(57)【要約】【課題】生産性の向上および低コスト化を図るとともに、耐熱性も向上した特性の良好な永久磁石を使用した永久磁石埋込型モータ及びその回転子の製造方法を提供することにある。【解決手段】複数の巻線を備えたステータと、複数の永久磁石の各々が複数の磁石形成孔の各々に形成された回転子鉄心を有し、前記ステータの内側に回転軸により回転可能に配置された回転子とを備えた永久磁石埋込型モータであって、前記永久磁石の各々が磁性粉末と結合材からなり、かつ前記各磁性粉末が前記回転子鉄心の各磁石形成孔の壁面に接触していることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線を備えたステータと、複数の永久磁石の各々が複数の磁石形成孔の各々に形成された回転子鉄心を有し、前記ステータの内側に回転軸により回転可能に配置された回転子とを備えた永久磁石埋込型モータであって、
前記永久磁石の各々が磁性粉末と結合材からなり、かつ前記各磁性粉末が前記回転子鉄心の各磁石形成孔の壁面に接触していることを特徴とする永久磁石埋込型モータ。
【請求項２】
前記永久磁石の各々が前記各磁性粉末を圧縮成形することにより各磁石形成孔に形成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項３】
前記回転子の回転軸と垂直な方向における前記永久磁石の各々の断面形状が実質的に長方形状または円弧形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項４】
前記結合材が無機材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項５】
前記磁性粉末は、希土類であることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項６】
回転子鉄心に形成された複数の磁石形成孔の各々に磁性粉末を充填する充填工程と、
該充填工程によって前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末を圧縮成形して磁性粉末体として前記磁石形成孔の各々に形成する圧縮成形工程と、
該圧縮成形工程で圧縮成形された各磁性粉末体に結着剤の前躯体溶液を含浸させる含浸工程と、
該含浸工程で前記結着剤の前躯体溶液が含浸された各磁性粉末体を熱処理して結着した磁石を前記磁石形成孔の各々に固定する熱処理工程と、
該熱処理工程で前記磁石形成孔の各々に固定された磁石を磁化する磁化工程とを有することを特徴とする永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【請求項７】
回転子鉄心に形成された複数の磁石形成孔の各々に磁性粉末を充填する充填工程と、
該充填工程によって前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末に結着剤の前躯体溶液を添加する添加工程と、
該添加工程により前記結着剤の前躯体溶液が添加され、前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末を圧縮成形して磁性粉末体として前記磁石形成孔の各々に形成する圧縮成形工程と、
該圧縮成形工程で圧縮成形された各磁性粉末体を熱処理して結着した磁石を前記磁石形成孔の各々に固定する熱処理工程と、
該熱処理工程で前記磁石形成孔の各々に固定された磁石を磁化する磁化工程とを有することを特徴とする永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【請求項８】
更に、複数の磁石形成孔が形成された円板状の電磁鋼板を積層して前記回転子鉄心を準備する準備工程を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【請求項９】
前記充填工程において充填する磁性粉末は、板状粉末であることを特徴とする請求項６又は７に記載の永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【請求項１０】
前記磁性粉末は、希土類であることを特徴とする請求項６又は７に記載の永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【請求項１１】
前記結着剤が無機材料で形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＡ機器およびデジタル機器等の電気機器に使用される永久磁石埋込型モータ及び永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、事務機器および家庭用電気機器等に使用される永久磁石形電動機においては、特開２０００−３７０５３号公報（特許文献１）及び特開２００２−１４２３９２号公報（特許文献２）に開示されているような永久磁石を挿入した回転子鉄心構造がとられている。
【０００３】
代表的な高性能の永久磁石は希土類の磁石材料を焼結して製造した焼結磁石である。希土類焼結磁石では、焼結するために希土類磁石材を高温に熱する必要があり、設備費用を含め、生産コストが高くなる。また、磁石材を高温に熱する焼結工程により、焼結工程前の形状・寸法に対し焼結工程後の形状・寸法が変化してしまう。従って焼結工程の後の成形工程で、寸法精度を得るために大幅な切削を含む成形作業が必要となり、生産性悪化および高コスト化の要因となっている。
【０００４】
そこで、近年、磁性粉末を樹脂で固めたボンド磁石が焼結磁石ほど高出力を必要としないＯＡ機器やデジタル機器等のモータに組み込まれ始めている。このボンド磁石は、特開平１１−２３８６４０号公報（特許文献３）、特開平１１−０６７５１４号公報（特許文献４）及び特開平１０−２０８９１９号公報（特許文献５）に開示されているように、熱硬化性エポキシ樹脂と磁性粉末とを混合し、この混合物を成型して製造する、磁性粉末をエポキシ樹脂で接着した磁石である。したがって、コアに挿入する形状に成形することが可能なため、上記焼結磁石より生産性が良く、また焼結する工程が不要なため低コスト化が出来る。なお、特許文献３乃至５には、さらにボンド磁石において磁気特性の改善等に関する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３７０５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１４２３９２号公報
【特許文献３】特開平１１−２３８６４０号公報
【特許文献４】特開平１１−０６７５１４号公報
【特許文献５】特開平１０−２０８９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献３乃至５に記載されたエポキシ樹脂を結着剤として使用したボンド磁石では、磁性粉末に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなり、磁石に占める磁性粉末の割合が低下するため、磁気特性が悪く、特性の良好な磁石埋込型モータを作製できない。また、結着剤がエポキシ樹脂では、上記特許文献１及び２に記載された焼結磁石と比べ耐熱性が劣り、１５０℃以上の環境で使用することが出来ない。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題に鑑みて、従来のボンド磁石よりさらに生産性の向上および低コスト化を図れるとともに、ボンド磁石より磁気特性が優れ、かつ耐熱性も向上し１５０℃以上の環境でも使用可能な回転子を備えた永久磁石埋込型モータ及び永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、前記永久磁石埋込型モータを備えたＯＡ機器およびデジタル機器等の電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の特徴とする点は、磁性粉体を回転子鉄心の磁石形成孔に充填した後圧縮成形して磁石を形成することで回転子鉄心を構成することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の特徴とする点は、回転子鉄心の磁石形成孔内に圧縮成形して形成された磁性粉末圧縮成形体の空隙に無機材料の前駆体溶液を含浸させた後熱処理することによって無機材料の結着剤とすることで耐熱性を確保することにある。
【００１１】
また、本発明の第３の特徴とする点は、回転子鉄心の磁石形成孔内において磁性粉末を圧縮成形すること、および結着剤が少量で良いことから磁性粉末を高密度に充填することで特性の良好な永久磁石の作製が可能であることにある。
【００１２】
即ち、本発明は、複数の巻線を備えたステータと、複数の永久磁石の各々が複数の磁石形成孔の各々に形成された回転子鉄心を有し、前記ステータの内側に回転軸により回転可能に配置された回転子とを備えた永久磁石埋込型モータであって、前記永久磁石の各々が磁性粉末と結合材からなり、かつ前記各磁性粉末が前記回転子鉄心の各磁石形成孔の壁面に接触していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記永久磁石の各々が前記各磁性粉末を圧縮成形することにより各磁石形成孔に形成されることを特徴とする。また、本発明は、前記回転子の回転軸と垂直な方向における前記永久磁石の各々の断面形状が実質的に長方形状または円弧形状であることを特徴とする。また、本発明は、前記結合材が無機材料であることを特徴とする。また、本発明は、前記磁性粉末は、希土類であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、回転子鉄心に形成された複数の磁石形成孔の各々に磁性粉末を充填する充填工程と、該充填工程によって前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末を圧縮成形して磁性粉末体として前記磁石形成孔の各々に形成する圧縮成形工程と、該圧縮成形工程で圧縮成形された各磁性粉末体に結着剤の前躯体溶液を含浸させる含浸工程と、該含浸工程で前記結着剤の前躯体溶液が含浸された各磁性粉末体を熱処理して結着した磁石を前記磁石形成孔の各々に固定する熱処理工程と、該熱処理工程で前記磁石形成孔の各々に固定された磁石を磁化する磁化工程とを有することを特徴とする永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法である。
【００１５】
また、本発明は、回転子鉄心に形成された複数の磁石形成孔の各々に磁性粉末を充填する充填工程と、該充填工程によって前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末に結着剤の前躯体溶液を添加する添加工程と、該添加工程により前記結着剤の前躯体溶液が添加され、前記磁石形成孔の各々に充填された磁性粉末を圧縮成形して磁性粉末体として前記磁石形成孔の各々に形成する圧縮成形工程と、該圧縮成形工程で圧縮成形された各磁性粉末体を熱処理して結着した磁石を前記磁石形成孔の各々に固定する熱処理工程と、該熱処理工程で前記磁石形成孔の各々に固定された磁石を磁化する磁化工程とを有することを特徴とする永久磁石埋込型モータ用の回転子の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、更に、複数の磁石形成孔が形成された円板状の電磁鋼板を積層して前記回転子鉄心を準備する準備工程を有することを特徴とする。また、本発明は、前記充填工程において充填する磁性粉末は、板状粉末であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生産性の向上および低コスト化を図るとともに、耐熱性も向上した特性の良好な永久磁石を使用した永久磁石埋込型モータを実現することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、永久磁石埋込型モータを備えたＯＡ機器やデジタル機器等の電気機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る永久磁石埋込型モータ及びその製造方法並びにそれを備えたＯＡ機器やデジタル機器等の電気機器の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明に係る永久磁石埋込型モータの製造方法の特徴とする永久磁石埋込型モータを構成する回転子鉄心の製造方法の実施の形態について図１乃至図５を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る永久磁石埋込型モータを構成する回転子鉄心への永久磁石（磁性粉末圧縮成形体）の製造方法の第１の実施の形態を示す図である。図２は、本発明に係る永久磁石埋込型モータを構成する回転子鉄心への永久磁石（磁性粉末圧縮成形体）の製造方法の第２の実施の形態を示す図である。図３は、本発明に係る回転子鉄心の第１の実施例を示す上面図である。図４は、本発明に係る回転子鉄心の第２の実施例を示す上面図である。図５は、本発明に係る回転子鉄心に形成された各磁石形成孔に磁性粉末圧縮成形体を形成するプロセスの一実施例を示す図３Ａ−Ａ矢視及び図４Ｂ−Ｂ矢視断面図である。
【００２２】
まず、磁石形成孔４が形成された円板状の電磁鋼板（例えばケイ素鋼板）を積層して形成された回転子鉄心１を準備する。次に、図５に示すように、回転子鉄心１の軸穴３の軸方向が略垂直方向になる状態で、準備された回転子鉄心１をプレス装置２０を構成する下ガイド部８と上ガイド部７との間にセットする。次に、例えば上パンチ５を上昇させた状態で上ガイド７に形成されたパンチ穴９を通して回転子鉄心１の各磁石形成孔４の部分に磁性粉末を充填する（Ｓ１１）。その後、各磁石形成孔４の部分に充填された磁性粉末を上パンチ５及び下パンチ６からなるプレス装置２０により圧縮成形する（Ｓ１２）。この圧縮成形工程Ｓ１２において磁性粉末圧縮成形体１０の密度は、粉末充填密度の２．５から３倍となる、すなわち高さは１／２．５から１／３となる。したがって圧縮成形を一度で行うには、各磁石形成孔４の上部に必要量の粉末を供給するための少なくとも上ガイド部７を設けて加圧することが必要である。なお、下パンチ６をある程度上昇させておいて磁性粉末を上ガイド７に形成された各パンチ穴９を通して各磁石形成孔４に充填する場合には、該充填された磁性粉末を圧縮成形するとき、下パンチ６は必ずしも上昇させる必要はない。
【００２３】
続いて、この圧縮成形磁性粉末体１０の部分にこの材料と濡れ性が優れた結着剤の前駆体溶液を真空中で十分に含浸する（Ｓ１３）。その後熱処理を行うことで磁性粉末を結着した磁石２が回転子鉄心１の各磁石形成孔４の壁面に磁性粉末が接触（接着）した状態で各磁石形成孔４に形成されて（埋め込まれて）固定されることになる（Ｓ１４）。なお、上記のように製造した圧縮成形体の磁性粉末の充填密度であるが、ボンド磁石では成形時に流動性が必要なことから樹脂材料が２５ｖｏｌ％以上必要となることから磁性粉末の充填密度は最大で７５ｖｏｌ％程度であるのに対し、本発明では磁性粉末のみを圧縮成形することから、磁性粉末の充填密度は圧縮成形時の圧力にも依存するが最大で９０％程度まで可能となるが、焼結磁石の磁石粉体の充填密度が約１００％であることに比較し劣っている。しかしながら、上ガイド７のパンチ穴（充填開口）９を通して磁石形成孔４に隙間無く充填することが可能となること、および磁性粉末成形部１０の体積を増やすことで焼結磁石と同程度の磁気特性を得ることが可能である。また、本発明では、回転子鉄心１の磁石形成孔４のその部分で直接成形することが可能となるため、焼結磁石では切削加工が必要となるような曲線を有する形状にも磁石を容易に成形することが可能となる。
【００２４】
また、本発明によれば、結着剤の前駆体溶液を圧縮成形後の磁性粉末成形体１０に含浸させることで、磁性粉末の結着と同時に磁石形成孔４の壁面に磁性粉末圧縮成形体１０の接着も同時に行えるので、作業性が向上する。なお、結着剤の前駆体溶液は図２に示すように、粉末充填後に滴下（添加）してから圧縮成形しても良い。即ち、図２に示す第２の実施の形態は、図１に示すように加圧成形（Ｓ１２）後、結着剤前躯体溶液の含浸（Ｓ１３）を行う第１の実施の形態に対して、結着剤前躯体溶液を添加（滴下）（Ｓ１３’）後、加圧成形（Ｓ１２）を行うことにある。
【００２５】
続いて、結着された磁性粉末圧縮成形体を永久磁石とするには磁化する工程が必要である。この磁化する工程（Ｓ１５）は、結着された磁性粉末圧縮成形体１０が組み込まれた回転子鉄心に対し磁化を行うことで、磁性粉末圧縮成形体１０は永久磁石となる。
【００２６】
また、本発明において、高圧で圧縮成形するのに適した磁性材料粉末の形状としては板状が適している。すなわち、圧縮成形時の加圧力としては大きいほど成形体の密度は上昇するが、そのとき磁性粉末の形状としては、立方体もしくは球状に近い形状であればあるほど粒子の流動性が良好になり、加圧方向と直角方向にも同程度の圧力がかかる。一方、板状粒子では加圧方向と垂直の方向に板状面が揃った場合、加圧方向と直角方向への粒子の移動が制限されるので加圧方向と直角の方向での応力は小さくなる。すなわち、板状であればあるほど回転子鉄心が変形しない範囲での成形圧力を増大できるのでより充填密度を高くすることが可能となる。圧縮力に対する磁性粉末充填率の概略は、５ｔｏｎ／ｃｍ２で約７５ｖｏｌ％、１０ｔｏｎ／ｃｍ２で約８０ｖｏｌ％、２０ｔｏｎ／ｃｍ２以上で８５〜９０ｖｏｌ％程度となる。具体的には圧縮成形時の加圧力としては回転子鉄心が変形しない程度の最大圧力とすれば良く、一般的な回転子構成材料であるケイ素鋼板の場合、板状の磁性粉末材料を用いた場合、圧縮成形圧力としては５〜１５ｔｏｎ／ｃｍ２が適するが、圧縮成形時に回転子鉄心全体を金型（図示せず）に入れて回転子鉄心の外径及び内径の変形を抑制できる場合には加圧力を２０ｔｏｎ／ｃｍ２程度としても良い。これらの高圧成形時では、加圧により磁性粉末は回転子鉄心１の磁石形成孔部４の壁面にめり込んだ状態となり、圧縮成形体１０は磁石形成孔部４の壁面に固定される。
【００２７】
以下、本発明に適した磁性粉末および前駆体溶液について述べる。上記圧縮成形に適した磁性粉末として、例えば、本発明の形態では非酸化物磁粉を用い、特に希土類磁石、例えばＮｄＦｅＢ等の母合金を急冷することにより製造された板状の形状を為しており、高さ方向であるＺ軸方向の値に対しＸ軸やＹ軸方向の大きさが数倍以上である、厚みが３０ミクロン程度の薄い形状をしている。圧縮で粉体が割れるなどで細かくなり、小さい形状の粉体が混ざることはやむを得ないが、例えば粉体のＸ軸またはＹ軸方向の大きな粉体を使用する方が残留特性が良くなる。
【００２８】
また、前駆体溶液としては、比較的低温で硬化するものであれば、非酸化物の磁粉を用いる場合であっても、磁粉の酸化を抑制し、磁気特性の高い磁石を得ることができる。結着剤の前駆体溶液としては、例えば、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシランを有しており、化学式１や化学式２に示すような末端基及び側鎖にアルコキシ基を有する化合物を有している。
【００２９】
【化１】
2009044795.tif 000003
【００３０】
【化２】
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また、溶媒のアルコールにはアルコキシシロキサン、アルコキシシラン中のアルコキシ基と同じ骨格の化合物が好ましいがこれらに限られるものではない。具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等が挙げられる。また、加水分解及び脱水縮合用触媒としては酸触媒、塩基触媒、中性触媒のいずれでも良いが中性触媒が金属の腐食を最小限に抑えられるので最も好ましい。中性触媒としては、オルガノスズ触媒が効果的で、具体的にはビス（２−エチルヘキサノエート）スズ、ｎ−ブチルトリス（２−エチルヘキサノエート）スズ、ジ−ｎ−ブチルビス（２−エチルヘキサノエート）スズ、ジ−ｎ−ブチルビス（２，４−ペンタンジオネート）スズ、ジ−ｎ−ブチルジラウリルスズ、ジメチルジネオデカノエートスズ、ジオクチルジラリル酸スズ、ジオクチルジネオデカノエートスズ等が挙げられるがこれらに限られるものではない。また、酸触媒としては希塩酸、希硫酸、希硝酸、蟻酸、酢酸等が、塩基触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等が挙げられるがこれらに限られるものではない。
【００３１】
結着剤の溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン、アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量は体積分率として５ｖｏｌ％以上かつ９６ｖｏｌ％以下が好ましい。アルコキシシロキサン、アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が５ｖｏｌ％未満になると、磁石中の結着剤の含有率が低いため、硬化後の結着剤の材料としての強度がやや小さくなる。一方、アルコキシシロキサン、アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が９６ｖｏｌ％以上になると、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン、アルコキシシランの高分子量化の反応が速いため、結着剤溶液の増粘速度も速くなる。これは結着剤溶液の適正粘度の制御がより困難であることを意味しており、この結着剤溶液を含浸法に用いることが先に説明した材料に比べ難しくなる。
【００３２】
結着剤溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランと水とは、以下の化学式３、化学式４に示した加水分解反応が生じる。ここで化学反応式は加水分解が部分的に生じた時の反応式である。
【００３３】
【化３】
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【００３４】
【化４】
2009044795.tif 000006
この際、水の添加量がアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応の進行度を支配する因子の一つとなる。この加水分解反応は硬化後の結着剤の機械的強度が大きくするためには重要である。アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応が発生していないと、その次に起こるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応物同士の脱水縮合反応が進行しないからである。この脱水縮合反応生成物がＳｉＯ２であり、このＳｉＯ２が磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度を大きくする重要な材料となるからである。更に、シラノールのＯＨ基が磁粉表面のＯ原子又はＯＨ基と相互作用が強く高接着化に寄与するからである。しかしながら、加水分解反応が進みシラノール基の濃度が高くなるとシラノール基を含む有機ケイ素化合物（アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解生成物）同士の脱水縮合反応が進行し、有機ケイ素化合物の分子量が大きくなり、結着剤の溶液の粘度は高くなる。これは含浸法に用いる結着剤の溶液としては適正な状態が遠ざかる特性である。従って、結着剤溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランに対する適正な水の添加量が必要となる。
【００３５】
ここで、絶縁層形成処理液中の水の添加量として、上記化学式３、化学式４に示した加水分解反応における反応当量の１／１０〜１が好ましい。水の添加量が上記化学式３、化学式４に示した加水分解反応における反応当量の１／１０以下では、有機ケイ素化合物のシラノール基の濃度が低いため、シラノール基を含む有機ケイ素化合物と磁粉表面との相互作用が低く、また、脱水縮合反応が生じにくいため生成物中にアルコキシ基が多量に残存したＳｉＯ２が生成するため、ＳｉＯ２中に欠陥部が多数発生し、ＳｉＯ２の強度が低くなる。一方、水の添加量が上記化学式３、化学式４に示した加水分解反応における反応当量の１より大きくなると、シラノール基を含む有機ケイ素化合物は脱水縮合が発生し易くなり、結着剤溶液が増粘するため、磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液は浸透できなくなり含浸法に用いる結着剤溶液としては適正な状態から遠ざかる特性である。結着剤溶液中の溶媒には通常アルコールを用いる。それは結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速く、溶媒のアルコールと置換し平衡状態にあるからである。そのため溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノールが好ましい。しかし、化学的には溶液の安定性が若干低下するものの、結着剤の溶液の粘度が数時間で増加してしまうことが無く、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明の結着剤として用いることが可能で、アセトン等のケトン類などの水溶性溶媒であれば適用できる。
【００３６】
次に、バインダーとして、ＳｉＯ系以外の酸化物ガラス質を用いる構成について検討する。上述のように、本発明の製造工程を踏むためには、含浸溶液としての前駆体には様々な要件が課せられる。低粘度であること、浸透性が高いこと、安定性が高いこと、比較的低温で硬化すること、等である。これらの要件を満たすものとして、ＳｉＯ系のバインダーが最良であることを確認しているが、本製造工程に適した要件を満たせば、他の酸化物ガラス質をバインダーとして用いた場合であっても、ある程度の効果は期待できる。
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、複数の永久磁石２が埋め込まれた回転子鉄心１を作成し、該作成された回転子鉄心１の軸穴３に回転軸（図示せず）を圧入して回転子を製造し、該製造された回転子を複数の巻線を備えたステータ（図示せず）の内側に回転可能に設置することによって本発明に係る永久磁石埋込型モータが完成することになる。
【００３８】
さらに、本発明に係る実施の形態によれば、完成した永久磁石埋込型モータを備えたＯＡ機器やデジタル機器等の電気機器を実現することが可能となる。
【００３９】
次に、本発明に係る永久磁石埋込型モータを製造して評価した結果について説明する。
【００４０】
［第１の実施例］
第１の実施例では回転子磁石部での磁性粉末圧縮成形及びモータの特性評価を行った。希土類磁石用磁粉には、組成を調整した母合金を急冷することにより作製したＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。ＮｄＦｅＢ系母合金は鉄、Ｆｅ−Ｂ合金（フェロボロン）にＮｄを混合して真空あるいは不活性ガス中または還元ガス雰囲気中で溶解し組成を均一化されている。必要に応じて切断した母合金を単ロールや双ロール法などのロールを用いた手法で、回転するロールの表面に溶解させた母合金をアルゴンガスなどの不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気で噴射急冷し薄帯とした後、不活性ガス中あるいは還元性ガス雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は２００℃以上７００℃以下でありこの熱処理によりＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの微結晶が成長する。薄帯は１０μｍ以上５０μｍ以下の厚さである。本実施例では、高残留磁束密度（残留磁束密度が０．７Ｔ以上１．４Ｔ以下、保磁力が１０ｋＯｅ以上３０ｋＯｅ以下）のＮｄＦｅＢ系磁粉を用意した。
【００４１】
はじめに、磁石形成孔４が形成された回転子鉄心１を準備する。図３は回転子鉄心の上面図を示し、回転子鉄心１は円板状の電磁鋼板（例えばケイ素鋼板）を積層して構成される。続いて、図５に示すように、この回転子鉄心１の回転中心軸方向が垂直となる方向に、回転子鉄心１をプレス装置２０にセットする。この時、磁石形成孔４の部分に粉末充填ガイド部７、８が密着するようにセットした後、上ガイド部７のパンチ穴（供給開口）９を用いて所定量の磁性粉末を磁石形成孔４の部分に充填する（Ｓ１１）。続いて、図１に示すように、充填された磁性粉末を、下パンチ６に対して上パンチ５を押圧するプレス装置２０を用いて圧力２０ｔｏｎ／ｃｍ２で圧縮成形することによって回転子鉄心１の磁石形成孔部４に圧縮成形体１０を形成する（Ｓ１２）。そして、プレス装置２０から、圧縮成形で磁性粉末成形体１０が回転子磁石部分に密着した回転子鉄心１を取り外し、圧縮成形された磁性粉末部にＳｉＯ２となる前駆体溶液を滴下して真空中で十分に含浸し（Ｓ１３）、該含浸した後、真空雰囲気にて溶媒を蒸発させるとともに１７０℃３０分の熱処理を行うことにより、ＳｉＯ２で結着された磁性粉末圧縮成形体１０として磁石形成孔部４の壁面に磁性粉末が接触（接着）した状態で各磁石形成孔４に埋め込まれて固定されることになる（Ｓ１４）。その後、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加することで各磁石形成孔４に埋め込まれて固定された磁性粉末の磁化を行って永久磁石２を形成した（Ｓ１５）。また、本第１の実施例では、磁性粉末部に含浸させる前躯体溶液として、ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を５ｍｌ、水０．９６ｍｌ、脱水メチルアルコール９５ｍｌ、ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した前駆体溶液を用いた。
【００４２】
このようにして作製したものの磁性粉末充填密度は８５ｖｏｌ％以上が得られ、ボンド磁石の７５ｖｏｌ％と比較して約１５％向上したとともに、環境温度１５０℃での使用が可能であった。
【００４３】
［第２の実施例］
第１の実施例では図１に示すようにＳｉＯ２となる前駆体溶液を磁性粉末の圧縮成形後に滴下したが、第２の実施例では図２に示すように所定量の磁性粉末を充填した後に前駆体溶液を滴下（添加）し（Ｓ１３’）、プレス機２０にて圧縮成形した（Ｓ１２）。続いて、プレス装置２０より回転子鉄心１を取り外し、真空雰囲気にて溶媒を蒸発させるとともに１７０℃３０分の熱処理を行うことでＳｉＯ２で結着された磁性粉末圧縮体１０とする。その後、第１の実施例と同様に各磁石形成孔４に埋め込まれて固定された磁性粉末の磁化を行って永久磁石２を形成した（Ｓ１５）。
【００４４】
このように第２の実施例で作製したものの磁性粉末充填密度は第１の実施例と同じく８５ｖｏｌ％以上が得られ、ボンド磁石の７５ｖｏｌ％と比較して約１５％向上したとともに、環境温度１５０℃での使用が可能であった。
【００４５】
［第３の実施例］
第１及び第２の実施例では、図３に示すように磁石形成孔４の形状を矩形としたものであるが、本第３の実施例では図４に示すように磁石形成孔４の形状を円弧状とした回転子鉄心１を第１の実施例と同様の方法にて回転子鉄心１に磁性粉末圧縮成形体１０を形成し、各磁石形成孔４に埋め込まれて固定された磁性粉末の磁化を行って永久磁石２を形成し、本発明に係る永久磁石埋込型モータ用回転子鉄心を作成した。
【００４６】
このように第３の実施例で作製したものの磁性粉末充填密度は第１の実施例と同じく８５ｖｏｌ％以上が得られ、ボンド磁石の７５ｖｏｌ％と比較して約１５％向上したとともに、環境温度１５０℃での使用が可能であった。
【００４７】
以上説明された第１乃至第３の実施例によって作成された複数の永久磁石２が埋め込まれた回転子鉄心１の軸穴３に回転軸（図示せず）を圧入して回転子を製造し、該製造された回転子を複数の巻線を備えたステータ（図示せず）の内側に回転可能に設置することによって本発明に係る永久磁石埋込型モータが出来上がることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、生産性の向上および低コスト化を図るとともに、耐熱性も向上した特性の良好な永久磁石を使用した磁石埋込型モータを提供することができるとともに、これを用いたＯＡ機器やデジタル機器を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態における磁性粉末圧縮成形体の製造プロセスを示す図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態における磁性粉末圧縮成形体の製造プロセスを示す図である。
【図３】本発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子部分の第１の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子部分の第２の実施例を示す平面図である。
【図５】本発明に係る回転子鉄心に形成された各磁石形成孔に磁性粉末圧縮成形体を形成するプロセスの一実施例を示す図３Ａ−Ａ矢視及び図４Ｂ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…回転子鉄心、２…永久磁石、３…軸穴、４…磁石形成孔、５…上パンチ、６…下パンチ、７…充填ガイド部（上ガイド部）、８…充填ガイド部（下ガイド部）、９…パンチ穴（充填開口）、１０…磁性粉末圧縮成形体、２０…プレス装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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