(57)【要約】【課題】高い流動性を有し成形性に優れ、かつ高い磁気特性、高い耐熱性を有するボンド磁石用コンパウンドを用いた電動機要素を提供すること。【解決手段】固定子１は、略円筒状のヨーク部４と、ヨーク部４の内側に延出するティース部５とを有する固定子の磁心７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ８が設けられている。また、回転子２は、円筒状の回転子コア９と、回転子２の周方向に複数形成された空孔１１にボンド磁石部１０とを有している。ボンド磁石部１０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。ボンド磁石部の密度の値は、５．４Ｍｇ／ｍ３から６．５Ｍｇ／ｍ３程度が得られ、磁石粉末の含有量は、９３重量％から９７重量％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素であり、前記回転子は磁気的突極性を有する構成を含み、前記磁気的突極性を有する構成には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石部と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の構成要素には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接箇所を含む電動機要素。
【請求項２】
請求項１記載の電動機要素において、ボンド磁石部の構成要素の磁石粉末には、希土類系磁石粉末を含む電動機要素。
【請求項３】
請求項１記載の電動機要素において、ボンド磁石部の構成要素の磁石粉末には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む電動機要素。
【請求項４】
請求項１記載の電動機要素において、ボンド磁石部と密接する密接箇所の構成要素には、強磁性体、常磁性体又は反磁性体のうち、少なくともいずれか一種を含む電動機要素。
【請求項５】
請求項１記載の電動機要素において、ボンド磁石部と密接する密接箇所の構成要素には、少なくとも電磁鋼板の積層体を含む電動機要素。
【請求項６】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の構成要素及び回転子の構成要素に電磁鋼板を含む電動機要素。
【請求項７】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子磁心の構成要素には、複数のセグメントコアを含む円環状の連結体の構成を含む電動機要素。
【請求項８】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、集中巻の巻線の様態を含む電動機要素。
【請求項９】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、分布巻の巻線の様態を含む電動機要素。
【請求項１０】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、波巻の巻線の様態を含む電動機要素。
【請求項１１】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線には絶縁電線を含み、その絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む電動機要素。
【請求項１２】
請求項１記載の電動機要素において、この電動機要素が具備するボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である電動機要素。
【請求項１３】
請求項１記載の電動機要素を含む電動機。
【請求項１４】
請求項１記載の電動機要素を含む装置。
【請求項１５】
少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素の製造方法であり、前記回転子には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の成分には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接部を構成する電動機要素の製造方法であり、前記ボンド磁石部を前記回転子に配置する工程において、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含むボンド磁石用コンパウンドの溶融体を前記回転子の磁石配置孔へ充填する工程を含む電動機要素の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドの成分の一つに、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む電動機要素の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、耐熱性被膜層を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む、電動機要素の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、第一層としての耐熱性被膜層と、前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む、電動機要素の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、滑剤を含む電動機要素の製造方法。
【請求項２０】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、滑剤を含み、さらに前記滑剤はその分子構造の末端基構造に親水基を有するものを含む電動機要素の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、第一層としての耐熱性被膜層と、前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含み、前記表面改質剤層を塗膜する工程に用いる表面改質剤にはその分子構造の単位構造毎の末端基構造に少なくとも２つの末端アミノ基を有するものを含む電動機要素の製造方法。
【請求項２２】
請求項１５記載の電動機要素の製造方法によって製造された電動機要素において、この電動機要素に含むボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である電動機要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形性、磁気特性及び耐熱性に優れ、且つ、流動性に優れたボンド磁石を搭載する電動機要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報機器用、家電用、産業用、自動車用などに用いられる電動機の電動機要素に搭載される磁石には、フェライト磁石や希土類焼結磁石、希土類系ボンド磁石などがある。特に高出力密度を求められる場合には、希土類系の磁石が使用される。希土類焼結磁石は現状、最も高い最大エネルギー積を有し、割れ、かけなどの課題はあるものの、機器の小型、高出力化に貢献している。
【０００３】
一方、希土類系ボンド磁石は、希土類であるＮｄを含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末に樹脂を加えて固体化させた樹脂結合型の磁石が一般的である。希土類系ボンド磁石は樹脂成分を含むために、希土類焼結磁石に比較し磁石成分が少なく、磁気特性は低くなるが、希土類系焼結磁石のように割れ、かけの課題が少なく、成形後の後加工の必要もなく、一般に長尺、円筒、円筒や偏肉形状などの形状自由度が有効に働く、情報機器や家電等小型の電動機の高出力化に貢献している。
【０００４】
また近年、自動車のＥＶ、ＨＥＶ化の進展のため、自動車の動力となる主機の電動機以外にも、油圧から電動へと変わるパーツも多く、小型の電動機の需要が拡大している。中でもエンジン周りに搭載されるオイルポンプなどの電動機には、雰囲気温度や電動機内のコイルの発熱から１５０℃程度の高い耐熱要求もあり、形状自由度を活かした小型、高磁気特性かつ高耐熱な希土類系ボンド磁石の開発が要望されている。
【０００５】
この電動機の電動機要素などに使用される希土類系ボンド磁石の代表的な作製方法には圧縮成形と射出成形とがある。圧縮成形による希土類系ボンド磁石は、磁石粉末と熱硬化性樹脂を混合した複合粉末を、円筒形状の金型内で圧縮成形し、その後熱硬化性樹脂の硬化しボンド磁石とする。この圧縮成形による希土類系ボンド磁石の成形体は生産性良く、高密度の磁石が作製できることから、希土類系ボンド磁石では、従来から圧縮成形によるものが多用されてきた。
【０００６】
この圧縮成形による希土類系ボンド磁石は、圧縮成形の工程の様態に起因して、一軸方向の圧縮による成形体となるため、二次元平面的な形状自由度しか得られない。従って、二次元平面的な形状の希土類系ボンド磁石によって、電動機要素の仕様の範囲（カバーレンジ）は、狭い傾向となっていた。
【０００７】
一方、射出成形による希土類系ボンド磁石は、磁石粉末と熱可塑性樹脂からなる複合材料を高温で溶融し、金型内に流し込み、冷却固化し磁石とすることで作製されるため、金型の形状を柔軟に変えることが可能であるため三次元的な形状自由度を得られる。従って、電動機要素の仕様の範囲（カバーレンジ）は、拡大可能となるため、近年においては技術開発が盛んである。
【０００８】
射出成形による希土類ボンド磁石では、優れた成形性を得るために、溶融時に高い流動性が求められる。一方、高い磁気特性を有するには、ボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量を多くする必要があるが、磁石粉末の含有量を増やすと溶融時の流動性は低下し、射出成形が困難となる。また、耐熱性を高めるためには、高耐熱性樹脂を用いれば良く、代表的な高耐熱性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂が挙げられる。
【０００９】
しかしながら、ポリフェニレンサルファイド樹脂は、溶融時の流動性が低いため、ボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量を増すことは、溶融時の流動性を更に妨げることとなり、良い選択では無い。また、比較的流動性が高いポリアミド６樹脂でも、磁石粉末の含有量を多くすると急激に流動性が低下し、射出成形が困難となる。このように、成形性及び耐熱性の向上と、希土類ボンド磁石の磁気特性の向上との間には、トレードオフの関係があり、樹脂材料毎に磁石粉末の最大含有量は自ずと定まる傾向にあった。
【００１０】
この特性向上の限界を解決する方法として、流動性及び成形性の向上のため、重金属不活性剤を含有するポリフェニレンサルファイド樹脂を用いる方法（例えば特許文献１等）が提案されている。また、数平均分子量が８，０００〜１０，５００であるポリアミド６樹脂を用いる方法（例えば特許文献２等）が提案されている。
【００１１】
なお、周知のとおり、ポリアミド６樹脂の吸水率は、他の樹脂材料と比べると大きな数値を示し、ポリアミド６樹脂を含むボンド磁石の採用に際しては、樹脂成分の給水による寸法変化や強度劣化に考察を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１５２３５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記された従来技術においては、ボンド磁石の成分に関して、樹脂量は１０質量％であり、他に微量な重金属不活化剤を含むことから、残部としての磁石粉末の含有量は、９０質量％以下に留まっていたことが判読できる。
【００１４】
また、特許文献２に記された従来技術においては、その実施例４において、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量は９０．５重量％であることが読み取れる。
【００１５】
なお、特許文献１における磁石粉末の単位標記は「質量％」であり、特許文献２における磁石粉末の単位標記は「重量％」であり、単位系が異なる。しかし、この両者の単位系による値の差は僅かであり、ほぼ同じ値として解釈する。
【００１６】
このように、従来技術においては、磁石粉末の含有量を増すには限度があった。例えば、含有量を従来の限度を超えて増した場合には、溶融時のボンド磁石の流動性を妨げ、製造工程における成形体の成形不良を伴う。当然、この成形不良は、事業経営における経営的観点での課題となる。
【００１７】
さらに、特許文献２に記された従来技術においては、溶融樹脂の流動性と、成形品の衝撃強度との兼ね合いから、平均分子量を数値限定したポリアミド６樹脂を採用している。しかし、平均分子量を数値限定してもポリアミド６樹脂の吸水率の値の大きさに起因する寸法変化及び強度劣化の課題は、解消し得ない。
【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑み、従来よりも流動性及び成形性を高めて、かつ高い磁気特性、高い耐熱性を有する新規なボンド磁石を提案するものである。そして、この新規なボンド磁石においても、樹脂を含むことから、寸法変化及び強度劣化という欠点を有することは自明であるが、この欠点を補い、かつ新規なボンド磁石の磁気特性の高性能化を有効に作用させる電動機要素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】
【００１９】
第１の発明の電動機要素は、少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素であり、前記回転子は磁気的突極性を有する構成を含み、前記磁気的突極性を有する構成には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石部と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の構成要素には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接箇所を含む。
【００２０】
第２の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、ボンド磁石部の構成要素の磁石粉末には、希土類系磁石粉末を含む。
【００２１】
第３の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、ボンド磁石部の構成要素の磁石粉末には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００２２】
第４の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、強磁性体、常磁性体又は反磁性体のうち、少なくともいずれか一種を含む。
【００２３】
第５の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、ボンド磁石部と密接する密接箇所の構成要素には、少なくとも電磁鋼板の積層体を含む。
【００２４】
第６の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の構成要素及び回転子の構成要素に電磁鋼板を含む。
【００２５】
第７の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子磁心の構成要素には、複数のセグメントコアを含む円環状の連結体の構成を含む。
【００２６】
第８の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、集中巻の巻線の様態を含む。
【００２７】
第９の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、分布巻の巻線の様態を含む。
【００２８】
第１０の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線の様態には、波巻の巻線の様態を含む。
【００２９】
第１１の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線には絶縁電線を含み、その絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む。
【００３０】
第１２の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素において、この電動機要素が具備するボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である。
【００３１】
第１３の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素を含む電動機である。
【００３２】
第１４の発明の電動機要素は、第１の発明の電動機要素を含む装置である。
【００３３】
第１５の発明の電動機要素の製造方法は、少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素の製造方法であり、前記回転子には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の成分には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接部を構成する電動機要素の製造方法であり、前記ボンド磁石部を前記回転子に配置する工程において、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含むボンド磁石用コンパウンドの溶融体を前記回転子の磁石配置孔へ充填する工程を含む。
【００３４】
第１６の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドの成分の一つに、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００３５】
第１７の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、耐熱性被膜層を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００３６】
第１８の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、第一層としての耐熱性被膜層と、前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００３７】
第１９の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、滑剤を含む。
【００３８】
第２０の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、滑剤を含み、さらに前記滑剤はその分子構造の末端基構造に親水基を有するものを含む。
【００３９】
第２１の発明の電動機要素の製造方法は、第１５の発明の電動機要素の製造方法において、ボンド磁石用コンパウンドを製造する工程を含み、前記ボンド磁石用コンパウンドのペレットを製造する際の材料の一つに、第一層としての耐熱性被膜層と、前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含み、前記表面改質剤層を塗膜する工程に用いる表面改質剤にはその分子構造の単位構造毎の末端基構造に少なくとも２つの末端アミノ基を有するものを含む。
【００４０】
第２２の発明の電動機要素は、第１５の発明の電動機要素の製造方法によって製造された電動機要素において、この電動機要素に含むボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の電動機要素の回転子には、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転ト
ルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の成分には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接箇所を含む。
【００４２】
したがって、樹脂材料のポリアミド６樹脂を含有することで、高い耐熱性を付与すると共に、高い流動性により優れた成形性を付与し、磁石粉末の含有量を多くした場合にも成形を可能とする。
【００４３】
また、本発明の電動機要素の構成によって、ボンド磁石部はその周囲の構成体の剛性によって保護され、かつ、ポリアミド６樹脂の吸水による、ボンド磁石の寸法変化及び強度劣化を抑制する構成を得ている。このように、高い流動性を有するため成形性に優れ、かつ高い磁気特性、高い耐熱性を有するボンド磁石を用いる電動機要素を提供可能であり、その産業的価値は大いなるものである。
【００４４】
また、同じく、本発明の製造方法による電動機要素の回転子には、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石と接する隣接部を含み、更に前記ボンド磁石部の成分には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂とを含み、かつ前記ボンド磁石部とこのボンド磁石部の周囲部分とが互いに密接する密接箇所を含む。
【００４５】
したがって、樹脂材料のポリアミド６樹脂を含有することで、高い耐熱性を付与すると共に、高い流動性により優れた成形性を付与し、磁石粉末の含有量を多くした場合にも成形を可能とする。
【００４６】
また、本発明の電動機要素の構成によって、ボンド磁石部はその周囲の構成体の剛性によって保護され、かつ、ポリアミド６樹脂の吸水による、ボンド磁石の寸法変化及び強度劣化を抑制する構成を得ている。このように、高い流動性を有するため成形性に優れ、かつ高い磁気特性、高い耐熱性を有するボンド磁石を用いる電動機要素を提供可能であり、その産業的価値は大いなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の電動機要素の回転軸に対して垂直な面の断面を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、図面及び表を参照して説明する。
【００４９】
（磁石粉末）
本発明において用いる磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末又はこれらの混合物などから適宜選択する。
【００５０】
本発明の電動機要素には、上記磁石粉末の中でも、希土類系磁石粉末を用いることが好ましい。
【００５１】
更に、磁気特性を高めるために、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を用いることが特に好まし
い。
【００５２】
なお、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末、これら粉末には、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素を含むものである。ランタノイド元素は、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等であり、これら元素のうち１種または２種以上の元素を上記粉末には含むものである。
【００５３】
また、耐熱性被膜で予め磁石粉末１を被覆することで、磁石粉末の耐熱性を更に高めることが可能である。本発明において用いる耐熱性被膜層とは、特に限定されないが、無機燐酸系化合物であることが好ましい。
【００５４】
後述する表１及び表２にて示す実施例１〜６及び参考例１〜５の内容からボンド磁石における希土類系磁石粉末の含有量について以下の結果が示される。つまり、ボンド磁石における希土類系磁石粉末の含有量は、ボンド磁石全体に対して９３重量％〜９５重量％の範囲で混練の工程において不具合は無く好結果を得ている。
【００５５】
また、希土類系磁石粉末の含有量は、ボンド磁石全体に対して９８重量％の場合では、混練の工程において不具合を得ている。このことから、希土類系磁石粉末の含有量は、ボンド磁石全体に対して９６重量％〜９７重量％においては、混練の工程において不具合は無く好結果を得られるものと推定する。なお、混練の工程における混練温度は、ボンド磁石に含む樹脂の種類に応じて好適な温度にて行う。例えば、ポリアミド６樹脂の場合の混練の温度は、２５０℃程度であり、ポリフェニレンサルファイド樹脂の場合の混練の温度は、３１０℃程度である。
【００５６】
なお、ボンド磁石全体に対して希土類系磁石粉末の含有量が９３重量％〜９５重量％のときの、ボンド磁石の成形体の密度の値は、約５．４Ｍｇ／ｍ３（５．４３Ｍｇ／ｍ３）から約５．９Ｍｇ／ｍ３（５．８９Ｍｇ／ｍ３）を確認している。
【００５７】
さらに、本発明の工程で採用した通常の樹脂成形の工程に加えて、得られた成形体に対して、更に複数回の再加圧や、加圧方法の複合化や、再加圧時の成形温度の再調整をするなどの新工程を加味することで、ボンド磁石の成形体の密度の値は、更に３％程度高めることが可能である。例えば、ボンド磁石の成形体の密度の値が、５．９Ｍｇ／ｍ３の場合は、約６．１Ｍｇ／ｍ３程度を得られることを確認している。このように、ボンド磁石の密度を高めて、ボンド磁石の磁気特性について高性能化を図ることが可能であり、本発明の電動機要素の回転子は、所望の性能を得ることが可能となる。
【００５８】
（樹脂材料のポリアミド６樹脂）
樹脂材料のポリアミド６樹脂は比較的流動性が高く、かつ融点が約２２０℃と高いため、高い耐熱性が求められる用途に対して好適である。
【００５９】
なお、本発明において用いる樹脂材料のポリアミド６樹脂の粉体形状や粒体形状は、特に限定されないが、例えば、粉末状、ビーズ状、ペレット状又はこれらの混合物などから適宜選択する。
【００６０】
また、樹脂材料のポリアミド６樹脂の分子量は、所望の強度が得られる範囲であれば低いほうが好ましい。また、さらには、所望の強度の調整等のために分子量の異なる別の品
種の樹脂材料のポリアミド６樹脂を混合して用いても良い。
【００６１】
（滑剤及び表面改質剤）
ボンド磁石用のコンパウンドの成分には滑剤を含む。また、ボンド磁石用のコンパウンドの成分には、磁石粉末を含む。この磁石粉末の表面には、第一層としての耐熱性被膜層と、前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有することで、ボンド磁石用のコンパウンドの溶融状態における流動性は高まり、ボンド磁石用のコンパウンドの溶融体の成形性も向上可能となる。また、滑剤を用いることで、磁石粉末同士、磁石粉末と金型との間などの摩擦を低減し、流動性を更に高める効果が得られる。
【００６２】
また、成形体としての工程を経て得られた本発明の電動機要素に具備する係るボンド磁石は、従来技術によるものと比べて、高密度化が図られているために、磁気特性の高性能化、耐熱性の向上という優れた効果が得られている。
【００６３】
なお、本発明において用いる滑剤としては、末端に親水基を有するものが特に好ましい。末端に親水基を有する滑剤は、親水性である磁石粉末表面と作用しやすく、磁石粉末同士、磁石粉末と金型との間などの摩擦を低減し、流動性を高めることが可能である。
【００６４】
耐熱性被膜で被覆された磁石粉末の表面を、表面改質剤を用いて、更に被覆することで、樹脂材料のポリアミド６樹脂との相溶性は改善され、流動性は更に高められる。
【００６５】
なお、本発明において用いる表面改質剤としては、単位構造あたり２つ以上の末端アミノ基を有するものが特に好ましい。末端アミノ基を有する表面改質剤は、アミド結合を有する樹脂材料のポリアミド６樹脂と相溶性パラメータが近いため、樹脂材料のポリアミド６樹脂との相溶性を大幅に改善する効果を発揮する。また、末端アミノ基を２つ以上有することにより、１つの場合に比べて樹脂材料のポリアミド６樹脂と作用しやすく、相溶性の改善効果が大きいため、流動性を大幅に高める効果を発揮する。
【００６６】
（その他添加剤）
また、ボンド磁石用のコンパウンドには、必要に応じて酸化防止剤、重金属不活性化剤、可塑剤、変性剤等の添加剤を含んでもよい。
【００６７】
（電動機要素の製造方法）
磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂の混合物を、高温に加熱した混練押出機、ニーダー等に投入し、混練する。混練物をペレタイザ等でペレット状に加工することで、ボンド磁石用コンパウンドを製造する。
【００６８】
なお、滑剤及び表面改質剤をボンド磁石用コンパウンドの材料に含む場合は、工程の一例を以下に記す。磁石粉末は、その表面に、第一層としての耐熱性被膜層と、この前記第一層の上層としての表面改質剤層とを有するものを用いる。そして、この磁石粉末、樹脂材料のポリアミド６樹脂及び滑剤の混合物を混練する。表面改質剤層の作製方法は、特に限定しない。予め磁石粉末単体を処理する方法でも、磁石粉末と樹脂材料のポリアミド６樹脂及び滑剤と一緒に処理する方法でもよい。また、表面処理剤を溶媒等で希釈した後に、被処理物へ添加し、脱溶媒を行う湿式法でも良く、表面処理剤を希釈せずに添加する乾式法でも良く、特に限定しない。また、滑剤は後述の滑剤Ａ又は滑剤Ｂを一例として挙げるが、同等の効果を示すものであれば良く、特に限定しない。
【００６９】
上述のボンド磁石用コンパウンドを、射出成形機又はトランスファー成形機等を用いて、電動機要素のリラクタンストルク成分の発生源に搭載し、構成要素としてボンド磁石を含む電動機要素を作製する。
【００７０】
なお、ボンド磁石部は、このボンド磁石からの磁力を、損失なく有効に作用させるために、ボンド磁石部の磁束方向に、少なくとも強磁性体、常磁性体、反磁性体のいずれかを含む構造体と接する構成を含むことが特に好ましい。
【００７１】
図１は、本発明の電動機要素の一構造例を示す断面図である。図１に示す電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、６極９スロットの集中巻の構成であり、９つのティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子と、磁気的突極性を有する６つの磁極部を具備する回転子とを有する。
【００７２】
なお、本発明の電動機要素の構成は、これに限定されない。なお、図１の例示においては、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など種々の巻線の様態を採用可能である。
【００７３】
例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。
【００７４】
図１に示すように、本実施例に示す電動機要素１４は、略円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有している。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられ、シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で回転子２と前記シャフトとが固定されている。なお、シャフトの両端部には、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図１においては、シャフト及び軸受については、自明な内容であり図示していない。
【００７５】
固定子１は、略円筒状のヨーク部４と、ヨーク部４の内側に延出するティース部５とを有する固定子の磁心７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ８が設けられている。また、回転子２は、円筒状の回転子コア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては６つ）形成された空孔１１にボンド磁石部１０とを有している。
【００７６】
なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものを用いる。
【００７７】
また、ボンド磁石部１０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。この磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末又はこれらの混合物などから適宜選択する。また、ボンド磁石部１０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、略円弧形状の場合を示すが、こちらもこの形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｖ字形など、仕様に適した様態を適宜選択する。
【００７８】
また、本発明の電動機要素においては、回転子は磁気的突極性を有しており、図１に示すように、矢印１２の横切る回転子の部位は、ｄ軸磁束通路構成部であり、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させる。また、矢印１３の横切る回転子の部位は、ｑ軸磁束通路構成部であり、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させる。
【００７９】
また、上述の方法で作製した電動機要素は、ボンド磁石が磁石配置孔に充填され、コアにより保持されているため、剛性が付与され、ポリアミド６樹脂の吸水による、ボンド磁石の寸法変化及び強度劣化を抑制する。
【実施例１】
【００８０】
以下に、本発明のボンド磁石について、更に詳細に説明する。以下では、実施例１、その他の５例の実施例及び５例の参考例について示す。表１には、各実施例及び各参考例のボンド磁石の材料の各材料の配合量を示す。また、表２には、各実施例及び各参考例のボンド磁石の流動性、磁気特性、寸法変化率等を示す。
【００８１】
【表１】
2017046409.tif 000003
【００８２】
【表２】
2017046409.tif 000004
【００８３】
原料として下記の材料を用いる。
【００８４】
（磁性粉末）
磁性粉末には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を用いる。具体的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末としては、「モリコープ・マグネクエンチ社製：商品名  ＭＱＰ−１４−１２」を用いる。
【００８５】
なお、本実施例においては、磁石粉末には予め燐酸塩被膜を施す。
【００８６】
（樹脂材料）
樹脂材料のポリアミド６樹脂には、「ユニチカ株式会社製：商品名ユニチカナイロン６
グレードＡ１０１２」を用いる。
【００８７】
（滑剤）
滑剤は、後述の滑剤Ａ又は滑剤Ｂのいずれかを用いる。
【００８８】
滑剤Ａは、エチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重縮合物であり、具体的には、「共栄社化学株式会社製：商品名  ライトアマイドＷＨ−２１５」を用いる。
【００８９】
滑剤Ｂは、同じくエチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重縮合物であり、具体的には「共栄社化学株式会社製：商品名  ライトアマイドＷＨ−２５５」を用いる。
【００９０】
（表面改質剤）
表面改質剤は、チタネート系カップリング剤（イソプロピルトリ（Ｎ−アミドエチル・アミノエチル）チタネート）であり、具体的には「味の素ファインテクノ株式会社製：商品名  プレンアクトＫＲ−４４」を用いる。
【００９１】
なお、本実施例において、表面処理剤を使用する場合は、湿式法を用いる。表面改質剤をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と重量比１：３で混合し、希釈した後に、予め耐熱性被膜層を作製した磁石粉末に添加し、１００℃の真空オーブンで脱溶媒を行い、磁石粉
末を表面処理剤で被覆する。
【００９２】
参考例に用いる材料として、上記の材料とともに下記の材料を用いる。
【００９３】
（ポリフェニレンサルファイド樹脂）
参考例に用いる樹脂材料のポリフェニレンサルファイド樹脂は、「ＤＩＣ株式会社製：商品名  ＤＳＰ  ＭＢ−１００Ｇ」を用いる。
【００９４】
表１に示す配合に従って各材料を各々秤量したものを混合し、さらに攪拌して、材料の混合物を作製する。
【００９５】
材料の混合物を、二軸混練押出機を用いて、表１に示した温度で混練し、押出した混練物をペレタイザでペレット状に加工することで、ボンド磁石用コンパウンドを作製する。作製したコンパウンドは、キャピラリレオメーターを用いて、流動性の指標である粘度を測定する。測定結果を表２に示す。また、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状磁石を、射出成形機を用いて、表１に示す射出温度及び金型温度にて作製する。
【００９６】
作製した円柱状磁石は、アルキメデス法を用いて、密度を測定する。また、ＶＳＭ(振動試料型磁力計）を用いて、磁気特性を測定する。これらの測定結果を表２に示す。
【００９７】
また、図１に示すとおり、回転軸方向に積層された打ち抜き鋼板よりなる回転子のコア１１の磁石配置孔１２へ、ボンド磁石用コンパウンドを射出成形し、ボンド磁石による磁石部１３を含む電動機要素の回転子１０を作成する。このボンド磁石用コンパウンドの射出成形の条件である射出温度及び金型温度は表１に示す。
【００９８】
作成した電動機要素の回転子の寸法の変化は、環境負荷試験によって評価する。環境負荷試験の方法は、恒温恒湿槽を用いて８５℃―８５％ＲＨの環境に電動機要素の回転子を５００時間保持し、この環境負荷試験の前後での外径寸法を、３次元寸法測定器を用いて測定し、保持前後での寸法変化率を算出する。測定結果を表２に示す。
【００９９】
（参考例１、参考例２、参考例３、参考例４及び参考例５）
参考例１から参考例５についても、実施例１から実施例６までの各実施例と同様に表１に示す配合に従って、ボンド磁石用コンパウンド、円柱状磁石、及び電動機要素を作製し、粘度、磁気特性等の測定を行った。測定結果を同じく表２に示す。
【０１００】
なお、表１において、「混練不可」と記載したものは、樹脂の量が少ないため、混練をすることができなかったことを示す。また、「成形不可」と記すものは、コンパウンドの粘度が非常に高く流動性が悪いため、磁石配置孔の一部にしかボンド磁石を充填できず、電動機要素の回転子を作製できなかった。
【０１０１】
表２において、粘度が「測定不可」と記すものは、コンパウンドの粘度が非常に高く流動性が悪いため、測定することが出来ず、測定結果が得られていないことを示す。
【０１０２】
実施例１及び実施例２は、本発明に係る、磁石粉末、樹脂材料のポリアミド６樹脂からなるボンド磁石用コンパウンドである。実施例１及び実施例２において、流動性の指標である粘度は、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合の参考例１及び参考例２に比べて、大幅に低く、高い流動性を示す（実施例１、実施例２、参考例１及び参考例２を参照）。
【０１０３】
また、滑剤、及び表面処理剤を使用した場合の実施例３〜６においては、流動性が大幅
に向上している（実施例３、実施例４、実施例５及び実施例６を参照）。
【０１０４】
一方、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合の参考例４においては、滑剤及び表面処理剤を使用しても、高い粘度を示す（参考例４を参照）。これは表面改質剤と、ポリフェニレンサルファイド樹脂の相溶性パラメータが離れており、相溶性が改善されなかったためと考察する。
【０１０５】
更に、粘度が高く流動性の低い、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合の参考例１〜４のコンパウンドは、成形性も悪く、磁石粉末の含有量が少ない場合の参考例３のみ成形可能であった（参考例１、参考例２、参考例３及び参考例４を参照）。
【０１０６】
密度は磁石粉末の含有量が多いほど高くなるが、樹脂材料のポリアミド６樹脂を用いた場合の実施例１〜３は、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合の参考例１〜４に比べ、高い密度を得るとともに成形も可能である（実施例１、実施例２、実施例３、参考例１、参考例２、参考例３及び参考例４を参照）。
【０１０７】
また、残留磁束密度Ｂｒを高めるためには、成形後のボンド磁石の密度を高めれば良い。本実施例及び本参考例においては、樹脂材料のポリアミド６樹脂を用いた場合において、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合よりも、高密度のボンド磁石が得られ、また、高い磁気特性のボンド磁石を得ることが可能となる。
【０１０８】
ボンド磁石の回転子の軸方向の端面は、周囲の雰囲気中（空気・大気）に露出した状態であることから、この端面からの吸湿、吸水による寸法変化が、推測される。しかしながら、コアの磁石配置孔に充填されたボンド磁石の寸法変化率は、樹脂材料のポリアミド６樹脂を用いた場合と、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた場合とにおいて、樹脂材料が異なっても、差は殆ど無い。このことから、ポリアミド６樹脂を含むボンド磁石が磁石配置孔に充填する様態によって、ポリアミド６樹脂の吸水率の高い値に起因する寸法変化率を抑制する何らかの効果を得ていることが考察される。コアによりボンド磁石の周囲が保持され且つ周囲のコアと密接状態を得て、更にはこの密接状態はコアの積層鋼板の積層面とのアンカー効果も得ていることから、等価的な剛性を高める効果と、等価的な防湿構成を得る効果とをポリアミド６樹脂を含むボンド磁石に付与されているものと考察される。そして、この端面からの吸湿、吸水による寸法変化が、上述の剛性を高める作用効果によって抑制される効果を得ているものと考察される。
【０１０９】
なお、本発明における電動機要素に含む回転子に用いる電磁鋼板の成分には、強磁性体を含む。また、回転子の筒状の外装管の成分には、強磁性体又は反磁性体を含む。
【０１１０】
また、電磁鋼板及び筒状の外装管の成分には、不可避不純物としての微量な常磁性体を含む。
【０１１１】
また、なお、本発明における電動機要素に含む回転子に用いる電磁鋼板を積層する際に、電磁鋼板各々の積層状態を電動機要素の出力軸を中心に任意の角度で変位させて積層することで、磁石配置孔にスキュー形状を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上のように、本発明によれば、高い流動性を有し成形性に優れ、かつ高い磁気特性、高い耐熱性を有するボンド磁石を含む電動機要素を提供可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
３  シャフト孔
４  ヨーク部
５  ティース部
６  巻装体
８  インシュレータ
１０  ボンド磁石部
１４  電動機要素
【図１】
2017046409.tif 000005