JPH0686512A - Method of producing motor permanent magnet - Google Patents
Method of producing motor permanent magnetInfo
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- JPH0686512A JPH0686512A JP4255917A JP25591792A JPH0686512A JP H0686512 A JPH0686512 A JP H0686512A JP 4255917 A JP4255917 A JP 4255917A JP 25591792 A JP25591792 A JP 25591792A JP H0686512 A JPH0686512 A JP H0686512A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はモータ用永久磁石を作製
する方法に関し、さらに詳しくは、磁石部材とロータ部
材とが一体となったモータ用永久磁石の作製方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a permanent magnet for a motor, and more particularly to a method for producing a permanent magnet for a motor in which a magnet member and a rotor member are integrated.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】モータ
は従来より種々の装置の動力源として利用されている
が、近年の電子技術や機械技術の発展に伴い、その用途
は大きく広がってきており、例えば、ドリルや旋盤、フ
ライス盤等の工作機械、扇風機やファンヒータ、ドライ
ヤー、換気扇等の家電機器、ビデオデッキやCDプレイ
ヤー等のAV機器、模型等の玩具、電動車椅子や電気自
動車等、広範囲にわたっている。2. Description of the Related Art Motors have been used as a power source for various devices in the past, but their applications have expanded greatly with the recent development of electronic and mechanical technologies. , For example, machine tools such as drills, lathes, milling machines, electric appliances such as fans, fan heaters, dryers, ventilation fans, AV equipment such as VCRs and CD players, toys such as models, electric wheelchairs and electric vehicles, etc. There is.
【0003】モータの代表的な例として、図6に示すよ
うなセグメントタイプのモータがある。セグメントタイ
プのモータは、軸8の廻りに鉄やニッケル、あるいはコ
バルトを主成分とした材質からなる円筒状のロータ7を
有し、そのロータ7の胴部に複数個のアークセグメント
型の磁石9を並列して有する。従来から、そのようなセ
グメントタイプのモータにおいて、磁石9とロータ7と
は接合面9aにおいてエポキシ系の接着剤を用いて接合し
ていた。なぜならば、磁石とロータとを溶接等により直
接接合させる方法は、磁石の性質を変化させてしまうた
め適しておらず、また、ロータと噛み合わせるような複
雑な加工を磁石に施すことは、コストがかかるうえに非
常に難しく、一方磁石に複雑な加工を施すと磁石の強度
が著しく低下して脆くなってしまうからである。As a typical example of the motor, there is a segment type motor as shown in FIG. The segment type motor has a cylindrical rotor 7 made of a material containing iron, nickel, or cobalt as a main component around a shaft 8, and a plurality of arc segment type magnets 9 are provided in a body portion of the rotor 7. Have in parallel. Conventionally, in such a segment type motor, the magnet 9 and the rotor 7 have been bonded to each other on the bonding surface 9a using an epoxy adhesive. This is because the method of directly joining the magnet and the rotor by welding or the like is not suitable because it changes the properties of the magnet, and it is costly to perform complicated processing for engaging the rotor with the rotor. In addition, it is very difficult and, on the other hand, when the magnet is subjected to complicated processing, the strength of the magnet is significantly reduced and the magnet becomes brittle.
【0004】しかしながら、エポキシ系の接着剤を用い
てロータと磁石とを接合した場合、接合強度が低いとい
う大きな欠点がある。具体的には、常温(25℃)におい
て最大1.5 kgf/mm2 程度の引っ張り強度しか有さず、高
温(100 ℃)ではさらに最大0.4 kgf/mm2 程度の引っ張
り強度しか有しないのが現状である。また、接合条件が
厳しく、管理が難しいため、製品として接合強度のバラ
ツキが大きくなり、信頼性が乏しくなる。However, when the rotor and the magnet are joined together by using an epoxy adhesive, there is a big drawback that the joining strength is low. Specifically, it has a maximum tensile strength of about 1.5 kgf / mm 2 at room temperature (25 ° C) and a maximum tensile strength of about 0.4 kgf / mm 2 at high temperature (100 ° C). is there. In addition, since the joining conditions are strict and the management is difficult, the variations in the joining strength of the product become large and the reliability becomes poor.
【0005】上記の方法によって作製したモータは、安
全率を大きくとる必要があり、遠心力の上限を低く設定
しなくてはならなかった。そのため、モータの回転数が
抑えられていた。また、信頼性を得るために、磁石の廻
りにSUSからなるカバーを取り付けたり、あるいは補
強繊維を巻き付けたりする等、モータの設計面において
ロータと磁石との接合強度を向上させなくてはならなか
った。上記のようにカバーや補強繊維を取り付けられた
磁石を有するモータは、コストが大きく、重量も増加し
ていた。The motor manufactured by the above method needs to have a high safety factor, and the upper limit of centrifugal force has to be set low. Therefore, the rotation speed of the motor is suppressed. Further, in order to obtain reliability, it is necessary to improve the joint strength between the rotor and the magnet in terms of motor design, for example, by attaching a cover made of SUS around the magnet or winding a reinforcing fiber. It was A motor having a magnet to which a cover or a reinforcing fiber is attached as described above has a large cost and a heavy weight.
【0006】近年ではモータの小型軽量化、高効率化に
伴い、モータの高回転化が求められている。In recent years, as motors have become smaller, lighter and more efficient, higher motor speeds have been demanded.
【0007】従って、本発明の目的は、常温から高温ま
での広範囲にわたってロータとの接合強度が大きいモー
タ用永久磁石を作製する方法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a permanent magnet for a motor, which has a large bonding strength with a rotor over a wide range from room temperature to high temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、磁石材料の鋳造インゴットを作
製し、このインゴットをロータ部材と接触させて熱間加
工を施すことにより、磁気的な異方化とともに一体化さ
せれば、磁石部材とロータ部材との接合強度は大きく、
精度が高いことを発見した。また、そのようにして作製
したモータ用永久磁石は、低コストでロータとの強固な
接合ができることを発見した。本発明は以上の知見に基
づくものである。As a result of earnest research in view of the above object, the inventors of the present invention produced a cast ingot of a magnet material, and brought the ingot into contact with a rotor member to perform hot working. If it is integrated together with magnetic anisotropy, the joining strength between the magnet member and the rotor member will be great,
It was discovered that the accuracy was high. Further, it was discovered that the permanent magnet for a motor manufactured in this way can be firmly joined to the rotor at low cost. The present invention is based on the above findings.
【0009】すなわち、モータ用永久磁石を作製する本
発明の方法は、前記永久磁石の鋳造インゴットと、ロー
タ部材とを互いに接触させて熱間加工を施すことによっ
て、磁気的な異方化を起こすとともに、界面の拡散接合
により一体化することを特徴とする。That is, the method of the present invention for producing a permanent magnet for a motor causes magnetic anisotropy by bringing the cast ingot of the permanent magnet and the rotor member into contact with each other and performing hot working. At the same time, it is characterized in that they are integrated by diffusion bonding at the interface.
【0010】[0010]
【作用】本発明によるモータ用永久磁石は、磁石材とロ
ータ部材とを拡散接合によって一体化しているため、エ
ポキシ系の接着剤によって接着した場合と比較して接合
強度は大きく、さらに高温においてもその接合強度は低
下しない。そのようにして作製したモータ用永久磁石は
ロータ部材を有するため、ロータとの接合において溶接
が可能であり、溶接によって磁石部分の磁気特性が劣化
することもない。また、複雑な加工を施すことができる
ため、強度の大きい接合を低コストで行うことができ
る。In the permanent magnet for a motor according to the present invention, since the magnet material and the rotor member are integrated by diffusion bonding, the bonding strength is large as compared with the case where they are bonded by an epoxy adhesive, and even at high temperature. The joint strength does not decrease. Since the permanent magnet for a motor manufactured in this way has a rotor member, it can be welded in joining with a rotor, and the welding does not deteriorate the magnetic characteristics of the magnet portion. Moreover, since complicated processing can be performed, joining with high strength can be performed at low cost.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の方法によるモータ用永久磁石
の作製について、詳細に説明する。図1は本発明の方法
を用いたモータ用永久磁石の作製工程を示すフローチャ
ートである。The production of permanent magnets for motors according to the method of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing process of a motor permanent magnet using the method of the present invention.
【0012】本発明の方法では、磁石部材として、磁気
特性に優れたR−Fe−B系(ここで、Rはプラセオジ
ム、あるいはネオジム等の希土類元素を示す)の磁石を
用いるのが好ましい。このR−Fe−B系永久磁石材料
は、以下の通り製造することができる。In the method of the present invention, it is preferable to use, as the magnet member, an R-Fe-B type magnet (here, R represents a rare earth element such as praseodymium or neodymium) having excellent magnetic properties. This R-Fe-B system permanent magnet material can be manufactured as follows.
【0013】まず、工程(a) として原料を混合する。こ
の種の永久磁石において、磁気特性を示す相(主相)は
R2 Fe14Bからなる。本発明の方法においては、基本的
にはこの組成に合うように原料を配合するが、実際に
は、加圧成形の容易さを考慮して希土類元素、鉄、ホウ
素の添加量をR2 Fe14Bの組成から適宜加減するのが好
ましい。First, the raw materials are mixed in step (a). In this type of permanent magnet, the phase exhibiting magnetic properties (main phase) is R 2 Fe 14 B. In the method of the present invention, the raw materials are basically mixed so as to match this composition, but in reality, the addition amounts of the rare earth elements, iron and boron are set to R 2 Fe in consideration of the ease of pressure molding. It is preferable to adjust appropriately from the composition of 14B .
【0014】また、本発明では、最終的に得られる磁石
の磁気特性の向上等の目的で、他の元素も配合すること
ができる。たとえば、Co、Cu、Nb、V 等の遷移金属元素
を添加することができる。これらの遷移金属元素は、Co
はFeの50原子%までを置換することができ、他は、Feの
3原子%までを置換するように配合することができる。Further, in the present invention, other elements may be blended for the purpose of improving the magnetic properties of the finally obtained magnet. For example, a transition metal element such as Co, Cu, Nb or V can be added. These transition metal elements are Co
Can replace up to 50 atom% of Fe, and the others can be compounded to replace up to 3 atom% of Fe.
【0015】また、Al、Ga等の周期表3B族の元素を添加
することもできる。これらの3B族元素は、Bの 1.5原子
%までを置換するように配合することができる。It is also possible to add an element of Group 3B of the periodic table, such as Al or Ga. These Group 3B elements can be mixed so as to replace up to 1.5 atom% of B.
【0016】上記の元素を有する原料混合物を得たら、
次に、工程(b) として、これを加熱して溶融混合する。
この溶融混合は、酸化を防止する目的で、不活性ガス雰
囲気下で行う必要がある。具体的には、原料混合物をAl
2 O3 等のルツボに採り、一旦真空引きした後に、純度
の高いアルゴンガス等の不活性ガスを導入し、加熱溶融
する。When a raw material mixture containing the above elements is obtained,
Next, in step (b), this is heated and melt mixed.
This melt mixing must be performed in an inert gas atmosphere for the purpose of preventing oxidation. Specifically, the raw material mixture is
It is placed in a crucible such as 2 O 3 and vacuumed once, and then an inert gas such as high-purity argon gas is introduced and heated and melted.
【0017】本発明においては、この加熱溶融した原料
混合物を用いて鋳造を行い、インゴットを作製する。こ
こで、最終的に得られるモータ用永久磁石を磁気的に特
性の優れたものにするためには、インゴットの作製条件
を、(1) インゴットの注湯面断面積、(2) インゴット中
における柱状晶の体積分率、(3) インゴット鋳造後の平
均冷却速度、(4) インゴットの体積、及び(5) インゴッ
ト中の主相粒子の平均粒径について以下のようにするの
が好ましい。ただし、(1) 〜(5) における条件を全て満
たす必要はなく、一つの条件を優先させた場合、他の条
件における範囲はある程度の幅をもって変化してもよ
い。In the present invention, the heat-melted raw material mixture is used for casting to produce an ingot. Here, in order to make the finally obtained permanent magnet for a motor magnetically excellent in characteristics, the manufacturing conditions of the ingot are as follows: (1) pouring surface cross-sectional area of the ingot, (2) in the ingot The volume fraction of columnar crystals, (3) average cooling rate after ingot casting, (4) ingot volume, and (5) average particle diameter of main phase particles in the ingot are preferably as follows. However, it is not necessary to satisfy all the conditions in (1) to (5), and when one condition is prioritized, the ranges in other conditions may change with a certain width.
【0018】(1) インゴットの注湯面断面積 原料混合物が加熱溶融して均一な状態になったら、工程
(c) として、溶融物を図2に示すような鋳型に流し込
む。鋳型としては、Cu-Be 、純Cu、ステンレス等の材料
からなるものを用いるのが好ましい。得られる磁石が25
MGOe以上の特性を持つためには、注湯面の断面積を20cm
2 以下にして鋳造を行う。特に0.5 〜16cm2 とするのが
好ましい。ここで、鋳型における注湯面の断面積とは、
鋳造インゴットの体積をV、鋳造インゴットの平均高さ
をhとしたとき、 注湯面の断面積(A)=V/h で定義されるものである。このとき、鋳造インゴットの
断面は、最短の一辺が0.4 〜4cmの範囲内の長方形とす
るのが好ましい。 (1) Ingot pouring surface cross-sectional area When the raw material mixture is heated and melted into a uniform state,
As (c), the melt is poured into a mold as shown in FIG. As the mold, it is preferable to use a mold made of a material such as Cu-Be, pure Cu, and stainless steel. 25 magnets obtained
The cross-sectional area of the pouring surface is 20 cm in order to have the characteristics above MGOe.
Casting is performed at 2 or less. It is particularly preferably 0.5 to 16 cm 2 . Here, the cross-sectional area of the pouring surface in the mold,
When the volume of the cast ingot is V and the average height of the cast ingot is h, it is defined by the cross-sectional area (A) = V / h of the pouring surface. At this time, the cross section of the cast ingot is preferably a rectangle whose shortest side is in the range of 0.4 to 4 cm.
【0019】(2) インゴット中における柱状晶の体積分
率 インゴット中における柱状晶の体積分率は40%以上とす
る。柱状晶の体積分率が40%未満になると等軸晶の体積
分率が大きくなり、熱間加工後に得られる磁石の内部に
おいて磁気的に高低の差ができるため、磁気的に均一な
磁石を得ることができない。柱状晶の体積分率を40〜10
0 %にすれば得られる磁石の(BH)ma x は25MGOe以上
となる。体積分率を上記の範囲にするには、工程(c) に
おいて鋳型の温度を200 ℃以下にする。鋳型の温度が20
0 ℃を超えると、インゴット中に形成される柱状晶の体
積分率は40%未満になる。 (2) Volume of columnar crystals in ingot
The volume fraction of the columnar crystals in the rate of the ingot is 40% or more. If the volume fraction of columnar crystals is less than 40%, the volume fraction of equiaxed crystals will increase, and there will be a magnetic difference in height inside the magnet obtained after hot working. Can't get The volume fraction of columnar crystals is 40 to 10
Magnet obtained if the 0% (BH) ma x is equal to or greater than 25 MGOe. In order to adjust the volume fraction to the above range, the temperature of the mold is set to 200 ° C. or lower in the step (c). Mold temperature is 20
Above 0 ° C, the volume fraction of columnar crystals formed in the ingot becomes less than 40%.
【0020】(3) インゴット鋳造後の平均冷却速度 工程(d) として急速冷却を行う。急冷は、冷却媒体を鋳
型の側面に接触させることにより行うことができる。こ
の急冷により、強磁性主相からなる微細な結晶核(後述
する熱処理において素材中に形成される柱状晶の核とな
るもの)が素材中に形成される。平均冷却速度は5℃/
sec 以上とし、特に5〜200 ℃/sec とするのが好まし
い。5℃/sec 未満では、得られる磁石は25MGOe以上の
特性を持つことができない。また、200 ℃/sec におい
て、35MGOeの上限値に達するのでそれ以上の冷却速度に
することはコスト上好ましくない。なお、平均冷却速度
は熱電対により冷却曲線を測定することによって算出す
ることができる。 (3) Rapid cooling is performed as an average cooling rate step (d) after ingot casting . The rapid cooling can be performed by bringing the cooling medium into contact with the side surface of the mold. By this quenching, fine crystal nuclei (which become the nuclei of columnar crystals formed in the material in the heat treatment described later) consisting of the ferromagnetic main phase are formed in the material. Average cooling rate is 5 ℃ /
It is preferably not less than sec, especially 5 to 200 ° C./sec. If it is less than 5 ° C / sec, the obtained magnet cannot have characteristics of 25MGOe or more. Further, at 200 ° C./sec, the upper limit value of 35 MGOe is reached, so it is not preferable in terms of cost to set the cooling rate higher than that. The average cooling rate can be calculated by measuring the cooling curve with a thermocouple.
【0021】(4) インゴットの体積 工程(d) によりインゴットを得たら、これを離型(工程
(e) )し、機械切削及び研磨にて必要な大きさ(断面
積:0.2 〜20cm2 )に加工する。鋳造インゴットの体積
は0.1 cm3 以上とし、特に0.1 〜1000cm3 とするのが好
ましい。このような大きさのインゴットを用いれば、最
終的に得られる磁石は25MGOe以上の特性を持つようにな
る。1000cm3 より大きいインゴットを用いると、鋳造し
たときに等軸晶の体積分率が大きくなる。なお、必要に
応じてアセトン等を用いて脱脂を行う。。 (4) Volume of Ingot Once the ingot is obtained by the step (d), it is released from the mold (step
(e)) and machine to the required size (cross-sectional area: 0.2 to 20 cm 2 ) by mechanical cutting and polishing. The volume of cast ingot and 0.1 cm 3 or more, particularly preferably in the 0.1 ~1000cm 3. If an ingot with such a size is used, the finally obtained magnet will have characteristics of 25 MGOe or more. When an ingot larger than 1000 cm 3 is used, the volume fraction of equiaxed crystals increases when cast. If necessary, degreasing is performed using acetone or the like. .
【0022】(5) インゴット中の主相粒子の平均粒径 上記で得た複数のインゴットに対して熱処理(工程(f)
)を行う。この熱処理により、インゴット中のα−Fe
が消失し、強磁性である主相(Pr2 Fe14B)が晶出す
る。熱処理は5.0 ×10-4Torr以下の真空中、又は、不活
性ガス中で行う必要がある。インゴット中の主相粒子の
平均粒径は15μm以下とし、特に1〜15μmとするのが
好ましい。本発明者らの研究によれば平均粒径を上記の
範囲内にすれば、最終的に得られる永久磁石の(BH)
max が25MGOe以上となる。このような磁石を得るために
は上記の熱処理時間を1〜10時間程度とするのが好まし
く、熱処理温度は600 〜1100℃とするのが好ましい。な
お、本発明における粒径は直行交差法により測定したも
のである。[0022] (5) a heat treatment for a plurality of ingots obtained in an average particle size above the main phase particles in the ingot (step (f)
)I do. By this heat treatment, α-Fe in the ingot
Disappears and the ferromagnetic main phase (Pr 2 Fe 14 B) crystallizes out. The heat treatment must be performed in a vacuum of 5.0 × 10 -4 Torr or less or in an inert gas. The average particle size of the main phase particles in the ingot is 15 μm or less, and particularly preferably 1 to 15 μm. According to the research conducted by the present inventors, if the average particle size is within the above range, the finally obtained permanent magnet (BH)
max is 25 MGOe or more. In order to obtain such a magnet, the heat treatment time is preferably about 1 to 10 hours, and the heat treatment temperature is preferably 600 to 1100 ° C. In addition, the particle diameter in the present invention is measured by a direct intersection method.
【0023】熱処理後、図3に示すように鋳造インゴッ
ト1とロータ部材2とを重ね、型3に挿入する(工程
(g) )。本発明において「ロータ部材」とは、磁石部材
と接合し、その磁石部材の基板材として、ロータと接合
する部材をいう。After the heat treatment, as shown in FIG. 3, the cast ingot 1 and the rotor member 2 are superposed and inserted into the mold 3 (step
(g)). In the present invention, the "rotor member" refers to a member that is joined to a magnet member and that is joined to the rotor as a substrate material of the magnet member.
【0024】ロータ部材は、磁石部材との接合後の強度
を考慮した場合、通常、鉄、鉄−ニッケル系あるいは鉄
−コバルト系等の溶接や加工の容易な金属を用い、好ま
しくはS10C等の軟鋼を用いる。ロータ部材2の高さ
は、インゴットの高さの10%〜200 %とするが好まし
い。200 %を超えると不必要に重量が増加することにな
り、一方10%未満の場合は溶接が困難になり、磁石部材
を傷めることにもなる。また、複雑な加工も非常に困難
になる。Considering the strength after joining to the magnet member, the rotor member is usually made of a metal such as iron, iron-nickel system or iron-cobalt system which is easy to weld and work, preferably S10C or the like. Use mild steel. The height of the rotor member 2 is preferably 10% to 200% of the height of the ingot. If it exceeds 200%, the weight is unnecessarily increased, while if it is less than 10%, welding becomes difficult and the magnet member is damaged. Also, complicated processing becomes very difficult.
【0025】鋳造インゴット1の上部には、得られる磁
石が所望の形状になるような型5を乗せる。型3及び型
5はアルミナ(Al2 O3 )等のセラミックスを使用す
るのが好ましい。On the upper part of the cast ingot 1, a mold 5 is placed so that the obtained magnet has a desired shape. The molds 3 and 5 are preferably made of ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ).
【0026】次に、工程(h) として、型3に入れられた
インゴット1とロータ部材2に対してアルミナの上下パ
ンチ4により熱間加工を行い、磁気異方化、及び拡散接
合させる。この熱間加工は、(イ) 加工温度、(ロ) 歪み速
度、(ハ) 加工率、及び(ニ) 平均加工圧力を以下のような
条件にして行うことが好ましい。ただし、(イ) 〜(ニ)に
おける条件をすべて満たす必要はなく、一つの条件を優
先させた場合、他の条件における範囲はある程度の幅を
もって変化してもよい。これらの条件下で一方向に圧力
をかけると、インゴットは容易に塑性変形する。そして
この塑性変形時に各成分元素が拡散し、インゴット1の
磁気異方化が達成されると同時に、インゴット1とロー
タ部材2との界面6aが完全に接合し、モータ用永久磁石
6を得ることができる。Next, in step (h), the ingot 1 and the rotor member 2 placed in the mold 3 are hot worked by the upper and lower punches 4 of alumina to magnetically anisotropy and diffusion bond them. This hot working is preferably carried out under the following conditions: (a) working temperature, (b) strain rate, (c) working rate, and (d) average working pressure. However, it is not necessary to satisfy all the conditions in (a) to (d), and when one condition is prioritized, the ranges under other conditions may change with a certain width. When pressure is applied in one direction under these conditions, the ingot easily plastically deforms. During the plastic deformation, each component element diffuses to achieve magnetic anisotropy of the ingot 1, and at the same time, the interface 6a between the ingot 1 and the rotor member 2 is completely joined to obtain the motor permanent magnet 6. You can
【0027】(イ) 加工温度 熱間加工は、 800〜1140℃の温度範囲内で行うのが好ま
しい。1140℃より高い温度になるとα−Feが析出し、
得られる磁石の(BH)max が25MGOeより低下する。ま
た、 800℃より低い温度で熱間加工を行うと機械的強度
が低下する。具体的には、引っ張り強度が100 ℃におい
て0.4 kgf/mm2 以下になる。 (B) Working temperature Hot working is preferably carried out within a temperature range of 800 to 1140 ° C. Α-Fe precipitates at temperatures higher than 1140 ° C,
The (BH) max of the resulting magnet is below 25 MGOe. Also, if hot working is performed at a temperature lower than 800 ° C, the mechanical strength is reduced. Specifically, the tensile strength is 0.4 kgf / mm 2 or less at 100 ° C.
【0028】(ロ) 歪み速度 熱間加工における歪み速度は0.0001〜1sec-1とするのが
好ましい。最終的に得られる磁石が10kOe 以上の保磁力
を得るには、歪み速度は0.0001sec -1以上でなくてはな
らず、100 ℃において0.4 kgf/mm2 以上の引っ張り強度
を得るには歪み速度は1sec-1以下でなくてはならない。
歪み速度が1sec-1を超える場合では各成分元素の拡散が
十分に進行せず、均一な部材とならないため十分な強度
が得られないからである。ここで、歪み速度は、図3に
示すように、高さLの物体(インゴット)を一方向に加
圧して高さL′としたときに、ΔL=L−L′として、 歪み速度(S)=(ΔL/L)/加工に要した時間(se
c ) で定義されるものであり、ディメンジョンは〔sec -1〕
である。したがって、たとえば、高さ40mmの物を20分間
で10mmの高さに加工した場合の歪み速度Sは、S=(30
/40 )/20×60=6.25×10-4/sec となる。 (B) Strain rate The strain rate in hot working is preferably 0.0001 to 1 sec -1 . In order for the finally obtained magnet to obtain a coercive force of 10 kOe or more, the strain rate must be 0.0001 sec -1 or more. To obtain a tensile strength of 0.4 kgf / mm 2 or more at 100 ° C, the strain rate must be Must be less than 1 sec -1 .
This is because if the strain rate exceeds 1 sec -1 , the diffusion of each component element does not proceed sufficiently and a uniform member cannot be obtained, so that sufficient strength cannot be obtained. Here, as shown in FIG. 3, the strain rate is ΔL = L−L ′ when the object (ingot) having the height L is pressed in one direction to have the height L ′, and the strain rate (S ) = (ΔL / L) / time required for processing (se
c), the dimension is [sec -1 ].
Is. Therefore, for example, the strain rate S when an object with a height of 40 mm is processed to a height of 10 mm in 20 minutes is S = (30
/ 40) / 20 x 60 = 6.25 x 10 -4 / sec.
【0029】(ハ) 加工率 熱間加工における加工率については30%以上とするのが
好ましい。加工率が30%より低くなると塑性変形下にお
ける異方性化が十分に進行しないため、その異方性化の
目安となる残留磁束密度が向上せず、(BH)max 値が
25MGOe以上の特性を得ることも望めないからである。な
お、加工率が10%以下になると塑性変形下における拡散
が十分に進行しないため、強度が著しく低下し、100 ℃
において0.4 kgf/mm2 以上の引っ張り強度を得ることが
できない。ここで、加工率は、図3に示すように、高さ
Lの物体(インゴット)を一方向に加圧して高さL′と
したときに、ΔL=L−L′として、 加工率(P)=(ΔL/L)×100 で定義されるものでる。 (C) Working Rate The working rate in hot working is preferably 30% or more. If the processing rate is lower than 30%, the anisotropy under plastic deformation does not proceed sufficiently, so the residual magnetic flux density, which is a guide for the anisotropy, does not improve, and the (BH) max value is
This is because it is not possible to obtain the characteristics of 25 MGOe or more. If the processing rate is 10% or less, the diffusion under plastic deformation does not proceed sufficiently, resulting in a significant decrease in strength and
It is impossible to obtain a tensile strength of 0.4 kgf / mm 2 or more. Here, as shown in FIG. 3, when the object (ingot) having the height L is pressed in one direction to have the height L ′, the processing rate is ΔL = L−L ′, and the processing rate (P ) = (ΔL / L) × 100.
【0030】(ニ) 平均加工圧力 熱間加工における平均加工圧力については5〜50000 kg
/cm 2 とするのが好ましい。その範囲外の平均加工圧力
で熱間加工を行った場合、得られる磁石の(BH)max
値は25MGOe以上の特性を得ることができない。 (D) Average processing pressure The average processing pressure in hot working is 5 to 50,000 kg.
/ cm 2 is preferable. When hot working is performed at an average working pressure outside that range, the (BH) max of the resulting magnet
The value cannot get the characteristic more than 25MGOe.
【0031】また、熱間加工は、材料の酸化を防止する
ために、2×10-3Torr以下の真空中、またはアルゴンガ
ス等の不活性ガス中で行う。The hot working is performed in a vacuum of 2 × 10 -3 Torr or less or in an inert gas such as argon gas in order to prevent the material from being oxidized.
【0032】この熱間加工の後、得られた磁石素材を冷
却速度2℃/sec で冷却(工程(i))して目的とするモ
ータ用永久磁石を得る。After this hot working, the obtained magnet material is cooled at a cooling rate of 2 ° C./sec (step (i)) to obtain a desired permanent magnet for a motor.
【0033】得られたモータ用永久磁石を溶接によりロ
ータに接合した状態を図4に示す。それぞれの永久磁石
6は、接合面6bにおいてロータ7に溶接によって接合し
ているため、その接合強度は非常に高い。また、溶接は
モータ用永久磁石6におけるロータ部材に対して行われ
るため、磁石部材の磁性を変化させることはない。FIG. 4 shows a state in which the obtained motor permanent magnet is joined to the rotor by welding. Since each permanent magnet 6 is welded to the rotor 7 at the joint surface 6b, the joint strength is very high. Further, since the welding is performed on the rotor member of the motor permanent magnet 6, the magnetism of the magnet member is not changed.
【0034】モータ用永久磁石を図5に示すようにロー
タに接合することもできる。ロータ7の胴部には複数の
凹部が形成され、その凹部は底面に向かって広がってい
る。一方、永久磁石6はロータ7に形成された凹部の形
状に合致するように、裾が広がった形状に加工されてい
る。その永久磁石6をロータ7の側面から、矢印で示す
方向へ打ち込むことにより、永久磁石6とロータ7とは
噛み合って強固に接合する。このように接合された永久
磁石6は、ロータ7が回転しても、その遠心力によって
外れることはない。本実施例では磁石部材に対しては複
雑な加工を施す必要がないので、コストを抑えて容易に
加工を行うことができる。The permanent magnet for the motor may be joined to the rotor as shown in FIG. A plurality of recesses are formed in the body of the rotor 7, and the recesses widen toward the bottom surface. On the other hand, the permanent magnet 6 is processed into a shape with a wide hem so as to match the shape of the recess formed in the rotor 7. By driving the permanent magnet 6 from the side surface of the rotor 7 in the direction indicated by the arrow, the permanent magnet 6 and the rotor 7 are meshed and firmly joined. The permanent magnet 6 thus bonded does not come off due to its centrifugal force even if the rotor 7 rotates. In this embodiment, since it is not necessary to perform complicated processing on the magnet member, the cost can be suppressed and the processing can be easily performed.
【0035】また、上記の方法に限らず、永久磁石とロ
ータとにネジ加工を施し、ネジにより接合する方法等、
種々の方法が考えられる。Further, the method is not limited to the above method, and the permanent magnet and the rotor are threaded and joined by screws.
Various methods are possible.
【0036】実施例1 出発原料として、純度99.9%以上の電解鉄、純度99.0%
以上のプラセオジウム、純度99.0%以上のクリスタルボ
ロン、純度99.5%以上の純銅、及び純度99.5%以上のガ
リウムを用い、Pr19Fe74B5 Cu1.5 Ga0.5 の組成で、総
量50gとなるように秤量して混合した。 Example 1 As a starting material, electrolytic iron having a purity of 99.9% or more, purity 99.0%
Using the above praseodymium, crystal boron with a purity of 99.0% or more, pure copper with a purity of 99.5% or more, and gallium with a purity of 99.5% or more, the composition is Pr 19 Fe 74 B 5 Cu 1.5 Ga 0.5 , and the total amount is 50 g. And mixed.
【0037】上記の混合物をアルミナ製のルツボに入
れ、一旦、雰囲気を2×10-4Torr以下の真空としたの
ち、アルゴンガス圧26cmHg下で高周波加熱した。1500℃
で5分間保持し、溶融物を得た。The above mixture was placed in an alumina crucible, the atmosphere was once set to a vacuum of 2 × 10 -4 Torr or less, and then high frequency heating was performed under an argon gas pressure of 26 cmHg. 1500 ° C
And held for 5 minutes to obtain a melt.
【0038】次に、得られた溶融物を1400℃に保持し、
これを図2に示す純銅の鋳型に流し込んだ。このとき、
鋳型の温度は25℃であり、注湯面の断面積は2.23cm
2 (4.05cm×0.55cm) であった。この鋳込みの直後に、
鋳型の側面を20℃/sec の平均冷却速度で急冷した。そ
の後、放冷して鋳型からインゴット(40.5mm×5.2mm ×
30mm)を取り出した。得られたインゴットをアセトンを
用いて脱脂洗浄をした後、機械加工及び研磨にて40mm×
5mm ×24mmの大きさとした。Next, the obtained melt was kept at 1400 ° C.,
This was poured into a pure copper mold shown in FIG. At this time,
The mold temperature is 25 ° C and the cross-sectional area of the pouring surface is 2.23 cm.
It was 2 (4.05 cm x 0.55 cm). Immediately after this casting,
The side surface of the mold was rapidly cooled at an average cooling rate of 20 ° C / sec. Then, let it cool and ingot from the mold (40.5 mm × 5.2 mm ×
30mm) was taken out. The obtained ingot is degreased and washed with acetone, and then 40 mm × by machining and polishing.
The size was 5 mm x 24 mm.
【0039】次に、これらのインゴットを1×10-4Torr
以下の真空中で熱処理した。この熱処理では、(1) 30分
かけて室温から850 ℃まで昇温し、(2) 850 ℃で8時間
保持したのち、(3) 1時間かけて500 ℃まで冷却した。
得られたインゴットの主相粒子の平均粒径は9μmであ
った。Next, these ingots were treated with 1 × 10 -4 Torr.
Heat treatment was performed in the following vacuum. In this heat treatment, (1) the temperature was raised from room temperature to 850 ° C over 30 minutes, (2) the temperature was maintained at 850 ° C for 8 hours, and then (3) cooled down to 500 ° C over 1 hour.
The average particle size of the main phase particles of the obtained ingot was 9 μm.
【0040】インゴットとS10Cからなるロータ部材
とを図3に示すように、アルミナで作製した型に挿入
し、上部にアルミナで作製したアーチ型の型を乗せ、2
×10-3Torr以下の真空中、及び1090℃の条件下で、平均
加工圧力を500 kg/cm 2 としてアルミナの上下パンチに
より図3の矢印の方向に加圧した。このとき、20分かけ
て、インゴットを24mmの高さから6mmの高さに圧縮し
た。すなわち、インゴットの高さの加工率は75%であ
り、歪み速度は6.25×10-4/秒であった。なお、ロータ
部材の大きさは、40mm×5mm ×10mmであった。As shown in FIG. 3, the ingot and the rotor member made of S10C were inserted into a mold made of alumina, and an arch mold made of alumina was placed on top of the mold.
In a vacuum of × 10 -3 Torr or less, and at a temperature of 1090 ° C, pressure was applied in the direction of the arrow in Fig. 3 by the upper and lower punches of alumina at an average processing pressure of 500 kg / cm 2 . At this time, the ingot was compressed from a height of 24 mm to a height of 6 mm over 20 minutes. That is, the processing rate of the height of the ingot was 75%, and the strain rate was 6.25 × 10 −4 / sec. The size of the rotor member was 40 mm × 5 mm × 10 mm.
【0041】冷却後、得られた永久磁石を接合界面を含
むようにして40mm×5mm×5mmの大きさに切り出した。
同様にして永久磁石を合計20個作製し、25℃と、100 ℃
の2種類の温度において、接合界面に垂直の方向に対し
て引っ張り強度試験を行った。それぞれの温度において
測定した引っ張り強度の平均値、及び標準偏差を表1に
示す。After cooling, the obtained permanent magnet was cut into a size of 40 mm × 5 mm × 5 mm so as to include the bonding interface.
In the same way, a total of 20 permanent magnets were manufactured, and 25 ℃ and 100 ℃
A tensile strength test was conducted at two different temperatures in the direction perpendicular to the bonding interface. Table 1 shows the average value of the tensile strength measured at each temperature and the standard deviation.
【0042】比較例1 実施例1と同様にして得たインゴットのみに対して、実
施例1と同様の条件で熱間加工を行った。得られた永久
磁石を40mm×5mm×5mmの大きさに切り出し、エポキシ
系の接着材によって、40mm×5mm×10mmの大きさのロー
タ部材と接合した。ロータ部材には、S10Cを使用
し、エポキシ系の接着剤には、を使用した。 Comparative Example 1 Only an ingot obtained in the same manner as in Example 1 was hot-worked under the same conditions as in Example 1. The obtained permanent magnet was cut into a size of 40 mm × 5 mm × 5 mm and bonded to a rotor member having a size of 40 mm × 5 mm × 10 mm by an epoxy adhesive. S10C was used for the rotor member and was used for the epoxy adhesive.
【0043】永久磁石を同様にして20個作製し、実施例
1と同様にして引っ張り強度試験を行った。それぞれの
温度において、測定した引っ張り強度の平均値、及び標
準偏差を表1に示す。Twenty permanent magnets were produced in the same manner, and a tensile strength test was conducted in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the average values of the measured tensile strengths and the standard deviations at each temperature.
【0044】 表 1 25℃ 100℃ 平均値 (1) 標準偏差 (1) 平均値 (1) 標準偏差 (1) 実施例1 2.1 0.4 2.0 0.4比較例1 1.5 0.9 0.4 0.2Table 1 25 ° C. 100 ° C. Average value (1) Standard deviation (1) Average value (1) Standard deviation (1) Example 1 2.1 0.4 2.0 2.0 0.4 Comparative example 1 1.5 0.9 0.4 0.2
【0045】表1注(1):単位はkgf/mm2 である。Table 1 Note (1): The unit is kgf / mm 2 .
【0046】表1から明らかなように、従来法であるエ
ポキシ系の接着剤を使用する方法と比較して、本発明に
よる永久磁石は、常温(25℃)においても、高温(1
00℃)においても高い引っ張り強度を有することがわ
かる。また、常温においては引っ張り強度のバラツキが
少なく、高温においてもそのバラツキは変化しなかっ
た。As is apparent from Table 1, the permanent magnet according to the present invention has a high temperature (1 ° C.) even at room temperature (25 ° C.) as compared with the conventional method using an epoxy adhesive.
It can be seen that the film has a high tensile strength even at 00 ° C. Further, there was little variation in tensile strength at room temperature, and the variation did not change even at high temperature.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
れば、磁石部材とロータ部材との接合強度が大きく、精
度の高いモータ用永久磁石を作製することができる。ま
た、そのようにして作製したモータ用永久磁石は、低コ
ストでロータとの強固な接合が容易にでき、製品として
バラツキも少なく、信頼性が非常に大きい。As described above in detail, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture a permanent magnet for a motor having a high joint strength between the magnet member and the rotor member and having a high accuracy. Further, the permanent magnet for a motor manufactured in this manner can be firmly bonded to the rotor easily at low cost, has little variation as a product, and has extremely high reliability.
【0048】本発明によるモータ用永久磁石を使用する
モータは、高回転化、軽量化、及び高効率化を図ること
ができる。The motor using the permanent magnet for a motor according to the present invention can achieve high rotation speed, light weight, and high efficiency.
【図1】モータ用永久磁石を作製する工程を示すフロー
チャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a process of manufacturing a permanent magnet for a motor.
【図2】インゴットを鋳造するための鋳型を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing a mold for casting an ingot.
【図3】熱間加工においてインゴットとロータ部材とを
一方向へ加圧成形する状態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a state in which an ingot and a rotor member are pressure-formed in one direction during hot working.
【図4】モータ用永久磁石を溶接によってロータに接合
した状態を示す図である。FIG. 4 is a view showing a state in which a motor permanent magnet is joined to a rotor by welding.
【図5】モータ用永久磁石とロータとが噛み合うよう
に、それぞれに加工を施した図である。FIG. 5 is a view in which each of the permanent magnets for a motor and the rotor is processed so as to mesh with each other.
【図6】従来のセグメントタイプのモータにおけるロー
タ部分を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a rotor portion of a conventional segment type motor.
1 鋳造インゴット 2 ロータ部材 3、5 型 4 パンチ 6 本発明によるモータ用永久磁石 6a 接合界面 6b 溶接部分 7 ロータ 8 軸 9 従来のモータ用永久磁石 9a 接合面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casting ingot 2 Rotor member 3, 5 type 4 Punch 6 Permanent magnet for motor according to the present invention 6a Joining interface 6b Welded portion 7 Rotor 8 Shaft 9 Conventional permanent magnet for motor 9a Joining surface
Claims (1)
て、前記永久磁石の鋳造インゴットと、ロータ部材とを
互いに接触させて熱間加工を施すことによって、磁気的
な異方化を起こすとともに、界面の拡散接合により一体
化することを特徴とする方法。1. A method for producing a permanent magnet for a motor, wherein a cast ingot of the permanent magnet and a rotor member are brought into contact with each other to perform hot working, thereby causing magnetic anisotropy and forming an interface. A method characterized by integrating by diffusion bonding of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255917A JPH0686512A (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Method of producing motor permanent magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255917A JPH0686512A (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Method of producing motor permanent magnet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686512A true JPH0686512A (en) | 1994-03-25 |
Family
ID=17285365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4255917A Pending JPH0686512A (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Method of producing motor permanent magnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686512A (en) |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP4255917A patent/JPH0686512A/en active Pending
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