JP2615844B2 - 永久磁石回転子 - Google Patents
永久磁石回転子Info
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- JP2615844B2 JP2615844B2 JP63122693A JP12269388A JP2615844B2 JP 2615844 B2 JP2615844 B2 JP 2615844B2 JP 63122693 A JP63122693 A JP 63122693A JP 12269388 A JP12269388 A JP 12269388A JP 2615844 B2 JP2615844 B2 JP 2615844B2
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- Japan
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- magnet
- ring
- permanent magnet
- rotor
- rare earth
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
本発明は、ステッピングモータ、ブラシレスモータな
どのロータに使用する永久磁石回転子に関する。
どのロータに使用する永久磁石回転子に関する。
たとえば、ステッピングモータのロータは、高い応答
性すなわち入力に応じた速やかな回転始動と停止とを要
求されるから、極力軽く製作して、慣性モーメントを小
さくしなければならない。 このような用途に向ける回転子として、リング状に形
成し多極着磁した永久磁石を用いたものが多く用いられ
ている。 リング状の磁石は、希土類鉄磁石、代表的にはNd−Fe
−Ｂ系の磁石であって、ラジアル方向の磁気異方性を有
するものがとくに好適である。Nd−Fe−Ｂ系の磁石合金
を超急冷して得た粉末を成形し、熱間で塑性変形させる
と、圧縮歪みの方向に磁気異方性を生じることが知られ
ている（特開昭60−100402号）。出願人は、この原理を
利用してラジアル異方性のリング状磁石を製造する技術
を開発し、最大エネルギー積（BH）max＝30MGOe以上の
高い特性をもったリング状磁石を量産する方法を確立し
た。 従来の永久磁石回転子に使用されたリング状磁石はSm
−Co系のものが多く、この磁石は高性能であるが比重が
大きいので、回転子を軽量につくるため回転軸固定部材
をアルミニウムやプラスチックで製造して、接着一体化
することが行なわれていた。 ところが、上記の希土類鉄磁石は熱膨脹係数αが常用
の材料より小さく、代表的なNd−Fe−Ｂ系では０〜200
℃の温度領域において、α＝６×10-6/℃程度であり、
とくに磁気異方性の方向と垂直な方向には、−1.3×10
-6/℃とマイナスの値を示す。 これに対し、アルミニウムはα＝24×10-6/℃、エポ
キシ樹脂はα＝50〜100×10-6/℃、ナイロンはα＝30〜
120×10-6/℃と、常用の材料はいずれも高い熱膨脹係数
をもっている。 従って、従来の手法でリング状磁石と回転軸固定部材
とを一体にして回転子をつくると、温度変化の大きい環
境では磁石が割れたりプラスチックが変形したりして、
使用に耐えないことがある。 よく知られているように、熱膨脹係数の小さい合金が
何種かあるが、それらはいずれも比重が大きいから、リ
ング状磁石と組み合わせると回転子の慣性モーメントを
大きくしてしまい、折角高性能の磁石を使用する意義が
失われてしまう。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、Nd−Fe−Ｂ系に代表される希土類鉄
磁石のもつ高い磁気特性を活用し、温度変化の大きな条
件にも耐えて使用できる、慣性モーメントの小さな永久
磁石回転子を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の永久磁石回転子は、一例を第１図および第２
図に示すように、リング形状を有する希土類鉄磁石のリ
ング（１）の内部に、ほぼ円板形状を有する炭素製の回
転軸固定部材（２）を一体にとりつけ、回転軸（３）を
設けてなる。 炭素材料は、発熱体、各種耐熱治具、ルツボなどの在
来の用途に加えて、近年では構造材としての用途が拡が
りつつあり、それに適した材料も種々市販されるように
なった。熱膨脹係数も、１〜５×10-6/℃の範囲で選択
できるから、強度などを含めて使用条件をみたすものが
容易に入手できるであろう。回転軸固定部材への加工
は、機械加工によるほか、量産品種は成型により直接製
造してもよい。 リング状磁石（１）と回転軸固定部材（２）との一体
化は、従来どおり適宜の接着剤を使用すればよい。固定
部材（２）と回転軸（３）との接合も同様である。回転
軸をプラスチック製とした場合は、単に圧入するだけで
足りる場合もある。小型のものは、固定部材と回転軸と
を、炭素の棒の機械加工により一体に製造することもで
きる。 なお、希土類鉄磁石は錆びやすいことが弱点である
が、これは、回転子としたときに露出している表面を、
非磁性金属または合成樹脂の薄膜で被覆して防錆処理を
することにより、実際上解決できる。
性すなわち入力に応じた速やかな回転始動と停止とを要
求されるから、極力軽く製作して、慣性モーメントを小
さくしなければならない。 このような用途に向ける回転子として、リング状に形
成し多極着磁した永久磁石を用いたものが多く用いられ
ている。 リング状の磁石は、希土類鉄磁石、代表的にはNd−Fe
−Ｂ系の磁石であって、ラジアル方向の磁気異方性を有
するものがとくに好適である。Nd−Fe−Ｂ系の磁石合金
を超急冷して得た粉末を成形し、熱間で塑性変形させる
と、圧縮歪みの方向に磁気異方性を生じることが知られ
ている（特開昭60−100402号）。出願人は、この原理を
利用してラジアル異方性のリング状磁石を製造する技術
を開発し、最大エネルギー積（BH）max＝30MGOe以上の
高い特性をもったリング状磁石を量産する方法を確立し
た。 従来の永久磁石回転子に使用されたリング状磁石はSm
−Co系のものが多く、この磁石は高性能であるが比重が
大きいので、回転子を軽量につくるため回転軸固定部材
をアルミニウムやプラスチックで製造して、接着一体化
することが行なわれていた。 ところが、上記の希土類鉄磁石は熱膨脹係数αが常用
の材料より小さく、代表的なNd−Fe−Ｂ系では０〜200
℃の温度領域において、α＝６×10-6/℃程度であり、
とくに磁気異方性の方向と垂直な方向には、−1.3×10
-6/℃とマイナスの値を示す。 これに対し、アルミニウムはα＝24×10-6/℃、エポ
キシ樹脂はα＝50〜100×10-6/℃、ナイロンはα＝30〜
120×10-6/℃と、常用の材料はいずれも高い熱膨脹係数
をもっている。 従って、従来の手法でリング状磁石と回転軸固定部材
とを一体にして回転子をつくると、温度変化の大きい環
境では磁石が割れたりプラスチックが変形したりして、
使用に耐えないことがある。 よく知られているように、熱膨脹係数の小さい合金が
何種かあるが、それらはいずれも比重が大きいから、リ
ング状磁石と組み合わせると回転子の慣性モーメントを
大きくしてしまい、折角高性能の磁石を使用する意義が
失われてしまう。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、Nd−Fe−Ｂ系に代表される希土類鉄
磁石のもつ高い磁気特性を活用し、温度変化の大きな条
件にも耐えて使用できる、慣性モーメントの小さな永久
磁石回転子を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の永久磁石回転子は、一例を第１図および第２
図に示すように、リング形状を有する希土類鉄磁石のリ
ング（１）の内部に、ほぼ円板形状を有する炭素製の回
転軸固定部材（２）を一体にとりつけ、回転軸（３）を
設けてなる。 炭素材料は、発熱体、各種耐熱治具、ルツボなどの在
来の用途に加えて、近年では構造材としての用途が拡が
りつつあり、それに適した材料も種々市販されるように
なった。熱膨脹係数も、１〜５×10-6/℃の範囲で選択
できるから、強度などを含めて使用条件をみたすものが
容易に入手できるであろう。回転軸固定部材への加工
は、機械加工によるほか、量産品種は成型により直接製
造してもよい。 リング状磁石（１）と回転軸固定部材（２）との一体
化は、従来どおり適宜の接着剤を使用すればよい。固定
部材（２）と回転軸（３）との接合も同様である。回転
軸をプラスチック製とした場合は、単に圧入するだけで
足りる場合もある。小型のものは、固定部材と回転軸と
を、炭素の棒の機械加工により一体に製造することもで
きる。 なお、希土類鉄磁石は錆びやすいことが弱点である
が、これは、回転子としたときに露出している表面を、
非磁性金属または合成樹脂の薄膜で被覆して防錆処理を
することにより、実際上解決できる。
上記のように、炭素材は熱膨脹係数αが１〜５×10-6
/℃と比較的小さく、Nd−Fe−Ｂ系磁石のそれとほぼ同
じ値である。強度は、引張りが100〜300kg/cm2、曲げが
200〜600kg/cm2と、構造材として十分なレベルにある。 比重は1.6〜1.8程度であるから、アルミニウムより軽
量で、プラスチックと大差ない。 従って、希土類鉄磁石のリング内部に炭素製の回転軸
固定部材を、接着などの方法で一体化すれば、温度変化
による問題の生じない回転子が得られる。
/℃と比較的小さく、Nd−Fe−Ｂ系磁石のそれとほぼ同
じ値である。強度は、引張りが100〜300kg/cm2、曲げが
200〜600kg/cm2と、構造材として十分なレベルにある。 比重は1.6〜1.8程度であるから、アルミニウムより軽
量で、プラスチックと大差ない。 従って、希土類鉄磁石のリング内部に炭素製の回転軸
固定部材を、接着などの方法で一体化すれば、温度変化
による問題の生じない回転子が得られる。
【実施例１】 Nd:32％（重量、以下同じ）、Pr:1％、B:1％、Zr:0.1
％、Ga:0.1％およびCo:5％を含有し、残部がFeおよび不
純物（それぞれ0.01％以下のC,Al,Si）からなる合金を
溶製し、片ロール法により急冷して薄帯とした。この薄
帯を粉砕して60メッシュ以下にし、銅製の二重筒に充填
して真空封入した。 700℃に加熱して静水圧押出しによりパイプ状にし、
表面の銅を取り除いて切断して、外径25mm×内径23mm×
長さ20mmのリングとした。この磁石材料のラジアル方向
の磁気特性は、（BH）max＝32MGOeであった。 押出し成形による炭素材料「SEG−Ｘ」（日本カーボ
ン（株）製、α＝2.5×10-6/℃）を直径23mm×長さ20mm
に切断したものを用意し、上記のリング状磁石の内部に
接着した。比較のため、同じ寸法のアルミニウム円板も
用意し、同様にリング状磁石の内部に接着した。 これらサンプルに対し、ヒート試験を実施した。条件
は、−30℃から150℃までの温度上昇を10時間かけて行
ない、逆の150℃から−30℃への下降にやはり10時間か
け、このサイクルを10回繰り返すものである。 本発明に従ったサンプルには異常が認められなかった
が、比較サンプルは、ほとんどが磁石にワレが生じてい
た。
％、Ga:0.1％およびCo:5％を含有し、残部がFeおよび不
純物（それぞれ0.01％以下のC,Al,Si）からなる合金を
溶製し、片ロール法により急冷して薄帯とした。この薄
帯を粉砕して60メッシュ以下にし、銅製の二重筒に充填
して真空封入した。 700℃に加熱して静水圧押出しによりパイプ状にし、
表面の銅を取り除いて切断して、外径25mm×内径23mm×
長さ20mmのリングとした。この磁石材料のラジアル方向
の磁気特性は、（BH）max＝32MGOeであった。 押出し成形による炭素材料「SEG−Ｘ」（日本カーボ
ン（株）製、α＝2.5×10-6/℃）を直径23mm×長さ20mm
に切断したものを用意し、上記のリング状磁石の内部に
接着した。比較のため、同じ寸法のアルミニウム円板も
用意し、同様にリング状磁石の内部に接着した。 これらサンプルに対し、ヒート試験を実施した。条件
は、−30℃から150℃までの温度上昇を10時間かけて行
ない、逆の150℃から−30℃への下降にやはり10時間か
け、このサイクルを10回繰り返すものである。 本発明に従ったサンプルには異常が認められなかった
が、比較サンプルは、ほとんどが磁石にワレが生じてい
た。
【実施例２】 Nd:33％、B:1.3％、Ni:0.501％およびCo:10％を含有
し、残部が実質的にFeからなる磁石合金を材料とし、実
施例１と同様にして熱間押出しによりパイプ状にし、切
断してリング状の磁石材料を得た。 一部のパイプは、表面をおおっている銅の被膜のうち
内側のものだけ除去し、外側のものは防錆の目的で残し
ておき、リングにした。 それぞれのリングの内部に、実施例１と同様に回転軸
固定部材を接着し、ラジアル方向に８極着磁してから、
湿潤試験を行なった。条件は、温度50℃、相対湿度98
％、96時間である。 試験の前後における磁気特性の変化をガウスメータを
使ってしらべたところ、リング外周をCuで被覆してある
ものは−３％、ないものは−12％であった。
し、残部が実質的にFeからなる磁石合金を材料とし、実
施例１と同様にして熱間押出しによりパイプ状にし、切
断してリング状の磁石材料を得た。 一部のパイプは、表面をおおっている銅の被膜のうち
内側のものだけ除去し、外側のものは防錆の目的で残し
ておき、リングにした。 それぞれのリングの内部に、実施例１と同様に回転軸
固定部材を接着し、ラジアル方向に８極着磁してから、
湿潤試験を行なった。条件は、温度50℃、相対湿度98
％、96時間である。 試験の前後における磁気特性の変化をガウスメータを
使ってしらべたところ、リング外周をCuで被覆してある
ものは−３％、ないものは−12％であった。
本発明の永久磁石回転子は、材料の熱膨脹係数の差に
起因する問題を解消し、希土類鉄磁石のもつ高い磁気特
性を、広い温度範囲にわたった生かすことができる。回
転軸固定部材に比重の小さい材料を使うことにより、回
転子の慣性モーメントを小さくしたから、機械的時定数
が小さく応答性の高い回転子が容易にできる。 従って本発明は、各種モータの性能をさらに高めるの
に役立つ。
起因する問題を解消し、希土類鉄磁石のもつ高い磁気特
性を、広い温度範囲にわたった生かすことができる。回
転軸固定部材に比重の小さい材料を使うことにより、回
転子の慣性モーメントを小さくしたから、機械的時定数
が小さく応答性の高い回転子が容易にできる。 従って本発明は、各種モータの性能をさらに高めるの
に役立つ。
図面は本発明の永久磁石回転子の代表例を示すものであ
って、第１図は軸方向にみた平面図であり、第２図は第
１図Ｉ−Ｉ方向の断面図である。 １……リング状磁石 ２……回転軸固定部材 ３……回転軸
って、第１図は軸方向にみた平面図であり、第２図は第
１図Ｉ−Ｉ方向の断面図である。 １……リング状磁石 ２……回転軸固定部材 ３……回転軸
Claims (3)
- 【請求項１】リング形状を有する希土類鉄磁石のリング
の内部に、ほぼ円板形状を有する炭素製の回転軸固定部
材を一体にとりつけ、回転軸を設けてなる永久磁石回転
子。 - 【請求項２】希土類鉄磁石が、Nd−Fe−Ｂ系磁石の熱間
押出しにより円筒状に成形され、ラジアル方向に磁気異
方性をもつリングである請求項１の永久磁石回転子。 - 【請求項３】希土類鉄磁石の露出表面を、非磁性金属ま
たは合成樹脂の薄膜で被覆して防錆処理した請求項１の
永久磁石回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122693A JP2615844B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122693A JP2615844B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 永久磁石回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295652A JPH01295652A (ja) | 1989-11-29 |
| JP2615844B2 true JP2615844B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14842280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63122693A Expired - Lifetime JP2615844B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 永久磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615844B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06261477A (ja) * | 1993-03-03 | 1994-09-16 | Daido Steel Co Ltd | モーター |
| JP2001314067A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスモータ |
| ES2302434B1 (es) * | 2006-06-14 | 2009-05-08 | GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. | Rotor de maquina electrica de imanes permanentes de baja inercia. |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP63122693A patent/JP2615844B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01295652A (ja) | 1989-11-29 |
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