JP6269601B2 - Rotating machine and manufacturing method thereof - Google Patents

Rotating machine and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6269601B2
JP6269601B2 JP2015140207A JP2015140207A JP6269601B2 JP 6269601 B2 JP6269601 B2 JP 6269601B2 JP 2015140207 A JP2015140207 A JP 2015140207A JP 2015140207 A JP2015140207 A JP 2015140207A JP 6269601 B2 JP6269601 B2 JP 6269601B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating machine
nonmagnetic
soft magnetic
machine according
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015140207A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017022921A (en
Inventor
石川 裕幸
裕幸 石川
広行 森
広行 森
毅 服部
毅 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2015140207A priority Critical patent/JP6269601B2/en
Publication of JP2017022921A publication Critical patent/JP2017022921A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6269601B2 publication Critical patent/JP6269601B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、回転機の磁気回路中に、窒素が固溶して形成されたオーステナイト相(適宜「窒素固溶オーステナイト相」という。)を含む非磁性部を有する回転機と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a rotating machine having a non-magnetic portion including an austenite phase formed by solid solution of nitrogen in a magnetic circuit of a rotating machine (referred to as “nitrogen-solved austenite phase” as appropriate), and a method for producing the same. .

回転機(単に「モータ」ともいう。)は、小型化、高出力化または低損失化等を図るため、起磁源(永久磁石や電磁石)から供給される磁力を有効に活用する必要がある。このため、起磁源が生じた磁力線を所望する磁路に沿って効率的に誘導する磁気回路が重要となる。磁気回路は、軟磁性材(鉄または鉄合金)からなる継鉄(単に「ヨーク」ともいう。)により主に形成されるが、所望の磁気回路の形成や漏れ磁束の遮蔽等のために、継鉄中に非磁性部(母材である軟磁性材よりも飽和磁化または透磁率が小さい領域)が部分的に設けることがある。これに関連する記載が、例えば特許文献1にある。なお、本願明細書では、軟磁性部のみならず非磁性部も含めて単に「継鉄」という。   Rotating machines (also simply referred to as “motors”) need to effectively use the magnetic force supplied from magnetomotive sources (permanent magnets and electromagnets) in order to reduce size, increase output, or reduce loss. . For this reason, a magnetic circuit that efficiently guides the magnetic field lines generated by the magnetomotive source along a desired magnetic path is important. The magnetic circuit is mainly formed by a yoke (also simply referred to as “yoke”) made of a soft magnetic material (iron or iron alloy). For the purpose of forming a desired magnetic circuit or shielding leakage magnetic flux, A nonmagnetic portion (a region having a saturation magnetization or a permeability smaller than that of a soft magnetic material as a base material) may be partially provided in the yoke. There is a description related to this in Patent Document 1, for example. In the specification of the present application, not only the soft magnetic part but also the non-magnetic part is simply referred to as a “yoke”.

特開2013−143791号公報JP2013-143791A 特開平6−79483号公報JP-A-6-79483

特許文献1では、内包磁石型同期機(IPM)の回転子(ロータ)を構成するロータコア(継鉄)の一部(射出充填されるボンド磁石のスロットの外周側)を、周囲より透磁率の小さい低磁性部(非磁性部)とすることを提案している。このような低磁性部は、ロータコアを構成する軟磁性材を改質してオーステナイト組織とすることにより形成され得る旨が、特許文献1には記載されている。   In Patent Document 1, a part of the rotor core (the yoke) constituting the rotor (rotor) of the internal magnet type synchronous machine (IPM) (peripheral side of the slot of the bonded magnet to be injected and filled) has a permeability higher than the surroundings. It has been proposed to use a small low magnetic part (non-magnetic part). Patent Document 1 describes that such a low magnetic part can be formed by modifying a soft magnetic material constituting a rotor core to have an austenite structure.

もっとも、特許文献1では特許文献2の記載に基づき、Ni−Crワイヤーを配置した被処理部へ炭酸ガスレーザーを照射し、被処理部を部分的に溶融させ、被処理部をNiおよびCr(オーステナイト安定化元素)を含む合金として、低磁性部を形成している。   However, in Patent Document 1, based on the description in Patent Document 2, a carbon dioxide laser is irradiated to a processing part in which a Ni—Cr wire is arranged to partially melt the processing part, and the processing part is made of Ni and Cr ( A low magnetic part is formed as an alloy containing an austenite stabilizing element.

本発明は、そのような従来のものとは異なる新たな非磁性部を一部に有する継鉄を固定子または回転子に用いた回転機と、その好適な製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rotating machine using a yoke having a new non-magnetic part, which is different from the conventional one, as a stator or a rotor, and a preferable manufacturing method thereof. To do.

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、回転機を構成する継鉄の一部(被処理部)へ、窒素含有雰囲気中で近紫外ナノ秒パルスレーザを照射することにより、窒素が過飽和に固溶したオーステナイト相からなる非磁性部を生成することに成功した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。   As a result of extensive research and trial and error, the present inventor has conducted a near-ultraviolet nanosecond pulse in a nitrogen-containing atmosphere to a part of the yoke constituting the rotating machine (a part to be processed). By irradiating with laser, we succeeded in producing a nonmagnetic part consisting of austenite phase in which nitrogen is supersaturated. By developing this result, the present invention described below has been completed.

《回転機》
(1)本発明の回転機は、固定子と、固定子に対して相対回転する回転子と、を備える回転機であって、前記固定子または前記回転子は、磁気回路を構成する継鉄を備え、該継鉄は、合金からなる軟磁性部と該軟磁性部よりも飽和磁化が小さい非磁性部とを有し、該鉄合金は、全体を100質量%として、クロム(Cr)を0.01〜2%含み、該非磁性部は、窒素(N)を固溶させて該軟磁性部のフェライト相を相変態させたオーステナイト相を有すると共に窒化物を実質的に含まないことを特徴とする。
《Rotating machine》
(1) A rotating machine according to the present invention is a rotating machine including a stator and a rotor that rotates relative to the stator, and the stator or the rotor is a yoke constituting a magnetic circuit. the provided,該継iron, and a non-magnetic portion saturation magnetization is smaller than the soft magnetic part and the soft magnetic portion made of an iron alloy, iron alloy, the whole 100% by mass, chromium (Cr) 0.01 to 2%, and the nonmagnetic part has an austenite phase in which the ferrite phase of the soft magnetic part is transformed by dissolving nitrogen (N) and is substantially free of nitride. Features.

(2)本発明の回転機は、固定子または回転子の少なくとも一方が、比較的多くの窒素(さらにいえば過飽和な窒素)が固溶して生成または維持されたオーステナイト相を含む非磁性部を一部に有する継鉄(ロータコア、界磁鉄心等を含む)を備える。この非磁性部は、従来のようにオーステナイト相を安定化させる金属元素を溶融凝固等させて非磁性部を形成するものではないため、例えば、溶融加熱に伴う歪みや変形等を抑止しつつ、微細な局所部位にも高精度に配置され得る。この結果、磁気回路の設定自由度や継鉄の寸法精度等の向上を図れ、ひいては回転機の高性能化や小型化等も図れる。 (2) In the rotating machine of the present invention, at least one of the stator and the rotor includes a non-magnetic part including an austenite phase in which a relatively large amount of nitrogen (moreover, supersaturated nitrogen) is generated or maintained as a solid solution. With a yoke (including a rotor core, a field core, etc.). Since this nonmagnetic part is not what forms the nonmagnetic part by melting and solidifying the metal element that stabilizes the austenite phase as in the prior art, for example, while suppressing distortion and deformation associated with melting heating, It can be arranged with high precision even in a fine local site. As a result, the degree of freedom in setting the magnetic circuit, the dimensional accuracy of the yoke, and the like can be improved, and as a result, the performance and size of the rotating machine can be improved.

ちなみに、本発明に係る非磁性部を構成する「Nを固溶させてできたオーステナイト相」とは、上述したように、Nが多く固溶することにより生成または維持されているオーステナイト相を意味し、組成調整(例えばオーステナイト安定化元素を用いた合金化)等により形成されたオーステナイト相中に、単に少量のNが固溶しているものではない。しかし、このような「Nを固溶させてできたオーステナイト相」は、構造(組織や組成等)または特性によって直接的に特定することが不可能であるかまたは非実際的なものである。   Incidentally, the “austenite phase formed by dissolving N in solid solution” constituting the nonmagnetic portion according to the present invention means an austenite phase generated or maintained by dissolving a large amount of N as described above. However, a small amount of N is not simply dissolved in the austenite phase formed by composition adjustment (for example, alloying using an austenite stabilizing element) or the like. However, such an “austenite phase formed by dissolving N in solid solution” is impossible or impractical because it cannot be directly specified by structure (structure, composition, etc.) or characteristics.

敢えて、非磁性部の金属組織を直接的に特定するなら、「Nを固溶させてできたオーステナイト相」に含まれる一つの下位概念である「Nが過飽和に固溶しているオーステナイト相」という表現を用いることができる。この際、固溶限は母材により異なり得るため、過飽和となるNの固溶量を一概に特定することはできないが、例えば、Nの固溶量を0.2質量%以上、0.4質量%以上さらには0.6質量%以上とすることができる。なお、軟磁性部に隣接した非磁性部が、Nが過飽和に固溶したオーステナイト相を有することは、従来の技術常識からすると、通常考えられない。従って、上記の表現により本発明に係る非磁性部と従来の非磁性部とは、「物」として明瞭に区別されることとなる。   If the metal structure of the non-magnetic part is to be specified directly, “Austenitic phase in which N is supersaturated” is a subordinate concept included in “Austenitic phase formed by dissolving N”. Can be used. At this time, since the solid solubility limit may vary depending on the base material, the solid solution amount of N that becomes supersaturated cannot be specified in general. For example, the solid solution amount of N is 0.2 mass% or more, 0.4 It can be set to not less than mass%, more preferably not less than 0.6 mass%. In addition, it is usually not considered that the nonmagnetic part adjacent to the soft magnetic part has an austenite phase in which N is supersaturated and dissolved from the conventional technical common sense. Therefore, the non-magnetic portion according to the present invention and the conventional non-magnetic portion are clearly distinguished as “things” by the above expression.

《回転機の製造方法》
(1)本発明は上述した回転機のみならず、その製造方法としても把握できる。すなわち本発明は、純鉄または鉄合金からなる軟磁性部の一部である被処理部へ、窒素を含有する雰囲気中で高エネルギービームを相対移動させつつ照射することにより、該被処理部を構成するフェライト相の少なくとも一部をオーステナイト相へ改質する改質工程を備え、該被処理部に上述した非磁性部が形成されることを特徴とする回転機の製造方法でもよい。
<Method for manufacturing rotating machine>
(1) The present invention can be grasped not only as the rotating machine described above but also as a manufacturing method thereof. That is, the present invention irradiates a portion to be processed which is a part of a soft magnetic portion made of pure iron or an iron alloy while relatively moving a high energy beam in an atmosphere containing nitrogen. There may be provided a rotating machine manufacturing method comprising a reforming step of reforming at least a part of the constituting ferrite phase into an austenite phase, and the nonmagnetic portion described above is formed in the portion to be treated.

(2)「被処理部」は、高エネルギービームの照射が可能な部分である限り、外表面側に限らず、内表面側でもよい。また「高エネルギービーム」は、母材(軟磁性材)へNを固溶させるために十分なエネルギーを有する光線または電子線である。特に、アブレーションを生じさせて固溶窒素によるオーステナイト化を図る場合、高エネルギービームはアブレーションを生じさせるために十分なエネルギーと、その照射部周辺域をプラズマ化させる強電界とを併せもつレーザや電子ビーム等であると好ましい。 (2) The “processed part” is not limited to the outer surface side but may be the inner surface side as long as it can be irradiated with a high energy beam. The “high energy beam” is a light beam or electron beam having sufficient energy for dissolving N in the base material (soft magnetic material). In particular, when ablation is caused and austenitization with solute nitrogen is attempted, a high energy beam is a laser or electron that has both sufficient energy to cause ablation and a strong electric field that causes plasma around the irradiated area. A beam or the like is preferable.

「窒素含有雰囲気」は、窒素が分子レベルまたは原子レベルで存在する雰囲気である。具体的には、窒素ガスのみからなる窒素ガス雰囲気、窒素ガスと不活性ガス等からなる混合ガス雰囲気(大気雰囲気も含む)、窒素の化合物を含む化合物ガス雰囲気等である。本発明に係る改質処理は、窒素を含む大気中等でも可能である。この場合、非磁性部はより簡易に形成され得る。但し、Nのみを固溶させる場合、窒素ガス雰囲気または窒素ガスを不活性ガスで希釈した雰囲気で、上述した改質工程がなされると好ましい。なお、窒素含有雰囲気の圧力(ガス圧)は、敢えて高圧にする必要はなく常圧(大気圧)でもよい。また窒素含有雰囲気の温度も室温(常温)でもよい。   A “nitrogen-containing atmosphere” is an atmosphere in which nitrogen is present at the molecular or atomic level. Specifically, a nitrogen gas atmosphere composed only of nitrogen gas, a mixed gas atmosphere (including an air atmosphere) composed of nitrogen gas and an inert gas, a compound gas atmosphere containing a nitrogen compound, and the like. The reforming treatment according to the present invention is possible even in the atmosphere containing nitrogen. In this case, the nonmagnetic part can be formed more easily. However, when only N is dissolved, it is preferable that the above-described reforming step is performed in a nitrogen gas atmosphere or an atmosphere in which nitrogen gas is diluted with an inert gas. Note that the pressure (gas pressure) of the nitrogen-containing atmosphere does not have to be high and may be normal pressure (atmospheric pressure). The temperature of the nitrogen-containing atmosphere may also be room temperature (normal temperature).

《その他》
(1)本明細書では、母材中にNを固溶させてオーステナイト相の割合を増加させる改質処理を適宜、単に「窒化」ともいう。
<Others>
(1) In this specification, the reforming treatment for increasing the proportion of the austenite phase by dissolving N in the base material is also simply referred to as “nitriding” as appropriate.

(2)特に断らない限り本明細書でいう「x〜y」は下限値xおよび上限値yを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を、新たな下限値または上限値として「a〜b」のような範囲を新設し得る。 (2) Unless otherwise specified, “x to y” in this specification includes a lower limit value x and an upper limit value y. Any numerical value included in various numerical values or numerical ranges described in the present specification can be newly established as a range such as “ab” as a new lower limit value or upper limit value.

改質処理した試料のEPMA窒素マッピング像である。It is an EPMA nitrogen mapping image of the sample which carried out the modification process. 窒素濃度(N固溶量)とオーステナイト化率(fcc化率)の関係を示す分散図である。It is a dispersion | distribution figure which shows the relationship between nitrogen concentration (N solid solution amount) and an austenitization rate (fcc conversion rate). 窒素濃度(N固溶量)と非磁性化率の関係を示す分散図である。It is a dispersion | distribution figure which shows the relationship between nitrogen concentration (N solid solution amount) and a non-magnetization rate. 各試料に係るXRDプロファイル像である。It is an XRD profile image concerning each sample. 各試料に係るfcc(γ相)とbcc(α相)の比率を示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the ratio of fcc (gamma phase) and bcc (alpha phase) which concern on each sample. IPM用ロータコア(継鉄)の一部を非磁性部としたシミュレーションモデルの概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the simulation model which used a part of rotor core (IPP) for IPM as a nonmagnetic part. そのシミュレーションにより得られた最大トルク増加率と電流振幅の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the maximum torque increase rate and current amplitude which were obtained by the simulation.

本明細書で説明する内容は、本発明の回転機のみならず、その製造方法にも該当し得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一以上の構成要素を付加し得る。この際、製造方法に関する構成要素は、一定の場合(構造または特性により「物」を直接特定することが不可能であるかまたは非実際的である事情(不可能・非実際的事情)等がある場合)、プロダクトバイプロセスとして「物」に関する構成要素ともなり得る。なお、いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。   The contents described in this specification can be applied not only to the rotating machine of the present invention but also to the manufacturing method thereof. One or more components arbitrarily selected from the present specification may be added to the above-described components of the present invention. In this case, the components related to the manufacturing method are in a certain case (a situation where it is impossible or impractical (impossible / unpractical circumstances), etc.) In some cases, it can be a component of “things” as a product-by-process. Note that which embodiment is the best depends on the target, required performance, and the like.

《回転機》
本発明の回転機には、種々のタイプが含まれる。例えば、回転機は、電動機でも発電機でもよい。また回転機は、直流機でも交流機でもよい。交流機は、同期機でも誘導機でも無整流子機(ブラシレスDCモータ等)でもよい。なお、永久磁石を用いる場合、内包型(IPM等)でも表面型(SPM等)でもよい。さらに、回転子は、インナーロータ型でもアウターロータ型でもよい。
《Rotating machine》
Various types are included in the rotating machine of the present invention. For example, the rotating machine may be an electric motor or a generator. The rotating machine may be a DC machine or an AC machine. The AC machine may be a synchronous machine, an induction machine, or a non-commutator machine (such as a brushless DC motor). In addition, when using a permanent magnet, an encapsulated type (IPM etc.) or a surface type (SPM etc.) may be sufficient. Furthermore, the rotor may be an inner rotor type or an outer rotor type.

本発明の回転機は、少なくとも固定子(ステータ)と回転子(ロータ)を有する。これら以外に、通常、回転子と一体的に回転する回転軸(出力軸)、それを枢支する軸受、それらを支持または囲繞する筐体(ケース)等を、本発明の回転機も備える。なお、本発明に係る回転子には、回転軸等の付属部材も含めて考えてもよい。   The rotating machine of the present invention has at least a stator (stator) and a rotor (rotor). In addition to these, the rotating machine of the present invention usually includes a rotating shaft (output shaft) that rotates integrally with the rotor, a bearing that pivots the rotating shaft, a housing (case) that supports or surrounds them. Note that the rotor according to the present invention may include an accessory member such as a rotating shaft.

回転子または固定子は、通常、いずれか一方がそれぞれ電機子または界磁となるが、界磁の起磁源は永久磁石でも電磁石でもよい。また、回転子または固定子は、電機子または界磁から生じた磁束を誘導する継鉄を有する。この継鉄には、回転機の回転数に応じて磁場の向きが周期的に変化することによりヒステリシス損や渦電流損等の鉄損が生じる。この鉄損(特に渦電流損)の低減を図るため、継鉄には、組成調整された鉄合金が用いられたり、薄い電磁鋼板(例えば、表面が絶縁被覆されたケイ素鋼板)を積層して固定した積層体が用いられたり、絶縁被覆された鉄系(純鉄または鉄合金)粒子を加圧成形した圧粉磁心が用いられる。本発明では、高磁束密度となる軟磁性部のみならず、低磁束密度となる非磁性部をも含めて「継鉄」という。継鉄は、単なる磁路として機能するだけではなく、ロータコアのように回転子の本体を構成するものでもよい。なお、非磁性部は、通常、軟磁性部に接して配置されるが、両者は一体でも分離可能でもよい。例えば、軟磁性部の一部を改質して形成される非磁性部は、軟磁性部と一体となっている。   Usually, one of the rotor and the stator is an armature or a field, respectively, but the field magnetomotive source may be a permanent magnet or an electromagnet. Further, the rotor or the stator has a yoke for inducing magnetic flux generated from the armature or the field. In this yoke, iron loss such as hysteresis loss and eddy current loss occurs when the direction of the magnetic field changes periodically according to the rotation speed of the rotating machine. In order to reduce this iron loss (especially eddy current loss), the yoke is made of a composition-adjusted iron alloy or a thin electromagnetic steel plate (for example, a silicon steel plate whose surface is insulated) is laminated. A fixed laminated body is used, or a powder magnetic core obtained by press-molding iron-based (pure iron or iron alloy) particles coated with insulation is used. In the present invention, not only a soft magnetic part having a high magnetic flux density but also a non-magnetic part having a low magnetic flux density is referred to as “a yoke”. The yoke not only functions as a mere magnetic path, but may constitute the rotor body like a rotor core. The nonmagnetic part is usually arranged in contact with the soft magnetic part, but both may be integrated or separable. For example, a nonmagnetic part formed by modifying a part of the soft magnetic part is integrated with the soft magnetic part.

《軟磁性部》
継鉄を構成する軟磁性部は、飽和磁化の大きい純鉄または鉄合金からなる。具体的にいうと、軟磁性部は主にフェライト相からなり、その飽和磁化は1.5T以上、1.6T以上、1.7T以上さらには1.8T以上であると好ましい。
《Soft magnetic part》
The soft magnetic part constituting the yoke is made of pure iron or an iron alloy having a large saturation magnetization. Specifically, the soft magnetic part is mainly composed of a ferrite phase, and its saturation magnetization is preferably 1.5T or more, 1.6T or more, 1.7T or more, and further 1.8T or more.

軟磁性部となる鉄合金は、磁気的特性(高飽和磁化)と電気的特性(渦電流損の低減)の両立を図れる組成が好ましい。例えば、鉄合金は、Siを1〜8%さらには2〜5%含むと好ましい。また鉄合金は、Alを0.2〜5%さらには0.5〜2%含むと好ましい。SiやAlが過少では鉄損の低減効果が乏しく、SiやAlが過多では飽和磁化の低下を招く。なお、本明細書でいう鉄合金の各組成は、特に断らない限り、全体を100質量%とした質量割合であり、残部はFeおよび不可避不純物である。   The iron alloy serving as the soft magnetic part preferably has a composition that can achieve both magnetic properties (high saturation magnetization) and electrical properties (reduction of eddy current loss). For example, the iron alloy preferably contains 1 to 8%, further 2 to 5% of Si. The iron alloy preferably contains Al in an amount of 0.2 to 5%, more preferably 0.5 to 2%. If the amount of Si or Al is too small, the effect of reducing the iron loss is poor, and if the amount of Si or Al is excessive, the saturation magnetization is lowered. In addition, unless otherwise indicated, each composition of the iron alloy as used in this specification is the mass ratio which made the whole 100 mass%, and the remainder is Fe and an unavoidable impurity.

もっとも、SiやAlはフェライト相安定化元素であり、また、AlはNと化合物を形成し易い。このためSiやAlは、N固溶によるオーステナイト化を阻害し易い。そこで、主にフェライト相からなる軟磁性部の一部を、主にオーステナイト相からなる非磁性部に改質する場合、本発明に係る鉄合金は、Crを0.1〜7%さらには0.3〜2%含むと好ましい。なお、Crは、N固溶によるオーステナイト化を促進するため、SiやAlの含有の有無とは別に、鉄合金中に含まれていてもよい。いずれにしても、Crが過少ではN固溶によるオーステナイト化の促進効果が乏しく、Crが過多では飽和磁化の低下を招く。   However, Si and Al are ferrite phase stabilizing elements, and Al easily forms a compound with N. For this reason, Si and Al tend to inhibit austenitization due to N solid solution. Therefore, when a part of the soft magnetic part mainly composed of the ferrite phase is modified to a nonmagnetic part mainly composed of the austenite phase, the iron alloy according to the present invention contains 0.1 to 7% or even 0% of Cr. It is preferable to contain 3 to 2%. In addition, in order to accelerate | stimulate austenitization by N solid solution, Cr may be contained in the iron alloy separately from the presence or absence of Si or Al. In any case, if Cr is too small, the effect of promoting austenite formation by N solid solution is poor, and if Cr is excessive, saturation magnetization is lowered.

《非磁性部》
本発明に係る非磁性部は、N固溶により生成または維持されたオーステナイト相を有する部分(継鉄の一部)である。非磁性部に含まれるN固溶量や、それに応じて生じるオーステナイト相の割合(オーステナイト化率)を調整することにより、非磁性部の磁気特性(透磁率、飽和磁化、磁化率等)、つまり非磁性化率を制御し得る。この結果、磁性または非磁性という単純な区別に限らず、継鉄の局所を好適な飽和磁化や透磁率等に制御でき、磁気回路の形成自由度の拡大を図ることも可能となる。
《Nonmagnetic part》
The nonmagnetic part according to the present invention is a part (part of the yoke) having an austenite phase generated or maintained by N solid solution. By adjusting the amount of N solid solution contained in the nonmagnetic part and the proportion of the austenite phase generated (austenite ratio) accordingly, the magnetic properties (permeability, saturation magnetization, magnetic susceptibility, etc.) of the nonmagnetic part, that is, The demagnetization rate can be controlled. As a result, not only the simple distinction between magnetic and non-magnetic, but also the local area of the yoke can be controlled to a suitable saturation magnetization, magnetic permeability, etc., and the degree of freedom in forming the magnetic circuit can be increased.

非磁性部に含まれるN量は、回転機または継鉄の仕様(非磁性部に要求される磁気特性)、母材の組成等に応じて適宜調整され得るが、少なくとも軟磁性部よりも非磁性部の飽和磁化や透磁率が低くなるN量は必要である。具体的にいうと、非磁性部全体を100質量%として、N量は0.2%以上、0.5%以上、0.8%以上さらには0.9%以上であると好ましい。なお、本明細書でいうN量は常温域における値であり、非磁性部を電子線マイクロアナライザー(EPMA)で解析した結果に基づき特定される。また、非磁性部に含まれるNが固溶状態にあることは、X線回折(XRD)により得られたプロファイルを観察した際に、fcc(γ相)ピークが低角側へシフトをしており、かつ窒化物(FeN、FeN、CrN、CrN等)に関するピークが実質的に認められないことから判断できる。 The amount of N contained in the nonmagnetic part can be appropriately adjusted according to the specifications of the rotating machine or the yoke (magnetic characteristics required for the nonmagnetic part), the composition of the base material, etc., but at least less than the soft magnetic part. The amount of N that lowers the saturation magnetization and magnetic permeability of the magnetic part is necessary. Specifically, it is preferable that the N content is 0.2% or more, 0.5% or more, 0.8% or more, and further 0.9% or more, assuming that the entire nonmagnetic portion is 100% by mass. In addition, N amount as used in this specification is a value in a normal temperature range, and is specified based on the result of having analyzed a nonmagnetic part with the electron beam microanalyzer (EPMA). In addition, the fact that N contained in the nonmagnetic part is in a solid solution state means that when observing a profile obtained by X-ray diffraction (XRD), the fcc (γ phase) peak shifts to the lower angle side. In addition, it can be judged from the fact that no peaks related to nitrides (Fe 3 N, Fe 4 N, Cr 2 N, CrN, etc.) are substantially observed.

N量(「N固溶量」または「N濃度」ともいう。)が過小であると、フェライト相(適宜「α相」ともいう。)の割合が多く、実質的な非磁性化を示すほどのオーステナイト相(適宜「γ相」ともいう。)は得られない。一方、N量が十分に大きくなる(例えば、Nが過飽和に固溶した状態になる)と、bcc構造のα相がfcc構造のγ相へ変態するオーステナイト化(適宜「fcc化」または「γ化」という。)が進行し、その程度に応じて、被処理部はα相とγ相が混在した金属組織となり、その非磁性化も進行する。そしてN量が所定値以上になると、非磁性部は殆どがγ相となり、ほぼ完全に非磁性化する。このように非磁性部は、その金属組織中におけるγ相の割合であるオーステナイト化率(適宜「fcc化率」という。)に応じた磁気特性(透磁率、飽和磁化等)を発揮する。   When the amount of N (also referred to as “N solid solution amount” or “N concentration”) is too small, the proportion of the ferrite phase (also referred to as “α phase” as appropriate) is large, and the substantial demagnetization is exhibited. This austenite phase (also referred to as “γ phase” as appropriate) cannot be obtained. On the other hand, when the amount of N becomes sufficiently large (for example, when N becomes a solid solution in a supersaturated state), austenitization in which the α phase of the bcc structure is transformed into the γ phase of the fcc structure (“fcc conversion” or “γ According to the degree, the portion to be processed has a metal structure in which an α phase and a γ phase are mixed, and the demagnetization proceeds. When the amount of N exceeds a predetermined value, most of the nonmagnetic portion becomes a γ phase and becomes almost nonmagnetic. Thus, the non-magnetic portion exhibits magnetic properties (permeability, saturation magnetization, etc.) according to the austenitization rate (referred to as “fcc conversion rate” as appropriate), which is the proportion of the γ phase in the metal structure.

非磁性部の金属組織全体に対するオーステナイト相の割合であるオーステナイト化率(fcc化率)は、30体積%(適宜、単に「%」と表す。)以上、50%以上、80%以上、90%以上さらには95%以上であると好ましい。なお、本明細書でいうfcc化率は、非磁性部のX線回折プロファイルをリートベルト(Reitveld)解析して求めたγ相(fcc相)の割合に基づいて算出される。この点に関する詳細は後述する。   The austenite ratio (fcc conversion ratio), which is the ratio of the austenite phase to the entire metal structure of the nonmagnetic part, is 30% by volume (referred to as simply “%” as appropriate) or more, 50% or more, 80% or more, 90%. More preferably, it is 95% or more. Note that the fcc conversion rate referred to in this specification is calculated based on the ratio of the γ phase (fcc phase) obtained by analyzing the X-ray diffraction profile of the nonmagnetic portion by a Rietveld (Reitveld) analysis. Details regarding this point will be described later.

非磁性部の磁性レベルは、例えば、非磁性化率により指標される。非磁性化率は、H0:軟磁性部の飽和磁化、H1:非磁性部の飽和磁化として、φ=100×(H0−H1)/H0により算出される。なお、本明細書でいう非磁性化率も常温域における値であり、各部の飽和磁化は常温で振動試料型磁力計(VSM)等の磁気特性評価装置から求められる。このような非磁性化率(φ)が、例えば、20%以上、50%以上、80%以上、95%以上さらには98%以上であると好ましい。   The magnetic level of the non-magnetic part is indicated by, for example, a non-magnetization rate. The demagnetization ratio is calculated by φ = 100 × (H0−H1) / H0, where H0: saturation magnetization of the soft magnetic part and H1: saturation magnetization of the nonmagnetic part. The demagnetization rate referred to in this specification is also a value in the normal temperature range, and the saturation magnetization of each part is obtained from a magnetic property evaluation apparatus such as a vibrating sample magnetometer (VSM) at normal temperature. Such a demagnetization rate (φ) is preferably 20% or more, 50% or more, 80% or more, 95% or more, or 98% or more, for example.

非磁性部の形態(形状、サイズ等)は、回転機または継鉄の仕様に応じて調整される。本発明の製造方法を用いた場合、例えば、非磁性部の最小幅は1μm程度に、その最大深さは1mm程度にできる。そこで、非磁性部の幅は、例えば、1μm〜10mmさらには10μm〜1mmであるとよい。また非磁性部の深さは、例えば、10μm〜1mmさらには30μm〜500μmであるとよい。このように本発明に係る非磁性部は、十分な深さを確保しつつも、継鉄(軟磁性部)中に微細に配置可能である。   The form (shape, size, etc.) of the non-magnetic part is adjusted according to the specifications of the rotating machine or the yoke. When the manufacturing method of the present invention is used, for example, the minimum width of the nonmagnetic portion can be set to about 1 μm and the maximum depth thereof can be set to about 1 mm. Therefore, the width of the nonmagnetic part is preferably 1 μm to 10 mm, and further preferably 10 μm to 1 mm. The depth of the nonmagnetic part is preferably 10 μm to 1 mm, and further preferably 30 μm to 500 μm, for example. As described above, the nonmagnetic portion according to the present invention can be finely arranged in the yoke (soft magnetic portion) while ensuring a sufficient depth.

《製造方法》
(1)本発明に係る非磁性部を形成する方法は種々考えられる。もっとも、純鉄または鉄合金からなる軟磁性部の一部である被処理部へ、窒素を含有する雰囲気中で高エネルギービームを照射する改質工程(または照射工程)を行うことにより、例えば、局所的な非磁性部でも、効率的に形成可能となる。
"Production method"
(1) Various methods for forming the nonmagnetic portion according to the present invention are conceivable. However, by performing a modification step (or irradiation step) of irradiating a high energy beam in an atmosphere containing nitrogen to a portion to be processed which is a part of a soft magnetic portion made of pure iron or an iron alloy, for example, Even a local nonmagnetic portion can be formed efficiently.

このような改質工程は、特に、高エネルギービームの照射により、被処理部でアブレーションを生じさせ、その際に生じた放出粒子と雰囲気中の窒素とを混合して、それらを再堆積させる工程(アブレーション工程)である好ましい。アブレーションによる改質は、従来のような局所加熱(さらには溶融)による改質と異なり、被処理部(非磁性部)またはその周囲に、熱歪みや機械的特性(硬さ、強度など)の低下等を殆ど生じさせないことも可能となる。   Such a reforming step is a step of causing ablation to occur in a processing target portion by irradiation with a high energy beam, mixing emitted particles generated at that time and nitrogen in the atmosphere, and re-depositing them. (Ablation step) is preferable. Modification by ablation is different from conventional modification by local heating (and melting) as in the past. Thermal distortion and mechanical properties (hardness, strength, etc.) are applied to the treated part (non-magnetic part) or its surroundings. It is also possible to hardly cause a decrease or the like.

さらに、アブレーションにより生じた放出粒子等の再堆積量を制御することにより、被処理部の表面形態を調整することも可能となる。例えば、その再堆積量を制限することにより、被処理部(非磁性部)の最表面部分を凹形状とすることが可能となる。これにより、改質処理後に行う表面部分の追加工や絶縁処理等を省略できる。具体的にいうと、積層して用いられる積層板(板電磁鋼板等)の表面を改質する場合、非磁性部の最表面域を僅かな凹形状とすることにより、改質後のままでも高精度な積層体を得ることが可能となる。また、渦電流損等の低減のために高抵抗な被膜(絶縁被膜)が表面に形成されている積層板を改質する場合でも、非磁性部の表面を凹形状とすることにより、非磁性部の表面近傍に実質的な絶縁層(エアギャップ)が形成される結果、改質後のままでも非磁性部における電気的短絡を抑止できる。   Furthermore, it is possible to adjust the surface form of the processing target part by controlling the amount of redeposition of emitted particles or the like generated by ablation. For example, by limiting the redeposition amount, it becomes possible to make the outermost surface portion of the portion to be processed (nonmagnetic portion) concave. Thereby, the additional process of the surface part performed after the modification process, the insulation process, and the like can be omitted. Specifically, when modifying the surface of a laminated plate (plate electromagnetic steel sheet, etc.) used in a laminated manner, the outermost surface area of the non-magnetic part is made a slight concave shape, so that even after modification A highly accurate laminate can be obtained. In addition, even when modifying a laminated plate with a high-resistance coating (insulating coating) formed on its surface to reduce eddy current loss, etc., the nonmagnetic portion has a concave surface, which makes it nonmagnetic. As a result of the formation of a substantial insulating layer (air gap) in the vicinity of the surface of the part, an electrical short circuit in the nonmagnetic part can be suppressed even after the modification.

(2)以下、アブレーションにより、被処理部を構成するフェライト相の少なくとも一部をオーステナイト相へ相変態して非磁性部とする場合について詳述する。 (2) Hereinafter, the case where at least a part of the ferrite phase constituting the part to be treated is transformed into an austenite phase by ablation to form a nonmagnetic part will be described in detail.

先ず、アブレーションは周知な技術用語であり、アブレーションにより、被処理部を構成する原子等が、気化、蒸発、蒸散、飛散等して放出される。こうして放出された粒子(適宜「放出粒子」という。)は、原子、分子、イオン、電子、光子、ラジカル、クラスター等の様々な形態をとり得る。そして、放出粒子と被処理部の近傍にある雰囲気ガス(窒素)とが混合状態となった反応場がアブレーションを生じた被処理部(適宜「アブレーション部」という。)またはその近傍に生成され得る。   First, ablation is a well-known technical term. By ablation, atoms and the like constituting the processing target are released by vaporization, evaporation, evaporation, scattering, and the like. The particles thus released (referred to as “emitted particles” where appropriate) can take various forms such as atoms, molecules, ions, electrons, photons, radicals, and clusters. Then, a reaction field in which the emitted particles and the atmospheric gas (nitrogen) in the vicinity of the processing target portion are mixed can be generated in the processing target portion where the ablation occurs (referred to as “ablation portion” as appropriate) or in the vicinity thereof. .

高エネルギービームの照射域が被処理部上を移動することにより、上記の現象が次々とほぼ連続的に生じ、被処理部およびその近傍は反応場を生成する放出粒子および雰囲気窒素が多数存在した状態となる。そして放出粒子と雰囲気窒素からなる反応場は、被処理部またはその近傍へ窒素を固溶した状態で再堆積(充填)されていく。このような現象が繰り返されることにより、内部深くまで窒素が十分に導入され、窒素が固溶した微細なオーステナイト相が形成されると考えられる。   The above-mentioned phenomenon occurs almost continuously one after another as the irradiation area of the high-energy beam moves on the processing target, and there are a large number of emitted particles and atmospheric nitrogen that generate reaction fields in the processing target and its vicinity. It becomes a state. The reaction field composed of the emitted particles and the ambient nitrogen is redeposited (filled) in a state where nitrogen is dissolved in the portion to be processed or in the vicinity thereof. By repeating such a phenomenon, it is considered that nitrogen is sufficiently introduced deep inside and a fine austenite phase in which nitrogen is dissolved is formed.

このようなアブレーションを利用すれば、従来のように溶融加熱等する場合と異なり、非磁性部およびその周囲にある軟磁性部に殆ど熱的影響を及ばさない。このため、非磁性部に隣接する軟磁性部の組成や組織などをほとんど変化させないで、必要な部分だけを非磁性化することも容易となる。また、アブレーションを利用することにより、幅広い組成範囲の母材に対して、微細な金属組織からなる窒素固溶オーステナイト相を、短時間内に実質的に一工程で生成させることが可能となる。そして、高エネルギービームの照射域の軌跡を制御することにより、非磁性部を所望の形態とすることができる。例えば、広狭を問わずに、平面状、曲面状、曲線状(直線状を含む)、点状(斑点状等の多数点状を含む)等、種々の形態の非磁性部の形成が可能である。さらにいえば、高エネルギービームが被処理部へ到達する限り、窪んだ領域、奥まった領域、アンダーカット的な領域等にも非磁性部を形成することも可能である。   If such ablation is used, unlike the conventional case of melting and heating, the non-magnetic part and the soft magnetic part around the non-magnetic part are hardly affected. For this reason, it becomes easy to demagnetize only a necessary portion without changing the composition or structure of the soft magnetic portion adjacent to the nonmagnetic portion. Further, by utilizing ablation, a nitrogen solid solution austenite phase composed of a fine metal structure can be generated in a single step substantially in a short time with respect to a base material in a wide composition range. And a nonmagnetic part can be made into a desired form by controlling the locus | trajectory of the irradiation area | region of a high energy beam. For example, it is possible to form non-magnetic parts in various forms such as flat, curved, curved (including straight), and dotted (including multiple spots such as spots) regardless of whether they are wide or narrow. is there. Furthermore, as long as the high energy beam reaches the target portion, it is possible to form a nonmagnetic portion in a recessed region, a recessed region, an undercut region, or the like.

高エネルギー(収束)ビームを用いているため、非磁性部の大きさ(幅)や深さも、mm単位さらにはμm単位で制御可能である。非磁性部が磁気回路中で有効に作用する(実質的な磁気抵抗となり得る)ことを前提として、例えば、非磁性部は最小幅が1mm以下、100μm以下、10μm以下さらには1μm以下の狭幅域を有するものとすることができる。また非磁性部は、最表面からの深さが10μm以上、100μm以上、500μm以上さらには1mm以上となることも、逆にその深さを限定した層状とすることも可能である。ちなみに、電磁鋼板の厚みは通常0.2〜0.5mm程度であるため、高エネルギービームを用いたアブレーションにより、その厚さ方向全体を貫いた非磁性部とすることができる。   Since a high energy (convergent) beam is used, the size (width) and depth of the non-magnetic portion can be controlled in units of mm or μm. Assuming that the non-magnetic part effectively acts in the magnetic circuit (can be a substantial magnetic resistance), for example, the non-magnetic part has a minimum width of 1 mm or less, 100 μm or less, 10 μm or less, or 1 μm or less. It can have a range. The nonmagnetic portion can have a depth from the outermost surface of 10 μm or more, 100 μm or more, 500 μm or more, or 1 mm or more. Incidentally, since the thickness of the electromagnetic steel sheet is usually about 0.2 to 0.5 mm, it can be a non-magnetic portion penetrating the entire thickness direction by ablation using a high energy beam.

非磁性部の幅は、長手方向(高エネルギービームの軌跡の延在方向)に直交する方向の長さである。また非磁性部の深さは、非磁性部の断面を観察したEPMA像に基づいて、軟磁性部よりもN量が多くなっている最深部から最表面までの長さである。非磁性部の二次元的または三次元的な形態は、高エネルギービームの出力密度、ビーム径、焦点、窒素含有雰囲気等を調整することにより容易に調整し得る。また、前述した再堆積量の調整は、フルエンス、走査速度、焦点位置などを適切に調整することにより行うことができる。   The width of the nonmagnetic portion is the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction (extending direction of the locus of the high energy beam). The depth of the nonmagnetic portion is a length from the deepest portion where the N amount is larger than that of the soft magnetic portion to the outermost surface based on an EPMA image obtained by observing a cross section of the nonmagnetic portion. The two-dimensional or three-dimensional form of the nonmagnetic part can be easily adjusted by adjusting the power density, beam diameter, focal point, nitrogen-containing atmosphere, etc. of the high energy beam. The redeposition amount can be adjusted by appropriately adjusting the fluence, scanning speed, focus position, and the like.

(3)以下、高エネルギービームでアブレーションを生じさせて改質処理する際の具体的な条件について説明する。 (3) Hereinafter, specific conditions at the time of reforming treatment by causing ablation with a high energy beam will be described.

アブレーションを発生させるには、母材の被処理部へ、高いエネルギーを瞬時に付与する必要がある。つまり、アブレーションの閾値を超える高いエネルギー密度(フルエンス)をもつ高エネルギービームを、母材の被処理部へ照射する必要がある。このような高エネルギービームとして、短パルス幅のパルスレーザが好適である。   In order to generate ablation, it is necessary to instantaneously apply high energy to the target portion of the base material. That is, it is necessary to irradiate the processing target portion of the base material with a high energy beam having a high energy density (fluence) exceeding the ablation threshold. As such a high energy beam, a pulse laser with a short pulse width is suitable.

レーザ発振装置の出力や発振周波数等が一定なら、パルス幅が短いほど、フルエンスの高いレーザ光を被処理部へ照射できる。またパルス幅が短いと、その照射域外への熱拡散が抑制され、アブレーションの促進と共に母材への熱的影響の抑制を図れる。具体的にいうと、パルスレーザのパルス幅は、例えば、10ps〜100nsさらには1〜50nsであると好ましい。パルス幅が過大ではアブレーションに必要なフルエンスが得難くなり、パルス幅が過小(例えば多光子吸収が生じる150fs程度)ではレーザ光によるエネルギーの付与形態が変化して、本発明に係る改質処理に必要な反応場が形成されない可能性がある。   If the output, the oscillation frequency, etc. of the laser oscillation device are constant, the laser beam having a higher fluence can be irradiated to the processing portion as the pulse width is shorter. Moreover, when the pulse width is short, thermal diffusion outside the irradiation area is suppressed, and ablation is promoted and thermal influence on the base material can be suppressed. Specifically, the pulse width of the pulse laser is preferably 10 ps to 100 ns, and more preferably 1 to 50 ns. If the pulse width is too large, it becomes difficult to obtain the fluence necessary for ablation. If the pulse width is too small (for example, about 150 fs where multiphoton absorption occurs), the form of energy application by the laser light changes, and the modification process according to the present invention is performed. The necessary reaction field may not be formed.

パルスレーザの出力密度(フルエンス)でいえば、例えば、0.3MW/cm〜30GW/cmさらには3MW/cm〜3GW/cmであると好ましい。出力密度は非磁性部の深さに影響し、出力密度が小さいと非磁性部が浅くなり、出力密度が大きいと母材への熱的影響が大きくなる。ちなみに、出力密度はレーザ出力をレーザスポット面積で除して求まる。 Speaking a pulsed laser power density (fluence), for example, when 0.3MW / cm 2 ~30GW / cm 2 further is a 3MW / cm 2 ~3GW / cm 2 preferably. The output density affects the depth of the nonmagnetic part. When the output density is small, the nonmagnetic part becomes shallow, and when the output density is large, the thermal influence on the base material becomes large. Incidentally, the output density is obtained by dividing the laser output by the laser spot area.

またパルスレーザは波長が短いほど、母材によるレーザ光の吸収率が高くなり、アブレーションの促進と非アブレーション部の変質抑制等が図られる。またパルスレーザの波長を適切に調整することにより、十分な深さをもつ非磁性部の形成が容易となる。このようなパルスレーザの波長は、赤外域より短く、さらには可視域よりも短い紫外域(近紫外域を含む)内にあると好ましい。具体的にいうと、パルスレーザの波長は、700nm以下、550nm以下さらには380nm以下であると好ましい。またパルスレーザの波長は、190nm以上さらには320nm以上であると好ましい。パルスレーザの波長が過小では、雰囲気ガスによるレーザの吸収が発生して好ましくない。   Further, the shorter the wavelength of the pulse laser, the higher the absorption rate of the laser beam by the base material, thereby promoting ablation and suppressing alteration of the non-ablation part. In addition, by appropriately adjusting the wavelength of the pulse laser, it becomes easy to form a nonmagnetic portion having a sufficient depth. The wavelength of such a pulse laser is preferably in the ultraviolet region (including the near ultraviolet region) shorter than the infrared region and further shorter than the visible region. Specifically, the wavelength of the pulse laser is preferably 700 nm or less, 550 nm or less, and further 380 nm or less. The wavelength of the pulse laser is preferably 190 nm or more, more preferably 320 nm or more. When the wavelength of the pulse laser is too small, the absorption of the laser by the atmospheric gas is not preferable.

このようなパルスレーザの具体例として、例えば、F(波長157nm)、ArF(波長193nm)、KrF(波長248nm)、XeCl(波長308nm)、XeF(波長351nm)等のエキシマ(励起二量体)を利用したエキシマレーザ、短波長を発振できるYAGレーザなどがある。 Specific examples of such a pulse laser include excimers (excitation dimers) such as F 2 (wavelength 157 nm), ArF (wavelength 193 nm), KrF (wavelength 248 nm), XeCl (wavelength 308 nm), and XeF (wavelength 351 nm). ) Excimer laser, and YAG laser that can oscillate a short wavelength.

高エネルギービームとしてパルスレーザを用いる場合、隣接して発振する各パルス光の照射域を部分的に重畳(オーバーラップ)させると、連続した非磁性部の形成が容易となる。パルス波の照射域を重畳させる割合(パルスラップ率)は、パルスレーザの発振周波数、被処理部に対する相対移動速度(適宜「走査速度」という。)、被処理部の最表面における照射域の大きさ(またはパルスレーザの焦点位置)等により調整される。パルスレーザの特性にも依るため、パルスラップ率は、例えば10〜100%未満さらには20〜95%であると好ましい。パルスラップ率が過小では連続的な非磁性部の形成が困難となり除去加工となり易い。パルスラップ率が過大では改質処理の効率化や非磁性部の均質化を図り難い。   When a pulse laser is used as a high energy beam, it is easy to form a continuous non-magnetic portion by partially overlapping (overlapping) irradiation regions of adjacent pulsed light that oscillate. The ratio of overlapping the pulse wave irradiation area (pulse wrap ratio) is the oscillation frequency of the pulse laser, the relative movement speed with respect to the processing target (referred to as “scanning speed” as appropriate), and the size of the irradiation area on the outermost surface of the processing target. (Or the focal position of the pulse laser) or the like. Since it depends on the characteristics of the pulse laser, the pulse wrap rate is preferably less than 10 to 100%, and more preferably 20 to 95%. If the pulse wrap rate is too low, it is difficult to form a continuous nonmagnetic portion, and it is easy to perform removal processing. If the pulse wrap rate is excessive, it is difficult to improve the efficiency of the reforming process and to homogenize the nonmagnetic part.

このパルスラップ率は、(r/d)×100(%)(d:ビーム径、r:隣接するパルス波の重なり径)により算出される。ここでビーム径(d)は、レーザ軸に対する直交面上で測定される、ビーム強度がピーク強度値の1/eレベルとなるときの幅(直径)である。また隣接するパルス波の重なり径(r)は、d−R(R:隣接するビーム間の中心間距離)である。 This pulse wrap rate is calculated by (r / d) × 100 (%) (d: beam diameter, r: overlap diameter of adjacent pulse waves). Here, the beam diameter (d) is a width (diameter) when the beam intensity is 1 / e 2 level of the peak intensity value measured on a plane orthogonal to the laser axis. The overlapping diameter (r) of adjacent pulse waves is dR (R: distance between the centers of adjacent beams).

パルスラップ率に基づいて発振周波数、走査速度、焦点位置等は調整されるが、一例をあげると次の通りである。発振周波数は、例えば、1〜500kHzさらには2〜100kHzであると好ましい。発振周波数が過小では走査速度も低くせざるを得ず、処理の効率化を図れない。発振周波数が過大になると、一般的にレーザフルエンスが低下し、均質的な非磁性部の形成が困難となる。   The oscillation frequency, scanning speed, focus position, and the like are adjusted based on the pulse wrap ratio. An example is as follows. For example, the oscillation frequency is preferably 1 to 500 kHz, and more preferably 2 to 100 kHz. If the oscillation frequency is too low, the scanning speed must be lowered, and the processing efficiency cannot be improved. If the oscillation frequency is excessive, the laser fluence generally decreases, and it becomes difficult to form a homogeneous nonmagnetic portion.

走査速度は、例えば、0.1〜5000mm/sさらには1〜1000mm/sであると好ましい。走査速度が過小では処理の効率化を図れず、走査速度が過大になると、相関する発振周波数が過大な場合と同様に、均質的な非磁性部の形成が困難となる。   The scanning speed is preferably 0.1 to 5000 mm / s, more preferably 1 to 1000 mm / s, for example. If the scanning speed is too low, the efficiency of the process cannot be improved. If the scanning speed is too high, it is difficult to form a homogeneous non-magnetic portion as in the case where the correlated oscillation frequency is too high.

パルスレーザの焦点位置により、各パルス光の照射範囲が変化する。焦点位置は、母材の被処理部の最表面にあっても、その最表面からずれたところにあってもよい。もっとも、焦点位置がパルスレーザの照射部(被処理部の最表面部)から外れるほど、照射部における出力密度は低下し、その照射部近傍における処理の安定性や非磁性部深さ等に影響する。この傾向は、レーザを集光させて照射部に微細なスポット径を形成している場合ほど顕著である。   The irradiation range of each pulse light varies depending on the focal position of the pulse laser. The focal position may be on the outermost surface of the part to be processed of the base material or may be shifted from the outermost surface. However, the output density at the irradiated area decreases as the focal point moves away from the pulse laser irradiated area (the outermost surface of the processed area), affecting the stability of processing near the irradiated area and the nonmagnetic area depth. To do. This tendency is more conspicuous as the laser is condensed to form a fine spot diameter at the irradiated portion.

高エネルギービームの照射は、チャンバー等の密閉雰囲気内で行っても良いが、開放雰囲気内で行ってもよい。高エネルギービームとしてレーザを用いれば、開放雰囲気である常温常圧の大気雰囲気中でも可能である。もっとも、不要な化合物の生成等を回避しつつ、固溶窒素量を制御するために、窒素ガス雰囲気または窒素ガスを不活性ガスで希釈した混合ガス雰囲気で行うとよい。具体的には被処理部の上方や側方から窒素ガス等を吹き付けるとよい。ガスの吹付方向を調整することにより、アブレーションに伴い生じるデブリの抑制等も図られ得る。例えば、その吹付方向を高エネルギービームの光軸と同軸とすることにより、窒素含有雰囲気の制御性が増し、非磁性部の均質性が向上し得る。   Irradiation with a high energy beam may be performed in a closed atmosphere such as a chamber, but may be performed in an open atmosphere. If a laser is used as the high energy beam, it is possible even in an air atmosphere at room temperature and pressure, which is an open atmosphere. However, in order to control the amount of dissolved nitrogen while avoiding generation of unnecessary compounds, etc., it is preferable to carry out in a nitrogen gas atmosphere or a mixed gas atmosphere in which nitrogen gas is diluted with an inert gas. Specifically, nitrogen gas or the like may be sprayed from above or from the side of the processing target. By adjusting the gas blowing direction, it is possible to suppress the debris caused by ablation. For example, by making the blowing direction coaxial with the optical axis of the high energy beam, the controllability of the nitrogen-containing atmosphere can be increased, and the homogeneity of the nonmagnetic part can be improved.

[第1実施例]
《試料の製作》
(1)供試材(母材)
SUS430(JIS)の板材から切り出した供試材(15.0×9.0×7.5mm)を複数用意した。
[First embodiment]
《Sample preparation》
(1) Test material (base material)
A plurality of test materials (15.0 × 9.0 × 7.5 mm) cut out from a plate material of SUS430 (JIS) were prepared.

(2)改質工程(非磁性化処理、窒化処理)
高エネルギービームとして、近紫外線領域の波長をもつパルス幅がナノ秒レベルのパルスレーザ(このレーザを単に「近紫外ナノ秒レーザ」という。)を準備した。このレーザを用いて、各供試材の被処理部へ窒素含有ガスを吹き付けつつ照射した。照射条件は、波長:355nm、パルス幅:<20ns、出力:0.6W(出力密度:150MW/cm)、走査速度:2mm/s、焦点位置:供試材の被処理部の最表面上(焦点はずし距離:0μmつまりジャストフォーカス)とした。但し、各試料毎に照射条件を微調整した。
(2) Modification process (demagnetization treatment, nitriding treatment)
As a high energy beam, a pulse laser having a wavelength in the near ultraviolet region and a pulse width of nanosecond level (this laser is simply referred to as “near ultraviolet nanosecond laser”) was prepared. Using this laser, irradiation was performed while spraying a nitrogen-containing gas to the treated portion of each specimen. Irradiation conditions are as follows: wavelength: 355 nm, pulse width: <20 ns, output: 0.6 W (output density: 150 MW / cm 2 ), scanning speed: 2 mm / s, focal position: on the outermost surface of the specimen to be processed (Defocus distance: 0 μm, that is, just focus). However, the irradiation conditions were finely adjusted for each sample.

被処理部へのガス吹き付けは、近紫外ナノ秒レーザの光軸に沿った上方向から行った。この際、窒素ガスをアルゴンガス(希釈ガス)で希釈した混合ガスを用いた。なお、これらガス中の窒素濃度を適宜変更することにより、供試材へ導入する窒素濃度(N固溶量)を調整した。   The gas was blown onto the portion to be processed from above along the optical axis of the near ultraviolet nanosecond laser. At this time, a mixed gas obtained by diluting nitrogen gas with argon gas (dilution gas) was used. In addition, the nitrogen concentration (N solid solution amount) introduce | transduced into a test material was adjusted by changing suitably the nitrogen concentration in these gas.

さらにレーザ照射は、前述した方法により算出したパルスラップ率を85%として行い、被処理部の表面上における各レーザ光の照射域の軌跡は3〜7μm間隔の平行な直線状とした。これにより、レーザ照射した被処理部が全面的に改質されるようにした。   Further, the laser irradiation was performed with the pulse wrap rate calculated by the above-described method being 85%, and the locus of the irradiation area of each laser beam on the surface of the processing target was a parallel straight line with an interval of 3 to 7 μm. Thereby, the to-be-processed part irradiated with the laser was completely modified.

《被処理部の分析》
(1)EPMA
各試料の被処理部を電子線マイクロアナライザー(EPMA)で解析した。これにより得られた各被処理部のN濃度(N固溶量)を求めた。一例として、N濃度が0.9質量%である試料の被処理部に係る窒素マッピング像を図1に示した。
《Analysis of processed parts》
(1) EPMA
The processed part of each sample was analyzed with an electron beam microanalyzer (EPMA). The N concentration (N solid solution amount) of each processed part thus obtained was determined. As an example, FIG. 1 shows a nitrogen mapping image related to a portion to be processed of a sample having an N concentration of 0.9 mass%.

(2)XRD
各試料の被処理部(具体的には最表面から10μmの部分)についてXRD(FeKα線源)による解析を行った。そして、各試料に係るX線回折プロファイルに現れたfcc(γ相)ピークとbcc(α相)ピークを用いて、各試料の被処理部におけるγ相の割合(fcc化率)を定量化した。このfcc化率の算出はリートベルト(Reitveld)法により行った。具体的にいうと、fcc化率は、α相とγ相の2相混合モデルを前提に、リートベルト解析ソフト:RIETAN−FPにより算出した。この際、フィッティング関数には拡張分割pseudo−Voigt関数を用いた。こうして得られた各試料のfcc化率とN濃度の関係を図2に示した。
(2) XRD
An analysis by XRD (FeKα radiation source) was performed on a portion to be treated of each sample (specifically, a portion 10 μm from the outermost surface). Then, using the fcc (γ phase) peak and the bcc (α phase) peak appearing in the X-ray diffraction profile of each sample, the proportion of the γ phase (fcc conversion rate) in the treated portion of each sample was quantified. . The fcc conversion rate was calculated by the Rietveld method. More specifically, the fcc conversion rate was calculated by Rietveld analysis software: Rietan-FP on the premise of a two-phase mixed model of α phase and γ phase. At this time, an extended divided pseudo-voice function was used as the fitting function. The relationship between the fcc conversion rate and the N concentration of each sample thus obtained is shown in FIG.

(3)飽和磁化
改質処理した各試料の被処理部に係る飽和磁化(H1)をVSMで測定した。また、処理前の試料の飽和磁化(H0)も同様に測定した。各試料について算出した非磁性化率(φ=100×(H0−H1)/H0)とN濃度の関係を図3に示した。なお、飽和磁化は、室温におけるVSMの測定結果と母材(未処理)の密度から換算して求めた。
(3) Saturation magnetization Saturation magnetization (H1) related to the treated portion of each modified sample was measured by VSM. Further, the saturation magnetization (H0) of the sample before the treatment was measured in the same manner. FIG. 3 shows the relationship between the demagnetization ratio (φ = 100 × (H0−H1) / H0) calculated for each sample and the N concentration. The saturation magnetization was obtained by conversion from the measurement result of VSM at room temperature and the density of the base material (untreated).

《評価》
(1)図1からわかるように、被処理部は最表面から約150μmの深さまで改質されていることがわかる。また、その被処理部には約0.9質量%のNが導入されていた。
<Evaluation>
(1) As can be seen from FIG. 1, it can be seen that the portion to be treated has been modified from the outermost surface to a depth of about 150 μm. Further, about 0.9% by mass of N was introduced into the treated portion.

図2から明らかなように、fcc化率はN濃度(N固溶量)に対して単調に増加しており、N濃度が0.9質量%のときに、fcc化率はほぼ100%となることもわかった。   As is apparent from FIG. 2, the fcc conversion rate monotonously increases with respect to the N concentration (N solid solution amount). When the N concentration is 0.9 mass%, the fcc conversion rate is almost 100%. I found out that

(2)図3からわかるように、N濃度の増加に伴い非磁性化率も増加し、N濃度が0.6質量%のときに非磁性化率は80%、N濃度が0.9質量%のときに非磁性化率がほぼ100%となることもわかった。 (2) As can be seen from FIG. 3, the demagnetization rate increases as the N concentration increases. When the N concentration is 0.6% by mass, the demagnetization rate is 80% and the N concentration is 0.9% by mass. It was also found that the non-magnetization rate was almost 100% at the time of%.

図2と図3を併せて観ると、N濃度の増加により、fcc化率と非磁性化率は共に増加しており、fcc化率と非磁性化率の間には相関があることがわかる。但し、N濃度が固溶限(0.2質量%)以下である0.1質量%(<0.2質量%)のとき、γ相が形成されても、実質的に被処理部は非磁性化(飽和磁化の減少/減磁)しないことも明らかとなった。従って、N濃度を所定値以上とする(過飽和にNを固溶させる)ことにより、被処理部を確実に非磁性化でき、またN濃度を調整することによってその非磁性レベルを制御し得ることも明らかとなった。   2 and FIG. 3 together, it can be seen that both the fcc conversion rate and the non-magnetization rate increase as the N concentration increases, and there is a correlation between the fcc conversion rate and the non-magnetization rate. . However, when the N concentration is 0.1% by mass (<0.2% by mass), which is not more than the solid solubility limit (0.2% by mass), even if the γ phase is formed, the portion to be treated is substantially It was also revealed that no magnetization (reduction in saturation magnetization / demagnetization) occurred. Therefore, by setting the N concentration to a predetermined value or higher (so that N is dissolved in supersaturation), it is possible to reliably demagnetize the portion to be processed and to control the nonmagnetic level by adjusting the N concentration. It became clear.

ちなみに、各試料に係るX線回折プロファイルから、N濃度の増加と共にbccピークが減少してfccピークが増大することのみならず、N濃度の増加に伴って低角側へピークがシフトすることもわかった。また、各試料に係るプロファイルには、窒化物(FeN、FeN、CrN、CrN等)のピークは実質的に認められなかった。これらのことから、被処理部へ導入されたNは、ほぼ全てが固溶状態にあり、N固溶量の増加により母材中のα相がγ相に変態(オーステナイト化)したといえる。 Incidentally, from the X-ray diffraction profile for each sample, not only does the bcc peak decrease and the fcc peak increases as the N concentration increases, but the peak shifts to the lower angle side as the N concentration increases. all right. Furthermore, the profile of each sample, the peak of the nitride (Fe 3 N, Fe 4 N , Cr 2 N, CrN , etc.) was not substantially observed. From these facts, it can be said that almost all of the N introduced into the treated portion is in a solid solution state, and the α phase in the base material is transformed into a γ phase (austenitized) due to an increase in the amount of N solution.

[第2実施例]
(1)試料の製作
第1実施例で用いた母材に替えて、表1に示す合金組成からなる供試材を用意した。なお、試料3および試料C3(改質処理なし)には、市販されている電磁鋼板を用いた。これら各供試材(試料C3を除く)に対して、第1実施例の場合と同様な改質処理を行い、被処理部を窒化した各試料を得た。
[Second Embodiment]
(1) Manufacture of sample A sample material having an alloy composition shown in Table 1 was prepared in place of the base material used in the first example. For sample 3 and sample C3 (no modification treatment), commercially available electrical steel sheets were used. Each of these test materials (excluding the sample C3) was subjected to the same modification treatment as in the first example to obtain each sample in which the portion to be treated was nitrided.

(2)被処理部の分析・評価
各試料の被処理部を第1実施例の場合と同様にXRD分析し、各試料について得られたプロファイルを図4に示した。また、各試料のプロファイルに基づいて、実施例1の場合と同様に算出したfcc(γ相)とbcc(α相)の比率を図5に示した。
(2) Analysis / Evaluation of Processed Parts The processed parts of each sample were subjected to XRD analysis in the same manner as in the first embodiment, and the profiles obtained for each sample are shown in FIG. Further, the ratio of fcc (γ phase) and bcc (α phase) calculated in the same manner as in Example 1 based on the profile of each sample is shown in FIG.

なお、fcc化率が100%近くになると、リートベルト解析に必要なフィッテングが困難となり、fcc化率の高精度な算出が容易ではない。そこで本明細書では、bccピークがノイズレベルでfccピークのみが観察されるようなとき、fcc化率が実質的に100%であっても、fcc化率>95%と表記している。   If the fcc conversion rate is close to 100%, fitting necessary for Rietveld analysis becomes difficult, and high-precision calculation of the fcc conversion rate is not easy. Therefore, in this specification, when the bcc peak is a noise level and only the fcc peak is observed, even if the fcc conversion rate is substantially 100%, the fcc conversion rate is expressed as> 95%.

また、各試料について、第1実施例の場合と同様に飽和磁化(Bs)を測定すると共に、5kA/mの磁場を印加したときの磁化(Bk)を測定した。この磁化(Bk)は各試料の透磁率を指標する。これらの測定結果を表1に併せて示した。 For each sample, the saturation magnetization (Bs) was measured in the same manner as in the first example, and the magnetization (B 5 k) when a magnetic field of 5 kA / m was applied was measured. This magnetization (B 5 k) indicates the magnetic permeability of each sample. These measurement results are also shown in Table 1.

図4から、改質処理により、低角側へのピークシフトが観られ、被処理部へ導入されたNはほぼ全てが固溶状態にあると共に、母材中のα相がγ相に変態(オーステナイト化)したことがわかる。   From FIG. 4, a peak shift to the low angle side was observed by the reforming treatment, and almost all of the N introduced into the treated portion was in a solid solution state, and the α phase in the base material was transformed into a γ phase. It can be seen that (austenitized).

表1および図5から次のことがわかる。先ず、試料1と試料2からわかるように、ほぼ純鉄(フェライト相がほぼ100%)からなる試料1でも、改質処理により十分にオーステナイト化されることがわかる。もっとも、試料2のように、少量のCrを含有すると、N固溶によるオーステナイト化が一層促進され、非磁性化率も大幅に向上することがわかる。   The following can be seen from Table 1 and FIG. First, as can be seen from Sample 1 and Sample 2, it can be seen that Sample 1 made of substantially pure iron (the ferrite phase is almost 100%) is sufficiently austenitized by the modification treatment. However, as shown in Sample 2, when a small amount of Cr is contained, austenitization due to N solid solution is further promoted, and the non-magnetization rate is greatly improved.

このような傾向は、フェライト相安定化元素であるSiまたはAlを含む試料3〜5でも同様である。つまり、試料3〜5、試料C1および試料C3を比較するとわかるように、SiまたはAlを含む鉄合金からなる軟磁性材の場合、N固溶によるオーステナイト化(非磁性化)を図るには、少量のCrが含有されていると、特に好ましいことがわかる。   Such a tendency is the same in Samples 3 to 5 containing Si or Al as a ferrite phase stabilizing element. That is, as can be seen by comparing Samples 3 to 5, Sample C1, and Sample C3, in the case of a soft magnetic material made of an iron alloy containing Si or Al, in order to achieve austenite (demagnetization) by N solid solution, It can be seen that it is particularly preferable that a small amount of Cr is contained.

但し、試料C2のように、母材中にCrが多量に含まれる場合、N固溶に依るオーステナイト化(非磁性化)は促進されるが、飽和磁化が1.5T未満となる。そこで、回転機の継鉄は、試料1〜5に示すような母材(軟磁性部)の一部にNを固溶させて改質した非磁性部を有するものであると好ましいといえる。   However, when a large amount of Cr is contained in the base material as in sample C2, austenitization (demagnetization) due to N solid solution is promoted, but the saturation magnetization is less than 1.5T. Therefore, it can be said that the yoke of the rotating machine preferably has a nonmagnetic part modified by dissolving N in a part of the base material (soft magnetic part) as shown in Samples 1 to 5.

[第3実施例]
回転機を構成する継鉄の一部に、改質する被処理部を配置したモデルを作成し、その改質(非磁性化)による効果をシミュレーションにより確認した。具体的には次の通りである。
[Third embodiment]
A model was prepared in which a part to be modified was placed on a part of the yoke constituting the rotating machine, and the effect of the modification (demagnetization) was confirmed by simulation. Specifically, it is as follows.

(1)モデル
図6に示すような、4極の内包磁石型モータ(同期モータ/IPM)を対象モデルとした。被処理部は、内包する永久磁石を内包するロータコア(継鉄/軟磁性部)のスロットの外周縁側と、各極を構成する1対の永久磁石の隣接端側に、非磁性部を配置した。ロータコアは、厚さ0.35mmの電磁鋼板(フェライト相:100%、飽和磁化:2.12T)を128枚積層した積層体からなり、外径:60mm×軸方向長さ:45mmを想定した。非磁性部は、各電磁鋼板の所定位置で、厚さ方向(積層体の軸方向)全体を貫くように形成されているものとした。永久磁石は断面長方形(3×6mm)で、軸方向長さはロータコアと同じとした。なお、永久磁石は、希土類焼結磁石を想定し、磁気特性:860000A/m、透磁率:1.05とした。
(1) Model A 4-pole internal magnet type motor (synchronous motor / IPM) as shown in FIG. 6 was used as a target model. The non-magnetic portion is arranged on the outer peripheral side of the slot of the rotor core (the yoke / soft magnetic portion) that encloses the permanent magnet to be processed and the adjacent end side of the pair of permanent magnets that constitute each pole. . The rotor core was made of a laminate in which 128 sheets of magnetic steel sheets (ferrite phase: 100%, saturation magnetization: 2.12T) having a thickness of 0.35 mm were laminated, and an outer diameter: 60 mm × axial length: 45 mm was assumed. The nonmagnetic part was formed so as to penetrate the entire thickness direction (axial direction of the laminate) at a predetermined position of each electromagnetic steel sheet. The permanent magnet was rectangular in cross section (3 × 6 mm) and the axial length was the same as that of the rotor core. The permanent magnet was assumed to be a rare earth sintered magnet, with magnetic properties of 860000 A / m and magnetic permeability of 1.05.

(2)シミュレーション
処理前の母材(基準材)の飽和磁化(H0)に対して、被処理部の飽和磁化(H1)を所定の割合(10%、30%または70%)で減磁(非磁性化)した各場合について、最大トルクと電流振幅の関係を算出した。そして、被処理部を減磁(改質)しなかったときに対する被処理部を減磁したときの最大トルクの変化率(最大トルク増加率)と電流振幅の関係を図7に示した。なお、電流振幅とはステータの相コイルに入力する電流の実効値である。
(2) Simulation The saturation magnetization (H1) of the processing target part is demagnetized at a predetermined ratio (10%, 30% or 70%) with respect to the saturation magnetization (H0) of the base material (reference material) before processing ( For each case of demagnetization, the relationship between the maximum torque and the current amplitude was calculated. FIG. 7 shows the relationship between the change rate of the maximum torque (maximum torque increase rate) and the current amplitude when the treated part is demagnetized with respect to the case where the treated part is not demagnetized (modified). The current amplitude is an effective value of the current input to the phase coil of the stator.

自動車等に搭載する駆動用モータとして、最も考慮すべき動作点(例えば、市街地燃費動作点)で比較すると、図7から明らかなように、適切に配置した被処理部を改質して非磁性化することにより、所定の動作点における最大トルクが2〜20%程度増加し得ることがわかる。また、その最大トルクは、被処理部の減磁(非磁性化率)の大きさに応じて大きくなり、特に、減磁が30%以上になると、急激に増加することもわかった。   As shown in FIG. 7, when compared with operating points that should be considered most (for example, urban fuel efficiency operating points) as drive motors mounted on automobiles, etc., the properly disposed processing parts are modified to be non-magnetic. It turns out that the maximum torque at a predetermined operating point can be increased by about 2 to 20%. It was also found that the maximum torque increases according to the magnitude of demagnetization (demagnetization ratio) of the portion to be processed, and increases rapidly when the demagnetization is 30% or more.

このように、フェライト相からなる継鉄の一部(局部)だけを、N固溶によってオーステナイト化した非磁性部とすることにより、回転機の特性を大幅に向上させ得ることがわかる。   Thus, it turns out that the characteristic of a rotary machine can be improved significantly by making only a part (local part) of the yoke which consists of a ferrite phase into the nonmagnetic part austenitized by N solid solution.

Claims (11)

固定子と、
固定子に対して相対回転する回転子と、
を備える回転機であって、
前記固定子または前記回転子は、磁気回路を構成する継鉄を備え、
該継鉄は、合金からなる軟磁性部と該軟磁性部よりも飽和磁化が小さい非磁性部とを有し、
該鉄合金は、全体を100質量%として、クロム(Cr)を0.01〜2%含み、
該非磁性部は、窒素(N)を固溶させて該軟磁性部のフェライト相を相変態させたオーステナイト相を有すると共に窒化物を実質的に含まないことを特徴とする回転機。
A stator,
A rotor that rotates relative to the stator;
A rotating machine comprising:
The stator or the rotor includes a yoke constituting a magnetic circuit,
The yoke has a soft magnetic part made of an iron alloy and a nonmagnetic part having a saturation magnetization smaller than that of the soft magnetic part,
The iron alloy includes 0.01 to 2% of chromium (Cr) with the whole being 100% by mass,
The rotating machine characterized in that the nonmagnetic part has an austenite phase in which nitrogen (N) is dissolved and the ferrite phase of the soft magnetic part is transformed, and is substantially free of nitride .
前記軟磁性部は、飽和磁化が1.5T以上である請求項1に記載の回転機。   The rotating machine according to claim 1, wherein the soft magnetic part has a saturation magnetization of 1.5 T or more. 前記鉄合金は、全体を100質量%(以下、単に「%」という。)として、ケイ素(Si)を1〜8%含む請求項1または2に記載の回転機。   3. The rotating machine according to claim 1, wherein the iron alloy includes 1 to 8% of silicon (Si) with 100% by mass (hereinafter simply referred to as “%”) as a whole. 前記鉄合金は、全体を100質量%として、アルミニウム(Al)を0.2〜5%含む請求項1〜3のいずれかに記載の回転機。   The said iron alloy is a rotary machine in any one of Claims 1-3 which makes the whole 100 mass% and contains aluminum (Al) 0.2-5%. 前記鉄合金は、全体を100質量%として、クロム(Cr)を0.1〜0.5%含む請求項1〜4のいずれかに記載の回転機。 The rotating machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the iron alloy includes 0.1 to 0.5 % of chromium (Cr) with the whole as 100 mass%. 前記非磁性部は、全体を100質量%として、Nを0.2質量%以上含む請求項1に記載の回転機。   2. The rotating machine according to claim 1, wherein the nonmagnetic part includes 100% by mass as a whole and N is 0.2% by mass or more. 前記非磁性部は、該非磁性部の金属組織全体に対するオーステナイト相の割合であるオーステナイト化率(fcc率)が30体積%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の回転機。   The rotating machine according to claim 1, wherein the nonmagnetic part has an austenitization ratio (fcc ratio) that is a ratio of the austenite phase to the entire metal structure of the nonmagnetic part is 30% by volume or more. 前記非磁性部は、下式により求まる非磁性化率(φ)が20%以上である請求項1〜7のいずれかに記載の回転機。
φ=100×(H0−H1)/H0、
H0:軟磁性部の飽和磁化、H1:非磁性部の飽和磁化
The rotating machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the non-magnetic portion has a non-magnetization ratio (φ) obtained by the following formula of 20% or more.
φ = 100 × (H0−H1) / H0,
H0: Saturation magnetization of soft magnetic part, H1: Saturation magnetization of nonmagnetic part
前記非磁性部は、幅が1μm〜10mmまたは深さが10μm〜1mmである請求項1〜8のいずれかに記載の回転機。 The rotating machine according to claim 1 , wherein the nonmagnetic part has a width of 1 μm to 10 mm or a depth of 10 μm to 1 mm . 前記継鉄は、電磁鋼板の積層体からなる請求項1〜9のいずれかに記載の回転機。   The rotating machine according to claim 1, wherein the yoke is made of a laminate of electromagnetic steel sheets. 純鉄または鉄合金からなる軟磁性部の一部である被処理部へ、窒素を含有する雰囲気中で高エネルギービームを相対移動させつつ照射することにより、該被処理部を構成するフェライト相の少なくとも一部をオーステナイト相へ改質する改質工程を備え、
該被処理部に請求項1〜10のいずれかに記載の非磁性部が形成されることを特徴とする回転機の製造方法。
By irradiating a processed part which is a part of a soft magnetic part made of pure iron or an iron alloy while relatively moving a high energy beam in an atmosphere containing nitrogen, the ferrite phase constituting the processed part Comprising a reforming step of reforming at least part of the austenite phase
A method of manufacturing a rotating machine, wherein the nonmagnetic part according to any one of claims 1 to 10 is formed in the part to be treated.
JP2015140207A 2015-07-14 2015-07-14 Rotating machine and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6269601B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015140207A JP6269601B2 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Rotating machine and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015140207A JP6269601B2 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Rotating machine and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017022921A JP2017022921A (en) 2017-01-26
JP6269601B2 true JP6269601B2 (en) 2018-01-31

Family

ID=57889958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015140207A Expired - Fee Related JP6269601B2 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Rotating machine and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6269601B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023087138A (en) * 2021-12-13 2023-06-23 愛知製鋼株式会社 Manufacturing method of magnetic member
CN115627425A (en) * 2022-09-20 2023-01-20 武汉两仪材料有限公司 Metal material and preparation and application thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002069593A (en) * 2000-08-30 2002-03-08 Hitachi Ltd Ferromagnetic material, and rotary machine using it
JP4441897B2 (en) * 2003-03-17 2010-03-31 日立金属株式会社 Manufacturing method of composite magnetic member, manufacturing method of motor using the same, and composite magnetic member and motor using the same
JP5924297B2 (en) * 2013-03-19 2016-05-25 株式会社豊田中央研究所 High corrosion resistance metal member and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017022921A (en) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10355537B2 (en) Method for adjusting magnetic permeability of electrical steel
JP6176282B2 (en) Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof
JP4593678B2 (en) Low iron loss unidirectional electrical steel sheet and manufacturing method thereof
JP6200908B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
JP6060988B2 (en) Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof
JP3482340B2 (en) Unidirectional electrical steel sheet and manufacturing method thereof
WO2011125672A1 (en) Directional electromagnetic steel plate and method for manufacturing same
CN104603309B (en) Iron core grain-oriented magnetic steel sheet and its manufacture method
US10483037B2 (en) Method of manufacturing a magnetically graded material
JP6269601B2 (en) Rotating machine and manufacturing method thereof
JP5958495B2 (en) Composite magnetic member and manufacturing method thereof
JP2015161024A (en) Grain-oriented electrical steel sheet for low-noise transformer, and method for production thereof
EP0151759A2 (en) Magnetic material treatment method and apparatus
JP2004281737A (en) Manufacturing method of composite magnetic member and motor employing the member, composite magnetic member and motor employing the member
JP5924297B2 (en) High corrosion resistance metal member and method of manufacturing the same
US20110236592A1 (en) Method for treating a metal element with ion beam
RU2710496C1 (en) Textured sheet of electrical steel and method for production of such sheet
JP5561148B2 (en) Motor core with low iron loss degradation under compressive stress
JP2000328139A (en) Production of thick low iron loss grain oriented silicon steel plate
JP5098523B2 (en) Laser welding apparatus and laser welding method
JP2019221127A (en) Magnet embedded motor and manufacturing method thereof
JP5867126B2 (en) Iron loss improvement method and apparatus for grain-oriented electrical steel sheet
RU2803297C1 (en) Sheet from oriented electrical steel and method for its manufacturing
WO2023112561A1 (en) Magnetic member manufacturing method
JP2013219176A (en) Method for forming area with modified magnetic characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6269601

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees