JP6556984B2 - 永久磁石の製造方法及び回転電機の製造方法 - Google Patents
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Description
また、混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。
先ず、本発明に係る永久磁石1の構成について説明する。図1は本発明に係る永久磁石1を示した全体図である。図1に示すように本発明に係る永久磁石1は断面弓型形状を有する永久磁石である。そして、図2に示すように埋込磁石型のモータ(又は発電機)2のロータ3に形成された収容部(スロット)4に収容され、埋込磁石型のモータ(又は発電機)を構成する。図2は、永久磁石1が配置された埋込磁石型のモータ(以下、IPMモータという)2を示した図である。尚、以下の実施例では永久磁石1の形状を断面弓型形状とした例について説明するが、永久磁石1の形状は配置対象となる回転電機の種別や形状等によって適宜変更可能である。例えば、扇型形状、蒲鉾型形状、直方体形状としても良い。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物をスロット4に充填する際に生じた混合物の残余物を再利用する為、及び混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式(1)に示されるモノマーから選ばれる1種又は2種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが該当する。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に250℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は流動開始温度が250℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
また、上記永久磁石1がロータ3のスロット4に収容される埋込磁石型のIPMモータ2は、図2に示すようにステータ6と、ステータ6の内側で回転自在に配置されたロータ3とから基本的に構成される。
次に、本発明に係る永久磁石1及び永久磁石1を用いた回転電機の製造方法について図7及び図8を用いて説明する。図7及び図8は本実施形態に係る永久磁石1及び永久磁石1を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。
尚、SPS焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば0.01MPa〜100MPaとし、数Pa以下の真空雰囲気で940℃まで10℃/分で上昇させ、その後5分保持することが好ましい。その後冷却し、再び300℃〜1000℃で2時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、製品形状(例えば図1に示す断面弓型形状)へと成形されたコンパウンド17の焼結体31が製造される。
また、コンパウンド17を加熱溶融した状態でスロット4に充填し、その後に焼結を行うこととすれば、スロット4が複雑な形状を有する場合においても、流動性のあるコンパウンド17をスロット4に充填することによって、コンパウンド17をスロット4の形状に正確且つ迅速に対応させた形状へと成形することが可能となる。従って、その後に焼結を行えば焼結後の永久磁石1とスロット4との間に生じる隙間を減少させることができる。
また、コンパウンド17をスラリー状態でスロット4に充填し、その後に焼結を行うこととすれば、スロット4が複雑な形状を有する場合においても、コンパウンド17を特に流動性の高い状態にしてスロット4に充填することによって、混合物をスロット4の形状により正確に対応させた形状へと成形することが可能となる。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物に対して磁場配向を行うので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。
また、IPMモータ等の永久磁石を内部に埋め込む構造を有する回転電機に設置する場合において、スロット4と永久磁石1との間に生じる不要な隙間を減少させる。従って、同じ形状のスロット4に対して収容する永久磁石1の体積をより大きくすることができ、従来に比べてモータの高トルク化、発電機の発電力の向上、小型軽量化を実現することが可能となる。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、成形条件、磁場配向工程、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではビーズミルを用いた湿式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ジェットミルによる乾式粉砕により粉砕することとしても良い。また、仮焼を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気であれば水素雰囲気以外(例えば窒素雰囲気、He雰囲気等、Ar雰囲気等)で行っても良い。また、仮焼処理を省略しても良い。その場合には、焼結処理の過程で脱炭素が行われることとなる。
2 IPMモータ
3 ロータ
4 スロット
6 ステータ
7 ステータコア
9 開口部
10 回転軸
17 コンパウンド
31 焼結体
Claims (6)
- 開口部を有する所定形状の収容部内に設置される永久磁石の製造方法であって、
磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が1wt%〜40wt%で混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物を前記収容部に充填する工程と、
前記収容部に充填されるとともに事前に非酸化性雰囲気下で加熱することにより脱バインダー処理された前記混合物を、前記開口部から一軸方向に加圧した状態で焼結する工程と、を有することを特徴とする永久磁石の製造方法。 - 前記混合物を前記収容部に充填する工程では、前記混合物を加熱溶融した状態で前記収容部に充填することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石の製造方法。
- 前記混合物を前記収容部に充填する工程では、前記混合物に溶媒を添加することによってスラリー状態とした後に前記収容部に充填することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石の製造方法。
- 前記収容部へ充填された前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
- 前記収容部は、回転電機の固定子又は可動子に形成された収容部であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
- 請求項5に記載の製造方法で製造された永久磁石を、前記固定子又は前記可動子に形成された前記収容部に収容することにより製造することを特徴とする回転電機の製造方法。
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