JP5692496B2 - 積層型樹脂複合磁石膜の製造方法及び径方向空隙型回転電気機械 - Google Patents
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Description
上記のような微小な回転電気機械は、例えば所定形状に放電加工したNd2Fe14B焼結磁石を外径0.76mmの径方向に極対数1で磁化することで異方性バルク磁石可動子とし、これを固定子鉄心と組合せて外径1.6mm、長さ2mmの回転電気機械(DCブラシレスモータ)とする[非特許文献1参照]。あるいは、前記のような構成の異方性バルク磁石可動子を用いて、H.Raisigel、M.Nakano、伊東らは、それぞれ、外径6mm、長さ2.2mm[非特許文献2参照]、外径5mm、長さ1mm [非特許文献3参照]、並びに、外径0.8mm、長さ1.2mm[非特許文献4参照]などの微小な回転電気機械とするものが知られている。
(式1)
T=[Pn×Φa×Iq]+[Pn×(Ld-Lq)×Id]
ところで、回転電気機械として、100mm3以下のDCブラシレスモータの体積Vmm3とトルクTmNmの関係は径方向空隙型でT=3x10-4x V1.0922(相関係数0.9924)、軸方向空隙型でT=3x10-6xV1.9022(相関係数0.9864)となる。このように、動作、構造が同じ場合には回転電気機械の体積とトルクには累乗近似が成り立つ。
(1)溶湯合金の急冷凝固または合金を物理的堆積法で成膜した後、結晶化し、磁気的に等方性のナノスケール結晶組織を有する磁石膜を作製する第1工程と、前記磁石膜に被膜形成能を有する樹脂組成物を付与して前記磁石膜と樹脂膜からなる樹脂複合磁石膜を作製する第2工程と、該樹脂複合磁石膜を機械的に加工して中実または中空状の樹脂複合磁石膜を作製する第3工程と、複数の前記中実または中空状樹脂複合磁石膜を積層して積層樹脂複合磁石膜を作製する第4工程と、前記積層樹脂複合磁石膜の前記樹脂膜を溶融・冷却固化することにより、前記積層樹脂複合磁石膜を一体的に剛体化する第5工程と、及び、該剛体化したものを磁化する第6工程とを含むことを特徴とする積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(5)前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織をPr9Fe74-xCo9V1NbxB7(x=1〜3)溶湯合金の急冷凝固薄帯を熱処理することによって、前記ナノスケール結晶組織にする特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(7)前記第6工程において、前記磁石膜の磁気特性を、着磁界4MA/mのパルス着磁後において、保磁力HcJ300kA/m以上かつ残留磁化Mr1.1T以上にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(9)前記第2工程において、前記樹脂組成物に、イソシアナート基と反応し得る官能基をもつ重合体の1種または2種以上を主成分とするものを用いることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(10)前記樹脂組成物に、イソシアナート再生体を加えることを特徴とする、請求項9に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(11)前記第5工程において、前記樹脂膜を架橋することにより、前記積層樹脂複合磁石膜を一体的に剛体化する、請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(13)前記第2工程において、前記積層型樹脂複合磁石膜の相対密度が当該磁石膜の真密度の85%以上である前記積層型樹脂複合磁石膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(14)前記第6工程において、前記磁化を、前記積層型樹脂複合磁石膜の面内方向に沿って施し、かつ、極対数を2以上とするように行うようにすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
(16)請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法による該積層型樹脂複合磁石膜を極対数4以上に磁化し、かつ、前記積層型樹脂複合磁石膜に回転軸を装着し、ステッピングモータとして回転動作が可能なことを特徴とする径方向空隙型回転電気機械。
先ず、石英坩堝に装填した10gの溶湯合金(合金組成Pr9Fe74-xCo9V1NbxB7、ただしx=1〜3)を10MPaのアルゴンガス雰囲気中、直径0.8mmのオリフィスを介し、周速15m/secで回転するCr鍍金Cu製ロール表面で急冷凝固して、幅2.5mm、厚さ40μm〜50μmの非晶質膜とした。
他方、結晶化した急冷凝固Pr9Fe74-xCo9V1Nb1B7磁石膜を150μm以下の粉末に調整したのち、2wt.%の液体エポキシ樹脂と混合し、700MPa〜1200MPaで圧縮し、直径約1.6mmのボンド磁石とした。
Claims (16)
- 溶湯合金の急冷凝固または合金を物理的堆積法で成膜した後、結晶化し、磁気的に等方性のナノスケール結晶組織を有する磁石膜を作製する第1工程と、
前記磁石膜に被膜形成能を有する樹脂組成物を付与して前記磁石膜と樹脂膜からなる樹脂複合磁石膜を作製する第2工程と、
該樹脂複合磁石膜を機械的に加工して中実または中空状の樹脂複合磁石膜を作製する第3工程と、
複数の前記中実または中空状樹脂複合磁石膜を積層して積層樹脂複合磁石膜を作製する第4工程と、
前記積層樹脂複合磁石膜の前記樹脂膜を溶融・冷却固化することにより、前記積層樹脂複合磁石膜を一体的に剛体化する第5工程と、及び、
該剛体化したものを磁化する第6工程と、
を含むことを特徴とする積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。 - 前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織を、R-TM-B(RはNdまたはPr、TMはFeまたはCo)系溶湯合金の急冷凝固またはR-TM-B(RはNdまたはPr、TMはFeまたはCo)系合金を物理的堆積法で成膜した後、結晶化し、前記磁石膜がR2TM14B相でハード磁性を付与したナノスケール結晶組織にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織を、R-TM-B(RはNdまたはPr、TMはFeまたはCo)系溶湯合金の急冷凝固薄帯を熱処理することにより、前記磁石膜を、αFe相とR2TM14B相(RはNdまたはPr、TMはFeまたはFeの一部をCo置換したもの)のナノスケール結晶組織にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第6工程において、前記磁石膜の磁気特性を、着磁界が4MA/mパルス着磁後において、保磁力HcJ600kA/m以上かつ残留磁化Mr0.9T以上にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織をPr9Fe74-xCo9V1NbxB7(x=1〜3)溶湯合金の急冷凝固薄帯を熱処理することによって、前記ナノスケール結晶組織にする特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織を、Fe3B相、αFe相またはR2TM14B相(RはNdまたはPr、TMはまたはFeの一部をCo置換したもの)からなるナノスケール結晶組織に形成することを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第6工程において、前記磁石膜の磁気特性を、着磁界4MA/mのパルス着磁後において、保磁力HcJ300kA/m以上かつ残留磁化Mr1.1T以上にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第1工程において、前記磁石膜の金属組織を、Nd 4.5 Fe70Co5B18.5Cr2溶湯合金の急冷凝固薄帯を熱処理して、ナノスケール結晶組織にすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第2工程において、前記樹脂組成物に、イソシアナート基と反応し得る官能基をもつ重合体の1種または2種以上を主成分とするものを用いることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記樹脂組成物に、イソシアナート再生体を加えることを特徴とする、請求項9に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第5工程において、前記樹脂膜を架橋することにより、前記積層樹脂複合磁石膜を一体的に剛体化する、請求項1に記載の積層型樹脂複合膜の製造方法。
- 前記第3工程において、機械的な加工は、対向ダイス法による打抜加工によって行われることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第2工程において、前記積層型樹脂複合磁石膜100%中の前記磁石膜の相対密度が85%以上となるように、前記積層型樹脂複合磁石膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 前記第6工程において、前記磁化を、前記積層型樹脂複合磁石膜の面内方向に沿って施し、かつ、極対数を2以上とするように行うようにすることを特徴とする請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法。
- 請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法による該積層型樹脂複合磁石膜を極対数2以上に磁化し、かつ、該積層型樹脂複合磁石膜に回転軸を装着し、ブラシレスモータとして回転動作が可能なことを特徴とする径方向空隙型回転電気機械。
- 請求項1に記載の積層型樹脂複合磁石膜の製造方法による該積層型樹脂複合磁石膜を極対数4以上に磁化し、かつ、前記積層型樹脂複合磁石膜に回転軸を装着し、ステッピングモータとして回転動作が可能なことを特徴とする径方向空隙型回転電気機械。
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