JP4241209B2 - モータ装置及びその筐体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ装置及びその筐体の製造方法に関する。特に、永久磁石に希土類ボンド磁石を用い、小型化、高トルク化を可能にしたモータ装置及びその筐体に関するものである。希土類ボンド磁石として、特に、異方性希土類ボンド磁石を用いると有効である。モータ装置としては、例えば、ＤＣブラシモータが好適である。ＤＣブラシモータとしては、例えば、１Ｗ〜２００Ｗ又は３００Ｗクラスで、モータ外径が５０ｍｍ以下の小型ＤＣブラシモータ装置とするとき、高い効果を奏するものである。特に、用途を限定するものではないが、小型及び軽量化が必須の自動車に搭載される設備の駆動源として用いると、その効果を十分に発揮するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−７６９１７号公報
【特許文献２】
特許第２８１６６６８号公報
【特許文献３】
特許第３０６０１０４号公報
【特許文献４】
特開２００１−３５２８７４号公報
【特許文献５】
特開平９−１３５５４７号公報
【０００３】
焼結フェライト磁石を用いたモータにおいては、焼結フェライト磁石は複数の瓦状の磁石であるために、必然的に、瓦状の焼結フェライト磁石は接着剤を用いてケースである筐体に固定する必要があった。焼結フェライト磁石の場合には圧入により磁石を筐体に固定するという発想は有り得ないことであった。特開平９−１３５５４７号公報には、磁性粉末を樹脂で結合し、表面に軟質合成樹脂から成る被膜層を有した平面状のボンド磁石を筒状に巻回して、ボンド磁石自身の弾性反発力により、ボンド磁石をケースである筐体に配設したモータが記載されている。さらに、特開２００１−３５２８７４号公開公報には、４極に磁化した筒状の異方性ボンド磁石を用いた電動リールモータが開示されている。しかしながら、特開２００１−３５２８７４号公開公報においては、異方性ボンド磁石をケースである筐体の内周面に取り付ける方法は記載されていない。よって、この異方性ボンド磁石のケース内周面への取り付けは、接着剤によって行われていたものと思われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では磁石と筐体内周面との間に有機物質である接着剤や被膜層が存在するために、磁気抵抗が大きくなるという問題がある。磁気抵抗が大きくなると、電機子を貫く磁束が小さくなり、その能力を最大限発揮することはできない。特に、折角、最大エネルギー積の大きい異方性ボンド磁石をモータの磁石に用いた場合に、その性能が有効に発揮できないという問題がある。また、接着剤にて磁石を筐体内周面に接合するために、製造に時間がかかるという問題もある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モータ装置において永久磁石の形成する磁気回路の磁気抵抗を小さくすることで、モータ装置の性能を向上させることである。
また、他の目的は、モータ装置やその磁石を有した筐体の製造を簡単にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】
請求項１に記載の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したモータ装置の製造方法において、熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱し、筐体内部に圧入することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体の製造方法において、熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱し、筐体内部に圧入することを特徴とする。
【０００７】
請求項１及び２の発明の製造方法を用いると、希土類ボンド磁石がモータの筐体内周部に沿って圧入されているので、そのボンド磁石とモータの筐体内周面との間には間隙が形成されていないし接着剤も介在していない。よって、このボンド磁石が形成する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、電機子を貫く磁束を増加させることができる。ここで、希土類ボンド磁石は、等方性、異方性のいずれであっても良い。特に、磁気回路の磁気抵抗を効果的に減少させることができるので、最大エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、その異方性希土類ボンド磁石の能力を十分に発揮することができ、モータの性能を向上させることができる。
【０００８】
また、希土類ボンド磁石は圧入により、モータの筐体内周面に固定されることから、製造が簡単となる。
【０００９】
前記希土類ボンド磁石が前記筐体に圧入された後、前記希土類ボンド磁石の表面及び前記希土類ボンド磁石の周囲の前記筐体の内周面に連続して被覆された被膜を形成しても良い。
被膜を設けることで、希土類ボンド磁石の腐食を防止することができるし、希土類ボンド磁石のモータの筐体内周面への固定がより強固なものとなる。
【００１０】
希土類ボンド磁石における熱硬化性樹脂の重量割合を、２Ｗ％以上３Ｗ％以下とすることにより、モータの筐体内周部への圧入を容易にすることが可能となる。熱硬化性樹脂の重量割合が２Ｗ％より少ないと、磁粉間の結合が十分でない。また、熱硬化性樹脂の重量割合が３Ｗ％を越えると、磁粉間を結合する熱硬化性樹脂の量が多くなり、圧入加工時に、弾性変形により円周の内径が一様でなくなる。熱硬化性樹脂の重量割合が上記の範囲に存在する時、希土類ボンド磁石の成形品は、圧入加工時に、適切な磁石と熱硬化性樹脂の結合関係を保持したまま、弾性変形し、所定の寸法精度が得られる。上記の数値範囲において、モータ装置は、優れた磁気特性を有する。
上記の発明において、希土類ボンド磁石は等方性及び異方性のいずれであっても良いが、異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、その最大エネルギー積が大きいために、圧入による磁気回路の磁気抵抗の減少が効果的に作用し、モータの性能の向上に大きく寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１（ａ）、（ｂ）に本実施例のモータ装置の１例を示す。図は、側面図（ａ）とＡＡ’断面図（ｂ）である。本実施例のモータ装置は、従来のモータ装置の小型化及び高トルク定数化を目的としている。本実施例のモータ装置は、筐体１２、筐体１２の内周部に設けられた中空円筒形状の永久磁石である異方性希土類ボンド磁石１３、中央部に設けられた電磁回転体を形成するアーマチャ１４、アーマチャ１４に旋巻されたコイル１５、アーマチャ１４中心部から延出された回転軸１１、そして磁束漏れ防止のためのバックヨーク１０から構成される。なお、ボンド磁石１３には異方性希土類ボンド磁石を用いたが、最大エネルギー積が９ＭＧＯｅ（７１ＫＪ／ｍ3 ）以上の等方性希土類ボンド磁石を用いても良い。しかし、最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ＫＪ／ｍ3 ）以上の異方性希土類ボンド磁石を用いた場合の方が、その最大エネルギー積が大きいために、本発明の圧入を用いた場合における磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きい。異方性希土類ボンド磁石１３は４極に磁化されており、アーマチャ１４において巻線が配置されるスロットは１０個である。尚、モータ筐体１６は筐体１２とバックヨーク１０とを合わせた概念として使用している。バックヨーク１０は必ずしも必要ではなく、筐体１２だけでモータ筐体を構成しても良い。
【００１２】
尚、上記異方性希土類ボンド磁石１３は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１３は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを、現在、製造することができる。
【００１３】
本実施例のモータ装置（図１（ａ）、（ｂ））は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる薄型中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石１３を採用している。又、その着磁を４極として１極当たりの磁気回路の磁路長を大幅に低減し、アーマチャ１４の受けるトルクの増大を図っている。異方性希土類ボンド磁石１３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉を樹脂成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。
【００１４】
特に、異方性希土類ボンド磁石１３は、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、「Ｒ１」と称する。）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲ１ＦｅＢ系合金に水素化処理を施して得られた平均粒径が５０〜４００μｍであるＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末とこのＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第一界面活性剤とからなるＲ１ＦｅＢ系粗粉末が５０〜８４質量％（ｍａｓｓ％）と、Ｙを含む希土類元素（以下、「Ｒ２」と称する。）とＦｅと窒素（Ｎ）またはＢとを主成分とする平均粒径が１〜１０μｍであるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末とこのＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第２界面活性剤とからなるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系微粉末が１５〜４０ｍａｓｓ％と、バインダーである樹脂が１〜１０ｍａｓｓ％、とからなり、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max が２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）であり、１００℃で１０００時間経過後に再着磁して得られる磁束の減少割合を示す永久減磁率が６％以下である複合希土類異方性ボンド磁石を用いることが好ましい。尚、この複合希土類異方性ボンド磁石の製造方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２に記載されている。
【００１５】
Ｒ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＮｄＦｅＢ系異方性磁石粉末であり、Ｒ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＳｍＦｅＮ系異方性磁石粉末である。このような複合希土類異方性ボンド磁石を用いることにより、高い最大エネルギー積（ＢＨ）max を２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを得ることができる。また、上記の複合希土類異方性ボンド磁石は経年変化により減磁される割合である永久減磁率を６％以下とすることができ、耐熱性や耐酸化性などの耐候性を向上させることができる。この結果、これらの複合希土類異方性ボンド磁石を用いたモータは、本件発明の効果をより高く達成することが可能となり、信頼性や寿命を長期化することが可能となる。
【００１６】
又、ボンド磁石はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）max が約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨ）max が３．５ＭＧＯe （２８ＫＪ／ｍ3 ）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 ）以上の最大エネルギー積を有する。
【００１７】
この異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２に対して圧入されている。異方性希土類ボンド磁石１３における樹脂の重量割合は、２Ｗ％以上３Ｗ％以下の範囲とした。異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給し、加熱した状態で磁場を印加して配向させ、さらに圧縮成形する。又、この圧縮成形に代えて、軽圧圧縮成形し予備成形体を形成し、その後、加熱して、高圧圧縮成形しても良い。又、常温で、異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給して圧縮成形して、予々備成形体を形成して、更に加熱して磁場を印加し、軽圧圧縮成形し予備成形体を作成し、その後、加熱して高圧圧縮成形しても良い。十分な流動性と熱硬化特性を得るには、エポキシ系樹脂の使用が望ましい。勿論他の公知の熱硬化性樹脂でも良い。
【００１８】
この成形体をキュアー処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、この円筒状の成形体を、図３に示すように、圧入シリンダ３０の位置決め凸リング３２を有するピストン３１に挿入して、硬化後の異方性希土類ボンド磁石１３の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。凸リング３２によりピストン３１における異方性希土類ボンド磁石（以下、単に、「ボンド磁石」ともいう）１３の位置が決定される。この加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、材質強度を下げる、すなわち、樹脂を軟化させることにより、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石に応力がかかるのを低減して機械的強度を保持した。この状態で、圧入シリンダ３０を駆動して、図３に示すように、ピストン３１の先端が筐体先端部に当接する状態とした。この状態で、筐体１２の内部におけるボンド磁石１３の位置が決定される。このピストン３１の動作により、筐体１２の内周部に沿って、異方性希土類ボンド磁石１３を圧入して、所定位置に位置決めした。しばらくの間放置して、ボンド磁石１３が冷却した後、圧入シリンダ３０を駆動して、ピストン３１を引き抜き、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入固定した。
【００１９】
なお、樹脂の重量割合が３Ｗ％よりも多くなると、磁粉体の量が少なくなるためにボンド磁石１３を筐体１２に挿入した後の冷却速度が低くなるため、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石１３に応力がかかり、機械的強度が低下する可能性がある。すなわち、ピストン３１の引き抜き時にボンド磁石１３の冷却が十分でなく、温度が高いと、ボンド磁石１３の弾性変形能が高いために、ピストン３１を引き抜く時には、ボンド磁石１３に引っ張り応力が印加される。この結果、ボンド磁石１３は大きく弾性変形することになり、ボンド磁石１３中に存在する希土類磁石粉末が接触している部分に応力集中が発生して機械的強度が低下する可能性がある。よって、ピストン３１をボンド磁石１３から引き抜く時の温度は、４０℃未満が望ましい。
【００２０】
又、樹脂の重量割合が２Ｗ％よりも少なくなると、磁粉体と樹脂との結合力が小さくなり、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石１３に応力がかかり機械的強度が低下する可能性がある。
【００２１】
圧入時の温度は、６０〜１００℃が望ましい、この温度範囲は、ボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂を軟化させ、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入するのに最適である。
【００２２】
上記の樹脂の重量割合や希土類ボンド磁石の製法、圧入時の処理に関しては、等方性希土類ボンド磁石についても同様に当てはまる。等方性希土類ボンド磁石の場合には、通常、常温で、等方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給して圧縮成形して成形体を得ている。
【００２３】
図２は、筐体１２に異方性希土類ボンド磁石１３が圧入された状態を示している。この状態で、円筒状のボンド磁石１３の内部から樹脂を吹き付けて被膜層１８を形成した。この時、筐体１２の内周面においてボンド磁石１３の両端部に近接した位置２０にも連続して被膜層１８を形成した。これにより、異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２と被膜層１８とで完全に外気と遮断された状態となるので、ボンド磁石の酸化や腐食が防止される。又、ボンド磁石１３と筐体１２の内周面とは物理的に密着しているので、空隙がなく、磁気回路の磁気抵抗を減少させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石１３の能力を十分に発揮させることができ、出力トルクやモータ性能指標（トルク定数／モータ体積）の大きなモータを得ることができる。又、筐体１２の内周面にも連続している被膜層１８によってもボンド磁石１３の筐体１２に対する固定が確実となる。
【００２４】
ボンド磁石１３の樹脂は、加熱磁場中成形時に流動性が高く熱硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、ビスフェノールＡ型、多環能型のエポキシ系樹脂が用いられる。被膜層１８はボンド磁石１３を構成する樹脂と同一材料であっても、ボンド磁石１３を構成する樹脂を含む樹脂であっても、異なる材料であっても良い。被膜層１８は保護膜及び接着剤として機能を有するものが望ましい。
【００２５】
以上述べたように、異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュアー処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点以下の温度で再加熱をして、軟化させた状態とすることで、ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入することを容易に行うことができる。すなわち、ピストン３１によりボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入する時、その後、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石に係る応力を低減できるので、機械的強度を低下させることがない。
【００２６】
又、具体例としてのモータ装置は、以下の特徴を有している。しかしながら、モータ装置の種類には特定されないが、出力３００Ｗ以下のＤＣブラシモータに使用すると有効である。モータの筐体内周部に配置した永久磁石と、中心部に配置した電磁回転体とを有し、モータ外径が５０ｍｍ以下であるＤＣブラシモータ装置であって、永久磁石は、少なくとも４極以上に着磁された中空円筒状の薄肉形状で最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さをｄ、モータ筐体の厚さをｗ、電磁回転体の直径をａとする時、筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄが１を超え、３以下であり、且つ、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０１５以上、０．０７以下であることを特徴とするＤＣブラシモータ装置である。
【００２７】
なお、上記のモータ筐体はバックヨークを含む概念であり、モータ筐体外径ｒは、バックヨークなどを含むモータ装置の外径の直径の意味で用いられている。
以下の説明は、一般に普及しているこの２極の（フェライト）モータ装置との比較で説明する。
【００２８】
１＜筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄ≦３の範囲は次の観点から設定されている。焼結フェライト磁石を使用したＤＣブラシモータの場合には、磁石の磁力が弱いために、磁石厚さに対して筐体厚さが薄くても十分に磁気漏洩を防止することができる。それに対して、異方性希土類ボンド磁石を使用した場合には、ｗ／ｄが１以下の時には、磁石の磁力が強力なために磁気漏洩を防ぐことが出来なくなるので、ｗ／ｄは１より大きいことが必要となる。ｗ／ｄが３より大きくなると、磁石の磁力が強力であっても、筐体厚さが厚くなり過ぎ、磁気漏洩はなくなるものの、無駄に筐体厚さを増加させることになり、十分に小型化ができず、その結果、モータ性能指標が低下する。
【００２９】
一方、０．０１５≦磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａ≦０．０７の範囲は次の観点から決定されている。
この範囲である場合には、モータ性能指標Ｔ（Ｔ＝トルク定数／体積）は、従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの性能指標Ｔ（約１．３）の２倍以上となる。従来のモータと同一トルク定数でモータ全体の体積を約１／２にするという従来では到底考えられない大幅な小型化・軽量化が実現できる。一方、従来の焼結フェライト磁石を用いたモータに対して約２０％だけ体積を減少（従来の８０％の体積）させつつトルク定数を約２倍にするという大幅な高性能化の実現という画期的な効果を得ることができた。なお、体積はモータ全体の体積で評価している。ブラシや整流子は２つのモータで共通に存在するので、トルクを発生させる実効部分に関してみると、同一トルク定数とした場合には、体積は３７％に減少させることができる。
【００３０】
最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２５ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．５６倍が得られている。また、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２０ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．４６倍が得られている。さらに、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が１７ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．３９倍が得られている。したがって、このｄ／ａの範囲は、さらに、望ましい範囲である。
【００３１】
単位磁石使用量当たりのモータ性能指標Ｔ（即ち、モータ性能指標Ｔ／磁石使用量、以下この比Ｓを「磁石効率」という）が、従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍に等しくなる磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７である。ここで、磁石性能倍数ｍは、（異方性希土類ボンド磁石の性能［（ＢＨ）max ］）／（フェライト焼結磁石の性能〔（ＢＨ）max 〕で定義される。例えば、異方性希土類ボンド磁石の性能（最大エネルギー積）が１７ＭＧＯe で、フェライト焼結磁石の性能（最大エネルギー積）が３．５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、４．９となる。同様に、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２０ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、５．７倍となり、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、７．１倍となる。
【００３２】
尚、磁石効率Ｓが従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍となる時の磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が１７ＭＧＯe 以上において、その値にかかわらずほぼ同一値である０．０７をとっている。
【００３３】
磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７以下の時に、本発明のモータ装置の磁石効率Ｓは従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍以上となる。しかしながら、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが下限値０．０１５近くになると、磁石効率は最大となるが、磁石が薄くなることにより反磁場が大となり、電磁回転体を貫く磁束が急激に低下し、モータ性能指標Ｔが従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの２倍近くに低下するので、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは０．０１５以上とするのが望ましい。
【００３４】
磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａの上記の範囲は、モータ外径が５０ｍｍ以下とした場合に、筐体厚さｗ、磁石厚さｄが共に薄いことを意味する。モータ外径を固定して考えると、筐体厚さｗと磁石厚さｄを共に薄くできる分だけ電磁回転体の直径を大きくでき、巻線を太くすることができ、出力トルクの向上につながる。
【００３５】
又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度のよい回転対称とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の具体的な第１実施例に係るＤＣブラシモータ装置を示した構成図。
【図２】 第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石が筐体内周部に圧入された状態を示した軸方向断面図。
【図３】 第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する機構の構成図。
【符号の説明】
１０…バックヨーク
１１…回転軸
１２…筐体
１３…異方性希土類ボンド磁石
１４…アーマチャ
１５…コイル
１６…モータ筐体
１８…被覆膜
３０…シリンダ
３１…ピストン
３２…凸リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ装置及びその筐体の製造方法に関する。特に、永久磁石に希土類ボンド磁石を用い、小型化、高トルク化を可能にしたモータ装置及びその筐体に関するものである。希土類ボンド磁石として、特に、異方性希土類ボンド磁石を用いると有効である。モータ装置としては、例えば、ＤＣブラシモータが好適である。ＤＣブラシモータとしては、例えば、１Ｗ〜２００Ｗ又は３００Ｗクラスで、モータ外径が５０ｍｍ以下の小型ＤＣブラシモータ装置とするとき、高い効果を奏するものである。特に、用途を限定するものではないが、小型及び軽量化が必須の自動車に搭載される設備の駆動源として用いると、その効果を十分に発揮するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−７６９１７号公報
【特許文献２】
特許第２８１６６６８号公報
【特許文献３】
特許第３０６０１０４号公報
【特許文献４】
特開２００１−３５２８７４号公報
【特許文献５】
特開平９−１３５５４７号公報
【０００３】
焼結フェライト磁石を用いたモータにおいては、焼結フェライト磁石は複数の瓦状の磁石であるために、必然的に、瓦状の焼結フェライト磁石は接着剤を用いてケースである筐体に固定する必要があった。焼結フェライト磁石の場合には圧入により磁石を筐体に固定するという発想は有り得ないことであった。特開平９−１３５５４７号公報には、磁性粉末を樹脂で結合し、表面に軟質合成樹脂から成る被膜層を有した平面状のボンド磁石を筒状に巻回して、ボンド磁石自身の弾性反発力により、ボンド磁石をケースである筐体に配設したモータが記載されている。さらに、特開２００１−３５２８７４号公開公報には、４極に磁化した筒状の異方性ボンド磁石を用いた電動リールモータが開示されている。しかしながら、特開２００１−３５２８７４号公開公報においては、異方性ボンド磁石をケースである筐体の内周面に取り付ける方法は記載されていない。よって、この異方性ボンド磁石のケース内周面への取り付けは、接着剤によって行われていたものと思われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では磁石と筐体内周面との間に有機物質である接着剤や被膜層が存在するために、磁気抵抗が大きくなるという問題がある。磁気抵抗が大きくなると、電機子を貫く磁束が小さくなり、その能力を最大限発揮することはできない。特に、折角、最大エネルギー積の大きい異方性ボンド磁石をモータの磁石に用いた場合に、その性能が有効に発揮できないという問題がある。また、接着剤にて磁石を筐体内周面に接合するために、製造に時間がかかるという問題もある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モータ装置において永久磁石の形成する磁気回路の磁気抵抗を小さくすることで、モータ装置の性能を向上させることである。
また、他の目的は、モータ装置やその磁石を有した筐体の製造を簡単にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】
請求項１に記載の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したモータ装置の製造方法において、熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱し、筐体内部に圧入することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体の製造方法において、熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱し、筐体内部に圧入することを特徴とする。
【０００７】
請求項１及び２の発明の製造方法を用いると、希土類ボンド磁石がモータの筐体内周部に沿って圧入されているので、そのボンド磁石とモータの筐体内周面との間には間隙が形成されていないし接着剤も介在していない。よって、このボンド磁石が形成する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、電機子を貫く磁束を増加させることができる。ここで、希土類ボンド磁石は、等方性、異方性のいずれであっても良い。特に、磁気回路の磁気抵抗を効果的に減少させることができるので、最大エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、その異方性希土類ボンド磁石の能力を十分に発揮することができ、モータの性能を向上させることができる。
【０００８】
また、希土類ボンド磁石は圧入により、モータの筐体内周面に固定されることから、製造が簡単となる。
【０００９】
前記希土類ボンド磁石が前記筐体に圧入された後、前記希土類ボンド磁石の表面及び前記希土類ボンド磁石の周囲の前記筐体の内周面に連続して被覆された被膜を形成しても良い。
被膜を設けることで、希土類ボンド磁石の腐食を防止することができるし、希土類ボンド磁石のモータの筐体内周面への固定がより強固なものとなる。
【００１０】
希土類ボンド磁石における熱硬化性樹脂の重量割合を、２Ｗ％以上３Ｗ％以下とすることにより、モータの筐体内周部への圧入を容易にすることが可能となる。熱硬化性樹脂の重量割合が２Ｗ％より少ないと、磁粉間の結合が十分でない。また、熱硬化性樹脂の重量割合が３Ｗ％を越えると、磁粉間を結合する熱硬化性樹脂の量が多くなり、圧入加工時に、弾性変形により円周の内径が一様でなくなる。熱硬化性樹脂の重量割合が上記の範囲に存在する時、希土類ボンド磁石の成形品は、圧入加工時に、適切な磁石と熱硬化性樹脂の結合関係を保持したまま、弾性変形し、所定の寸法精度が得られる。上記の数値範囲において、モータ装置は、優れた磁気特性を有する。
上記の発明において、希土類ボンド磁石は等方性及び異方性のいずれであっても良いが、異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、その最大エネルギー積が大きいために、圧入による磁気回路の磁気抵抗の減少が効果的に作用し、モータの性能の向上に大きく寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１（ａ）、（ｂ）に本実施例のモータ装置の１例を示す。図は、側面図（ａ）とＡＡ’断面図（ｂ）である。本実施例のモータ装置は、従来のモータ装置の小型化及び高トルク定数化を目的としている。本実施例のモータ装置は、筐体１２、筐体１２の内周部に設けられた中空円筒形状の永久磁石である異方性希土類ボンド磁石１３、中央部に設けられた電磁回転体を形成するアーマチャ１４、アーマチャ１４に旋巻されたコイル１５、アーマチャ１４中心部から延出された回転軸１１、そして磁束漏れ防止のためのバックヨーク１０から構成される。なお、ボンド磁石１３には異方性希土類ボンド磁石を用いたが、最大エネルギー積が９ＭＧＯｅ（７１ＫＪ／ｍ3 ）以上の等方性希土類ボンド磁石を用いても良い。しかし、最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ＫＪ／ｍ3 ）以上の異方性希土類ボンド磁石を用いた場合の方が、その最大エネルギー積が大きいために、本発明の圧入を用いた場合における磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きい。異方性希土類ボンド磁石１３は４極に磁化されており、アーマチャ１４において巻線が配置されるスロットは１０個である。尚、モータ筐体１６は筐体１２とバックヨーク１０とを合わせた概念として使用している。バックヨーク１０は必ずしも必要ではなく、筐体１２だけでモータ筐体を構成しても良い。
【００１２】
尚、上記異方性希土類ボンド磁石１３は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１３は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを、現在、製造することができる。
【００１３】
本実施例のモータ装置（図１（ａ）、（ｂ））は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる薄型中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石１３を採用している。又、その着磁を４極として１極当たりの磁気回路の磁路長を大幅に低減し、アーマチャ１４の受けるトルクの増大を図っている。異方性希土類ボンド磁石１３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉を樹脂成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。
【００１４】
特に、異方性希土類ボンド磁石１３は、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、「Ｒ１」と称する。）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲ１ＦｅＢ系合金に水素化処理を施して得られた平均粒径が５０〜４００μｍであるＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末とこのＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第一界面活性剤とからなるＲ１ＦｅＢ系粗粉末が５０〜８４質量％（ｍａｓｓ％）と、Ｙを含む希土類元素（以下、「Ｒ２」と称する。）とＦｅと窒素（Ｎ）またはＢとを主成分とする平均粒径が１〜１０μｍであるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末とこのＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第２界面活性剤とからなるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系微粉末が１５〜４０ｍａｓｓ％と、バインダーである樹脂が１〜１０ｍａｓｓ％、とからなり、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max が２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）であり、１００℃で１０００時間経過後に再着磁して得られる磁束の減少割合を示す永久減磁率が６％以下である複合希土類異方性ボンド磁石を用いることが好ましい。尚、この複合希土類異方性ボンド磁石の製造方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２に記載されている。
【００１５】
Ｒ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＮｄＦｅＢ系異方性磁石粉末であり、Ｒ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＳｍＦｅＮ系異方性磁石粉末である。このような複合希土類異方性ボンド磁石を用いることにより、高い最大エネルギー積（ＢＨ）max を２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを得ることができる。また、上記の複合希土類異方性ボンド磁石は経年変化により減磁される割合である永久減磁率を６％以下とすることができ、耐熱性や耐酸化性などの耐候性を向上させることができる。この結果、これらの複合希土類異方性ボンド磁石を用いたモータは、本件発明の効果をより高く達成することが可能となり、信頼性や寿命を長期化することが可能となる。
【００１６】
又、ボンド磁石はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）max が約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨ）max が３．５ＭＧＯe （２８ＫＪ／ｍ3 ）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 ）以上の最大エネルギー積を有する。
【００１７】
この異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２に対して圧入されている。異方性希土類ボンド磁石１３における樹脂の重量割合は、２Ｗ％以上３Ｗ％以下の範囲とした。異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給し、加熱した状態で磁場を印加して配向させ、さらに圧縮成形する。又、この圧縮成形に代えて、軽圧圧縮成形し予備成形体を形成し、その後、加熱して、高圧圧縮成形しても良い。又、常温で、異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給して圧縮成形して、予々備成形体を形成して、更に加熱して磁場を印加し、軽圧圧縮成形し予備成形体を作成し、その後、加熱して高圧圧縮成形しても良い。十分な流動性と熱硬化特性を得るには、エポキシ系樹脂の使用が望ましい。勿論他の公知の熱硬化性樹脂でも良い。
【００１８】
この成形体をキュアー処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、この円筒状の成形体を、図３に示すように、圧入シリンダ３０の位置決め凸リング３２を有するピストン３１に挿入して、硬化後の異方性希土類ボンド磁石１３の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。凸リング３２によりピストン３１における異方性希土類ボンド磁石（以下、単に、「ボンド磁石」ともいう）１３の位置が決定される。この加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、材質強度を下げる、すなわち、樹脂を軟化させることにより、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石に応力がかかるのを低減して機械的強度を保持した。この状態で、圧入シリンダ３０を駆動して、図３に示すように、ピストン３１の先端が筐体先端部に当接する状態とした。この状態で、筐体１２の内部におけるボンド磁石１３の位置が決定される。このピストン３１の動作により、筐体１２の内周部に沿って、異方性希土類ボンド磁石１３を圧入して、所定位置に位置決めした。しばらくの間放置して、ボンド磁石１３が冷却した後、圧入シリンダ３０を駆動して、ピストン３１を引き抜き、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入固定した。
【００１９】
なお、樹脂の重量割合が３Ｗ％よりも多くなると、磁粉体の量が少なくなるためにボンド磁石１３を筐体１２に挿入した後の冷却速度が低くなるため、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石１３に応力がかかり、機械的強度が低下する可能性がある。すなわち、ピストン３１の引き抜き時にボンド磁石１３の冷却が十分でなく、温度が高いと、ボンド磁石１３の弾性変形能が高いために、ピストン３１を引き抜く時には、ボンド磁石１３に引っ張り応力が印加される。この結果、ボンド磁石１３は大きく弾性変形することになり、ボンド磁石１３中に存在する希土類磁石粉末が接触している部分に応力集中が発生して機械的強度が低下する可能性がある。よって、ピストン３１をボンド磁石１３から引き抜く時の温度は、４０℃未満が望ましい。
【００２０】
又、樹脂の重量割合が２Ｗ％よりも少なくなると、磁粉体と樹脂との結合力が小さくなり、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石１３に応力がかかり機械的強度が低下する可能性がある。
【００２１】
圧入時の温度は、６０〜１００℃が望ましい、この温度範囲は、ボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂を軟化させ、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入するのに最適である。
【００２２】
上記の樹脂の重量割合や希土類ボンド磁石の製法、圧入時の処理に関しては、等方性希土類ボンド磁石についても同様に当てはまる。等方性希土類ボンド磁石の場合には、通常、常温で、等方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給して圧縮成形して成形体を得ている。
【００２３】
図２は、筐体１２に異方性希土類ボンド磁石１３が圧入された状態を示している。この状態で、円筒状のボンド磁石１３の内部から樹脂を吹き付けて被膜層１８を形成した。この時、筐体１２の内周面においてボンド磁石１３の両端部に近接した位置２０にも連続して被膜層１８を形成した。これにより、異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２と被膜層１８とで完全に外気と遮断された状態となるので、ボンド磁石の酸化や腐食が防止される。又、ボンド磁石１３と筐体１２の内周面とは物理的に密着しているので、空隙がなく、磁気回路の磁気抵抗を減少させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石１３の能力を十分に発揮させることができ、出力トルクやモータ性能指標（トルク定数／モータ体積）の大きなモータを得ることができる。又、筐体１２の内周面にも連続している被膜層１８によってもボンド磁石１３の筐体１２に対する固定が確実となる。
【００２４】
ボンド磁石１３の樹脂は、加熱磁場中成形時に流動性が高く熱硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、ビスフェノールＡ型、多環能型のエポキシ系樹脂が用いられる。被膜層１８はボンド磁石１３を構成する樹脂と同一材料であっても、ボンド磁石１３を構成する樹脂を含む樹脂であっても、異なる材料であっても良い。被膜層１８は保護膜及び接着剤として機能を有するものが望ましい。
【００２５】
以上述べたように、異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュアー処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点以下の温度で再加熱をして、軟化させた状態とすることで、ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入することを容易に行うことができる。すなわち、ピストン３１によりボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入する時、その後、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石に係る応力を低減できるので、機械的強度を低下させることがない。
【００２６】
又、具体例としてのモータ装置は、以下の特徴を有している。しかしながら、モータ装置の種類には特定されないが、出力３００Ｗ以下のＤＣブラシモータに使用すると有効である。モータの筐体内周部に配置した永久磁石と、中心部に配置した電磁回転体とを有し、モータ外径が５０ｍｍ以下であるＤＣブラシモータ装置であって、永久磁石は、少なくとも４極以上に着磁された中空円筒状の薄肉形状で最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さをｄ、モータ筐体の厚さをｗ、電磁回転体の直径をａとする時、筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄが１を超え、３以下であり、且つ、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０１５以上、０．０７以下であることを特徴とするＤＣブラシモータ装置である。
【００２７】
なお、上記のモータ筐体はバックヨークを含む概念であり、モータ筐体外径ｒは、バックヨークなどを含むモータ装置の外径の直径の意味で用いられている。
以下の説明は、一般に普及しているこの２極の（フェライト）モータ装置との比較で説明する。
【００２８】
１＜筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄ≦３の範囲は次の観点から設定されている。焼結フェライト磁石を使用したＤＣブラシモータの場合には、磁石の磁力が弱いために、磁石厚さに対して筐体厚さが薄くても十分に磁気漏洩を防止することができる。それに対して、異方性希土類ボンド磁石を使用した場合には、ｗ／ｄが１以下の時には、磁石の磁力が強力なために磁気漏洩を防ぐことが出来なくなるので、ｗ／ｄは１より大きいことが必要となる。ｗ／ｄが３より大きくなると、磁石の磁力が強力であっても、筐体厚さが厚くなり過ぎ、磁気漏洩はなくなるものの、無駄に筐体厚さを増加させることになり、十分に小型化ができず、その結果、モータ性能指標が低下する。
【００２９】
一方、０．０１５≦磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａ≦０．０７の範囲は次の観点から決定されている。
この範囲である場合には、モータ性能指標Ｔ（Ｔ＝トルク定数／体積）は、従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの性能指標Ｔ（約１．３）の２倍以上となる。従来のモータと同一トルク定数でモータ全体の体積を約１／２にするという従来では到底考えられない大幅な小型化・軽量化が実現できる。一方、従来の焼結フェライト磁石を用いたモータに対して約２０％だけ体積を減少（従来の８０％の体積）させつつトルク定数を約２倍にするという大幅な高性能化の実現という画期的な効果を得ることができた。なお、体積はモータ全体の体積で評価している。ブラシや整流子は２つのモータで共通に存在するので、トルクを発生させる実効部分に関してみると、同一トルク定数とした場合には、体積は３７％に減少させることができる。
【００３０】
最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２５ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．５６倍が得られている。また、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２０ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．４６倍が得られている。さらに、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が１７ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．３９倍が得られている。したがって、このｄ／ａの範囲は、さらに、望ましい範囲である。
【００３１】
単位磁石使用量当たりのモータ性能指標Ｔ（即ち、モータ性能指標Ｔ／磁石使用量、以下この比Ｓを「磁石効率」という）が、従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍に等しくなる磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７である。ここで、磁石性能倍数ｍは、（異方性希土類ボンド磁石の性能［（ＢＨ）max ］）／（フェライト焼結磁石の性能〔（ＢＨ）max 〕で定義される。例えば、異方性希土類ボンド磁石の性能（最大エネルギー積）が１７ＭＧＯe で、フェライト焼結磁石の性能（最大エネルギー積）が３．５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、４．９となる。同様に、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２０ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、５．７倍となり、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、７．１倍となる。
【００３２】
尚、磁石効率Ｓが従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍となる時の磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が１７ＭＧＯe 以上において、その値にかかわらずほぼ同一値である０．０７をとっている。
【００３３】
磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７以下の時に、本発明のモータ装置の磁石効率Ｓは従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍以上となる。しかしながら、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが下限値０．０１５近くになると、磁石効率は最大となるが、磁石が薄くなることにより反磁場が大となり、電磁回転体を貫く磁束が急激に低下し、モータ性能指標Ｔが従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの２倍近くに低下するので、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは０．０１５以上とするのが望ましい。
【００３４】
磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａの上記の範囲は、モータ外径が５０ｍｍ以下とした場合に、筐体厚さｗ、磁石厚さｄが共に薄いことを意味する。モータ外径を固定して考えると、筐体厚さｗと磁石厚さｄを共に薄くできる分だけ電磁回転体の直径を大きくでき、巻線を太くすることができ、出力トルクの向上につながる。
【００３５】
又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度のよい回転対称とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の具体的な第１実施例に係るＤＣブラシモータ装置を示した構成図。
【図２】 第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石が筐体内周部に圧入された状態を示した軸方向断面図。
【図３】 第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する機構の構成図。
【符号の説明】
１０…バックヨーク
１１…回転軸
１２…筐体
１３…異方性希土類ボンド磁石
１４…アーマチャ
１５…コイル
１６…モータ筐体
１８…被覆膜
３０…シリンダ
３１…ピストン
３２…凸リング
Claims (2)
- モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したモータ装置の製造方法において、
熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、
この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、
この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱して、前記筐体内部に圧入する
ことを特徴とするモータ装置の製造方法。 - モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体の製造方法において、
熱硬化性樹脂の割合が２Ｗ％以上３Ｗ％以下の希土類ボンド磁石の中空円筒状の成形体を製造し、
この成形体をキュアー処理して、熱硬化性樹脂の硬化度を９０〜１００％とした硬化成形体を製造し、
この硬化成形体をガラス転移点温度以下の温度に加熱し、前記筐体内部に圧入する
ことを特徴とする筐体の製造方法。
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