JPWO2006059603A1 - モータ筐体及びモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ装置の有機溶液に対する耐性、特性の径年劣化の改善。【解決手段】モータ装置において、励磁磁石を中空円筒形状の異方性ボンド磁石１３で形成する。このボンド磁石１３が筐体１２に圧入されて保持されている。ボンド磁石１３は異方性希土類磁性粉末をフェノールノボラック型エポキシ樹脂で混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成る。異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２の内周部に沿って圧入され、筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層はポリアミドイミド系樹脂により浸透処理されて被覆層が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ用永久磁石、永久磁石を有したモータ筐体及びモータ装置に関する。特に、永久磁石に、異方性希土類ボンド磁石を用い、モータ装置を小型化、高トルク化を可能にし、耐熱性を有すると共に有機溶剤（液体状態、気体状態を含む）などの環境において用いることの出来るモータ筐体及びモータ装置に関する。たとえば、自動車のガソリンや軽油などの石油中に浸漬して用いる燃料ポンプに有効である。

近年、モータ分野においては、異方性希土類ボンド磁石が適用されはじめ、モータ性能が大きく向上した。しかし、高性能小型化のニーズは強く、さらなるモータ性能の向上が求められている。
自動車用等の分野においては、高温で使用される場合が多く、耐熱性が要求される。更に、ガソリンなどに代表される有機溶媒中で使用される場合には、その溶媒中での耐蝕性も必要とされる。
有機溶媒中で使用される自動車用等モータに使用される異方性希土類ボンド磁石には、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の両立が必要とされていた。
ここで、従来使用されていたのは、耐蝕性のあるフェライト焼結磁石であった。しかし、モータの高性能化のニーズのため、異方性希土類ボンド磁石の適用が検討された。

従来の異方性希土類ボンド磁石は、常温、かつ、大気中で使用される用途においては、異方性希土類粉末をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と混練して、成形したものを使用していた。そして、この異方性希土類ボンド磁石は、耐蝕性のために全面コーティングされ、モータ筐体に接着して使用されていた。
このため、その磁石を用いたモータ特性は、磁気回路を構成する異方性希土類ボンド磁石とモータ筐体との間にコーティングと接着層があるため、磁気回路上のエアギャップが生じるため異方性希土類ボンド磁石の潜在能力を十分に引き出しきれていなかった。
さらに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は耐熱性が劣るため、耐熱性が必要とされる自動車用には使用が困難であった。
また、通常のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂へのコーティングは同種のエポキシ樹脂でされているが、それでは有機溶媒中の耐蝕性が劣っていた。

以上より、従来使用されていた異方性希土類ボンド磁石は、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性のすべての特性を満たしていなかった。
本発明の基本発想は、異方性希土類ボンド磁石とモータ筐体とを圧入し、異方性希土類ボンド磁石の圧入されていない面を耐食性のために被覆することにより、エアギャップを解消しモータ特性を向上させ、更に、十分なシール構造をえることができるというものである。

更に、耐熱性を付与するために従来のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に替えてフェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用した。しかし、フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、耐熱性に優れるものの、通常使用されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に比べ、常温での変形可能領域が小さいため、圧入が困難であった。
本発明においては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂のガラス転移点以下の温度で変形領域が大きくなる性質を利用して加熱圧入することで、初めてこの樹脂の異方性希土類ボンド磁石への適用に成功した。
有機溶媒中の耐蝕性については、以下の公知技術がある。

まず、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂等の樹脂が、それ自身優れた有機溶媒中の耐蝕性を有することは周知である。
この樹脂を、異方性ボンド磁石に使用した技術については、たとえば、特開２００４−１２４１２２公報に記載のように、有機溶液の一種である自動車燃料のガソリン中に浸漬して用いる燃料ポンプ用モータ装置に使用されているリング状の希土類ボンド磁石の耐蝕性を改善する技術が知られている。それによると、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性粉末をエポキシ樹脂をバインダーとして混練して成型した後、１５０℃で１時間キュアしたリング状希土類ボンド磁石の表面にガラス転移温度が２００℃以上であるポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂を被膜することで、耐蝕性を向上させ、耐膨潤性を改善している。その樹脂の塗布方法は、斜め方向からのスプレー塗装方法によっている。また、樹脂被膜の外観検査は拡大鏡で４倍の倍率のみで行われている。耐蝕性の良いポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂が使用されているのにもかかわらず、８０℃２時間の１サイクル程度でも、すぐに寸法変化が見られ、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂の性能を十分引き出せていないと思われる。

また、特開２００１−２１０５０５公報によると、耐蝕性を向上させるために、エポキシ、フェノール、または、ポリエステルのうち少なくとも１種から成る樹脂をバインダーとして希土類磁性粉末を成型した希土類ボンド磁石の表面に固体潤滑剤粒子を含むポリイミドまたはポリアミドイミド被膜を厚さ５〜３０μｍにスプレータンブラー法により形成することが知られている。基本的にこの塗布方法も、スプレー塗装方法は斜め方向からである。また、本発明は、防錆のための被膜についての発明であり、有機溶媒に対する耐蝕性については何ら記載が無い。
本発明者等は、単にポリアミドイミド系樹脂を通常の斜め方向からスプレー塗装方法での塗膜を１００倍に拡大して観察したところ、多くの穴が存在することを見出した。そして、その穴から素地の異方性希土類ボンド磁石が攻撃されていることを見出した。
そこで、その穴を塞ぐ手段を鋭意研究した結果、浸透処理によりできるかぎり穴をふさぐことで有機溶媒に対する耐蝕性の向上（寸法、磁気特性の経年劣化の減少）に成功した。

以上より、本発明は、モータ筐体と一体で使用される異方性希土類ボンド磁石において、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用して、モータ筐体に加熱圧入し、異方性希土類ボンド磁石の圧入されていない面上に、浸透処理により形成されたポリアミドイミド系樹脂被膜を有するため、初めて、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の両立が達成された。
特開２００４−１２４１２２ 特開２００１−２１０５０５

本発明は、これらの問題を解決するために成されたものであり、その目的は、異方性希土類ボンド磁石を有機溶液中で使用した場合において、高いモータ特性を維持し、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の向上を図ることである。

上記課題を解決するための発明の構成は以下の通りである。請求項１の発明は、モータに使用される永久磁石において、永久磁石は、異方性希土類磁性粉末と、バインダーとしてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂とを有した中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石であって、異方性希土類ボンド磁石は、表面に、厚さ１０〜５０μｍでピンホール密度１０個／cm²以下のポリアミドイミド系樹脂からなる被覆層を有することを特徴とする永久磁石である。

また、請求項２の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体において、永久磁石は、異方性希土類磁性粉末をフェノールノボラック型エポキシ樹脂で混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成り、
異方性希土類ボンド磁石は筐体内周部に沿って加熱して圧入され、筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層は厚さ１０〜５０μｍ、表面のピンホール密度が１０個／cm²以下のポリアミドイミド系樹脂からなる被覆層が形成されていることを特徴とするモータ筐体である。

また、請求項３の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体において、永久磁石は、異方性希土類磁性粉末をフェノールノボラック型エポキシ樹脂を混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成り、異方性希土類ボンド磁石は筐体内周部に沿って加熱して圧入され、筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層はポリアミドイミド系樹脂により少なくとも浸透処理されて被覆層が形成されていることを特徴とするモータ筐体である。

筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層とは、筐体（ヨーク）に接触していない部分、すなわち、中空円筒の内周面及び端面である。このとき、被覆層は異方性希土類ボンド磁石の内周面と端面と、その端面に接続し、その端面付近の筐体の内周面にも連続して形成されていても良い。浸透処理は、後述するようにポリアミドイミド系樹脂の溶液粒子を異方性希土類ボンド磁石の内周面に吹き付けた後に減圧下に置く方法、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下において減圧し、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を減圧環境下に導入して、そのボンド磁石をその溶液に浸漬する方法、または、異方性希土類ボンド磁石を減圧下でポリアミドイミド系樹脂の溶液に浸漬する方法とがある。更に、減圧浸透もしくは浸漬処理した後、雰囲気ガスで加圧して浸透を促進するより好ましい。

また、浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石を筐体に圧入した後に、行っても、筐体に圧入する前に異方性希土類ボンド磁石についてのみ行っても良い。前者の場合には、筐体の内面にもポリアミドイミド系樹脂の被覆層が形成されるが、亜鉛メッキの代用として用いることができる。また、筐体の内周面をマスクした後に、浸透処理をして、その後、マスクを除去することで、筐体の内周面に被膜層が形成されることを防止することも可能である。また、後者の場合には、異方性希土類ボンド磁石の筐体に対する接触面にマスクを形成した後に、浸透処理を施して、その後に、マスクを除去した後に、その異方性希土類ボンド磁石を筐体に圧入するようにしても良い。このようにすれば、異方性希土類ボンド磁石と筐体との接触面には、被覆層が形成されることが防止され、磁気特性を良好にすることができる。

異方性希土類磁性粉末は、加熱して配向処理することで優れた磁気特性が得られるのが特徴であるが、その種類には、後述するように各種知られている。いずれの種類の粉末であっても良い。

請求項４の発明は、異方性希土類磁性粉末は、ｄ−ＨＤＤＲ処理したＮｄＦｅＢ系磁性粉末を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモータ筐体である。ＮｄＦｅＢ系磁性粉末を用いる時に、ボンド磁石の磁気的特性を極めて良好にすることができる。

請求項５の発明は、異方性希土類磁性粉末は、ＳｍＦｅＮ系磁性粉末をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のモータ筐体である。ＳｍＦｅＮ系磁性粉末をさらに含むことで、ボンド磁石において、さらに、良好な磁気特性を得ることができる。

請求項６の発明は、表面層の浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石をポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬することであることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。ポリアミドイミド系樹脂の溶液に異方性希土類ボンド磁石を浸漬して、溶液を入れた容器を減圧する。これにより、ボンド磁石内に存在する気泡が溶液中に抜け出て、気泡に代えてポリアミドイミドがボンド磁石内に充填される。

請求項７の発明は、異方性希土類ボンド磁石は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬する前に、減圧環境下に置かれて減圧され、続いて減圧環境下に前記溶液を導入して、溶液に浸漬されることを特徴とする請求項６に記載のモータ筐体である。まず、異方性希土類ボンド磁石が減圧環境下に置かれることで、内部の気泡が抜け出る。その減圧状態でポリアミドイミド系樹脂の溶液が導入されて、その溶液に浸漬されることで、ポリアミドイミドがボンド磁石内に充填される。

請求項８の発明は、表面層の浸透処理は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けた後、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下に置くことにより実行されることである請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。吹付塗装をした後に、ボンド磁石を減圧環境下に置くことで、バインダー樹脂の内部から気泡が外部に放出され、これに入れ代わって表面に塗布されたポリアミドイミド系樹脂が内部に浸透する。
上記において、ポリアミドイミド系樹脂の溶液は、添加物（酸化クロム，ポリエチレンテレフタレート：PTFEなど）を含む場合を含むものとする。

請求項９の発明は、表面層の浸透処理は、低粘度のポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けて、毛細管現象を利用して実行されることである請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。
異方性希土類ボンド磁石の表面層上にはポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により被膜層が形成される。吹付塗装はスプレーガンを用いることができる。スプレーガンには、エアレススプレー，高圧エアスプレー，低圧エアスプレー，パルススプレーなどを用いることができる。また、吹付塗装はボンド磁石を加熱して行うことが望ましい。

請求項１０の発明は、被覆層は浸透処理及びその後のポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により形成されることを特徴とする請求項３乃至請求項９の何れか１項に記載のモータ筐体である。

請求項１１の発明は、被覆層は塗装と焼成とを繰り返して形成された層であることを特徴とする請求項３乃至請求項１０の何れか１項に記載のモータ筐体である。上記の塗装と焼成による乾燥とを、多数回繰り返して、被膜層が形成される。ボンド磁石内に存在する気泡が抜け出る時、もしくはポリアミドイミド系樹脂溶液の溶媒が気化する時に形成されるピンホールで、被膜層の表面まで連続して貫通することが防止される。

請求項１２の発明は、被覆膜の厚さは、１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項３乃至請求項１１の何れか１項に記載のモータ筐体である。この厚さとすると被膜層の表面に形成されるピンポール密度は、極めて小さくなる。

請求項１３の発明は、被覆膜の表面におけるピンホール密度は１０個／cm² 以下であることを特徴とする請求項３乃至請求項１１の何れか１項に記載のモータ筐体である。ピンポール密度がこの値以下の時に、異方性希土類ボンド磁石の膨潤による寸法の変移が防止され、希土類元素の酸化による磁気特性の劣化が防止される。

請求項１４の発明は、請求項３乃至請求項１３の何れか１項に記載のモータ筐体を有するモータ装置である。
請求項１５の発明は、有機溶液中で用いられる請求項１４に記載のモータ装置である。
請求項１６の発明は、自動車の燃料ポンプに用いられ、石油燃料が筐体の中を通過する状態で用いることを特徴とする請求項１５に記載の燃料ポンプ用モータ装置である。

本発明のモータ筐体を用いたモータ装置は、有機溶液中や有機溶液を筐体内部で輸送する状態で使用される時に性能の劣化を顕著に防止することができる。特に、自動車の燃料を筐体内で輸送する状態で用いられる燃料ポンプ用モータ装置として用いると、温度変動の大きい劣悪環境であっても、モータ装置の特性の経年変化が小さく抑制されて、優れた効果を発揮する。

請求項１の永久磁石、請求項２の永久磁石を有したモータ筐体において、その永久磁石に用いる異方性希土類ボンド磁石は、バインダーとしてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂と被覆層としてポリアミドイミド系樹脂を使用し、更に、ポリアミドイミド被膜の厚さの範囲を制限し、かつ、ピンポール密度を大幅に低減する構造、具体的には、厚さ１０〜５０μｍでピンホール密度１０個／cm^２以下とすることにより、通常のモータ特性と、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性を両立することができる。

また、請求項２の永久磁石を有したモータ筐体は、異方性希土類ボンド磁石が筐体に対する接触面に被覆層を形成することなく筐体に圧入されていることにより、両者の間のエアギャップが著しく小さくなることにより、磁気抵抗が低下し、モータ性能が向上し、高いモータ性能と耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性を両立することができる。

請求項３の発明によると、モータ筐体と一体で使用される異方性希土類ボンド磁石において、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用して、モータ筐体に加熱して圧入し、異方性希土類ボンド磁石と筐体とが接触していない面上に、浸透処理により形成されたポリアミドイミド系樹脂被膜を有するため、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の両立が達成される。ここで、浸透処理とは、異方性希土類ボンド磁石の表面に存在する凹凸に、雰囲気の圧力と磁石の凹部の圧力差若しくは樹脂溶液の持つ毛細管現象を利用してポリアミドイミド系樹脂を浸透させることをいう。

請求項４、５のように異方性希土類磁性粉末を使用するとボンド磁石の磁気特性を大きく改善することができる。
請求項６の発明では、表面層の浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石をポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬することであるので、樹脂内部から気泡が溶液中に放出され、その代わりにポリアミドイミド系樹脂がボンド磁石の樹脂内部に浸透する。この結果、浸透処理の深さがより深くなると供に、塗液が磁石表面上に塗布されたときに磁石表面の凹凸に内包される空気を抜取り、加熱乾燥時に空気が膨張し、外に吹き出ることによるピンホール形成を抑制することが可能となる。且つ、浸透処理により形成された塗膜が磁石表面もしくは浸透処理されていない塗膜表面と比べ、より平滑化になっているため、形成された被膜層の上層に形成される塗膜でのピンホール形成の可能性を大幅に抑制することが可能となる。これにより、ボンド磁石の耐蝕性及び耐膨潤性を向上させることができる。

請求項７の発明では、異方性希土類ボンド磁石は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬する前に、減圧環境下に置かれて減圧され、続いて減圧環境下に前記溶液を導入して、溶液に浸漬される。これにより、ボンド磁石の内部から気泡が溶液中に放出され、その代わりにポリアミドイミド系樹脂がボンド磁石の樹脂内部に浸透する。この結果、浸透処理の深さがより深くなり、且つ、確実なものとなり、ボンド磁石の耐蝕性及び耐膨潤性を向上させることができる。

請求項８の発明は、表面層の浸透処理は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けた後、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下に置くことにより実行している。このため、ボンド磁石の内部から気泡が外部に放出され、これに入れ代わって表面に塗布されたポリアミドイミド系樹脂が内部に浸透する。これにより、ボンド磁石の耐蝕性および耐膨潤性を改善することができる。
したがって、その後の被膜層の形成を同一方法で連続して実施できるので、モータ筐体の製造が容易となる。この時、吹き付け処理において、どこまでが浸透処理でどこからが被膜層の形成工程かは区別できない。

請求項９の発明は、表面層の浸透処理は、低粘度のポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けて、毛細管現象を利用して実行される。これにより、ポリアミドイミド樹脂をボンド磁石の内部に均一且つ一様に浸透させることができる。

請求項１０の発明は、被覆層は浸透処理及びその後のポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により形成されることから、より確実な被覆層をボンド磁石の露出表面に形成することができ、ボンド磁石の耐蝕性および耐膨潤性を改善することができる。

請求項１１の発明では、被覆層は塗装と焼成とを繰り返して形成された層である。このため、ボンド磁石の内部から外部へ放出される気泡の通路は、一旦、その上に形成される被膜層により遮断される。この結果、ボンド磁石の内部から被膜層の外表面に連通する気泡の通路の数が極めて少なくなる。この結果、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を大きく向上させることができる。

また、請求項１２の発明では、被覆膜の厚さは、１０〜５０μｍとすると、被膜層の表面に形成されるピンポール密度は、極めて小さくなり、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を大きく向上させることができる。
請求項１３の発明では、被覆膜の表面におけるピンホール密度は１０個／cm²以下とすることで、同様に、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を大きく向上させることができる。
また、請求項１４、１５、１６の発明では、有機溶液中で用いる場合や筐体内部で有機溶液を輸送する状態で使用しても特性の経年劣化の極めて小さいモータ装置を得ることができる。

本発明の具体的な一実施例に係るＤＣブラシモータ装置を示した構成図。 実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石が筐体内周部に圧入された状態を示した軸方向断面図。 実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する機構の構成図。 異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する他の機構を示した構成図。 フェノールノボラック型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性の測定図。 被膜層の厚さとピンホール密度との関係を示した測定図。 被膜層の１回当たりの塗装膜厚を変化させた場合の、全被膜層の膜厚とピンホール密度との関係を示した測定図。 被膜層の形成方法を示した説明図。 各種の有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係を実施例、比較例１〜３について測定した測定図。 各種の有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と寸法変化率（膨潤性）との関係を実施例、比較例１〜３について測定した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係をピンホール密度をパラメータとして表した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と寸法変化率との関係をピンホール密度をパラメータとして示した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を１０００時間浸漬した時の寸法変化率とピンホール密度との関係を示した測定図。

符号の説明

１０…バックヨーク
１１…回転軸
１２…筐体
１３…異方性希土類ボンド磁石
１４…アーマチャ
１５…コイル
１６…モータ筐体
１８…被覆膜
３０…シリンダ
３１…ピストン
３２…凸リング
４０…矯正冶具
４２…押込み冶具

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１（ａ）、（ｂ）に本実施例のモータ装置の１例を示す。図は、側面図（ａ）とＡＡ’断面図（ｂ）である。本実施例のモータ装置は、従来のモータ装置の小型化及び高トルク定数化と有機溶液中で使用した場合のモータ特性の経年劣化を防止することを目的としている。本実施例のモータ装置は、筐体１２、筐体１２の内周部に設けられた中空円筒形状の永久磁石である異方性希土類ボンド磁石１３、中央部に設けられた電磁回転体を形成するアーマチャ１４、アーマチャ１４に旋巻されたコイル１５、アーマチャ１４中心部から延出された回転軸１１、そして磁束漏れ防止のためのバックヨーク１０から構成される。なお、ボンド磁石１３には異方性希土類ボンド磁石を用いた。最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ＫＪ／ｍ3 ）以上の異方性希土類ボンド磁石を用いると、その最大エネルギー積が大きいために、異方性希土類ボンド磁石１３をバックヨーク１０に圧入する場合に、磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きい。異方性希土類ボンド磁石１３は４極に磁化されており、アーマチャ１４において巻線が配置されるスロットは１０個である。尚、モータ筐体１６は筐体１２とバックヨーク１０とを合わせた概念として使用している。バックヨーク１０は必ずしも必要ではなく、筐体１２だけでモータ筐体を構成しても良い。

尚、上記異方性希土類ボンド磁石１３は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１３は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ³〜２２３ＫＪ／ｍ³ ）のものを、現在、製造することができる。

本実施例のモータ装置（図１（ａ）、（ｂ））は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる薄型中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石１３を採用している。又、その着磁を４極として１極当たりの磁気回路の磁路長を大幅に低減し、アーマチャ１４の受けるトルクの増大を図っている。異方性希土類ボンド磁石１３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉と樹脂とを混練し、成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。

特に、異方性希土類ボンド磁石１３は、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、「Ｒ１」と称する。）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲ１ＦｅＢ系合金に水素化処理（ｄ−ＨＤＤＲ）を施して得られた平均粒径が５０〜４００μｍであるＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末とこのＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第一界面活性剤とからなるＲ１ＦｅＢ系粗粉末が５０〜８４質量％（ｍａｓｓ％）と、Ｙを含む希土類元素（以下、「Ｒ２」と称する。）とＦｅと窒素（Ｎ）またはＢとを主成分とする平均粒径が１〜１０μｍであるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末とこのＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第２界面活性剤とから成るＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系微粉末が１５〜４０ｍａｓｓ％と、バインダーであるフェノールノボラック型エポキシ樹脂が１〜１０ｍａｓｓ％、とからなり、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max が２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ³ ）であり、１００℃で１０００時間経過後に再着磁して得られる磁束の減少割合を示す永久減磁率が６％以下である複合希土類異方性ボンド磁石を用いることが好ましい。尚、この複合希土類異方性ボンド磁石の製造方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２に記載されている。

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の耐熱性は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に比べ著しく優れる。両者のガラス転移点を比較すると、フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、１８０℃〜２２０℃に対し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、８０℃〜１２０℃である。モータにおける樹脂に基づく耐熱性とは、（一般的高温強度及び）モータ筐体に異方性ボンド磁石が圧入された製品が、高温環境下で、ガラス状領域で弾性体として機能し、圧入による弾性歪で密着力を維持しつづける機能である。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のようにガラス転移点が８０℃〜１２０℃と低いとガラス転移点近傍（例えば５０℃程度）超えると、塑性変形が始まり、８０℃程度では、かなりの塑性変形が生じるため圧入したときの応力が開放されてしまい、密着力を維持できなくなる。

Ｒ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＮｄＦｅＢ系異方性磁石粉末であり、Ｒ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＳｍＦｅＮ系異方性磁石粉末である。このような複合希土類異方性ボンド磁石を用いることにより、高い最大エネルギー積（ＢＨ）max を２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ³ ）のものを得ることができる。また、上記の複合希土類異方性ボンド磁石は経年変化により減磁される割合である（再着磁して得られる増加磁束の割合に相当）永久減磁率を６％以下とすることができ、耐熱性や耐酸化性などの耐候性を向上させることができる。この結果、これらの複合希土類異方性ボンド磁石を用いたモータは、本件発明の効果をより高く達成することが可能となり、信頼性や寿命を長期化することが可能となる。

又、ボンド磁石はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）max が約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨ）max が３．５ＭＧＯe （２８ＫＪ／ｍ³ ）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ³）以上の最大エネルギー積を有する。

この異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２に対して圧入されている。異方性希土類ボンド磁石１３におけるフェノールノボラック型エポキシ樹脂の重量割合は、２Ｗ％以上３Ｗ％以下の範囲とした。異方性磁石粉末とそのバインダー樹脂とを金型に供給し、加熱した状態で磁場を印加して配向させ、さらに圧縮成形する（以下、加熱磁場中成形という。）。又、この加熱磁場中成形に代えて、常温で、異方性磁石粉末とバインダー樹脂とを金型に供給して圧縮成形して（以下、軽圧圧縮成形という）予備成形体を形成し、その後、加熱磁場中成形しても良い。又、軽圧圧縮成形して、予々備成形体を形成して、更に加熱磁場中成形し、予備成形体を作成し、その後、加熱して高圧圧縮成形しても良い。

この成形体をキュア処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、この円筒状の成形体を、図３、および図４に示すように、圧入シリンダ３０の位置決め凸リング３２を有するピストン３１に挿入して、硬化後の異方性希土類ボンド磁石１３の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。凸リング３２によりピストン３１における異方性希土類ボンド磁石（以下、単に、「ボンド磁石」ともいう）１３の位置が決定される。このガラス転移点以下での加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、すなわち、樹脂をガラス転移点以下で加熱することにより、伸び率を増大することができるため、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時に圧入代分だけ十分に変形可能とすることができた。これにより、従来できなかったフェノールノボラック型エポキシ樹脂の圧入を可能とすることにより、耐熱性を必要とするモータにおいて磁気回路上のエアギャップを低減でき、それによってモーター特性を向上し、かつ、モータの耐熱性を付与することが出来た。

この状態で、圧入シリンダ３０を駆動して、図３に示すように、ピストン３１の先端が筐体先端部に当接する状態とした。また、ボンド磁石は、完全に硬化しない状態で金型から取り出されているので、次の工程に搬送する間に変形して、必ずしも真円形を保持していない。その後、ボンド磁石はキュアー処理され、硬化する。そのために、ガラス転移点以下で加熱することにより、伸び率を増大することができるため、筐体１２に圧入することで、ボンド磁石は筐体１２の形状に沿って弾性変形をして、真円となる。この状態で、筐体１２の内部におけるボンド磁石１３の位置が決定される。このピストン３１の動作により、筐体１２の内周部に沿って、異方性希土類ボンド磁石１３を圧入して、所定位置に位置決めした。しばらくの間放置して、ボンド磁石１３が冷却した後、圧入シリンダ３０を駆動して、ピストン３１を引き抜き、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入固定した。

なお、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の重量割合が３Ｗ％よりも多くなると、磁粉体の量が少なくなるためにボンド磁石１３を筐体１２に挿入した後の冷却速度が低くなるため、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石１３に応力がかかり、機械的強度が低下する可能性がある。すなわち、ピストン３１の引き抜き時にボンド磁石１３の冷却が十分でなく、温度が高いと、ボンド磁石１３の弾性変形能が高いために、ピストン３１を引き抜く時には、ボンド磁石１３に引っ張り応力が印加される。この結果、ボンド磁石１３は大きく弾性変形することになり、ボンド磁石１３中に存在する希土類磁石粉末が接触している部分に応力集中が発生して機械的強度が低下する可能性がある。よって、ピストン３１をボンド磁石１３から引き抜く時の温度は、４０℃未満が望ましい。

また、図４に示す装置によりボンド磁石１３の寸法径や真円度を補正した後、ヨーク１０に挿入するようにしても良い。すなわち、ヨーク１０の径よりも大きい径を有したボンド磁石１３をヨーク１０の径よりも大きい矯正冶具４０を用いて、ボンド磁石１３の形状を補正しつつ、ヨーク１０に押込み冶具４２を用いてヨーク１０にボンド磁石１３を圧入しても良い。この場合に、ボンド磁石はガラス転移点温度以下の温度で加熱することで、ボンド磁石１３の形状を変化させつつ、ヨーク１０に圧入している。

又、樹脂の重量割合が２Ｗ％よりも少なくなると、磁粉体と樹脂との結合力が小さくなり、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石１３に応力がかかり機械的強度が低下する可能性がある。

圧入時の温度は、ガラス転移点をＴ℃とすると、上限はＴ℃以下で、下限は（Ｔー１００）℃程度である。本実施例で使用したフェノールノボラック型エポキシ樹脂のＴ℃は、２００℃で、圧入温度は、１２０〜２００℃で実施した。この温度範囲は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとするボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂をガラス状領域とさせることにより、伸び率を増大することさせることができ、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入するのに最適である。

図２は、筐体１２に異方性希土類ボンド磁石１３が圧入された状態を示している。この状態で、円筒状のボンド磁石１３の内部からポリアミドイミド樹脂を磁石内周面に対し９０度方向から吹き付けて毛細管現象により表面層を浸透処理し、さらに、吹き付けを継続して、被膜層１８を形成した。この時、筐体１２の内周面においてボンド磁石１３の両端部に近接した位置２０にも連続して被膜層１８を形成した。これにより、ポリアミドイミド樹脂で浸透処理された異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２と被膜層１８とで完全に外気と遮断された状態となるので、ボンド磁石の酸化、腐食、膨潤が防止される。又、ボンド磁石１３と筐体１２の内周面とは物理的に密着しているので、空隙がなく、磁気回路の磁気抵抗を減少させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石１３の能力を十分に発揮させることができ、出力トルクやモータ性能指標（トルク定数／モータ体積）の大きなモータを得ることができる。又、筐体１２の内周面にも連続している被膜層１８によってもボンド磁石１３の筐体１２に対する固定が確実となる。
なお、斜め方向からの吹き付けに対して、９0度方向からの吹きつけの方が、毛細管現象の効果が優れる。しかし、斜め方向からの吹き付け後に、減圧等の浸透処理を用いることで、同等の効果を発揮することができる。

以上述べたように、異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュア処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点（約２００℃）以下の温度で再加熱をして、ガラス状領域にさせた状態とすることで、形状補正ができ、ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入することを容易に行うことができる。

又、具体例としてのモータ装置は、以下の特徴を有している。しかしながら、モータ装置の種類には特定されないが、出力３００Ｗ以下のＤＣブラシモータに使用すると有効である。モータの筐体内周部に配置した永久磁石と、中心部に配置した電磁回転体とを有し、モータ外径が５０ｍｍ以下であるＤＣブラシモータ装置であって、永久磁石は、少なくとも４極以上に着磁された中空円筒状の薄肉形状で最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さをｄ、モータ筐体の厚さをｗ、電磁回転体の直径をａとする時、筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄが１を超え、３以下であり、且つ、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０１５以上、０．０７以下であることを特徴とするＤＣブラシモータ装置である。

なお、上記のモータ筐体はバックヨークを含む概念であり、モータ筐体外径ｒは、バックヨークなどを含むモータ装置の外径の直径の意味で用いられている。 以下の説明は、一般に普及しているこの２極の（フェライト）モータ装置との比較で説明する。

１＜筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄ≦３の範囲は次の観点から設定されている。焼結フェライト磁石を使用したＤＣブラシモータの場合には、磁石の磁力が弱いために、磁石厚さに対して筐体厚さが薄くても十分に磁気漏洩を防止することができる。それに対して、異方性希土類ボンド磁石を使用した場合には、ｗ／ｄが１以下の時には、磁石の磁力が強力なために磁気漏洩を防ぐことが出来なくなるので、ｗ／ｄは１より大きいことが必要となる。ｗ／ｄが３より大きくなると、磁石の磁力が強力であっても、筐体厚さが厚くなり過ぎ、磁気漏洩はなくなるものの、無駄に筐体厚さを増加させることになり、十分に小型化ができず、その結果、モータ性能指標が低下する。

一方、０．０１５≦磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａ≦０．０７の範囲は次の観点から決定されている。
この範囲である場合には、モータ性能指標Ｔ（Ｔ＝トルク定数／体積）は、従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの性能指標Ｔ（約１．３）の２倍以上となる。従来のモータと同一トルク定数でモータ全体の体積を約１／２にするという従来では到底考えられない大幅な小型化・軽量化が実現できる。一方、従来の焼結フェライト磁石を用いたモータに対して約２０％だけ体積を減少（従来の８０％の体積）させつつトルク定数を約２倍にするという大幅な高性能化の実現という画期的な効果を得ることができた。なお、体積はモータ全体の体積で評価している。ブラシや整流子は２つのモータで共通に存在するので、トルクを発生させる実効部分に関してみると、同一トルク定数とした場合には、体積は３７％に減少させることができる。

最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２５ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．５６倍が得られている。また、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２０ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．４６倍が得られている。さらに、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が１７ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．３９倍が得られている。したがって、このｄ／ａの範囲は、さらに、望ましい範囲である。

単位磁石使用量当たりのモータ性能指標Ｔ（即ち、モータ性能指標Ｔ／磁石使用量、以下この比Ｓを「磁石効率」という）が、従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍に等しくなる磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７である。ここで、磁石性能倍数ｍは、（異方性希土類ボンド磁石の性能［（ＢＨ）max ］）／（フェライト焼結磁石の性能〔（ＢＨ）max 〕で定義される。例えば、異方性希土類ボンド磁石の性能（最大エネルギー積）が１７ＭＧＯe で、フェライト焼結磁石の性能（最大エネルギー積）が３．５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、４．９となる。同様に、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２０ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、５．７倍となり、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、７．１倍となる。

尚、磁石効率Ｓが従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍となる時の磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が１７ＭＧＯe 以上において、その値にかかわらずほぼ同一値である０．０７をとっている。

磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７以下の時に、本発明のモータ装置の磁石効率Ｓは従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍以上となる。しかしながら、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが下限値０．０１５近くになると、磁石効率は最大となるが、磁石が薄くなることにより反磁場が大となり、電磁回転体を貫く磁束が急激に低下し、モータ性能指標Ｔが従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの２倍近くに低下するので、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは０．０１５以上とするのが望ましい。

磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａの上記の範囲は、モータ外径が５０ｍｍ以下とした場合に、筐体厚さｗ、磁石厚さｄが共に薄いことを意味する。モータ外径を固定して考えると、筐体厚さｗと磁石厚さｄを共に薄くできる分だけ電磁回転体の直径を大きくでき、巻線を太くすることができ、出力トルクの向上につながる。

又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度のよい回転対称とすることができる。

特に、本発明のモータ筐体及びモータ装置は、有機溶液中に浸漬して用いる場合や、筐体内部を有機溶液を通過させて使用する場合においても、異方性希土類ボンド磁石への有機溶液の浸透が防止されるので、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を改善できる。その結果、モータ装置の特性の経年劣化を防止することが可能となる。

実験例

次に、異方性希土類ボンド磁石に関して、各種の特性を測定した。そのことについて説明する。

異方性希土類ボンド磁石のバインダーに用いたフェノールノボラック型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性と、従来用いられているビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性を測定した。その結果を図５に示す。これより、本発明に用いられたフェノールノボラック型エポキシ樹脂の粘度の最低値は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の粘度の最低値よりも１桁程小さいことが理解される。そして、その時の温度は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の方が、低いことが分かる。磁性体粉末の配向処理は、樹脂の粘度の最も低い領域で行えば、磁場が小さくて済むので効率が良い。このように、本発明はボンド磁石は配向処理を効率良く行うことができ、配向処理に適した温度が低いので、配向処理を短時間で行うことができる。よって、製造効率が向上する。

次に、ポリアミドイミド樹脂による被膜層１８の特性について説明する。スプレイにより斜め方向からポリアミドイミド樹脂の溶液を吹き付け、焼成乾燥し、また、吹付けることを繰り返した場合の被膜層表面に形成されるピンポールの密度を測定した。その結果を図６に示す。１回当たりの吹き付けによる塗装の厚さは１０μｍである。また、浸透処理としては、９０度方向からの吹き付けの後、減圧環境下に放置する方法を採用した。この場合も、減圧によりボンド磁石の内部から気泡が外部に放出されるが、この気泡に代えて表面層に塗布されたポリアミドイミド樹脂が内部に浸透する。この処理により形成される被膜層の厚さも１０μｍである。浸透処理した場合には、被膜層の厚さが２０μｍでピンホール密度は２／cm²となり、３０μｍでピンホール密度は１／cm²、４０μｍでピンホール密度は０／cm² であることが理解される。浸透処理が成されていない場合には、被膜層の膜厚が４０μｍを越えても、ピンホール密度は０／cm²とはならない。明らかに、本発明の浸透処理を施して、被膜層を形成することにより、被膜層表面のピンホール密度が極端に低下することが分かる。すなわち、この処理を施したボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性が大きく改善される。

ただし、市販のポリアミドイミド樹脂（フローカップ法（ＪＩＳ Ｋ ５６００−２−２）による粘度が３０秒）をジメチルフォルムアミド（DMF）などの有機溶媒を用いて薄めて、その粘度を１／３（上述の樹脂の場合には、１０秒）以下にして吹き付けると、浸透処理しなくとも、良好な特性が得られることが理解される。これは、最初の塗装工程において、ポリアミドイミド樹脂の溶液の粘度を低くすることで、毛細管現象が効果的に作用して、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用した異方性ボンド磁石の空孔部にポリアミドイミド樹脂が浸透するためである。よって、ポリアミドイミド樹脂の粘度を低くして、吹き付けることは、本発明の浸透処理に該当する。一方、その粘度を１／６（上述の樹脂の場合には、５秒）未満にして吹き付けると、塗膜厚さを十分かせぐことが出来なくなる。よって、粘度は１／６以上であることが必要となる。

また、浸透処理により、被膜層を１０μｍ形成した後に、１回で吹き付けて形成する被膜層の厚さを２０μｍとする場合と１０μｍとする場合とで、被膜層の最上面のピンホール密度を測定した。その結果を図７に示す。被膜層の総合厚さが同一であるならば、１回当たりの被膜層の厚さを薄くして、多数回に分けて形成した方が、ピンホール密度を遥かに低下させることができる。すなわち、全体の厚さが同一であるならば、被膜層の層数が多い程、ピンホール密度は小さい。浸透処理後の被膜層の形成方法は、図８に示す方法により実施された。すなわち、ボンド磁石の側面に対して９０度に近い方向からポリアミドイミド樹脂を吹き付けた。

次に、有機溶液として、ガソリン、メタノール、エタノールを想定し、この有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係を測定した。有機溶媒耐久試験は以下に示すような、各種バインダー樹脂を使用したボンド磁石表面に、通常のエポキシ樹脂、または、ポリアミドイミドで浸透処理をしたもの、しないものに対して、さらに被覆層を形成した後、そのボンド磁石を市販のレギュラーガソリン１リットルとともに内容積７リットルの耐圧密閉容器に収納して蓋を締結した。その後、この耐圧密閉容器をウォータバスに収納して、８０℃で所定の時間保持したのち、ボンド磁石を取り出して寸法変化と永久減磁率について調べた。

ポリアミドイミドによる被覆層を有した試材は、形成面に対して９０度の方向からの吹き付け塗装の後に減圧処理することで、減圧による浸透処理を１０μｍ施し、更に、同様な吹きつけ塗装により１０μｍの処理を２回実施して、合計３０μｍの厚さとして、表面から見た穴の数を１０個／cm²以下に減少させた被覆層を形成したものである。浸透処理を施したポリアミドイミドを被膜層とした場合には、バインダーがフェノールノボラック型エピキシ樹脂の場合も、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場合も、共に、表面の穴（ピンホール）の数は、図中に示すようにすべて８個であった。

次に、斜め方向（４５度方向）からの吹きつけ塗装により１０μｍの厚さの膜を形成し、更に、同様な吹きつけ塗装により１０μｍの厚さの膜を２回形成して、３０μｍの被覆層を形成した。この試料は、バインダー樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用したもの、被覆層としてはポリアミドイミドを使用したものである。この場合の被覆層の表面において観測される穴（ピンホール）の数は、２５個／cm²であった。

次に、各種の測定結果を図９に示す。本発明の場合であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミドイミドを用いた浸透処理と、さらに被覆層を形成した場合（実施例）には、１０００時間浸漬した場合においても特性の劣化は見られなかった。これに対して、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして用いるが、被覆層にはエポキシ樹脂を用いた場合（比較例１）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとし、被覆層にはポリアミドイミド樹脂を用いた場合（比較例２）には、浸漬時間の増大に伴って、磁気特性の劣化が見られた。本発明に比べ比較例１及び比較例２は、１０００時間の浸漬により、４０％程磁気損失（磁束の低下量）が増大していることが分かる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとし、被覆層にエポキシ樹脂を用いた場合（比較例３）には、１００時間浸漬することで、６０％も磁気損失が大きくなっていることが分かる。なお、１００時間で、膨潤のためボンド磁石は破壊されており、１０００時間浸漬したものの特性は測定できなかった。

また、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして用いて、被膜層にポリアミドイミドを用いているが積極的な浸透処理をしなかった試料（比較例４）の場合には、１０００時間の浸漬により、５０％程磁気損失（磁束の低下量）が増大していることが分かる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとして用いて、被膜層にポリアミドイミドを用いているが積極的な浸透処理をしなかった試料（比較例５）の場合には、１０００時間の浸漬により、１００％程磁気損失（磁束の低下量）が増大、即ち、損失が初期値の２倍となっていることが分かる。

浸漬時間とボンド磁石の寸法変化率を測定した。すなわち、膨潤性の特性について測定した。結果を図１０に示す。本発明の上記実施例にかかるボンド磁石は１０００時間経過しても寸法変化率０が得られた。比較例１と比較例２では、１０００時間の浸漬で、０．２％の寸法の変化が見られ、比較例３では、１００時間で０．４％の寸法の変化が見られ、１０００時間では膨潤によりボンド磁石は破壊された。また、比較例４では、１０００時間で、０．３％、比較例５では、１０００時間で０．４％の寸法の変化が見られた。このことから、本発明の異方性希土類ホンド磁石の優位性が理解される。

次に、被膜層に、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂を用いて、穴（ピンホール）の数と、レギュラーガソリン中に、１０００時間浸漬した後の寸法変化との関係を測定した。結果を、表１に示す。

いずれの被膜層も、ポリアミドイミド樹脂と同様に磁石表面へ浸透処理を実施した後、ボンド磁石の側面に対して９０度に近い角度から吹きつけることにより形成した。形成された各々の樹脂皮膜の膜厚は３２〜３５μｍであり、ピンホール密度は、何れも１０個/cm²未満であった。表１より、本発明の場合であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミドイミドを用いた浸透処理と、さらに被覆層を形成した場合（実施例）の場合には、１０００時間後の寸法変化率は０．０１２％である。フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を用いた浸透処理と、さらに被膜層を形成した場合には、ガソリン中に１０００時間浸漬した後の寸法変化率は、それぞれ、０．０６３％、０．０７８％、０．１９５％である。これらの場合には、被膜層にポリアミドイミドを用いた場合に比べて、変化率は大きい。これらの実験に用いたボンド磁石の寸法は、いずれも、外径３３ｍｍ、内径３０ｍｍである。一般的には、ガソリン中に１０００時間浸漬した後の寸法変化に関して、ボンド磁石の目標とする寸法公差は０．０１５ｍｍ以下であり、内径３０ｍｍで０．０５％以下、内径５０ｍｍで、０．０３％以下である。本発明の実施例は、これらの目標値を満たしていることが理解される。この結果より、本件実施例のように、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、被膜層にポリアミドイミドを用いて、ピンホール密度を１０個/cm²未満とすることで、耐蝕性と耐膨潤性を大きく改善できることが理解される。

次に、被膜層のピンホール密度を変えた場合に、皮膜層を形成したボンド磁石をレギュラーガソリン中に１０００時間浸漬した後のボンド磁石の磁気損失率、寸法変化率を測定した。その結果を図１１、図１２に、それぞれ示す。なお、樹脂溶液の年度、浸透処理を有無、ポンホール密度、膜厚は、表２に示す。ボンド磁石表面に形成された各々のピンホール密度を有する被膜層の膜厚は３１〜３５μｍであった。ピンホール密度は、樹脂溶液の粘度を変化させること、および浸透処理の有無により変化させた。ポリアミドイミド樹脂溶液の希釈液としてはＤＭＦを使用した。樹脂溶液は、磁石内周側より噴霧し、噴霧角が磁石表面に対して９０度となるようにした。

図１３に、図１２の１０００時間浸漬後の寸法変化率をピンホール密度に対してプロットした結果を示す。ピンホール密度が大きくなるにつれて、寸法変化率が大きくなることがわかった。この結果より、ボンド磁石を有機溶媒中に８０℃で１０００時間浸漬させても、磁石内径の目標公差範囲となる０．０１％以下となるためには、磁石表面に形成される被膜層のピンホール密度が１０個/cm²とすることが重要となる。

本発明は、ガソリンなどの有機溶液に浸漬して用いるモータ装置に利用できる。特に、自動車の燃料ポンプ用モータ装置に有用である。ただし、有機溶剤環境下で用いる場合に、本発明は有効であり、燃料ポンプだけに用途を限定するものではない。

本発明は、モータ用永久磁石、永久磁石を有したモータ筐体及びモータ装置に関する。特に、永久磁石に、異方性希土類ボンド磁石を用い、モータ装置を小型化、高トルク化を可能にし、耐熱性を有すると共に有機溶剤（液体状態、気体状態を含む）などの環境において用いることの出来るモータ筐体及びモータ装置に関する。たとえば、自動車のガソリンや軽油などの石油中に浸漬して用いる燃料ポンプに有効である。

近年、モータ分野においては、異方性希土類ボンド磁石が適用されはじめ、モータ性能が大きく向上した。しかし、高性能小型化のニーズは強く、さらなるモータ性能の向上が求められている。
自動車用等の分野においては、高温で使用される場合が多く、耐熱性が要求される。更に、ガソリンなどに代表される有機溶媒中で使用される場合には、その溶媒中での耐蝕性も必要とされる。
有機溶媒中で使用される自動車用等モータに使用される異方性希土類ボンド磁石には、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の両立が必要とされていた。
ここで、従来使用されていたのは、耐蝕性のあるフェライト焼結磁石であった。しかし、モータの高性能化のニーズのため、異方性希土類ボンド磁石の適用が検討された。

従来の異方性希土類ボンド磁石は、常温、かつ、大気中で使用される用途においては、異方性希土類粉末をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と混練して、成形したものを使用していた。そして、この異方性希土類ボンド磁石は、耐蝕性のために全面コーティングされ、モータ筐体に接着して使用されていた。
このため、その磁石を用いたモータ特性は、磁気回路を構成する異方性希土類ボンド磁石とモータ筐体との間にコーティングと接着層があるため、磁気回路上のエアギャップが生じるため異方性希土類ボンド磁石の潜在能力を十分に引き出しきれていなかった。
さらに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は耐熱性が劣るため、耐熱性が必要とされる自動車用には使用が困難であった。
また、通常のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂へのコーティングは同種のエポキシ樹脂でされているが、それでは有機溶媒中の耐蝕性が劣っていた。

以上より、従来使用されていた異方性希土類ボンド磁石は、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性のすべての特性を満たしていなかった。
本発明の基本発想は、異方性希土類ボンド磁石とモータ筐体とを圧入し、異方性希土類ボンド磁石の圧入されていない面を耐食性のために被覆することにより、エアギャップを解消しモータ特性を向上させ、更に、十分なシール構造をえることができるというものである。

更に、耐熱性を付与するために従来のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に替えてフェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用した。しかし、フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、耐熱性に優れるものの、通常使用されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に比べ、常温での変形可能領域が小さいため、圧入が困難であった。
本発明においては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂のガラス転移点以下の温度で変形領域が大きくなる性質を利用して加熱圧入することで、初めてこの樹脂の異方性希土類ボンド磁石への適用に成功した。
有機溶媒中の耐蝕性については、以下の公知技術がある。

まず、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂等の樹脂が、それ自身優れた有機溶媒中の耐蝕性を有することは周知である。
この樹脂を、異方性ボンド磁石に使用した技術については、たとえば、特開２００４−１２４１２２公報に記載のように、有機溶液の一種である自動車燃料のガソリン中に浸漬して用いる燃料ポンプ用モータ装置に使用されているリング状の希土類ボンド磁石の耐蝕性を改善する技術が知られている。それによると、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性粉末をエポキシ樹脂をバインダーとして混練して成型した後、１５０℃で１時間キュアしたリング状希土類ボンド磁石の表面にガラス転移温度が２００℃以上であるポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂を被膜することで、耐蝕性を向上させ、耐膨潤性を改善している。その樹脂の塗布方法は、斜め方向からのスプレー塗装方法によっている。また、樹脂被膜の外観検査は拡大鏡で４倍の倍率のみで行われている。耐蝕性の良いポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂が使用されているのにもかかわらず、８０℃２時間の１サイクル程度でも、すぐに寸法変化が見られ、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂の性能を十分引き出せていないと思われる。

また、特開２００１−２１０５０５公報によると、耐蝕性を向上させるために、エポキシ、フェノール、または、ポリエステルのうち少なくとも１種から成る樹脂をバインダーとして希土類磁性粉末を成型した希土類ボンド磁石の表面に固体潤滑剤粒子を含むポリイミドまたはポリアミドイミド被膜を厚さ５〜３０μｍにスプレータンブラー法により形成することが知られている。基本的にこの塗布方法も、スプレー塗装方法は斜め方向からである。また、本発明は、防錆のための被膜についての発明であり、有機溶媒に対する耐蝕性については何ら記載が無い。
本発明者等は、単にポリアミドイミド系樹脂を通常の斜め方向からスプレー塗装方法での塗膜を１００倍に拡大して観察したところ、多くの穴が存在することを見出した。そして、その穴から素地の異方性希土類ボンド磁石が攻撃されていることを見出した。
そこで、その穴を塞ぐ手段を鋭意研究した結果、浸透処理によりできるかぎり穴をふさぐことで有機溶媒に対する耐蝕性の向上（寸法、磁気特性の経年劣化の減少）に成功した。

以上より、本発明は、モータ筐体と一体で使用される異方性希土類ボンド磁石において、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用して、モータ筐体に加熱圧入し、異方性希土類ボンド磁石の圧入されていない面上に、浸透処理により形成されたポリアミドイミド系樹脂被膜を有するため、初めて、高いモータ特性、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の両立が達成された。
特開２００４−１２４１２２ 特開２００１−２１０５０５

本発明は、これらの問題を解決するために成されたものであり、その目的は、異方性希土類ボンド磁石を有機溶液中で使用した場合において、高いモータ特性を維持し、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性の向上を図ることである。

上記課題を解決するための発明の構成は以下の通りである。本願発明においては、永久磁石は、異方性希土類磁性粉末と、バインダーとしてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂とを有した中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石であって、異方性希土類ボンド磁石は、表面に、ピンホール密度１０個／cm²以下のポリアミドイミド系樹脂からなる被覆層を有する。

請求項１の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体において、永久磁石は、異方性希土類磁性粉末をバインダーであるフェノールノボラック型エポキシ樹脂を混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成り、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の重量割合は永久磁石の２〜３％であり、異方性希土類ボンド磁石は筐体内周部に沿って加熱して圧入され、筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の筐体に接触していない露出している表面には、ポリアミドイミド系樹脂により少なくとも浸透処理されて、表面のピンホール密度が１０個／cm ² 以下の被覆層が形成されていることを特徴とするモータ筐体である。
請求項２の発明は、筐体の内周面において、永久磁石の両端部に近接した位置にも連続して被覆層が形成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、異方性希土類ボンド磁石の筐体内周部への圧入は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂のガラス転位点をＴ℃とした時に、Ｔ−１００〜Ｔ℃に加熱して成されたことを特徴とする。

筐体に圧入された異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層とは、筐体（ヨーク）に接触していない部分、すなわち、中空円筒の内周面及び端面である。このとき、被覆層は異方性希土類ボンド磁石の内周面と端面と、その端面に接続し、その端面付近の筐体の内周面にも連続して形成されていても良い。浸透処理は、後述するようにポリアミドイミド系樹脂の溶液粒子を異方性希土類ボンド磁石の内周面に吹き付けた後に減圧下に置く方法、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下において減圧し、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を減圧環境下に導入して、そのボンド磁石をその溶液に浸漬する方法、または、異方性希土類ボンド磁石を減圧下でポリアミドイミド系樹脂の溶液に浸漬する方法とがある。更に、減圧浸透もしくは浸漬処理した後、雰囲気ガスで加圧して浸透を促進するとより好ましい。

また、浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石を筐体に圧入した後に、行っても、筐体に圧入する前に異方性希土類ボンド磁石についてのみ行っても良い。前者の場合には、筐体の内面にもポリアミドイミド系樹脂の被覆層が形成されるが、亜鉛メッキの代用として用いることができる。また、筐体の内周面をマスクした後に、浸透処理をして、その後、マスクを除去することで、筐体の内周面に被膜層が形成されることを防止することも可能である。また、後者の場合には、異方性希土類ボンド磁石の筐体に対する接触面にマスクを形成した後に、浸透処理を施して、その後に、マスクを除去した後に、その異方性希土類ボンド磁石を筐体に圧入するようにしても良い。このようにすれば、異方性希土類ボンド磁石と筐体との接触面には、被覆層が形成されることが防止され、磁気特性を良好にすることができる。

異方性希土類磁性粉末は、加熱して配向処理することで優れた磁気特性が得られるのが特徴であるが、その種類には、後述するように各種知られている。いずれの種類の粉末であっても良い。

請求項４の発明は、異方性希土類磁性粉末は、ｄ−ＨＤＤＲ処理したＮｄＦｅＢ系磁性粉末を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のモータ筐体である。ＮｄＦｅＢ系磁性粉末を用いる時に、ボンド磁石の磁気的特性を極めて良好にすることができる。

請求項５の発明は、異方性希土類磁性粉末は、ＳｍＦｅＮ系磁性粉末をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のモータ筐体である。ＳｍＦｅＮ系磁性粉末をさらに含むことで、ボンド磁石において、さらに、良好な磁気特性を得ることができる。

請求項６の発明は、表面層の浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石をポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬することであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。ポリアミドイミド系樹脂の溶液に異方性希土類ボンド磁石を浸漬して、溶液を入れた容器を減圧する。これにより、ボンド磁石内に存在する気泡が溶液中に抜け出て、気泡に代えてポリアミドイミドがボンド磁石内に充填される。

請求項７の発明は、異方性希土類ボンド磁石は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬する前に、減圧環境下に置かれて減圧され、続いて減圧環境下に前記溶液を導入して、溶液に浸漬されることを特徴とする請求項６に記載のモータ筐体である。まず、異方性希土類ボンド磁石が減圧環境下に置かれることで、内部の気泡が抜け出る。その減圧状態でポリアミドイミド系樹脂の溶液が導入されて、その溶液に浸漬されることで、ポリアミドイミドがボンド磁石内に充填される。

請求項８の発明は、表面層の浸透処理は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けた後、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下に置くことにより実行されることである請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。吹付塗装をした後に、ボンド磁石を減圧環境下に置くことで、バインダー樹脂の内部から気泡が外部に放出され、これに入れ代わって表面に塗布されたポリアミドイミド系樹脂が内部に浸透する。
上記において、ポリアミドイミド系樹脂の溶液は、添加物（酸化クロム，ポリエチレンテレフタレート：PTFEなど）を含む場合を含むものとする。

請求項９の発明は、表面層の浸透処理は、低粘度のポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けて、毛細管現象を利用して実行されることである請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体である。
異方性希土類ボンド磁石の表面層上にはポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により被膜層が形成される。吹付塗装はスプレーガンを用いることができる。スプレーガンには、エアレススプレー，高圧エアスプレー，低圧エアスプレー，パルススプレーなどを用いることができる。また、吹付塗装はボンド磁石を加熱して行うことが望ましい。

請求項１０の発明は、被覆層は浸透処理及びその後のポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のモータ筐体である。

請求項１１の発明は、被覆層は塗装と焼成とを繰り返して形成された層であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のモータ筐体である。上記の塗装と焼成による乾燥とを、多数回繰り返して、被膜層が形成される。ボンド磁石内に存在する気泡が抜け出る時、もしくはポリアミドイミド系樹脂溶液の溶媒が気化する時に形成されるピンホールで、被膜層の表面まで連続して貫通することが防止される。

請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載のモータ筐体を有するモータ装置である。
請求項１３の発明は、有機溶液中で用いられる請求項１２に記載のモータ装置である。
請求項１４の発明は、自動車の燃料ポンプに用いられ、石油燃料が筐体の中を通過する状態で用いることを特徴とする請求項１３に記載の燃料ポンプ用モータ装置である。

本発明のモータ筐体を用いたモータ装置は、有機溶液中や有機溶液を筐体内部で輸送する状態で使用される時に性能の劣化を顕著に防止することができる。特に、自動車の燃料を筐体内で輸送する状態で用いられる燃料ポンプ用モータ装置として用いると、温度変動の大きい劣悪環境であっても、モータ装置の特性の経年変化が小さく抑制されて、優れた効果を発揮する。

請求項１の永久磁石を有したモータ筐体において、その永久磁石に用いる異方性希土類ボンド磁石は、バインダーとしてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂と被覆層としてポリアミドイミド系樹脂を使用し、更に、ポリアミドイミド被膜の厚さの範囲を制限し、かつ、ピンポール密度を大幅に低減する構造、具体的には、ピンホール密度を１０個／cm²以下とすることにより、通常のモータ特性と、耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性を両立することができる。被覆層の表面におけるピンホール密度を、１０個／cm ² 以下とすることで、異方性希土類ボンド磁石の膨潤による寸法の変化が防止され、希土類元素の酸化による磁気特性の劣化が防止される。このことがボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を大きく向上させる。被覆層の厚さを、１０〜５０μｍとすると、被膜層の表面に形成されるピンポール密度は、極めて小さくなる。

また、異方性希土類ボンド磁石が筐体に対する接触面に被覆層を形成することなく筐体に圧入されていることにより、両者の間のエアギャップが著しく小さくなることにより、磁気抵抗が低下し、モータ性能が向上し、高いモータ性能と耐熱性、有機溶媒中での耐蝕性を両立することができる。

また、浸透処理とは、異方性希土類ボンド磁石の表面に存在する凹凸に、雰囲気の圧力と磁石の凹部の圧力差若しくは樹脂溶液の持つ毛細管現象を利用してポリアミドイミド系樹脂を浸透させることをいう。
請求項２により、ポリアミドイミド樹脂で浸透処理された永久磁石は筐体と被覆層とで完全に外気と遮断された状態となるので、ボンド磁石の酸化、腐食、膨潤が防止される。又、筐体の内周面にも連続している被覆層によっても永久磁石の筐体に対する固定が確実となる。
請求項３のように、圧入時に、ガラス転移点以下での加熱とすることにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、すなわち、樹脂をガラス転移点以下で加熱することにより、伸び率を増大することができるため、ボンド磁石を筐体に圧入する時に圧入代分だけ十分に変形可能とすることができる。これにより、従来できなかったフェノールノボラック型エポキシ樹脂の圧入を可能とすることにより、耐熱性を必要とするモータにおいて磁気回路上のエアギャップを低減でき、それによってモーター特性を向上し、かつ、モータの耐熱性を付与することが出来る。

請求項４、５のように異方性希土類磁性粉末を使用するとボンド磁石の磁気特性を大きく改善することができる。
請求項６の発明では、表面層の浸透処理は、異方性希土類ボンド磁石をポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬することであるので、樹脂内部から気泡が溶液中に放出され、その代わりにポリアミドイミド系樹脂がボンド磁石の樹脂内部に浸透する。この結果、浸透処理の深さがより深くなると供に、塗液が磁石表面上に塗布されたときに磁石表面の凹凸に内包される空気を抜取り、加熱乾燥時に空気が膨張し、外に吹き出ることによるピンホール形成を抑制することが可能となる。且つ、浸透処理により形成された塗膜が磁石表面もしくは浸透処理されていない塗膜表面と比べ、より平滑化になっているため、形成された被膜層の上層に形成される塗膜でのピンホール形成の可能性を大幅に抑制することが可能となる。これにより、ボンド磁石の耐蝕性及び耐膨潤性を向上させることができる。

請求項７の発明では、異方性希土類ボンド磁石は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬する前に、減圧環境下に置かれて減圧され、続いて減圧環境下に前記溶液を導入して、溶液に浸漬される。これにより、ボンド磁石の内部から気泡が溶液中に放出され、その代わりにポリアミドイミド系樹脂がボンド磁石の樹脂内部に浸透する。この結果、浸透処理の深さがより深くなり、且つ、確実なものとなり、ボンド磁石の耐蝕性及び耐膨潤性を向上させることができる。

請求項８の発明は、表面層の浸透処理は、ポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けた後、異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下に置くことにより実行している。このため、ボンド磁石の内部から気泡が外部に放出され、これに入れ代わって表面に塗布されたポリアミドイミド系樹脂が内部に浸透する。これにより、ボンド磁石の耐蝕性および耐膨潤性を改善することができる。
したがって、その後の被膜層の形成を同一方法で連続して実施できるので、モータ筐体の製造が容易となる。この時、吹き付け処理において、どこまでが浸透処理でどこからが被膜層の形成工程かは区別できない。

請求項９の発明は、表面層の浸透処理は、低粘度のポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けて、毛細管現象を利用して実行される。これにより、ポリアミドイミド樹脂をボンド磁石の内部に均一且つ一様に浸透させることができる。

請求項１０の発明は、被覆層は浸透処理及びその後のポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により形成されることから、より確実な被覆層をボンド磁石の露出表面に形成することができ、ボンド磁石の耐蝕性および耐膨潤性を改善することができる。

請求項１１の発明では、被覆層は塗装と焼成とを繰り返して形成された層である。このため、ボンド磁石の内部から外部へ放出される気泡の通路は、一旦、その上に形成される被膜層により遮断される。この結果、ボンド磁石の内部から被膜層の外表面に連通する気泡の通路の数が極めて少なくなる。この結果、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を大きく向上させることができる。

また、請求項１２、１３、１４の発明では、有機溶液中で用いる場合や筐体内部で有機溶液を輸送する状態で使用しても特性の経年劣化の極めて小さいモータ装置を得ることができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

図１（ａ）、（ｂ）に本実施例のモータ装置の１例を示す。図は、側面図（ａ）とＡＡ’断面図（ｂ）である。本実施例のモータ装置は、従来のモータ装置の小型化及び高トルク定数化と有機溶液中で使用した場合のモータ特性の経年劣化を防止することを目的としている。本実施例のモータ装置は、筐体１２、筐体１２の内周部に設けられた中空円筒形状の永久磁石である異方性希土類ボンド磁石１３、中央部に設けられた電磁回転体を形成するアーマチャ１４、アーマチャ１４に旋巻されたコイル１５、アーマチャ１４中心部から延出された回転軸１１、そして磁束漏れ防止のためのバックヨーク１０から構成される。なお、ボンド磁石１３には異方性希土類ボンド磁石を用いた。最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ｋＪ／ｍ³）以上の異方性希土類ボンド磁石を用いると、その最大エネルギー積が大きいために、異方性希土類ボンド磁石１３をバックヨーク１０に圧入する場合に、磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きい。異方性希土類ボンド磁石１３は４極に磁化されており、アーマチャ１４において巻線が配置されるスロットは１０個である。尚、モータ筐体１６は筐体１２とバックヨーク１０とを合わせた概念として使用している。バックヨーク１０は必ずしも必要ではなく、筐体１２だけでモータ筐体を構成しても良い。

尚、上記異方性希土類ボンド磁石１３は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１３は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ｋＪ／ｍ³〜２２３ｋＪ／ｍ³）のものを、現在、製造することができる。

本実施例のモータ装置（図１（ａ）、（ｂ））は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる薄型中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石１３を採用している。又、その着磁を４極として１極当たりの磁気回路の磁路長を大幅に低減し、アーマチャ１４の受けるトルクの増大を図っている。異方性希土類ボンド磁石１３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉と樹脂とを混練し、成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。

特に、異方性希土類ボンド磁石１３は、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、「Ｒ１」と称する。）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲ１ＦｅＢ系合金に水素化処理（ｄ−ＨＤＤＲ）を施して得られた平均粒径が５０〜４００μｍであるＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末とこのＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第一界面活性剤とからなるＲ１ＦｅＢ系粗粉末が５０〜８４質量％（ｍａｓｓ％）と、Ｙを含む希土類元素（以下、「Ｒ２」と称する。）とＦｅと窒素（Ｎ）またはＢとを主成分とする平均粒径が１〜１０μｍであるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末とこのＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第２界面活性剤とから成るＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系微粉末が１５〜４０ｍａｓｓ％と、バインダーであるフェノールノボラック型エポキシ樹脂が１〜１０ｍａｓｓ％、とからなり、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ｋＪ／ｍ³）であり、１００℃で１０００時間経過後に再着磁して得られる磁束の減少割合を示す永久減磁率が６％以下である複合希土類異方性ボンド磁石を用いることが好ましい。尚、この複合希土類異方性ボンド磁石の製造方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２に記載されている。

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の耐熱性は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に比べ著しく優れる。両者のガラス転移点を比較すると、フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、１８０℃〜２２０℃に対し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、８０℃〜１２０℃である。モータにおける樹脂に基づく耐熱性とは、（一般的高温強度及び）モータ筐体に異方性ボンド磁石が圧入された製品が、高温環境下で、ガラス状領域で弾性体として機能し、圧入による弾性歪で密着力を維持しつづける機能である。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のようにガラス転移点が８０℃〜１２０℃と低いとガラス転移点近傍（例えば５０℃程度）超えると、塑性変形が始まり、８０℃程度では、かなりの塑性変形が生じるため圧入したときの応力が開放されてしまい、密着力を維持できなくなる。

Ｒ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＮｄＦｅＢ系異方性磁石粉末であり、Ｒ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＳｍＦｅＮ系異方性磁石粉末である。このような複合希土類異方性ボンド磁石を用いることにより、高い最大エネルギー積（ＢＨ）maxを２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ｋＪ／ｍ³）のものを得ることができる。また、上記の複合希土類異方性ボンド磁石は経年変化により減磁される割合である（再着磁して得られる増加磁束の割合に相当）永久減磁率を６％以下とすることができ、耐熱性や耐酸化性などの耐候性を向上させることができる。この結果、これらの複合希土類異方性ボンド磁石を用いたモータは、本件発明の効果をより高く達成することが可能となり、信頼性や寿命を長期化することが可能となる。

又、ボンド磁石はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）maxが約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨ）maxが３．５ＭＧＯｅ（２８ｋＪ／ｍ³）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ｋＪ／ｍ³）以上の最大エネルギー積を有する。

この異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２に対して圧入されている。異方性希土類ボンド磁石１３におけるフェノールノボラック型エポキシ樹脂の重量割合は、２Ｗ％以上３Ｗ％以下の範囲とした。異方性磁石粉末とそのバインダー樹脂とを金型に供給し、加熱した状態で磁場を印加して配向させ、さらに圧縮成形する（以下、加熱磁場中成形という。）。又、この加熱磁場中成形に代えて、常温で、異方性磁石粉末とバインダー樹脂とを金型に供給して圧縮成形して（以下、軽圧圧縮成形という）予備成形体を形成し、その後、加熱磁場中成形しても良い。又、軽圧圧縮成形して、予々備成形体を形成して、更に加熱磁場中成形し、予備成形体を作成し、その後、加熱して高圧圧縮成形しても良い。

この成形体をキュア処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、この円筒状の成形体を、図３、および図４に示すように、圧入シリンダ３０の位置決め凸リング３２を有するピストン３１に挿入して、硬化後の異方性希土類ボンド磁石１３の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。凸リング３２によりピストン３１における異方性希土類ボンド磁石（以下、単に、「ボンド磁石」ともいう）１３の位置が決定される。このガラス転移点以下での加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、すなわち、樹脂をガラス転移点以下で加熱することにより、伸び率を増大することができるため、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時に圧入代分だけ十分に変形可能とすることができた。これにより、従来できなかったフェノールノボラック型エポキシ樹脂の圧入を可能とすることにより、耐熱性を必要とするモータにおいて磁気回路上のエアギャップを低減でき、それによってモーター特性を向上し、かつ、モータの耐熱性を付与することが出来た。

この状態で、圧入シリンダ３０を駆動して、図３に示すように、ピストン３１の先端が筐体先端部に当接する状態とした。また、ボンド磁石は、完全に硬化しない状態で金型から取り出されているので、次の工程に搬送する間に変形して、必ずしも真円形を保持していない。その後、ボンド磁石はキュアー処理され、硬化する。そのために、ガラス転移点以下で加熱することにより、伸び率を増大することができるため、筐体１２に圧入することで、ボンド磁石は筐体１２の形状に沿って弾性変形をして、真円となる。この状態で、筐体１２の内部におけるボンド磁石１３の位置が決定される。このピストン３１の動作により、筐体１２の内周部に沿って、異方性希土類ボンド磁石１３を圧入して、所定位置に位置決めした。しばらくの間放置して、ボンド磁石１３が冷却した後、圧入シリンダ３０を駆動して、ピストン３１を引き抜き、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入固定した。

なお、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の重量割合が３Ｗ％よりも多くなると、磁粉体の量が少なくなるためにボンド磁石１３を筐体１２に挿入した後の冷却速度が低くなるため、ピストン３１を引き抜く時に、ボンド磁石１３に応力がかかり、機械的強度が低下する可能性がある。すなわち、ピストン３１の引き抜き時にボンド磁石１３の冷却が十分でなく、温度が高いと、ボンド磁石１３の弾性変形能が高いために、ピストン３１を引き抜く時には、ボンド磁石１３に引っ張り応力が印加される。この結果、ボンド磁石１３は大きく弾性変形することになり、ボンド磁石１３中に存在する希土類磁石粉末が接触している部分に応力集中が発生して機械的強度が低下する可能性がある。よって、ピストン３１をボンド磁石１３から引き抜く時の温度は、４０℃未満が望ましい。

また、図４に示す装置によりボンド磁石１３の寸法径や真円度を補正した後、ヨーク１０に挿入するようにしても良い。すなわち、ヨーク１０の径よりも大きい径を有したボンド磁石１３をヨーク１０の径よりも大きい矯正冶具４０を用いて、ボンド磁石１３の形状を補正しつつ、ヨーク１０に押込み冶具４２を用いてヨーク１０にボンド磁石１３を圧入しても良い。この場合に、ボンド磁石はガラス転移点温度以下の温度で加熱することで、ボンド磁石１３の形状を変化させつつ、ヨーク１０に圧入している。

又、樹脂の重量割合が２Ｗ％よりも少なくなると、磁粉体と樹脂との結合力が小さくなり、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時にボンド磁石１３に応力がかかり機械的強度が低下する可能性がある。

圧入時の温度は、ガラス転移点をＴ℃とすると、上限はＴ℃以下で、下限は（Ｔー１００）℃程度である。本実施例で使用したフェノールノボラック型エポキシ樹脂のＴ℃は、２００℃で、圧入温度は、１２０〜２００℃で実施した。この温度範囲は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとするボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂をガラス状領域とさせることにより、伸び率を増大することさせることができ、ボンド磁石１３を筐体１２に圧入するのに最適である。

図２は、筐体１２に異方性希土類ボンド磁石１３が圧入された状態を示している。この状態で、円筒状のボンド磁石１３の内部からポリアミドイミド樹脂を磁石内周面に対し９０度方向から吹き付けて毛細管現象により表面層を浸透処理し、さらに、吹き付けを継続して、被膜層１８を形成した。この時、筐体１２の内周面においてボンド磁石１３の両端部に近接した位置２０にも連続して被膜層１８を形成した。これにより、ポリアミドイミド樹脂で浸透処理された異方性希土類ボンド磁石１３は筐体１２と被膜層１８とで完全に外気と遮断された状態となるので、ボンド磁石の酸化、腐食、膨潤が防止される。又、ボンド磁石１３と筐体１２の内周面とは物理的に密着しているので、空隙がなく、磁気回路の磁気抵抗を減少させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石１３の能力を十分に発揮させることができ、出力トルクやモータ性能指標（トルク定数／モータ体積）の大きなモータを得ることができる。又、筐体１２の内周面にも連続している被膜層１８によってもボンド磁石１３の筐体１２に対する固定が確実となる。
なお、斜め方向からの吹き付けに対して、９0度方向からの吹きつけの方が、毛細管現象の効果が優れる。しかし、斜め方向からの吹き付け後に、減圧等の浸透処理を用いることで、同等の効果を発揮することができる。

以上述べたように、異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュア処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点（約２００℃）以下の温度で再加熱をして、ガラス状領域にさせた状態とすることで、形状補正ができ、ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入することを容易に行うことができる。

又、具体例としてのモータ装置は、以下の特徴を有している。しかしながら、モータ装置の種類には特定されないが、出力３００Ｗ以下のＤＣブラシモータに使用すると有効である。モータの筐体内周部に配置した永久磁石と、中心部に配置した電磁回転体とを有し、モータ外径が５０ｍｍ以下であるＤＣブラシモータ装置であって、永久磁石は、少なくとも４極以上に着磁された中空円筒状の薄肉形状で最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さをｄ、モータ筐体の厚さをｗ、電磁回転体の直径をａとする時、筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄが１を超え、３以下であり、且つ、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０１５以上、０．０７以下であることを特徴とするＤＣブラシモータ装置である。

なお、上記のモータ筐体はバックヨークを含む概念であり、モータ筐体外径ｒは、バックヨークなどを含むモータ装置の外径の直径の意味で用いられている。 以下の説明は、一般に普及しているこの２極の（フェライト）モータ装置との比較で説明する。

１＜筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄ≦３の範囲は次の観点から設定されている。焼結フェライト磁石を使用したＤＣブラシモータの場合には、磁石の磁力が弱いために、磁石厚さに対して筐体厚さが薄くても十分に磁気漏洩を防止することができる。それに対して、異方性希土類ボンド磁石を使用した場合には、ｗ／ｄが１以下の時には、磁石の磁力が強力なために磁気漏洩を防ぐことが出来なくなるので、ｗ／ｄは１より大きいことが必要となる。ｗ／ｄが３より大きくなると、磁石の磁力が強力であっても、筐体厚さが厚くなり過ぎ、磁気漏洩はなくなるものの、無駄に筐体厚さを増加させることになり、十分に小型化ができず、その結果、モータ性能指標が低下する。

一方、０．０１５≦磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａ≦０．０７の範囲は次の観点から決定されている。
この範囲である場合には、モータ性能指標Ｔ（Ｔ＝トルク定数／体積）は、従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの性能指標Ｔ（約１．３）の２倍以上となる。従来のモータと同一トルク定数でモータ全体の体積を約１／２にするという従来では到底考えられない大幅な小型化・軽量化が実現できる。一方、従来の焼結フェライト磁石を用いたモータに対して約２０％だけ体積を減少（従来の８０％の体積）させつつトルク定数を約２倍にするという大幅な高性能化の実現という画期的な効果を得ることができた。なお、体積はモータ全体の体積で評価している。ブラシや整流子は２つのモータで共通に存在するので、トルクを発生させる実効部分に関してみると、同一トルク定数とした場合には、体積は３７％に減少させることができる。

最大エネルギー積（ＢＨmax）が２５ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．５６倍が得られている。また、最大エネルギー積（ＢＨmax）が２０ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．４６倍が得られている。さらに、最大エネルギー積（ＢＨmax）が１７ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．３９倍が得られている。したがって、このｄ／ａの範囲は、さらに、望ましい範囲である。

単位磁石使用量当たりのモータ性能指標Ｔ（即ち、モータ性能指標Ｔ／磁石使用量、以下この比Ｓを「磁石効率」という）が、従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍に等しくなる磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７である。ここで、磁石性能倍数ｍは、（異方性希土類ボンド磁石の性能［（ＢＨ）max］）／（フェライト焼結磁石の性能〔（ＢＨ）max〕で定義される。例えば、異方性希土類ボンド磁石の性能（最大エネルギー積）が１７ＭＧＯｅで、フェライト焼結磁石の性能（最大エネルギー積）が３．５ＭＧＯｅの場合には、磁石性能倍数ｍは、４．９となる。同様に、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２０ＭＧＯｅの場合には、磁石性能倍数ｍは、５．７倍となり、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２５ＭＧＯｅの場合には、磁石性能倍数ｍは、７．１倍となる。

尚、磁石効率Ｓが従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍となる時の磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上において、その値にかかわらずほぼ同一値である０．０７をとっている。

磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが０．０７以下の時に、本発明のモータ装置の磁石効率Ｓは従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍以上となる。しかしながら、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａが下限値０．０１５近くになると、磁石効率は最大となるが、磁石が薄くなることにより反磁場が大となり、電磁回転体を貫く磁束が急激に低下し、モータ性能指標Ｔが従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの２倍近くに低下するので、磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａは０．０１５以上とするのが望ましい。

磁石厚さ対電磁回転体の直径比ｄ／ａの上記の範囲は、モータ外径が５０ｍｍ以下とした場合に、筐体厚さｗ、磁石厚さｄが共に薄いことを意味する。モータ外径を固定して考えると、筐体厚さｗと磁石厚さｄを共に薄くできる分だけ電磁回転体の直径を大きくでき、巻線を太くすることができ、出力トルクの向上につながる。

又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度のよい回転対称とすることができる。

特に、本発明のモータ筐体及びモータ装置は、有機溶液中に浸漬して用いる場合や、筐体内部を有機溶液を通過させて使用する場合においても、異方性希土類ボンド磁石への有機溶液の浸透が防止されるので、ボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性を改善できる。その結果、モータ装置の特性の経年劣化を防止することが可能となる。

（実験例）
次に、異方性希土類ボンド磁石に関して、各種の特性を測定した。そのことについて説明する。

異方性希土類ボンド磁石のバインダーに用いたフェノールノボラック型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性と、従来用いられているビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性を測定した。その結果を図５に示す。これより、本発明に用いられたフェノールノボラック型エポキシ樹脂の粘度の最低値は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の粘度の最低値よりも１桁程小さいことが理解される。そして、その時の温度は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の方が、低いことが分かる。磁性体粉末の配向処理は、樹脂の粘度の最も低い領域で行えば、磁場が小さくて済むので効率が良い。このように、本発明はボンド磁石は配向処理を効率良く行うことができ、配向処理に適した温度が低いので、配向処理を短時間で行うことができる。よって、製造効率が向上する。

次に、ポリアミドイミド樹脂による被膜層１８の特性について説明する。スプレイにより斜め方向からポリアミドイミド樹脂の溶液を吹き付け、焼成乾燥し、また、吹付けることを繰り返した場合の被膜層表面に形成されるピンポールの密度を測定した。その結果を図６に示す。１回当たりの吹き付けによる塗装の厚さは１０μｍである。また、浸透処理としては、９０度方向からの吹き付けの後、減圧環境下に放置する方法を採用した。この場合も、減圧によりボンド磁石の内部から気泡が外部に放出されるが、この気泡に代えて表面層に塗布されたポリアミドイミド樹脂が内部に浸透する。この処理により形成される被膜層の厚さも１０μｍである。浸透処理した場合には、被膜層の厚さが２０μｍでピンホール密度は２／cm²となり、３０μｍでピンホール密度は１／cm²、４０μｍでピンホール密度は０／cm²であることが理解される。浸透処理が成されていない場合には、被膜層の膜厚が４０μｍを越えても、ピンホール密度は０／cm²とはならない。明らかに、本発明の浸透処理を施して、被膜層を形成することにより、被膜層表面のピンホール密度が極端に低下することが分かる。すなわち、この処理を施したボンド磁石の耐蝕性と耐膨潤性が大きく改善される。

ただし、市販のポリアミドイミド樹脂（フローカップ法（ＪＩＳ Ｋ ５６００−２−２）による粘度が３０秒）をジメチルフォルムアミド（DMF）などの有機溶媒を用いて薄めて、その粘度を１／３（上述の樹脂の場合には、１０秒）以下にして吹き付けると、浸透処理しなくとも、良好な特性が得られることが理解される。これは、最初の塗装工程において、ポリアミドイミド樹脂の溶液の粘度を低くすることで、毛細管現象が効果的に作用して、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用した異方性ボンド磁石の空孔部にポリアミドイミド樹脂が浸透するためである。よって、ポリアミドイミド樹脂の粘度を低くして、吹き付けることは、本発明の浸透処理に該当する。一方、その粘度を１／６（上述の樹脂の場合には、５秒）未満にして吹き付けると、塗膜厚さを十分かせぐことが出来なくなる。よって、粘度は１／６以上であることが必要となる。

また、浸透処理により、被膜層を１０μｍ形成した後に、１回で吹き付けて形成する被膜層の厚さを２０μｍとする場合と１０μｍとする場合とで、被膜層の最上面のピンホール密度を測定した。その結果を図７に示す。被膜層の総合厚さが同一であるならば、１回当たりの被膜層の厚さを薄くして、多数回に分けて形成した方が、ピンホール密度を遥かに低下させることができる。すなわち、全体の厚さが同一であるならば、被膜層の層数が多い程、ピンホール密度は小さい。浸透処理後の被膜層の形成方法は、図８に示す方法により実施された。すなわち、ボンド磁石の側面に対して９０度に近い方向からポリアミドイミド樹脂を吹き付けた。

次に、有機溶液として、ガソリン、メタノール、エタノールを想定し、この有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係を測定した。有機溶媒耐久試験は以下に示すような、各種バインダー樹脂を使用したボンド磁石表面に、通常のエポキシ樹脂、または、ポリアミドイミドで浸透処理をしたもの、しないものに対して、さらに被覆層を形成した後、そのボンド磁石を市販のレギュラーガソリン１リットルとともに内容積７リットルの耐圧密閉容器に収納して蓋を締結した。その後、この耐圧密閉容器をウォータバスに収納して、８０℃で所定の時間保持したのち、ボンド磁石を取り出して寸法変化と永久減磁率について調べた。

ポリアミドイミドによる被覆層を有した試材は、形成面に対して９０度の方向からの吹き付け塗装の後に減圧処理することで、減圧による浸透処理を１０μｍ施し、更に、同様な吹きつけ塗装により１０μｍの処理を２回実施して、合計３０μｍの厚さとして、表面から見た穴の数を１０個／cm²以下に減少させた被覆層を形成したものである。浸透処理を施したポリアミドイミドを被膜層とした場合には、バインダーがフェノールノボラック型エピキシ樹脂の場合も、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場合も、共に、表面の穴（ピンホール）の数は、図中に示すようにすべて８個であった。

次に、斜め方向（４５度方向）からの吹きつけ塗装により１０μｍの厚さの膜を形成し、更に、同様な吹きつけ塗装により１０μｍの厚さの膜を２回形成して、３０μｍの被覆層を形成した。この試料は、バインダー樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用したもの、被覆層としてはポリアミドイミドを使用したものである。この場合の被覆層の表面において観測される穴（ピンホール）の数は、２５個／cm²であった。

次に、各種の測定結果を図９に示す。本発明の場合であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミドイミドを用いた浸透処理と、さらに被覆層を形成した場合（実施例）には、１０００時間浸漬した場合においても特性の劣化は見られなかった。これに対して、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして用いるが、被覆層にはエポキシ樹脂を用いた場合（比較例１）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとし、被覆層にはポリアミドイミド樹脂を用いた場合（比較例２）には、浸漬時間の増大に伴って、磁気特性の劣化が見られた。本発明に比べ比較例１及び比較例２は、１０００時間の浸漬により、４０％程磁気損失（磁束の低下量）が増大していることが分かる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとし、被覆層にエポキシ樹脂を用いた場合（比較例３）には、１００時間浸漬することで、６０％も磁気損失が大きくなっていることが分かる。なお、１００時間で、膨潤のためボンド磁石は破壊されており、１０００時間浸漬したものの特性は測定できなかった。

また、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして用いて、被膜層にポリアミドイミドを用いているが積極的な浸透処理をしなかった試料（比較例４）の場合には、１０００時間の浸漬により、５０％程磁気損失（磁束の低下量）が増大していることが分かる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂をバインダーとして用いて、被膜層にポリアミドイミドを用いているが積極的な浸透処理をしなかった試料（比較例５）の場合には、１０００時間の浸漬により、１００％程磁気損失（磁束の低下量）が増大、即ち、損失が初期値の２倍となっていることが分かる。

浸漬時間とボンド磁石の寸法変化率を測定した。すなわち、膨潤性の特性について測定した。結果を図１０に示す。本発明の上記実施例にかかるボンド磁石は１０００時間経過しても寸法変化率０が得られた。比較例１と比較例２では、１０００時間の浸漬で、０．２％の寸法の変化が見られ、比較例３では、１００時間で０．４％の寸法の変化が見られ、１０００時間では膨潤によりボンド磁石は破壊された。また、比較例４では、１０００時間で、０．３％、比較例５では、１０００時間で０．４％の寸法の変化が見られた。このことから、本発明の異方性希土類ホンド磁石の優位性が理解される。

次に、被膜層に、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂を用いて、穴（ピンホール）の数と、レギュラーガソリン中に、１０００時間浸漬した後の寸法変化との関係を測定した。結果を、表１に示す。

いずれの被膜層も、ポリアミドイミド樹脂と同様に磁石表面へ浸透処理を実施した後、ボンド磁石の側面に対して９０度に近い角度から吹きつけることにより形成した。形成された各々の樹脂皮膜の膜厚は３２〜３５μｍであり、ピンホール密度は、何れも１０個/cm²未満であった。表１より、本発明の場合であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミドイミドを用いた浸透処理と、さらに被覆層を形成した場合（実施例）の場合には、１０００時間後の寸法変化率は０．０１２％である。フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を用いた浸透処理と、さらに被膜層を形成した場合には、ガソリン中に１０００時間浸漬した後の寸法変化率は、それぞれ、０．０６３％、０．０７８％、０．１９５％である。これらの場合には、被膜層にポリアミドイミドを用いた場合に比べて、変化率は大きい。これらの実験に用いたボンド磁石の寸法は、いずれも、外径３３ｍｍ、内径３０ｍｍである。一般的には、ガソリン中に１０００時間浸漬した後の寸法変化に関して、ボンド磁石の目標とする寸法公差は０．０１５ｍｍ以下であり、内径３０ｍｍで０．０５％以下、内径５０ｍｍで、０．０３％以下である。本発明の実施例は、これらの目標値を満たしていることが理解される。この結果より、本件実施例のように、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をバインダーとして、被膜層にポリアミドイミドを用いて、ピンホール密度を１０個/cm²未満とすることで、耐蝕性と耐膨潤性を大きく改善できることが理解される。

次に、被膜層のピンホール密度を変えた場合に、皮膜層を形成したボンド磁石をレギュラーガソリン中に１０００時間浸漬した後のボンド磁石の磁気損失率、寸法変化率を測定した。その結果を図１１、図１２に、それぞれ示す。なお、樹脂溶液の粘度、浸透処理の有無、ポンホール密度、膜厚は、表２に示す。ボンド磁石表面に形成された各々のピンホール密度を有する被膜層の膜厚は３１〜３５μｍであった。ピンホール密度は、樹脂溶液の粘度を変化させること、および浸透処理の有無により変化させた。ポリアミドイミド樹脂溶液の希釈液としてはＤＭＦを使用した。樹脂溶液は、磁石内周側より噴霧し、噴霧角が磁石表面に対して９０度となるようにした。

図１３に、図１２の１０００時間浸漬後の寸法変化率をピンホール密度に対してプロットした結果を示す。ピンホール密度が大きくなるにつれて、寸法変化率が大きくなることがわかった。この結果より、ボンド磁石を有機溶媒中に８０℃で１０００時間浸漬させても、磁石内径の目標公差範囲となる０．０５％以下となるためには、磁石表面に形成される被膜層のピンホール密度が１０個/cm²とすることが重要となる。

本発明は、ガソリンなどの有機溶液に浸漬して用いるモータ装置に利用できる。特に、自動車の燃料ポンプ用モータ装置に有用である。ただし、有機溶剤環境下で用いる場合に、本発明は有効であり、燃料ポンプだけに用途を限定するものではない。

本発明の具体的な一実施例に係るＤＣブラシモータ装置を示した構成図。 実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石が筐体内周部に圧入された状態を示した軸方向断面図。 実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する機構の構成図。 異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する他の機構を示した構成図。 フェノールノボラック型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の温度に対する粘度特性の測定図。 被膜層の厚さとピンホール密度との関係を示した測定図。 被膜層の１回当たりの塗装膜厚を変化させた場合の、全被膜層の膜厚とピンホール密度との関係を示した測定図。 被膜層の形成方法を示した説明図。 各種の有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係を実施例、比較例１〜３について測定した測定図。 各種の有機溶液中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と寸法変化率（膨潤性）との関係を実施例、比較例１〜３について測定した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と磁気特性との関係をピンホール密度をパラメータとして表した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を浸漬し、浸漬時間と寸法変化率との関係をピンホール密度をパラメータとして示した測定図。 ガソリン中に異方性希土類ボンド磁石を１０００時間浸漬した時の寸法変化率とピンホール密度との関係を示した測定図。

符号の説明

１０…バックヨーク
１１…回転軸
１２…筐体
１３…異方性希土類ボンド磁石
１４…アーマチャ
１５…コイル
１６…モータ筐体
１８…被覆層
３０…シリンダ
３１…ピストン
３２…凸リング
４０…矯正冶具
４２…押込み冶具

Claims (16)

1. モータに使用される永久磁石において、
   前記永久磁石は、異方性希土類磁性粉末と、バインダとしてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂とを有した中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石であって、
   前記異方性希土類ボンド磁石は、表面に、厚さ１０〜５０μｍでピンホール密度１０個／cm²以下のポリアミドイミド系樹脂からなる被覆層を有することを特徴とする永久磁石。
2. モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体において、
   前記永久磁石は、異方性希土類磁性粉末をフェノールノボラック型エポキシ樹脂で混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成り、
   前記異方性希土類ボンド磁石は前記筐体内周部に沿って加熱して圧入され、
   前記筐体に圧入された前記異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層は厚さ１０〜５０μｍ、表面のピンホール密度が１０個／cm²以下のポリアミドイミド系樹脂からなる被覆層が形成されていることを特徴とするモータ筐体。
3. モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有した筐体において、
   前記永久磁石は、異方性希土類磁性粉末をフェノールノボラック型エポキシ樹脂で混練して成型した、中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石から成り、
   前記異方性希土類ボンド磁石は前記筐体内周部に沿って加熱状態で圧入され、
   前記筐体に圧入された前記異方性希土類ボンド磁石の露出している表面層はポリアミドイミド系樹脂により少なくとも浸透処理されて被覆層が形成されていることを特徴とするモータ筐体。
4. 前記異方性希土類磁性粉末は、ｄ−ＨＤＤＲ処理したＮｄＦｅＢ系磁性粉末を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモータ筐体。
5. 前記異方性希土類磁性粉末は、ＳｍＦｅＮ系磁性粉末をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のモータ筐体。
6. 前記表面層の前記浸透処理は、前記異方性希土類ボンド磁石を前記ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬することであることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体。
7. 前記異方性希土類ボンド磁石は、前記ポリアミドイミド系樹脂の溶液に減圧下で浸漬する前に、減圧環境下に置かれて減圧され、続いて減圧環境下に前記溶液を導入して、前記溶液に浸漬されることを特徴とする請求項６に記載のモータ筐体。
8. 前記表面層の前記浸透処理は、前記ポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けた後、前記異方性希土類ボンド磁石を減圧環境下に置くことにより実行されることである請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体。
9. 前記表面層の前記浸透処理は、前記低粘度のポリアミドイミド系樹脂の溶液を吹き付けて、毛細管現象を利用して実行されることである請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のモータ筐体。
10. 前記被覆層は前記浸透処理及びその後の前記ポリアミドイミド系樹脂の吹付塗装により形成されることを特徴とする請求項３乃至請求項９の何れか１項に記載のモータ筐体。
11. 前記被覆層は塗装と焼成とを繰り返して形成された層であることを特徴とする請求項３乃至請求項１０の何れか１項に記載のモータ筐体。
12. 前記被覆膜の厚さは、１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項３乃至請求項１１の何れか１項に記載のモータ筐体。
13. 前記被覆膜の表面におけるピンホール密度は１０個／cm² 以下であることを特徴とする請求項３乃至請求項１２の何れか１項に記載のモータ筐体。
14. 請求項２乃至請求項１３の何れか１項に記載のモータ筐体を有するモータ装置。
15. 有機溶液中で用いられるか前記筐体の中を有機溶液が通過する状態で用いられる請求項１４に記載のモータ装置。
16. 自動車の燃料ポンプに用いられ、石油燃料が筐体の中を通過する状態で用いることを特徴とする請求項１５に記載の燃料ポンプ用モータ装置。

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