(57)【要約】【課題】本発明は、単一組成の素材の一部を部分熱処理法により改質し複合磁性部材を製造するにあたり、素材の熱変形を抑制して所望寸法の複合磁性部材を形成可能な製造方法を提供することを第１の目的としている。【解決手段】上記本発明の第１の目的は、強磁性部と該強磁性部と実質的に同一組成の弱磁性部を有する複合磁性部材の製造方法であって、加熱冷却処理により磁性が変化する素材の前記強磁性部または弱磁性部に対応する領域を複数のブロックに分割し、隣り合うブロックを連続して加熱せずに各ブロックを個別に加熱し冷却することを特徴とする本発明の複合磁性部材の製造方法により達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性部と該強磁性部と実質的に同一組成の弱磁性部を有する複合磁性部材の製造方法であって、加熱冷却処理により磁性が変化する素材の前記強磁性部または弱磁性部に対応する領域を複数のブロックに分割し、隣り合うブロックを連続して加熱せずに各ブロックを個別に加熱し冷却することを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の複合磁性部材の製造方法において、前記領域の重心を基準とし点対称に前記ブロックを加熱し冷却することを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の複合磁性部材の製造方法において、レーザを用いて加熱することを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばモータの回転子やアクチュエータなどで採用される、単一組成の金属材料からなるとともに強磁性部と弱磁性部とを有する複合磁性部材の製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転子やアクチュエータなど磁気抵抗効果や磁気回路を利用する磁性部材においては、強磁性体の一部に弱磁性（または非磁性）部を設けた構造の複合磁性部材が用いられている。
【０００３】
この複合磁性部材を形成する方法として、従来、ロウ付けやレーザ溶接によって強磁性体に弱磁性体を固着し或いは接合して一体化する異種材接合法、強磁性体の一部をプレスなどで打ち抜いて貫通孔を形成し、該貫通孔を弱（非）磁性部とする打抜き法などが用いられていた。
【０００４】
この異種材接合法や打抜き法に対し、本願出願人は、単一組成の強磁性の素材を使用し、この素材の一部を高周波やレーザで加熱し冷却することによりその組織を改質し、弱（非）磁性部を形成する部分熱処理法を下記特許文献１〜３において提案している。このような素材を出発原料とした複合磁性部材によれば、機密性の確保・液体漏れ防止・振動等による破損防止・機械的強度等の信頼性という点で、異種材接合法や打抜き法で製造された複合磁性材料より優れたものとなる。
【０００５】
しかしながら、上記提案された部分熱処理法によれば素材を部分的に加熱して改質するため、その熱の影響により結果的に複合磁性材料に熱変形を招来する。特に、モータの回転子のコアとして積層して用いるような薄い複合磁性部材を形成する場合、熱変形によるその部材の反りが過大となり、厚み方向において所望の寸法を得ることができないという問題があった。
【０００６】
さらに、部分熱処理法として高周波加熱を用いた場合には、素材の弱（非）磁性部とする領域のみを局所的に精度よく均一に加熱することは極めて困難であるとともに、弱（非）磁性部の形状や配置パターンが限定されるという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−３６４０９号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４１４２号公報
【特許文献３】特開平９−９３８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した問題を解決するため本発明者らが鋭意検討しなされたものであり、単一組成の素材の一部を部分熱処理法により改質し複合磁性部材を製造するにあたり、素材の熱変形を抑制して所望寸法の複合磁性部材を形成可能な製造方法を提供することを第１の目的としている。さらに、本発明は、強磁性部または弱磁性部の形状や配置パターンによらず形状精度のよい弱磁性部を有する複合磁性部材を形成可能な製造方法を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の第１の目的は、強磁性部と該強磁性部と実質的に同一組成の弱磁性部を有する複合磁性部材の製造方法であって、加熱冷却処理により磁性が変化する素材の前記強磁性部または弱磁性部に対応する領域を複数のブロックに分割し、隣り合うブロックを連続して加熱せずに各ブロックを個別に加熱し冷却することを特徴とする本発明の複合磁性部材の製造方法により達成される。すなわち、本発明によれば、加熱冷却処理により磁性が変化する素材の前記強磁性部または弱磁性部に対応する領域を複数のブロックに分割し、隣り合うブロックを連続して加熱せずに各ブロックを個別に加熱し冷却することにより、素材の１箇所に熱負荷が集中することを防止し、もって、局所的な熱負荷による素材（複合磁性部材）の熱変形を抑制しつつ加熱冷却処理された領域を弱磁性部または強磁性部に変質させる。
【０００９】
さらに、前記領域の重心を基準とし点対称に前記ブロックを加熱し冷却すれば、素材へ入熱する熱量が平均化されて素材が全体的に均一に加熱され、より素材の熱変形が抑制されるので望ましい。
【００１０】
さらに、上記本発明の第２の目的は、上記ブロックの加熱時においてレーザを用いることにより達成される。すなわち、走査パターンを制御自在なレーザを用いることにより前記強磁性部あるいは弱磁性部の形状または配置パターンによらずその形状に沿い精度良く加熱処理することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明の複合磁性部材の製造方法によれば、熱変形が抑制され所望の形状精度の強磁性部と弱磁性部を有する複合磁性部材を極めて容易に工業生産的に製造することが可能となり、特に薄板状の複合磁性部材を積層して用いる用途においては必要不可欠の技術である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の複合磁性部材の製造方法についてその実施態様に基づいて説明する。以下の説明では、素材として、単一組成からなる強磁性のものであって加熱冷却処理することにより弱磁性化するものを選択しているが、単一組成からなる弱磁性のものであって加熱冷却処理することにより強磁性化するものを選択することもできる。さらに以下では、複合磁性部材として円形薄板状のものを例示し説明しているが、言うまでもなく、本発明は、単一組成からなる素材の一部を部分熱処理法で変質させて製造される複合磁性部材に適用することが可能である。
【００１３】
［第１実施態様］
本発明の第１態様について図１、２を参照し説明する。図１は、本発明により製造されたコア片１の平面図である。図２は、図１のＡ部の部分拡大図である。
図１に示す複合磁性部材１は、特許文献３に詳述されるリラクタンスモータの回転子のコアとして積層して用いられる円形薄板状のもの（以下コア片と称する。）であり、強磁性部１１と、該強磁性部１１とほぼ同一組成からなり磁気的な障壁となる弱磁性部１２（図においてハッチ部分）と、回転子の支持軸を嵌着する貫通孔１３とを有している。
【００１４】
ここで、弱磁性部１２は、回転子の表層部における磁束の流れを防ぐ磁気障壁の役目をするためコア片１の４隅を分断するように形成される。したがって、このコア片１を積層してなる回転子はその内部において実質的に突極部を有することとなる。
【００１５】
このコア片１の製造方法について説明する。
加熱冷却処理することで弱（非）磁性化される強磁性の素材８を準備する。その素材８は、予め円板状に成形されたものを準備してもよいし、例えば矩形状のものを準備し最終的に円板状となるよう成形してもよい。
【００１６】
弱磁性部１２に対応した素材８の領域（以下熱処理領域と称する。）を次述する方法で所定の温度まで加熱し冷却する。
まず、熱処理領域を複数のブロックに分割する。分割方法は特に限定されないが、各ブロックへ入熱する熱量を均一にするために各ブロックをほぼ同一の大きさとすれば望ましく、具体的には本実施態様の分割方法のように、その中心Ｏからみて４５度ごとに８個のブロックａ〜ｈに等分に分割し、さらに細分化する場合には各ブロックをほぼ等分に３つのブロックに分割しブロックａ１〜ｈ３とすればよい。
【００１７】
次に、素材８が全体的に均一に加熱されるように隣り合うブロックａ１〜ｈ３を連続して加熱せずにブロックａ１〜ｈ３を個別に加熱し、冷却する。なお、ブロックａ１〜ｈ３の加熱順序は特に限定されないが、熱処理領域の重心を基準とし点対称に、具体的には本実施態様の分割方法のように、重心（中心）Ｏを基準とし点対称となるブロックａ１→ｂ１→ｃ１→ｄ１→ｇ１…→ｆ３→ｇ３→ｈ３の順序で加熱すると、素材８がより全体的に均一に加熱され反りを低減できるので好ましい。
【００１８】
さらに、走査パターンを自在に制御可能なレーザで上記ブロックａ１〜ｈ３を加熱すれば、所望のブロックａ１〜ｈ３のみ精度よく加熱され、さらにブロックａ１〜ｈ３の形状や配置パターンによらず加熱可能であるので好ましい。レーザを用いて各ブロックａ１〜ｈ３を加熱する場合には、例えば図２に示すように、その走査パターン１２１の距離Ｌをブロックａ１〜ｈ３の幅とし、ブロックａ１〜ｈ３の形状に対応させながらピッチＰずつ走査パターン１２１を移動させることによりブロックａ１〜ｈ３は寸法精度よく均一に加熱される。なお、ブロックａ１〜ｈ３へ均一に熱が加わるように、例えばピッチＰはレーザのスポット径Ｓの５０％以下に設定することが望ましい。なお、レーザとしては種々の波長（ＣＯ２、ＹＡＧ、エキシマ）などを素材の材質や上記ブロックの大きさにより適宜選択すればよい。さらにレーザの発振形態としては連続波またはパルス波を選択できるが、パルス波の場合、均等に加熱するためにパルス間の加熱ピッチ（パルスピッチ）はレーザスポット径Ｓの５０％以下とすることが望ましい。
【００１９】
［第２実施態様］
本発明の第２態様について図３を参照し説明する。なお、図３において図１と同様な構成要素については同一符号を付し詳細な説明を省略する。
図３に示すコア片２は、基本的には第１態様のコア片１と同様であるが、コア片２をその板厚方向に貫通した１本のスリット部２２１と、スリット部２２１の両側に設けた強磁部１１とほぼ同一組成の弱磁性部２２２からなる磁気障壁を有している。かかるコア片３によれば、スリット部２２１を設けることにより更に磁気障壁を低磁性化することが可能となるとともに、スリット部２２１の両側に設けた弱磁性部２２２は強磁性部１１と一体化されているのでその強度を維持することが可能となる。
【００２０】
このコア片２は、基本的には第１態様のコア片１と同様に製造される。すなわち、スリット部２２１が形成された強磁性の素材８を準備し、上記弱磁性部２２２に対応した素材８の熱処理領域をブロックａ〜ｎに分割し、隣り合うブロックａ〜ｎを連続して加熱せずにブロックａ〜ｎを個別に加熱し、冷却する。なお、第１態様と同様に、レーザ加熱を用い、中心Ｏから見て点対称となるようにブロックａ→ｂ→ｃ→ｄ→…→ｌ→ｍ→ｎの順序で加熱すればより望ましい。
【００２１】
［第３実施態様］
本発明の第３態様について図４を参照し説明する。
図４に示すコア片３は、基本的には第２態様のコア片２と同様であるが、コア片３をその板厚方向に貫通した２本のスリット部３２１と２本のスリット部３２１の両側と間に設けた強磁部１１と同一組成の弱磁性部３２２、３２３からなる磁気障壁を有している。
【００２２】
このコア片３は、基本的には第２態様のコア片２と同様に製造される。すなわち、スリット部３２１が形成された強磁性の素材８を準備し、上記弱磁性部３２２、３２３に対応した素材８の熱処理領域をブロックａ〜ｌに分割し、隣り合うブロックａ〜ｌを連続して加熱せずにブロックａ〜ｌを個別に加熱し、冷却する。なお、第２態様と同様に、レーザ加熱を用い、中心Ｏから見て点対称となるようにブロックａ→ｂ→ｃ→ｄ→…→ｊ→ｋ→ｌの順序で加熱すればより望ましい。
【実施例１】
【００２３】
上記第２態様で説明したコア片２を次の条件で製造した。素材８として、直径が５０ｍｍで厚みが１ｍｍの強磁性のＦｅ−Ｃｒ−Ｃ基合金を準備した。弱磁性部２２２に対応する素材８の熱処理領域を大きさがほぼ３ｍｍ□の１６個のブロックａ〜ｎに分割し、レーザを用い、ブロックａからブロックｎの順序で加熱冷却処理した。レーザとしては、スポット径Ｓが約４００μｍのパルス波のＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用い、ピッチＰは１００μｍ（スポット径Ｓの約２５％）とした。加熱冷却処理後に得られたコア片２の反りは０．１〜０．２ｍｍの範囲であった。
【比較例１】
【００２４】
基本的には実施例１と同一の製造条件で、ブロックａを起点として時計回りの順序で各ブロックａ〜ｎを加熱冷却処理した。加熱冷却処理後に得られたコア片２の反りは１ｍｍ程度であった。
【実施例２】
【００２５】
上記第３態様で説明したコア片３を次の条件で製造した。素材８として、直径が３０ｍｍで厚みが０．５ｍｍの強磁性のＦｅ−Ｃｒ−Ｃ基合金を準備した。弱磁性部３２２、３２３に対応する素材８の熱処理領域を大きさがほぼ３ｍｍ□の８個のブロックａ〜ｈと３×８ｍｍの４個のブロックｉ〜ｌに分割し、レーザを用い、ブロックａからブロックｌの順序で加熱冷却処理した。レーザとしては、スポット径Ｓが約４００μｍのパルス波のＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用い、ピッチＰは１００μｍ（スポット径Ｓの約２５％）とした。加熱冷却処理後に得られたコア片２の反りは０．１ｍｍ前後であった。
【比較例２】
【００２６】
基本的には実施例２と同一の製造条件で、ブロックａを起点として時計回りの順序で各ブロックａ〜ｌを加熱冷却処理した。加熱冷却処理後に得られたコア片２の反りは０．７ｍｍ程度であった。
【００２７】
このように、本発明によれば、加熱順序の最適化により素材８が全体的に均等に加熱されるので熱影響に起因した反りを抑制することが可能となるとともに、局所的な加熱にレーザを用いることで弱磁性部を高い寸法精度で形成することが可能となる。
【００２８】
さらに、本発明によれば、多種多様な形状の部材へ対応する際にも、レーザの走査パターンのプログラムや発振条件を変更する程度で済み自由度が高いので工業生産において総合的に製造効率を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は複合磁性部材の製造のみならず、単一の部材において一部の領域の組織を熱処理で変質させる場合に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１態様を説明する図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明の第２態様を説明する図である。
【図４】本発明の第３態様を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１（２、３）        ：複合磁性部材
１１                ：強磁性部
１２（２２、３２）  ：弱磁性部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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