JP2011216667A - 希土類永久磁石及びそれを用いたモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】希土類焼結磁石は、磁石素体11と、前記磁石素体の表面に形成される被覆層とを有し、前記被覆層が、前記磁石素体に対して垂直方向に±10°の範囲内で成長した柱状結晶13と、前記柱状結晶から前記柱状結晶とは異なる方向に成長した双晶14とを含み、前記柱状結晶の存在比率が、前記磁石素体の表面に形成される前記被覆層に対して20%以上80%以下である。
【選択図】図2
Description
本実施形態の希土類永久磁石10の製造方法について説明する。磁石素体11の各構成元素の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスト(SC)法等を行なうことにより原料合金を作製する。原料金属は、例えば、希土類金属や希土類合金、純鉄、フェロボロン、またはこれらの合金が挙げられる。これらを用い、所望とする希土類焼結磁石の組成を有する原料合金を作製する。なお、原料合金としては、組成が異なる複数のものを用いてもよい。
本実施形態に係る被覆層を備える希土類永久磁石10をモータに用いた好適な実施形態について説明する。本実施形態に係る被覆層を備える希土類永久磁石10をSPMモータやIPMモータの永久磁石として適用した一例について説明する。図4は、本実施形態に係る被覆層を備える希土類永久磁石を適用したSPMモータの内部構造の一例を示す説明図である。本実施形態のSPMモータ20は、円筒状のロータ21とステータ22とを有している。図4に示すように、ロータ21は、円筒状のロータコア23と永久磁石24と磁石挿入スロット25とを有する。永久磁石24は、磁石挿入スロット25内に設けられている。永久磁石24は、円筒状のロータコア23の内周面に沿ってN極とS極が交互に並ぶように複数設けられている。永久磁石24は、本実施形態に係る被覆層を備える希土類永久磁石10が用いられる。ステータ22はロータ21の内側に配置されている。ステータ22は、外周面に沿って設けられた複数のステータコア26を有している。ステータコア26には、コイル27が巻装されている。このステータコア26と永久磁石24とは互いに対向するように配置されている。ステータ22は、電磁気的作用によってロータ21にトルクを与え、ロータ21は円周方向に回転する。
[実施例1]
Nd14Dy1Fe78B7の組成を有するインゴットを、スタンプミル及びボールミルにより粉砕し、所望の組成を有する合金粉末を得た。
下記表2の組成を有するめっき浴(pH:4.5、温度:50℃)を用いて、電流密度0.2A/dm2、被着面積比が1/2.0となるようにして、被覆層として磁石素体の表面にNiめっき膜を形成したこと以外は、実施例1と同様にして希土類永久磁石を得た。
下記表3の組成を有するめっき浴(pH:4.0、温度:50℃)を用いて、電流密度0.1A/dm2、被着面積比が1/3.0となるようにして、被覆層として磁石素体の表面にNiめっき膜を形成したこと以外は、実施例1と同様にして希土類永久磁石を得た。
下記表4の組成を有するめっき浴(pH:4.0、温度:50℃)を用いて、電流密度0.01A/dm2、被着面積比が1/3.0となるようにして、被覆層として磁石素体の表面にNiめっき膜を形成したこと以外は、実施例1と同様にして希土類永久磁石を得た。
下記表5の組成を有するめっき浴(pH:4.5、温度:50℃)を用いて、電流密度0.8A/dm2、被着面積比が1/1.5となるようにして、被覆層として磁石素体の表面にNiめっき膜を形成したこと以外は、実施例1と同様にして希土類永久磁石を得た。
被覆層の結晶構造の評価は、被覆層を収束イオンビーム(Focused Ion Beam:FIB)で断面加工した後、走査イオン顕微鏡(Structured Illumination Microscopy:SIM)で観察、撮影した。撮影した画像を2次元フーリエ変換することで、結晶の成長方向(角度)と当該角度をもつ結晶の頻度(割合)とを算出した。算出された結晶の成長方向(角度)と当該角度をもつ結晶の頻度(割合)とから、被覆層(めっき)の面積に対する柱状結晶の存在比率(%)と、柱状結晶の存在比率(%)に対する双晶の存在比率(%)の割合と、被覆層(めっき)の面積における柱状結晶と双晶との存在比率(%)の合計とを求めた。なお、柱状結晶の存在比率(%)に対する双晶の存在比率(%)の割合は、被覆層(めっき)における柱状結晶の存在比率を1とした。実施例1から実施例4、比較例1の評価結果を下記表6に示す。
市販の微小ビッカース硬度計を用いて、希土類永久磁石の被覆層のビッカース硬度(Hv)を計測した。この計測結果を下記表6に示す。
上述の通り作製した希土類永久磁石を用いて、ダイレクトドライブ方式の(ダイレクトドライブ)モータ((Direct Drive) motor:DDモータ)を組み立てた。DDモータは、ロータが24極、ステータが36スロットのアウターロータ方式の3相のダイレクトドライブブラシレスDCモータとした。このDDモータを、降塵試験装置内に設置し、「JIS C60068−2−68」に準拠して砂塵(降塵)試験を行った(試験種類:試験Lb)。砂塵試験中に、DDモータを、3相インバータ正弦波駆動により回転数1400rpmで所定時間(1日から30日間)連続駆動させた。実施例1から実施例4、比較例1の結果を下記表7に示す。
A:希土類永久磁石の被覆層の摩耗量が1μm以下であり、且つ被覆層の表面の傷部にクラックが発生していないもの
B:摩耗量が1μm以上であり、且つ被覆層の表面の傷部にクラックが発生していないもの
C:被覆層の表面の傷部にクラックが発生しているもの
D:磁石素体が露出しているもの
上述の砂塵試験後のDDモータを分解して取り出した希土類永久磁石を、温度85℃、相対湿度85RH%に維持された恒温恒湿槽に500時間保持し、保持前後における外観変化を目視にて評価した。評価基準は、以下のA、Bに分類して各評価を行った。実施例1から実施例4、比較例1の各評価結果を下記表7に示す。
A:外観変化が認められなかったもの
B:傷部から発錆びが認められたもの
11 磁石素体
12 被覆層
13 柱状結晶
14 双晶
20 SPMモータ
21、31 ロータ
22、32 ステータ
23、33 ロータコア
24、34 永久磁石
25、35 磁石挿入スロット
26、36 ステータコア
27、37 コイル
30 IPMモータ
Claims (8)
- 磁石素体と、前記磁石素体の表面に形成される被覆層とを有し、
前記被覆層が、前記磁石素体の表面の接線に対して垂直方向に±10°の範囲内で成長した柱状結晶と、前記柱状結晶から前記柱状結晶とは異なる方向に成長した双晶とを含み、
前記磁石素体の表面に形成される前記被覆層の面積に対する前記柱状結晶の存在比率が、20%以上80%以下であることを特徴とする希土類永久磁石。 - 前記双晶が、前記磁石素体の表面の接線に対して30°と60°と120°と150°との各々の方向から±5°の範囲内に結晶方向をもつ結晶である請求項1に記載の希土類永久磁石。
- 前記被覆層における前記柱状結晶の存在比率を1としたときの前記柱状結晶の存在比率に対する前記双晶の存在比率の割合が、0.1以上0.6以下である請求項1又は2に記載の希土類永久磁石。
- 前記被覆層における前記柱状結晶と前記双晶との存在比率の合計が、45%以上90%以下である請求項1から3の何れか一つに記載の希土類永久磁石。
- 前記被覆層が、金属層である請求項1から4の何れか一つに記載の希土類永久磁石。
- 前記被覆層が、電気めっきで形成される請求項1から5の何れか一つに記載の希土類永久磁石。
- 前記被覆層が、Niを含むNiめっき膜である請求項1から6の何れか一つに記載の希土類永久磁石。
- 請求項1から7の何れか一つに記載の希土類永久磁石を含むことを特徴とするモータ。
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