JPH09298123A - 永久磁石の接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石同士を強固に接合して一体化するこ
とができる永久磁石の接合体の製造方法を提供する。 【解決手段】 個々に半田めっきを施した円盤状の永
久磁石を積層し、これらの永久磁石を、磁化容易軸方向
配列用の棒状の永久磁石を径方向の両側に設けた円筒に
挿入して、磁化容易軸方向を揃え、その後加熱して半田
付けする。また、円筒と積層した永久磁石との間には、
磁化容易軸方向を揃える際に、永久磁石が円滑に回転移
動するようテフロン管を介装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石の接合体の
製造方法に関し、特に永久磁石形同期電動機等の永久磁
石形回転電機の回転子を製造する場合に適用して有用な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５（ａ）は従来の永久磁石形同期電
動機の回転子の正面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に
示す回転子の斜視図である。

【０００３】これらの図に示すように、従来の永久磁石
形同期電動機の回転子５１は、シャフト５１、鉄心５
３、補強板５２及び永久磁石５４を備えて構成されてお
り、次のようにして製造される。

【０００４】即ち、けい素鋼板を積層して鉄心５３を構
成すると共に、この鉄心５３の途中及び両側に補強のた
めに非磁性又は強磁性の金属製の補強板５２を設け、こ
れらをアルミダイキャストによって一体化する。そし
て、鉄心５３に永久磁石５４を挿入すると共に、これら
をシャフト５１に装着し、焼きばめによって結合する。
かくして永久磁石を用いた回転子（以下、これを永久磁
石形回転子という）５１が製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような補強板５２を用いた従来の永久磁石形回転子５１
では、エアギャップの増大と磁束密度の低減により、電
気的特性からみて不利である。従って、このような永久
磁石形回転子５１では、電気的特性に限界があり、高効
率の回転電機が要求される場合には、その要求に十分答
えることができない。また、回転電機の小型化のために
は更に高速で回転させる必要が生じるが、上記のような
構成の永久磁石形回転子５１では、このような機械的強
度に係る要求にも十分答えることが難しい。

【０００６】そこで、図１６に示すように、円盤状の一
体形永久磁石（サマリウムーコバルト磁石）６４の両側
に回転軸である円錐状の炭素鋼６２，６３をレーザ溶接
して永久磁石形回転子を構成したり、図１７に示すよう
に、非磁性体金属を斜めに配すると共に永久磁石７２を
中心部に埋め込んで磁極Ｎ、Ｓを構成し、これに回転軸
７４，７５を結合して永久磁石形回転子を構成すること
により、高効率化等を図る工夫がなされている（出典：
「最近結合加工技術とその応用」 日本機械学会編 日
刊工業新聞社 １９９３年発行）。

【０００７】ところが、ある程度以上の大きさの永久磁
石形回転子を製作しようとする場合には、製造可能な一
体の永久磁石の大きさには制限があるため、製造可能な
大きさの永久磁石を複数組み合わせることによって所望
の大きさの永久磁石を製造せざるを得ない。

【０００８】例えば、一体の永久磁石の製造方法として
は、粉末の磁石原料に対し、磁界をかけて磁化容易方向
を付与して加圧した後、焼結して一体の永久磁石を製造
する方法がある（住友特殊金属株式会社の方法）。しか
し、このような方法では、上記の如く製造可能な永久磁
石の大きさに限界があり、しかも比較的大きな永久磁石
を製造した場合には、その特性にばらつきが生じる可能
性がある。

【０００９】このため、上記の如く、ある程度以上の大
きさの永久磁石形回転子を製作しようとする場合には、
特性の揃った複数の小型の永久磁石を強固に接合して一
体化せざるを得ない。なお、従来、永久磁石を接合する
には接着剤が用いられていたが、接着剤では接合強度が
不充分である。

【００１０】従って、本発明は上記従来技術に鑑み、永
久磁石同士を強固に接合して一体化することができる永
久磁石の接合体の製造方法を提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
の発明の永久磁石の接合方法は、永久磁石同士を接合し
てなる接合体の製造方法であって、永久磁石同士を接合
する際に、ろう材を用いて接合することを特徴とする。

【００１２】また、第２の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第１の発明の永久磁石の接合体の製造方法にお
いて、前記ろう材は、錫ー鉛半田、アルミニウム半田又
は金ーけい素ろうであることを特徴とする。

【００１３】また、第３の発明の永久磁石の接合方法
は、永久磁石同士を接合してなる接合体の製造方法であ
って、個々に半田めっきを施した円盤状の永久磁石を積
層し、これらの永久磁石を、磁化容易軸方向配列用の棒
状の永久磁石を径方向の両側に設けた円筒に挿入して、
磁化容易軸方向を揃え、その後に加熱して半田付けする
ことを特徴とする。

【００１４】また、第４の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第３の発明の永久磁石の接合体の製造方法にお
いて、前記円筒と前記円筒に挿入した前記永久磁石との
間に、低摩擦係数の材料からなる管を介装することを特
徴とする。

【００１５】また、第５の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第３の発明の永久磁石の接合体の製造方法にお
いて、前記円筒は耐熱性の高い材料からなる円筒である
と共に、この円筒に設けた磁化容易軸方向配列用の前記
永久磁石は耐熱性の高い永久磁石であることを特徴とす
る。

【００１６】また、第６の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第３、第４又は第５の発明の永久磁石の接合体
の製造方法において、積層した前記永久磁石は何れも中
心部に孔を有しており、これらの孔が連続することによ
って接合体の中心部に冷却孔を形成することを特徴とす
る。

【００１７】また、第７の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第６の発明の永久磁石の接合体の製造方法にお
いて、前記永久磁石を積層する際には、基台に中心軸を
突設してなる治具を用い、この治具の中心軸を前記永久
磁石の孔に挿通するようにして積層することを特徴とす
る。

【００１８】また、第８の発明の永久磁石の接合方法
は、上記第６又は第７の発明の永久磁石の接合体の製造
方法において、積層した前記永久磁石を接合した後、こ
の接合体の中心部の冷却孔に半田めっきを施すことを特
徴とする。

【００１９】従って、上記本発明の永久磁石の接合体の
各製造方法によれば、ろう材によって、永久磁石同士を
強固に接合することができる。

【００２０】特に、上記第２の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、異なる融点のろう材（錫ー鉛半
田、アルミニウム半田、金ーけい素ろう）を用意するこ
とにより、永久磁石の接合体に対する要求仕様や、この
接合体の使用状況に応じて、これらのろう材を使い分け
ることができる。

【００２１】また、上記第３の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、磁化容易軸方向配列用の棒状の永
久磁石を径方向の両側に設けた円筒を用いるという簡便
な手段で、永久磁石の磁化容易軸方向を容易に揃えるこ
とができる。

【００２２】また、上記第４の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、円筒とこの円筒に挿入した永久磁
石との間に低摩擦係数の材料からなる管を介装すること
により、永久磁石の磁化容易軸方向を揃える際に、永久
磁石が円滑に回転移動することができる。

【００２３】また、上記第５の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、耐熱性の高い材料からなる円筒
（セラミックス製の円筒等）を用いると共に、この円筒
に耐熱性の高い永久磁石（サマリウムーコバルト磁石
等）を設けることにより、永久磁石の磁化容易軸方向を
揃えた後、これらの永久磁石を円筒内に挿入したまま、
加熱して半田付けすることができる。

【００２４】また、上記第６の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、冷却孔を形成することにより、こ
の冷却孔を冷却流体が流れて、接合体の温度上昇を抑え
ることができる。

【００２５】また、上記第７の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、基台に中心軸を突設してなる治具
を用いることにより、孔の空いた永久磁石を容易に積層
することができる。

【００２６】また、上記第８の発明の永久磁石の接合体
の製造方法によれば、接合体の中心部の冷却孔に半田め
っきを施すことにより、冷却孔を流れる冷却流体（空
気）によって永久磁石が腐食（特に酸化）するのを防止
することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００２８】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る永
久磁石形回転子の斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示
す永久磁石形回転子の横断面図である。

【００２９】同図に示すように、本実施の形態に係る永
久磁石形回転子１は、複数（図示の場合には１０個）の
小型で円盤状の永久磁石２を積層すると共にろう付けに
より強固に接合して一体化した円柱状の永久磁石２４の
両側に、シャフト４，６と一体のエンドピース５，７を
結合してなるものである。エンドピース５，７と永久磁
石２４とは焼きばめによって結合し、エンドピース５，
７と図示しない補強リングとはろう付けや固相拡散接合
などによって結合している。また、何れの永久磁石２
も、図１（ｂ）に示すように、径方向の一方側がＮ極、
他方側がＳ極となっており、磁極の方向が揃っている。

【００３０】そして、円柱状の永久磁石２４の大きさ
は、例えば、直径が３０ｍｍ、長さが２００ｍｍであ
り、このような大きさの永久磁石を一体で成形すること
は、前述の如く現在の製造技術では難しい。このため、
上記のように、１０個の小型（直径：３０ｍｍ、長さ：
２０ｍｍ）の永久磁石２を強固に接合して一体化するこ
とにより、所望の大きさの永久磁石（永久磁石の接合
体）２４を構成している。

【００３１】以下では、このような永久磁石の接合体の
製造方法について説明する。

【００３２】＜第１の製造方法＞この第１の製造方法
は、ろう材として錫ー鉛半田（融点１８３℃）を用いる
場合の方法である。

【００３３】図２は、本発明の実施の形態に係る第１の
製造方法及び第２の製造方法（第２の製造方法について
は後述）による作業工程のフローチャートである。この
図２に基づき、第１の製造方法について説明する。

【００３４】 まず、前述の製造方法等よって製造さ
れた一体の永久磁石（但し、まだ着磁されていない）２
を、１００℃程度に予熱する（Ｓ１）。

【００３５】これは永久磁石２を溶融半田に浸漬したと
きに（詳細後述）、表面と内部との温度差によって永久
磁石２に割れが発生するのを防ぐためである。

【００３６】 続いて、予熱された永久磁石２にフラ
ックスを塗布する（Ｓ２）。 フラックスを塗布した永久磁石２を、錫ー鉛半田を
溶かしておいた半田槽に浸す（Ｓ３）。 半田槽に浸して所定時間（例えば約１０秒）経過後
に引き上げる（Ｓ４）。

【００３７】かくして、永久磁石２に半田めっきが施さ
れる。この半田めっきは、単に半田付けのためばかりで
はなく、永久磁石２同士の接合を大気中で行うため、酸
化防止皮膜としての役割も果たしている。なお、ここで
はフラックスとして、日本ウエルディング製のステンレ
ス鋼用フラックス（商品名：ウエルフラックスＮｏ．５
９）を用いた。

【００３８】 次に、個々に半田めっきした複数の永
久磁石２を積層し、半田が溶解するまで加熱する（Ｓ
５）。 半田が溶解したら、加熱をやめて冷却する（Ｓ
６）。かくして接合が完了する。

【００３９】 そして最後に、着磁を施す（Ｓ７）。

【００４０】このように、接合後に着磁を行うのは、上
記の如く、一体化した全ての永久磁石２のＮ極とＳ極と
を揃える必要があるからである。

【００４１】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石２４が完成する。

【００４２】従って、この第１の製造方法によれば、半
田付けによって永久磁石２を強固に接合することがで
き、このことによって接合強度の高い所望の大きさの接
合体である永久磁石２４を製造することができる。

【００４３】＜第２の製造方法＞この第２の製造方法
は、ろう材としてアルミニウム半田（融点２５０℃）を
用いる場合の方法である。

【００４４】前述の図２に基づき、第２の製造方法につ
いて説明する。

【００４５】同図に示すように、この第２の製造方法
は、溶融半田めっきを行う際に（Ｓ３）、ろう材とし
て、上記第１の製造方法において用いた錫ー鉛半田（融
点１８３℃）に代えて、この錫ー鉛半田よりも融点の高
いアルミニウム半田（融点２５０℃）を用いる。その他
の作業工程（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）
は、上記第１の製造方法における作業工程と同様であ
る。

【００４６】なお、ここでは、半田及びフラックスとし
て、日本ウエルディングロット製の半田（商品名：Ｔ２
３５）及びフラックス（商品名：ＳＤＧ）を用いた。

【００４７】従って、この第２の製造方法によれば、半
田付けによって永久磁石２を強固に接合することがで
き、このことによって所望の大きさの永久磁石２４を製
造することができる。しかも、ろう材として、第１の接
合方法で用いた錫ー鉛半田に比べて融点の高いアルミニ
ウム半田を用いているため、永久磁石形回転子１が、よ
り高温状態になるまで高い接合強度を保つことができ
る。

【００４８】＜第３の製造方法＞この第３の製造方法
は、ろう材として金ーけい素ろう（融点３７０℃）を用
いる場合の方法である。

【００４９】図３は、本発明の実施の形態に係る第３の
製造方法による作業工程のフローチャートである。この
図３に基づき、第３の製造方法について説明する。

【００５０】 まず、永久磁石２，２間（接合面）に
シート状の金ーけい素ろうを挟むようにして、永久磁石
２を積層する（Ｓ２１）。

【００５１】ろう材として金ーけい素ろうを用いるの
は、金ーけい素ろうの融点が、上記の錫ー鉛半田やアル
ミニウム半田よりは高く、しかも、他のろう材よりは比
較的低いことを利用するためである。

【００５２】 永久磁石２を積層した後、真空中で、
永久磁石２，２間に挟んだシート状の金ーけい素ろうが
溶解するまで加熱する（Ｓ２２）。 金ーけい素ろうが溶解したら、加熱をやめて冷却す
る（Ｓ２３）。かくして接合が完了する。

【００５３】このように永久磁石２同士の接合を真空中
で行うのは、加熱による酸化皮膜の形成を防ぐためであ
る。このことによって、上記第１又は第２の接合方法の
場合のように錫ー鉛半田又はアルミニウム半田によって
永久磁石２全体を半田めっきして酸化を防止する必要が
なくなり、金ーけい素ろうを永久磁石２同士の接合のた
めだけに用いることができる。金ーけい素ろうは高価で
あるため、このようように真空中で接合することは有効
である。

【００５４】 そして最後に、着磁を施す（Ｓ２
４）。

【００５５】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石２４が完成する。

【００５６】図４は、この第３の製造方法によって永久
磁石同士を接合したときの接合部の断面金属顕微鏡写真
図である。この図から分かるように、永久磁石２と金ー
けい素ろう１１とが良く反応しており、本方法は良好な
製造方法であるといえる。なお、このときには、永久磁
石２としてネオジウムー鉄ーホウ素系磁石を用い、金ー
けい素ろう１１として田中貴金属株式会社製の金ーけい
素ろうを用いた。また、この金ーけい素ろうは、けい素
を３．１５％含有しており、その融点が３７０℃である
ため、接合温度（金ーけい素ろうを溶解させる温度）は
３７０℃から５００℃の範囲であればよく、ここでは４
５０℃で１５分間保持して接合した。

【００５７】以上のように、この第３の製造方法によれ
ば、ろう付けによって、永久磁石２を強固に接合するこ
とができ、このことによって所望の大きさの永久磁石２
４を製造することができる。しかも、ろう材として、第
１及び第２の製造方法で用いた錫ー鉛半田及びアルミニ
ウム半田に比べて融点の高い金ーけい素ろうを用いてい
るため、永久磁石形回転子１が、より高温状態になるま
で高い接合強度を保つことができる。

【００５８】つまり、異なる融点のろう材を用意するこ
とにより、永久磁石形回転子１に対する要求仕様や永久
磁石形回転子１の運転状況に応じて、これらを以下のよ
うに使い分けることができる。

【００５９】 錫ー鉛半田を用いる第１の製造方法
は、ろう材の融点が低く、作業が容易であることから、
汎用品の永久磁石形回転子に適用する。 アルミニウム半田を用いる第２の製造方法は、ろう
材の融点が錫ー鉛半田よりも高いことから、汎用品に比
べて高温になると予想される場合の永久磁石形回転子に
適用する。 金ーけい素ろうを用いる第３の製造方法は、より高
温に耐えると共に、性能の高いことが要求される永久磁
石形回転子に適用する。

【００６０】＜第４の製造方法＞この第４の製造方法
は、上記第１又は第２の製造方法において、永久磁石２
を積層して一体化する際に、これらの永久磁石２の磁化
容易軸方向を揃えることを特徴とする方法である。

【００６１】図５は本発明の実施の形態に係る第４の製
造方法による作業工程のフローチャート、図６は本発明
の実施の形態に係る第４の製造方法による作業工程の説
明図である。この図５及び図６に基づき、第４の製造方
法について説明する。

【００６２】 まず、錫ー鉛半田又はアルミニウム半
田によって、永久磁石２に溶融半田めっきを施す（Ｓ３
１）。

【００６３】この溶融半田めっきの詳細については、上
記第１及び第２の製造方法の説明において詳述した通り
である（図２のＳ１〜Ｓ４参照）。

【００６４】 続いて、図６（ａ）に示すように、円
筒２１内にテフロン管２５を挿入する（Ｓ３２）。

【００６５】円筒２１は、図６（ａ）に示すように、図
中左右両側に、磁化容易軸方向配列用の棒状の永久磁石
２２，２３が軸方向に沿って設けられている。そして、
一方の永久磁石２２は、図６（ｃ）に示すように、内側
がＳ極、外側がＮ極となっており、他方の永久磁石２３
は、図６（ｄ）に示すように、内側がＮ極、外側がＳ極
となっている。また、テフロン（ポリテトラフルオロエ
チレン）管２５は、この内部に挿入される永久磁石２の
回転移動を円滑にするために（詳細後述）、円筒２１内
に挿入される。

【００６６】 そして、図６（ｂ）に示すように、個
別に半田めっきが施された永久磁石２を積層し、これを
テフロン管２５内に挿入する（Ｓ３３）。

【００６７】このとき永久磁石２は、単に積層されただ
けであって、まだ接合されておらず、相互に自由に動き
得る状態である。従って、このテフロン管２５内（即ち
円筒２１内）に挿入された各永久磁石２は、円筒２１に
設けられた磁化容易軸方向配列用の永久磁石２２，２３
により、回転移動して、磁化容易軸方向に揃う。しか
も、円筒２１と永久磁石２との間にテフロン管２５を介
装しているため、永久磁石２は円滑に回転移動すること
ができる。

【００６８】 永久磁石２の磁化容易軸方向が揃った
後、この永久磁石２の磁化容易軸方向がずれないよう
に、これらの永久磁石２を押さえたまま、円筒２１を取
り外し（Ｓ３４）、更にテフロン管２５を取り外す（Ｓ
３５）。

【００６９】 その後、積層され且つ磁化容易軸方向
が揃えられた永久磁石２に対して、半田付け接合を行い
（Ｓ３６）、更に着磁を施す（Ｓ３７）。

【００７０】この半田付け接合の詳細については、上記
第１及び第２の製造方法の説明において詳述した通りで
ある（図２のＳ５〜Ｓ７参照）。

【００７１】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石２４が完成する。しかも、磁化容易軸方
向が揃っている。

【００７２】従って、この第４の製造方法によれば、簡
便な手段で磁化容易軸方向が揃った積層一体形の永久磁
石２４を容易に製造することができる。このため、スリ
ットなどの加工をして位置決めを行う必要がなく、高精
度の積層一体形の永久磁石２４を容易に製造することが
可能になる。

【００７３】なお、円筒２１と永久磁石２との間に介装
する管は、テフロン管２５に限定するものではなく、永
久磁石２が容易に回転できる程度に摩擦係数が低けれ
ば、他の材料からなる管であってもよい。

【００７４】＜第５の製造方法＞この第５の製造方法
は、上記第４の製造方法における円筒２１に代えて、セ
ラミックス製であって且つ耐熱性の高いサマリウムーコ
バルト磁石を設けた円筒を用いることを特徴とする方法
である。

【００７５】図７は本発明の実施の形態に係る第５の製
造方法による作業工程のフローチャート、図８は本発明
の実施の形態に係る第５の製造方法による作業工程の説
明図である。この図７及び図８に基づき、第５の製造方
法について説明する。

【００７６】 まず、錫ー鉛半田又はアルミニウム半
田によって、永久磁石２に溶融半田めっきを施す（Ｓ４
１）。

【００７７】この溶融半田めっきの詳細については、上
記第１及び第２の製造方法の説明において詳述した通り
である（図２のＳ１〜Ｓ４参照）。

【００７８】 続いて、図８（ａ）に示すように、個
別に半田めっきが施された永久磁石２を積層し、これを
円筒２６内に挿入する（Ｓ４２）。

【００７９】円筒２６は、上記のようにセラミックス製
のものであり、図８（ａ）に示すように、図中左右両側
に、磁化容易軸方向配列用の棒状の永久磁石（耐熱性の
高いサマリウムーコバルト磁石）２７，２８が軸方向に
沿って設けられている。また、一方の永久磁石２７は、
図８（ｂ）に示すように、内側がＳ極、外側がＮ極とな
っており、他方の永久磁石２８は、図８（ｃ）に示すよ
うに、内側がＮ極、外側がＳ極となっている。円筒２６
は、セラミックス製であるため、永久磁石２の滑りがよ
く、しかも耐熱性が高い。

【００８０】そして、永久磁石２は、このとき単に積層
されただけであって、まだ接合されておらず、相互に自
由に動き得る状態であるため、円筒２６に設けられた磁
化容易軸方向配列用の永久磁石２７，２８により、円筒
２６内で回転移動して、磁化容易軸方向に揃う。

【００８１】なお、円筒２６は、セラミックス製に限定
するものではなく、耐熱性が高く且つ永久磁石３２が回
転移動できる程度に滑らかな材料であればよい。また、
永久磁石２７，２８も、サマリウムーコバルト磁石に限
定するものではなく、耐熱性が高い永久磁石であればよ
い。

【００８２】 永久磁石２の磁化容易軸方向が揃った
後、これらの永久磁石２を円筒２６内に挿入したまま、
加熱して半田付け接合を行う（Ｓ４３）。

【００８３】この半田付け接合の詳細については、上記
第１及び第２の製造方法の説明において詳述した通りで
ある（図２のＳ５〜Ｓ７参照）。

【００８４】なお、永久磁石２を円筒２６内に挿入した
まま半田付け接合を行うことができるのは、上記のよう
に、円筒２６が耐熱性の高いセラミックス製であると共
に、永久磁石２７，２８が耐熱性の高いサマリウムーコ
バルト磁石であるためである。

【００８５】 その後、円筒２６を取り外し（Ｓ４
４）、更に着磁を施す（Ｓ４５）。

【００８６】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石２４が完成する。しかも、磁化容易軸方
向が揃っている。

【００８７】従って、この第５の製造方法によれば、簡
便な方法で磁化容易軸方向が揃った積層一体形の永久磁
石２４を容易に製造することができる。このため、スリ
ットなどの加工をして位置決めを行う必要がなく、高精
度の積層一体形の永久磁石２４を容易に製造することが
可能になる。しかも、セラミックス製の円筒２６を用い
ると共に、この円筒２６に永久磁石（サマリウムーコバ
ルト磁石）２７，２８を設けることにより、上記第４の
製造方法のようなテフロン管２５を用いることなく、永
久磁石２が円滑に回転移動して磁化容易軸方向が揃い、
また永久磁石２を円筒２６内に挿入したまま、加熱して
接合することができる。このため、製造工程がより簡易
となり、その分作業時間を短縮することができる。

【００８８】ところで、上記の各方法で一体化された永
久磁石２４を有してなる永久磁石形回転子１（図１参
照）は、高速回転に耐えうる高性能の回転子ではある
が、固定子側からの熱伝達や軸受けからの熱伝導による
温度上昇を抑えることができない。そして、永久磁石形
回転子１の温度が上昇すると、例えば永久磁石２がネオ
ジウムー鉄ーホウ素系磁石の場合には１５０℃で熱減磁
を起こし、永久磁石形回転子１の電気的特性が低下して
しまう。

【００８９】そこで、次には、かかる温度上昇の問題を
も解決するこができる永久磁石の接合体の製造方法につ
いて説明する。

【００９０】図９（ａ）は本発明の実施の形態に係る他
の永久磁石形回転子の斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）
に示す永久磁石形回転子の横断面図である。

【００９１】同図に示すように、本実施の形態に係る他
の永久磁石形回転子３１は、複数（図示の場合には１０
個）の小型で円盤状の永久磁石３２を積層すると共にろ
う付けにより強固に接合して一体化した円柱状の永久磁
石３８の両側に、シャフト３４，３６と一体のエンドピ
ース３５，３７を結合してなるものである。エンドピー
ス３５，３７と永久磁石３８とは焼きばめによって結合
し、エンドピース３５，３７と図示しない補強リングと
はろう付けや固相拡散接合などによって結合している。
何れの永久磁石３２も、図９（ｂ）に示すように、径方
向の一方側がＮ極、他方側がＳ極となっており、磁極の
方向が揃っている。

【００９２】また、図９（ｂ）に示すように、永久磁石
３２の中心部には孔３２ａが形成され、図９（ａ）に示
すように、これらの孔３２ａが連続してなる冷却孔３８
ａが永久磁石３８の中心部に形成されており、この冷却
孔３８ａと、シャフト３４，３６及びエンドピース３
５，３７の中心部に形成された冷却孔３４ａ，３６ａと
が連続している。

【００９３】そして、円柱状の永久磁石３８の大きさ
は、例えば、上記の永久磁石２４と同様に直径が３０ｍ
ｍ、長さが２００ｍｍであり、このような大きさの永久
磁石を一体で成形することは、前述の如く現在の製造技
術では難しい。このため、上記のように、１０個の小型
（直径：３０ｍｍ、長さ：２０ｍｍ）の永久磁石３２を
強固に接合して一体化することによって、所望の大きさ
の永久磁石（永久磁石の接合体）３８を構成している。

【００９４】以下には、このような永久磁石の接合体の
製造方法について説明する。

【００９５】＜第６の製造方法＞この第６の製造方法
は、上記第４の製造方法における永久磁石２に代えて中
心部に孔３２ａを有する永久磁石３２を用いると共に、
治具（詳細後述）を用いてこれらの永久磁石３２を積層
することを特徴とする。

【００９６】図１０は本発明の実施の形態に係る第６の
製造方法及び第８の製造方法（第８の製造方法について
は後述）による作業工程のフローチャート、図１１は本
発明の実施の形態に係る第６の製造方法による作業工程
の説明図である。この図１０及び図１１に基づき、第６
の製造方法について説明する。

【００９７】 まず、錫ー鉛半田又はアルミニウム半
田によって、永久磁石３２に溶融半田めっきを施し（Ｓ
５１）、 続いて、図１１（ａ）に示すように、円筒２
１内にテフロン管２５を挿入する（Ｓ５２）。

【００９８】ここまでの手順は上記第４の製造方法と同
様であり、使用する円筒２１も上記第４の接合方法で使
用されるものと同一である。

【００９９】 続いて、図１１（ａ）に示すように、
治具４０を用いて、個別に半田めっきが施された永久磁
石３２を積層し（Ｓ５３）、この積層した永久磁石３２
を、図１１（ｂ）に示すように、テフロン管２５内に挿
入する（Ｓ５４）。

【０１００】治具４０は、図１１（ａ）に示すように、
円盤状の基台４１の中央部に中心軸４２を突設してなる
ものであり、この中心軸４２を永久磁石３２の孔３２ａ
に挿通するようにして永久磁石３２を容易に積層するこ
とができる。永久磁石３２は、円筒２１に設けられた磁
化容易軸方向配列用の永久磁石２２，２３により、テフ
ロン管２５内で回転移動して、磁化容易軸方向に揃う。

【０１０１】 その後は、上記第４の製造方法におけ
る手順と同様に、円筒２１を取り外し（Ｓ５５）、テフ
ロン管２５を取り外し（Ｓ５６）、半田付け接合を行い
（Ｓ５７）、更に着磁を施す（Ｓ５８）。

【０１０２】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石３８が完成し、この永久磁石３８の中心
部には冷却孔３８ａが形成される。

【０１０３】従って、この第６の製造方法によれば、永
久磁石３８の中心部に冷却孔３８ａを形成することによ
り、固定子側からの熱伝達や軸受けからの熱伝導による
温度上昇を抑えることができる。このため、温度に対し
て、より高性能の永久磁石形回転子３８を製造すること
ができる。更には、冷却孔３８ａを形成することによっ
て最大応力のかかる磁石中心部分を除くことになるた
め、より高応力に耐えることができるようになる。

【０１０４】＜第７の製造方法＞上記第６の製造方法は
上記第４の製造方法に基づくものであったが、この第７
の製造方法は、上記第５の製造方法に基づき、この第５
の製造方法における永久磁石２に代えて中心部に孔３２
ａを有する永久磁石３２を用いると共に、治具４０を用
いて、これらの永久磁石３２を積層することを特徴とす
る。

【０１０５】図１２は本発明の実施の形態に係る第７の
製造方法及び第８の製造方法（第８の製造方法について
は後述）による作業工程のフローチャート、図１３は本
発明の実施の形態に係る第７の製造方法による作業工程
の説明図である。この図１２及び図１３に基づき、第７
の製造方法について説明する。

【０１０６】 まず、錫ー鉛半田又はアルミニウム半
田によって、永久磁石２に溶融半田めっきを施す（Ｓ６
１）。

【０１０７】ここまでの手順は上記第５の製造方法と同
様である。

【０１０８】 続いて、図１３に示すように、個別に
半田めっきが施された永久磁石３２を治具４０を用いて
積層し（Ｓ６２，この点は上記第６の製造方法の説明に
おいて詳述した通りである）、これを円筒２６内に挿入
する（Ｓ６３）。

【０１０９】永久磁石３２は、円筒２６に設けられた磁
化容易軸方向配列用の永久磁石２７，２８により、円筒
２６内で回転移動して、磁化容易軸方向に揃う。

【０１１０】 その後は、上記第５の製造方法におけ
る手順と同様に、半田付け接合を行い（Ｓ６４）、円筒
２６を取り外し（Ｓ６５）、更に着磁を施す（Ｓ６
６）。

【０１１１】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石３８が完成し、この永久磁石３８の中心
部には冷却孔３８ａが形成される。

【０１１２】従って、この第７の製造方法によれば、永
久磁石３８の中心部に冷却孔３８ａを形成することによ
り、固定子側からの熱伝達や軸受けからの熱伝導による
温度上昇を抑えることができる。このため、温度に対し
て、より高性能の永久磁石形回転子３８を製造すること
ができる。しかも、上記第５の製造方法に基づいている
ため、製造工程がより簡易となり、その分作業時間を短
縮することができる。

【０１１３】＜第８の製造方法＞この第８の製造方法
は、上記第６又は第７の製造方法において、永久磁石３
８の冷却孔３８ａに半田めっきを施すことを特徴とす
る。

【０１１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る第８
の製造方法による作業工程の説明図である。この図１４
と前述の図１０及び図１２に基づき、第８の製造方法に
ついて説明する。

【０１１５】 図１０に示すように、溶融半田めっき
（Ｓ５１）、円筒２１内へのテフロン管２５の挿入（Ｓ
５２）、治具４０による永久磁石３２の積層（Ｓ５
３）、積層した永久磁石３２のテフロン管２５内への挿
入（Ｓ５４）、円筒２１の取り外し（Ｓ５５）、テフロ
ン管２５の取り外し（Ｓ５６）、及び半田付け接合（Ｓ
５７）を行う。ここまでの手順の詳細は、上記第６の製
造方法において説明した通りである。

【０１１６】または、図１２に示すように、溶融半田め
っき（Ｓ６１）、治具４０による永久磁石３２の積層
（Ｓ６２）、積層した永久磁石３２の円筒２６内への挿
入（Ｓ６３）、半田付け接合（Ｓ６４）、及び円筒２６
の取り外し（Ｓ６５）を行う。ここまでの手順の詳細
は、上記第７の製造方法において説明した通りである。

【０１１７】 次に、図１４に示すように、永久磁石
３２を積層して一体化した永久磁石３８の冷却孔３８ａ
に、半田めっきを施して半田めっき層４３を形成する
（図１０のＳ５９又は図１２のＳ６７）。

【０１１８】なお、ここでは、錫ー鉛半田によって半田
めっきを行った。また、フラックスとしては、アルミニ
ウム半田用フラックス（日本ウエルディングロット製の
フラックス、商品名：ＳＤＧ）を用いた。

【０１１９】 最後に、着磁を施す（図１０のＳ５８
又は図１２のＳ６６）。

【０１２０】以上のようにして、上記のような所望の大
きさの永久磁石３８が完成し、この永久磁石３８の中心
部には冷却孔３８ａが形成されると共に、この冷却孔３
８ａには半田めっき層４３が形成される。

【０１２１】従って、この第８の製造方法によれば、冷
却孔３８ａに半田めっき層４３を形成することにより、
表面を保護することができるため、冷却孔３８ａに冷却
流体（空気）が流れても、この半田の融点までの空気に
よる永久磁石３８の腐食（特に酸化）を抑えることがで
きる。このため、永久磁石３８の腐食による性能の劣化
を防止することができる。

【０１２２】なお、本発明は、回転電機の回転子ばかり
でなく、永久磁石同士を接合する際に高い接合強度が要
求される場合に、従来の接着剤による接合に代わる有効
な方法として、広く適用することができる。

【０１２３】

【発明の効果】以上発明の実施の形態と共に具体的に説
明したように、本発明の永久磁石の接合体の製造方法に
よれば、次のような効果が得られる。

【０１２４】 ろう材によって永久磁石同士を接合す
ることにより、接合強度の高い永久磁石の接合体を製造
することができる。

【０１２５】 特に、異なる融点のろう材（錫ー鉛半
田、アルミニウム半田、金ーけい素ろう）を用意するこ
とにより、永久磁石の接合体に対する要求仕様や、この
接合体の使用状況に応じて、これらのろう材を使い分け
ることができる。

【０１２６】 また、磁化容易軸方向配列用の棒状の
永久磁石を径方向の両側に設けた円筒を用いることによ
り、簡便な手段で永久磁石の磁化容易軸方向を容易に揃
えることができる。そして、永久磁石の磁化容易軸方向
を揃えることにより、高精度の永久磁石の接合体を製造
することができる。

【０１２７】 また、円筒と永久磁石との間に低摩擦
係数の材料からなる管を介装することにより、永久磁石
の磁化容易軸方向を揃える際に、永久磁石が円滑に回転
移動することができる。

【０１２８】 また、耐熱性の高い材料からなる円筒
（セラミックス製の円筒等）を用いると共に、この円筒
に耐熱性の高い永久磁石（サマリウムーコバルト磁石
等）を設けることにより、永久磁石の磁化容易軸方向を
揃えた後、これらの永久磁石を円筒内に挿入したまま、
加熱して半田付けすることができる。このため、製造工
程がより簡易となり、その分作業時間を短縮することが
できる。

【０１２９】 また、永久磁石の接合体の中心部に冷
却孔を形成することにより、この冷却孔に冷却流体が流
れて、接合体の温度上昇を抑えることができる。しか
も、冷却孔を形成することによって最大応力のかかる磁
石中心部分を除くことになるため、より高応力に耐える
ことができるようになる。

【０１３０】 また、基台に中心軸を突設してなる治
具を用いることにより、孔の空いた永久磁石を容易に積
層することができる。

【０１３１】 また、接合体の中心部の冷却孔に半田
めっきを施すことにより、冷却孔を流れる冷却流体（空
気）によって永久磁石が腐食（特に酸化）するのを防止
して、永久磁石の性能が劣化するのを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る永久磁石形
回転子の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す永久磁石形回転
子の横断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る第１の製造方法及び
第２の製造方法による作業工程のフローチャートであ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係る第３の製造方法によ
る作業工程のフローチャートである。

【図４】本発明の実施の形態に係る第３の製造方法によ
って永久磁石同士を接合したときの接合部の断面金属顕
微鏡写真図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る第４の製造方法によ
る作業工程のフローチャートである。

【図６】本発明の実施の形態に係る第４の製造方法によ
る作業工程の説明図であって、（ａ）は円筒の斜視図、
（ｂ）は永久磁石を円筒に挿入する際の状態を示す斜視
図、（ｃ）は（ａ）のＡ部拡大平面図、（ｄ）は（ａ）
のＢ部拡大平面図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る第５の製造方法によ
る作業工程のフローチャートである。

【図８】本発明の実施の形態に係る第５の製造方法によ
る作業工程の説明図であって、（ａ）は永久磁石を円筒
に挿入する際の状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ
部拡大平面図、（ｃ）は（ａ）のＤ部拡大平面図であ
る。

【図９】（ａ）は本発明の実施の形態に係る他の永久磁
石形回転子の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す永久磁石形
回転子の横断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る第６の製造方法及
び第８の製造方法による作業工程のフローチャートであ
る。

【図１１】本発明の実施の形態に係る第６の製造方法に
よる作業工程の説明図であって、（ａ）は永久磁石の積
層状態を示す斜視図、（ｂ）は永久磁石を円筒に挿入す
る際の状態を示す斜視図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係る第７の製造方法及
び第８の製造方法による作業工程のフローチャートであ
る。

【図１３】本発明の実施の形態に係る第７の製造方法に
よる作業工程の説明図であって、永久磁石を円筒に挿入
する際の状態を示す斜視図である。

【図１４】本発明の実施の形態に係る第８の製造方法に
よる作業工程の説明図である。

【図１５】（ａ）は従来の永久磁石形同期電動機の回転
子の正面図、（ｂ）は（ａ）に示す回転子の斜視図であ
る。

【図１６】従来の永久磁石形回転子の斜視図である。

【図１７】（ａ）は従来の永久磁石形回転子の斜視図、
（ｂ）は（ａ）に示す永久磁石形回転子の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 永久磁石形回転子 ２ 永久磁石 ２１ 円筒 ２２，２３ 永久磁石 ２４ 永久磁石（永久磁石の接合体） ２５ テフロン管 ２６ セラミック製の円筒 ２７，２８ 永久磁石（サマリウムーコバルト磁石） ３１ 永久磁石形回転子 ３２ 永久磁石 ３２ａ 孔 ３８ 永久磁石（永久磁石の接合体） ３８ａ 冷却孔 ４０ 治具 ４１ 基台 ４２ 中心軸 ４３ 半田めっき層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石同士を接合してなる接合体の製
   造方法であって、 永久磁石同士を接合する際に、ろう材を用いて接合する
   ことを特徴とする永久磁石の接合体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する永久磁石の接合体の
   製造方法において、 前記ろう材は、錫ー鉛半田、アルミニウム半田又は金ー
   けい素ろうであることを特徴とする永久磁石の接合体の
   製造方法。
3. 【請求項３】 永久磁石同士を接合してなる接合体の製
   造方法であって、 個々に半田めっきを施した円盤状の永久磁石を積層し、
   これらの永久磁石を、磁化容易軸方向配列用の棒状の永
   久磁石を径方向の両側に設けた円筒に挿入して、磁化容
   易軸方向を揃え、その後に加熱して半田付けすることを
   特徴とする永久磁石の接合体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載する永久磁石の接合体の
   製造方法において、 前記円筒と前記円筒に挿入した前記永久磁石との間に、
   低摩擦係数の材料からなる管を介装することを特徴とす
   る永久磁石の接合体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載する永久磁石の接合体の
   製造方法において、 前記円筒は耐熱性の高い材料からなる円筒であると共
   に、この円筒に設けた磁化容易軸方向配列用の前記永久
   磁石は耐熱性の高い永久磁石であることを特徴とする永
   久磁石の接合体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３、４又は５に記載する永久磁石
   の接合体の製造方法において、 積層した前記永久磁石は何れも中心部に孔を有してお
   り、これらの孔が連続することによって接合体の中心部
   に冷却孔を形成することを特徴とする永久磁石の接合体
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載する永久磁石の接合体の
   製造方法において、 前記永久磁石を積層する際には、基台に中心軸を突設し
   てなる治具を用い、この治具の中心軸を前記永久磁石の
   孔に挿通するようにして積層することを特徴とする永久
   磁石の接合体の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載する永久磁石の接
   合体の製造方法において、 積層した前記永久磁石を接合した後、この接合体の中心
   部の冷却孔に半田めっきを施すことを特徴とする永久磁
   石の接合体の製造方法。