(57)【要約】【課題】  磁石の利用効率の低下や製造コストの増大を招くことなく渦電流損を十分小さくできる磁石を提供する。【解決手段】磁石１は筒状に成形され、その内周面に筒軸方向へ延びる一定深さの直線溝１１が形成されている。磁石１は、成形金型の円形貫通穴内に、外周面に長手方向へ延びる直線状の凸条を形成した円柱形のパンチを同心状に進入させ、パンチ外周と貫通穴内周の間に形成された環状空間内で磁石材を熱間押出し加工することによって成形される。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に成形され、その内周面に筒軸方向へ延びる一定深さの直線溝が形成されている磁石。
【請求項２】
前記直線溝の深さを、渦電流の浸透深さの０．１５倍〜０．５倍とした請求項１に記載の磁石。
【請求項３】
前記直線溝の幅を電気的に絶縁が保たれる０．４ｍｍ〜０．８ｍｍとした請求項１又は２に記載の磁石。
【請求項４】
前記直線溝を径方向の対称位置に一対以上形成した請求項１ないし３のいずれかに記載の磁石。
【請求項５】
外径が３ｍｍ〜１００ｍｍ、肉厚が１ｍｍ〜１０ｍｍ、高さが１０ｍｍ〜１００ｍｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の磁石。  
【請求項６】
成形金型の円形貫通穴内に、外周面に長手方向へ延びる直線状の凸条を形成した円柱形のパンチを同心状に進入させ、パンチ外周と貫通穴内周の間に形成された環状空間内で磁石材を熱間押出し加工することを特徴とする請求項１に記載の磁石の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁石とその製造方法に関し、特に、渦電流損を低減できる磁石とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車の電気駆動源、車載駆動部品の電動化であるＸ−ｂｙ−ｗｉｒｅの電気駆動源等を代表とする車載用、産業機器に用いられるＦＡ用として大出力高精度回転の同期モータが望まれており、この種の用途に使用される希土類磁石を用いるモータにおいて、モータ回転数の高速化や制御周波数の上昇等に対して磁石内で発生する渦電流損を可及的に低減することが要請されている。このために従来は上記磁石を分割することによって渦電流経路を長くして経路抵抗を増大させ、これによって渦電流損を低減させている。
【０００３】
なお、特許文献１には、ボイスコイルモータ用の希土類焼結磁石において、筒状体の両筒端から交互に周方向へ間隔をおいて、軸方向へ延びる切欠きスリットを形成することによって渦電流損の低減を図ったものが示されている。また、特許文献２には、回転子の永久磁石の表面（外周面）に複数本の溝を軸方向に設けた構成が示されている。  
【特許文献１】特開２００６−２２３０３３
【特許文献２】特開２００４−２６０９５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の磁石分割による方法では、分割部に生じるギャップにより磁石体積の割合が低くなるので磁石の利用効率が低下するとともに分割工程を必要とするため製造コストが増大するという問題があった。また、上記特許文献１，２に示された磁石の構成では、スリット（溝）の形成位置が必ずしも適切ではなかったため、経路抵抗との関係から渦電流損を十分に小さくできるものとはなっていなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するもので、磁石の利用効率の低下や製造コストの増大を招くことなく渦電流損を十分小さくできる磁石とその製造方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本第１発明の磁石（１）は、筒状に成形され、その内周面に筒軸方向へ延びる一定深さの直線溝（１１）が形成されている。ここで、直線溝は径方向の対称位置に一対以上形成するのが良く、直線溝の深さは、渦電流の浸透深さの０．１５倍〜０．５倍とするのが良い。また、直線溝の幅は電気的に絶縁が保たれる０．４ｍｍ〜０．８ｍｍとするのが良い。さらに磁石の大きさは、外径が３ｍｍ〜１００ｍｍ、肉厚が１ｍｍ〜１０ｍｍ、高さが１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とするのが良い。このような磁石（１）は、成形金型（２）の円形貫通穴（２１）内に、外周面に長手方向へ延びる直線状の凸条（４２１）を形成した円柱形のパンチ（４）を同心状に進入させ、パンチ（４）外周と貫通穴（２１）内周の間に形成された環状空間（Ｓ）内で磁石材を熱間押出し加工することによって成形される。
【０００７】
筒状磁石をロータに使用するとその内周面に渦電流が生じるが、本発明においては直線溝を形成したことにより、磁石の内周面が実質的に区画されるため、当該磁石を分割した場合と同様に渦電流経路が長くなって経路抵抗が増大し、渦電流損が低減させる。直線溝の形成は熱間押出し加工によって簡易かつ安価に行うことができる。
【０００８】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の磁石とその製造方法によれば、磁石の利用効率の低下や製造コストの増大を招くことなく渦電流損を十分小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には同期モータのロータとして使用する筒状磁石１の外観を示す。磁石１はＲ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃ系の希土類磁粉を使用したもので、ＲはＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｔｂ，Ｈｏの希土類元素を示す。上記磁石１にはその内周面に、一方の端面から他方の端面まで軸方向へ延びる直線溝１１が周方向等間隔で複数形成されている。これら直線溝１１の断面形状は特に限定されないが、後述する押出し成形時の成形の容易さから図１に示すようなＶ字断面あるいはＵ字断面が好ましい。直線溝１１の深さは、下式（１）で算出される渦電流の浸透深さδ（ｍｍ）の０．１５倍〜０．５倍とするのが好ましい。また、直線溝１１の最大幅Ｄは電気的に絶縁が保たれる幅である０．４ｍｍ〜０．８ｍｍとするのが好ましい。本実施形態では直線溝１１の数を４個としてあるが、一つ以上あれば良く、さらには回転時の重量バランスの観点からは径方向の対称位置に一対以上の直線溝１１を形成するのが良い。
【００１１】
δ＝５．０３√（ρ／μｆ）  …（１）
ここで、ρ（μΩ・ｃｍ）は磁石の固有抵抗率、μは磁石の比透磁率、ｆ（Ｈｚ）は磁束変化の周波数である。
【００１２】
このような磁石は、熱間押出し加工によって簡易に成形することができる。押出し加工を行う場合には、予めＲ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃ系の希土類合金を溶融させた溶湯を超急冷によって粉末化する。これをコールドプレスでバルク化した後、ホットプレスして、中心に貫通穴を有する円柱形の磁石材を得る。この磁石材３を、図２（１）に示すように、筒状成形ダイ２の貫通穴２１内に位置させたコアパンチ４の先端ピン４１に嵌装する。ここで、コアパンチ４の本体部４２には外周面の周方向４箇所に（図３を参照）、長手方向へ延びる直線状の、逆Ｖ字断面（ないし先端を丸くした逆Ｕ字断面）の凸条４２１が形成してある。上記貫通穴２１内にはコアパンチ４との間に下方から筒状パンチ５が挿入されるとともに、上方からは上記先端ピン４１に合致する案内孔６１を形成した成形パンチ６が貫通穴２１内に挿入されて、その下端面が磁石材３の上面に当接している。この状態で、成形ダイ２を磁石材３の塑性温度まで予熱し、成形パンチ６と筒状パンチ５に油圧力を印加する。成形パンチ６に印加する油圧力を相対的に大きくしておくと、図２（２）に示すように、成形パンチ６と筒状パンチ５が移動するにつれて、磁石材３はコアパンチ４のテーパ部４３を経てコアパンチ４外周の環状空間Ｓ内へ押し出され、熱間押出し加工がなされる。コアパンチ４には既述のように外周面の周方向４箇所に、長手方向へ延びる直線状の凸条４２１が形成してあるから、熱間塑性加工された磁石１は、図１に示すように筒状になるとともに、その内周面には上記凸条４２１に対応する位置に直線溝１１が形成される。なお、上記テーパ部４３周囲に形成される肉厚が変化した磁石端部は切除されて、均一な肉厚の上記磁石１が得られる。なお、以上の製造工程で製造される磁石の大きさは、外径（図１のＤｉ）が３ｍｍ〜１００ｍｍ、肉厚（図１のＴｈ）が１ｍｍ〜１０ｍｍ、高さ（図１のＨ）が１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【実施例】
【００１３】
表１は極数が異なる同期モータについて、ロータ構造を変えてその渦電流損を測定したものである。モータの定格出力は４ｋＷであり、投入電流は１０Ａ、キャリア周波数は１０ＫＨｚである。なお、表中のＰはロータの極数、Ｓはステータの極数である。実施例１〜実施例１２は磁石１の径方向で対向する位置に周方向等間隔で複数個の直線溝を形成したものであり、このうち、実施例１〜９は直線溝の数を８個とし、実施例１０〜１２は直線溝の数を４個としてある。なお、本実施例に使用した磁石の組成はいずれもＮｄ2Ｆｅ14Ｂ（原子％）である。
【００１４】
直線溝の数を４個とした実施例１０〜１２の渦電流損は２．９Ｗ〜３．２Ｗであり、これは分割数４の分割型ロータを使用した比較例１と同レベルの渦電流損である。また、直線溝の数を８個とした実施例５〜９の渦電流損は１．７Ｗ〜１．９Ｗであり、これは分割数８の分割型ロータを使用した比較例２と同レベルの渦電流損である。表１に示すように、渦電流損低減という観点から、直線溝の数は８個とすることが望ましい。これに対して直線溝を形成せず、分割もしないロータを使用したモータでは、渦電流損は１０．４Ｗにもなる。このように、ロータにおける直線溝の形成は、従来の分割によるものとほぼ同程度に渦電流損を低減させることができるとともに、熱間押出し加工による直線溝の形成は、分割によるものと比較して簡易かつ安価に実現できる。
【００１５】
なお、実施例１，２に示すように、直線溝の数を８個にしても直線溝の溝深さを渦電流の浸透深さの０．１５倍より小さく、あるいは０．５倍より大きくすると、他の条件を同一にした実施例５，６に比していずれの場合も、渦電流損が大きくなってしまう。したがって、直線溝の溝深さは浸透深さの０．１５倍〜０．５倍の範囲とするのが良い。また、実施例３，４に示すように、直線溝の溝最大幅を０．４ｍｍより小さく、あるいは０．８ｍｍより大きくすると、他の条件を同一にした実施例５，７に比していずれの場合も、渦電流損が大きくなってしまう。したがって、直線溝の溝最大幅は０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲とするのが良い。
【００１６】
実施例１〜１２の磁石は先に説明した熱間押出し加工によって製造したが、磁石の大きさは、実施例１０のものが外径１００ｍｍ、肉厚５ｍｍ、高さ１００ｍｍであり、実施例５のものが外径３ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ１０ｍｍであった。その他の実施例も外径３ｍｍ〜１００ｍｍ、肉厚１ｍｍ〜１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲にあり、この範囲が、上記熱間押出し加工で直線溝を一体的に形成する際の磁石の大きさとして好ましい範囲である。
【００１７】
【表１】
2009017742.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における磁石の全体斜視図である。
【図２】押出し加工用金型の縦断面図である。
【図３】押出し加工用金型の横断面図で、図２（１）のIII−III線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…磁石、１１…直線溝、２…成形金型、２１…貫通穴、４…コアパンチ（パンチ）、４２１…凸条、Ｓ…環状空間。
【図１】
2009017742.tif 000004
【図２】
2009017742.tif 000005
【図３】
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