JP2015104243A - 永久磁石埋込型回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子ごと、永久磁石となる中間成形体を焼結しても、回転子の鉄心の磁気特性を損なわず、鉄心の空孔内に密着して最大限に体積を確保できる永久磁石を備えた永久磁石埋込型回転子の製造方法を提供する。
【解決手段】未着磁の磁性粉末３２を鉄心１の永久磁石用の空孔１２に充填する磁性粉末充填工程と、磁界発生手段３９により鉄心１に外部から磁界を印加して磁性粉末３２の磁化容易軸を揃える磁化容易軸調整工程と、磁化容易軸調整工程後に空孔１２に充填した磁性粉末３２を軸方向に圧縮して、鉄心１の内部に中間成形体５２を形成する加圧工程と、中間成形体５２を内包する鉄心１を、真空中または不活性ガス中で軸方向に加圧しながら９００℃以下で焼結して焼結体６２を構成する焼結工程と、焼結体６２を鉄心１に内包したまま焼結体６２に着磁して永久磁石２を構成する着磁工程とを有する永久磁石埋込型回転子１００の製造方法を提供する。
【選択図】図３

Description

この発明は、回転電機に用いられる永久磁石埋込型回転子の製造方法に関するものである。

近年、モータなどの回転電機において、高性能化、高効率化、省エネルギー化の要請に伴い、ネオジムなどの希土類系磁石を利用した永久磁石界磁式回転電機が開発されている。このような回転電機に使用する回転子としては、回転子の鉄心の内部に磁石を埋め込んだ構造である永久磁石埋込型回転子が利用されている。永久磁石埋込型回転子は、磁石自身によるトルクに加えて、リラクタンストルクを利用することができるために、高トルクを必要とする自動車や電車用のモータとしての利用が拡大している。

また、永久磁石埋込型回転子では、電磁鋼板などで作られた回転子鉄心に円周方向に等間隔に複数の空孔を設け、これらの空孔内に永久磁石を埋め込んでいるため、回転中に永久磁石が遠心力によって飛び出すことがなく、飛散防止を簡易に行える。このため、高速回転型モータにも有用である。

従来の永久磁石埋込型回転子としては、回転子鉄心の空孔に永久磁石を挿入し、接着などにより固定するものがある。使用する磁石として、現在最も高い磁気特性を有するものは、ネオジム系焼結磁石である。ネオジム系焼結磁石は、磁石粉末を磁場中で圧縮成形した後、得られた中間成形体を焼結して製造するものである。このような焼結磁石を用いた永久磁石埋込型回転子は一般的に広く知られている。しかしながら、焼結磁石は、焼結時に密度が緻密化するために、大きく収縮してその形状に歪みが生じる。したがって、永久磁石埋込型回転子に焼結磁石を用いる場合には、焼結した磁石の形状を仕上げるための機械加工を施して、寸法精度を確保する必要がある。機械加工工程では、切削屑となって材料の無駄が発生する。また、加工工数が多くなり、高コスト化の要因となっていた。（例えば特許文献１）

そこで、磁石粉末と熱硬化性樹脂の混合物を回転子鉄心に直接充填し、鉄心内で混合物を熱間圧縮成形してボンド磁石を製造する方法が開示されている（特許文献２）。特許文献２によれば、混合物は熱処理による収縮がないため、形状精度がよく、形状仕上げの機械加工が不要であり、低コスト化が図られる。また、回転子鉄心の空孔内に直接磁石を形成するため、挿入、接着固定などの工数を更に削減することができる。

しかしながら、特許文献２に係る発明では、磁石粉末と樹脂の体積比率をみると樹脂が２０〜４０体積％含まれているため、焼結磁石に比べて磁石の密度が低く、回転子鉄心から発生する磁束量が小さくなる（磁石の残留磁束密度が低い）。また、回転子鉄心から発生する磁束量を焼結磁石なみに大きくするためには、混合物で作られたボンド磁石の体積を大きくする必要があり、回転子鉄心の寸法によっては必要な磁石の体積を確保できない場合がある。さらに鉄心の空孔の寸法が大きくなり、鉄心の歩留まりが悪くなる。また、ボンド磁石の場合、耐熱温度は混合する樹脂で決まり、一般的なエポキシ樹脂では１５０℃以上の環境で使用することは難しい。そこで、特許文献３に係る発明では、樹脂の材質を変えることで磁石粉末の量を９０体積％まで上げることができる方法を開示しているが、やはり焼結磁石ほどの磁束量を得ることはできない。

特開２０００−３７０５３号公報 特開平１１−２３８６４０号公報 特開２００９−４４７９５号公報

永久磁石埋込型回転子において、磁性粉末を直接回転子の空孔に充填し、回転子ごと焼結磁石を製造すれば、永久磁石の密度は高くなり、発生する磁束は大きくなる。従って、大きなトルクを発生する回転子を得ることができる。しかしながら、一般的な焼結磁石の焼結温度は、１０００〜１１００℃と高いため、回転子鉄心を構成する電磁鋼板の結晶粒が粗大化し、鉄心の磁気特性が著しく低下してしまうという課題があった。

また、回転子鉄心の空孔の形状に沿う様に形成された磁性粉末からなる中間成形体は、焼結により収縮し、空孔と焼結磁石の間に空隙が生じてしまい、永久磁石が固定されない、また、必要な永久磁石の体積を確保できないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転子ごと、永久磁石となる中間成形体を焼結しても、回転子の鉄心の磁気特性を損なわず、鉄心の空孔内に密着して最大限に体積を確保できる永久磁石を備えた永久磁石埋込型回転子の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る永久磁石埋込型回転子の製造方法は、回転子の鉄心の内部に、複数の永久磁石が、前記回転子の周方向に等間隔に埋め込まれて配置された永久磁石埋込型回転子の製造方法において、
未着磁の磁性粉末を前記鉄心の前記永久磁石用の空孔に充填する磁性粉末充填工程と、
磁界発生手段により前記鉄心に外部から磁界を印加して前記磁性粉末の磁化容易軸を揃える磁化容易軸調整工程と、
前記磁化容易軸調整工程後に前記空孔に充填した前記磁性粉末を前記回転子の軸方向に圧縮して、前記鉄心の内部に中間成形体を形成する加圧工程と、
前記中間成形体を内包する前記鉄心を、真空中または不活性ガス中で前記回転子の軸方向に加圧しながら９００℃以下で焼結して焼結体を構成する焼結工程と、
前記焼結体を前記鉄心に内包したまま前記焼結体に着磁して永久磁石を構成する着磁工程と、
前記鉄心に回転軸を圧入する回転軸圧入工程とを有するものである。

この発明に係る永久磁石埋込型回転子の製造方法によれば、熱処理と同時に中間成形体を鉄心の軸方向に加圧するため、焼結体の密度の緻密化に必要な温度を９００℃以下に低減することができ、鉄心を構成する電磁鋼板の焼鈍温度以下で永久磁石を製造できる。これにより、電磁鋼板の結晶粒が粗大化して電磁鋼板の磁気特性を著しく劣化させることがない。

この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転子の正面図と断面図である。 この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転子の他の例を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係る永久磁石の製造過程における中間成形体の製造装置の概略を表す概念図である。 この発明の実施の形態１に係る中間成形体の製造装置の磁界発生手段の上面図である。 本発明の実施の形態１に係る永久磁石を製造する過程で成形する焼結体の製造装置の概略を示す概念図である。 永久磁石にラジアル異方性を持たせるための製造装置の概念図である。 図６の正面図である。 この発明の実施の形態１に係る焼結体の着磁装置の概念図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転子の製造方法を、図を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転子１００（以下、単に回転子１００という）の正面図である。
図１（ｂ）は、回転子１００を回転軸の中心で切断した断面図である。
図２は、回転子１００の他の例を示す正面図である。
図１に示すように、回転子１００は、電磁鋼板からなる鉄心片１１を積層して構成する回転子鉄心１（以下単に鉄心１という）と、鉄心１の内部に埋設された永久磁石２と、鉄心１の中心を軸方向に貫通して嵌合する、回転軸３からなる。

鉄心１には、円周方向に等間隔に永久磁石２用の空孔１２が配設されている。空孔１２の形状は、図２に示す空孔１２ｂのように、鉄心１の内周側壁面１２１及び外周側壁面１２２を曲面としてもよく、空孔１２、１２ｂの数は２の倍数であればよい。

なお、以下で使用する「磁性粉末」とは、永久磁石２の原料となる磁性を有する粉末の集合体をいう。また、「中間成形体」とは、磁性粉末の磁化容易軸を、永久磁石２の磁極の配置に合わせて揃えて加圧したもので、永久磁石２を製造する過程での中間品である。また、「焼結体」とは、中間成形体を所定の温度で焼結して固めたもので、永久磁石２の着磁前の状態の中間品をいう。

次に本実施の形態で使用する磁性粉末の構成について説明する。まず、原料として、２７．５質量％の軽希土類元素（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｙ、Ｓｃを指す）と、１．５質量％の重希土類元素（Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを指す）と、０．５〜１．５質量％のＢ（硼素）と、残部のＦｅ及び不可避不純物とからなる原料合金を用意する。

原料合金の製造方法としては、ストリップキャスト法を用いる。各原料の混合物をアルゴンガス雰囲気中において高周波溶解によって１５００℃程度に加熱して溶湯とし、単ロール法によって急冷して板厚０．３ｍｍ程度の鱗片状合金を製造する。
本実施の形態では、軽希土類にＮｄを、重希土類にはＤｙを用いた。その後、原料合金を水素炉で熱処理し、水素脆性化処理を行う。

この原料合金を０．１〜数ｍｍ程度の大きさに破砕して粗粉末とし、さらに、粗粉末をジェットミル粉砕装置に投入し、窒素ガスの気流を使って磁性粉末となるまで微粉砕する。この状態での磁性粉末の粒径は、０．１〜１０μｍの大きさであり、平均粒径は、約５μｍ程度である。

次に、本実施の形態で使用する回転子１００の鉄心１について説明する。
鉄心１は、厚み０．５ｍｍの電磁鋼板を順送プレスにより打ち抜き、積層、カシメにより一体化して積層鉄心としている。鉄心１には周方向に等間隔に６個の永久磁石用の貫通孔（空孔１２）が設けられており、極数は６極である。

次に、回転子１００の製造工程の概略を説明する。
本実施の形態では、以下の製造工程を順に実施して回転子１００を製造する。
１．磁性鋼板から鉄心片１１の外周と、内周と、永久磁石用の空孔と回転軸用の軸孔を打ち抜いて（打ち抜き工程）積層し（積層工程）、鉄心１を得る鉄心製造工程。
２．鉄心１の空孔１２と充填ガイド内に磁性粉末を充填する磁性粉末充填工程。
３．磁性粉末に外部から磁界を印加して磁性粉末の磁化容易軸を所定の方向に揃える磁化容易軸調整工程。
４．磁性粉末を加圧して鉄心１の空孔１２内に永久磁石２となる前の中間成形体を形成する加圧工程。
５．中間成形体ごと鉄心１を真空中、または不活性ガス中に投入し、鉄心１全体を加熱しながら鉄心１内の中間成形体を加圧して焼結体を構成する焼結工程。
６．焼結体が埋め込まれた鉄心１に、外部磁界を印加して着磁して永久磁石２とする着磁工程。
７．回転軸圧入工程。

次に、本実施の形態に係る回転子１００の永久磁石２を製造する過程で製造する中間成形体の製造装置の構成について説明する。
図３は、中間成形体の製造装置３０の概略を表す概念図である。
図４は、中間成形体の製造装置３０の磁界発生手段３９の上面図である。

図３に示すように、中間成形体の製造装置３０は、ダイプレート３１を備え、ダイプレート３１上に配置されて鉄心１を載せるためのパレット４０を備える。充填ガイド３６は、鉄心１に設けられた空孔１２内に磁性粉末３２を充填する作業の補助器具である。充填ガイド３６には、図１（ａ）、（ｂ）に示す鉄心１の６つの空孔１２と同じ断面形状、配置の空孔３５を設けている。鉄心１の上面に、充填ガイド３６を置くと、鉄心１のそれぞれの空孔１２と、その上に載る空孔３５は、図３の上下方向に真っ直ぐに連通する。

充填ガイド３６の上方には、上パンチ３７を備える。上パンチ３７は、空孔１２、３５内に充填した磁性粉末３２を上方から圧縮するために空孔３５の上部から挿入する圧縮棒３７１を有する。圧縮棒３７１は、鉄心１の軸方向に垂直な断面が空孔３５、１２と同形状であり、充填ガイド３６の空孔３５及び鉄心１の空孔１２と同数設けられている。

後述する磁性粉末３２の圧縮、および中間成形体の焼結により、焼結体は、鉄心１の軸方向（図３の加圧方向Ａの方向）に縮む。空孔３５、１２に充填時の磁性粉末３２の密度は、２〜３．５ｇ／ｃｍ＾３であり、中間成形体の密度は約３．５〜４．５ｇ／ｃｍ＾３である。更に、中間成形体を焼結した焼結体の密度は、約７．５ｇ／ｃｍ＾３にまで到達する。したがって、焼結後に鉄心１の軸長と同じ長さの永久磁石２を得るためには、それぞれの中間生成物の収縮分を見込んだ長さの空孔３５を有する充填ガイド３６が必要である。

電磁石３３は、鉄心１に充填された磁性粉末３２に磁場を印加するために設けている。また、図３には図示はしないが、上パンチ３７を上下に移動させ、磁性粉末３２を加圧方向Ａの方向に圧縮成形するための加圧プレスを備えている。なお、パレット４０、鉄心１、充填ガイド３６、上パンチ３７は、図３の状態で次工程にそのまま移動できる。

次に、中間成形体の製造装置３０の磁界発生手段について説明する。
図４に示すように、鉄心１の外周に環状の強磁性部材からなる磁界発生手段３９が配置されており、この磁界発生手段３９には、鉄心１の空孔１２の数と同じ数のコイル溝３９ａが設けられている、そして、このコイル溝３９ａ内に、図３の電磁石３３を構成するコイルを巻線している。コイル溝３９ａは、鉄心１の周りに等間隔で配置されている。

隣接する電磁石３３のコイルに電流を流す方向は、互いに逆向きである。各電磁石３３に直流の電流を流すと静磁場が発生し、鉄心１に流れ込む磁界の流れ４４を形成する。この磁界の流れ４４により複数の空孔３５、１２内に充填した磁性粉末３２の磁化容易軸の方向を同時に所定の方向に揃える。これにより、磁性粉末３２の磁化容易軸の方向が、図４の磁界の流れに沿って連続的に変化するような極異方性と呼ばれる配向方向となる磁性粉末３２からなる中間成形体を製造することができる。

なお、電磁石３３には、パルス状の電流を流してパルス磁界を印加してもよい。
図６は、永久磁石２にラジアル異方性を持たせるための製造装置３０ｂの断面図である。
図７は、図６の正面図である。
回転電機のトルクむらを抑制する必要がない場合には、図６と図７に示すようなラジアル異方性の磁極を形成してもよい。図６に示すように、電磁石３３ｂの配置については、鉄心１をはさむように上下に一対の電磁石３３ｂを備えており、鉄心１に向かって同極性の磁場を印加して反発させ、図７に示すようにラジアル方向に磁場を発生させる構造にし、磁性粉末３２の磁化容易軸の方向がラジアル方向となる中間成形体を製造してもよい。

次に、一般的な回転電機のトルクについて説明する。回転電機において、トルクむらの低減は重要な課題である。トルクむらを抑制するために、磁性粉末３２の磁化容易軸の方向を揃えて回転子１００の表面に発生する磁束密度分布を正弦波に近づける手段が知られている。そのための磁界発生手段として、鉄心の外周に複数のコイルを配置し、コイルに電流を流して複数の磁極を形成する方法があり、極異方性配向と呼ばれる。上述の中間成形体の製造装置３０では、磁性粉末３２を極異方性配向に適した磁化容易軸に揃えている。

次に、一般的な焼結磁石について説明する。焼結磁石は、焼結時の収縮率に異方性があり、磁化容易軸に平行な方向は、磁化容易軸に直交する方向に比べて収縮率が大きい特徴を有する。したがって、例えば、図４のように磁化容易軸が連続的に変化する状態の中間成形体だけを無加圧で焼結して焼結体を製造する場合には、焼結体の形状歪みが大きくなる。このため、機械加工による焼結体の形状仕上げが必要となり、削り代が大きくなって加工コストが増加する。また、形状歪みを抑えるために予め収縮差を考慮して金型のキャビティの形状を工夫すると、金型が複雑になってしまう。

次に、中間成形体の製造装置３０を用いて中間成形体を製造する方法を説明する。電磁鋼板からなる鉄心片１１を複数積層した（積層工程）鉄心１をパレット４０上にセットし、鉄心１の上方から、複数の空孔１２の上端位置と対応する充填ガイド３６の複数の空孔３５の下端位置が重なるように充填ガイド３６を配置する。次に、充填ガイド３６をセットした状態で、空孔３５の上端から空孔３５とこれに連通する鉄心１の空孔１２に磁性粉末３２を充填する（磁性粉末充填工程）。この工程は、図３に示す上パンチ３７や電磁石３３等は無い場所でおこなう。

その後、上パンチ３７を充填ガイド３６の上にセットし、鉄心１をパレット４０ごとダイプレート３１上にセットする。このとき、鉄心１と充填ガイド３６と上パンチ３７は、磁界発生手段３９の電磁石３３の間にセットされる。次に、電磁石３３により磁場を印加して鉄心１内の磁性粉末３２の磁化容易軸方向を揃えて配向させ（磁化容易軸調整工程）、プレスを用いて上パンチ３７を加圧方向Ａの方向に加圧して中間成形体を得る（加圧工程）。中間成形体の成形時の加圧力は、０．１〜２ｔ／ｃｍ＾２である。図示はしないが、本実施の形態における加圧手段はサーボモータを使用している。また、油圧やエアーシリンダーなどでもよい。その後、先の配向時と磁極の向きが反対になるように磁界を印加し、中間成形体を脱磁した後、上パンチ３７を脱圧する。

出来上がった中間成形体は、ハンドリングする必要がないため、中間成形体の製造時は必ずしも加圧の必要はなく、磁場中での中間成形体の密度を３ｇ／ｃｍ＾３以上に上げることができればよい。また、静磁場を使った磁場中成形では、磁性粉末３２に印加される磁束密度はおよそ１．５〜２Ｔ程度であるため、充填密度は２．５ｇ／ｃｍ＾３以下が望ましい。また、パルス電流を流した電磁石によってパルス磁場を発生させる場合には、３〜５Ｔと高い磁束密度を印加することができる。したがって、より充填ガイド３６の長さを短くするために、充填密度を約２．８〜３．５ｇ／ｃｍ＾３に高め、３Ｔ以上の強い磁場を印加して配向させる（磁化容易軸を揃える）方法を用いてもよい。

なお、磁場中成形後の密度が３ｇ／ｃｍ＾３未満の場合には、鉄心１を次工程へ搬送中に、振動により磁性粉末３２が動き、磁化容易軸方向が乱れてしまう恐れがある。したがって、好ましくは中間成形体を成形した後の密度は、４ｇ／ｃｍ＾３以上が望ましい。また、鉄心１は、薄い鉄心片１１が積層されているため、磁性粉末３２の加圧中に鉄心片１１の積層間に磁性粉末３２が入り込み、積層間の距離が離れて鉄心の軸長が変化してしまう可能性がある。磁性粉末３２の積層間への食い込みを防止するために、図３に示すように、鉄心１の充填ガイド３６を上から加圧するためのガイド押さえ３８を設け、磁性粉末３２を成形する時には鉄心１を上方から加圧することで鉄心の積層間の距離が離れてしまうことを防止してもよい。

次に、中間成形体を焼結する焼結体の製造装置について説明する。
図５は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石２を製造する過程で成形する焼結体の製造装置５０を示す概念図である。
製造装置５０は、図示しない真空チャンバに収められており、中間成形体５２が入った鉄心１をパレット４０ごと載せるダイプレート５３と、中間成形体５２を加圧する上パンチ３７と、鉄心１を積層方向に加圧するためのガイド押さえ５８と、鉄心１の外周を押さえ込むためのダイ押さえ５９と、鉄心１を中間成形体５２ごと加熱するヒータ５１とを備えている。なお、上述の中間成形体５２の製造装置３０で形成した中間成形体５２は、鉄心１に封入された状態で、パレット４０ごと本装置５０に搬送される。

次に、本装置５０を用いて中間成形体５２を焼結し、焼結体を製造する方法について説明する。
パレット４０上に載置された中間成形体５２が入った鉄心１及び充填ガイド３６、上パンチ３７をダイプレート５３にセットし、ガイド押さえ５８により鉄心１と充填ガイド３６を上方から加圧固定する。また、ダイ押さえ５９により鉄心１を周囲から径方向、内側に向かって押圧して固定する。その後、充填ガイド３６と鉄心１を真空下で７００〜９００℃に加熱する。焼結磁石は、液相焼結であるために、６００℃以上で液相が出現し、焼結収縮が徐々に始まる。したがって、中間成形体５２が６００℃以上になってから上パンチ３７の圧縮棒３７１により中間成形体５２の加圧を開始することが望ましい。なお、加熱温度を９００℃より大きくすると、鉄心１が焼鈍されて磁気特性を損なうので好ましくない。

図５の下方に中間成形体５２を加圧することにより、焼結収縮の方向は加圧方向に制限され、加圧方向と直交する方向（図５の左右方向）には収縮が抑えられる。すなわち、上方から押圧されることにより、中間成形体５２は、図５の左右方向に押し広げられるからである。このときの加圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上であり、より好ましくは加圧力は１０００ｋｇ／ｃｍ＾２以上である。なお、加圧力は鉄心１が変形しない程度の圧力にする必要がある。また、必ずしも定圧加圧とする必要はなく、永久磁石２の軸長を安定させるために定位置加圧を採用してもよい。また、焼結体の製造装置５０を使用する環境は真空中でもよく、不活性ガス中でもよい。

焼結工程の具体例としては、鉄心１を真空雰囲気下で６００℃にて３時間、昇温した後、加圧力１５００ｋｇ／ｃｍ＾２で中間成形体５２への上方からの加圧を開始し、さらに８５０℃になるまで２時間で昇温する。さらに加圧した状態で８５０℃で１０時間保持し、その後鉄心ごとアルゴン雰囲気下で中間成形体５２を冷却し、永久磁石２の前段階である焼結体を得る。

図８は、この発明の実施の形態１に係る焼結体６２の着磁装置７０の概念図である。着磁装置７０は、中間成形体の製造装置３０の下半分とほぼ同じ構成である。異なる部分は、電磁石７３が鉄心１の高さと同じ位置までとなるだけである。鉄心１の外周側から磁界を印加することにより焼結体６２が着磁されて永久磁石２となった回転子１００を得る。着磁には、図３の磁界発生手段３９と同じような構成で、極異方性を持たせる磁界を印加すれば良い（着磁工程）。最後に、永久磁石２が埋め込まれた鉄心１の中心の空孔に回転軸３を圧入すると回転子１００が完成する（回転軸圧入工程）。

本発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転子の製造方法によれば、熱処理と同時に中間成形体５２を鉄心１の軸方向に加圧するため、焼結体６２の密度の緻密化に必要な温度を９００℃以下に低減することができ、鉄心１を構成する電磁鋼板の焼鈍温度以下で永久磁石２を製造できる。これにより、電磁鋼板の結晶粒が粗大化して電磁鋼板の磁気特性を著しく劣化させることがない。

また、熱処理と同時に鉄心１の軸方向に中間成形体５２を加圧するため、焼結時には中間成形体５２は鉄心１の軸方向に平行な方向には収縮するが、軸方向に垂直な方向には収縮せずに広がる。これにより鉄心１の空孔１２の内壁に中間成形体５２が密着した状態で焼結され、焼結体６２（永久磁石２）と鉄心１の空孔１２の間に隙間が生じることがなく、永久磁石２を空孔１２内に密着して固定することができる。

また、鉄心１を構成する電磁鋼板は、鉄心１の軸方向に積層されているため、電磁鋼板の空孔の１２の壁面の凹凸に沿って永久磁石２が形成され、接着剤を用いることなく永久磁石２を鉄心１の空孔１２内に固定できる。

また、積層間の凹凸に沿って永久磁石２が形成されているために、回転子の軸方向へ磁石抜けることを防止できる。したがって、永久磁石２に形状仕上げのための機械加工を施す必要がなく、ネットシェイプを実現でき、従来の形状仕上げを施した永久磁石を鉄心の空孔に挿入し、接着固定する方法に比べて、工数を大幅に削減し、低コスト化が可能である。

さらに、機械加工により発生する加工屑をなくすことができ、永久磁石２の歩留まりを向上できるため、希土類元素を効率的に使用できる。また、永久磁石挿入時の割れ、欠けなども発生しないので、磁石材料の歩留まり向上を図ることができる。

また、たとえばラジアル方向に磁化容易軸方向が揃うように磁場を印加されている（配向されている）場合には、加圧方向と磁化容易軸方向が直交しているために、加圧、熱処理時の磁化容易軸の乱れが少ない。また、回転子１００の鉄心１を金型代わりに使って永久磁石２を製造するため、別々の金型を使った成形や、機械加工などの形状変更によって工程に段取り換えが発生することもなく、変種変量生産が可能となる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００ 永久磁石埋込型回転子、１ 回転子鉄心、１１ 鉄心片、
１２，１２ｂ 空孔、１２１ 内周側壁面、１２２ 外周側壁面、２ 永久磁石、
３ 回転軸、３０，３０ｂ 中間成形体の製造装置、３１ ダイプレート、
３２ 磁性粉末、３３，３３ｂ 電磁石、３５ 空孔、３６ 充填ガイド、
３７ 上パンチ、３９ 磁界発生手段、３９ａ コイル溝、４０ パレット、
５０ 焼結体の製造装置、５１ ヒータ、５２ 中間成形体、５３ ダイプレート、
６２ 焼結体、７０ 着磁装置、７３ 電磁石、３７１ 圧縮棒、Ａ 加圧方向。

Claims (6)

1. 回転子の鉄心の内部に、複数の永久磁石が、前記回転子の周方向に等間隔に埋め込まれて配置された永久磁石埋込型回転子の製造方法において、
   未着磁の磁性粉末を前記鉄心の前記永久磁石用の空孔に充填する磁性粉末充填工程と、
   前記鉄心に外部から磁界を印加して前記磁性粉末の磁化容易軸を揃える磁化容易軸調整工程と、
   前記磁化容易軸調整工程後に前記空孔に充填した前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮して、前記鉄心の内部に中間成形体を形成する加圧工程と、
   前記中間成形体を内包する前記鉄心を、真空中または不活性ガス中で前記軸方向に加圧しながら９００℃以下で焼結して、前記中間成形体を焼結体として構成する焼結工程と、
   前記焼結体を前記鉄心に内包したまま前記焼結体に着磁して永久磁石を構成する着磁工程と、
   前記鉄心に回転軸を圧入する回転軸圧入工程とを有する永久磁石埋込型回転子の製造方法。
2. 前記加圧工程において、前記鉄心を前記軸方向に加圧する請求項１に記載の永久磁石埋込型回転子の製造方法。
3. 前記焼結工程において、前記鉄心を外周から前記鉄心の径方向内側に向かって押圧する請求項１又は請求項２に記載の永久磁石埋込型回転子の製造方法。
4. 前記磁化容易軸調整工程において、前記磁性粉末に印加する磁界は前記軸方向と直交する方向であり、
   前記加圧工程により前記磁性粉末を加圧する方向は、前記軸方向である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転子の製造方法。
5. 前記鉄心は、積層鉄心である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転子の製造方法。
6. 前記永久磁石は、希土類焼結磁石である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転子の製造方法。

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