抵抗を得ることが難しくなる。加えて、異方性希土類磁石粉を原料として異方性磁石を製造する場合には、500μmを越えるサイズにわたり、希土類磁石粉における主相(Nd−Fe−B系磁石においては、Nd2Fe14B 相)の配向方向を揃えることは難しい。希土類磁石粉の粒径は、磁石の原料である希土類磁石粉の粒径を調節することによって、制御される。なお、希土類磁石粉の平均粒径はSEM像から算出することができる。 On the other hand, if the average particle size of the rare earth magnet powder is larger than 500 μm, the magnet powder is crushed by the pressure at the time of manufacture, and it becomes difficult to obtain sufficient electric resistance. In addition, when an anisotropic magnet is manufactured using anisotropic rare earth magnet powder as a raw material, the main phase in rare earth magnet powder (Nd 2 Fe 14 in Nd—Fe—B magnets) extends over a size exceeding 500 μm. It is difficult to align the orientation direction of the (B phase). The particle size of the rare earth magnet powder is controlled by adjusting the particle size of the rare earth magnet powder that is the raw material of the magnet. The average particle size of the rare earth magnet powder can be calculated from the SEM image.

本発明は等方性磁石粉から製造される等方性磁石,異方性磁石粉をランダム配向させた等方性磁石、および異方性磁石粉を一定方向に配向させた異方性磁石のいずれにも適用可能である。高エネルギー積を有する磁石が必要であれば、異方性磁石粉を原料とし、これを磁場中配向させた異方性磁石が好適である。   The present invention relates to an isotropic magnet manufactured from isotropic magnet powder, an isotropic magnet in which anisotropic magnet powder is randomly oriented, and an anisotropic magnet in which anisotropic magnet powder is oriented in a certain direction. Any of them can be applied. If a magnet having a high energy product is required, an anisotropic magnet using anisotropic magnet powder as a raw material and oriented in a magnetic field is suitable.

希土類磁石粉は、製造する希土類磁石の組成に応じて、原料を配合して製造する。主相がNd2Fe14B 相であるNd−Fe−B系磁石を製造する場合には、Nd,Fe、およびBを所定量配合する。希土類磁石粉は、公知の手法を用いて製造したものを用いてもよいし、市販品を用いても良い。このような希土類磁石粉は、多数の結晶粒の集合体となっている。希土類磁石粉を構成する結晶粒は、その平均粒径が単磁区臨界粒子径以下であると、保磁力を向上させる上で好適である。具体的には、結晶粒の平均粒径は、500nm以下であるとよい。なお、HDDR法とは、Nd−Fe−B系合金を水素化させることにより、主相であるNd2Fe14B化合物をNdH3,α−Fe、およびFe2B の三相に分解させ、その後、強制的な脱水素処理によって再びNd2Fe14B を生成させる手法である。UPSET法とは、超急冷法により作製したNd−Fe−B系合金を、粉砕,仮成型後、熱間で塑性加工する手法である。 The rare earth magnet powder is produced by blending raw materials according to the composition of the rare earth magnet to be produced. When producing an Nd—Fe—B based magnet whose main phase is the Nd 2 Fe 14 B phase, a predetermined amount of Nd, Fe, and B is blended. As the rare earth magnet powder, one produced by a known method may be used, or a commercially available product may be used. Such rare earth magnet powder is an aggregate of a large number of crystal grains. The crystal grains constituting the rare earth magnet powder are suitable for improving the coercive force when the average particle diameter is not more than the single domain critical particle diameter. Specifically, the average grain size of the crystal grains is preferably 500 nm or less. In the HDDR method, the Nd—Fe—B alloy is hydrogenated to decompose the Nd 2 Fe 14 B compound as the main phase into three phases of NdH 3 , α-Fe, and Fe 2 B, Thereafter, Nd 2 Fe 14 B is again generated by forced dehydrogenation. The UPSET method is a technique in which an Nd—Fe—B alloy produced by an ultra-quenching method is subjected to plastic working hot after pulverization and temporary molding.

磁石の使用用途として高調波を含む高周波磁界が磁石に対して印加される条件下では、希土類磁石粉体表面に無機絶縁膜を形成されていることが好ましい。これにより磁石内部の電気抵抗を大きくでき、渦電流を低減でき、磁石中の渦電流損を低減化できる。このような無機絶縁膜としては、燐酸,硼酸,マグネシウムイオンを含有した燐酸塩化成処理液を用いて形成された膜が良く、膜厚の均一性と磁粉の磁気特性を確保するには界面活性剤と防錆剤が併用することが望ましい。特に界面活性剤としてはパーフルオロアルキル系界面活性剤、また、防錆剤としてはベンゾトリアゾール系防錆剤であることが望ましい。   As a use application of the magnet, an inorganic insulating film is preferably formed on the surface of the rare earth magnet powder under a condition where a high frequency magnetic field including harmonics is applied to the magnet. Thereby, the electrical resistance inside a magnet can be enlarged, an eddy current can be reduced, and the eddy current loss in a magnet can be reduced. As such an inorganic insulating film, a film formed by using a phosphating solution containing phosphoric acid, boric acid, and magnesium ions is preferable. In order to ensure the uniformity of the film thickness and the magnetic properties of the magnetic powder, the surface activity is required. It is desirable to use an agent and a rust inhibitor in combination. In particular, it is desirable that the surfactant is a perfluoroalkyl surfactant and the rust inhibitor is a benzotriazole rust inhibitor.

更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。該フッ化物コート膜を形成する処理液としては、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、且つ、該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物は平均粒径が10μm以下まで粉砕されアルコールを主成分とした溶媒に分散されたゾル状態である溶液が望ましい。磁気特性の向上には該フッ化物コート膜が表面に形成された磁粉を1×10-4Pa以下の雰囲気、且つ、600〜700℃温度で熱処理することが望ましい。 Furthermore, a fluoride coat film is desirable as the inorganic insulating film for the purpose of improving the insulating properties and magnetic characteristics of the magnetic powder. As the treatment liquid for forming the fluoride coat film, rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is swollen in a solvent mainly composed of alcohol, and the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is used. Is preferably a solution in a sol state in which the average particle size is pulverized to 10 μm or less and dispersed in a solvent containing alcohol as a main component. In order to improve the magnetic properties, it is desirable to heat-treat the magnetic powder having the fluoride coat film formed on the surface in an atmosphere of 1 × 10 −4 Pa or less and at a temperature of 600 to 700 ° C.

次に第1実施例の作用効果について以下に説明する。図1に記載の第1および第2の回転電機200,202に使用される磁石が上記説明の構造を為すこと、すなわち粉体の磁石材料と濡れ性の良い結着剤の前駆体を磁石に含浸させて磁石を製造することで、次の効果の少なくとも1つまたは複数の効果を有している。なお上記説明のとおり、粉体の磁石材料と濡れ性の良い前駆体の結着剤としてSiO2 が最適である。 Next, the function and effect of the first embodiment will be described below. The magnets used in the first and second rotating electric machines 200 and 202 shown in FIG. 1 have the above-described structure, that is, a powder magnetic material and a binder having good wettability are used as magnets. Producing magnets by impregnation has at least one or more of the following effects. As described above, SiO 2 is most suitable as a binder for the powder magnetic material and the precursor having good wettability.

効果1、上述の磁石の製造工程では、高温に熱する焼結工程が存在しないので磁石の製造が容易である。   Effect 1 In the above-described magnet manufacturing process, there is no sintering process heated to a high temperature, so that the magnet can be manufactured easily.

効果2、また俗にボンド磁石と称せられるエポキシ樹脂を使用した磁石ではないので、磁石のエネルギー密度が大きく、安価で比較的良好な特性の回転電機を得ることができる。   Since it is not the magnet which uses the epoxy resin called the effect 2 and a common bond magnet, the energy density of a magnet is large, and the rotary electric machine of a comparatively favorable characteristic can be obtained cheaply.

効果3、上記磁石は磁石材による成形がなされた後、結着剤の硬化を比較的低い温度で行うことが可能であり、成形された磁石材の形状や寸法の変化が少ない。磁石の形状や寸法に関し高い精度で製造できるので、モータや発電機として高い特性が得られる。例えば、寸法誤差によるコギングトルクを小さくしたり、複雑な磁石の形状によってギャップの磁束密度の高調波を小さくすることができる。磁石材単体でも、結着剤で結着した後の切削加工が非常に少なく、又容易である。例えば接着剤の食み出し部分を切削するなど、実質的な磁石形状の形成加工では無いので、加工が容易である。従来の焼結磁石では焼結のために高温に熱するので、その後の温度が下がる過程で収縮し、磁石材の形状が変化する。従って従来の焼結磁石では、焼結工程の後に磁石の形状や寸法を整えるための切削加工に多くの時間を費やすことが必要であった。上記実施の形態では、極めて少ない切削加工で、場合によっては切削加工なしで必要な磁石形状を得ることができる。   Effect 3, after the magnet is molded with the magnet material, the binder can be cured at a relatively low temperature, and the shape and size of the molded magnet material are less changed. Since it can be manufactured with high accuracy with respect to the shape and dimensions of the magnet, high characteristics can be obtained as a motor or a generator. For example, the cogging torque due to a dimensional error can be reduced, and the harmonics of the magnetic flux density in the gap can be reduced by a complicated magnet shape. Even with a magnet material alone, the cutting after binding with a binder is very little and easy. For example, it is not a substantial magnet-shaped forming process, such as cutting the protruding portion of the adhesive, so that the process is easy. Since the conventional sintered magnet is heated to a high temperature for sintering, it shrinks in the process of lowering the temperature thereafter, and the shape of the magnet material changes. Therefore, in the conventional sintered magnet, it has been necessary to spend a lot of time for cutting for adjusting the shape and dimensions of the magnet after the sintering process. In the above-described embodiment, a necessary magnet shape can be obtained with extremely few cutting processes and, in some cases, without a cutting process.

効果4、上述の如く磁石材の成形形状がその後の結着剤の含浸や硬化の工程でほとんど変化しないので、プレス加工等による磁石材の曲線形状を高い精度で維持したままで磁石を製造することが可能である。理論的には好ましい磁石の厚みや形状が分かっていても、量産可能な方法が無いために製品化が困難であった磁石の曲線形状を実現でき、良好な特性の回転電機を得ることが可能である。図5に示したような形状よりもさらに複雑な形状も可能である。   Effect 4, as described above, since the molding shape of the magnet material hardly changes in the subsequent binder impregnation or curing process, the magnet is manufactured while maintaining the curved shape of the magnet material by pressing or the like with high accuracy. It is possible. Theoretically, even if the thickness and shape of the preferred magnet are known, it is possible to achieve the curved shape of the magnet that was difficult to commercialize because there is no method that can be mass-produced, and it is possible to obtain a rotating electrical machine with good characteristics It is. More complex shapes than those shown in FIG. 5 are possible.

効果5、焼結の希土類磁石は電気抵抗が小さく渦電流による損失や発熱が大きい。上記磁石は粉末磁石表面に絶縁皮膜を形成でき、上記渦電流損や磁石の発熱を大幅に低減できる。自動車用の回転電機、特にハイブリッド車両に使用される回転電機は100度を超える環境で使用される可能性があり、磁石内での渦電流による発熱を低く抑えることが必要である。上述の実施の形態では電気抵抗を大きくできるので、磁石の発熱を低減できる。またその分回転電機の損失を低減でき、効率向上となる。   Effect 5, sintered rare earth magnets have low electrical resistance and large loss and heat generation due to eddy currents. The magnet can form an insulating film on the surface of the powder magnet, and the eddy current loss and heat generation of the magnet can be greatly reduced. A rotating electrical machine for automobiles, particularly a rotating electrical machine used in a hybrid vehicle, may be used in an environment exceeding 100 degrees, and it is necessary to suppress heat generation due to eddy current in the magnet. In the above-described embodiment, since the electric resistance can be increased, the heat generation of the magnet can be reduced. Further, the loss of the rotating electrical machine can be reduced correspondingly, and the efficiency is improved.

[第2実施例]
次に本発明の永久磁石回転電機を車載電動アクチュエータ装置用電機システムに適用した第2実施例を示す。第2実施例では、車載電動アクチュエータ装置として電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the permanent magnet rotating electrical machine of the present invention is applied to an on-vehicle electric actuator device electrical system will be described. In the second embodiment, an electric power steering device will be described as an example of the on-vehicle electric actuator device.

まず、図12を用いて、本実施例の電動パワーステアリング装置の概略構成について説明する。図12は、本実施例の電動パワーステアリング装置のシステム構成を示す。   First, the schematic configuration of the electric power steering apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a system configuration of the electric power steering apparatus of the present embodiment.

本実施例の電動パワーステアリング装置(以下、「EPS」という)300は、ステアリングシャフト(コラム)の近傍に永久磁石回転電機401を設け、ステアリングシャフトをアシストするコラム式EPSである。   An electric power steering apparatus (hereinafter referred to as “EPS”) 300 of the present embodiment is a column type EPS that assists the steering shaft by providing a permanent magnet rotating electrical machine 401 in the vicinity of the steering shaft (column).

尚、EPSとしては、ラックアンドピニオンギヤの近傍にモータを設けてピニオンギヤをアシストするピニオン式EPS、ラックアンドピニオンギヤの近傍にモータ設けてラックをアシストするラッククロス式EPSなどがある。本実施例の永久磁石回転電機401はそれらのEPSにも適用可能である。   The EPS includes a pinion type EPS that assists the pinion gear by providing a motor in the vicinity of the rack and pinion gear, and a rack cross type EPS that assists the rack by providing a motor in the vicinity of the rack and pinion gear. The permanent magnet rotating electric machine 401 of the present embodiment is also applicable to those EPS.

運転者がステアリングホイール(ハンドル)301を回転させると、その主操舵力(回転力)は、ステアリングシャフト302を介してラックアンドピニオンギヤ307に伝達される。また、ステアリングシャフト302には、永久磁石回転電機401から出力された補助操舵力(回転力)が減速機304を介して伝達される。   When the driver rotates the steering wheel (handle) 301, the main steering force (rotational force) is transmitted to the rack and pinion gear 307 via the steering shaft 302. Further, the auxiliary steering force (rotational force) output from the permanent magnet rotating electrical machine 401 is transmitted to the steering shaft 302 via the speed reducer 304.

ラックアンドピニオンギヤ307は、入力された主操舵力(回転力)と補助操舵力(回転力)とを直線の往復力に変換して左右のタイロッドに伝達する機構であり、ラックギヤが形成されたラックシャフト(いずれも図示省略)と、ピニオンギヤが形成されたピニオンシャフト(いずれも図示省略)から構成されている。ラックギヤとピニオンギヤは動力変換部(図示省略)において噛み合っており、ここで、回転力が直線の往復力に変換される。   The rack and pinion gear 307 is a mechanism that converts the input main steering force (rotational force) and auxiliary steering force (rotational force) into a linear reciprocating force and transmits it to the left and right tie rods. It comprises a shaft (all not shown) and a pinion shaft (not shown) on which a pinion gear is formed. The rack gear and the pinion gear mesh with each other in a power converter (not shown), and the rotational force is converted into a linear reciprocating force.

ラックアンドピニオンギヤ307において直線の往復力に変換された操舵力は、ラックシャフトに連結された左右のタイロッドに伝達され、左右のタイロッドら左右の車輪に伝達される。これにより、左右の車輪は舵取りされる。   The steering force converted into the linear reciprocating force in the rack and pinion gear 307 is transmitted to the left and right tie rods connected to the rack shaft, and is transmitted from the left and right tie rods to the left and right wheels. Thereby, the left and right wheels are steered.

ステアリングシャフト302にはトルクセンサ303が設けられている。トルクセンサ303は、ステアリングホイール301に与えられた操舵力(回転トルク)を検出するためのものである。   A torque sensor 303 is provided on the steering shaft 302. The torque sensor 303 is for detecting a steering force (rotational torque) applied to the steering wheel 301.

永久磁石回転電機401は制御装置305によって制御されている。永久磁石回転電機401と制御装置305はEPSのアクチュエータ(電機システム)を構成している。
EPSは車載用のバッテリ306を電源としている。制御装置305はインバータ装置であり、トルクセンサ303の出力に基づいて、永久磁石回転電機401の出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリ306から供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、永久磁石回転電機401に供給している。
The permanent magnet rotating electrical machine 401 is controlled by the control device 305. The permanent magnet rotating electric machine 401 and the control device 305 constitute an EPS actuator (electrical system).
EPS uses a vehicle-mounted battery 306 as a power source. The control device 305 is an inverter device that converts the DC power supplied from the battery 306 into multiphase AC power so that the output torque of the permanent magnet rotating electrical machine 401 becomes the target torque based on the output of the torque sensor 303. And supplied to the permanent magnet rotating electric machine 401.

本実施例では、コギングトルクが小さく、小型軽量,高効率の集中巻式の永久磁石回転電機401をEPSに用いているので、操作性のよい、コンパクトなEPSを提供できる。   In this embodiment, since the cogging torque is small, the light weight, and the high efficiency concentrated winding permanent magnet rotating electric machine 401 is used for the EPS, a compact EPS with good operability can be provided.

次に、図13を用いて、本実施例のEPSに用いられる電動アクチュエータ(電機システム)の電気的な接続関係について説明する。   Next, the electrical connection relationship of the electric actuator (electrical system) used in the EPS of this embodiment will be described with reference to FIG.

図13は、本実施例のEPSに用いられる電動アクチュエータ(電機システム)の電気的な回路構成を示す。   FIG. 13 shows an electrical circuit configuration of an electric actuator (electrical system) used in the EPS of this embodiment.

制御装置305は、インバータ主回路(変換回路)を構成するパワーモジュール416と、パワーモジュール416のパワー半導体スイッチング素子のオン・オフ動作(スイッチング動作)を制御する制御モジュール422とを備えている。パワーモジュール416のインバータ主回路は、6つのパワー半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成した3相ブリッジ回路から構成されている。パワーモジュール416のインバータ主回路の入力側(直流側)にはバッテリ306が、出力側(交流側)には永久磁石回転電機401の電機子巻線238がそれぞれ電気的に接続されている。パワーモジュール316の6つのパワー半導体スイッチング素子のそれぞれのスイッチングを制御モジュール422で制御することにより、バッテリ306から出力された直流電力は、パワーモジュール416のインバータ主回路において3相交流電力に変換され、永久磁石回転電機1の電機子巻線238に供給される。   The control device 305 includes a power module 416 that constitutes an inverter main circuit (conversion circuit), and a control module 422 that controls an on / off operation (switching operation) of a power semiconductor switching element of the power module 416. The inverter main circuit of the power module 416 includes a three-phase bridge circuit configured by bridge-connecting six power semiconductor switching elements. The battery 306 is electrically connected to the input side (DC side) of the inverter main circuit of the power module 416, and the armature winding 238 of the permanent magnet rotating electrical machine 401 is electrically connected to the output side (AC side). By controlling the switching of each of the six power semiconductor switching elements of the power module 316 by the control module 422, the DC power output from the battery 306 is converted into three-phase AC power in the inverter main circuit of the power module 416, It is supplied to the armature winding 238 of the permanent magnet rotating electrical machine 1.

制御モジュール422は、パワー半導体スイッチング素子のオン・オフ動作(スイッチング動作)を制御するための制御信号を生成し、その制御信号をパワーモジュール416のドライバ回路(図示省略)に出力する制御部を構成している。制御モジュール416には、入力パラメータとして、トルクセンサ303によって検出されたステアリングホイール301のトルク検出値Tf,エンコーダEによって検出され、F/V変換器418によって変換された回転子250の回転速度検出値ωf及びレゾルバPSによって検出された回転子250の磁極位置検出値θmが入力される。   The control module 422 forms a control unit that generates a control signal for controlling the on / off operation (switching operation) of the power semiconductor switching element and outputs the control signal to a driver circuit (not shown) of the power module 416. is doing. The control module 416 includes, as input parameters, the detected torque value Tf of the steering wheel 301 detected by the torque sensor 303, the detected rotational speed value of the rotor 250 detected by the encoder E, and converted by the F / V converter 418. ωf and the magnetic pole position detection value θm of the rotor 250 detected by the resolver PS are input.

トルク検出値Tfはトルク指令値Tsと共にトルク制御回路17に入力される。トルク制御回路417は、トルク検出値Tfとトルク指令値Tsに基づいてトルク目標値Teを算出し、この算出されたトルク目標値Teの比例積分などによって電流指令値Is及び回転角θ1を出力する。回転角θ1は、エンコーダEから出力された位置情報θと共に位相シフト回路423に入力される。位相シフト回路423は、回転子250の位置情報θを、回転角θ1の指令に応じて位相シフトし、回転角θaとして出力する。回転角θaは磁極位置検出値θmと共に正弦波・余弦波発生回路419に入力される。正弦波・余弦波発生回路419は、回転角θa及び磁極位置検出値θmに基づいて電機子巻線238の各相巻線(ここでは3相)の誘起電圧を位相シフトした正弦波基本波形(駆動電流波形)値
Iavを発生して出力する。尚、上記位相シフト量は零の場合でもよい。
The torque detection value Tf is input to the torque control circuit 17 together with the torque command value Ts. The torque control circuit 417 calculates a torque target value Te based on the detected torque value Tf and the torque command value Ts, and outputs a current command value Is and a rotation angle θ1 by proportional integration of the calculated torque target value Te. . The rotation angle θ1 is input to the phase shift circuit 423 together with the position information θ output from the encoder E. The phase shift circuit 423 shifts the phase information θ of the rotor 250 in accordance with the command of the rotation angle θ1 and outputs it as the rotation angle θa. The rotation angle θa is input to the sine wave / cosine wave generation circuit 419 together with the magnetic pole position detection value θm. The sine wave / cosine wave generation circuit 419 is a sine wave basic waveform (in which the induced voltage of each phase winding (here, three phases) of the armature winding 238 is phase-shifted based on the rotation angle θa and the magnetic pole position detection value θm. Drive current waveform) A value Iav is generated and output. The phase shift amount may be zero.

正弦波基本波形(駆動電流波形)値Iavは電流指令値Isと共に2相−3相変換回路420に入力される。2相−3相変換回路420は、正弦波基本波形(駆動電流波形)値Iav及び電流指令Isに基づいて、各相に対応した電流指令Isa,Isb,Iscを出力する。制御モジュール422は各相個別に電流制御系421A,421B,421Cを備えている。各相の電流制御系421A,421B,421Cには、対応する相の電流指令Isa,Isb,Iscと、対応する相の電流検出値Ifa,Ifb,Ifcが入力される。電流検出値Ifa,Ifb,Ifcは電流検出器CTによって検出されたものであり、パワーモジュール416の変換回路から各相の電機子巻線238に供給された相電流である。各相の電流制御系421A,421B,421Cは、対応する相の電流指令
Isa,Isb,Iscと、対応する相の電流検出値Ifa,Ifb,Ifcに基づいて、対応する相のパワー半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御するための制御信号を出力する。各相の制御信号は、パワーモジュール416の対応する相のドライバ回路(図示省略)に入力される。
The sine wave basic waveform (drive current waveform) value Iav is input to the two-phase / three-phase conversion circuit 420 together with the current command value Is. The two-phase / three-phase conversion circuit 420 outputs current commands Isa, Isb, Isc corresponding to each phase based on the sine wave basic waveform (drive current waveform) value Iav and the current command Is. The control module 422 includes current control systems 421A, 421B, and 421C for each phase. Current control systems 421A, 421B, and 421C for each phase are input with current commands Isa, Isb, Isc for the corresponding phases and current detection values Ifa, Ifb, Ifc for the corresponding phases. The current detection values Ifa, Ifb, Ifc are detected by the current detector CT and are phase currents supplied from the conversion circuit of the power module 416 to the armature winding 238 of each phase. The current control systems 421A, 421B, and 421C for each phase are power semiconductor switching elements for the corresponding phase based on the current commands Isa, Isb, Isc for the corresponding phases and the detected current values Ifa, Ifb, Ifc for the corresponding phases. A control signal for controlling the switching operation is output. The control signal for each phase is input to the driver circuit (not shown) for the corresponding phase of the power module 416.

パワーモジュール416の各相のドライバ回路(図示省略)は、対応する相の制御信号に基づいて、対応する相のパワー半導体スイッチング素子のスイッチング動作させるための駆動信号を出力する。各相の駆動信号は、対応する相のパワー半導体スイッチング素子に入力される。パワー半導体スイッチング素子がスイッチング動作すると、電機子巻線
238には、バッテリ306から供給された直流電力が交流電力に変換されて供給される。永久磁石回転電機401は回転子250の回転位置に応じた回転磁界を発生し、回転子
250が回転する。
A driver circuit (not shown) for each phase of the power module 416 outputs a drive signal for switching the power semiconductor switching element of the corresponding phase based on the control signal of the corresponding phase. The drive signal for each phase is input to the power semiconductor switching element for the corresponding phase. When the power semiconductor switching element performs a switching operation, the DC power supplied from the battery 306 is converted into AC power and supplied to the armature winding 238. The permanent magnet rotating electrical machine 401 generates a rotating magnetic field corresponding to the rotational position of the rotor 250, and the rotor 250 rotates.

電機子巻線438に供給される各相電流の合成電流は、界磁磁束に直角或いは位相シフトした位置(各相電流の合成の起磁力を永久磁石より90度以上進ませる制御を弱め界磁制御という)に常に形成される。これにより、無整流子で、かつ直流機と同等の特性を得ることができる。   The combined current of each phase current supplied to the armature winding 438 is a position that is orthogonal or phase-shifted to the field magnetic flux (the control that advances the combined magnetomotive force of each phase current by 90 degrees or more from the permanent magnet is called field weakening control). ) Always formed. Thereby, it is a commutator-less and can obtain the characteristic equivalent to a DC machine.

制御装置305によって電機子巻線438に流す電流の作る電機子起磁力の合成ベクトルを永久磁石の中心より90度の位置に作ることによって最大トルクを発生し、また、位相を必要に応じてシフトすることによって、高速まで回転を可能にできる。   A maximum torque is generated by creating a combined vector of armature magnetomotive force generated by the current flowing through the armature winding 438 by the control device 305 at a position 90 degrees from the center of the permanent magnet, and the phase is shifted as necessary. By doing so, it can be rotated to a high speed.

このような制御により、3相の正弦波誘起電圧と3相の正弦波電流とが作る出力(トルク)は回転によらず、脈動の少ない一定の出力を得ることができる。   By such control, the output (torque) generated by the three-phase sine wave induced voltage and the three-phase sine wave current can be obtained with a constant output with little pulsation regardless of rotation.

次にEPSに用いられる永久磁石回転電機について説明する。概略の構成は、図3と同じであるが、回転子の構成については図14を用いて説明する。   Next, a permanent magnet rotating electric machine used for EPS will be described. The schematic configuration is the same as in FIG. 3, but the configuration of the rotor will be described with reference to FIG.

本実施例の永久磁石回転電機401は、車載バッテリ(例えば出力電圧12V)を電源とするものであり、ステアリングシャフトの近傍に配置される。従って、取り付け位置の制限から小型化が必要であると共に、ステアリングをパワーアシストすることから大トルク(例えば、4Nm)の出力が必要である。   The permanent magnet rotating electric machine 401 according to the present embodiment uses an in-vehicle battery (for example, an output voltage of 12 V) as a power source and is disposed in the vicinity of the steering shaft. Therefore, downsizing is required due to the limitation of the mounting position, and a large torque (for example, 4 Nm) output is required because the steering is power-assisted.

永久磁石回転電機401は、固定子230と、この固定子230の内側に回転可能に支持された回転子250とを備えた、表面磁石型の同期電動機である。永久磁石回転電機
401は、14ボルト系電源(出力電圧が12ボルトのバッテリ)から供給される電力で駆動される。尚、車載電源としては、24ボルト系電源若しくは42ボルト系電源(バッテリの出力電圧36ボルト)又は48ボルト系電源がある。ハイブリッド車などでは100ボルト,300V,600Vなどもある。自動車の種類によって、永久磁石回転電機401の駆動電源電圧が変わる。本実施例のEPSは、上記いずれの電源にも対応可能である。
The permanent magnet rotating electrical machine 401 is a surface magnet type synchronous motor including a stator 230 and a rotor 250 rotatably supported inside the stator 230. The permanent magnet rotating electrical machine 401 is driven by electric power supplied from a 14-volt power supply (battery having an output voltage of 12 volts). In-vehicle power sources include 24-volt power sources, 42-volt power sources (battery output voltage 36 volts), and 48-volt power sources. For hybrid vehicles, there are 100V, 300V, 600V, etc. The drive power supply voltage of the permanent magnet rotating electric machine 401 varies depending on the type of automobile. The EPS of this embodiment is compatible with any of the above power sources.

固定子230は、珪素鋼板を積層した磁性体で形成された固定子鉄心232と、固定子鉄心のスロット234内に保持された図13に示す電機子巻線438とを備えている。ただし図14でスロット234に設けられた電気子巻線438は図5に示すように巻回されているが、この記載を省略する。固定子鉄心232は、等間隔に配置されたティース236が設けられ、構成される。複数のティース236には、それぞれ、電機子巻線438が巻回されている。電機子巻線438は分布巻あるいは集中巻のどちらの方式であっても良いが、本実施形態では集中巻方式で巻かれている。   The stator 230 includes a stator core 232 made of a magnetic material in which silicon steel plates are laminated, and an armature winding 438 shown in FIG. 13 held in a slot 234 of the stator core. However, in FIG. 14, the armature winding 438 provided in the slot 234 is wound as shown in FIG. 5, but this description is omitted. The stator core 232 is configured with teeth 236 arranged at equal intervals. An armature winding 438 is wound around each of the plurality of teeth 236. The armature winding 438 may be either a distributed winding method or a concentrated winding method, but is wound in a concentrated winding method in this embodiment.

電機子巻線438を分布巻とすると弱め界磁制御に優れ、また、リラクタンストルクの発生にも優れる。永久磁石回転電機401としては、モータの小型化や巻線抵抗の低減がたいへん重要である。電機子巻線438を集中巻とすることにより、電機子巻線5のコイルエンド長を短くできる。これにより、永久磁石回転電機401の回転軸方向の長さを短くすることができる。また、電機子巻線438のコイルエンドの長さを短くできるので、電機子巻線438の抵抗を小さくでき、モータの温度上昇を抑えることができる。また、コイル抵抗を小さくできることから、モータの銅損を小さくできる。したがって、モータへの入力エネルギーの内、銅損によって消費される割合を小さくでき、入力エネルギーに対する出力トルクの効率を向上することができる。   When the armature winding 438 is a distributed winding, the field weakening control is excellent, and the generation of reluctance torque is also excellent. As the permanent magnet rotating electrical machine 401, miniaturization of the motor and reduction of winding resistance are very important. By making the armature winding 438 concentrated, the coil end length of the armature winding 5 can be shortened. Thereby, the length of the rotation direction of the permanent magnet rotating electrical machine 401 can be shortened. Further, since the length of the coil end of the armature winding 438 can be shortened, the resistance of the armature winding 438 can be reduced, and the temperature rise of the motor can be suppressed. Further, since the coil resistance can be reduced, the copper loss of the motor can be reduced. Therefore, the ratio consumed by the copper loss in the input energy to the motor can be reduced, and the efficiency of the output torque with respect to the input energy can be improved.

また、永久磁石回転電機401はステアリングシャフト(コラム)の近傍に置かれる場合、ラックアンドピニオンの近傍に置かれる場合などがあるが、何れも小型化が要求される。また、小型化された構造で電機子巻線を固定することが必要であり、巻線作業が容易なことも重要である。分布巻に比べ集中巻は巻線作業,巻線の固定作業が容易である。   In addition, the permanent magnet rotating electrical machine 401 may be placed near the steering shaft (column) or may be placed near the rack and pinion. Further, it is necessary to fix the armature winding with a miniaturized structure, and it is also important that the winding work is easy. Concentrated winding is easier to wind and fix the winding than distributed winding.

電機子巻線238は、U相,V相,W相の3相から構成され、それぞれ複数の単位コイルから構成される。複数の単位コイルは、コイルエンド部において3相の各相毎に、板状導体から形成された図21に示す結線リング411によって結線されている。   The armature winding 238 is composed of three phases of U phase, V phase, and W phase, each composed of a plurality of unit coils. The plurality of unit coils are connected by a connection ring 411 shown in FIG. 21 formed from a plate-like conductor for each of the three phases in the coil end portion.

永久磁石回転電機401は大きなトルクが要求される。例えば車の走行停止状態、あるいは走行停止に近い運転状態でステアリングホイール(ハンドル)が速く回転されると操舵車輪と地面との間の摩擦抵抗のため、上記モータには大きなトルクが要求される。このときには大電流がステータコイルに供給される。この電流は条件により異なるが100アンペア以上の電流が流れる。このような大電流を安全に供給でき、また上記電流による発熱を低減するために、板状導体から形成された結線リング411を用いることはたいへん重要である。上記結線リング411を介して電機子巻線438に電流を供給することにより接続抵抗を小さくでき、銅損による電圧降下を押えることができる。このことにより、大電流の供給が容易になる。また、インバータの素子の動作に伴う電流の立ち上がり時定数が小さくなる効果がある。   The permanent magnet rotating electric machine 401 is required to have a large torque. For example, when the steering wheel (handle) is rapidly rotated in a driving stop state or a driving state close to the stop of driving, a large torque is required for the motor due to frictional resistance between the steering wheel and the ground. At this time, a large current is supplied to the stator coil. This current varies depending on conditions, but a current of 100 amperes or more flows. In order to supply such a large current safely and to reduce heat generation due to the current, it is very important to use a connection ring 411 formed from a plate-like conductor. By supplying current to the armature winding 438 via the connection ring 411, the connection resistance can be reduced, and the voltage drop due to copper loss can be suppressed. This facilitates the supply of a large current. Further, there is an effect that the rising time constant of the current accompanying the operation of the inverter element is reduced.

回転子250は、珪素鋼板を積層した磁性体からなる回転子鉄心252と、この回転子鉄心252の表面に接着剤によって固定された複数の永久磁石である永久磁石254を備えている。永久磁石254と256は、前述したSiO2により結着された磁石である。回転子鉄心は、シャフト218に固定されている。尚、永久磁石254,256の飛散を防止するために、永久磁石254,256の外周側(固定子側)の全周を覆うように、マグネットカバーを設けたり、テープを巻きつけたりしても良い。 The rotor 250 includes a rotor core 252 made of a magnetic material in which silicon steel plates are laminated, and a permanent magnet 254 that is a plurality of permanent magnets fixed to the surface of the rotor core 252 with an adhesive. Permanent magnets 254 and 256 are magnets bound by the SiO 2 described above. The rotor core is fixed to the shaft 218. In order to prevent the permanent magnets 254 and 256 from scattering, a magnet cover may be provided or a tape may be wound around the entire outer circumference (stator side) of the permanent magnets 254 and 256. .

図21に示すように固定子鉄心232は、軸方向両側からカップ状のブラケット409によって挟み込まれるようにして支持固定されている。ブラケット409には軸受216が設けられている。軸受216はシャフト218を回転可能に軸支している。シャフト
218上には、回転子250の位置を検出するためのレゾルバPSと、エンコーダEが設けられている。
As shown in FIG. 21, the stator core 232 is supported and fixed so as to be sandwiched between cup-shaped brackets 409 from both sides in the axial direction. A bearing 216 is provided on the bracket 409. The bearing 216 rotatably supports the shaft 218. On the shaft 218, a resolver PS for detecting the position of the rotor 250 and an encoder E are provided.

結線リング411によって接続されたU相,V相,W相の各相には、パワーケーブルを介して、外部のバッテリから電力が供給される。   Power is supplied from an external battery to the U phase, V phase, and W phase connected by the connection ring 411 via a power cable.

図14に示した実施例では、回転子250は10個の磁石でN,Sの5極対を形成し、固定子230はスロット234を12個持つ、いわゆる10極12スロットのモータである。このモータは、極数Pとスロット数Nの最小公倍数である60回のコギングトルクの周期性を持ち、いわゆる2極3スロットの繰り返しで得られる集中巻モータよりもコギングトルクが小さい。   In the embodiment shown in FIG. 14, the rotor 250 is a so-called 10-pole 12-slot motor having 10 magnets that form a 5-pole pair of N and S, and the stator 230 has 12 slots 234. This motor has a periodicity of 60 cogging torques, which is the least common multiple of the number of poles P and the number of slots N, and has a smaller cogging torque than a concentrated winding motor obtained by repeating two poles and three slots.

しかし、EPS用途では、極小さなコギングトルクでも、ハンドルを握る人が感じるため、コギングトルクをさらに低減することが望ましい。   However, in EPS applications, it is desirable to further reduce the cogging torque because the person holding the handle feels even with a very small cogging torque.

トルク脈動を減らすために、さら周方向に界磁極すなわち磁石配置にスキューを施すことが望ましい。具体的構造を図15に示す。磁石のみをスキューしてもよいが製作の容易さを考慮すると磁石を保持する回転子鉄心と磁石とを先ず一体とし、回転子鉄心と磁石との一体物、以下コアと記す、が互いに周方向にスキューするように固定する構造が好ましい。上図では、回転子を2つのコアに分割し、分割したコアをそれぞれ電気角θだけ周方向にずらしている。三相モータの場合、この電気角θは一般的に30°あるいは、15°となる。   In order to reduce the torque pulsation, it is desirable to skew the field pole, that is, the magnet arrangement in the circumferential direction. A specific structure is shown in FIG. Only the magnet may be skewed, but considering the ease of manufacture, the rotor iron core and magnet holding the magnet are first integrated, and the rotor iron core and magnet integrated body, hereinafter referred to as the core, are in the circumferential direction. A structure that is fixed so as to be skewed is preferable. In the upper figure, the rotor is divided into two cores, and the divided cores are shifted in the circumferential direction by an electrical angle θ. In the case of a three-phase motor, the electrical angle θ is generally 30 ° or 15 °.

また他の実施例を図16に示す。この実施例では回転子を3個のコアに分割し、2番目のコアを1番目と3番目のコアに対して角θだけスキューしている。分割された第1乃至第3コアの軸方向の長さの比をa:b:c=1:2:1とする。これにより、図15の場合には回転時に軸方向に力が働くが、図16の場合には、内力となって、軸方向に力が働かない。これによる低ノイズ化などに効果がある。   Another embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the rotor is divided into three cores, and the second core is skewed by an angle θ with respect to the first and third cores. The ratio of the axial lengths of the divided first to third cores is a: b: c = 1: 2: 1. As a result, in the case of FIG. 15, a force acts in the axial direction during rotation, but in the case of FIG. 16, it becomes an internal force and no force acts in the axial direction. This is effective in reducing noise.

第2実施例において、コギングトルクを低下させたい場合には、回転子を分割して、周方向にスキューすなわちずらせばよい。図17はコギングトルクの状況を示し、横軸が電気角で表した回転角度であり、縦軸がトルクの大きさを示し、各グラフはトルクの変動部分を取り出して示している。例えば、電気角60°周期のコギングトルクが、スキューがあった場合には軸方向に2分割して、互いに周方向に電気角30°ずらすと、電気角60°周期の脈動を低減することができる。しかし、電気角30°周期のコギングトルクは残る。また、同じく回転子を2分割して互いに電気角15°周期ずらすと、電気角30°周期のコギング成分は無くなるが、60°周期のコギング成分は残る。コギングトルクの波形に含まれる次数成分が一つで、他の次数成分がないあるいは少ない場合にはこのようにすることが有効である。   In the second embodiment, in order to reduce the cogging torque, the rotor may be divided and skewed, that is, shifted in the circumferential direction. FIG. 17 shows the state of cogging torque, the horizontal axis is the rotation angle expressed in electrical angle, the vertical axis shows the magnitude of the torque, and each graph shows the fluctuation part of the torque. For example, if the cogging torque having an electrical angle of 60 ° is divided into two in the axial direction when there is a skew and the electrical angle is shifted by 30 ° in the circumferential direction, the pulsation having an electrical angle of 60 ° can be reduced. it can. However, a cogging torque with an electrical angle of 30 ° remains. Similarly, if the rotor is divided into two parts and shifted from each other by an electrical angle of 15 °, the cogging component having an electrical angle of 30 ° disappears, but the cogging component having a 60 ° period remains. This is effective when the order component included in the waveform of the cogging torque is one and there are no or few other order components.

本実施例のさらなる別方式では、分割により低減できないコギングトルクをも解決する方法として、理想的に回転子にスキューを施す。磁石の形状は回転子の回転軸線方向に対して連続的に周方向に傾斜させるようずらしたヘリカル形状になる。その磁石形状を図
18示す。図19にその原理を示す。図19には回転子の磁石2極分、すなわち1極対を平面に展開した図を示している。磁石は軸の端部から、端部まで、3相モータの場合60°ずらすように構成する。この形状を円筒状に丸めると、磁石は図18のヘリカル形状となる。点Aの部分と点Bの部分は30°ずれているため、AとB点は相対的に30°スキューしたのと同じ効果で、トルクリプルを相殺する。さらに、点Aと点Cは、15°ずれているため、上述した15°のスキューと同じ効果になる。このように、すべての軸上にトルク脈動を相殺する対となる点が存在するので、さらに高次でも同様の原理で、すべての高調波によるコギングトルクを消すことができるのでトルク脈動を低減することができる。電気的に60°以下の周期のトルク脈動は理論的にはすべてゼロにすることができる。図18の磁石形状と図19の磁石形状は異なるが、界磁極をスキューすることによりコギングトルクが低減できるので、磁石の形状が異なっていてもコギング低減効果が得られる。
In yet another method of the present embodiment, the rotor is ideally skewed as a method for solving the cogging torque that cannot be reduced by division. The shape of the magnet is a helical shape shifted so as to be continuously inclined in the circumferential direction with respect to the rotation axis direction of the rotor. The magnet shape is shown in FIG. FIG. 19 shows the principle. FIG. 19 shows a view of a rotor having two poles, that is, a pair of poles developed on a plane. The magnet is configured to be shifted from the end of the shaft to the end by 60 ° in the case of a three-phase motor. When this shape is rounded into a cylindrical shape, the magnet has the helical shape of FIG. Since the point A portion and the point B portion are shifted by 30 °, the torque ripple is canceled with the same effect as the points A and B are relatively skewed by 30 °. Further, since the points A and C are deviated by 15 °, the same effect as the 15 ° skew described above is obtained. In this way, there is a pair of points that cancel out torque pulsation on all axes, so even in higher order, cogging torque due to all harmonics can be eliminated by the same principle, and torque pulsation is reduced. be able to. Electrically, torque pulsations with a period of 60 ° or less can theoretically be all zero. Although the magnet shape of FIG. 18 and the magnet shape of FIG. 19 are different, since the cogging torque can be reduced by skewing the field pole, the cogging reduction effect can be obtained even if the magnet shapes are different.

従来の焼結磁石では、このような複雑な形状は、焼結後の後加工で製作するので、高価であり、低コストが要求される自動車用モータには採用できなかった。しかし、この形状をプレスで成形することは比較的容易である。本実施例のモータは、SiO2 により結着された磁石を使用しているため、プレスの形状がほぼそのまま最終形状となる。このため、結着剤で結着した後の磁石の切削加工が不要となったり、あるいは簡素化できたりする。上記形状の磁石を使用することにより高次のコギングトルクを非常に低い値に低減したモータを実現することができる。 In a conventional sintered magnet, such a complicated shape is manufactured by post-processing after sintering, and thus it is expensive and cannot be employed in an automobile motor that requires low cost. However, it is relatively easy to form this shape with a press. Since the motor of the present embodiment uses a magnet bound by SiO 2 , the shape of the press is almost the final shape as it is. For this reason, the cutting process of the magnet after being bound with the binding agent becomes unnecessary or simplified. By using the magnet having the above shape, it is possible to realize a motor in which high-order cogging torque is reduced to a very low value.

図20は、図19よりもさらに複雑な形状にした磁石である。図19では磁石形状がかまぼこ型であるのに対し図19はブロック形状であり具体的な形状は異なっているが、磁極をスキューすることでコギングを低減する点は同じである。図20に示す磁石は、回転軸方向に略V字形状となるような形状となっており、この磁石を利用した回転電機は、固定子が発生する回転磁界に対して永久磁石が発生する軸方向の力成分がV字形状の一方と他方で逆方向となって打ち消し合うので軸方向に力を受けない。このため低騒音化や構成が簡単になる利点がある。この磁石は軸方向に2分割で同じものを反対につきあわせて構成しても良い。ここで磁石のV字形状とは、回転子の回転軸に沿った軸で見ると、磁石が回転方向である回転子の周方向に徐々にスキューし、磁石の途中でスキュー方向が逆転し回転子の周方向における反対方向となり、この反対方向に磁石が徐々にスキューする形状である。このスキュー方向が逆転する位置を磁石の回転軸方向における中央付近とすることで、回転軸方向に発生する力を互いに打ち消すようにできる。上述のとおり、スキューの折り返し点で磁石を分割しても同様の効果が得られる。   FIG. 20 shows a magnet having a more complicated shape than FIG. In FIG. 19, the magnet shape is a kamaboko shape, whereas FIG. 19 is a block shape and the specific shape is different, but the cogging is reduced by skewing the magnetic poles. The magnet shown in FIG. 20 has a shape that is substantially V-shaped in the direction of the rotation axis. A rotating electrical machine that uses this magnet has a shaft that generates a permanent magnet with respect to a rotating magnetic field generated by a stator. Since the force component in the direction is reversed in one side and the other in the V shape and cancels each other, no force is received in the axial direction. For this reason, there is an advantage that noise reduction and configuration are simplified. This magnet may be divided into two parts in the axial direction, and the same magnets may be arranged opposite each other. Here, the V-shape of the magnet means that the magnet is gradually skewed in the circumferential direction of the rotor, which is the rotation direction, when viewed from the axis along the rotation axis of the rotor, and the skew direction is reversed and rotated in the middle of the magnet. The shape is opposite to the circumferential direction of the child, and the magnet gradually skews in the opposite direction. By setting the position where the skew direction is reversed near the center in the rotation axis direction of the magnet, the forces generated in the rotation axis direction can be canceled each other. As described above, the same effect can be obtained even if the magnet is divided at the turn-back point of the skew.

このような方法でコギングトルクを解決しても、電動パワーステアリング用モータではさらなる課題が現れる。それは、製作誤差に起因するトルク脈動である。一般に電源周波数よりも低次で、回転数に対して、2,4,6,8,10,12次などの調波成分になることが多い。上述のモータでは、10極を実施例としているので、スキューによるトルク脈動低減の効果は、回転数に対して、30次以上となる。これよりも低次の脈動は製作誤差に起因するものとなる。   Even if the cogging torque is solved by such a method, a further problem appears in the electric power steering motor. That is torque pulsation due to manufacturing errors. In general, the harmonic component is lower than the power supply frequency and has second, fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth orders with respect to the rotational speed. In the above-described motor, since 10 poles are used as an example, the effect of reducing torque pulsation due to skew is 30th or higher with respect to the rotational speed. Lower-order pulsations are caused by manufacturing errors.

また、突極磁極鉄心42と固定子ヨーク41間の隙間、あるいは突極磁極の長さの不均一等、製作誤差によって、固定子内径の芯円度は悪くなってコギングトルク,脈動トルクが発生する。このコギングトルク,脈動トルクは一般の脈動トルクと異なり、大きさや位相がモータ毎に異なるために予防が大変難しい。   In addition, due to manufacturing errors such as the gap between the salient pole magnetic core 42 and the stator yoke 41, or the length of the salient pole magnetic poles, the core circularity of the stator inner diameter deteriorates and cogging torque and pulsation torque are generated. To do. Since the cogging torque and pulsation torque are different from general pulsation torque, the magnitude and phase are different for each motor, so that prevention is very difficult.

例えば、回転子250はセグメント状の永久磁石256の1個が例えばS3で示すように厚さが厚くなってしまった場合、1回転あたり、突極磁極鉄心42の数12に相当するコギングトルクが発生する。これは、前に説明した永久磁石の極数と突極磁極鉄心42の極数に起因する60サイクル/回転のコギングトルクに比して遥かに大きな値となる。車載アクチュエータ装置のうち特に電動パワーステアリング装置ではハンドルを介して運転者にその脈動が伝わってしまう。   For example, when one of the segment-like permanent magnets 256 becomes thick as indicated by S3, for example, the rotor 250 has a cogging torque corresponding to the number 12 of salient pole magnetic cores 42 per rotation. appear. This is a much larger value than the cogging torque of 60 cycles / rotation caused by the number of poles of the permanent magnet and the salient pole magnetic core 42 described above. Among the in-vehicle actuator devices, particularly in the electric power steering device, the pulsation is transmitted to the driver via the handle.

このように、運転者に脈動が伝わってしまうほどの極小さなコギングトルクを抑えるためには、組立,加工に伴うアンバランスを部品ベースで精度を上げて対処することは大変難しく、製造コストがかさむという問題があった。   As described above, in order to suppress the cogging torque that is so small that pulsation is transmitted to the driver, it is very difficult to deal with the imbalance caused by assembly and processing on a component basis with high accuracy, and the manufacturing cost increases. There was a problem.

そこで、製作誤差によってコギングトルクと逆相のコギングトルクを発生する重みを持った回転子の磁気アンバランスを、回転子の磁石を切削することで作り出すことができる。これは,上記のSiO2 により磁性粉体を結着させた磁石の特徴を生かしたもので、すなわち、切削作業中に磁石の周辺部分を破壊することなく、その部分だけを加工できる作業性の良さ故に可能になったものである。従来のボンド磁石では、後加工により、周辺部が崩れたりする。一方,焼結磁石割れてしまう等の問題があり、磁石そのものを、回転子の製作後に加工することはできなかった。 Therefore, a magnetic imbalance of the rotor having a weight that generates a cogging torque opposite in phase to the cogging torque due to a manufacturing error can be created by cutting the rotor magnet. This makes use of the characteristics of the magnet in which magnetic powder is bound by the above-mentioned SiO 2 , that is, the workability of processing only that part without breaking the peripheral part of the magnet during the cutting work. This is possible because of goodness. In the conventional bonded magnet, the peripheral portion is broken by post-processing. On the other hand, there is a problem such as cracking of the sintered magnet, and the magnet itself cannot be processed after the rotor is manufactured.

このようにして、製作によって生じてしまうコギングトルクを、後処理で補償することができるので、EPSのように製作誤差によるコギングトルクが問題になるモータを安価に提供することが可能になる。   In this way, since cogging torque generated by manufacturing can be compensated by post-processing, a motor in which cogging torque due to manufacturing error becomes a problem, such as EPS, can be provided at low cost.

この補正は、固定子230を組み上げた後に磁気的なアンバランス量を測定し、それに対応した磁気的な不平衡量を、例えば切削加工によって取り去ることができる。   In this correction, the magnetic unbalance amount is measured after the stator 230 is assembled, and the corresponding magnetic unbalance amount can be removed by, for example, cutting.

次に、図21を用いて本実施例の磁気アンバランス補正装置について説明する。   Next, the magnetic imbalance correction apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.

永久磁石回転電機401は低速で一定回転で駆動される。413はトルク検出器であり、コギングトルクの測定値を出力する。更に回転の位置を検出するレゾルバPS,エンコーダEによりコギングトルクの大きさとともに、位相を出すことができる。414は磁気アンバランス量計算装置であり、永久磁石回転電機401からのコギングトルクの計測結果に基づいてそれを補正する突極磁性鉄心442表面の442a溝の位相と大きさ、あるいは永久磁石254,256表面の溝406aの位相と大きさを、固定子,回転子の形状,永久磁石の特性から算出し、磁気アンバランスの補正量を計算する装置である。コギングトルクの大きなモータにおいては、磁気アンバランスに該当する溝406aを回転子
250に付与することによって、コギングトルクを小さくすることができる。モータの全数を行うことによって、例えば、回転バランスを全数取るのと同じ方式でコギングトルク補正を行ことは可能で、これによって、コギングトルクの小さなモータを提供することができる。また、必要に応じて、コギングトルクの大きなモータのみ補正を行うことも可能である。
The permanent magnet rotating electric machine 401 is driven at a constant speed at a low speed. A torque detector 413 outputs a measured value of cogging torque. Further, the resolver PS and encoder E for detecting the rotation position can output the phase together with the magnitude of the cogging torque. 414 is a magnetic unbalance amount calculation device, and the phase and size of the 442a groove on the surface of the salient pole magnetic core 442 that corrects it based on the measurement result of the cogging torque from the permanent magnet rotating electrical machine 401, or the permanent magnet 254 This is a device for calculating the amount of magnetic unbalance correction by calculating the phase and size of the groove 406a on the 256 surface from the shape of the stator and rotor and the characteristics of the permanent magnet. In a motor having a large cogging torque, the cogging torque can be reduced by providing the rotor 250 with a groove 406a corresponding to magnetic imbalance. By performing the total number of motors, for example, it is possible to perform the cogging torque correction in the same manner as taking all the rotational balances, thereby providing a motor with a small cogging torque. Moreover, it is also possible to correct only a motor having a large cogging torque as necessary.

以上、本実施例では、固定子230と回転子250との間に空隙面に溝を設けて補正する方法を示したが、予め設けた溝などに磁性体を付着させることによっても可能であることはいうまでもない。また、空隙面及びその周囲に磁性体の変形による付加,除去あるいはその他の方法による磁性体の付加,除去によっても補正することが可能である。また、必要に応じては磁界計算を利用して、413のトルクセンサによって検出できたコギングトルクを0にする固定子磁気補正量,回転子磁気補正量を算出すると一層精度を上げることができる。   As described above, in the present embodiment, the method of correcting by providing a groove on the gap surface between the stator 230 and the rotor 250 has been described, but it is also possible to attach a magnetic material to a groove provided in advance. Needless to say. Further, correction can also be made by adding and removing the magnetic material to and from the air gap surface and its periphery, or adding and removing the magnetic material by other methods. Further, if necessary, the magnetic field calculation is used to calculate the stator magnetic correction amount and the rotor magnetic correction amount that make the cogging torque detected by the torque sensor 413 zero, and the accuracy can be further improved.

尚、本実施例では、集中巻固定子で突極磁極数を12、回転子250の極数を10とした例、すなわち突極磁極数M,回転子の極数Pとの比をM:P=6n:6n±2(nは正の整数)とした永久磁石回転電機を用いて説明したが、これに限定されるものでなく、突極磁極数M,回転子250の極数Pとの比をM:P=3n:3n±1(nは正の整数)とした永久磁石回転電機にも適用可能である。例えば永久磁石の極数を8、固定子の突極磁極数を9とすることも可能である。   In this embodiment, the number of salient poles is 12 in the concentrated winding stator and the number of poles of the rotor 250 is 10. That is, the ratio between the number of salient poles M and the number of poles P of the rotor is M: P = 6n: 6n ± 2 (where n is a positive integer) has been described as a permanent magnet rotating electrical machine. However, the present invention is not limited to this, and the number of salient poles M and the number of poles P of the rotor 250 It is also applicable to a permanent magnet rotating electrical machine in which the ratio of M: P = 3n: 3n ± 1 (n is a positive integer). For example, the number of poles of the permanent magnet can be set to 8, and the number of salient poles of the stator can be set to 9.

また、突極磁極数を12、突極磁極数を8とした、いわゆる3:2の磁極の選択によっても、突極磁極表面の溝の付ける位置によって同様のコギングトルク補正を行うことができる。この場合には突極磁極表面の中心ではなく、コギングトルク低減できる突極磁極の特定の位置に適当の大きさの溝を配置することによってコギングトルク最小化することができる。   Similar cogging torque correction can also be performed by selecting the so-called 3: 2 magnetic poles where the number of salient poles is 12 and the number of salient poles is 8, depending on the position of the groove on the surface of the salient pole pole. In this case, the cogging torque can be minimized by disposing a groove of an appropriate size not at the center of the salient pole magnetic pole surface but at a specific position of the salient pole magnetic pole where the cogging torque can be reduced.

次に第2実施例の作用効果を以下に示す。図12から図21に記載の第2実施例において、回転電機に使用される磁石が上記説明の構造を為すこと、すなわち粉体の磁石材料と濡れ性の良い結着剤の前駆体を磁石に含浸させて磁石を製造することで、次の効果の少なくとも1つまたは複数の効果を有している。なお上記説明のとおり、粉体の磁石材料と濡れ性の良い前駆体の結着剤としてSiO2 が最適である。 Next, operational effects of the second embodiment will be described below. In the second embodiment shown in FIGS. 12 to 21, the magnet used for the rotating electrical machine has the structure described above, that is, the powder magnet material and the binder precursor with good wettability are used as the magnet. Producing magnets by impregnation has at least one or more of the following effects. As described above, SiO 2 is most suitable as a binder for the powder magnetic material and the precursor having good wettability.

効果1、上述の磁石の製造工程では、高温に熱する焼結工程が存在しないので磁石の製造が容易である。なお、結着剤で結着後に磁気特性を改善するために温度を挙げたとしても1000℃より低い温度で、磁石材の焼結温度より低く、焼結磁石に比べ、歪みの影響は小さい。従って焼結磁石に比べ製造コストを下げることが可能となる。   Effect 1 In the above-described magnet manufacturing process, there is no sintering process heated to a high temperature, so that the magnet can be manufactured easily. Even if the temperature is raised in order to improve the magnetic properties after binding with the binder, the temperature is lower than 1000 ° C. and lower than the sintering temperature of the magnet material, and the influence of strain is smaller than that of the sintered magnet. Therefore, the manufacturing cost can be reduced compared with the sintered magnet.

効果2、また俗にボンド磁石と称せられるエポキシ樹脂を使用した磁石ではないので、磁石のエネルギー密度が大きく、安価で比較的良好な特性の回転電機を得ることができる。   Since it is not the magnet which uses the epoxy resin called the effect 2 and a common bond magnet, the energy density of a magnet is large, and the rotary electric machine of a comparatively favorable characteristic can be obtained cheaply.

効果3、上記磁石は磁石材による成形がなされた後、結着剤の硬化を比較的低い温度で行うことが可能であり、成形された磁石材の形状や寸法の変化が少ない。磁石の形状や寸法に関し高い精度で製造できるので、モータや発電機として高い特性が得られる。例えば、寸法誤差によるコギングトルクを小さくしたり、上記磁石を回転子における回転軸線と平行な方向に対して周方向にずれるように配置したヘリカル形状のスキューなど複雑な磁石の形状によってギャップの磁束密度の高調波を小さくすることができる。磁石材単体でも、結着剤で結着した後の切削加工が非常に少なく、又容易である。例えば接着剤の食み出し部分を切削するなど、実質的な磁石形状の形成加工では無いので、加工が容易である。従来の焼結磁石では焼結のために高温に熱するので、その後の温度が下がる過程で収縮し、磁石材の形状が変化する。従って従来の焼結磁石では、焼結工程の後に磁石の形状や寸法を整えるための切削加工に多くの時間を費やすことが必要であった。上記実施の形態では、極めて少ない切削加工で、場合によっては切削加工なしで必要な磁石形状を得ることができる。   Effect 3, after the magnet is molded with the magnet material, the binder can be cured at a relatively low temperature, and the shape and size of the molded magnet material are less changed. Since it can be manufactured with high accuracy with respect to the shape and dimensions of the magnet, high characteristics can be obtained as a motor or a generator. For example, the magnetic flux density of the gap can be reduced by reducing the cogging torque due to dimensional errors, or by the shape of a complex magnet such as a helical skew where the magnet is arranged so as to be displaced in the circumferential direction relative to the direction parallel to the rotation axis of the rotor Can be reduced. Even with a magnet material alone, the cutting after binding with a binder is very little and easy. For example, it is not a substantial magnet-shaped forming process, such as cutting the protruding portion of the adhesive, so that the process is easy. Since the conventional sintered magnet is heated to a high temperature for sintering, it shrinks in the process of lowering the temperature thereafter, and the shape of the magnet material changes. Therefore, in the conventional sintered magnet, it has been necessary to spend a lot of time for cutting for adjusting the shape and dimensions of the magnet after the sintering process. In the above-described embodiment, a necessary magnet shape can be obtained with extremely few cutting processes and, in some cases, without a cutting process.

効果4、上述の如く磁石材の成形形状がその後の結着剤の含浸や硬化の工程でほとんど変化しないので、プレス加工等による磁石材の曲線形状を高い精度で維持したままで磁石を製造することが可能である。理論的には好ましい磁石の形状としてスキューが分かっていても、量産可能な方法が無いために製品化が困難であったヘリカル形状の磁石を実現でき、良好な特性の回転電機を得ることが可能である。図18や図20に示したような形状よりもさらに複雑な形状も可能である。   Effect 4, as described above, since the molding shape of the magnet material hardly changes in the subsequent binder impregnation or curing process, the magnet is manufactured while maintaining the curved shape of the magnet material by pressing or the like with high accuracy. It is possible. Theoretically, even if the skew is known as the preferred magnet shape, it is possible to realize a helical magnet that was difficult to commercialize because there is no method for mass production, and it is possible to obtain a rotating electrical machine with good characteristics It is. More complicated shapes than those shown in FIGS. 18 and 20 are possible.

効果5、焼結の希土類磁石は、電気抵抗が小さく渦電流による損失や発熱が大きい。上記磁石は電気絶縁物であるSiO系の結着剤で希土類磁性粉を結着するので永久磁石内部の電気抵抗が大きく渦電流が減少し渦電流損や発熱を低減できる。更に電気絶縁膜を施した希土類磁性粉に対しても上述の結着剤の前駆体は濡れ性が良好で、内部抵抗が非常に高い永久磁石を作ることが可能となる。このため磁石内部の渦電流損や発熱を大幅に低減できる。自動車用の回転電機、特にハイブリッド車両に使用される回転電機は100度を超える環境で使用される可能性があり、磁石内での渦電流による発熱を低く抑えることが必要である。上述の実施の形態では電気抵抗を大きくできるので、磁石の発熱を低減できる。またその分回転電機の損失を低減でき、効率向上となる。   Effect 5, sintered rare earth magnets have low electrical resistance and large loss and heat generation due to eddy currents. Since the magnet binds rare earth magnetic powder with a SiO-based binder that is an electrical insulator, the electrical resistance inside the permanent magnet is large and eddy currents are reduced, thereby reducing eddy current loss and heat generation. In addition, the binder precursor described above has good wettability and can produce a permanent magnet having a very high internal resistance with respect to rare earth magnetic powder provided with an electrical insulating film. For this reason, eddy current loss and heat generation inside the magnet can be greatly reduced. A rotating electrical machine for automobiles, particularly a rotating electrical machine used in a hybrid vehicle, may be used in an environment exceeding 100 degrees, and it is necessary to suppress heat generation due to eddy current in the magnet. In the above-described embodiment, since the electric resistance can be increased, the heat generation of the magnet can be reduced. Further, the loss of the rotating electrical machine can be reduced correspondingly, and the efficiency is improved.

効果6、焼結の希土類磁石は、切削成形後にコーティングをして腐食を防止する。これを回転子に組込むのが従来の方式である。このため、回転子に組込んだ後に加工することはできなかった。さらに、ボンド磁石も回転子成形後に加工することはできなかった。本発明による磁石を用いた回転機では、磁石の後加工性の良さを活かし、回転子組立て、さらに着磁後にコギングトルクを測定し、そこから、磁極のアンバランスを検出し、それに応じた切削加工をする。   Effect 6: The sintered rare earth magnet is coated after cutting to prevent corrosion. Incorporating this into the rotor is a conventional method. For this reason, it could not be processed after being incorporated into the rotor. Furthermore, bond magnets could not be processed after rotor molding. In the rotating machine using the magnet according to the present invention, the cogging torque is measured after the rotor is assembled and further magnetized, taking advantage of the good post-processing property of the magnet, and the magnetic pole imbalance is detected therefrom, and the cutting is performed accordingly. Processing.

これらの固定子巻線が作る起磁力の調波成分を図22から図25に示す。棒グラフの横軸は、極対あたりの周方向の空間起磁力における次数を1次として、黒棒が同期次数,斜線棒が非同期次数をしめす。図22は、いわゆる分布巻であり、(A)には2極6スロットのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示し、(B)には2極12スロットのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示す。図からわかるように、非同期成分は空間5次以上しか無いことが分かる。また、2極12スロットモータの方が空間高調波が少ない。この高調波は磁石の渦電流の原因になっている。   The harmonic components of the magnetomotive force produced by these stator windings are shown in FIGS. The horizontal axis of the bar graph indicates the order of the spatial magnetomotive force in the circumferential direction per pole pair as the first order, the black bar indicates the synchronous order, and the hatched bar indicates the asynchronous order. FIG. 22 is a so-called distributed winding, in which (A) shows the harmonic component of the magnetomotive force produced by the stator of the 2-pole 6-slot motor, and (B) shows the stator of the 2-pole 12-slot motor. The harmonic component of the magnetomotive force to be created is shown. As can be seen from the figure, the asynchronous component has only a spatial fifth or higher order. The 2-pole 12-slot motor has less spatial harmonics. This harmonic causes the eddy current of the magnet.

一方、図23は集中巻であり、(A)には8極9スロットのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示し、(B)には10極9スロットのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示す。このように、集中巻は分布巻に比べて起磁力の非同期成分が大きい。特に、8極9スロットの場合には、5/4次の成分が大きく、10極9スロットの場合には、4/5次の成分が大きい。回転子の磁極数が、固定子起磁力の空間次数と一致した場合だけ、モータにトルクが生じる。従って、10極9スロットのモータの場合には、8極モータを回せる固定式磁力があるにもかかわらず、その成分は回転子と同期しないから、その分は回転子には非同期成分として働き、渦電流を生じさせる。これが磁石の温度上昇による減磁を引き起こす。   On the other hand, FIG. 23 shows concentrated winding, where (A) shows the harmonic component of the magnetomotive force produced by the stator of the 8-pole 9-slot motor, and (B) shows the stator of the 10-pole 9-slot motor. The harmonic component of the magnetomotive force to be created is shown. Thus, concentrated winding has a larger asynchronous component of magnetomotive force than distributed winding. In particular, in the case of 8 poles and 9 slots, the 5 / 4th order component is large, and in the case of 10 poles and 9 slots, the 4 / 5th order component is large. Torque is generated in the motor only when the number of magnetic poles of the rotor matches the spatial order of the stator magnetomotive force. Therefore, in the case of a 10-pole 9-slot motor, the component does not synchronize with the rotor even though there is a fixed magnetic force that can rotate the 8-pole motor. Causes eddy currents. This causes demagnetization due to the temperature rise of the magnet.

同様に図24は集中巻であり、2極3スロット系列のモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示し、(B)には4極3スロット系列のモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示す。これは、図5の実施例に相当する。2極3スロット系列のモータは、1次よりも低次の非同期の調波は無いが、それでも分布巻に比べて、高調波が多いことが分かる。逆に4極3スロット系列のモータには、1/2次の大きな低次成分がある。   Similarly, FIG. 24 shows concentrated winding, and shows the harmonic component of the magnetomotive force produced by the stator of the 2-pole 3-slot series motor. FIG. 24B shows the magnetomotive force produced by the stator of the 4-pole 3-slot series motor. The harmonic component of is shown. This corresponds to the embodiment of FIG. It can be seen that the 2-pole 3-slot motor does not have asynchronous harmonics lower than the primary, but still has more harmonics than the distributed winding. Conversely, a 4-pole 3-slot series motor has a large low-order component of 1/2 order.

同様に図25には集中巻であり、10極12スロットのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示し、(B)には14極2スロットモータのモータの固定子が作る起磁力の高調波成分を示す。これは、図14のモータに相当する。この場合にも、非同期の大きな調波成分があることが分かる。   Similarly, FIG. 25 shows a harmonic component of a magnetomotive force generated by a 10-pole 12-slot motor stator, and FIG. 25B shows a magnetomotive force generated by a 14-pole 2-slot motor stator. The harmonic component of is shown. This corresponds to the motor of FIG. In this case also, it can be seen that there is an asynchronous large harmonic component.

以上のなかで、特に注目すべきなのは、極数>スロット数の関係になるにつれて、非同期の成分が大きくなることである。固定子が極を構成しようとする場合に、より多くのコイルで構成した方が、高調波が少なくなるということを意味する。従って、集中巻のモータは、スロット数が少ないため、渦電流が多く、特に極数>スロット数の組合せに関しては、磁石の渦電流が流れやすいと言える。   Of the above, it should be particularly noted that the asynchronous component increases as the number of poles> the number of slots. When the stator is to form a pole, it means that the higher the number of coils, the lower the harmonics. Therefore, since the concentrated winding motor has a small number of slots, it has a large eddy current, and it can be said that the eddy current of the magnet tends to flow particularly in the combination of the number of poles> slot number.

図27は希土類磁性粉を模式的に描いた図であり、磁性粉502は面積の広い第1の面504とこの第1の面より面積の狭い第2の面506とを有する扁平形状を成している。第2の面506は非常に薄いので、第1の面に対して略垂直に近い場合が多い。この図は磁性粉体502を模式的に描いたので扁平な長方形を成しているが、実際は長方形ではなく、扁平ではあるが形や大きさが一定ではない。   FIG. 27 is a schematic drawing of rare earth magnetic powder. The magnetic powder 502 has a flat shape having a first surface 504 having a large area and a second surface 506 having a smaller area than the first surface. is doing. Since the second surface 506 is very thin, the second surface 506 is often nearly perpendicular to the first surface. In this figure, since the magnetic powder 502 is schematically drawn, a flat rectangle is formed. However, the shape and size are not constant, but are not a rectangle but are flat.

図27は磁性粉502を圧縮成形した場合の磁性粉502の配列を模式的に示した図である。説明を簡単にするために磁性粉体502はそれぞれ面積の広い第1の面504とこの第1の面より面積の狭い第2の面506とを有している扁平な長方形としたが、上述のとおり非常に扁平であるがそれぞれ色々な形状を成している。図27に示すZ軸に沿って磁性粉を圧縮すると多くの磁性粉は第1の面504を互いに対向するように、すなわち第1の面がほぼ軸Xと軸Yからなる面に沿った配置となるように積層される。図27に示す、面積の広い第1の面504が軸Xと軸Yからなる面となった積層磁石に対して軸Xと軸Yからなる面に沿って着磁した場合と、Z軸に沿って着磁した場合とを比較すると、軸Xと軸Yからなる面に沿って着磁した場合の方がZ軸に沿って着磁した場合より残留磁束密度や保持力などの磁気特性が良好である。   FIG. 27 is a diagram schematically showing the arrangement of the magnetic powder 502 when the magnetic powder 502 is compression molded. In order to simplify the explanation, the magnetic powder 502 is a flat rectangle having a first surface 504 having a large area and a second surface 506 having a smaller area than the first surface. As shown in the figure, it is very flat but has various shapes. When the magnetic powder is compressed along the Z-axis shown in FIG. 27, many magnetic powders are arranged so that the first surfaces 504 face each other, that is, the first surface is substantially along the surface composed of the axes X and Y. It is laminated so that The first surface 504 having a large area shown in FIG. 27 is magnetized along the surface composed of the axis X and the axis Y with respect to the laminated magnet composed of the surface composed of the axis X and the axis Y. In comparison with the case of magnetization along the Z axis, the magnetic properties such as residual magnetic flux density and coercive force are greater when magnetized along the plane consisting of the axes X and Y than when magnetized along the Z axis. It is good.

図28は図5や図14で説明したかまぼこ型の永久磁石254を示す。永久磁石254あるいは256は磁化方向が逆であるが形状および発生する磁束量は同じであり、永久磁石254を代表例として以下説明する。回転子の半径方向で固定子に対向する面276は回転子鉄心より極率の大きい曲面形状を成している。また永久磁石254の周方向の両サイドは略半径方向を向いているが、圧縮成形した場合に型から外し易いように径方向に対し固定子側がやや狭くなる方向に少し傾斜をつけても良い。   FIG. 28 shows the kamaboko type permanent magnet 254 described with reference to FIGS. 5 and 14. The permanent magnet 254 or 256 has the opposite magnetization direction but the same shape and the same amount of generated magnetic flux. The permanent magnet 254 will be described below as a representative example. A surface 276 facing the stator in the radial direction of the rotor has a curved surface shape having a higher rate than the rotor core. Further, both sides in the circumferential direction of the permanent magnet 254 are directed substantially in the radial direction, but may be slightly inclined in a direction in which the stator side is slightly narrower with respect to the radial direction so that it can be easily removed from the mold when compression molding is performed. .

希土類磁性粉を圧縮成形する場合の圧縮方向として、回転子の回転軸方向に圧縮すると永久磁石の磁気特性が良好となる。図27で磁石粉502を圧縮するZ軸を回転子の回転軸方向にすると、大部分の磁性粉502は、面積の広い第1の面504が回転軸に垂直な面となるように積層される。これは積層された回転子鉄心の各鋼板の積層方向とほぼ同じ方向となる。この方向の積層磁石は図27の軸Xおよび軸Yの面で着磁されることとなる。従って上述の如く良好な磁気特性の磁石が得られ、回転電機の特性面からも好ましい。   When the rare earth magnetic powder is compressed and compressed in the direction of the rotation axis of the rotor, the magnetic characteristics of the permanent magnet are improved. In FIG. 27, when the Z-axis for compressing the magnet powder 502 is in the direction of the rotation axis of the rotor, most of the magnetic powder 502 is laminated so that the first surface 504 having a large area becomes a surface perpendicular to the rotation axis. The This is almost the same direction as the lamination direction of the steel plates of the laminated rotor cores. The laminated magnet in this direction is magnetized on the surfaces of the axes X and Y in FIG. Therefore, a magnet having good magnetic characteristics as described above is obtained, which is preferable from the viewpoint of the characteristics of the rotating electrical machine.

生産性向上の観点で圧縮成形を行い易くするには、図28の回転子の半径方向からの圧縮が好ましい。回転子の半径方向の圧縮は、圧縮対象である磁性粉の厚みの薄い方向である。希土類磁性粉は鉄などに比べ非常に硬く、圧縮方向の磁性粉の幅が薄い方が圧縮された磁性粉の密度が高くなる。圧縮された状態での磁性粉の密度は永久磁石の磁束密度に大きな影響を及ぼし、磁性粉の密度が低いと、永久磁石の磁気特性が悪くなる。また磁石形状が曲面を有し特性面からの形状に対する精度が問題となる場合、圧縮方向の磁性粉の幅の小さい方から圧縮する方が好ましい結果を得やすい。従ってかまぼこ型磁石では半径方向から圧縮成形した方が良い場合がある。   In order to facilitate compression molding from the viewpoint of improving productivity, compression from the radial direction of the rotor in FIG. 28 is preferable. The compression of the rotor in the radial direction is a direction in which the magnetic powder to be compressed is thin. Rare earth magnetic powder is very hard compared to iron or the like, and the density of the compressed magnetic powder increases as the width of the magnetic powder in the compression direction is thinner. The density of the magnetic powder in the compressed state has a great influence on the magnetic flux density of the permanent magnet. When the density of the magnetic powder is low, the magnetic characteristics of the permanent magnet are deteriorated. Moreover, when the magnet shape has a curved surface and accuracy with respect to the shape from the characteristic surface becomes a problem, it is easier to obtain a preferable result by compressing from the smaller width of the magnetic powder in the compression direction. Therefore, in some cases, it is better to perform compression molding from the radial direction for the kamaboko type magnet.

図29はかまぼこ型の永久磁石254を回転子鉄心252に取り付けた状態を回転軸に垂直な断面で示した図である。回転子鉄心252はその表面に窪み282を形成しており、前記窪み282の内部に永久磁石254の鉄心側部分が接着層284により固定されている。図28で記載のとおり、永久磁石254と256とは着磁方向が異なる以外は同じであり取り付け構造は同じであるので、永久磁石254を代表例として記載した。かまぼこ型の形状は図28で説明のとおりであり、同じ参照符号は図28を含む他図と同じことを示す。このかまぼこ型永久磁石は図28における回転軸方向の圧縮成形で製造されても良いし、回転子の半径方向の圧縮成形で製造されても良い。半径方向の圧縮により成形された場合の磁石内部286の磁性粉の配列を拡大して278で示す。面積の大きい第1の面は回転子の径方向と略垂直の面、すなわち固定子鉄心に対向している。上述の如くこの磁性粉の配列は面積の広い第1の面に略垂直に磁化されることで磁性粉の配置に対する磁化特性は悪くなるが、圧縮方向の磁性粉の厚みが薄くなることから生産性に優れており、また磁性粉の圧縮密度を上げやすい利点がある。磁性粉の圧縮密度を上げることは磁気特性の改善につながる。   FIG. 29 is a view showing a state in which the kamaboko type permanent magnet 254 is attached to the rotor core 252 in a cross section perpendicular to the rotation axis. The rotor core 252 has a recess 282 formed on the surface thereof, and the core side portion of the permanent magnet 254 is fixed inside the recess 282 by an adhesive layer 284. As shown in FIG. 28, the permanent magnets 254 and 256 are the same except for the magnetization direction and the mounting structure is the same, so the permanent magnet 254 is described as a representative example. The shape of the kamaboko shape is as described in FIG. 28, and the same reference numerals indicate the same as other figures including FIG. This kamaboko type permanent magnet may be manufactured by compression molding in the rotation axis direction in FIG. 28 or may be manufactured by compression molding in the radial direction of the rotor. An array of magnetic powders in the magnet interior 286 when molded by radial compression is shown enlarged at 278. The first surface having a large area faces a surface substantially perpendicular to the radial direction of the rotor, that is, the stator core. As described above, this magnetic powder is magnetized almost perpendicularly to the first surface having a large area, so that the magnetization characteristics with respect to the arrangement of the magnetic powder are deteriorated, but the magnetic powder in the compression direction is reduced in thickness. And has the advantage of easily increasing the compression density of the magnetic powder. Increasing the compression density of the magnetic powder leads to improved magnetic properties.

図30は円筒型磁石712の製造方法の説明図である。回転子250の外周に円筒形磁石712を嵌め、磁極位置に磁化方向が反転するように着磁して図3など上述の回転電機を作ることが可能である。比較的小型の回転電機はこの円筒形磁石712を使用することで生産性が向上する。   FIG. 30 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the cylindrical magnet 712. It is possible to make the above-described rotating electric machine as shown in FIG. 3 by fitting a cylindrical magnet 712 on the outer periphery of the rotor 250 and magnetizing the magnet so that the magnetization direction is reversed at the magnetic pole position. A relatively small rotating electrical machine uses this cylindrical magnet 712 to improve productivity.

圧縮成形する外側の型702と内側の型704との間に希土類の磁性粉を詰め、回転軸方向に圧縮成形し、その後上述の結着剤の前駆体を含浸することで磁石を形成する。この磁石を上述の回転子鉄心252の外周に固定子し、着磁することで回転子が完成する。この場合磁性粉の配列の多くは、面積の広い第1面は回転軸に垂直な方向の配列となるので、着磁方向が面積の広い第1の面に沿った方向となり、磁性粉の配列方向で見ると優れた磁気特性が得られる。   A magnet is formed by filling rare earth magnetic powder between the outer mold 702 and the inner mold 704 to be compression-molded, compression-molding in the direction of the rotation axis, and then impregnating the above-mentioned binder precursor. This magnet is fixed to the outer periphery of the rotor core 252 and magnetized to complete the rotor. In this case, in many of the magnetic powder arrangements, the first surface with a large area is arranged in a direction perpendicular to the rotation axis, so the magnetization direction is a direction along the first surface with a large area, and the magnetic powder arrangement Excellent magnetic properties are obtained when viewed in the direction.

図30では説明を簡単にするため磁石の形状を単純な円筒形としたが、コギングを含むトルク脈動を低減するためには磁石の固定子側面を曲面とすることが望ましい。従来の焼結型磁石では焼結温度による磁石の形状変化のため、外周の形状を曲線とすることは製造技術の観点でいろいろな課題を抱えていたが、上記説明の製法では比較的容易に製造できる。   In FIG. 30, the magnet has a simple cylindrical shape for ease of explanation, but it is desirable that the side surface of the magnet stator be curved in order to reduce torque pulsation including cogging. In conventional sintered magnets, due to the change in the shape of the magnet due to the sintering temperature, it has been difficult to make the outer shape of a curve from the viewpoint of manufacturing technology, but the manufacturing method described above is relatively easy. Can be manufactured.

図31は固定子側面を曲面とした円筒磁石712を使用した回転子を回転軸に垂直な面で断面下した状態を示す。シャフト218に回転子250が固定されており、回転子250の外周に円筒形の磁石712が設けられている。円筒形磁石712の固定子側は極率の大きい曲線となっており、この曲線は回転電機の内部誘起電圧が正弦波に近づくような曲線となっている。このような円筒磁石を図30の如く回転軸に沿った方向の圧縮成形で作ることができるので、焼結型に比べ生産性が大きく改善できる。また磁性分の大部分はその第1の面が軸に垂直な面となり、優れた磁気特性が得られる。さらに回転子の積層面とも一致しており、この点でも磁気的に好ましい。渦電流も流れ難い。   FIG. 31 shows a state where a rotor using a cylindrical magnet 712 having a curved stator side surface is sectioned along a plane perpendicular to the rotation axis. A rotor 250 is fixed to the shaft 218, and a cylindrical magnet 712 is provided on the outer periphery of the rotor 250. The stator side of the cylindrical magnet 712 is a curve with a high polarity, and this curve is such that the internal induced voltage of the rotating electrical machine approaches a sine wave. Since such a cylindrical magnet can be made by compression molding in the direction along the rotation axis as shown in FIG. 30, the productivity can be greatly improved as compared with the sintered mold. Further, most of the magnetic component has a first surface perpendicular to the axis, and excellent magnetic properties can be obtained. Further, it coincides with the laminated surface of the rotor, which is also magnetically preferable. Eddy currents are difficult to flow.

図30や図31で説明の磁石や回転電機は比較的小型の回転電機に向いている。自動車用はもちろんそれ以外の分野に使用する回転電機でも効果は大きい。図30や図31を含む上記説明の全実施例は自動車用として説明したが、自動車以外の分野の回転電機であっても使用可能であり、自動車用として説明した効果はそれなりに他の分野の回転電機でも適用される。自動車用は使用環境が厳しいので特にその効果が顕著に現れるが、他の分野の回転電機でも従来の回転電機に比べると効果があり、もちろん使用可能である。   The magnets and rotating electrical machines described in FIGS. 30 and 31 are suitable for relatively small rotating electrical machines. Not only for automobiles but also for rotating electrical machines used in other fields, the effect is great. Although all the embodiments of the above description including FIG. 30 and FIG. 31 have been described for automobiles, it can be used for rotating electrical machines in fields other than automobiles, and the effects described for automobiles can be applied to other fields. The same applies to rotating electrical machines. Since the use environment for automobiles is harsh, the effect is particularly prominent. However, rotating electric machines in other fields are more effective than conventional rotating electric machines, and can of course be used.

本発明では、SiO2 により結着された磁石により、回転子を構成するので、磁石の渦電流が流れにくいことに特徴がある。磁石の磁粉はそれぞれが電気的に絶縁物である
SiO2 により結着されているので、磁石内部の電気抵抗が大きくなる。希土類磁性粉は純鉄などに比べると非常に硬く、プレス加工しても積層状態の磁性粉間に隙間ができ易い。SiO2 の前駆体は希土類磁性粉に対して濡れ性が非常に良好で、前記磁性粉間の隙間に浸透し磁性粉を互いに結着する。このため磁石の強度が高くまた内部の電気抵抗が高い磁石を得ることができる。このような磁石には渦電流は生じにくい。自動車用の回転電機は他の分野の回転電機に対して使用される電力に対する回転機の体積が小さい。すなわち体積あたりの電力量が大きい。このような厳しい環境で使用される車両用回転電機では渦電流の低減効果が大きい。また分布巻より集中巻の方が渦電流が生じ易い。従って上記磁石は集中巻のモータに関して、有効である。
The present invention is characterized in that since the rotor is constituted by magnets bound by SiO 2 , eddy currents of the magnets hardly flow. Since each magnetic powder of the magnet is electrically bound by SiO 2 which is an insulator, the electric resistance inside the magnet is increased. Rare earth magnetic powder is very hard compared to pure iron and the like, and even when pressed, gaps are easily formed between laminated magnetic powders. The precursor of SiO 2 has very good wettability to the rare earth magnetic powder and penetrates into the gaps between the magnetic powders to bind the magnetic powders to each other. For this reason, a magnet having high magnet strength and high internal electrical resistance can be obtained. Such magnets are unlikely to generate eddy currents. The rotating electric machine for automobiles has a small volume of the rotating machine with respect to electric power used for rotating electric machines in other fields. That is, the amount of power per volume is large. A vehicular rotating electrical machine used in such a severe environment has a large effect of reducing eddy currents. In addition, eddy current is more likely to occur in concentrated winding than in distributed winding. Therefore, the magnet is effective for concentrated winding motors.

以上、本発明の各実施例について説明したが、これらの実施例を用いることにより以下に示すような作用効果が得られる。   While the embodiments of the present invention have been described above, the following effects can be obtained by using these embodiments.

本発明の各実施例によれば、回転電機に設けられている永久磁石を次のようにして製造する。まず磁性材料を圧縮成型し、この圧縮成型した磁性材料にこの材料と濡れ性が優れた結着剤の前駆体を含浸し、結着剤にて磁性材料を結着した磁石を得る。回転電機にこのような磁石を使用することで、エポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石を使用する回転電機より、より高性能の回転電機を得ることができる。このように、磁石粉末にエポキシなどの絶縁材を混入させずに圧縮することで、成形磁石の磁石重量比を高めることができる。よって、高エネルギー密度の磁石を得ることができ、モータの高出力化を図ることができる。尚、永久磁石の製造には、結着剤で磁性材料を結着する工程の他に、さらに磁化する工程が必要である。この磁化する工程は、結着剤で磁性材料を結着した磁石材の形成体(磁石と記載する)を回転電機の部品に組込んだ後で行っても良い。むしろ磁化しない状態で回転電機の回転子などの部品に固定し、その後磁化する方法が回転電機を製造し易い場合が多い。上記磁石は上記磁化の工程で磁化されることにより、永久磁石としての作用をなす。   According to each embodiment of the present invention, the permanent magnet provided in the rotating electrical machine is manufactured as follows. First, the magnetic material is compression-molded, and the compression-molded magnetic material is impregnated with this material and a binder precursor having excellent wettability to obtain a magnet in which the magnetic material is bound with the binder. By using such a magnet for a rotating electrical machine, a rotating electrical machine with higher performance can be obtained than a rotating electrical machine using a magnet using an epoxy resin as a binder. Thus, the magnet weight ratio of the formed magnet can be increased by compressing the magnet powder without mixing an insulating material such as epoxy. Therefore, a magnet with a high energy density can be obtained, and the output of the motor can be increased. In addition, in the manufacture of the permanent magnet, in addition to the step of binding the magnetic material with the binder, a step of further magnetizing is necessary. This magnetizing step may be performed after a magnet material formed by binding a magnetic material with a binder (described as a magnet) is incorporated into a rotating electrical machine part. Rather, it is often easy to manufacture a rotating electrical machine by fixing it to a component such as a rotor of a rotating electrical machine without being magnetized and then magnetizing it. The magnet functions as a permanent magnet by being magnetized in the magnetizing step.

また、本発明の各実施例によれば、その前駆体が磁石材料と濡れ性が良好な結着剤で、磁石材料を結着した永久磁石を、永久磁石回転電機に使用したことである。本発明においては磁石材料と濡れ性が良好な結着剤を使用することで磁石における磁性材料の割合を多くでき、エポキシ樹脂を結着剤として使用した場合に比べ磁石の磁気エネルギーの低下を低減でき、良好な特性を維持できる。   Further, according to each embodiment of the present invention, the precursor is a binder having good wettability with the magnet material, and the permanent magnet bound with the magnet material is used for the permanent magnet rotating electric machine. In the present invention, a magnetic material and a binder with good wettability can be used to increase the proportion of the magnetic material in the magnet, reducing the decrease in magnetic energy of the magnet compared to the case where an epoxy resin is used as the binder. And good characteristics can be maintained.

また、本発明の各実施例によれば、上記磁石は、各々の磁石材料の間に絶縁物である結着剤が存在し、各々の部分の磁石が絶縁されることになるので、3次元的な固体の磁石として電気抵抗率が高く、渦電流損が小さくなる特徴がある。この結果、高効率で、高速回転に対応可能な回転電機を得ることができる。具体的には、磁石粉末に濡れ性の良い結着剤としてSiO2の前駆体を薄く含浸させており、SiO2 が絶縁物なので、各磁石粉末が薄い絶縁コーティングを施した状態になる。この結果、磁石の電気抵抗率が大きくなり、渦電流が流れにくくなる。この磁石を回転子表面に貼り付けることで、高速回転時に磁石の温度を抑え、減磁に対する耐力のあるモータを実現することができる。特に、本実施例のような表面磁石式回転電機は、ギャップ表面の磁石に渦電流損が流れやすいため、磁石が発熱する場合があるが、本実施例の回転機の磁石は、電気抵抗が大きいために、渦電流を低減でき、このような問題を解決することができる。 Further, according to each embodiment of the present invention, the magnet has a binder which is an insulator between the magnet materials, and the magnets of each part are insulated, so that the three-dimensional As a typical solid magnet, the electrical resistivity is high and the eddy current loss is small. As a result, it is possible to obtain a rotating electric machine that is highly efficient and can handle high-speed rotation. Specifically, the SiO 2 precursor is thinly impregnated as a binder with good wettability into the magnet powder, and since SiO 2 is an insulator, each magnet powder is in a state of having a thin insulating coating. As a result, the electrical resistivity of the magnet is increased and eddy current is less likely to flow. By sticking this magnet on the rotor surface, the temperature of the magnet can be suppressed during high-speed rotation, and a motor with resistance against demagnetization can be realized. In particular, in the surface magnet type rotating electrical machine as in this embodiment, since the eddy current loss tends to flow in the magnet on the gap surface, the magnet may generate heat, but the magnet of the rotating machine in this embodiment has an electric resistance. Since it is large, eddy currents can be reduced and such problems can be solved.

また、本発明の各実施例によれば、磁石材として磁気特性の優れた希土類磁石材を使用することで、磁気特性に優れた磁石を製造でき、特性が良好な回転電機を得ることができる。前駆体が希土類磁石材料と濡れ性が良好な結着剤として例えばSiO2 を使用することができ、SiO2 で希土類磁石材を結着することで磁気特性の低下を抑えた永久磁石を製造することができ、この磁石を回転子に使用することで特性の良好な回転電機を得ることができる。 In addition, according to each embodiment of the present invention, by using a rare earth magnet material having excellent magnetic properties as a magnet material, a magnet having excellent magnetic properties can be manufactured, and a rotating electrical machine having good properties can be obtained. . For example, SiO 2 can be used as a binder that has good wettability with a rare earth magnet material as a precursor, and a rare magnet material is bound with SiO 2 to produce a permanent magnet that suppresses deterioration of magnetic properties. It is possible to obtain a rotating electrical machine with good characteristics by using this magnet for a rotor.

また、本発明の各実施例によれば、永久磁石を比較的低い温度で製造できるため、磁石材のプレス成型による形状・寸法を高い精度で維持した状態で磁石材の結着を行うことができる。結果として高い精度で磁石を生産することが容易と成る。このため結着剤により固められた後の磁石は成形処理が焼結磁石に比べ非常に簡単であり、磁石の最終形状がわずかな切削加工で得られることが多く、場合によっては切削作業無しで磁石を完成することが可能となる。また、複雑な形状の磁石も熱収縮がほとんどないので、型の精度で磁石の寸法精度を実現することができ、寸法精度の高い磁石を利用した回転ムラの無い高精度な回転電機を得ることができる。これにより、従来の焼結磁石で出来なかった曲線形状を有する特に複雑で連続的な3次元形状をした磁石、例えばヘリカル形状をしたスキュー磁石を用いて回転子を簡単に構成できるので、トルク脈動のない制御性の良いモータにすることができる。   Further, according to each embodiment of the present invention, since the permanent magnet can be manufactured at a relatively low temperature, the magnet material can be bound in a state in which the shape and dimensions of the magnet material by press molding are maintained with high accuracy. it can. As a result, it becomes easy to produce magnets with high accuracy. For this reason, the magnet after being hardened with a binder is much easier to form than a sintered magnet, and the final shape of the magnet is often obtained with a slight amount of cutting work. The magnet can be completed. In addition, since the magnets with complicated shapes have almost no heat shrinkage, it is possible to achieve the dimensional accuracy of the magnet with the accuracy of the mold, and to obtain a high-precision rotating electric machine without uneven rotation using a magnet with high dimensional accuracy. Can do. This makes it possible to easily construct a rotor using a particularly complex and continuous three-dimensional magnet having a curved shape that could not be achieved with a conventional sintered magnet, for example, a helical skew magnet. It is possible to make a motor with good controllability.

また、本発明の各実施例によれば、永久磁石の加工性が良く、一部だけ加工することが出来るため、最終形状後に切削加工することが容易であるという特徴がある。このため、磁石を貼り付けて回転子を組立てて着磁した後に、磁極毎のバランスを取るために切削加工をする。このように磁極のエネルギーの強い磁石を切削することにより、回転子磁極のエネルギーのばらつきを抑え、それに起因するコギングトルクを小さくすることができる。尚、この切削加工は、磁石材料を後加工できる特徴を生かしている。従来の焼結磁石では、回転子組立後に加工すると、割れや酸化による腐食の問題が発生し、実際にはできなかった。これにより、トルク脈動を少なくし、制御性の良い回転機を得ることが可能になる。   Moreover, according to each Example of this invention, since the workability of a permanent magnet is good and only a part can be processed, there exists the characteristic that it is easy to cut after a final shape. For this reason, after attaching a magnet and assembling and magnetizing a rotor, it cuts in order to balance each magnetic pole. By cutting a magnet having a strong magnetic pole energy in this way, it is possible to suppress variations in the energy of the rotor magnetic pole and reduce the cogging torque resulting therefrom. This cutting process makes use of the feature that the magnet material can be post-processed. In conventional sintered magnets, when processed after the assembly of the rotor, problems of cracking and corrosion due to oxidation occurred, and this could not be done in practice. Thereby, torque pulsation can be reduced and a rotating machine with good controllability can be obtained.

次に、上記各実施例に適用可能な永久磁石に関する他の実施形態を以下に列挙する。   Next, other embodiments relating to permanent magnets applicable to each of the above examples will be listed below.

上記実施例の永久磁石は、磁性粉体を結着剤にて結着しているが、回転電機に使用する場合、場所に応じて磁性粉体の粒子の大きさを変えてもよい。ここで、磁性粉体の粒子の大きさが大きい方が磁気特性が優ているので、例えば、減磁の厳しい永久磁石の角部や、表面部に大きな磁性粉体を集めると信頼性を向上することができる。尚、このように、場所によって磁性粉体の粒子の大きさを変更するといった技術は、結着剤がSiO2である必要はなく、従来のボンド磁石にも適用することができる。また、磁性粉体の粒子の大きさを変更するのに、一度に圧縮成形する必要はなく、例えば、粒子の大きさが異なる磁石を夫々別々に成形し、最終的にこれらの磁石を一体化しても構わない。 In the permanent magnet of the above embodiment, the magnetic powder is bound by the binder, but when used in a rotating electrical machine, the size of the particles of the magnetic powder may be changed depending on the location. Here, the larger the magnetic powder particle size, the better the magnetic properties. For example, collecting large magnetic powder at the corners and surface of permanent magnets with severe demagnetization improves reliability. can do. Note that the technique of changing the size of the magnetic powder particles depending on the location does not need to be made of SiO 2 as the binder, and can be applied to a conventional bonded magnet. In addition, it is not necessary to perform compression molding at once to change the size of magnetic powder particles. For example, magnets having different particle sizes are separately molded, and finally these magnets are integrated. It doesn't matter.

更に、固定子に対向する側に高保磁力の磁性粉体を配置し、固定子から離れる側に高残留磁束密度の磁性粉体を配置することも考えられる。このように永久磁石を構成することにより、高残留磁束密度の磁性粉体は、高保磁力の磁性粉体よりも希土類含有量が少なく、全体を高保磁力の磁性粉体で成形するよりも磁束密度が高く、高トルク化及び低コスト化が図れる。特に異なる磁性粉体を層状に配置するとよい。尚、この永久磁石の成形方法としては、同一型内で夫々の磁性粉体を層状に別々もしくは同時に圧縮成形した後、
SiO2の前駆体を含浸させることが考えられる。
Furthermore, it is conceivable to arrange a magnetic powder having a high coercive force on the side facing the stator and a magnetic powder having a high residual magnetic flux density on the side away from the stator. By configuring the permanent magnet in this way, the magnetic powder with a high residual magnetic flux density has less rare earth content than the magnetic powder with a high coercivity, and the magnetic flux density is higher than that formed with a magnetic powder with a high coercivity. Therefore, high torque and low cost can be achieved. In particular, different magnetic powders may be arranged in layers. In addition, as a molding method of this permanent magnet, after each magnetic powder is separately or simultaneously compression molded in the same mold,
It is conceivable to impregnate a precursor of SiO 2 .

また、上記実施例では、回転子鉄心の表面に永久磁石を貼り付けるか、回転子鉄心に磁石挿入孔を形成して、この磁石挿入孔内に永久磁石を挿入するようにしたが、上記実施例の永久磁石を用いれば容易に円筒形状に成形することができるので永久磁石を円筒状に成形し、この円筒状の永久磁石を回転子鉄心の外側に配置固定してもよい。このような円筒状の永久磁石は、回転子鉄心に対して軸方向から挿入するだけでよいので製造が容易となると共に、永久磁石が破損しない限り、遠心力によって永久磁石が回転子鉄心から離れてしまうことはない。また、上記実施例の永久磁石を用いれば円筒形状の内周径と外周径を高精度に成形することが可能であるため、型成形後に切削加工を施さなくても回転子鉄心の外周と永久磁石の内周との間の隙間をできるだけ小さくすることが可能であり、更に固定子と永久磁石の外周との間の隙間も精度良くすることが可能となる。   In the above embodiment, a permanent magnet is attached to the surface of the rotor core, or a magnet insertion hole is formed in the rotor core, and the permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. Since the permanent magnet of the example can be easily formed into a cylindrical shape, the permanent magnet may be formed into a cylindrical shape, and the cylindrical permanent magnet may be disposed and fixed outside the rotor core. Such a cylindrical permanent magnet is easy to manufacture because it only needs to be inserted into the rotor core from the axial direction, and the permanent magnet is separated from the rotor core by centrifugal force unless the permanent magnet is damaged. There is no end to it. Further, if the permanent magnet of the above embodiment is used, the inner and outer diameters of the cylindrical shape can be formed with high accuracy, so that the outer periphery and the permanent of the rotor core can be made permanent without cutting after mold forming. The gap between the inner periphery of the magnet can be made as small as possible, and the gap between the stator and the outer periphery of the permanent magnet can be improved with high accuracy.

また、上記実施例の永久磁石を用いれば、1つの永久磁石の中に異方性と等方性の両方を備えた永久磁石を製造することが可能となる。回転電機に用いる場合には、隣の極に近い側を異方性とし、その間を等方性とした方がよく、このように構成すれば、着磁を良好に行うことができる。   Moreover, if the permanent magnet of the said Example is used, it will become possible to manufacture the permanent magnet provided with both the anisotropy and isotropic property in one permanent magnet. When used in a rotating electrical machine, it is better to make the side close to the adjacent poles anisotropic and to make it isotropic, and with this configuration, magnetization can be performed satisfactorily.

また、一般的な磁性粉体は扁平した板状を呈しているが、上記実施例の永久磁石は、結着剤を含浸する前に圧縮成形することから、図10に示したように磁性粉体の扁平する方向がほぼ同一方向を向くようになる。ここで回転電機に用いた場合には、扁平した面が固定子側に向くように構成すれば、扁平していない側の面が固定子側に向くより、優れた磁気特性を得ることができる。また、磁性粉体の扁平した面の方向を着磁する方向と一致させることで着磁も良好に行うことができる。更に扁平した面の方向から圧縮される方が扁平していない面の方向から圧縮されるよりも強い強度を有しているので、応力が作用する方向に扁平した面が向くように構成するとよい。例えば、遠心力の作用する方向に扁平した面が向くように構成することが考えられる。   Further, the general magnetic powder has a flat plate shape, but the permanent magnet of the above embodiment is compression-molded before impregnating the binder, so that the magnetic powder as shown in FIG. The direction in which the body is flattened is almost in the same direction. Here, when used in a rotating electrical machine, if the flat surface is directed to the stator side, superior magnetic characteristics can be obtained than the non-flat surface is directed to the stator side. . Also, magnetization can be performed well by matching the direction of the flat surface of the magnetic powder with the direction of magnetization. Further, since the direction compressed from the direction of the flat surface has a stronger strength than the direction compressed from the direction of the non-flat surface, it may be configured so that the flat surface faces in the direction in which the stress acts. . For example, it may be configured such that a flat surface faces in the direction in which the centrifugal force acts.

また、上記第1実施例においては、同等の回転電機として説明したが、第1の回転電機を低速高トルク型の回転電機とし、第2の回転電機を高速低トルク型の回転電機に構成して、第1の回転電機は、主に駆動することをメインに行い、第2の回転電機は、主に発電することをメインに行うようにしてもよい。このとき、第1の回転電機は、小型で高トルクの特性が要求されることから回転子の磁極として磁束密度の高い焼結磁石を用いるとよい。これに対して、第2の回転電機は、トルクはあまり必要ないが、高速回転時に連れ回る際の鉄損を低減することが望まれている。ここで第2の回転電機における回転子の磁極として磁束密度の高い焼結磁石を用いた場合、高速回転時に連れ回されると、鉄損は、永久磁石の磁束密度の2乗に比例して大きくなるため、あまり有効ではない。そこで第2の回転電機における回転子の磁極として上記実施例で用いたような、磁性粉体をSiO系の材料で結着して構成した永久磁石を用い、リラクタンストルクの利用率を第1の回転電機より大きくすることにより車両の総合効率を向上させることができる。   Further, in the first embodiment, the description has been made as an equivalent rotating electric machine. However, the first rotating electric machine is a low-speed and high-torque rotating electric machine, and the second rotating electric machine is a high-speed and low-torque rotating electric machine. Thus, the first rotating electrical machine may mainly be driven mainly, and the second rotating electrical machine may be mainly performed to generate power. At this time, since the first rotating electrical machine is small and requires high torque characteristics, a sintered magnet having a high magnetic flux density may be used as the magnetic pole of the rotor. On the other hand, the second rotating electrical machine does not require much torque, but it is desired to reduce the iron loss when the second rotating electrical machine is rotated at high speed. Here, when a sintered magnet having a high magnetic flux density is used as the magnetic pole of the rotor in the second rotating electrical machine, the iron loss is proportional to the square of the magnetic flux density of the permanent magnet when rotated at high speed. Because it grows, it is not very effective. Therefore, a permanent magnet formed by binding magnetic powder with a SiO-based material as used in the above embodiment as the magnetic pole of the rotor in the second rotating electrical machine is used, and the utilization rate of the reluctance torque is set to the first. By making it larger than the rotating electric machine, the overall efficiency of the vehicle can be improved.

また、上記実施例において、SiO2を磁性粉体の結着剤として用いたが、SiO2を絶縁体として用いることも考えられる。具体的には、回転子鉄心や固定子鉄心に用いられる積層鋼板の夫々の鋼板間にSiO2 を介在させてもよい。この場合、積層鋼板の一枚一枚に接着剤を塗布して一体化させる必要がなく、積層鋼板を積層させた状態でSiO2 の前駆体に浸けることで粘度の低いSiO2 の前駆体は、鋼板間に入り込み各鋼板同士を結着させることができる。 In the above embodiment, SiO 2 is used as a binder for the magnetic powder, but it is also conceivable to use SiO 2 as an insulator. Specifically, SiO 2 may be interposed between the steel plates of the laminated steel plates used for the rotor core and the stator core. In this case, one does not need to be integrated with an adhesive is applied to one of the laminated steel, a lower SiO 2 precursor viscosity by dipping the precursor of SiO 2 in a state of being laminated laminated steel sheet The steel sheets can be brought into contact with each other and bonded together.

また、SiO2の前駆体を別の用途で使用する方法として、コイルにSiO2の前駆体を塗布することでコイルの表面に絶縁層を形成することが考えられる。SiO2 の前駆体は粘度が低いため、束になって巻回されているコイルの夫々に絶縁層を形成することも可能である。このようにSiO2 の前駆体を塗布することでどんなに狭い箇所でも絶縁機能を有した高硬度の表面処理を施すことができる。 Further, as a method of using the SiO 2 precursor in another application, it is conceivable to form an insulating layer on the surface of the coil by applying the SiO 2 precursor to the coil. Since the precursor of SiO 2 has a low viscosity, it is possible to form an insulating layer on each of the coils wound in a bundle. Thus, by applying the precursor of SiO 2 , it is possible to perform a surface treatment with a high hardness having an insulating function in any narrow area.

次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。   Next, inventions other than those described in the claims that can be grasped from each of the above embodiments will be described below together with the effects thereof.

(1)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、磁性粉体を結着して構成され、該磁性粉体の粒子の大きさは位置によって異なっていることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、用途に応じて優れた磁気特性が必要な箇所に粒子の大きな磁性粉体を用いることが可能となる。   (1) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor has a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction, and the permanent magnet is A permanent magnet type rotating electric machine characterized in that it is formed by binding magnetic powder, and the particle size of the magnetic powder varies depending on the position. By configuring in this way, it is possible to use a magnetic powder having large particles in a place where excellent magnetic properties are required depending on the application.

(2)(1)に記載の永久磁石式回転電機であって、前記永久磁石は、角部を有する形状に成形されており、該角部における前記磁性粉体の粒子が他の部位に比べて大きいことを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、減磁の厳しい角部の磁気特性を改善することが可能となる。   (2) The permanent magnet type rotating electrical machine according to (1), wherein the permanent magnet is formed in a shape having a corner portion, and the particles of the magnetic powder in the corner portion are compared with other portions. Permanent magnet type rotating electrical machine characterized by being large and large. By configuring in this way, it is possible to improve the magnetic characteristics of the corners where demagnetization is severe.

(3)(1)に記載の永久磁石式回転電機であって、前記永久磁石は、前記固定子と対向する表面側における前記磁性粉体の粒子が他の部位に比べて大きいことを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、磁気特性や信頼性を向上させることができる。   (3) The permanent magnet type rotating electrical machine according to (1), wherein the permanent magnet has a larger particle size of the magnetic powder on the surface side facing the stator than other portions. Permanent magnet type rotating electric machine. With this configuration, the magnetic characteristics and reliability can be improved.

(4)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、場所によって種類の異なる磁性粉体を結着して構成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように永久磁石の特性を場所によって異ならせることができるので、望まれる特性に合った永久磁石とすることが可能となる。   (4) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and the slots in the stator core. And the rotor includes a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction. A permanent magnet type rotating electrical machine characterized by binding different types of magnetic powder depending on the location. As described above, since the characteristics of the permanent magnet can be varied depending on the location, it is possible to make the permanent magnet suitable for the desired characteristics.

(5)(4)に記載の永久磁石式回転電機であって、前記永久磁石は、種類の異なる磁性粉体を層状に配置した状態で結着したことを特徴とする永久磁石式回転電機。磁性粉体は扁平形状となっているため、種類の異なる磁性粉体を層状に構成することで異なる磁性粉体を明確に分けることができ、製造も容易となる。   (5) The permanent magnet type rotating electrical machine according to (4), wherein the permanent magnet is bound in a state in which different kinds of magnetic powders are arranged in layers. Since the magnetic powder has a flat shape, different types of magnetic powder can be clearly separated by forming different types of magnetic powder in layers, and manufacturing is facilitated.

(6)(4)に記載の永久磁石式回転電機であって、前記永久磁石は、前記固定子鉄心に対向する側に高保磁力の磁性粉体を配置し、前記固定子鉄心から離れる側に高残留磁束密度の磁性粉体を配置していることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、高残留磁束密度の磁性粉体は、高保磁力の磁性粉体よりも希土類含有量が少なく、全体を高保磁力の磁性粉体で成形するよりも磁束密度が高く、高トルク化及び低コスト化が図れる。   (6) The permanent magnet type rotating electrical machine according to (4), wherein the permanent magnet has a high coercivity magnetic powder disposed on a side facing the stator core, and on a side away from the stator core. A permanent magnet type rotating electric machine characterized by arranging magnetic powder having a high residual magnetic flux density. By configuring in this way, the magnetic powder with a high residual magnetic flux density has less rare earth content than the magnetic powder with a high coercive force, and the magnetic flux density is higher than when the whole is formed with a magnetic powder with a high coercive force, High torque and low cost can be achieved.

(7)(4)に記載の永久磁石式回転電機の製造方法であって、前記永久磁石は、同一型内で夫々の磁性粉体を層状に別々もしくは同時に圧縮成形した後、SiO2 の前駆体を含浸させて成形されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。このように構成することにより、場所によって特性の異なる永久磁石を容易に製造することが可能となる。 (7) The method for manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine according to (4), wherein the permanent magnet is formed by compressing each magnetic powder separately or simultaneously in the same mold, and then forming a precursor of SiO 2 A method for manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the body is impregnated and molded. By comprising in this way, it becomes possible to manufacture easily the permanent magnet from which a characteristic changes with places.

(8)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、回転子鉄心と、該回転子鉄心の外周に配置され、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石とを有しており、該永久磁石は、磁性粉体をSiO系の材料にて結着して円筒形状に構成されて前記回転子鉄心に装着されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、永久磁石の部品点数を低減でき、組付け性も向上させることができる。また、遠心力が作用した際にも永久磁石の脱落を防ぐことが可能となる。   (8) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor is arranged on the outer periphery of the rotor core and magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction. The permanent magnet is formed in a cylindrical shape by binding magnetic powder with a SiO-based material and attached to the rotor core. Permanent magnet type rotating electric machine. By comprising in this way, the number of parts of a permanent magnet can be reduced and assembly property can also be improved. Further, it is possible to prevent the permanent magnet from falling off even when centrifugal force is applied.

(9)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、異方性の場所と等方性の場所を両方有していることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように永久磁石を場所によって等方性としたり、異方性としたりすることができるので、望まれる特性に合った永久磁石とすることが可能となる。   (9) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor has a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction, and the permanent magnet is A permanent magnet type rotating electrical machine characterized by having both an anisotropic place and an isotropic place. In this way, the permanent magnet can be made isotropic or anisotropic depending on the location, so that it is possible to make the permanent magnet suitable for the desired characteristics.

(10)(9)に記載の永久磁石式回転電機であって、隣の極に近い側を異方性とし、その間を等方性としたことを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより着磁を良好に行うことができる。   (10) A permanent magnet type rotating electrical machine according to (9), characterized in that a side close to the adjacent pole is made anisotropic and isotropic between the sides. By comprising in this way, magnetization can be performed favorably.

(11)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、扁平した磁性粉体を結着して構成され、夫々の該磁性粉体は、扁平した面の方向がほぼ前記固定子鉄心側に向いていることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成すると、扁平していない側の面が固定子側に向くより、優れた磁気特性を得ることができる。   (11) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor has a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction, and the permanent magnet is A permanent magnet type rotating electrical machine characterized in that it is configured by binding flat magnetic powders, and each of the magnetic powders has a flat surface facing substantially toward the stator core. If comprised in this way, the outstanding magnetic characteristic can be acquired rather than the surface of the side which is not flat turned to a stator side.

(12)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、扁平した磁性粉体を結着して構成され、該磁性粉体は、扁平した面の方向が着磁する方向とほぼ一致していることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、着磁を良好に行うことができる。   (12) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor has a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction, and the permanent magnet is A permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that it is configured by binding flat magnetic powder, and the magnetic powder has a flat surface whose direction substantially coincides with the direction of magnetization. By comprising in this way, magnetization can be performed favorably.

(13)固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極が形成されるように着磁された永久磁石を有しており、該永久磁石は、扁平した磁性粉体を結着して構成され、該磁性粉体は、扁平した面の方向が応力の作用する方向とほぼ一致していることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、応力に対する永久磁石の耐久性を向上させることができる。   (13) A permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and the slots in the stator core. The rotor has a permanent magnet that is magnetized so that different magnetic poles are formed in the circumferential direction, and the permanent magnet is A permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that it is formed by binding flat magnetic powder, and the direction of the flat surface of the magnetic powder substantially coincides with the direction in which stress acts. By comprising in this way, durability of the permanent magnet with respect to stress can be improved.

(14)(13)に記載の永久磁石式回転電機であって、前記磁性粉体の扁平した面の方向は、遠心力が作用する方向とほぼ同一方向を向いていることを特徴とする永久磁石式回転電機。このように構成することにより、回転子が回転する際に作用する遠心力に対する永久磁石の耐久性を向上させることができる。   (14) The permanent magnet type rotating electrical machine according to (13), wherein the direction of the flat surface of the magnetic powder is substantially the same as the direction in which the centrifugal force acts. Magnet rotating electric machine. By comprising in this way, durability of the permanent magnet with respect to the centrifugal force which acts when a rotor rotates can be improved.

(15)エンジンと回転電機により駆動されるハイブリット車両であって、前記回転電機は、主に車両の駆動を行う第1の回転電機と、該第1の回転電機よりも高速で回転することが可能で、かつ、前記第1の回転電機よりも最大トルクが小さい、主に発電を行う第2の回転電機を有し、前記第1の回転電機は、磁極として焼結磁石を用いており、前記第2の回転電機は、磁極として磁性粉体をSiO系の材料にて結着した永久磁石を用い、更に前記第1の回転電機よりも多くのリラクタンストルクが得られるように構成されていることを特徴とするハイブリット車両。尚、前記第1の回転電機は、リラクタンストルクが得られなくても構わない。このように構成することにより、第1の回転電機は、小型で高トルクを得ることができ、第2の回転電機は、高速回転の時に連れ回された場合の鉄損を少なくできるので車両の総合効率を向上させることができる。   (15) A hybrid vehicle driven by an engine and a rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine can rotate at a higher speed than the first rotating electrical machine that mainly drives the vehicle and the first rotating electrical machine. A second rotating electrical machine that is capable of generating electric power and has a maximum torque smaller than that of the first rotating electrical machine. The first rotating electrical machine uses a sintered magnet as a magnetic pole, The second rotating electrical machine uses a permanent magnet in which magnetic powder is bound with a SiO-based material as a magnetic pole, and is configured to obtain more reluctance torque than the first rotating electrical machine. A hybrid vehicle characterized by that. Note that the first rotating electrical machine may not obtain reluctance torque. By configuring in this way, the first rotating electrical machine is small and can obtain a high torque, and the second rotating electrical machine can reduce the iron loss when it is rotated at the time of high speed rotation. Overall efficiency can be improved.

(16)固定子に対して回転子が相対回転を行う回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、鋼板を積層することにより構成された回転子鉄心と、該回転子鉄心の周方向に異なった磁極を生じさせる磁極部とから構成されており、前記回転子鉄心における夫々の前記鋼板の間にSiO2 を介在させたことを特徴とする回転電機。積層された鋼板をSiO2の前駆体に浸けることで粘度の低いSiO2の前駆体は、鋼板間に入り込み各鋼板同士を結着させることができる。 (16) A rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator is wound around a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction and the slots of the stator core. The rotor is composed of a rotor core formed by laminating steel plates and a magnetic pole portion that generates different magnetic poles in the circumferential direction of the rotor core. A rotating electrical machine characterized in that SiO 2 is interposed between the steel plates in the rotor core. By immersing the laminated steel sheets in the SiO 2 precursor, the low viscosity SiO 2 precursor can enter between the steel sheets and bind the steel sheets together.

(17)固定子に対して回転子が相対回転を行う回転電機であって、前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、前記回転子は、周方向に異なった磁極を有しており、前記固定子巻線の表面にはSiO2 の層が形成されていることを特徴とする回転電機。SiO2 の前駆体は粘度が低いため、束になって巻回されているコイルの夫々に絶縁層を形成することも可能である。このようにSiO2 の前駆体を塗布することでどんなに狭い箇所でも絶縁機能を有した高硬度の表面処理を施すことができる。 (17) A rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator, wherein the stator is wound around a stator core having a plurality of slots in a circumferential direction and the slots of the stator core. The rotor has different magnetic poles in the circumferential direction, and a SiO 2 layer is formed on the surface of the stator winding. A rotating electric machine that is characterized. Since the precursor of SiO 2 has a low viscosity, it is possible to form an insulating layer on each of the coils wound in a bundle. Thus, by applying the precursor of SiO 2 , it is possible to perform a surface treatment with a high hardness having an insulating function in any narrow area.

本発明の一実施の形態を示すシステム図。1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention. 図1の回転電機を駆動するための電気回路。The electric circuit for driving the rotary electric machine of FIG. 図1の回転電機の回転軸に沿った断面図。Sectional drawing along the rotating shaft of the rotary electric machine of FIG. 図1の回転電機の回転軸に垂直な面での断面図。Sectional drawing in a surface perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine of FIG. 集中巻モータの断面図。Sectional drawing of a concentrated winding motor. 磁石の固定方法に関する実施例。The Example regarding the fixing method of a magnet. 磁石組体の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of a magnet assembly. 磁石組体の製造工程における他の実施例。The other Example in the manufacturing process of a magnet assembly. 磁石組体の製造工程における他の実施例。The other Example in the manufacturing process of a magnet assembly. 製造された磁石の断面図。Sectional drawing of the manufactured magnet. 磁石の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of a magnet. 電動パワーステアリングの構成図。The block diagram of electric power steering. 図13を動かすための回路構成。14 is a circuit configuration for moving FIG. EPS用モータの代表的な断面図。Typical sectional drawing of the motor for EPS. 2分割してスキューする実施例。An embodiment in which the image is skewed in two. 3分割してスキューする実施例。An embodiment in which the skew is divided into three. スキューの方式とコギングトルクの関係。Relationship between skew method and cogging torque. 連続的なスキュー方式の実施例となる磁石形状。Magnet shape as an example of continuous skew method. スキューがトルク脈動を消す原理。The principle that the skew eliminates the torque pulsation. 略V字の連続的なスキュー形状の磁石実施例。Example of a substantially skew-shaped magnet having a substantially V-shape. 回転子のアンバランスを計測する装置。A device that measures the unbalance of a rotor. 2極6スロット、あるいは、2極12スロットのモータにおける起磁力の高調波成分。Harmonic component of magnetomotive force in a 2-pole 6-slot or 2-pole 12-slot motor. 8極9スロット、あるいは、10極9スロットのモータにおける起磁力の高調波成分。Harmonic component of magnetomotive force in 8-pole 9-slot or 10-pole 9-slot motor. 2極3スロット系列と4極3スロット系列のモータにおける起磁力の高調波成分。Harmonic component of magnetomotive force in 2-pole 3-slot series and 4-pole 3-slot series motors. 10極12スロットと14極2スロットのモータにおける起磁力の高調波成分。Harmonic component of magnetomotive force in 10 pole 12 slot and 14 pole 2 slot motors. 希土類磁性粉を模式的に描いた図。The figure which drawn rare earth magnetic powder typically. 磁性粉を圧縮成形した場合の磁性粉の配列を模式的に示した図。The figure which showed typically the arrangement | sequence of the magnetic powder at the time of compressing and molding magnetic powder. かまぼこ型の永久磁石を示した図。The figure which showed the kamaboko type permanent magnet. かまぼこ型の永久磁石を回転子鉄心に取り付けた状態を回転軸に垂直な断面で示した図。The figure which showed the state which attached the kamaboko type permanent magnet to the rotor core in a cross section perpendicular to the rotation axis. 円筒型磁石の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of a cylindrical magnet. 固定子側面を曲面とした円筒磁石を使用した回転子を回転軸に垂直な面で断面下した状態を示す図。The figure which shows the state which carried out the cross section of the rotor using the cylindrical magnet which made the stator side surface curved in the surface perpendicular | vertical to a rotating shaft.

符号の説明Explanation of symbols

100 電気自動車
200,202 回転電機
230 固定子
232 固定子鉄心
250 回転子
252 回転子鉄心
254,256 永久磁石
300 EPS
401 永久磁石回転電機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Electric vehicle 200,202 Rotating electric machine 230 Stator 232 Stator iron core 250 Rotor 252 Rotor iron core 254,256 Permanent magnet 300 EPS
401 Permanent magnet rotating electric machine

Claims (31)

固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機であって、
前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の前記スロット内に巻装される固定子巻線とから構成されており、
前記回転子は、前記固定子鉄心と対向する回転子鉄心の表面に、周方向に異なった磁極が交互に形成されるように着磁された永久磁石を配置し、
該永久磁石は、磁性粉体をSiO系の材料にて結着して構成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
A permanent magnet type rotating electrical machine in which the rotor rotates relative to the stator,
The stator is composed of a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a stator winding wound in the slot of the stator core.
The rotor is arranged with permanent magnets magnetized so that different magnetic poles are alternately formed in the circumferential direction on the surface of the rotor core facing the stator core,
The permanent magnet rotating electric machine is characterized in that the permanent magnet is formed by binding magnetic powder with a SiO-based material.
請求項1に記載の永久磁石式回転電機において、回転子の上記回転子鉄心の表面には周方向に一定間隔で窪みが形成され、上記窪みにそれぞれ、磁性粉体をSiO系の材料にて結着して構成された永久磁石が配置されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。   2. The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1, wherein dents are formed at regular intervals in the circumferential direction on the surface of the rotor core of the rotor, and the magnetic powder is made of SiO-based material in each of the dents. A permanent magnet type rotating electrical machine in which a permanent magnet configured by binding is disposed. 請求項1に記載の永久磁石式回転電機において、
前記固定子は、前記固定子鉄心の夫々の前記スロットに集中的に3相の前記固定子巻線を巻くことで構成されており、
前記回転子における前記永久磁石の極数をPとし、前記固定子鉄心の前記スロット数をNとした際、2/3<=P/N<=4/3の関係を満たすことを特徴とする回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1,
The stator is configured by winding the three-phase stator windings intensively in the slots of the stator core,
When the number of poles of the permanent magnet in the rotor is P and the number of slots in the stator core is N, the relationship 2/3 <= P / N <= 4/3 is satisfied. Rotating electric machine.
請求項1に記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子における前記永久磁石は前記回転子における回転軸線と平行な方向に対して周方向にずれるように配置されることを特徴とする永久磁石式回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1,
The permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the permanent magnet in the rotor is arranged so as to be shifted in a circumferential direction with respect to a direction parallel to a rotation axis of the rotor.
請求項4に記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石を連続的に周方向にずれるようにしたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 4,
A permanent magnet type rotating electrical machine characterized in that the permanent magnet is continuously displaced in the circumferential direction.
請求項4に記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、前記回転子における回転軸線と平行な方向に略V字形状となるように着磁されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 4,
The permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the permanent magnet is magnetized so as to be substantially V-shaped in a direction parallel to a rotation axis of the rotor.
請求項1に記載の永久磁石式回転電機において、
少なくとも1つの前記永久磁石は、切削加工により形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1,
The permanent magnet type rotating electric machine, wherein at least one of the permanent magnets is formed by cutting.
請求項1に記載の永久磁石式回転電機において、
前記固定子巻線に3相交流電流が供給されて前記回転子に回転トルクが発生することを特徴とする永久磁石式回転電機。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1,
A permanent magnet type rotating electrical machine, wherein a three-phase alternating current is supplied to the stator winding to generate a rotational torque in the rotor.
請求項8に記載の永久磁石式回転電機において、
ハイブリッド車両の駆動源として用いられることを特徴とする永久磁石式回転電機。
The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 8,
A permanent magnet type rotating electrical machine that is used as a drive source for a hybrid vehicle.
請求項8に記載の永久磁石式回転電機において、
車両用電動パワーステアリング装置に用いられることを特徴とする永久磁石式回転電機。
The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 8,
A permanent magnet type rotating electrical machine used for an electric power steering device for a vehicle.
固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機の製造方法であって、
前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心を成形する工程と、該固定子鉄心の前記スロット内に固定子巻線を巻装する工程とによって製造され、
前記回転子は、回転子鉄心を成形する工程と、前記回転子鉄心の表面に周方向に渡って異なった磁性の永久磁石が交互に配置されるように固定する工程とによって製造され、
更に前記永久磁石は、無機絶縁膜が施された磁性粉体を加圧成形する工程と、該加圧成形体に、30℃における粘度が0.52 〜100mPa・sの結着剤溶液を含浸させる工程と、前記加圧成形体に熱処理を施す工程とによって製造されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator,
The stator is manufactured by a step of forming a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a step of winding a stator winding in the slot of the stator core.
The rotor is manufactured by a step of forming a rotor core and a step of fixing the permanent magnets so that different magnetic permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction on the surface of the rotor core,
Further, the permanent magnet is formed by pressure-molding a magnetic powder coated with an inorganic insulating film, and the pressure-molded body is impregnated with a binder solution having a viscosity at 30 ° C. of 0.52 to 100 mPa · s. A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by being manufactured by a step of applying a heat treatment to the pressure-formed body.
固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機の製造方法であって、
前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心を成形する工程と、該固定子鉄心の前記スロット内に固定子巻線を巻装する工程とによって製造され、
前記回転子は、回転子鉄心を成形する工程と、前記回転子鉄心の表面に周方向に渡って異なった磁性の永久磁石が交互に配置されるように固定する工程とによって製造され、
更に前記永久磁石は、無機絶縁膜が施された磁性粉体を加圧成形する工程と、該加圧成形体に、SiO系の材料を含浸させる工程と、前記加圧成形体に熱処理を施す工程とによって製造されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator,
The stator is manufactured by a step of forming a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a step of winding a stator winding in the slot of the stator core.
The rotor is manufactured by a step of forming a rotor core and a step of fixing the permanent magnets so that different magnetic permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction on the surface of the rotor core,
Further, the permanent magnet is formed by pressure-molding a magnetic powder coated with an inorganic insulating film, impregnating the pressure-molded body with a SiO-based material, and subjecting the pressure-molded body to a heat treatment. A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by being manufactured by a process.
請求項12に記載の永久磁石式回転電機の製造方法において、
複数の前記永久磁石のアンバランスを調節するために、前記永久磁石を切削していることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 12,
A manufacturing method of a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the permanent magnet is cut to adjust an unbalance of the plurality of permanent magnets.
固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機の製造方法であって、
前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心を成形する工程と、該固定子鉄心の前記スロット内に固定子巻線を巻装する工程とによって製造され、
前記回転子は、回転子鉄心を成形する工程と、前記回転子鉄心の表面に周方向に渡って異なった磁性の永久磁石が交互に配置されるように固定する工程とによって製造され、
更に前記永久磁石は、無機絶縁膜が施された磁性粉体を加圧成形する工程と、該加圧成形体に、SiO系の材料を含浸させる工程と、前記加圧成形体に熱処理を施す工程と、前記加圧成形体を切削する工程と、前記加圧成形体の切削部に防腐対策を施す工程とによって製造されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator,
The stator is manufactured by a step of forming a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a step of winding a stator winding in the slot of the stator core.
The rotor is manufactured by a step of forming a rotor core and a step of fixing the permanent magnets so that different magnetic permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction on the surface of the rotor core,
Further, the permanent magnet is formed by pressure-molding a magnetic powder coated with an inorganic insulating film, impregnating the pressure-molded body with a SiO-based material, and subjecting the pressure-molded body to a heat treatment. A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine, comprising: a step, a step of cutting the pressure formed body, and a step of applying antiseptic measures to a cutting portion of the pressure formed body.
固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機の製造方法であって、
前記固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心を成形する工程と、該固定子鉄心の前記スロット内に固定子巻線を巻装する工程とによって製造され、
前記回転子は、回転子鉄心を成形する工程と、前記回転子鉄心の表面に周方向に渡って異なった磁性の永久磁石が交互に配置されるように固定する工程とによって製造され、
更に前記永久磁石は、無機絶縁膜が施された磁性粉体を加圧成形する工程と、該加圧成形体に、SiO2の前駆体を含浸させる工程と、前記加圧成形体に熱処理を施す工程とによって製造されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
A method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine in which a rotor rotates relative to a stator,
The stator is manufactured by a step of forming a stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a step of winding a stator winding in the slot of the stator core.
The rotor is manufactured by a step of forming a rotor core and a step of fixing the permanent magnets so that different magnetic permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction on the surface of the rotor core,
Furthermore, the permanent magnet includes a step of pressure-molding magnetic powder coated with an inorganic insulating film, a step of impregnating the pressure-molded body with a precursor of SiO 2 , and heat-treating the pressure-molded body. The manufacturing method of the permanent-magnet-type rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
請求項12に記載の永久磁石式回転電機の製造方法において、
結着剤溶液は、アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と水とを含み、更に必要な場合アルコールと加水分解用触媒から形成されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 12,
The binder solution contains at least one of alkoxysiloxane, alkoxysilane, a hydrolysis product thereof, and a dehydration condensate thereof, and water, and is formed from an alcohol and a hydrolysis catalyst if necessary. A method for manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine.
請求項12に記載の永久磁石式回転電機の製造方法において、
前記加圧成形体は、曲面を有する形状に成形されることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 12,
The method of manufacturing a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the pressure-molded body is molded into a shape having a curved surface.
固定子に対して回転子が相対回転を行う永久磁石式回転電機を備えた自動車であって、
前記回転子は回転子鉄心と回転子の周方向に偶数個の界磁極を作るために回転子鉄心の外周側に配置された永久磁石とを備え、前記永久磁石は前記界磁極の極性が交互に反転するように着磁されており、
該永久磁石は、磁性粉体を結着剤にて結着することで構成され、
前記結着剤は、その前駆体が前記磁性粉体に対し良好な濡れ特性を有する材料で構成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機を備えた自動車。
An automobile equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine in which the rotor rotates relative to the stator,
The rotor includes a rotor core and permanent magnets arranged on the outer peripheral side of the rotor core in order to create an even number of field poles in the circumferential direction of the rotor, and the permanent magnet has alternating polarity of the field poles Is magnetized to reverse
The permanent magnet is constituted by binding magnetic powder with a binder,
An automobile having a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the binder is made of a material whose precursor has good wetting characteristics with respect to the magnetic powder.
請求項18に記載の永久磁石式回転電機を備えた自動車において、
前記結着剤は、SiO2 を主成分としアルコキシ基が含有するものであることを特徴とする永久磁石式回転電機を備えた自動車。
In the motor vehicle provided with the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 18,
An automobile equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the binder contains SiO 2 as a main component and an alkoxy group.
請求項19に記載の永久磁石式回転電機を備えた自動車において、
前記結着剤は、その前駆体において、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシラン,その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と水とを含み、更に必要な場合アルコールと加水分解用触媒から形成されることを特徴とする永久磁石式回転電機を備えた自動車。
In the motor vehicle provided with the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 19,
The binder, in its precursor, alkoxysiloxane, alkoxysilane which is a precursor of SiO 2, its hydrolysis products, and and at least one water of dehydration condensation product, if further necessary and alcohol An automobile equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that it is formed from a catalyst for hydrolysis.
請求項18に記載の永久磁石式回転電機を備えた自動車において、
前記磁性粉体には、10μm〜10nm厚の無機絶縁膜が施されていることを特徴とする永久磁石式回転電機を備えた自動車。
In the motor vehicle provided with the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 18,
An automobile equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the magnetic powder is provided with an inorganic insulating film having a thickness of 10 μm to 10 nm.
請求項18に記載の永久磁石式回転電機を備えた自動車において、
前記永久磁石は、連続的にスキューしていることを特徴とする永久磁石式回転電機を備えた自動車。
In the motor vehicle provided with the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 18,
The automobile provided with a permanent magnet type rotating electric machine, wherein the permanent magnet is continuously skewed.
固定子と回転可能に配置された回転子とを有し、
前記固定子は固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻回された固定子巻線とを有し、
前記回転子は回転子鉄心と前記回転子鉄心の周方向に設けられた複数の界磁極をそれぞれ構成する複数の永久磁石とを有しており、
前記永久磁石はその固定子側面が前記回転子鉄心の固定子側の面より固定子側に位置するように配置されており、さらに前記界磁極を構成する永久磁石は前記界磁極毎に逆極性となるように磁化されており、
前記永久磁石は、磁性粉体をSiO系の材料により結着して成形されていることを特徴とする永久磁石回転電機。
Having a stator and a rotor arranged rotatably,
The stator has a stator core and a stator winding wound around the stator core;
The rotor has a rotor core and a plurality of permanent magnets respectively constituting a plurality of field poles provided in the circumferential direction of the rotor core;
The permanent magnet is arranged such that the stator side surface is located on the stator side with respect to the stator side surface of the rotor core, and the permanent magnets constituting the field pole are of opposite polarity for each field pole. Is magnetized so that
The permanent magnet rotating electric machine is characterized in that the permanent magnet is formed by binding magnetic powder with a SiO-based material.
固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻回された3相の固定子巻線とを有する固定子と、回転可能に配置された回転子とを有しており、
前記回転子は回転子鉄心と前記回転子鉄心に保持された複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が周方向に形成され、前記界磁極を構成する永久磁石は前記界磁極毎に異なる極性に磁化されており、
前記永久磁石は、SiO系の材料がアモルファス状態で希土類磁性粉体を結着して形成されており、
前記永久磁石を形成する前記希土類磁性粉体は幅の広い第1の面と幅の狭い第2の面を有する扁平形状を成し、
扁平形状の前記希土類磁性粉体の前記第1の面が対向するように前記希土類磁性粉体が積層され、前記積層状態の希土類磁性粉体をアモルファス状態のSiO系結着剤が結着して前記永久磁石が形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
A stator having a stator iron core and a three-phase stator winding wound around the stator iron core, and a rotor arranged rotatably.
The rotor includes a rotor core and a plurality of permanent magnets held by the rotor core;
An even number of field poles constituted by the permanent magnets are formed in the circumferential direction on the rotor, and the permanent magnets constituting the field poles are magnetized with different polarities for each field pole,
The permanent magnet is formed by binding rare earth magnetic powder with an SiO-based material in an amorphous state,
The rare earth magnetic powder forming the permanent magnet has a flat shape having a wide first surface and a narrow second surface,
The rare earth magnetic powder is laminated so that the first surface of the flat-shaped rare earth magnetic powder faces each other, and the laminated rare earth magnetic powder is bound with an amorphous SiO-based binder. An in-vehicle permanent magnet rotating electrical machine in which the permanent magnet is formed.
固定子鉄心と3相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は回転子の界磁極を構成すると共に、前記回転子には偶数個の界磁極が周方向に形成されており、
前記永久磁石は、幅の広い第1の面と前記第1の面に比べ幅の狭い第2の面を有する扁平形状の希土類磁性粉体を前記第1の面が対向するように積層した積層状の希土類磁性粉体と、SiO2 が主成分でアルコキシ基を含有する結着剤とを有しており、
前記永久磁石を形成する扁平形状の希土類磁性粉体を、前記SiO2 を主成分とするアモルファス状態で連続膜形状の結着剤により結着して、前記永久磁石が形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
A stator having a stator core and a three-phase stator winding;
A rotor arranged to be rotatable with a gap between the stator and
The rotor includes a rotor core and a plurality of permanent magnets, and the permanent magnet constitutes a field pole of the rotor, and an even number of field poles are formed in the circumferential direction on the rotor. And
The permanent magnet is formed by laminating a flat rare earth magnetic powder having a first surface having a wide width and a second surface having a width smaller than that of the first surface so that the first surface faces each other. A rare earth magnetic powder and a binder containing SiO 2 as a main component and containing an alkoxy group,
In-vehicle use in which the permanent magnet is formed by binding the flat rare earth magnetic powder forming the permanent magnet with a continuous film-shaped binder in an amorphous state mainly composed of the SiO 2 Permanent magnet rotating electric machine.
請求項23乃至25に記載の永久磁石回転電機において、
前記磁性粉体は表面に10μm〜10nm厚の無機絶縁膜を有し、前記無機絶縁膜を有する磁性粉体をSiO2 により結着して前記永久磁石が形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
The permanent magnet rotating electric machine according to claim 23 to 25,
The magnetic powder has an inorganic insulating film having a thickness of 10 μm to 10 nm on the surface, and the permanent magnet is formed by binding the magnetic powder having the inorganic insulating film with SiO 2. Rotating electric machine.
固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻回された3相の固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子との間に空隙を設けて回転可能に配置された回転子とを有しており、
前記回転子は回転子鉄心と前記回転子鉄心に保持された複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が周方向に略等間隔に配置され、前記界磁極を構成する永久磁石は前記界磁極毎に逆極性に磁化されており、
前記永久磁石は、SiO2 を主成分とするアモルファス状態の結着剤で希土類磁性粉体を結着して、形成されており、
前記永久磁石を形成する前記希土類磁性粉体は第1の面と前記第1の面より幅の狭い第2の面を有する扁平形状を成しており、
前記永久磁石は、前記第1の面が互いに対向するように前記希土類磁性粉体が積層され前記積層状態の希土類磁性粉体をアモルファス状態の前記結着剤が結着した積層構造を主構造として有しており、
前記永久磁石は、主構造を成している前記積層構造の前記第1の面がほぼ固定子側を向くように、上記回転子に保持されている、車載用の永久磁石回転電機。
A stator having a stator core and a three-phase stator winding wound around the stator core, and a rotor rotatably disposed with a gap provided between the stator and the stator core; And
The rotor includes a rotor core and a plurality of permanent magnets held by the rotor core;
In the rotor, an even number of field poles constituted by the permanent magnets are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction, and the permanent magnets constituting the field poles are magnetized in reverse polarity for each field pole,
The permanent magnet is formed by binding rare earth magnetic powder with an amorphous binder mainly composed of SiO 2 ;
The rare earth magnetic powder forming the permanent magnet has a flat shape having a first surface and a second surface that is narrower than the first surface;
The permanent magnet has a laminated structure in which the rare earth magnetic powder is laminated so that the first surfaces face each other, and the laminated rare earth magnetic powder is bound to the amorphous binder. Have
The on-vehicle permanent magnet rotating electric machine, wherein the permanent magnet is held by the rotor so that the first surface of the laminated structure constituting the main structure faces substantially the stator side.
請求項27に記載の車載用の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は、その固定子側面が回転軸に垂直な面による断面状態において回転子の周方向の両サイドより中央部が固定子側に突出した曲線形状を成し、さらに前記主構造を成している積層構造の前記第1の面が前記断面状態においてほぼ固定子側を向くように形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
The in-vehicle permanent magnet rotating electric machine according to claim 27,
The permanent magnet has a curved shape in which a central portion protrudes toward the stator from both sides in the circumferential direction of the rotor in a cross-sectional state in which the stator side surface is perpendicular to the rotation axis, and further, the main structure is formed. An in-vehicle permanent magnet rotating electrical machine in which the first surface of the laminated structure is formed so as to face substantially the stator side in the cross-sectional state.
固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻回された3相の固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子との間に空隙を設けて回転可能に配置された回転子とを有しており、
前記回転子は回転子鉄心と前記回転子鉄心に保持された複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が周方向に略等間隔に配置され、前記界磁極を構成する永久磁石は前記界磁極毎に逆極性に磁化されており、
前記永久磁石は、SiO2を主成分とするアモルファス状態の結着剤で希土類磁性粉体を結着して、形成されており、
前記永久磁石を形成する前記希土類磁性粉体は第1の面と前記第1の面より幅の狭い第2の面を有する扁平形状を成しており、
前記永久磁石は、前記第1の面が互いに対向するように前記希土類磁性粉体が積層され前記積層状態の希土類磁性粉体をアモルファス状態の前記結着剤が結着した積層構造を主構造として有しており、
前記永久磁石は、主構造を成している前記積層構造の前記第1の面が回転子の回転軸にほぼ沿った方向を向くように、上記回転子に保持されている、車載用の永久磁石回転電機。
A stator having a stator core and a three-phase stator winding wound around the stator core, and a rotor rotatably disposed with a gap provided between the stator and the stator core; And
The rotor includes a rotor core and a plurality of permanent magnets held by the rotor core;
In the rotor, an even number of field poles constituted by the permanent magnets are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction, and the permanent magnets constituting the field poles are magnetized in reverse polarity for each field pole,
The permanent magnet is formed by binding rare earth magnetic powder with an amorphous binder mainly composed of SiO 2 ;
The rare earth magnetic powder forming the permanent magnet has a flat shape having a first surface and a second surface that is narrower than the first surface;
The permanent magnet has a laminated structure in which the rare earth magnetic powder is laminated so that the first surfaces face each other, and the laminated rare earth magnetic powder is bound to the amorphous binder. Have
The permanent magnet is a vehicle-mounted permanent magnet that is held by the rotor so that the first surface of the laminated structure forming the main structure faces a direction substantially along the rotation axis of the rotor. Magnet rotating electric machine.
請求項29に記載の車載用の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は、その固定子側面が回転軸に垂直な面による断面状態において回転子の周方向の両サイドより中央部が固定子側に突出した曲線形状を成し、さらに前記主構造を成している積層構造の前記第1の面が前記断面状態においてほぼ回転軸に沿った方向を向くように形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
The in-vehicle permanent magnet rotating electric machine according to claim 29,
The permanent magnet has a curved shape in which a central portion protrudes toward the stator from both sides in the circumferential direction of the rotor in a cross-sectional state in which the stator side surface is perpendicular to the rotation axis, and further, the main structure is formed. An in-vehicle permanent magnet rotating electrical machine in which the first surface of the laminated structure is formed so as to face a direction substantially along the rotation axis in the cross-sectional state.
請求項27乃至請求項30に記載の車載用の永久磁石回転電機において、
SiO2 を主成分とする結着剤はアルコキシ基を含有している、車載用の永久磁石回転電機。
The in-vehicle permanent magnet rotating electrical machine according to claim 27 to claim 30,
A permanent magnet rotating electrical machine for vehicle use in which the binder mainly composed of SiO 2 contains an alkoxy group.
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