外壳一体型粘结磁铁及其制造方法

专利名称：外壳一体型粘结磁铁及其制造方法
技术领域：
本发明涉及将筒状粘结磁铁和筒状外壳一体化而成的外壳一体型粘结磁铁及其制造方法。
背景技术：
对于将由稀土类磁铁粉末和热固性树脂(粘合剂)构成的复合物压缩成形而成的粘结磁铁(以下适当地称为“粘结磁铁”)而言，即使为小型也能够得到高磁通密度，并且薄壁等的形状自由度也大。因此，粘结磁铁适合作为例如强烈要求高输出化以及节能化、小型化、轻量化等的电动机的励磁用永久磁铁，其需求正在急剧增加。随着该需求增加，日益严格地要求粘结磁铁以及包含粘结磁铁的所有构件的低价格化。目前，难以廉价地获得作为粘结磁铁的主要原料的稀土类元素。因此，为了应对该低 价格化，重要的是削减粘结磁铁与收纳该粘结磁铁的外壳的整体(外壳一体型粘结磁铁)的生产所需的工时、缩短各工时所需的时间(缩短生产节拍)、削减该生产中使用的构件等。与此相关的方案记载于下述专利文献中。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2005-33844号公报专利文献2 日本特开2000-184642号公报专利文献3 W02006/1304号公报

发明内容
发明所要解决的问题在专利文献I中，如下制造外壳一体型粘结磁铁。将复合物在模具内加热压缩成形，从该模具中取出筒状成形体。进一步单独对该筒状成形体进行加热，使作为粘合剂的热固性树脂热固化(固化热处理)。这样预先准备确保了足够的强度的筒状粘结磁铁，再通过另外的工序将该筒状粘结磁铁压入到另行加热后的筒状外壳的内周侧。这样，得到外壳一体型粘结磁铁。根据该方法，容易将筒状粘结磁铁与筒状外壳之间的压接力(拔出力)通过设定两者之间的压入余量来调节至期望值。因此，在将粘结磁铁固定到外壳中时也不需要使用胶粘剂，从而能实现磁特性的稳定化，并且也能实现外壳一体型粘结磁铁的制造成本的降低。但是，在专利文献I的方法中，需要大量工序，因此未必优选。在专利文献2中，将粘结磁铁的筒状成形体在冷态下间隙配合到具有比该筒状成形体大的内径的外壳(磁轭)中，然后将两者在大气气氛中进行加热。由此，使筒状成形体(粘结磁铁)在外壳内氧化膨胀，得到在外壳内压接有粘结磁铁的外壳一体型粘结磁铁。根据该方法，与专利文献I同样地不需要使用胶粘剂，而且也不用进行固化热处理后的压入工序，即可得到外壳一体型粘结磁铁。但是，专利文献2中作为粘合剂使用的环氧树脂通常在通过加热进行热固化时显示出固化收缩的倾向。另外，本发明人进行调查的结果是，筒状成形体(粘结磁铁)的氧化膨胀量微小。这样，认为在专利文献2所述的方法中，难以在粘结磁铁与外壳之间产生充分的压接力。在专利文献3中，利用在将筒状成形体从模具中取出时产生的回弹来代替专利文献2的氧化膨胀，从而制造外壳一体型粘结磁铁。根据该方法，与专利文献2的情况相同，既不需要胶粘剂，也不需要固化热处理后的压入工序。但是，为了确保在粘结磁铁与外壳之间产生充分的压接力，如专利文献3中记载的那样，需要对混合有碳微粉的磁铁原料在高达约9吨(900MPa)的高压下进行压缩成形。因此反而导致外壳一体型粘结磁铁的制造成本的增加以及磁特性的降低。另外，在专利文献3的方法中，为了产生较大的回弹而在冷态下进行压缩成形，从而难以得到致密的粘结磁铁或进行了取向的粘结磁铁。本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供通过与以往完全不同的方法使外壳和粘结磁铁以充分的压接力一体化而成的外壳一体型粘结磁铁、以及能够高效且以低成本生产该外壳一体型粘结磁铁的制造方法。用于解决问题的方法 本发明人为了解决上述问题而进行了深入的研究，并且反复进行了尝试，结果，首先成功地在将对磁铁原料进行加热压缩成形而成的筒状成形体从筒状腔室中排出的同时直接压入到筒状外壳中。其次还新获知，对这样得到的压入状态的筒状成形体及筒状外壳进行固化热处理时，可以得到筒状外壳与筒状粘结磁铁强固地一体化的外壳一体型粘结磁铁。通过发展该成果，本发明人完成了后述的各种发明。《外壳一体型粘结磁铁的制造方法》(I)本发明的外壳一体型粘结磁铁的制造方法的特征在于，具备填充工序，将包含一种以上的稀土类磁铁粉末和作为粘合剂的热固性树脂的磁铁原料填充到筒状腔室中；加热成形工序，在对该磁铁原料加热而使该热固性树脂成为软化状态或熔融状态的同时对该磁铁原料进行压缩成形从而得到筒状成形体；排出压入工序，在将该筒状成形体从该筒状腔室中排出的同时压入到具有与该筒状腔室同轴的内周面的金属制筒状外壳中；和热固化工序，将该筒状成形体连同该筒状外壳一起加热而使该热固性树脂固化，由此，得到由该筒状成形体构成的筒状粘结磁铁与该筒状外壳一体化而成的外壳一体型粘结磁铁。(2)根据本发明的制造方法，首先，在排出压入工序中，将刚进行加热成形工序后的处于余热状态的筒状成形体从筒状腔室中排出并且直接压入到金属制筒状外壳中。对该排出压入工序后的筒状成形体和筒状外壳加热而使筒状成形体中的热固性树脂(粘合剂)热固化时，得到筒状粘结磁铁(筒状成形体中的热固性树脂热固化后的筒状粘结磁铁)与筒状外壳超出预料地以强固的压接力一体化而成的外壳一体型粘结磁铁。因此，根据本发明，不必使用胶粘剂等，还可以省略固化热处理后的压入工序，并且能够高效地制造外壳一体型粘结磁铁。即，能够进一步降低外壳一体型粘结磁铁的制造成本和价格。(3)通过本发明的制造方法得到这种外壳一体型粘结磁铁的机制尚不确定，就现状而言认为如下。首先，能够进行本发明的排出压入工序的理由认为如下。一直认为，对于在加热压缩成形后立即从筒状腔室中排出的筒状成形体而言，作为粘合剂的热固性树脂为未固化的状态，而且处于余热状态(温热状态)，因此强度和刚性非常低，难以压入到筒状外壳中。特别是认为，壁厚(筒状腔室的间隙宽度)薄且轴向长的筒状成形体在压入到筒状外壳中时，会发生压曲等而使形状溃散。但是，本发明人在实际中进行了尝试，结果获知，即使是刚刚在不太高的成形压力下进行加热压缩成形后的筒状成形体，也能够压入到筒状外壳中。作为其理由，认为是由于在加热成形工序中也进行热固性树脂的热固化，即使是加热成形工序后的筒状成形体，也具有压入时的保形所需的程度的强度和刚性。可是，此时的强度和刚性当然不会大到热固性树脂进行热固化时的程度。因此，压入到筒状外壳的内周侧的筒状成形体也一并具有追随该筒状外壳的内周面而发生些许变形的可塑性，从而避免在压入时过大的应力作用于筒状成形体。这样，刚进行加热压缩成形后的筒状成形体兼具适当的强度和刚性以及些许的可塑性，因此，能够在追随筒状外壳的内周面的同时压入到筒状外壳内而不会发生压曲和溃散等。其次，热固化工序后得到筒状外壳与筒状粘结磁铁强固地一体化而成的外壳一体型粘结磁铁的理由认为如下。首先，作为粘合剂的热固性树脂的线性膨胀系 数在热固化(固化热处理)的前后发生了较大变化(参考图3)。具体而言，热固性树脂的线性膨胀系数在其固化(交联)反应前较大，但在固化反应后急剧地减小。因此，即使将热固性树脂在由于固化热处理中的升温而显著热膨胀之后进行降温，也不会热收缩至原来的尺寸。即，残余有与热固化前后的线性膨胀系数差相对应的程度的热膨胀量。这种情况对于以热固性树脂作为粘合剂的筒状成形体以及筒状粘结磁铁而言也同样符合。因此，如果没有筒状外壳的约束，则热固化工序后的筒状粘结磁铁的尺寸会因残余的热膨胀量(以下称为“残余热膨胀量”)而比热固化工序前的筒状成形体的尺寸扩大。在本发明的情况下，实际上是在将筒状成形体收纳于筒状外壳中的状态下进行热固化工序。因此，筒状粘结磁铁产生的残余热膨胀量不会直接反映在筒状粘结磁铁的尺寸变化上。即，该残余热膨胀量以在筒状粘结磁铁的外周面与约束该外周面的筒状外壳的内周面之间产生强压缩应力(压接力)的方式发挥作用。本发明人进一步进行了深入的研究，结果还获知，当测量将对外周面赋予了压缩应力的筒状成形体进行固化热处理后的筒状粘结磁铁的尺寸时，产生了远大于上述残余热膨胀量的热膨胀量。产生这种现象的理由尚不确定，但认为是由于，在固化热处理前对筒状成形体赋予的压缩应力作为内部应力(特别是内部压缩应力)蓄积，该内部应力在固化热处理时被释放，由此使热固性树脂超出预料地产生较大的热膨胀。在本说明书中，将这样通过蓄积在筒状成形体中的内部应力的释放而产生的热膨胀量称为“释放热膨胀量”。而且还获知，该释放热膨胀量几乎不对固化热处理前蓄积在筒状成形体中的内部应力的大小产生影响。因此，不需要对筒状成形体赋予过大的内部应力，在将不使刚进行加热成形工序之后的筒状成形体溃散的程度的内部应力赋予给筒状成形体的程度下，可以产生足够大的释放热膨胀量。而且，产生释放热膨胀量所需的内部(压缩)应力可以在本发明的排出压入工序时通过将筒状成形体压入到筒状外壳内而容易地产生。在此，在本发明的情况下，如上所述，实际上是对收纳在筒状外壳中的状态的筒状成形体进行热固化工序。因此，筒状粘结磁铁产生的释放热膨胀量也与上述的残余热膨胀量相同，不会直接反映在筒状粘结磁铁的尺寸变化上。即，该释放热膨胀量以在筒状粘结磁铁的外周面与约束该外周面的筒状外壳的内周面之间产生强压缩应力(压接力)的方式发挥作用。
对于在筒状粘结磁铁的外周面与筒状外壳的内周面之间产生的压接力(表面压力)而言，在两者为圆筒状时，由两者接触的部分的直径与各自的壁厚、纵向弹性模量和压入余量来确定。因此，两者间的表面压力不仅在基于上述的残余热膨胀量和释放热膨胀量(或基于它们的变形量)确定的(表观)压入余量增加时增大，而且在筒状粘结磁铁的纵向弹性模量增加时也增大。在此，筒状外壳的纵向弹性模量通常在固化热处理前后不发生变化，但热固性树脂以及筒状粘结磁铁的纵向弹性模量(杨氏模量E)在该热固化前后(固化热处理前后)会发生变化。具体而言，热固化后的纵向弹性模量比热固化前的纵向弹性模量增大。通过使该固化热处理后的纵向弹性模量增大，在筒状粘结磁铁与筒状外壳之间产生的压接力会进一步增大。结果，根据本发明的制造方法，因排出压入工序后的筒状成形体中的热固性树脂在热固化工序时进行热固化而使筒状粘结磁铁的残余热膨胀量、释放热膨胀量及纵向弹性模量增加。可以认为，它们叠加地或协同地发挥作用，从而得到使筒状粘结磁铁在筒状外壳中强固地一体化而成的外壳一体型粘结磁铁。 顺便提一下，当本发明人在本发明的外壳一体型粘结磁铁的侧面(筒状外壳的外周面)切出纵向(轴向)的切口时，筒状外壳和筒状粘结磁铁能够比较容易地分离。由此也可以证实，在筒状外壳与筒状粘结磁铁之间产生的强固的压接力主要依赖于由压入状态产生的机械应力，而基本上不依赖于热固性树脂等粘合剂胶粘在筒状外壳的内周面上等。《外壳一体型粘结磁铁》本发明不仅可以是上述的制造方法，也可以是通过该制造方法得到的外壳一体型粘结磁铁本身。《其他》(I)本发明的粘结磁铁的制造方法除了具备上述的各工序以外，还可以具备对热固化工序后的外壳一体型粘结磁铁进行磁化的磁化工序、进行涂装或镀敷等的防蚀处理工序等。(2)本发明中所称的“软化状态”或“熔融状态”没有严格的区別。总而言之，只要达到树脂被加热后其粘性降低并且稀土类磁铁粉末的各粒子可以进行旋转、移动等姿态变化的状态则充分。(3)本发明的筒状腔室、筒状外壳、筒状成形体或筒状粘结磁铁中所称的“筒状”是指在按照本发明的主旨的范围内可以采用各种轴向横截面形状，通常是指圆筒状。(4)本说明书中所称的筒状腔室和筒状外壳等的尺寸以及基于这些尺寸的尺寸比为排出压入工序时的尺寸和尺寸比。(5)只要没有特别说明，本说明书中所称的“fy”包括下限值X及上限值y。可以将本说明书中记载的各种数值或包括在数值范围内的任意数值作为新的下限值或上限值而重新设定“a b”这样的范围。


图I是表示加热成形工序的情形的示意图。图2是表示排出压入工序的情形的示意图。
图3是表示壳体、成形体及粘结磁铁的热膨胀量的变化的说明图。图4是表示壳体与圆筒状粘结磁铁之间的压入比与拔出力的关系的图。标号说明I 模具H 壳体(筒状外壳)G 圆筒状成形体B 圆筒状粘结磁铁
具体实施方式
列举发明的实施方式对本发明更详细地进行说明。可以在上述的本发明的构成中附加从本说明书中任意选择的一个或两个以上的构成。关于与制造方法相关的构成，如果作为方法限定产品来理解，则也可以得到与产品相关的构成，因此，本说明书中说明的内容不仅可以适用于外壳一体型粘结磁铁的制造方法，而且还可以适用于外壳一体型粘结磁铁本身。需要说明的是，何种实施方式为最佳根据对象、要求性能等而不同。《外壳一体型粘结磁铁》(I)磁铁原料磁铁原料包含一种以上的稀土类磁铁粉末和粘合剂。磁铁原料的形态不受限制，例如为稀土类磁铁粉末和树脂粉末的混合粉末、将该混合粉末加热混炼并进行造粒而得到的复合物、预先对称取的混合粉末或复合物进行压缩成形而成的筒状预成形体(半成品体)等。稀土类磁铁粉末的组成、种类等没有限定，可以采用公知的任意的磁铁粉末。例如，作为代表性的稀土类磁铁粉末，有=Nd-Fe-B系磁铁粉末、Sm-Fe-N系磁铁粉末、SmCo系磁铁粉末等。另外，稀土类磁铁粉末既可以是各向异性磁铁粉末，也可以是各向同性磁铁粉末。另外，稀土类磁铁粉末既可以通过所谓的急冷凝固法来制造，也可以通过氢化处理法(d-HDDR法、HDDR法)来制造。另外，稀土类磁铁粉末不仅可以是一种粉末，也可以是将多种磁铁粉末混合而成的混合粉末。例如，可以将平均粒径较大的粗粉末(例如1 250μπι)和平均粒径较小的细粉末(例如Γ Ομπι)混合而成。另外，混合粉末也可以包含稀土类磁铁粉末以外的磁铁粉末例如铁氧体磁铁粉末等。粘合剂只要包含热固性树脂并且在加热成形工序时被加热后成为软化或熔融的状态，则其组成没有限定。粘合剂特别是热固性树脂可使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂等公知的材料。但优选处理性、获得性等优良且易产生上述的残余热膨胀量和释放热膨胀量的环氧树脂作为热固性树脂。需要说明的是，本说明书中所称的粘合剂或热固性树脂除了包含主剂以外，还适当地包含固化剂、固化助剂等。在将磁铁原料整体设为100质量％时，作为粘合剂的热固性树脂优选为f 10质量％，进一步优选为2飞质量％。在热固性树脂过少时，不仅筒状粘结磁铁本身的强度降低，而且其残余热膨胀量和释放热膨胀量也会变得过少而使筒状粘结磁铁与筒状外壳之间的压接力降低。另一方面，当热固性树脂过多时，稀土类磁铁粉末相对减少，从而使筒状粘结磁铁的磁特性降低。
另外，为了改善成形时的脱模性(筒状成形体的排出性)、软化或熔融后的热固性树脂与磁铁粉末的润湿性和密合性等，磁铁原料可以含有少量的各种添加剂。作为上述添加剂，例如有各种金属皂、醇系润滑剂等润滑剂、钛酸酯类或硅烷类偶联剂等。(2)筒状外壳筒状外壳只要具有将筒状成形体嵌入的内部形状，则其外部形状没有限定。例如，其外形截面形状可以为圆形、方形、角形等中的任意一种形状。虽然取决于外壳一体型粘结 磁铁的用途，但筒状外壳通常由磁性材料构成，大多形成电动机的磁轭等。(3)粘结磁铁本发明的外壳一体型粘结磁铁的用途没有特别限定，优选用于电动机的励磁。该电动机既可以是直流(DC)电动机，也可以是交流(AC)电动机。本发明的外壳一体型粘结磁铁特别优选用于强烈要求低价格化的小型电动机。另外，本发明的外壳一体型粘结磁铁既可以用于转子(rotor)侧，也可以用于定子(stator)侦!|。《制造方法》(I)填充工序如上所述，通过填充工序填充到筒状腔室中的磁铁原料可以为稀土类磁铁粉末和热固性树脂粉末等的混合粉末，优选为预先称取该混合粉末并进行成形而得到的筒状预成形体。由此来实现填充工序所需时间的缩短及制造设备的简化，进而实现外壳一体型粘结磁铁的制造成本的降低。(2)加热成形工序首先，加热成形工序中的加热达到热固性树脂软化或熔融的程度即可。如果热固性树脂为环氧树脂，则只要将用于形成筒状腔室的模具加热到约60°C 约200°C、进而加热到约140°C 约180°C即可。该加热温度(模具温度)根据生产节拍进行适当调节。需要说明的是，后述的压缩成形可以在该加热后进行，但两者并列地进行时效率高。其次，加热成形工序的压缩成形中，利用冲头等对填充在模具内的筒状腔室中的磁铁原料进行挤压。此时的成形压力没有限定。但成形压力过小时，筒状成形体的强度降低，从而难以在保形的状态下压入到筒状外壳中。在成形压力过大时，会导致装置的大型化而使外壳一体型粘结磁铁的制造成本增加。因此，成形压力优选为5(T500MPa，进一步优选为 100 200MPa。(3)排出压入工序通过排出压入工序，将筒状成形体从筒状腔室中排出并且在温热状态(或热态)下压入到筒状外壳中。此时，以筒状成形体的外周侧表面直径即外径(do)大于筒状外壳的内周侧表面直径即内径(di)的方式设定筒状腔室的外周侧表面直径即外径。该尺寸差(Ad=do-di)为本发明中所称的压入时的压入余量。另外，压入时的筒状成形体具有些许的可塑性，因此，本发明中所称的压入余量不一定与普通刚体(弹性体)之间的压入余量相同。需要说明的是，该压入余量是指热固化(固化热处理)前的表观上的压入余量。不一定可以将在筒状成形体的外周面与筒状外壳的内周面之间产生的表面压力(PO)与在普通刚体之间的压入面间产生的表面压力相提并论。但是，该表面压力会使蓄积在压入到筒状外壳中的筒状成形体中的内部应力产生，因此有研究给PO带来影响的指标的价值。普遍认为的是，Po会受到Δ d以及do或di的影响。即通常是，Ad增大时po增大；do或di增大时po减小。因此，在本发明中，还对筒状成形体的压入余量(Ad=do-di)相对于筒状成形体的外径(do)之比即压入比(Ar= Λ d/do)进行了研究，结果，Ar优选为O. ΟΟΟΓΟ. 05，进一步优选为O. 00Γ0. 03。在该压入比过小时，不能在筒状成形体中蓄积使充分的释放热膨胀量产生的程度的内部应力。另外，筒状成形体易从筒状外壳中脱离而使处理性降低。在压入比过大时，压入时筒状成形体发生缺损或者其形状溃散，从而难以进行正常的压入本身。本说明书中所称的“筒状成形体的外径(do) ”是保持有刚从筒状腔室中排出后的形状的筒状成形体单独的外径。换言之，是在加热成形工序后刚从筒状腔室中排出后未压入到筒状外壳中的处于温热状态的筒状成形体的外径。填充工序及加热成形工序的条件相同时，若排除每次极小的偏差，则从筒状腔室中排出的筒状成形体的外径实质上大致恒定。因此可以说，如果不变更填充工序及加热成形工序的条件，则只要最初测定作为试件的筒状成形体的外径(do)，则利用其外径(do)和筒状外壳的内径(di)求出的压入余量或压入比每次都会在被压入的筒状成形体与筒状外壳之间产生。 顺便提一下，筒状成形体的外径(do)可以通过变更磁铁原料的组成、筒状腔室的外周侧表面直径即外径(D)、压缩成形的条件等而调节至期望值。反之，筒状成形体的外径(do)会给筒状腔室的外径(D)带来影响，两者不必一致。通常，在筒状腔室内进行压缩成形而成的筒状成形体从筒状腔室排出时，存在发生些许扩径的倾向。(4)热固化工序通过热固化工序，压入到筒状外壳中的筒状成形体中的热固性树脂几乎完全(例如固化度为80%以上)地进行热固化。对于此时的加热温度而言，如果热固性树脂为环氧树脂，则将加热炉的温度设定为约120°C 约230°C、进而约170°C 约220°C即可。由此，可以在例如约0. 2小时 约2小时、进而约0. 4小时 约I小时的短时间内完成热固性树脂的热固化。该热固化工序既可以在大气气氛中进行，也可以在抑制氧化的气氛中进行。在前者的情况下，能够实现制造成本的降低，在后者的情况下，能够抑制稀土类磁铁粉末的氧化劣化，进而能够抑制筒状粘结磁铁的磁特性的降低。抑制氧化的气氛有氩气、氮气等不活泼气体气氛、真空气氛等。实施例列举出制造圆筒状壳体H(筒状外壳)内组装有环形粘结磁铁B (筒状粘结磁铁)的电动机用定子(外壳一体型粘结磁铁)的情况作为一个实施例，对本发明更具体地进行说明。需要说明的是，壳体H为磁性材料即钢铁制。《外壳一体型粘结磁铁的制造》(I)磁铁原料 将通过对NdFeB系稀土类各向异性磁铁粉末(稀土类磁铁粉末)和环氧树脂进行加热混炼而成的复合物进一步事先进行压缩成形，从而准备预成形体作为磁铁原料。该复合物中的环氧树脂量相对于复合物整体为2. 75质量％。预成形体通过将Sg该复合物在成形压力为50MPa、室温的条件下轻轻地加压成形为外径28. 10mm、内径:(p26.30mm的圆筒状而得到。另外，上述的稀土类磁铁粉末如下制造。通过将制备成Fe-12. 5%Nd-6. 4%B_0. 3%Ga_0. 2%Nb (单位原子％)的组成的合金铸锭熔化并进行铸造来制造。在氩气气氛中对该铸锭实施114(Tll50°C X40小时的均质化处理。利用颚式破碎机将该铸锭粗粉碎至平均粒径为10_以下。然后对其实施下述条件的低温氢化工序、高温氢化工序、由第一排气工序和第二排气工序构成的d-HDDR处理。首先，在室温、氢压为IOOkPa的氢气气氛中使各试样的合金充分地吸收氢(低温氢化工序)。接着，在800°C下、30kPa(氢压)的氢气气氛中实施480分钟的热处理(高温氢化工序)。接着，在保持于800°C的状态下，在氢压为O. r20kPa的氢气气氛中实施160分钟的热处理(第一排气工序)。最后，用旋转泵和扩散泵进行60分钟的抽真空，在KT1Pa以下的真空气氛中进行冷却(第二排气工序)。这样，制造出包含平均粒径为80 μ m的磁铁粒子的NdFeB系稀土类各向异性磁铁粉末(稀土类磁铁粉末)。需要说明的是，本说明书中所称的平均粒径通过测定筛子分级后的各级的重量并进行加权平均来求出。进而，向该稀土类磁铁粉末中添加表面活性剂的溶液，边搅拌边进行真空干燥。在此使用的表面活性剂的溶液是用乙醇将硅烷类偶联剂(日本- 'J力一株式会社制造，N UC'> V Λ — >Α-187)稀释至2倍而得到的溶液。这样，得到由表面活性剂包覆粒子表面的稀土类磁铁粉末。通过对该稀土类磁铁粉末和环氧树脂进行加热混炼而得到上述的复合物。(2)筒状腔室用于填充该预成形体的圆筒状腔室C、用于对该预成形体进行加热压缩成形的模具I示于图I中。该模具I由圆筒状冲模11、插入到该冲模11中的圆柱状磁芯12、作为形成在冲模11与磁芯12之间的圆筒状间隙(腔室)的底面的圆筒状下冲头13以及与下冲头13相对地设直的圆筒状上冲头14构成。(3)填充工序将上述的预成形体投入到圆筒状腔室C(填充工序)中。此时，预先使模具I保持在150°C。在该温热状态下，圆筒状腔室C为外径28. 20mm、内径f26,20mmD因此，圆筒状腔室C的间隙宽度(c)为1mm。(4)加热成形工序在将模具I保持于150°C的同时用下冲头13和上冲头14对圆筒状腔室C内的预成形体进行压缩。此时的成形压力设定为160MPa。这样，得到与上述的圆筒状腔室C的直径相同且长度为15_的圆筒状成形体G(筒状成形体)。需要说明的是，该压缩成形在对圆筒状腔室C施加I. 5T的取向磁场的同时进行。顺便提一下，在此，假定为四极电动机用定子进行扇形取向。需要说明的是，扇形取向是指磁铁粒子在主极部以易磁化轴朝向圆周侧面的法线方向的方式分布，且磁铁粒子在主极部之间的过渡部以如下方式分布，即，易磁化轴在接近中位点的同时慢慢转向圆周切线方向，在中位点处变为圆周切线方向后，易磁化轴在远离中位点的同时慢慢转向圆周侧面的法线方向。(5)排出压入工序在加热成形工序后，立即使上冲头14退避，在与圆筒状腔室C相同的轴上配置壳体H。然后，如图2所示，使下冲头13上升，以磁芯12为引导的同时将圆筒状成形体G压入到壳体H的圆筒内。此时的壳体H处于室温状态下，其内径(di)为<p28.03mm 另外，对刚从圆筒状腔室C中排出而未压入到壳体H中的圆筒状成形体G单独的外径(do)进行测定，结果，其外径(do)为cp28.23mm。因此，圆筒状成形体G相对于壳体H的压入余量(Δ d=do-di)为
O.20mm,压入比(ΔΓ=Δ d/do) % O. 0071(试样 No. 2)。需要说明的是，壳体H的端部开口成楔形，圆筒状成形体G的外周面会顺滑地被引导至壳体H的内周面。顺便提一下，在本实施例的情况下，从上述填充工序开始至排出压入工序结束所需的时间为极短时间(约10秒 约15秒)。(6)热固化工序将压入有圆筒状成形体G的壳体H利用大气中的加热炉进行200°C X 30分钟的加热。这样，得到在壳体H内压接圆筒状粘结磁铁B而成的定子(未图示)。《测定》(I)利用得到的定子，对作为壳体H与环状粘结磁铁B的压接力的指标的拔出力进 行测定。该拔出力通过将壳体H固定于拉伸试验机并用夹具将圆筒状粘结磁铁B的磁铁端部推上去来测定。(2)还对变更了上述的压入余量的定子进行了同样的测定。将这样得到的各定子的拔出力、压入余量等示于表I和图4中(试样Na Γ5)。(3)另外，还通过将预先进行了热固化的圆筒状粘结磁铁B压入到壳体H中而不是直接将圆筒状成形体G到压入壳体H中的现有方法来制造定子。在这种情况下，制造对压入余量进行了各种变更的定子，并与上述情况同样地测定各自的拔出力。将这样得到的各拔出力等一并示于表I和图4中。另外，只要没有特别说明，则各试样的制造条件如上所述。另外，对于表I中的试样No. Cl，压入中的圆筒状粘结磁铁B产生了裂纹，未能测定拔出力。(4)将与表I的试样No. 2所示壳体H相同的壳体H的外周面在纵向上以I. 4mm的宽度切断。但是，该供试材料通过进行180°C X60分钟的上述热固化工序而制造。对该供试材料的切断后的拔出力进行测定时，为23 31N。认为该拔出力基于圆筒状粘结磁铁B的夕卜周面借助环氧树脂胶粘到壳体H的内周面。但是，切断前的拔出力为1400N，因此可知，该胶粘对拔出力的贡献的程度最高不过2 3%。《评价》(I)由表I及图4的结果可知，在排出压入工序后进行热固化工序的本实施例的情况下，能够得到充分高的拔出力。具体而言，还得知，即使压入比低至为O. 0005以下，也确保了在实用上充分的拔出力。另外还得知，当压入比达到O. 001以上时，拔出力进一步增大，之后，即使压入比发生变化，拔出力也几乎不变而稳定在180(Γ1900Ν的范围内。另一方面，在热固化工序后将圆筒状粘结磁铁B压入到壳体H中的现有方法的情况下，从压入比(压入余量)小的范围来看可知，拔出力与压入比大致成正比，压入比小时，拔出力也不充分。而且还得知，压入比增大到某种程度时，拔出力不再增加，压入比过大时，会产生裂纹。(2)本实施例的拔出力不管压入比大小都稳定的理由认为如下。首先可以列举，通过热固化工序使作为粘合剂的热固性树脂充分地进行热固化，结果，使圆筒状粘结磁铁B的纵向弹性模量(E)大于圆筒状成形体G的纵向弹性模量，并且稳定。其次，在对通过加热成形工序得到的圆筒状成形体G在不压入到壳体H中的条件下赋予与热固化工序同样的热历程的情况下，加热后(圆筒状粘结磁铁B)的外径相对于加热前(圆筒状成形体G)的外径增加约30 μ πΓ约40 μ m(约O. 03mnT约O. 04mm)。这是因为，如图3所示，通过热固化处理(固化热处理)，圆筒状成形体G形成圆筒状粘结磁铁B，线性膨胀系数从17X10_6(1/°C )变化为10X10_6(1/°C )。即，产生了与热历程和线性膨胀系数变化相对应的热膨胀量差(残余热膨胀量)。更具体而言，在线性膨胀系数差7Xl(r6(l/°C )、加热温度差177°C (=200°C _23°C )、外径:(p28.23mm的情况下,产生了约33. 5μπι的热膨胀量差。另一方面，壳体H的线性膨胀系数为11X10_6(1/°C )，但该线性膨胀系数是可逆的，基本上不受热历程的影响。即，即使通过热固化工序而达到高温，随后恢复到室温(230C )时，其内径也会恢复到原来的尺寸。因此认为，当上述的圆筒状粘结磁铁B压入到壳体H中时，通过热历程而产生于圆筒状粘结磁铁B的残余热膨胀量成为圆筒状粘结磁铁B与壳体H之间的压入余量，由此，在圆筒状粘结磁铁B与壳体H之间产生了压接力。另外，通过排出压入工序先直接将圆筒状成形体G压入到壳体H中，然后，在不进行热固化工序的情况下仅将圆筒状成形体G从壳体H中拔出。然后仅对该拔出的圆筒状成 形体G进行热固化处理(固化热处理)。这样，通过该热固化后得到的圆筒状粘结磁铁B的外径与圆筒状成形体G的外径相比增加了 6(T70 ym(0. 06、. 07mm)。即使改变排出压入工序时的压入比，该趋势(热膨胀量)也几乎不发生变化。在不压入到壳体H中的情况下产生的残余热膨胀量为约30 μ πΓ约40 μ m,因此，在压入到壳体H中的情况下产生的热膨胀量的加和量(释放热膨胀量)也达到约30 μ πΓ约40 μ m (约O. 03mnT约O. 04mm)。产生这种释放热膨胀量的原因认为是，如上所述，在压入到壳体H中时，向圆筒状成形体G施加的变形作为内部应力而蓄积在圆筒状成形体G中，并且该内部应力在固化热处理(热固化工序)时被释放。基于上述情况，在排出压入工序中将圆筒状成形体G压入到壳体H中后进行热固化工序时，在圆筒状粘结磁铁B与壳体H之间产生通过上述纵向弹性模量的增加与基于残余热膨胀量和释放热膨胀量的压入比的生成协同性地发挥作用而形成的表面压力。结果认为，在本实施例的圆筒状粘结磁铁B与壳体H之间显示出在较大程度上稳定的表面压力，从而得到两者进行强固地压接的定子。[表I]
权利要求
1.一种外壳一体型粘结磁铁的制造方法，其特征在干， 具备 填充エ序，将包含一种以上的稀土类磁铁粉末和作为粘合剂的热固性树脂的磁铁原料填充到筒状腔室中； 加热成形エ序，在对该磁铁原料进行加热而使该热固性树脂成为软化状态或熔融状态的同时对该磁铁原料进行压缩成形从而得到筒状成形体； 排出压入エ序，在将该筒状成形体从该筒状腔室中排出的同时压入到具有与该筒状腔室同轴的内周面的金属制筒状外壳中；和 热固化工序，将该筒状成形体连同该筒状外壳一起加热而使该热固性树脂固化， 由此，得到由该筒状成形体构成的筒状粘结磁铁与该筒状外壳一体化而成的外壳一体型粘结磁铁。
2.如权利要求I所述的外壳一体型粘结磁铁的制造方法，其中，所述热固性树脂包含环氧树脂。
3.如权利要求I或2所述的外壳一体型粘结磁铁，其中，在将所述磁铁原料整体设为100质量％时，所述热固性树脂为10质量％。
4.如权利要求广3中任一项所述的外壳一体型粘结磁铁的制造方法，其中，由所述筒状成形体的外径(do)与所述筒状外壳的内径(di)的尺寸差产生的所述筒状成形体的压入余量(Ad=do-di)相对于该筒状成形体的外径(do)之比即压入比(Ar=Ad/do)在所述排出压入エ序开始时为O. 000Γ0. 05。
5.如权利要求广4中任一项所述的外壳一体型粘结磁铁，其中，所述加热成形エ序的成形压カ为5(T500MPa。
6.如权利要求I所述的粘结磁铁的制造方法，其中，所述筒状外壳由磁性材料构成。
7.一种外壳一体型粘结磁铁，其特征在于，通过权利要求1飞中任一项所述的制造方法而得到。
全文摘要
本发明提供能够高效地生产筒状粘结磁铁和筒状外壳强固地压接而成的外壳一体型粘结磁铁的制造方法。本发明的外壳一体型粘结磁铁的制造方法具备填充工序，将包含一种以上的稀土类磁铁粉末和作为粘合剂的热固性树脂的磁铁原料填充到筒状腔室中；加热成形工序，在对磁铁原料进行加热而使热固性树脂成为软化状态或熔融状态的同时对磁铁原料进行压缩成形从而得到筒状成形体；排出压入工序，在将该筒成形体从该筒状腔室排出的同时压入到具有与筒状腔室同轴的内周面的金属制筒状外壳中；和热固化工序，将筒状成形体连同筒状外壳一起加热而使热固性树脂固化。通过使压入到筒状外壳中的筒状成形体热固化，筒状成形体发生变化后的筒状粘结磁铁超出预料地热膨胀。结果，得到筒状外壳和筒状粘结磁铁强固地压接而成的外壳一体型粘结磁铁。
文档编号H01F7/02GK102844826SQ201180017988
公开日2012年12月26日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月5日
发明者本蔵义信, 御手洗浩成, 松冈浩, 加藤诚之, 奥村几造 申请人:爱知制钢株式会社