JPH09102415A - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高温下においてもＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石と
ヨークとの接合強度が劣化せず、信頼性の高い磁気回路
を提供する。 【解決手段】 磁気回路を構成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石２（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも一
種）とヨーク１とを、亜鉛３または亜鉛合金で接合する
ことを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの接
合方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気回路に関するも
のであり、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの接合
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、各種モータ
ー、アクチュエーターを始め、各種電子・電気機器、医
療用機器、産業用機器、輸送用機器など、さまざまな分
野で用いられているが、ほとんどが磁気回路に組み込ま
れて使用されている。そのような磁気回路では、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石はヨークと接合されて使用されてい
る。一般に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークとは接着
剤を用いて接合される。接着剤としては、主にエポキシ
系、アクリル系、シアノアクリレート系などが使用され
ている。これら接着剤を接合面に塗布した後、７０〜１
５０℃に加熱して硬化させることにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石とヨークを接合させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
での接合では、磁気回路が１５０℃以上の高温にさらさ
れた場合に接合強度が低下してしまい、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石とヨークとが外れて磁気回路が損傷してしまう
ことがある。また、熱サイクルによっても接合強度は劣
化してしまい、同様な問題が起こるため、接着剤での接
合は、高温での信頼性に欠けるものである。

【０００４】一方、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークと
の接合には、ハンダやろう材を用いる方法もある。しか
しながら、通常のＰｂ−Ｓｎ系ハンダではぬれ性が悪
く、表面処理を施していないＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を
接合するのは困難である。したがってＰｂ−Ｓｎ系ハン
ダで接合を行う場合には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石表面
にＮｉメッキなどの表面処理を行うことが必要になる。
ところがこの方法では、ハンダ付けの加熱処理によるＮ
ｉメッキ被膜への影響を無視することができず、またＮ
ｉメッキのハンダ付けには腐食性フラックスの使用を避
けることができないため、その腐食性フラックスによっ
てＮｉメッキが侵され、ハンダ付け後の外観や耐食性に
問題を生じる。さらにＰｂ−Ｓｎ系ハンダは、高温にさ
らされた際、その金属組織が粗大化しクラックが発生し
やすくなるため、高温での接合強度の低下、熱サイクル
による接合強度の低下が生じる。

【０００５】また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの
接合に銀ろう、アルミニウムろうなどのろう材を用いて
接合することも困難である。ろうを加熱溶融し、次いで
ろうを凝固させてＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークとを
接合しても、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石及びヨークと、ろ
うとの熱膨張率の差が大きいために、冷却過程で接合界
面に歪みが溜り、接合界面で割れてしまうためである。
たとえ接合できたとしても、接合強度は非常に弱いもの
となる。さらに、ろう付けによる加熱で、磁石の磁気特
性が変化するという問題もある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる問題
点を解決すべく、鋭意努力した結果、亜鉛または亜鉛合
金を用いてＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークとを接合す
ることに着目し、本発明を完成させるに至った。すなわ
ち本発明は、磁気回路を構成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも一種）と
ヨークとを、亜鉛または亜鉛合金で接合することを特徴
とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの接合方法を要
旨とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下にこれをさらに詳述する。亜
鉛の融点は４１９℃であり、銀ろうやアルミニウムろう
ほど融点は高くないので、亜鉛を用いて接合を行って
も、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石及びヨーク（一般に鉄鋼材
料が用いられる）との熱膨張率の差が小さいので割れて
しまうことはなく、熱サイクルによる接合強度の低下も
生じない。亜鉛合金は、その融点が２５０〜４５０℃で
あることが望ましい。液相線温度と固相線温度がある場
合は、両者共に２５０〜４５０℃の範囲であることが好
ましい。融点が２５０℃より低い場合には、磁気回路が
高温にさらされた時、亜鉛合金の金属組織が粗大化しや
すくなり、接合強度が低下してしまう。また融点が４５
０℃より高くなると、接合時の加熱によりＲ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石の磁気特性が変化してしまうため好ましくな
い。亜鉛合金中の亜鉛は５０重量％以上含まれることが
望ましい。５０重量％よりも少ない場合は、接合が困難
となるためである。亜鉛合金としては、例えば９５重量
％Ｚｎ−５重量％Ａｌ合金（共晶温度３８２℃）、９１
重量％Ｚｎ−４重量％Ａｌ−５重量％Ｇｅ合金（共晶温
度３５２℃）などが例示される。

【０００８】本発明において、接合前のＲ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石には、Ｎｉメッキ等の耐食性被膜による表面処
理は不要である。Ｎｉメッキを施したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永
久磁石を亜鉛または亜鉛合金で接合しても、Ｎｉメッキ
と亜鉛または亜鉛合金とが反応してしまい、Ｎｉメッキ
は耐食性被膜として機能しなくなるためである。しかし
ながらＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石、ヨーク及び亜鉛または
亜鉛合金は酸化されやすいため、接合後には、接合体全
体をＮｉメッキ等の耐食性被膜で被覆することが好まし
い。

【０００９】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石及びヨークの接合
面には、接合面に付着している油脂分や酸化物等を除去
するために、接合前に清浄化を行う。これら油脂分や酸
化物等が接合面に残存していると、接合することが困難
である。清浄化は、研磨処理、脱脂処理、酸洗い処理、
水洗等を適宜組み合わせて行われる。清浄化処理終了後
は、これら処理液もまた接合面に残存しないように除去
する。

【００１０】亜鉛または亜鉛合金は、粉末状または板状
でＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークとの間に配置され、
その後、炉内で加熱される。加熱により、亜鉛または亜
鉛合金は溶融し、接合面をぬらす。溶融した亜鉛または
亜鉛合金がその後の冷却で固化することにより、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石とヨークとは接合される。接合の際の
加熱温度は、亜鉛または亜鉛合金の融点以上の温度であ
れば良いが、４５０℃を超えるような温度での加熱は、
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁気特性を変化させてしまう
ため、好ましくない。また、亜鉛は酸化されやすいので
加熱はアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で
行うのが好ましい。真空中での加熱は、亜鉛の蒸気圧が
高いため加熱中に蒸発しやすく、炉内を汚染するので好
ましくない。

【００１１】本発明の対象となる磁気回路は、その構成
要素として、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石及びヨークを有
し、両者の接合部が存在するものである。本発明はこの
ような磁気回路一般に対応できるが、特にその使用中に
温度が上昇するような磁気回路、たとえばモーターのロ
ーター部などに適用できる。本発明の対象となるＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石は、一般に、重量百分率で、５〜４０
％のＲ、５０〜９０％のＦｅ、０．２〜８％のＢからな
る。磁気特性を改善するために、Ｃ、Al、Si、Ti、Ｖ、
Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Sn、H
f、Ta、Ｗなどの添加元素を加えてもよい。これら添加
元素の添加量は、Coの場合３０重量％以下、その他の元
素の場合には８重量％とすることが好ましい。これ以上
の添加量では逆に磁気特性を劣化させてしまうためであ
る。

【００１２】一般的なＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製造方
法を以下に示す。原料金属を秤量して溶解、鋳造し、得
られた合金を平均粒径１〜２０μｍになるまで微粉砕
し、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を得る。このＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石粉末を磁場中で成形し、1000〜1200℃で
０．５〜５時間焼結する。最後に400 〜1000℃で時効処
理を行い、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を得る。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例、比較例を説明する。 実施例１ ヨーク材質として鉄材（SS400 ）を用い、これとＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石を亜鉛で接合する。まず、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系永久磁石は２０mm×２０mm×２mmの板状、SS400 は
１０mm×１０mm×５０mmの角柱状、亜鉛は７mm×７mm×
０．３mmの板状とした。接合前に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石及びSS400 の接合面を研磨した後、アセトン中で超
音波洗浄した。また亜鉛板も接合前にアセトン中で超音
波洗浄した。接合面はＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石では２０
mm×２０mmの面、SS400 では１０mm×１０mmの面とし、
この接合面に亜鉛板を挟み、図１に示す配置で、４５０
℃で３０分、アルゴン中で接合を行った。

【００１４】接合後、室温、５０℃、１００℃、１５０
℃の各温度で、この接合体の引っ張り試験を行い、各温
度での接合強度を測定した。結果を表１に記す。また、
上記接合体に、１５０℃で１時間加熱した後に室温まで
冷却することを繰り返す熱サイクルを施し、その後、引
っ張り試験を行った。結果を表１に併記する。

【００１５】

【表１】

【００１６】比較例 比較のために、亜鉛の代わりにエポキシ系接着剤を用い
た以外は、実施例１と同じ条件で接合を行って接合強度
を測定した。結果を表１に併記する。

【００１７】実施例２、実施例３ 亜鉛の代わりに、９５重量％Ｚｎ−５重量％Ａｌ合金
（実施例２）、９１重量％Ｚｎ−４重量％Ａｌ−５重量
％Ｇｅ合金（実施例３）を用いた以外は、実施例１と同
じ条件で接合を行って接合強度を測定した。結果を表２
に記す。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、１５０℃以上の高温で
も接合強度が劣化しないＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨー
クの接合部が得られ、高温においても信頼性の高い磁気
回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石とヨークの接合の配置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ヨーク ２ Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石 ３ 亜鉛（板状）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気回路を構成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久
   磁石（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも一種）
   とヨークとを、亜鉛または亜鉛合金で接合することを特
   徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石とヨークの接合方法。