特許 7658715 モータ用焼結磁石およびその製造方法、ならびに永久磁石型同期モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-31

(45)【発行日】2025-04-08

(54)【発明の名称】モータ用焼結磁石およびその製造方法、ならびに永久磁石型同期モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/03 20250101AFI20250401BHJP

   H02K 1/2786 20220101ALI20250401BHJP

【ＦＩ】

H02K15/03

H02K1/2786

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019196103

(22)【出願日】2019-10-29

(65)【公開番号】P2020039251

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2022-09-16

【審判番号】

【審判請求日】2024-03-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(72)【発明者】

【氏名】中島 澄人

(72)【発明者】

【氏名】三角 信弘

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 亨

(72)【発明者】

【氏名】原田 務

(72)【発明者】

【氏名】永野 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】安嶋 龍太

(72)【発明者】

【氏名】三好 啓太

【合議体】

【審判長】小宮 慎司

【審判官】河本 充雄

【審判官】大橋 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１７７２５３号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０８００３号公報（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H02K15/03

H02K 1/2786

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および側面を有する焼結磁石を用意する工程ａと、
前記焼結磁石の前記第１主面の頂上部を部分的に研削することによって前記第１主面の一部に基準平面を形成する工程ｂと、
前記焼結磁石の前記側面の少なくとも一部を研削することによって前記焼結磁石の長さおよび／または幅を規定する面を形成する工程ｃと、
を含み、
前記第１主面は、研削されていない表面を含み、前記研削されていない表面は、前記基準平面の両側において曲面形状を有し、
前記第１主面における前記基準平面の面積は、前記第１主面の面積の５０％以下であり、かつ、前記第１主面のうち研削されていない前記表面は、焼結工程によって形成された黒皮状態に維持されているモータ用焼結磁石として前記第１主面が前記基準平面を含む焼結磁石を作製する、モータ用焼結磁石の製造方法。

【請求項2】

前記焼結磁石の前記第２主面の少なくとも一部を研削することによって、前記基準平面に平行な他の基準平面を前記第２主面に形成する工程ｄを更に含む、請求項１に記載のモータ用焼結磁石の製造方法。

【請求項3】

工程ｂおよび工程ｄを同時に行う、請求項２に記載のモータ用焼結磁石の製造方法。

【請求項4】

工程ｃを工程ａの後に行う、請求項１から３のいずれかに記載のモータ用焼結磁石の製造方法。

【請求項5】

前記第２主面を凹状曲面に加工する工程ｅを更に包含する、請求項１から３のいずれかに記載のモータ用焼結磁石の製造方法。

【請求項6】

凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および側面を有するモータ用焼結磁石であって、
前記第１主面は、基準平面と未加工表面とを含み、前記未加工表面は、前記基準平面の両側において曲面形状を有し、
前記側面は、前記モータ用焼結磁石の長さおよび／または幅を規定する面を有し、
前記第１主面における前記基準平面の面積は、前記第１主面の面積の５０％以下であり、かつ、前記未加工表面は、焼結による黒皮状態に維持されている、モータ用焼結磁石。

【請求項7】

前記焼結磁石の前記第２主面は、前記基準平面に平行な他の基準平面を含む、請求項６に記載のモータ用焼結磁石。

【請求項8】

前記第２主面は凹状曲面を有している、請求項６または７に記載のモータ用焼結磁石。

【請求項9】

ロータとステータとを備える永久磁石型同期モータであって、
前記ロータは鉄心と、前記鉄心に固定された複数の永久磁石と、
を有し、
前記複数の永久磁石のそれぞれは、請求項６から８のいずれかに記載されたモータ用焼結磁石である、永久磁石型同期モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ用焼結磁石の製造方法、モータ用焼結磁石、および、当該モータ用焼結磁石を備える永久磁石型同期モータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ステータの巻線に電流を流すことによってロータを回転させる永久磁石型同期モータ（以下、単に「モータ」と称する場合がある。）の製造方法を開示している。具体的には、ロータの鉄心に埋め込まれる複数の焼結磁石のそれぞれの端部に未加工表面（黒皮部分）を残し、未加工表面が互いに近接するように焼結磁石を配列することが特許文献１に開示されている。未加工表面の磁石特性ばらつきによるモータの性能に影響しないように焼結磁石の配置に工夫がされている。焼結磁石の形状は多様であり、それぞれ、ロータの鉄心に設けられた開口部に埋め込まれて使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２７１７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されているモータは、焼結磁石の加工コストを低減することが可能になるため、永久磁石型同期モータの性能を落とすことなく、価格の低下を実現することが可能になる。

【0005】

製造コストの更なる低減が可能なモータ用焼結磁石の製造方法、モータ用焼結磁石、および、永久磁石型同期モータの開発が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のモータ用焼結磁石の製造方法は、一態様において、凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および側面を有する焼結磁石を用意する工程ａと、前記焼結磁石の前記第１主面の頂上部を部分的に研削することによって前記第１主面の一部に基準平面を形成する工程ｂと、前記焼結磁石の前記側面の少なくとも一部を研削することによって前記焼結磁石の長さおよび／または幅を規定する面を形成する工程ｃとを含み、モータ用焼結磁石として前記第１主面が前記基準平面を含む焼結磁石を作製する。

【0007】

ある実施形態において、前記第１主面は、研削されていない表面を含む。

【0008】

ある実施形態において、前記研削されていない表面は、前記基準平面の両側において曲面形状を有する。

【0009】

ある実施形態において、前記焼結磁石の前記第２主面の少なくとも一部を研削することによって、前記基準平面に平行な他の基準平面を前記第２主面に形成する工程ｄを更に含む。

【0010】

ある実施形態において、工程ｂおよび工程ｄを同時に行う。

【0011】

ある実施形態において、工程ｃを工程ａの後に行う。

【0012】

ある実施形態において、前記第２主面を凹状曲面に加工する工程ｅを更に包含する。

【0013】

ある実施形態において、前記第１主面における前記基準平面の面積は、前記第１主面の面積の５０％以下である。

【0014】

ある実施形態において、前記第１主面のうち研削されていない前記表面は、焼結工程によって形成された黒皮状態に維持されている。

【0015】

本開示のモータ用焼結磁石は、一態様において、凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および側面を有するモータ用焼結磁石であって、前記第１主面は、基準平面を含み、前記側面は、前記モータ用焼結磁石の長さおよび／または幅を規定する面を有する。

【0016】

ある実施形態において、前記第１主面は、未加工表面を含む。

【0017】

ある実施形態において、前記未加工表面は、前記基準平面の両側において曲面形状を有する。

【0018】

ある実施形態において、前記焼結磁石の前記第２主面は、前記基準平面に平行な他の基準平面を含む。

【0019】

ある実施形態において、前記第２主面は凹状曲面を有している。

【0020】

ある実施形態において、前記第１主面における前記基準平面の面積は、前記第１主面の面積の５０％以下である。

【0021】

本開示の永久磁石型同期モータは、一態様において、ロータとステータとを備え、前記ロータは鉄心と、前記鉄心に固定された複数の永久磁石とを有し、前記複数の永久磁石のそれぞれは、上記いずれかに記載されたモータ用焼結磁石である。

【発明の効果】

【0022】

本開示の実施形態によれば、モータの性能を低下させることなく、磁石材料の歩留り向上および研削加工の工程時間短縮を実現し得るモータ用焼結磁石の製造方法が提供される。このため、高性能なモータ用焼結磁石および永久磁石型同期モータの製造コストを低下させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来の埋込磁石構造を有する永久磁石型同期モータの構成例を模式的に示す断面図である。

【図2】かまぼこ型磁石を作製する従来の方法を説明するための工程断面図である。

【図3】本開示によるモータ用焼結磁石の実施形態（左側）および比較例（右側）の形状例を示す斜視図である。

【図4】本開示によるモータ用焼結磁石の実施形態（左側）および比較例（右側）の形状例を示す断面図である。

【図5】本開示によるモータ用焼結磁石の製造方法の実施形態を説明するための工程断面図である。

【図6】焼結磁石の第１主面の頂上部を部分的に研削する工程を模式的に示す斜視図である。

【図7】焼結磁石の側面を研削することによって焼結磁石の幅を規定する面を形成する工程を模式的に示す斜視図である。

【図8】本開示の実施形態におけるロータ鉄心の構成例を模式的に示す断面図である。

【図9】図８のロータ鉄心に磁石が埋め込まれた状態を模式的に示す断面図である。

【図10】本開示によるモータ用焼結磁石（弓型）の製造方法の実施形態を説明するための工程断面図である。

【図11】本開示の実施形態による永久磁石型同期モータの構成例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

永久磁石（以下、単に「磁石」という。）は、種々の形状に加工されて様々な用途に利用されている。希土類磁石は、優れた磁気特性を有しており、広く利用されている。その中でも、ネオジム磁石として知られているＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを必ず含む遷移金属元素）は、優れた磁気特性と他の希土類磁石（例えばサマリウムコバルト磁石）と比べて比較的材料費が安価なことから広く利用されている。

【0025】

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の磁石は、以下の方法で製造される。

【0026】

まず、所望の組成を有するＲ－Ｔ－Ｂ系合金の粉末を用意する。合金粉末をプレス成形によって所望の形状を有する粉末成形体を作製する。粉末成形体を焼結することによって焼結体を得る。必要に応じて、焼結体は時効処理などの熱処理を受ける。焼結体は、熱処理の前または後に機械加工を受けて所望の大きさおよび形状の磁石となる。その後、磁石は、機械加工によって磁石表面に付着した研削加工粉や研削液（冷却液）を除去するために洗浄される。耐食性向上等の目的のため、種々の表面処理が施される場合もある。着磁工程を経て、焼結体は永久磁石として機能することになる。なお、本明細書では、便宜上、着磁される前の状態にある焼結体も広く「磁石」と呼ぶことにする。

【0027】

このようにして作製されるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、永久磁石型同期モータに広く利用されている。このようなモータでは、例えば、ステータのティースに巻かれた銅線(巻線)が形成する回転磁界によってトルクを発生させる。軟磁性材料から形成されたロータの鉄心（コア）には、複数のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が取り付けられる。永久磁石同期モータには、表面磁石型と埋込磁石型がある。例えば、埋込磁石型のモータでは、ロータの鉄心内部に形成した複数の開口部（孔または凹部）のそれぞれに焼結磁石が埋め込まれて使用される。鉄心内部に透磁率の低い空隙が生じると、ロータの磁気抵抗が増大し、モータの特性が劣化してしまう。このため、焼結磁石の形状およびサイズと、ロータの鉄心内部に設ける開口部の形状およびサイズとを正確に整合させることが行われている。

【0028】

ロータの鉄心内部に設けられる磁石埋込用の開口部は、平面に囲まれた単純な形状以外にも、一般には、「かまぼこ型」または「弓型（アーク型）」と呼ばれるような曲面を含む形状を有していることがある。これは、モータの回転動作中にロータ内部を通る磁束の分布を精密に制御することがモータの性能を高めるために必要であり、焼結磁石の形状および配置が重要になるからである。このため、焼結磁石の加工は時間をかけて精密に行われ、削り取られた材料が全体に占める割合も増加する傾向にある。このことは、材料利用率、すなわち歩留りの低下を招く。高価な希土類元素を含む磁石材料は、削り取られた後、研削加工粉（スラッジ）などから再生利用され得るが、製造コストの増加は避けられない。

【0029】

図１は、従来の埋込磁石構造を有する永久磁石型同期モータの構成例を模式的に示す断面図である。

【0030】

図示される例において、モータ１０００は、ロータ５００とステータ６００とを備える永久磁石型同期モータである。

【0031】

ロータ５００は、回転軸の沿って延びる複数の開口部（孔または凹部）５０を有する鉄心５２と、複数の開口部５０内にそれぞれ配置される複数の永久磁石（焼結磁石）２００とを有している。図１では、鉄心５２の開口部５０に埋め込まれる前の状態にある１個の永久磁石（単に「磁石」と略記する。）２００が記載されている。実際には、各開口部５０の内部に磁石が埋め込まれる。この例におけるロータ５００は４極であり、４個の磁石２００が埋め込まれる。磁石２００は、ロータ５００の半径方向において外側または内側に着磁されており、ロータ５００の周面では円周方向に沿って方Ｎ極とＳ極とが交互に配列される。ロータ５００の極数は４極に限られず、２極であってもよいし、６極以上であってもよい。

【0032】

ステータ６００は、それぞれが巻線６２を周りに有する複数のティース６４を有している。巻線６２には、不図示のインバータ回路から例えば３相交流電流が流れ、ティース６４の先端からロータ５００の鉄心５２の内部を貫く磁束が生成される。巻線６２が生成するステータ磁束と磁石２００が作るロータ磁束の相互作用により、ロータ５００が所望のトルクおよび速度で回転することが可能になる。

【0033】

図１の例において、磁石２００は「かまぼこ型」の断面形状を有しており、ロータ５００の回転軸方向に同一断面形状をもって延びている。磁石２００の形状は「かまぼこ型」に限定されない。磁石２００の形状およびサイズは、鉄心５２の開口部５０の形状およびサイズに整合している。このような磁石２００を作製するためには、例えば、以下に説明する加工が行われてきた。

【0034】

図２を参照して、かまぼこ型の磁石２００を作製する従来の方法を説明する。

【0035】

まず、図２のステップＳ１に示すように、磁石の最終的な断面よりも大きな断面を有する磁石２００を用意する。具体的には、粉末冶金技術により、磁石材料の粉末成形体を焼結して焼結磁石２００を得る。この焼結磁石２００は、凸状の第１主面１０と、第１主面１０の反対側の第２主面２０と、４つの側面３０とを有する。次に、ステップＳ２のＡ－Ａ線で示される平面を基準面として露出させるように、焼結磁石２００の第１主面１０を加工する。この加工は「基準面加工」と呼ばれる。こうして、ステップＳ３に示すように、フラットな基準平面１０Ｓを第１主面１０に形成する。また、焼結磁石２００の側面３０を研磨することによって焼結磁石２００の長さおよび幅を規定する基準面も形成する。

【0036】

「焼結磁石の長さおよび／または幅」とは、前記基準表面に平行な方向における焼結磁石のサイズを意味する。また、「焼結磁石の長さおよび／または幅を規定する面」は、典型的には、第１主面の基準表面に対して垂直である。

【0037】

この後、ステップＳ４では、破線で示される曲面１０Ｒを形成するように第１主面１０の全体に対して形状加工を行う。この形状加工は、曲面１０Ｒを高い寸法精度で形成することが求められる。以下、焼結磁石２００を曲面形状に加工することを「姿加工」という場合がある。こうして、ステップＳ５において、図１に示されるようなロータ５００の開口部５０の形状およびサイズを有する焼結磁石２００を得る。

【0038】

上述した従来の加工方法によれば、姿加工を行うために、ステップＳ１で用意する磁石２００の大きさを大きくしておく（姿加工を行うための加工の取り代を確保しておく）必要がある。このため、ステップＳ２およびステップＳ４の両方において歩留り（材料利用率）が低下する。さらに、姿加工を行う加工機によって精度の高い加工を行うため、工程の時間が長くなるという問題もある。

【0039】

本発明者は、このような問題の解決を鋭意検討し、焼結磁石の加工形状とモータ性能との関係を調べたところ、焼結磁石の第１主面に対して姿加工を行わずに未加工表面を部分的に残しても、第１主面の中央部に平坦な基準面が存在すれば、モータ性能をほとんど劣化させることなくロータに適切に埋め込むことのできる焼結磁石が実現することを見出して本発明を完成するに至った。これにより、姿加工を行うための加工の取り代を確保することが不要となるため歩留り（材料利用率）を大幅に向上させることができる。更に、基準面加工時の加工の取り代も少なくなり、姿加工も不要となることから工程の時間を短縮することができる。

【0040】

以下、本開示によるモータ用焼結磁石の実施形態を説明する。

【0041】

まず、図３および図４を参照する。図３の左側は、本開示によるモータ用焼結磁石の実施形態の形状例を示す斜視図であり、図３の右側は、従来のモータ用焼結磁石の形状例を示す斜視図である。図３には、モータ用焼結磁石１００の長さＬおよび幅Ｗを示す矢印が記入されている。図４は、本実施形態（左側）および比較例（右側）の形状例を示す断面図である。図４には、モータ用焼結磁石１００の厚さＴを示す矢印が記入されている。

【0042】

図３および図４に示されるように、本実施形態におけるモータ用焼結磁石１００は、凸状の第１主面１０、第１主面１０の反対側の第２主面２０、および側面３０を有する。第１主面１０は、基準平面１０Ｓを含み、側面３０は、モータ用焼結磁石１００の長さおよび／または幅を規定する面３０Ｗ、３０Ｌを有する。このように、モータ用焼結磁石１００には「姿加工」が行われていない。

【0043】

図示されている実施形態において、第１主面１０は、研削されていない表面１０Ｎを含む。研削されていない表面１０Ｎは、基準平面１０Ｓの両側において曲面形状を有する。このような曲面形状は、前述した姿加工によって形成されたものではなく、プレスによって形状が整えられた粉末成形体を焼結することによって形成された形状である。研削されていない表面１０Ｎは、典型的には、「未加工表面」である。そのため、表面１０Ｎは、焼結工程によって形成された黒皮状態に維持されている。なお、本開示において、「研削」の用語は、砥石などを利用して焼結磁石の表面から磁石材料を物理的に除去して「形状」を形成することであり、広く「研磨」を含むものとする。研削されていない表面１０Ｎの一部または全部が、なんらかの「表面処理」を受けていてもよい。この表面処理には、耐候性向上のための化学的または物理的な処理、メッキなどの金属層の堆積、樹脂の塗布などを含む。また、研削されていない表面１０Ｎの一部に意図せずに生じた突起部、または、付着した不要物の除去は、「研削」に含まれず、必要に応じて行われていてもよい。更に、メッキまたは樹脂塗装などの表面処理を行う際に、密着性を向上させるための加工（例えば、ショットブラストやバレル研磨等）も、「研削」に含まれず、必要に応じて行われ得る。

【0044】

好ましい実施形態において、第１主面１０における基準平面１０Ｓの面積は、第１主面１０の面積の５０％以下であり、更に好ましくは、４０％以下である。基準平面１０Ｓの幅は、例えば、約１ｍｍ以上約５ｍｍ以下である。基準平面１０Ｓの幅がこれよりも小さいと、基準面としての機能を十分に果たさなくなり、これよりも大きいと材料および研削時間が無駄になる。

【0045】

なお、図３および図４に示されるモータ用焼結磁石１００には、焼結磁石２００の長さＬを規定する基準面３０Ｌと、焼結磁石２００の幅Ｗを規定する基準面３０Ｗが形成されている。

【0046】

次に、図５を参照しながら、本開示の実施形態におけるモータ用焼結磁石の製造方法を説明する。図５は、本開示によるモータ用焼結磁石の製造方法の実施形態を説明するための工程断面図である。

【0047】

まず、工程ａにおいて、凸状の第１主面１０、第１主面１０の反対側の第２主面２０、および側面３０を有する焼結磁石１００を用意する。この例において、第２主面２０は実質的に平坦面である。本開示によれば、上述した従来の方法と比べて、磁石の最終的な断面よりも大きな断面を用意する必要がない。すなわち、最終的な磁石の大きさが同じの場合、従来の方法（磁石２００）に比べて、用意する焼結磁石１００の大きさを小さくすることができる。これにより、歩留り（材料利用率）を向上させることができる。例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の場合、姿加工を無くすことにより、５％以上、典型的には１０％以上の歩留り（材料利用率）向上を実現することが可能になる。

【0048】

工程ｂにおいて、焼結磁石１００の第１主面１０の頂上部を部分的に研削することによって第１主面１０の一部に基準平面１０Ｓを形成する。この例では、図５のＢ－Ｂ破線で示される面が露出するまで研削加工が行われる。本開示の実施形態によれば、従来の方法におけるステップＳ２と比べて、姿加工の取り代を確保することが不要になることで、工程ｂにおける加工の取り代も少なくなり工程の時間を短くすることができる。こうして、焼結磁石１００の厚さＴが設計値に達することになる。なお、第１主面１０の頂上部を部分的に研削するとき、第２主面２０が同時に研削されてもよい。第２主面２０を研削することにより、基準平面１０Ｓに平行な他の基準平面が第２主面に形成される（工程ｄ）。これにより、焼結磁石１００の厚さＴおよび次工程の工程ｃにおける長さおよび／または幅の寸法をより高い精度で規定することができる。

【0049】

次に、工程ｃでは、焼結磁石１００の側面３０の少なくとも一部を研削することによって焼結磁石２００の長さＬおよび／または幅Ｗを規定する面を形成する。この例では、図５のＣ１－Ｃ１破線で示される面およびＣ２－Ｃ２破線で示される面が露出するまで研削加工が行われる。図５には、焼結磁石１００の幅Ｗを規定する面３０Ｗが記載されているが、焼結磁石１００の長さＬを規定する面も形成され得る。このように本開示の実施形態におけるモータ用焼結磁石の製造方法は、モータ用焼結磁石として第１主面が基準平面を含む焼結磁石を作製する。すなわち、曲面形状に加工する（姿加工）工程（前記ステップＳ４）は行わない。

【0050】

図６は、工程ｂの研削加工に使用され得る加工機７００の構成例を模式的に示している。この加工機７００は、回転する一対の研削ホイール７０を備えている。研削ホイール７０は、互いに平行に対向している。各研削ホイール７０は、平面上の砥石層を有している。このような研削ホイール７０は、ダイヤモンド砥粒（粒径１００μｍ～２００μｍ）を電着することにより作製され得る。高い加工精度を得るためには、適宜、研削ホイール７０は、新しい部品と交換する必要がある。

【0051】

このような加工機７００によれば、研削ホイール７０によって焼結磁石１００に接する両面を研削して焼結磁石１００の厚さＴを調整することができる。一方、図７は、工程ｃの研削加工の様子を模式的に示している。この研削工程は、図６の加工機７００と同様の構成を備える加工機８００によって実行可能である。加工機８００は、回転する一対の研削ホイール８０が焼結磁石１００の側面を研削して焼結磁石１００の幅Ｗを調整することができる。加工機７００の研削ホイール７０の間隔を変更することにより、同一の加工機７００を用いて焼結磁石１００の幅Ｗを調整してもよい。

【0052】

これらの研削加工は、これらの装置に限定されず、他の構成の研削装置を用いて行ってもよい。なお、焼結磁石１００の長さＬの研削も公知の加工機を用いて行うことができる。これらの平坦な加工面を形成する研削は、曲面形状を得るための「姿加工」に比べて容易である。図６および図７に例示される加工機では、焼結磁石１００の両面を同時に研削し得るが、研削加工は片面ずつ行ってもよい。研削加工時には研削部分に研削液が供給される。

【0053】

こうして、第１主面１０が基準平面１０Ｓを含む焼結磁石１００が得られる。図５の最下段に示されるように、第１主面１０は、研削されていない表面１０Ｎを含む。研削されていない表面１０Ｎは、基準平面１０Ｓの両側において曲面形状を有する。この曲面は、典型的には未加工表面であり、焼結工程によって形成された黒皮状態に維持されている。本実施形態にける基準平面１０Ｓは、最終的にモータに埋め込まれて使用されている状態でも平面形状を保持している点で、従来の製造途中における基準平面とは異なる。

【0054】

このようにして製造された磁石は、着磁された後、永久磁石同期モータの製造に使用される。以下、ロータへの埋め込みについて説明する。

【0055】

図８は、本実施形態におけるロータ５００の鉄心５２の構成例を模式的に示す断面図である。図９は、図８の鉄心に磁石１００が埋め込まれた状態を模式的に示す断面図である。

【0056】

図８の鉄心５２は、複数の開口部５２０を有している。各開口部５２０は、焼結磁石１００の第１主面１０における基準平面１０Ｓに対向する平面部１０Ｆと、焼結磁石１００の第２主面２０に対向する平面部２０Ｆと、焼結磁石１００の側面３０Ｗに対向する平面部３０Ｆとを有している。

【0057】

図９に示されるように、焼結磁石１００の研削されていない表面１０Ｎと鉄心５２との間には、隙間Ｇが形成され得る。この隙間Ｇは、焼結磁石１００ごとに表面１０Ｎの形状または寸法に「ばらつき」が生じても、それを吸収して表面１０Ｎと鉄心５２とが物理的に干渉することが無いように設計される。焼結磁石１００の研削されていない表面１０Ｎは、典型的には未加工表面であるため、表面粗度が高く、焼結の状態に応じて形状および寸法に「ばらつき」が生じやすい。

【0058】

図９に示される例において、焼結磁石１００の研削されていない表面１０Ｎの位置は、隣接する他の焼結磁石１００に近い。表面１０Ｎには、焼結工程またはその後の熱処理などによって酸化されている可能性があり、表面領域の磁石特性は焼結磁石１００の内部における磁石特性に比べて劣化している可能性がある。このため、従来は、磁石特性が劣化した黒皮部分を研削によって除去することが必要と考えられていた。本発明者は、そのような技術常識にとらわれることなく、焼結磁石１００の第１主面１０の５０％以上のエリアに黒皮を残しても、モータ性能の低下が避けられることを見出した。

【0059】

本開示の実施形態における焼結磁石１００の形状は、「かまぼこ型」に限定されず、「弓型」であってもよい。

【0060】

図１０を参照して、弓型の焼結磁石を得る実施形態を簡単に説明する。図１０は、本開示によるモータ用焼結磁石の製造方法の実施形態を説明するための工程断面図である。

【0061】

まず、工程ａにおいて、凸状の第１主面１０、第１主面１０の反対側の第２主面２０、および側面３０を有する焼結磁石１００を用意する。この焼結磁石１００の断面において、第１主面１０は凸状であり、第２主面２０は凹状である。

【0062】

工程ｂにおいて、焼結磁石１００の第１主面１０の頂上部を部分的に研削することによって第１主面１０の一部に基準平面１０Ｓを形成する。この例では、図５のＢ－Ｂ破線で示される面が露出するまで研削加工が行われる。こうして、焼結磁石１００の厚さＴが設計値に達することになる。なお、第１主面１０の頂上部を部分的に研削するとき、第２主面２０を同時または別々に研削することにより、基準平面１０Ｓに平行な他の基準平面を第２主面に形成してもよい（工程ｄ）。

【0063】

工程ｃでは、焼結磁石１００の側面３０の少なくとも一部を研削することによって焼結磁石２００の長さＬおよび／または幅Ｗを規定する面を形成する。図１０のＣ１－Ｃ１破線で示される面およびＣ２－Ｃ２破線で示される面が露出するまで研削加工が行われる。その結果、焼結磁石１００の幅Ｗを規定する面（基準平面）３０Ｗが形成される。なお、他の側面３０を研削することにより、焼結磁石１００の長さＬを規定する面（基準平面）も形成され得る。

【0064】

次に、工程ｅにおいて、第２主面２０に対して姿加工を行い、第２主面２０から黒皮を除去して曲面２０Ｒを形成（凹状曲面に加工）する。

【0065】

こうして、第１主面１０は、研削されていない表面１０Ｎを含み、第２主面２０の全体は研削されたモータ用焼結磁石が得られる。研削されていない表面１０Ｎは、基準平面１０Ｓの両側において曲面形状を有しており、焼結磁石１００の断面は全体として弓型である。なお、第２主面２０に対する姿加工（工程ｅ）は省略してもよい。

【0066】

本発明は、様々な組成の希土類焼結磁石に適用して効果がある。特に、研削が難しい硬い磁石材料の場合、効果は顕著である。また、研削加工を行わずに焼結表面を未加工のまま残しておくことの悪い影響は、もともとの磁石性能が高い場合に相対的に無視できるようになる。このため、本発明は、ＤｙまたはＴｂを含有する高性能希土類磁石に適用して優れた効果を発現する。

【0067】

図１１は、本開示の実施形態による永久磁石型同期モータの構成例を模式的に示す断面図である。この例における永久磁石同期モータ１１００は、ロータ５００とステータ６００とを備え、ステータ６００の構成は、基本的には、図１のモータ１０００と同様の構成を有している。ただし、本実施形態におけるモータ１１００は、上記の実施形態における焼結磁石２００がロータ５００の鉄心５２に表面に固定された表面実装型である。本開示による焼結磁石２００は、埋込型および表面実装型のいずれのモータに用いることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本開示のモータ用焼結磁石およびその製造方法、ならびに永久磁石型同期モータは、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車などに広く使用することができる。また、発電機にも利用され得る。

【符号の説明】

【0069】

１０・・・第１主面、１０Ｓ・・・基準平面、２０・・・第２主面、３０・・・側面、５０・・・開口部、５２・・・鉄心、６２・・・巻線、６４・・・ティース、１００・・・焼結磁石、２００・・・焼結磁石、５００・・・ロータ、６００・・・ステータ、１０００・・・永久磁石型同期モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】