(57)【要約】【課題】磁石の腐食を防止することができるのはもちろんのこと、磁性体のスロットへの挿入時、片寄せ工程を行うことなく、保護膜の破壊を防止することができる、ロータ、ロータの製造方法、および、磁石を提供する。【解決手段】フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜１２を磁性体２１表面に形成し、磁性体２１をロータコア１１のスロット１２へ挿入する。スロット１２の内周面と磁性体２１表面の保護膜２２との間に樹脂膜３１を形成する。保護膜２２の材質であるフラーレンおよびＤＬＣは潤滑性を有するから、スロット１２への磁性体の挿入時の抵抗を大幅に低減することができる。スロット１２への挿入時の干渉防止のためにスロット１２内のスペースを大きく設定する必要がない。保護膜２２中のフラーレンは樹脂材料に拡散するから、樹脂膜３１の耐熱性の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体の表面に、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜を形成し、
前記保護膜を有する前記磁性体をロータコアのスロットに挿入し、
前記磁性体表面の前記保護膜と前記スロットの内周面との間に液体状の樹脂材料を充填し、前記樹脂材料を硬化させることにより、樹脂膜を形成し、
前記樹脂膜の形成時、前記フラーレンを前記樹脂材料に拡散させることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂材料の硬化は、加熱処理により行うことを特徴とする請求項１に記載のロータの製造方法。
【請求項３】
前記加熱処理での加熱温度を６０〜１８０℃の範囲内に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のロータの製造方法。
【請求項４】
スロットを有するロータコアと、
前記スロット内に設けられた磁石と、
前記磁石の表面に形成されるとともに、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜と、
前記磁性体表面の前記保護膜とスロットの内周面との間に形成された樹脂膜とを備え、
前記樹脂膜には、前記フラーレンが拡散していることを特徴とするロータ。
【請求項５】
フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜が表面に形成されていることを特徴とする磁石。
【請求項６】
前記保護膜はフラーレン膜であり、その膜厚は０．７ｎｍ〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の磁石。
【請求項７】
前記保護膜はフラーレン含有ＤＬＣ膜であり、その膜厚は１ｎｍ〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアのスロット内に設けられる磁石、および、そのロータコアを備えたロータならびにその製造方法に係り、特に、磁石表面の保護膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに使用されるロータでは、ロータコアのスロット内に磁石が設けられている。磁石のなかでも希土類系永久磁石は、非常に高い磁気特性を有しているから、近年、自動車駆動用モータには欠かせないものとなっている。
【０００３】
ところが、希土類系永久磁石は酸素や水分により腐食を受けやすいため、磁気特性の劣化が生じる虞がある。そこで、腐食を防止するため、各種用途に応じて磁石表面に様々な保護膜を形成している。保護膜としては、たとえば耐酸化性を有するＮｉや、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属膜や、それらの複合膜等が用いられている（たとえば特許文献１）。ロータの製造では、そのような保護膜が表面に形成された磁性体を磁石の素材としてロータコアのスロット内に挿入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−５４４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の保護膜は、すべり性や耐摩耗性を有していない。このため、磁性体の挿入時、スロットの内周面との干渉が生じやすいから、保護膜の破壊の虞があった。そこで、スロット内のスペースを磁性体のよりも十分に大きく設定しているが、この場合、磁性体の挿入後、スロット内周面と磁性体との間に大きなクリアランスが形成される。そのため、磁石をスロットの内周面の一方の側に当接させる片寄せ工程が必要であった。
【０００６】
したがって、本発明は、磁石の腐食を防止することができるのはもちろんのこと、磁性体のスロットへの挿入時、片寄せ工程を行うことなく、保護膜の破壊を防止することができるロータ、ロータの製造方法、および、磁石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロータの製造方法は、磁性体の表面に、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜を形成し、保護膜を有する磁性体をロータコアのスロットに挿入し、磁性体表面の保護膜とスロットの内周面との間に液体状の樹脂材料を充填し、樹脂材料を硬化させることにより、樹脂膜を形成し、樹脂膜の形成時、フラーレンを樹脂材料に拡散させることを特徴としている。
【０００８】
本発明のロータの製造方法では、保護膜の材質として用いられるフラーレンおよびＤＬＣは高耐食性を有するから、磁石の腐食を防止することができるのはもちろんのこと、上記材質は潤滑性を有するから、スロットへの磁性体の挿入時の抵抗を大幅に低減することができる。これにより、保護膜の破壊を防止することができる。また、スロットへの挿入時の干渉防止のためにスロット内のスペースを大きく設定する必要がなく、スロット内のスペースを磁性体の大きさよりも若干大きい程度（略同等）に設定することができるので、スロットへの挿入後の片寄せ工程が不要となる。
【０００９】
また、磁性体とスロットの内周面との間への液体状の樹脂材料の充填時、保護膜中のフラーレンは樹脂材料に拡散するから、フラーレンのラジカル捕捉作用により樹脂膜の耐熱性の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明のロータの製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば、樹脂材料の硬化は、加熱処理により行うことができる。この場合、加熱処理での温度を６０℃から１８０℃の範囲内に設定することが好適である。
【００１１】
本発明のロータは、本発明のロータの製造方法により得られるロータである。すなわち本発明のロータは、スロットを有するロータコアと、スロット内に設けられた磁石と、磁石の表面に形成されるとともに、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜と、磁性体表面の保護膜とスロットの内周面との間に形成された樹脂膜とを備え、樹脂膜には、フラーレンが拡散していることを特徴としている。
【００１２】
本発明の磁石は、本発明のロータに適用される磁石である。すなわち、本発明の磁石は、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜が表面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の磁石では、フラーレンおよびＤＬＣのうち少なくともフラーレンを含有する保護膜が表面に形成されているから、腐食を防止することができるのはもちろんのこと、本発明のロータに適用することにより、本発明のロータは上記効果（保護膜の破壊防止、片寄せ工程不要、および、樹脂膜の耐熱性向上）を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のロータ、ロータの製造方法、あるいは、磁石によれば、磁石の腐食の防止、保護膜の破壊防止、および、樹脂膜の耐熱性の向上を図ることができ、かつ磁性体のスロットへの挿入後の片寄せ工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータの概略構成を表し、（Ａ）はロータの上面図、（Ｂ）は破線Ｘで示される部分の拡大上面図である。
【図２】実施例でフラーレン膜形成時に超音波照射を用いなかった試料表面のＳＥＭ写真である。
【図３】実施例でフラーレン膜形成時に超音波照射を用いた試料表面のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るロータ１の概略構成を表し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）の領域Ｘの拡大図である。ロータ１は、中央部に孔部１１Ａが形成されたロータコア１１を備えている。ロータコア１１の上面の外周部には、たとえば複数のスロット１２が等間隔に形成され、スロット１２には、磁石２１が設けられている。磁石２１は、たとえば希土類系永久磁石等の永久磁石である。磁石２１の表面には、保護膜２２が形成されている。
【００１７】
保護膜２２は、フラーレンおよびＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン（Diamond-Like Carbon））のうち少なくともフラーレンを含有している。具体的には、保護膜２２は、フラーレンからなるフラーレン膜、あるいは、フラーレン膜とＤＬＣ膜との混合膜である。ＤＬＣ膜はフラーレンを含有していてもよい。この場合、保護膜２２は、フラーレン含有ＤＬＣ膜の単層膜としてもよい。スロット１２の内周面と磁石２１表面の保護膜２２との間には、熱硬化性樹脂やＵＶ硬化樹脂等からなる樹脂膜３１が形成されている。樹脂膜３１には、フラーレンが拡散しているから、高耐熱性を有する。樹脂膜３１は、スロット１２の内周面におけるロータコア１１の中央部側に形成することにより、磁石２１をロータコア１１の外周部側に位置させることが好適である。
【００１８】
フラーレンは、フラーレン単体、化学修飾がなされた化学修飾フラーレン単体、あるいは、それらの混合体である。フラーレン単体としては、たとえばＣ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６等の単体あるいはそれらの混合体が挙げられる。この場合、フラーレン単体には、Ｃ１００以上の高次フラーレンが含まれていてもよい。化学修飾フラーレン単体は、Ｃ６０Ｆｘ等の単体あるいはそれらの混合体が挙げられる。フラーレンの転動作用を利用する場合には、フラーレンとして、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６を用いることが好適である。
【００１９】
保護膜２２としてフラーレン膜を用いる場合、その膜厚は特に限定されるものではないが、０．７ｎｍ〜１００μｍの範囲内が好適である。膜厚が０．７ｎｍ未満の場合、最小フラーレン分子の直径以下となるため、良好な絶縁性を得ることができない。膜厚が１００μｍ超の場合、フラーレン分子が凝集し、凝集塊となるため、均一な皮膜を得ることができない。
【００２０】
保護膜２２としてフラーレン含有ＤＬＣ膜を用いる場合、フラーレン含有ＤＬＣ膜の膜厚は特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１００μｍの範囲内が好適である。膜厚が１ｎｍ未満の場合、均一な膜を形成することができず、良好な絶縁性を得ることができない。膜厚が１００μｍ超の場合、フラーレン含有ＤＬＣ膜が形成された磁性体２１（磁石２１の素材）の絶縁性が高くなり、ＣＶＤ成膜の際に生じる電子が滞留し、磁性体２１周辺の電位が不安定となるため、膜質が不均一となる。
【００２１】
（２）実施形態の製造方法
上記構成を有するロータ１の製造方法について説明する。まず、磁性体２１の表面に均一に保護膜２２を形成する。
【００２２】
保護膜２２としてフラーレン膜を用いる場合、磁性体２１表面へのフラーレンの被覆では、揮発しやすい溶剤にフラーレンを溶解させ、フラーレン溶剤を作製して磁性体２１表面に均一コーティングを行う。溶剤は、特に限定はされないが、フラーレンが溶解する非極性溶媒やベンゼン系溶媒等である。非極性溶媒を用いる場合、非極性溶媒へのフラーレンの溶解後、その非極性溶媒を揮発性の高い極性溶媒と混合してもよい。なお、フラーレンとして化学修飾フラーレンを用いる場合、化学修飾フラーレンは極性溶媒にも溶解するから、溶媒の非極性・極性は限定されない。
【００２３】
フラーレン溶剤のコーティング手法としては、スプレー方式や、どぶ付け方式、滴下方式等が挙げられる。この場合、密着性を高めるために、アクリルやエポキシ等の有機物質をフラーレン溶剤に混合してもよい。
【００２４】
コーティング手法としてはどぶ付け方式を用いる場合、磁性体２１のフラーレン浴へのどぶ付け後、たとえば溶媒を１００℃以下の温度で蒸発させることにより、フラーレン分子同士が分子間力で結合した緻密なフラーレン膜（Ｃ６０の場合にはｆｃｃ、Ｃ７０の場合にはｈｃｐ)が形成される。特に、フラーレン誘導体の陰イオンの水への溶解時に形成されるフラーレン分子二重膜をフラーレン膜として用いることにより、有害分子の透過を効果的に防止することができる。この場合、フラーレン浴に超音波を照射することにより、フラーレン膜が均質となるから、超音波照射は好適である。
【００２５】
保護膜２２としてフラーレン膜とＤＬＣ膜との混合膜を用いる場合、フラーレン膜の上記被覆手法と、ＤＬＣ膜の下記被覆手法を組み合わせる。ＤＬＣ膜の被覆では、特にその手法は限定されるものではないが、熱ＣＶＤ法や、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、触媒化学気相成長法(Cat-CVD法）、常圧ＣＶＤ法、真空蒸着法 、イオンプレーティング法（直流励起、高周波励起）、スパッタ法（２極スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、ＥＣＲスパッタ法）、レーザーアブレーション法 、イオンビームデポジション法、イオン注入法等が挙げられる。それら手法のなかでは、低温での三次元成膜が可能なプラズマＣＶＤ法および常圧ＣＶＤ法が好適である。
【００２６】
ＤＬＣ膜は、緻密な硬質炭素膜であるから、有害分子の透過を防止することができる。また、混合膜では、ＤＬＣ膜により有害分子抑制を略完全に図ることができる。また、ＤＬＣ膜の平坦性およびフラーレン分子の潤滑性により、潤滑作用の相乗効果を得ることができる。混合膜では、フラーレン膜とＤＬＣ膜との形成順序は限定されるものではないが、フラーレン膜が外部側（磁性体２１表面とは反対側）に位置する態様では、樹脂膜３１の形成時、フラーレンが拡散しやすいから、上記態様は好適である。
【００２７】
保護膜２２としてフラーレン含有ＤＬＣ膜を用いる場合、ＤＬＣ膜の上記被覆手法において、ＤＬＣの原材料あるいはターゲットにフラーレンを含有させておく。これにより、フラーレン含有ＤＬＣ膜が得られる。
【００２８】
このように保護膜２２が表面に形成された磁性体２１をロータコア１１のスロット１２へ挿入する。この場合、保護膜２２は高潤滑性を有するから、スロット１２内周面との干渉は防止される。
【００２９】
次いで、磁性体２１とスロット１２の内周面との間に樹脂材料を充填する。このとき、フラーレンは樹脂材料に拡散する。続いて、樹脂材料を硬化させることにより、樹脂膜３１が形成されるので、磁性体２１がスロット１２のなかで固定される。樹脂膜３１にはフラーレンが拡散しているので、樹脂膜３１の耐熱性が向上する。
【００３０】
ここで、樹脂材料としてＵＶ樹脂を用いる場合、樹脂材料の硬化は、紫外線照射により行う。樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂材料の硬化は加熱処理により行う。加熱処理では、たとえば樹脂材料として熱硬化性エポキシ樹脂やシリコン系樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂材料へのフラーレンの拡散を効率的に行うために、熱硬化性樹脂の粘度が最も低下する温度（たとえば６０〜１８０℃の範囲内の温度）に加熱温度を設定することが好適である。６０℃未満では、樹脂材料の粘度が低下しないため、フラーレンが拡散し難くなる虞があり、１８０℃超では、樹脂材料の硬化が早まるため、粘度低下時間が短くなり、フラーレンの樹脂材料への拡散が十分に行われない虞がある。特に、熱硬化性エポキシ樹脂は熱硬化前に大きく粘度が低下するため、フラーレンが樹脂材料中に均一に拡散し、樹脂の耐熱性向上を効果的に図ることができる。
【００３１】
このように磁性体２１がスロット１２中に固定されたロータコア１１を着磁ヨークにセットし、そこで磁場を印加する。これにより磁性体２１の着磁が行われ、磁石２１を有するロータ１が得られる。
【００３２】
以上のように本実施形態では、保護膜２２の材質であるフラーレンおよびＤＬＣは高耐食性を有するから、磁石２１の腐食を防止することができるのはもちろんのこと、上記材質は潤滑性を有するから、スロット１２への磁性体２１の挿入時の抵抗を大幅に低減することができる。これにより、保護膜２２の破壊を防止することができる。また、スロット１２への挿入時の干渉防止のためにスロット１２内のスペースを大きく設定する必要がなく、スロット１２内のスペースを磁性体２１の大きさよりも若干大きい程度（略同等）に設定することができるので、スロット１２への挿入後の片寄せ工程が不要となる。また、磁性体２１とスロット１２の内周面との間への液体状の樹脂材料の充填時、保護膜２２中のフラーレンは樹脂材料に拡散するから、フラーレンのラジカル捕捉作用により樹脂膜３１の耐熱性の向上を図ることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、具体的な実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。実施例では、各種保護膜で被覆したＮｄＦｅＢ磁性体表面のすべり性、および、超音波照射の有無によるフラーレン膜の被覆状態の違いを調べた。
【００３４】
（１）すべり性
本発明の試料１１として、フラーレン膜で表面が被覆されたＮｄＦｅＢ磁性体を用いた。試料１１の作製では、Ｃ６０，Ｃ７０の混合体からなるフラーレンを１，２４-トリメチルベンゼン(溶解度１７．９mg／ml）に溶解した後、その溶液を揮発性の高いエタノールと混合し、所定量のフラーレン溶剤を作製した。次いで、超音波照射がなされたフラーレン溶剤の浴にＮｄＦｅＢ磁性体をどぶ付けした後、８０℃で加熱することにより、ＮｄＦｅＢ磁性体表面にフラーレン膜を形成した。
【００３５】
参考試料１１として、ＤＬＣ膜で表面が被覆されたＮｄＦｅＢ磁性体を用いた。試料１２の作製では、密着性を高めるためにスパッタによりＳｉ下地層をＮｄＦｅＢ磁性体表面にコーティングした後、プラズマＣＶＤによりＤＬＣ膜（膜厚約１μｍ）を形成した。
【００３６】
試料１２として、フラーレン膜とＤＬＣ膜との混合膜で表面が被覆されたＮｄＦｅＢ磁性体を用いた。試料１２の作製では、参考試料１１と同様な手法でＮｄＦｅＢ磁性体にＤＬＣ膜を形成した後、試料１１と同様な手法でフラーレン膜を形成した。
【００３７】
比較試料１１として、従来技術の手法でＮｉ膜で被覆されたＮｄＦｅＢ磁性体を用いた。
【００３８】
各試料についてすべり性試験を次のように行った。すべり性試験では、試料を摺動させる相手材として１０ｍｍ×１０ｍｍの鉄片を用い、測定機として傾斜方式静摩擦測定機を用い、静摩擦係数の測定を行った。この場合、接触子重量２００ｇ、 測定時間約１０ｓとした。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１から判るように、本発明の試料１１，１２は、従来技術の手法でＮｉ膜で被覆された比較試料１１と比較して、静摩擦係数が低く、すべり性の向上を図ることができることを確認した。また、フラーレンを含有していないＤＬＣ膜で被覆された参考試料１１も、比較試料１１と比較して、すべり性の向上を図ることができることを確認した。
【００４１】
（２）超音波照射の有無によるフラーレン膜の被覆状態の違い
超音波照射を行わない以外は試料１１と同様な手法でフラーレン膜を形成した試料を試料２１、試料１１と同様な手法でフラーレン膜を形成した試料を試料２２とした。試料２１，２２の表面のＳＥＭ写真を図２，３に示す。
【００４２】
図２，３において白色部分がフラーレンを示し、黒色部分が磁性体表面を示している。図２，３から判るように、超音波照射を行わなかった試料２１（図２）では、磁性体表面が露出している部分が多いのに対して、超音波照射を行った試料２２（図３）では、磁性体表面の略全体にフラーレン膜が形成されていることを確認した。これにより、フラーレン膜の形成時に超音波照射することが好適であることを確認した。
【符号の説明】
【００４３】
１…ロータ、１１…ロータコア、１２…スロット、２１…磁性体，磁石、２２…保護膜、３１…樹脂膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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