JP6365447B2 - ロータの製造方法 - Google Patents
ロータの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6365447B2 JP6365447B2 JP2015137282A JP2015137282A JP6365447B2 JP 6365447 B2 JP6365447 B2 JP 6365447B2 JP 2015137282 A JP2015137282 A JP 2015137282A JP 2015137282 A JP2015137282 A JP 2015137282A JP 6365447 B2 JP6365447 B2 JP 6365447B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- manufacturing
- rotor
- lubricant
- sintered bodies
- 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
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 43
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 11
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020598 Co Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002519 Co-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
- H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0576—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0266—Moulding; Pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0273—Imparting anisotropy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
- Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core
- Y10T29/49076—From comminuted material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
- Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core
- Y10T29/49078—Laminated
Description
本発明は、モータを構成するロータの製造方法に関するものである。
自動車産業においては、ハイブリッド自動車や電気自動車のさらなる走行性能の向上を目指して、駆動用モータの高出力化、軽量化、小型化への開発が日々進められている。また、家電製品メーカーにおいても、各種家電製品に内蔵されるモータのさらなる小型化、高性能化への開発に余念がない。
モータの性能を向上させるには、モータ内部で発生する各種損失を如何に低減できるかが課題である。例えば、電気入力後においては、モータを構成するコイルにおいて導体抵抗損失に起因する銅損が生じ、ロータやステータには渦電流損失やヒステリシス損失に起因する鉄損（または高周波鉄損）が生じ、これらの損失に応じてモータ効率やトルク性能が低下することとなる。この渦電流損失は磁束密度の変化によって齎される損失であり、ヒステリシス損失は磁束密度波形に起因する損失である。
上記する渦電流損失を低減する方策の一つとして、永久磁石（希土類磁石）を複数の分割磁石から形成したものをロータの磁石用スロットに挿入してロータを製造する方策が適用されており、特許文献１〜３にはこの分割磁石の製造方法の開示がある。
特許文献１で開示される永久磁石の製造方法は、永久磁石母材を分割する第１工程と、分割して得られた磁石片の全面を絶縁被膜処理する第２工程と、絶縁被膜処理が施された磁石片を接合する第３工程と、接合体が所定の寸法となるよう加工する第４工程と、加工後の接合体の全面に絶縁被膜処理を施す第５工程と、を含む製造方法である。
また、特許文献２で開示される希土類磁石の製造方法は、希土類磁石用の複数の合金材を潤滑剤を介して金属カプセル内に封入し、金属カプセルに対して幅方向からの拘束を加えつつ熱間鍛造する製造方法である。また、特許文献３で開示される希土類磁石の製造方法は、特許文献２と同様の方法で熱間圧延をおこなう製造方法である。
特許文献１に開示の製造方法によれば、渦電流の発生をより確実に抑制し得る永久磁石を製造できるとしている。しかしながら、この製造方法は、複数の磁石片の全面を絶縁被膜処理する工程、絶縁被膜処理が施された磁石片を接合する工程などを要することから、製造工数が多く、製造が極めて煩雑になり得る。
また、このように複数の磁石片を個々に製造し、最終的にこれら複数の磁石片を一体としてロータの磁石用スロットに挿入しようとした際に、一体とされた磁石全体の寸法公差は個々の磁石片の寸法公差を積重ねたものとなることから、磁石片それぞれの寸法精度を厳格に管理しないと磁石を磁石用スロットに精度よく挿入設置することができない。
また、特許文献２，３に開示の製造方法によれば、磁気特性に優れた希土類磁石を安定して製造できるとしている。しかしながら、製造する希土類磁石ごとに金属カプセルを用意する必要があり、金属カプセルに複数の合金材を封入して熱間鍛造や熱間圧延することから手間のかかる製造方法となり得る。
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、渦電流損失を抑制できる希土類磁石を備えたロータを効率的に製造することのできるロータの製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明によるロータの製造方法は、１つの希土類磁石を構成する複数の分割磁石の前駆体である複数の焼結体を成形型のキャビティ内に並べて収容するに際し、隣接する焼結体の少なくとも一方の界面に絶縁性の潤滑剤を塗布して各焼結体を並べる第１のステップ、キャビティ内に並べられた複数の焼結体に磁気的異方性を付与する熱間塑性加工をおこなうことで各焼結体を分割磁石とし、潤滑剤を介して複数の分割磁石が一体とされた一体磁石を製造する第２のステップ、モータを構成するロータの磁石用スロットに一体磁石を挿入してロータを製造する第３のステップからなるものである。
本発明のロータの製造方法は、成形型内で熱間塑性加工をおこなって複数の分割磁石を製造するとともに、複数の分割磁石が一体となった一体磁石を成形型から取り出し、そのままの状態でロータの磁石用スロットに挿入してロータを製造する点に特徴を有するものである。
第１のステップでは、複数の焼結体を成形型に並べて収容するに際し、隣接する焼結体の少なくとも一方の界面に絶縁性の潤滑剤を塗布する。ここで、「少なくとも一方の界面」とは、隣接する焼結体のうち、一方の焼結体の界面（側面）に潤滑剤を塗布することや、隣接する焼結体の双方の界面（側面）に潤滑剤を塗布することを含む意味である。
熱間塑性加工前に隣接する焼結体の界面に絶縁性の潤滑剤を塗布しておくことで、熱間塑性加工によって形成された隣接する分割磁石の界面にも絶縁性の潤滑剤が存在しており、分割磁石間の絶縁性が保証され、渦電流損失低減効果に優れた希土類磁石が製造できる。
適用する成形型は、ダイと、ダイ内を摺動自在な上下のパンチと、から構成でき、本発明の製造方法では、複数の焼結体を金属カプセル等に収容することなく、成形型のキャビティ内に並べて収容し、熱間塑性加工をおこなう。
この熱間塑性加工は、鍛造加工（据え込み加工）であり、熱間塑性加工によって焼結体に磁気的異方性を付与して分割磁石を形成する。
このように、一つの成形型内で複数の焼結体に対して一度に磁気的異方性を付与して分割磁石を製造することから、均質な磁気的異方性を有する複数の分割磁石が一体とされた一体磁石が製造できる。
さらに、一つの成形型内で複数の焼結体が熱間塑性加工されて複数の分割磁石を製造し、この複数の分割磁石からなる一体磁石が一つの成形型内で製造されることから、その寸法公差は個々の分割磁石の寸法公差ではなく、一体磁石全体の寸法公差となる。したがって、個々の分割磁石を別体で製作し、後工程で一体化する製造方法の場合には、個々の分割磁石の寸法公差の積算量が一体磁石の寸法公差となることから各分割磁石の寸法精度を厳格に管理する必要があったのに対して、本発明の製造方法では一体磁石に対して厳格な寸法管理は不要となる。
熱間塑性加工時の鍛造圧力によって各焼結体は塑性変形して分割磁石となるが、各分割磁石同士は界面の潤滑剤を介して以後のハンドリングの際に分離しない程度に相互に繋がり、一体磁石を形成する。すなわち、「一体磁石」とは、分割磁石同士が強固に接続された磁石に限らず、ハンドリングの際に分離しない程度に分割磁石同士が弱く接続された磁石も含む意味である。
一体磁石がハンドリングの際には分離しない程度の接続強度を有していることから、成形型から脱型した一体磁石をそのままの状態でロータの磁石用スロットに挿入することができる。なお、ここで言う「そのまま」とは、挿入する際に、表面性状や寸法を整える等の加工を加えることを排除するものではなく、一体となった一体磁石を再び分割することなくという意味である。
ここで、潤滑剤として窒化ホウ素が好適であり、この窒化ホウ素からなる潤滑剤を適用する際には熱間塑性加工前の潤滑剤の膜厚を10μm以上に設定するのがよい。
焼結体を熱間塑性加工する際の温度（鍛造温度）としては600〜900℃程度が挙げられるが、この鍛造温度において適用可能な潤滑剤としては窒化ホウ素やグラファイトなどが挙げられる。その中で、絶縁性能を有する潤滑剤は窒化ホウ素となる。
本発明者による検証によれば、絶縁性の潤滑剤として窒化ホウ素を適用した際に、十分な絶縁性を確保できる熱間塑性加工前の最小の膜厚として10μmが特定されている。
以上の説明から理解できるように、本発明のロータの製造方法によれば、一つの成形型において複数の分割磁石が界面に存在する絶縁性の潤滑剤を介して一体とされた一体磁石が製造され、この一体磁石をそのままロータの磁石用スロットに挿入してロータを製造することから、渦電流損失を抑制できる希土類磁石を備えたロータを効率的に製造することができる。
以下、図面を参照して本発明のロータの製造方法の実施の形態を説明する。なお、図示例の一体磁石は、２つの焼結体を熱間塑性加工して形成されたものであるが、３つ以上の焼結体から一体磁石を形成してもよいことは勿論のことである。また、図示するロータは１つの一体磁石から１つの磁極が形成される形態を示しているが、略Vの字状を成す２つの一体磁石から１つの磁極が形成される形態であってもよいことは勿論のことである。
（ロータの製造方法の実施の形態）
図１は本発明のロータの製造方法の第１のステップを説明した斜視図であり、図２，３はその順に製造方法の第２のステップを説明した斜視図であり、図４は製造方法の第３のステップを説明した斜視図である。
図１は本発明のロータの製造方法の第１のステップを説明した斜視図であり、図２，３はその順に製造方法の第２のステップを説明した斜視図であり、図４は製造方法の第３のステップを説明した斜視図である。
まず、図１で示すように、ダイＤとダイＤの内部で摺動する上パンチＰｕおよび下パンチＰｓとから構成され、ダイＤと上パンチＰｕと下パンチＰｓでキャビティＣを形成する成形型Ｍを用意する。
このキャビティＣに２つの焼結体１，２を並べて収容する（収容方向はＸ１方向、第１のステップ）。
焼結体１，２は、磁石用粉末が不図示の成形型内で700℃程度の高温雰囲気下、加圧成形されることによって製造される。
焼結体１，２を形成する磁石用粉末の製作方法は、50kPa以下に減圧した不図示の炉中で、単ロールによるメルトスピニング法により、合金インゴットを高周波溶解し、希土類磁石を与える組成の溶湯を銅ロールに噴射して急冷薄帯（急冷リボン）を製作する。次に、製作された急冷薄帯を粗粉砕して磁石用粉末を製作するものである。なお、磁石用粉末の粒径範囲は75〜300μmの範囲となるように調整される。
焼結体１，２は、たとえば、ナノ結晶組織のNd-Fe-B系の主相（平均粒径が300nm以下で、たとえば50nm〜200nm程度の結晶粒径）と、主相の周りにあるNd-X合金（X:金属元素）の粒界相を備えたものである。そして、粒界相を構成するNd-X合金は、Ndと、Co、Fe、Ga等のうちの少なくとも一種以上の合金からなり、たとえば、Nd-Co、Nd-Fe、Nd-Ga、Nd-Co-Fe、Nd-Co-Fe-Gaのうちのいずれか一種、もしくはこれらの二種以上が混在したものであって、Ndリッチな状態となっている。
焼結体１，２をキャビティＣに収容するに際し、焼結体２に対向する焼結体１の側面には絶縁性の潤滑剤３を塗布しておく。
潤滑剤３の塗布量に関しては、成形型Ｍにて焼結体１，２が鍛造されて塑性変形した際に、双方の界面全体に潤滑剤３が行き渡り、かつ、所定の膜厚を形成するような塗布量が設定される。
また、鍛造前の図１の段階における潤滑剤３の膜厚ｔは10μm以上に設定される。本発明者による検証結果によるものであり、最終的に製造される一体磁石を構成する２つの分割磁石間の良好な絶縁性を保証できる鍛造前の膜厚である。
絶縁性を有する潤滑剤３としては、窒化ホウ素を適宜の溶媒（有機系溶媒、水など）に混合させてできたスラリーを適用する。
キャビティＣ内に潤滑剤３を介して２つの焼結体１，２を並べて収容したら、図２で示すように、成形型Ｍを600〜900℃程度の温度雰囲気とし、上パンチＰｕと下パンチＰｓをそれぞれ焼結体１，２を押し込む方向にキャビティＣ内で摺動させ（Ｘ２方向、Ｘ３方向）、熱間塑性加工（鍛造加工）を実施する。
熱間塑性加工による加工度（圧縮率、圧下率）が大きい場合、たとえば圧縮率が10%程度以上の場合を、熱間強加工もしくは単に強加工と称することができるが、60〜80%程度の圧縮率で強加工するのがよい。
熱間塑性加工が完了したら、図３で示すように、下パンチＰｓを上方に移動させて（Ｘ４方向）キャビティＣから熱間塑性加工によって製造された製造物を送り出す（以上、第２のステップ）。
この製造物は、図１で示す焼結体１，２が鍛造されて磁気的異方性が付与され、塑性変形してなる分割磁石４，５と、分割磁石４，５の界面に介在する絶縁性の潤滑剤３からなる一体磁石６である。
この一体磁石６は、分割磁石４，５同士が強固に接続されたものではなく、以後のハンドリングの際に分離しない程度に分割磁石４，５同士が弱く接続され、一体とされた磁石である。
一体磁石６が製造されたら、図４に示すように、既に製造されているロータＲの有する複数の磁石用スロットＳに一体磁石６を順次挿入していく。
ここで、ロータＲは、中央のロータシャフトＲａ用の開口を具備する円環状の電磁鋼板を所定高さまで積層し、かしめ等することで複数の電磁鋼板が一体とされて構成されたものである。ロータＲには、磁極数に応じた磁石用スロットＳが開設されている。
図４は、既に５つの磁石用スロットＳに一体磁石６が挿入設置され、残りの磁石用スロットＳに一体磁石６を挿入（Ｘ５方向）しようとしている状況を示している。
既述するように、成形型Ｍから一体磁石６を移載し、磁石用スロットＳに挿入するまでのハンドリングに際し、一体磁石６を構成する２つの分割磁石４，５は潤滑剤３を介して相互に分離しない程度に繋がっている。
したがって、成形型Ｍにおける一体磁石６の製造からロータＲの磁石用スロットＳへの挿入までの作業を効率的に実行することができる。
また、一体磁石６は成形型Ｍで２つの焼結体１，２が鍛造加工にて塑性変形され、形成された分割磁石４，５が一体とされていることから、一体磁石６の寸法精度は高く、２つの分割磁石を別々に製造して接着し、一体化を図るような製造方法の場合に比して厳格な精度管理は不要となる。後者の製造方法では、各分割磁石が固有の寸法公差を有し、一体とされた磁石全体の寸法公差は各分割磁石の寸法公差の積算量となるため、個々の分割磁石の寸法精度を厳格に管理する必要があるからである。
全ての磁石用スロットＳに一体磁石６が挿入設置され、ロータＲが製造される（以上、第３のステップ）。製造されたロータＲは、磁石用スロットＳに挿入設置された全ての一体磁石６が絶縁性の潤滑剤３を介した分割磁石４，５から構成されていることから、渦電流損失低減効果に優れたロータとなっている。
（窒化ホウ素からなる潤滑剤の鍛造前の膜厚を規定する実験とその結果）
本発明者は、窒化ホウ素からなる潤滑剤の鍛造前の膜厚を規定する実験をおこなった。この実験では、鍛造前の潤滑剤の膜厚を、5μm、10μm、20μm、50μmの４種として２つの焼結体の界面に配し、鍛造加工して一体磁石（試験体）を製作し、各試験体に対して導通試験を３回実施して導通の有無を測定したものである。この測定に際し、測定装置には日置電気株式会社製のカードハイテスタ3244を使用した。
本発明者は、窒化ホウ素からなる潤滑剤の鍛造前の膜厚を規定する実験をおこなった。この実験では、鍛造前の潤滑剤の膜厚を、5μm、10μm、20μm、50μmの４種として２つの焼結体の界面に配し、鍛造加工して一体磁石（試験体）を製作し、各試験体に対して導通試験を３回実施して導通の有無を測定したものである。この測定に際し、測定装置には日置電気株式会社製のカードハイテスタ3244を使用した。
ここで、鍛造前の１つの焼結体の形状は、4mm×24mm×9mmであり、潤滑剤には、窒化ホウ素（昭和電工製のエービーエル）を使用した。
鍛造時の成形型の温度を780℃、圧下率67%、加工時間12.8秒で界面に潤滑剤が介在した２つの焼結体を鍛造し、全体として、14.5mm×46mm×5mmの一体磁石を製作した。
測定結果を以下の表１に示す。また、鍛造前後の試験体をそれぞれ、図５（ａ）、図５（ｂ）の写真図に示す。
図５（ｂ）で示すように、鍛造後の一体磁石はいずれも、２つの分割磁石が潤滑剤を介して一体化されており、ハンドリングの際に分割磁石が相互に分離されないことが確認できた。
また、表１より、鍛造前の潤滑剤の膜厚が5μmの場合は導通が確認されたが、膜厚10μm以上では導通が確認されなかった。
この測定結果より、潤滑剤に窒化ホウ素を適用する場合は、鍛造前の潤滑剤の膜厚を10μm以上に設定するのがよいことが分かる。
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
１，２…焼結体、３…潤滑剤（絶縁性の潤滑剤）、４，５…分割磁石、６…一体磁石、Ｍ…成形型、Ｄ…ダイ、Ｐｕ…上パンチ、Ｐｓ…下パンチ、Ｃ…キャビティ、Ｒ…ロータ、Ｓ…磁石用スロット
Claims (2)
- １つの希土類磁石を構成する複数の分割磁石の前駆体である複数の焼結体を成形型のキャビティ内に並べて収容するに際し、隣接する焼結体の少なくとも一方の界面に絶縁性の潤滑剤を塗布して各焼結体を並べる第１のステップ、
キャビティ内に並べられた複数の焼結体に磁気的異方性を付与する熱間塑性加工をおこなうことで各焼結体を分割磁石とし、潤滑剤を介して複数の分割磁石が一体とされた一体磁石を製造する第２のステップ、
モータを構成するロータの磁石用スロットに一体磁石を挿入してロータを製造する第３のステップからなる、ロータの製造方法。 - 潤滑剤が窒化ホウ素からなる請求項１に記載のロータの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015137282A JP6365447B2 (ja) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | ロータの製造方法 |
| US15/203,492 US10158276B2 (en) | 2015-07-08 | 2016-07-06 | Rotor production method |
| CN201610529673.5A CN106341008B (zh) | 2015-07-08 | 2016-07-06 | 转子制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015137282A JP6365447B2 (ja) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | ロータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017022833A JP2017022833A (ja) | 2017-01-26 |
| JP6365447B2 true JP6365447B2 (ja) | 2018-08-01 |
Family
ID=57731527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015137282A Expired - Fee Related JP6365447B2 (ja) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | ロータの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10158276B2 (ja) |
| JP (1) | JP6365447B2 (ja) |
| CN (1) | CN106341008B (ja) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1009104A (en) * | 1961-08-15 | 1965-11-03 | Rola Company Australia Proprie | High energy permanent magnet materials |
| JP2794755B2 (ja) * | 1989-03-25 | 1998-09-10 | セイコーエプソン株式会社 | 希土類元素―遷移元素―ｂ系磁石の製造方法 |
| JPH02250921A (ja) | 1989-03-25 | 1990-10-08 | Kobe Steel Ltd | 希土類元素―遷移元素―ｂ系磁石の鍛造による製造方法 |
| JP2000324736A (ja) * | 1999-05-12 | 2000-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石型モータ |
| US6800967B2 (en) * | 2000-06-09 | 2004-10-05 | Neomax Co., Ltd. | Integrated magnet body and motor incorporating it |
| JP2002272033A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | 永久磁石式同期モータのロータとその製造方法 |
| US6660412B2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-12-09 | Waseem A. Roshen | Low loss, high frequency composite magnetic material and methods of making the same |
| JP3731872B2 (ja) | 2001-10-24 | 2006-01-05 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 永久磁石の製造方法及び永久磁石 |
| JP3602120B2 (ja) * | 2002-08-08 | 2004-12-15 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘ | ナノコンポジット磁石用急冷合金の製造方法 |
| JP2008117855A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Toyota Motor Corp | ナノコンポジット磁石の製造方法 |
| CN102754316A (zh) * | 2009-06-24 | 2012-10-24 | 丰田自动车株式会社 | 烧结磁铁及其制造方法 |
| JP5786708B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2015-09-30 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
| JP6044504B2 (ja) * | 2012-10-23 | 2016-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
| US20170092399A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-03-30 | Ford Global Technologies, Llc | Segmented permanent magnets |
-
2015
- 2015-07-08 JP JP2015137282A patent/JP6365447B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-07-06 CN CN201610529673.5A patent/CN106341008B/zh active Active
- 2016-07-06 US US15/203,492 patent/US10158276B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017022833A (ja) | 2017-01-26 |
| CN106341008B (zh) | 2019-04-12 |
| US10158276B2 (en) | 2018-12-18 |
| US20170012509A1 (en) | 2017-01-12 |
| CN106341008A (zh) | 2017-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2220659B1 (en) | Permanent magnet, manufacturing method thereof, and rotor and ipm motor | |
| EP1830451A1 (en) | Rotor for motor and method for producing the same | |
| JP4438967B2 (ja) | ラジアル異方性磁石の製造方法 | |
| EP3327907B1 (en) | Manufacturing method for rotor core and manufacturing method for motor core | |
| WO2006064589A1 (ja) | モータ用回転子およびその製造方法 | |
| CN101266867A (zh) | 用于生产具有磁性取向的马达磁芯元件的方法 | |
| JP2011109004A (ja) | 磁気異方性磁石の製造方法 | |
| JP2009267221A (ja) | 磁石の製造方法およびモータの製造方法 | |
| CN110783051A (zh) | 辐射取向的烧结钕铁硼磁瓦片及制备方法、成型装置 | |
| US10586639B2 (en) | Array of three pole magnets | |
| JP6365447B2 (ja) | ロータの製造方法 | |
| JP2013098485A (ja) | 希土類磁石の製造装置と製造方法 | |
| CN110165847B (zh) | 不同宽度波形的径向各向异性多极实心磁体的生产方法 | |
| KR102347739B1 (ko) | 강자계 방식 열간 압출 영구자석 제조공법 및 ipm 모터 | |
| JP2015104243A (ja) | 永久磁石埋込型回転子の製造方法 | |
| JP6935689B2 (ja) | ボンド磁石埋込型回転子の製造方法及び製造装置 | |
| WO2016183824A1 (en) | Die and method for forming a permanent magnet from a preform and hot deformation system | |
| JP6428523B2 (ja) | 鍛造加工装置 | |
| Pennander | Recent development of soft magnetic composite materials and its application | |
| JP2013157345A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
| JP2015216716A (ja) | ロータ用複合磁性材モジュール及びロータ並びに製造方法 | |
| NZ753663B2 (en) | Array of three pole magnets | |
| JP2008022693A (ja) | 永久磁石、ロータおよびモータと、永久磁石の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170209 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
| 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: 20180605 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180618 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6365447 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |