JP2025098921A - Magnet unit manufacturing method and magnet unit - Google Patents
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Abstract
【課題】保持部材の変形を抑制可能な磁石ユニットの製造方法および磁石ユニットを提供する。【解決手段】複数のスロットが設けられた保持部材と、前記複数のスロットそれぞれの内部に配置されたボンド磁石と、を有する磁石ユニットの製造方法が提供される。前記製造方法は、前記複数のスロットそれぞれの一端側の開口から、複数のゲートそれぞれを介して磁石材料を注入する工程と、前記複数のゲートにおける前記磁石材料を切断する工程と、を備え、前記複数のゲートそれぞれの断面積は、前記複数のスロットそれぞれの内部において、前記磁石材料の内部圧力が、前記保持部材が塑性変形する閾値を超えないように設定され、前記閾値は、前記保持部材の形状に基づいて算出される。【選択図】図3[Problem] To provide a magnet unit and a manufacturing method thereof capable of suppressing deformation of a holding member. [Solution] A manufacturing method of a magnet unit is provided, the magnet unit having a holding member with a plurality of slots and a bonded magnet disposed inside each of the plurality of slots. The manufacturing method includes the steps of injecting a magnetic material through a plurality of gates from an opening on one end side of each of the plurality of slots, and cutting the magnetic material at the plurality of gates, the cross-sectional area of each of the plurality of gates being set such that the internal pressure of the magnetic material inside each of the plurality of slots does not exceed a threshold value at which the holding member undergoes plastic deformation, the threshold value being calculated based on the shape of the holding member. [Selected Figure] Figure 3
Description
本開示は、磁石ユニットの製造方法および磁石ユニットに関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing a magnet unit and a magnet unit.
特許文献1には、ロータコアの孔に埋め込まれた磁石を含む埋込磁石型モータが記載されている。ロータコアの孔には、ボンド磁石が射出成形によって形成される。
ロータコア等の磁石ユニットの孔にボンド磁石の材料を射出成形する際に、孔の内部に発生する内部圧力によって、磁石ユニットの保持部材が変形するという不具合が生じる場合があった。 When the material of the bonded magnet is injection molded into the hole of the magnet unit such as the rotor core, the internal pressure generated inside the hole can cause the retaining member of the magnet unit to deform.
本開示に係る実施形態は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、保持部材の変形を抑制可能な磁石ユニットの製造方法および磁石ユニットを提供することを目的とする。 The embodiments of the present disclosure have been made in consideration of the above-mentioned problems, and aim to provide a magnet unit and a manufacturing method thereof that can suppress deformation of the retaining member.
本開示の一態様では、複数のスロットが設けられた保持部材と、前記複数のスロットそれぞれの内部に配置されたボンド磁石と、を有する磁石ユニットの製造方法が提供される。前記製造方法は、前記複数のスロットそれぞれの一端側の開口から、複数のゲートそれぞれを介して磁石材料を注入する工程と、前記複数のゲートにおける前記磁石材料を切断する工程と、を備え、前記複数のゲートそれぞれの断面積は、前記複数のスロットそれぞれの内部において、前記磁石材料の内部圧力が、前記保持部材が塑性変形する閾値を超えないように設定され、前記閾値は、前記保持部材の形状に基づいて算出される。 In one aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a magnet unit having a holding member with multiple slots and a bonded magnet disposed inside each of the multiple slots is provided. The method includes the steps of injecting a magnetic material through each of multiple gates from an opening on one end side of each of the multiple slots, and cutting the magnetic material at the multiple gates, and the cross-sectional area of each of the multiple gates is set so that the internal pressure of the magnetic material inside each of the multiple slots does not exceed a threshold value at which the holding member undergoes plastic deformation, and the threshold value is calculated based on the shape of the holding member.
本開示の一態様に係る磁石ユニットは、複数のスロットが設けられた保持部材と、前記複数のスロットそれぞれの内部に配置されたボンド磁石と、を有する。磁石ユニットは、中心軸に沿って貫通した複数のスロットが形成された1対の端面を備え、前記ボンド磁石は、前記1対の端面の一方側から磁石材料が前記スロットの内部に注入された際に形成されたゲート痕を有し、前記中心軸を基準として、径方向の距離が異なる前記ゲート痕同士の面積が異なる、磁石ユニット。 A magnet unit according to one aspect of the present disclosure includes a holding member having a plurality of slots and a bonded magnet disposed inside each of the plurality of slots. The magnet unit includes a pair of end faces having a plurality of slots formed therethrough along a central axis, the bonded magnet having a gate mark formed when a magnetic material is injected into the slot from one side of the pair of end faces, and the gate marks having different radial distances from each other with respect to the central axis have different areas.
本開示に係る実施形態によれば、保持部材の変形を抑制可能な磁石ユニットの製造方法および磁石ユニットを提供できる。 Embodiments of the present disclosure provide a magnet unit and a manufacturing method thereof that can suppress deformation of the retaining member.
以下、図面を参照し、本開示の実施形態に係る磁石ユニット及び磁石ユニットの製造方法について説明する。以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための磁石ユニット及び磁石ユニットの製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。以下の説明において、「面積」とは、特段の断りがない限り平面視における「面積」を意味する。また、「形状」は、大きさを含む概念として用いられる。例えば、2つの形状が互いに相似しているが大きさが異なる場合には、当該2つの形状は異なることになる。 The magnet unit and the manufacturing method of the magnet unit according to the embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The embodiments shown below are examples of the magnet unit and the manufacturing method of the magnet unit for realizing the technical idea of the present embodiment, and are not limited to the following. Furthermore, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments are merely explanatory examples, and are not intended to limit the scope of the present disclosure, unless otherwise specified. The size, positional relationship, etc. of the components shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. In the following explanation, the same name and symbol indicate the same or similar components, and detailed explanations will be omitted as appropriate. In the following explanation, "area" means "area" in a planar view unless otherwise specified. Furthermore, "shape" is used as a concept including size. For example, if two shapes are similar to each other but have different sizes, the two shapes are different.
<1.第1実施形態>
(1.1.磁石ユニット1)
図1および図2を用いて、第1実施形態に係る磁石ユニット1を説明する。磁石ユニット1は、一例としてロータコアであり、保持部材10と、複数のボンド磁石40と、を有する。保持部材10は、図1に示すように、一例として円筒状に形成され、保持部材10の中心軸Aに沿った外側面13と、中心軸Aに直交する1対の端面である第1端面11および第2端面12を備える。保持部材10には、中心軸Aに沿って第1端面11から第2端面12にかけて貫通した孔としての複数のスロット14が設けられている。複数のボンド磁石40それぞれは、複数のスロット14それぞれの内部に配置されている。ボンド磁石40の第1端面11側に露出した露出面41には、ゲート痕50が形成されている。
1. First embodiment
(1.1. Magnet unit 1)
A
保持部材10は磁性体であってもよく、一例として、保持部材10は、第2端面12から第1端面11に向かう方向に積層された複数の鋼板から構成される積層鋼板でもよい。積層鋼板は、例えば電磁鋼板でもよい。
The
ボンド磁石40は、樹脂と、磁性粉末とを含む。樹脂は、磁石材料30を構成する樹脂として後述する材料を用いることができる。磁性粉末は、磁石材料30を構成する磁性粉末として後述する材料を用いることができる。一例として、ボンド磁石40は、樹脂と、SmFeN系磁性粉末とを有することができる。ボンド磁石40における磁性粉末の含有率は、50体積%以上であることが好ましく、60体積%以上であることがより好ましい。これにより、ボンド磁石40の残留磁束密度を向上させることができる。ボンド磁石40における磁性粉末の充填率の体積割合は、ボンド磁石40の一部の断面から算出してもよい。例えば、ボンド磁石40の一部の断面の走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)像を撮影し、そのSEM像におけるボンド磁石40の面積に対する磁性粉末の面積の割合を、ボンド磁石40における磁性粉末の充填率の体積割合と見做してもよい。
The bonded
保持部材10に設けられた複数のスロット14の形状、サイズ、数等は、磁石ユニット1の磁気特性の目標値に応じて設定される。一例として、複数のスロット14の数は、2以上であり、8以上であってよく、30以上であってもよい。
The shape, size, number, etc. of the
好ましくは、磁石ユニット1は、中心軸Aを基準とした回転対称性を備える。本実施形態では、一例として、中心軸Aを基準として4回対称となるように、保持部材10にスロット14が設けられている。すなわち、図2に示すように、平面視において、中心軸Aを基準として、90°ごとの回転対称性を備えるようにスロット14が形成される。スロット14は、平面視において保持部材10の外側面13と逆方向に円弧状に反った外側スロット14aと、外側スロット14aよりも中心軸A側に配置され、外側スロット14aと同じ方向に円弧状に反った内側スロット14bを備える。内側スロット14bは、3つに分割されており、1つの中央部14b1と2つの端部14b2を含む。
Preferably, the
なお、複数のスロット14の平面視における形状は、全て互いに相似形(すなわち、一方を拡大または縮小すると、他方と略一致する形状)としてもよく、一部を互いに相似形として、他部を異なる形状としてもよい。この場合には、中心軸Aを基準とする回転対称性を備える領域において、相似形を備える複数のスロット14と、1つまたは複数の異なる形のスロット14とを混在させる態様であってよい。
The shapes of the
複数のスロット14における幅Wと深さHとの比率は、1/10≦W/H≦1/50の関係が満たされることが好ましく、1/20≦W/H≦1/50の関係が満たされることが更に好ましい。このように、幅Wに対して深さHが大きくなるほど、複数のスロット14を同時に充填することが困難となるため、本開示の技術的思想の効果を得やすくなる。また、平面視において、最も大きいスロット14の面積をSmax、最も小さいスロット14の面積をSminとした場合に、1/1≦Smin/Smax≦1/10の関係が満たされることが好ましい。このように、平面視における複数のスロット14同士での面積の差が大きくなるほど、複数のスロット14を同時に充填することが困難となるため、本開示の技術的思想の効果を得やすくなる。
It is preferable that the ratio of the width W to the depth H of the
ボンド磁石40の露出面41に形成されたゲート痕50は、第1端面11側から磁石材料30がスロット14の内部に注入される際に形成される。一例として、ゲート痕50は、露出面41において、例えば凸形状を有する。ゲート痕50の平面視における形状は、例えば円形、楕円形または小判型である。ゲート痕50は、1つのボンド磁石40に1つ以上設けられる。
The
ゲート痕50は、第1ゲート痕50aと第2ゲート痕50bを含む。ゲート痕50は、中心軸Aを基準とした距離が異なると面積が異なる。第1ゲート痕50aは、中心軸Aを基準として、平面視における距離(以下、単に距離ともいう)が第2ゲート痕50bよりも長い位置にあり、第1ゲート痕50aの面積は、第2ゲート痕50bの面積よりも大きい。図2に示すように、内側スロット14bの中央部14b1は、第2ゲート痕50bを備え、内側スロット14bの端部14b2および外側スロット14aは、第1ゲート痕50aを備える。
The
(1.2.磁石ユニット1の製造方法)
以下、図3~図9を用いて、本開示における磁石ユニット1の製造方法について詳述する。なお、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
(1.2. Manufacturing method of magnet unit 1)
The manufacturing method of the
図3に示すように、実施形態の磁石ユニット1の製造工程は、閾値算出工程S100と、ゲート面積設定工程S200と、配置工程S300と、注入工程S400と、取り出し工程S500と、を有する。以下、各工程を詳細に説明する。
As shown in FIG. 3, the manufacturing process of the
(1.2.1.閾値算出工程)
閾値算出工程(S100)では、後続の注入工程(S400)において磁石材料30をスロット14内部に注入する際に発生する内部圧力の閾値を算出する。一例として、当該閾値は、保持部材10の形状に基づいて強度解析シミュレーションを行うことにより、磁石ユニット1が塑性変形する圧力として求めることができる。
(1.2.1. Threshold calculation process)
In the threshold calculation step (S100), a threshold of the internal pressure generated when the
具体的には、例えば、周知の有限要素法解析ソフトウェアを用いて、強度解析シミュレーションを行う。当該シミュレーションでは、保持部材10の形状を示す3次元モデルデータ、および保持部材10の材料に関する情報を、入力パラメータとして強度解析を行う。保持部材10の材料に関する情報としては、例えば、材料、材質(規格)、メーカ、ヤング率、ポアソン比、降伏応力(F1)、引っ張り強さ、線膨張係数などを挙げることができる。
Specifically, for example, a strength analysis simulation is performed using well-known finite element analysis software. In this simulation, strength analysis is performed using three-dimensional model data showing the shape of the holding
一例として、図4に示す形状の保持部材10について、強度解析シミュレーションを行う場合、スロット14内の内部圧力による塑性変形が起こりそうな部位として、内側スロット14bの端部14b2と外側面13との間の部位B1、内側スロット14bの中央部14b1と端部14b2との間の部位B2、外側スロット14aと外側面13との間の部位B3などが挙げられる。そこで、これらの部位について強度解析シミュレーションを行うと、例えば、解析結果として図5に示すグラフが得られる。
As an example, when performing a strength analysis simulation on a retaining
図5に示すグラフでは、注入工程における内部圧力を高めたときに、部位B1~B3において発生し得る相当応力を示す。相当応力が保持部材10の降伏応力F1を上回ると、塑性変形が発生する。図5に示す解析結果からは、内部圧力がP1の時に、部位B3において塑性変形が発生し得ると読み取ることができる。よって、保持部材10のスロット14内部に磁石材料30を注入する際の内部圧力の閾値は、P1と算出される。
The graph in Figure 5 shows the equivalent stress that can occur in parts B1 to B3 when the internal pressure in the injection process is increased. When the equivalent stress exceeds the yield stress F1 of the holding
(1.2.2.ゲート面積設定工程)
ゲート面積設定工程(S200)では、後続の注入工程(S400)において磁石材料30をスロット14内部に注入する際のゲート24(図6参照)の断面積を設定する。なお、本開示において、ゲート24の断面積とは、ゲート24の開口の断面積を意味する。当該断面積は、流動解析シミュレーションを行うことにより設定される。
(1.2.2. Gate area setting process)
In the gate area setting step (S200), a cross-sectional area of the gate 24 (see FIG. 6) is set when the
具体的には、例えば、周知の流動解析ソフトウェアを用いて、磁石材料30のスロット14内への充填に関する流動解析シミュレーションを行う。当該シミュレーションでは、保持部材10の形状を示す3次元モデルデータ、注入工程においてスロット14内に注入される磁石材料30の材料に関する情報、および注入工程を行う際の成形条件に関する情報、ゲート24の断面積に関する情報を、入力パラメータとして流動解析ソフトウェアに入力する。磁石材料30の材料に関する情報としては、材料名、材料の混合比率等を挙げることができる。成形条件に関する情報としては、樹脂温度、金型温度、射出速度(または射出圧力)などが挙げられる。
Specifically, for example, a flow analysis simulation of the filling of the
流動解析シミュレーションを実行すると、入力された形状の保持部材10の各スロット14に、どのような態様で磁石材料30が充填されているかを解析することができる。例えば、保持部材10の各スロット14に磁石材料を注入するゲート24の断面積を一定に設定した場合、内側スロット14bの中央部14b1の充填が完了したタイミングにおいて、他のスロット14(すなわち、内側スロット14bの端部14b2および外側スロット14a)の充填は完了していないといった解析結果が出力される。このように、スロット14ごとの充填タイミングにズレがあると、充填の早いスロット14内部の内部圧力が急激に上昇してしまい、保持部材10に塑性変形が生じる原因となり得る。そのため、本実施形態では、複数のスロット14において略同じタイミングで充填されるように、複数のゲート24それぞれの断面積を設定する。なお、本開示において、「略同じタイミングで充填される」とは、ある時点において、複数のスロット14が充填率90%~100%となっていることを意味し、より好ましくは、複数のスロット14が充填率95%~100%となっていることを意味する。
When the flow analysis simulation is performed, it is possible to analyze how the
具体的には、例えば、複数のゲート24の断面積を、磁石材料30が流れ出すスプルー22(図7、図8参照)からの平面視における距離が長いゲート24ほど大きくなるように設定する。すなわち、中央部14b1に対向するゲート24の断面積を小さくすることにより、他のスロット14(内側スロット14bの端部14b2および外側スロット14a)と同じタイミングで磁石材料30が充填されるように調整することができる。なお、ゲート24の断面形状が円形の場合、ゲート24の直径を設定することにより、ゲート24の断面積を設定してもよい。なお、ゲート24の直径とは、ゲート24の開口の直径を意味する。
Specifically, for example, the cross-sectional area of the
また、流動解析シミュレーションでは、スロット14の充填のタイミングと合わせて、スロット14内部で発生する圧力についても解析する。このようにして、複数のゲート24それぞれの断面積は、複数のスロット14それぞれの内部において、ボンド磁石用材料によって発生する内部圧力が、閾値算出工程(S100)で算出された保持部材10が塑性変形する閾値を超えないように設定される。
In addition, in the flow analysis simulation, the pressure generated inside the
(1.2.3.配置工程)
配置工程(S300)では、保持部材10を金型20に配置する。図6に示すように、金型20は、複数の部品から構成されている。金型20が複数の部品から構成されていることで、保持部材10を金型20によって固定しやすく、また、保持部材10を金型20から容易に取り出すことができる。金型20内には、磁石材料30が流通する複数の流通路21が設けられている。
(1.2.3. Placement process)
In the placement step (S300), the holding
図7および図8は、金型20内に設けられた複数の流通路21を模式的に示している。図7および図8に示すように、複数の流通路21は、上下方向に延びるスプルー22と、スプルーから水平方向に延びる複数のランナー23と、複数のランナー23から保持部材10側に延びる複数のゲート24とを有する。一例として、スプルー22は、保持部材10の中心軸Aの延長線上に配置される。ゲート24は、複数のランナー23の終端に設けられ、第1端面11におけるスロット14の開口に対向して配置される。
7 and 8 show a schematic diagram of a plurality of
金型20内には、さらに、圧力センサ25が設けられる。一例として、図6に示すように、圧力センサ25は、スロット14の第2端面側の開口に対向して配置される。これにより、スロット14内に充填された磁石材料30の内部圧力を正確に測定することができる。
A
図8に示すように、平面視において、流通路21は、保持部材10の中心軸Aを基準として90°ごとの回転対称性を備える。ランナー23は、スプルー22から径方向に延びる延伸部23aと、延伸部23aから分岐する分岐部23bとを備える。このように、スプルー22を保持部材10の中心軸Aの延長線上に配置して、スプルー22から水平方向に延びる複数のランナー23と、複数のランナー23から延びる複数のゲート24とを、中心軸Aを基準として回転対称に設けることにより、各スロット14への磁石材料30の充填を均等に行うことが容易となる。
As shown in FIG. 8, in a plan view, the
また、上述したように、複数のゲート24の断面積は、磁石材料30が流れ出すスプルー22からの距離が長いゲート24ほど大きくなるように設定されている。図8に示すように、ゲート24は、第1ゲート24aと第2ゲート24bを含む。第1ゲート24aは、スプルー22を基準として、第2ゲート24bよりも距離が長く、第1ゲート24aの弾面積は、第2ゲート24bの断面積よりも大きい。
As described above, the cross-sectional area of the
(1.2.4.注入工程)
注入工程(S400)では、射出成型によって、複数のスロット14内に磁石材料30を注入して、スロット14内に磁石材料30を充填する。図9に示すように、磁石材料30はスプルー22から金型20内へ射出され、ランナー23およびゲート24を経由して、スロット14に到達する。注入工程は、例えば、スロット14が磁石材料30によって充填されるまで行うことができる。どの程度充填された状態で射出成形を終了とするかは、目標とする磁石ユニットの磁気特性に合わせて適宜設定してよい。
(1.2.4. Injection process)
In the injection process (S400), the
磁石材料30は、樹脂と、磁性粉末とを有する。樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であってよい。樹脂は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の両方を含んでいてもよい。樹脂は、例えば熱可塑性樹脂であるが、熱硬化性樹脂を用いても、本開示における技術的思想を好適に実施することが可能である。
The
熱可塑性樹脂は、例えば、ナイロン樹脂(ポリアミド樹脂);ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン;ポリエステル;ポリカーボネート(PC);ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS);ポリエーテルエーテルケトン(PEEK);ポリアセタール(POM);液晶ポリマー(LCP)などが挙げられる。ナイロン樹脂としては、6ナイロン、11ナイロン、12ナイロンのようなポリラクタム類、6,6ナイロン、6,10ナイロン、6,12ナイロンのようなジカルボン酸とジアミンとの縮合物、6/6,6ナイロン、6/6,10ナイロン、6/12ナイロン、6/6,12ナイロン、6/6,10/6,10ナイロン、6/6,6/6,12ナイロン、6-ナイロン/ポリエーテルのような共重合ポリアミド類、ナイロン6T、ナイロン9T、ナイロンMXD6、芳香族ナイロン、非晶質ナイロン等が挙げられる。熱可塑性樹脂として、例えば12ナイロンを用いることができる。
Examples of thermoplastic resins include nylon resins (polyamide resins); polyolefins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE); polyesters; polycarbonates (PC); polyphenylene sulfide resins (PPS); polyether ether ketones (PEEK); polyacetals (POM); and liquid crystal polymers (LCP). Examples of nylon resins include polylactams such as nylon 6,
磁性粉末は、例えば、SmFeN系、NdFeB系、SmCo系などの希土類磁性粉末が挙げられる。磁性粉末は、SmFeN系磁性粉末であってよい。この場合、磁石材料30は、樹脂と、SmFeN系磁性粉末とを有する。SmFeN系磁性粉末としては、一般式がSmxFe100-x-yNyで表される希土類金属Smと鉄Feと窒素Nからなる窒化物が挙げられる。xは8.1原子%以上10原子%以下、yは13.5原子%以上13.9原子%以下、残部が主としてFeとされることが好ましい。磁性粉末は、Th2Zn17型の結晶構造をもつSmFeN系磁性粉末であってよい。磁性粉末は、SmFeN系異方性磁性粉末であってよい。SmFeN系磁性粉末は、例えば、特開平11-189811号公報に開示された方法により製造できる。磁性粉末は、SmFeN系のコア部とPとOを含む被覆部とを有していてもよい。磁性粉末は、シランカップリング剤等による表面処理が施されていてもよい。
The magnetic powder may be, for example, a rare earth magnetic powder such as SmFeN, NdFeB, or SmCo. The magnetic powder may be a SmFeN magnetic powder. In this case, the
磁性粉末の平均粒径は10μm以下であることが好ましい。これにより、結晶粒径を小さくすることができ、磁性粉末の保磁力を増大させることができる。磁性粉末の平均粒径が小さくなるほど、磁石材料30の流動性が低下する傾向がある。磁性粉末の平均粒径は、6μm以下がより好ましく、4μm以下がさらに好ましい。これにより、磁性粉末の保磁力をさらに増大させることができる。磁性粉末の平均粒径は、1μm以上であることが好ましい。これにより、磁石材料30における磁性粉末の充填率を増大させることができる。磁性粉末の平均粒径は、2μm以上であることがより好ましく、2.5μm以上であることがさらに好ましい。磁性粉末の平均粒径は、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上10μm以下であることがより好ましく2μm以上4μm以下であることがさらに好ましい。平均粒径は、粒度分布における小粒径側からの体積累積50%に相当する粒径として測定され、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置(日本レーザー株式会社のHELOS&RODOS)によって測定できる。
The average particle size of the magnetic powder is preferably 10 μm or less. This allows the crystal grain size to be reduced, and the coercive force of the magnetic powder to be increased. The smaller the average particle size of the magnetic powder, the lower the fluidity of the
磁性粉末の下記で定義されるスパン:
スパン=(D90-D10)/D50
(ここで、粒径D90、D10、D50とは、粒度分布の積算値が90%、10%、50%に相当する粒径である。)は2以下とすることができ、1.5以下が好ましい。2を超えると、保磁力の小さい微小な磁性粉末の割合が増えるため、保磁力が低下する傾向がある。
The span of the magnetic powder is defined as:
Span = (D90 - D10) / D50
(Here, particle sizes D90, D10, and D50 are particle sizes corresponding to 90%, 10%, and 50% of the integrated value of the particle size distribution.) can be 2 or less, and preferably 1.5 or less. If it exceeds 2, the proportion of fine magnetic powder with low coercivity increases, so the coercivity tends to decrease.
磁石材料30における磁性粉末の充填率は、50体積%以上であることが好ましく、60体積%以上であることがより好ましい。これにより、得られるボンド磁石40の残留磁束密度を向上させることができる。
The filling rate of the magnetic powder in the
磁性粉末を配向させたボンド磁石40を得るために、注入工程(S400)において、磁石材料30に配向用の磁場を印加して着磁する工程を行ってもよい。配向用の磁場の印加は、少なくとも樹脂が完全に固まる前に開始する。磁石材料30に磁場を印加することで、磁石材料30に含まれる磁性粉末の磁化容易軸を揃えることができる。磁石材料30に磁場を印加するために、金型20に配向用磁石を設けてもよい。配向用磁石としては、電磁石または永久磁石を用いることができる。配向用磁石として永久磁石を用いる場合は、射出成形と磁場の印加が同時に行われる。配向磁場の大きさは、例えば、637kA/m(8kOe)以上とすることができ、1511kA/m(19kOe)以下とすることができる。
In order to obtain a bonded
(1.2.5.取り出し工程)
取り出し工程(S500)では、金型20から保持部材10を取り外す。これにより、磁石ユニット1が得られる。注入工程(S400)で着磁する工程を行った場合、スロット14の内部に注入された磁石材料30は、取り出された磁石ユニット1ではボンド磁石40となる。ゲート24に残留した磁石材料30は、ゲート24の開口において切断され、スロット14内のボンド磁石40から切り離される。これにより、ボンド磁石40の露出面41にゲート痕50が形成され、ゲート痕50の面積は、ゲート径の断面積と略等しくなる。
(1.2.5. Removal process)
In the removal step (S500), the holding
取り出し工程(S500)の後に、磁石材料30に2次着磁を行う工程を行ってもよい。この場合は、スロット14内に磁石材料30を保持する保持部材10に、2次着磁用の磁場を印加する。着磁方法としては、パルス磁場発生方式、または静磁場発生方式等が挙げられる。着磁する工程における着磁用の磁場の大きさは、例えば、1990kA/m(25kOe)以上とすることができ、4777kA/m(60kOe)以下としてもよい。2次着磁を行う工程における着磁用の磁場は、注入工程(S400)における配向用の磁場よりも大きくすることができる。これにより、スロット14内のボンド磁石40の磁力を最大限引き出した磁石ユニット1が得られる。
After the removal step (S500), a step of secondary magnetization of the
取り出し工程(S500)の後、S600において、磁石ユニット1に不具合があるか否かを判定する。不具合としては、例えば、磁石ユニット1に塑性変形が生じていることや、金型20内に設置した圧力センサ25の計測値が、予め定められた閾値を上回ることなどが挙げられる。
After the removal process (S500), in S600, it is determined whether or not there is a defect in the
磁石ユニット1に不具合がある場合(S600においてYes)、成形条件を変更して改めて射出成型を行う。例えば、金型20内への射出速度が遅いと、スプルー22に近いスロット14に優先的に注入されやすくなる。また、樹脂温度が高いと、磁石材料30の流動性が高くなるので、低い射出圧力でも中心からの距離が長いスロット14に注入されやすくなる。このように成形条件を変更しても不具合が解消されない場合、ゲート面積設定工程(S200)が再度行われる。一方、磁石ユニット1に不具合がない場合、または、不具合が解消された場合(S600においてNo)、製造工程を終了する。
If there is a defect in the magnet unit 1 (Yes in S600), the molding conditions are changed and injection molding is performed again. For example, if the injection speed into the
(1.3.小括)
以上のようにして、本開示における磁石ユニット1は、複数のスロット14が設けられた保持部材10と、複数のスロット14それぞれの内部に配置されたボンド磁石40と、を有する。磁石ユニット1の製造方法は、複数のスロット14それぞれの一端側の開口から、複数のゲート24それぞれを介して磁石材料30を注入する工程と、複数のゲートにおける磁石材料30を切断する工程と、を備える。複数のゲート24それぞれの断面積は、複数のスロット14それぞれの内部において、磁石材料30の内部圧力が、保持部材10が塑性変形する閾値を超えないように設定され、当該閾値は、保持部材10の形状に基づいて算出される。
(1.3. Summary)
As described above, the
このような構成とすることにより、スロット14内に発生する内部圧力を抑制することができ、保持部材10の変形を防止できる。
This configuration makes it possible to suppress the internal pressure generated within the
また、複数のスロット14において同じタイミングで充填されるように、複数のゲート24それぞれの断面積を設定してもよい。このような構成とすることにより、複数のスロット14の一部において磁石材料30の充填が早まることにより、当該スロット14内の内部圧力が急激に上昇することを防ぐことができる。
The cross-sectional area of each of the
また、磁石材料30を注入する工程では、磁石材料30を、保持部材10の中心軸の延長線上に配置されるスプルー22と、スプルー22から磁石ユニット1の径方向に分岐して配置される複数のランナー23と、複数のランナー23の終端である複数のゲート24と、を通過させてスロット14内に注入し、複数のゲート24の断面積は、スプルー22からの距離が長いゲート24ほど大きくなるように設定してもよい。このような構成とすることにより、スプルー22からの距離が長いことで充填されにくいゲート24に流れる磁石材料30の流量を増やすことができ、複数のゲート24を略同じタイミングで充填することが容易となる。
In addition, in the process of injecting the
また、ゲートの断面形状を円形として、ゲートの直径を設定することにより、ゲートの断面積を設定してもよい。このような構成とすることにより、金型20内に設けられたゲート24の断面積を最適な値に設定することが容易となる。
Alternatively, the cross-sectional area of the gate may be set by setting the gate diameter with the cross-sectional shape of the gate being circular. This configuration makes it easy to set the cross-sectional area of the
(1.4.変形例)
図10~図12を参照して、本実施形態の変形例に係る磁石ユニット2を、上記実施形態との相違点を中心に説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
(1.4. Modifications)
10 to 12, a
図10および図11に示すように、変形例に係る磁石ユニット2は、スロット14の形状および個数が上述した磁石ユニット1と異なる。具体的には、磁石ユニット2における内側スロット14bは、3つに分割されておらず、保持部材10の外側面13と逆方向の円弧状に連なっている。また、外側スロット14aが備える第1ゲート痕50aの面積は、内側スロット14bが備える第2ゲート痕50bの面積よりも小さい。
As shown in Figures 10 and 11, the
なお、外側スロット14aに対向するゲート24aの断面積と、内側スロット14bに対向するゲート24bの断面積の大小関係については、そのスロット14の体積や成形条件によって適宜変更して良い。一例として、ゲート24aの直径をB、外側スロット14aの体積をDとして、ゲート24bの直径をA、内側スロット14bの体積をCとした場合、C/D≦0.4の場合、A≦Bとすることが好ましく、2.5≦C/Dの場合、B≦Aとすることが好ましい。
The relationship between the cross-sectional area of the
図12に示すように、磁石ユニット2を製造する際に用いられる金型20内の流通路21では、ランナー23は、スプルー22から径方向に延びる延伸部23aのみを備える。また、第1ゲート24aは、スプルー22を基準として、第2ゲート24bよりも距離が長く、第1ゲート24aの弾面積は、第2ゲート24bの断面積よりも小さい。このように、変形例では、内側スロット14bが連なって体積が大きくなっているため、内側スロット14bに対向する第2ゲート24bの断面積を、外側スロット14aに対向する第1ゲート24aの断面積よりも大きくして、磁石材料30がより多く流れるように設定されている。このような態様の磁石ユニット2であっても、本開示の技術的思想を適用して、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
As shown in FIG. 12, in the
<2.他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、上記に限定されることはない。例えば、上記実施形態では、保持部材10は円筒状に形成されているが、他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、スロット14は外側スロット14aと内側スロット14bを含み、平面視において4回対称の回転対称性を備えているが、この例に限定されることはない。すなわち、外側スロット14aと内側スロット14bとはつながっていてもよく、あるいは、4回対称とは異なるn回対称性を備えていてもよい。具体的には、n=2、6、8などの偶数の回転対称性であってもよく、n=3、5、7などの奇数の回転対称性であってもよい。または、回転対称性を備えていなくともよい。
2. Other embodiments
Although the embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above. For example, in the above embodiment, the holding
また、上記実施形態では、取り出し工程(S500)の後に不具合の有無を確認しているが(S600)、ひとたび適切なゲート24の断面積および成形条件が決まると、当該不具合の有無を確認することなく、閾値算出工程(S100)から取り出し工程(S500)までを行うことで、磁石ユニット1を製造してもよい。
In addition, in the above embodiment, the presence or absence of defects is checked (S600) after the removal process (S500), but once the appropriate cross-sectional area and molding conditions of the
また、上記実施形態では、磁石ユニットの一例として、ロータコアを開示しているが、この態様に限定されることはない。すなわち、本開示の技術的思想は、保持部材とボンド磁石とを備えるロータコア以外の磁石ユニットに適用することもでき、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 In addition, in the above embodiment, a rotor core is disclosed as an example of a magnet unit, but the present invention is not limited to this aspect. In other words, the technical idea of the present disclosure can be applied to magnet units other than a rotor core that includes a retaining member and a bonded magnet, and the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
本開示は、以下の態様を含む。
(付記1)
複数のスロットが設けられた保持部材と、前記複数のスロットそれぞれの内部に配置されたボンド磁石と、を有する磁石ユニットの製造方法であって、前記複数のスロットそれぞれの一端側の開口から、複数のゲートそれぞれを介して磁石材料を注入する工程と、前記複数のゲートにおける前記磁石材料を切断する工程と、を備え、前記複数のゲートそれぞれの断面積は、前記複数のスロットそれぞれの内部において、前記磁石材料の内部圧力が、前記保持部材が塑性変形する閾値を超えないように設定され、前記閾値は、前記保持部材の形状に基づいて算出される、磁石ユニットの製造方法。
(付記2)
前記複数のスロットにおいて略同じタイミングで充填されるように、前記複数のゲートそれぞれの断面積を設定する、付記1に記載の磁石ユニットの製造方法。
(付記3)
前記注入する工程では、前記磁石材料を、前記保持部材の中心軸に沿った方向に配置されるスプルーと、前記スプルーから前記磁石ユニットの径方向に分岐して配置される複数のランナーと、前記複数のランナーの終端である前記複数のゲートと、を通過させて前記スロット内に注入し、前記複数のゲートの断面積を、平面視における前記スプルーからの距離が長いゲートほど大きくなるように設定する、付記1に記載の磁石ユニットの製造方法。
(付記4)
前記スプルーは、前記中心軸の延長線上に配置される、付記3に記載の磁石ユニットの製造方法。
(付記5)
前記ゲートの断面形状は円形である、付記3に記載の磁石ユニットの製造方法。
(付記6)
前記スロットの前記ゲートと反対側の開口に対向するように圧力センサを設置し、当該スロット内に発生する内部圧力を測定する工程を備える、付記1に記載の磁石ユニットの製造方法。
(付記7)
複数のスロットが設けられた保持部材と、前記複数のスロットそれぞれの内部に配置されたボンド磁石と、を有する磁石ユニットであって、前記ボンド磁石は、一方の端面側にゲート痕を有し、前記保持部材の中心軸を基準として、径方向の距離が異なる前記ゲート痕同士の面積が異なる、磁石ユニット。
(付記8)
前記中心軸からの平面視における距離が長い位置にあるゲート痕ほど面積が大きい、付記7に記載の磁石ユニット。
The present disclosure includes the following aspects.
(Appendix 1)
A method for manufacturing a magnet unit having a holding member having a plurality of slots and a bonded magnet arranged inside each of the plurality of slots, the method comprising the steps of: injecting a magnetic material through each of a plurality of gates from an opening on one end side of each of the plurality of slots; and cutting the magnetic material at the plurality of gates, wherein the cross-sectional area of each of the plurality of gates is set such that the internal pressure of the magnetic material inside each of the plurality of slots does not exceed a threshold value at which the holding member undergoes plastic deformation, and the threshold value is calculated based on the shape of the holding member.
(Appendix 2)
The method for manufacturing a magnet unit described in
(Appendix 3)
A method for manufacturing a magnet unit as described in
(Appendix 4)
The method for manufacturing a magnet unit according to claim 3, wherein the sprue is arranged on an extension of the central axis.
(Appendix 5)
The method for manufacturing a magnet unit described in Appendix 3, wherein the cross-sectional shape of the gate is circular.
(Appendix 6)
A method for manufacturing a magnet unit as described in
(Appendix 7)
A magnet unit having a holding member having a plurality of slots and a bonded magnet arranged inside each of the plurality of slots, wherein the bonded magnet has a gate mark on one end face side, and the areas of the gate marks that are different in radial distance from each other based on the central axis of the holding member are different.
(Appendix 8)
The magnet unit according to claim 7, wherein the gate marks have a larger area as they are positioned at a greater distance from the central axis in a planar view.
以上、具体例を参照しつつ、本開示に係る実施形態について説明した。しかし、本開示は、これらの具体例に限定されるものではない。本開示の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本開示の要旨を包含する限り、本開示の範囲に属する。その他、本開示の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本開示の範囲に属するものである。 Above, the embodiments of the present disclosure have been described with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. All forms that a person skilled in the art can implement by appropriately modifying the design based on the above-described embodiments of the present disclosure also fall within the scope of the present disclosure as long as they include the gist of the present disclosure. In addition, within the scope of the concept of the present disclosure, a person skilled in the art can come up with various modifications and amendments, and these modifications and amendments also fall within the scope of the present disclosure.
1、2:磁石ユニット、10:保持部材、11:第1端面、12:第2端面、13:外側面、14:スロット、14a:外側スロット、14b:内側スロット、14b1:中央部、14b2:端部、20:金型、21:流通路、22:スプルー、23:ランナー、24:ゲート、25:圧力センサ、30:磁石材料、40:ボンド磁石、41:露出面、50:ゲート痕、50a:第1ゲート痕、50b:第2ゲート痕。 1, 2: magnet unit, 10: holding member, 11: first end face, 12: second end face, 13: outer surface, 14: slot, 14a: outer slot, 14b: inner slot, 14b1: center, 14b2: end, 20: mold, 21: flow passage, 22: sprue, 23: runner, 24: gate, 25: pressure sensor, 30: magnetic material, 40: bonded magnet, 41: exposed surface, 50: gate mark, 50a: first gate mark, 50b: second gate mark.
Claims (8)
前記複数のスロットそれぞれの一端側の開口から、複数のゲートそれぞれを介して磁石材料を注入する工程と、
前記複数のゲートにおける前記磁石材料を切断する工程と、
を備え、
前記複数のゲートそれぞれの断面積は、前記複数のスロットそれぞれの内部において、前記磁石材料の内部圧力が、前記保持部材が塑性変形する閾値を超えないように設定され、
前記閾値は、前記保持部材の形状に基づいて算出される、磁石ユニットの製造方法。 A manufacturing method of a magnet unit having a holding member having a plurality of slots and a bonded magnet disposed inside each of the plurality of slots, comprising the steps of:
injecting a magnetic material through a plurality of gates from an opening on one end side of each of the plurality of slots;
cutting the magnetic material at the plurality of gates;
Equipped with
a cross-sectional area of each of the gates is set such that an internal pressure of the magnetic material within each of the slots does not exceed a threshold at which the retaining member undergoes plastic deformation;
A method for manufacturing a magnet unit, wherein the threshold value is calculated based on the shape of the holding member.
前記保持部材の中心軸に沿った方向に配置されるスプルーと、前記スプルーから前記磁石ユニットの径方向に分岐して配置される複数のランナーと、前記複数のランナーの終端である前記複数のゲートと、
を通過させて前記スロット内に注入し、
前記複数のゲートの断面積を、平面視における前記スプルーからの距離が長いゲートほど大きくなるように設定する、請求項1に記載の磁石ユニットの製造方法。 In the step of injecting, the magnetic material is
a sprue disposed in a direction along a central axis of the holding member, a plurality of runners disposed branching out from the sprue in a radial direction of the magnet unit, and a plurality of gates which are terminal ends of the plurality of runners;
into the slot,
The method for manufacturing a magnet unit according to claim 1 , wherein the cross-sectional areas of the plurality of gates are set so that the cross-sectional areas of the gates increase as the gate is positioned farther away from the sprue in a plan view.
前記保持部材の中心軸を基準として、径方向の距離が異なる前記ゲート痕同士の面積が異なる、磁石ユニット。 A magnet unit having a holding member having a plurality of slots and a bonded magnet disposed inside each of the plurality of slots, the bonded magnet having a gate mark on one end face side,
A magnet unit, wherein the gate marks that are different in radial distance from each other with respect to the central axis of the holding member have different areas.
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