(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】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。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。【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、その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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含み、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樹脂材料のポリアミド樹脂には、少なくともポリアミド６樹脂を含む電動機要素。
【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カルボキシル基を有する合成ワックスには、少なくともカルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィンを含む電動機要素。
【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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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態様には、集中巻の巻線の態様を含む電動機要素。
【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の態様には、分布巻の巻線の態様を含む電動機要素。
【請求項１２】
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の態様には、波巻の巻線の態様を含む電動機要素。
【請求項１３】
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１４】
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１５】
請求項１記載の電動機要素を含む電動機。
【請求項１６】
請求項１記載の電動機要素を含む装置。
【請求項１７】
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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含み、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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックス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１８】
請求項１７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を製造する工程に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含む電動機要素の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、ポリアミド６樹脂を含む電動機要素の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、カルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィンを含むワックスを含む電動機要素の製造方法。
【請求項２１】
請求項１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む電動機要素の製造方法。
【請求項２２】
請求項１８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。この圧縮成形による希土類系ボンド磁石は、圧縮成形の工程の態様に起因して、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。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。
【０００８】
この特性向上の限界を解決する方法として、流動性、強度向上のため、樹脂を、結晶性の熱可塑性樹脂からなる第一成分と、この第一成分をなす樹脂と相分離し、且つ第一成分との溶解性パラメータの差が１．０以上であり、且つ前記樹脂よりも融点が３０℃以上低いポリオレフィン樹脂からなる第二成分とで構成するとともに、前記第一成分１００重量部に対して、第二成分を１重量部以上１００重量部未満の割合で添加した、ボンド磁石形成材料を用いる方法（特許文献１等）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２９５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記された従来技術においては、ボンド磁石に含まれる磁石粉末の量は９３．５重量％以下であることが読み取れる。しかし、現時点の技術トレンドにおけるボンド磁石の特性向上の要請には、改善の余地を残すものである。また、上述のとおり、従来技術のままでは、ボンド磁石の特性向上を図って磁石粉末の含有量を多くしても、ボンド磁石の溶融体の流動性の低下によって、射出成形は困難となる。また、ポリアミド樹脂の給水性に起因して、ポリアミド樹脂を含むボンド磁石は、吸湿による寸法形状及び強度等の経時変化を起こすことに何らかの配慮を要する。
【００１１】
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。
【００１２】
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】
【００１３】
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、その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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含み、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。
【００１４】
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樹脂材料のポリアミド樹脂には、少なくともポリアミド６樹脂を含む。
【００１５】
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カルボキシル基を有する合成ワックスには、少なくともカルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィンを含む電動機要素。
【００１６】
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、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。
【００１７】
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、ボンド磁石部の構成要素の磁石粉末には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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、固定子の構成要素及び回転子の構成要素に電磁鋼板を含む。
【００２１】
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。
【００２２】
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態様には、集中巻の巻線の態様を含む。
【００２３】
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の態様には、分布巻の巻線の態様を含む。
【００２４】
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、固定子の固定子巻線の態様には、波巻の巻線の態様を含む。
【００２５】
第１３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。
【００２６】
第１４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。
【００２７】
第１５の発明は、第１の発明の電動機要素を含む電動機である。
【００２８】
第１６の発明は、第１の発明の電動機要素を含む装置である。
【００２９】
第１７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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含み、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樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックス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。
【００３０】
第１８の発明の電動機要素の製造方法は、第１７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を製造する工程に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料には、少なくとも磁石粉末と樹脂材料のポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含む。
【００３１】
第１９の発明の電動機要素の製造方法は、第１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、ポリアミド６樹脂を含む。
【００３２】
第２０の発明の電動機要素の製造方法は、第１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、カルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィンを含むワックスを含む。
【００３３】
第２１の発明の電動機要素の製造方法は、第１８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に用いるボンド磁石用コンパウンドの材料の一つに、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含む。
【００３４】
第２２の発明の電動機要素の製造方法は、第１８の発明の電動機要素の製造方法において、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】
【００３５】
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ポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスを含み、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。したがって、少なくとも磁石粉末とポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスを含有することで、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。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。
【００３６】
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ポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスを含み、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。したがって、少なくとも磁石粉末とポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスを含有することで、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。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】
【００３７】
【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】
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、耐熱性被膜で予め磁石粉末を被覆することで、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。
【００４４】
後述する表１及び表２にて示す実施例１〜５及び参考例１〜４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９４．５重量％まで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。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約９８重量％（９７．５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９７重量％未満においては、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、ポリアミド樹脂の場合の混練の温度は、２５０℃から２７０℃程度である。また、ちなみに、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。
【００４５】
なお、他例であるが、類似の実験結果によって、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５．７Ｍｇ／ｍ３から約５．８Ｍｇ／ｍ３を確認している。
【００４６】
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、５．８ｇ／ｍ３の場合は、約６．０Ｍｇ／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。
【００４７】
（樹脂材料のポリアミド６樹脂）
ポリアミド樹脂は他の種類の樹脂材料に比べて流動性に富み且つ融点が高く、高い耐熱性が求められる用途で多用されている。
【００４８】
本発明において用いられるポリアミド樹脂は、特に限定されないが、例えば、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６，６樹脂、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００４９】
本発明において用いられるポリアミド樹脂のペレットの態様は、特に限定されないが、例えば、粉末状、ビーズ状、ペレット状、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００５０】
本発明の電動機要素には、上記のポリアミド樹脂の中でも、ポリアミド６樹脂を用いることが好ましい。
【００５１】
また、ポリアミド樹脂の分子量は、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。分子量の異なるポリアミド樹脂を混合することもできる。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。
【００５２】
（カルボキシル基を有する合成ワックス）
本発明において用いられるカルボキシル基を有する合成ワックスは、極性の大きい親水基であるカルボキシル基を有するため、極性の大きいポリアミド樹脂及び親水性の磁石粉末表面と作用しやすく、磁石粉末同士の摩擦、磁石粉末と金型との摩擦、これら摩擦を大幅に低減し、且つ磁石表面とポリアミド樹脂の相溶性を大幅に改善するため、流動性を大幅に高めることができる。
【００５３】
本発明において用いられるカルボキシル基を有する合成ワックスは、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィン、カルボキシル基を有するＦＴワックス、カルボキシル基を有する脂肪酸系ワックス、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００５４】
本発明において用いられるカルボキシル基を有する合成ワックスの態様は、特に限定されないが、例えば、粉末状、ビーズ状、ペレット状、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００５５】
本発明の電動機要素には、上記カルボキシル基を有する合成ワックスの中でも、カルボキシル基を有する低分子量ポリオレフィンを用いることが好ましい。
【００５６】
（その他添加剤）
ボンド磁石には、必要に応じて滑剤、酸化防止剤、重金属不活性化剤、可塑剤、変性剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等の添加剤を使用してもよい。
【００５７】
（電動機要素の製造方法）
磁石粉末とポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスの混合物を、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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態様を採用可能である。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、仕様に適した態様を適宜選択する。
【００６７】
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。
【００６８】
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、ボンド磁石の樹脂成分の吸水による、ボンド磁石の寸法変化及び強度劣化を抑制する。
【００６９】
なお、ボンド磁石部を、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）、ＦＤ−ＭＳ（電界脱離イオン化質量分析法）、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）等の分析方法を用いて解析することにより、カルボキシル基を有する合成ワックスが、ボンド磁石部に残存していることが確認可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００７０】
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４例の実施例及び４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。
【００７１】
【表１】
2017085837.tif 000003
【００７２】
【表２】
2017085837.tif 000004
【００７３】
原料として下記の材料を用いる。
【００７４】
（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。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。
【００７５】
（樹脂材料）
樹脂材料には、「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。なお、この樹脂の一般的な呼称名は、ポリアミド６樹脂である。
【００７６】
（カルボキシル基を有する合成ワックス）
合成ワックスは、後述の合成ワックスＡ又は合成ワックスＢのいずれかを用いる。
【００７７】
合成ワックスＡには、「三井化学株式会社製：商品名  三井ハイワックス（ＴＭ）  １１０５Ａ」を用いる。なお、この合成ワックスＡに関する公表情報には、低分子量ポリオレフィンのうち、酸変性タイプであり、アルコール、アミン、イソシアネート、エポキシ基などを持つ材料と反応性を有する旨、記されている。
【００７８】
合成ワックスＢには、「三井化学株式会社製：商品名  三井ハイワックス（ＴＭ）  ＮＰ０５５５Ａ」を用いる。なお、この合成ワックスＢに関する公表情報には、低分子量ポリオレフィンのうち、ポリプロピレン酸変性タイプであり、軟化点が高く、硬度、融点が最も高い。そして、酸変性タイプは乳化可能で、極性ポリマー、無機化合物、金属などとの親和性が高い旨、記されている。
【００７９】
参考例に用いる材料として、上記の材料とともに後述の材料を用いる。
【００８０】
（ポリエチレン樹脂）
樹脂材料には、「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。
【００８１】
（カルボキシル基を有しない合成ワックスＣ）
合成ワックスＣには、「三井化学株式会社製：商品名  三井ハイワックス（ＴＭ）  ２００Ｐ」を用いる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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２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。
【００８６】
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。
【００８７】
（参考例１、参考例２、参考例３及び参考例４）
参考例１から参考例５についても、実施例１から実施例５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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
実施例１、実施例２、実施例３及び参考例１は、本発明に係る、磁石粉末とポリアミド樹脂とカルボキシル基を有する合成ワックスとを含むボンド磁石用コンパウンド及びボンド磁石において、流動性の指標である粘度が、カルボキシル基を有しない合成ワックスＣを用いる場合よりも大幅に低く、高い流動性を有することを確認し得る。
【００９１】
また、実施例１、実施例４及び実施例５は、カルボキシル基を有する合成ワックスの含有量を増すケースであり、流動性が大幅に向上することを確認し得る。
【００９２】
一方、参考例２は、ポリエチレン樹脂を用いるケースであり、参考例３はカルボキシル基を有しない合成ワックスＣを用いるケースであり、いずれのケースも粘度が高いため、回転子の磁石配置孔への成形を為し得い。これは、ボンド磁石用コンパウンド及びボンド磁石に含む合成ワックスにカルボキシル基を有しないため、流動性の向上の効果が乏しいものであったと考察する。
【００９３】
更に、参考例４は、ボンド磁石用コンパウンド及びボンド磁石に、磁石粉末の含有量の多いケースであり、更にカルボキシル基を有する合成ワックスを用いるケースであるが、磁石粉末の含有量が過剰であったために混練を為し得なかった。
【００９４】
また、各実施例及び参考例４を除く各参考例は、円柱状形状の試験体に成形したボンド磁石において、その密度を、ほぼ同程度の値とする配合である。これらを比較すると、カルボキシル基を有する合成ワックスを用いた場合の各実施例のみ、回転子の磁石配置孔への成形が可能であった。
【００９５】
また、各実施例において、ボンド磁石用コンパウンドには、カルボキシル基を有する合成ワックスを含むものである。ここで、実施例１、実施例２、実施例３及び実施例５のボンド磁石用コンパウンドには、給水性が高い点で劣るポリアミド樹脂を含むが、給水性が低い点で勝るポリエチレン樹脂を含む実施例４の寸法変化率と比較して遜色なく、実用上問題がない数値を得ている。
【００９６】
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、樹脂材料に、ポリアミド
樹脂を用いた場合と、ポリエチレン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、ポリアミド樹脂を含むボンド磁石が磁石配置孔に充填する態様によって、ポリアミド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。
【００９７】
また、上記永久磁石埋め込み型回転子のボンド磁石部の回転軸方向の端面におけるボンド磁石部磁石露出面を樹脂塗膜で被覆することにより、ポリアミド樹脂の吸水による、ボンド磁石の寸法変化及び強度劣化を抑制する構成を採用しても良い。
【００９８】
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んでも良い。
【００９９】
また、回転子には、その外装に筒状の外装管を具備する態様を採用しても良い。そして、上記電磁鋼板及び上記外装管の成分には、不可避不純物としての微量な常磁性体を含んでも良い。
【０１００】
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】
【０１０１】
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】
【０１０２】
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】
2017085837.tif 000005