专利名称：电动机用永久磁铁、以及电动机机壳和电动机装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于电动机用永久磁铁、以及含有永久磁铁的电动机机壳和电动机装置的技术发明。特别是，本发明的永久磁铁，使用了各向异性稀土类粘结磁铁，可以实现电动机装置小型化和高转矩化，并且，本发明的电动机机壳和电动机装置具有优越的耐热性，同时可以使用于有机溶剂(包括液体状态，气体状态)的环境中。例如，浸渍在汽车用汽油和柴油等的石油制品中的燃料泵，可以使用本发明的电动机机壳和电动机装置。
背景技术：
近年来，在电动机领域中，由于使用了各向异性稀土类粘结磁铁，提高了电动机性能。可是，对电动机高性能和小型化的要求越来越高，对电动机性能的提出了更高的要求。
对汽车来说，在高温状态下使用电动机的场合很多，所以对其耐热性的要求很高。并且，当电动机使用于以汽油等代表的有机溶剂媒体中的时候，对其耐腐蚀性的要求也很高。
同样，对上述使用于有机溶剂媒体中的电动机来说，其使用的各向异性稀土类粘结磁铁，不但要求出色的电动机特性和耐热性，而且要求在有机溶剂媒体中具有很强的耐腐蚀性。
在此之前，电动机使用的永久磁铁是具有耐腐蚀性的铁氧体烧结磁铁。但是，很难满足电动机高性能化的要求。因此，为了满足电动机高性能的要求，本发明研究了适用于电动机的各向异性稀土类粘结磁铁。
在此之前的使用于常温和大气之中的各向异性稀土类粘结磁铁，是将各向异性稀土类粉末与双酚A型环氧树脂进行混揉(混合搅拌)之后，再成形而得到的各向异性稀土类粘结磁铁。为了提高该各向异性稀土类粘结磁铁的耐腐蚀性，将其全表面进行了涂层处理，然后粘结在电动机机壳之中。
因为，构成电磁回路的各向异性稀土类粘结磁铁和电动机机壳之间存在了涂层处理层和粘结层，将在电磁回路中产生空气间隙，所以，不能充分发挥出各向异性稀土类粘结磁铁的潜在能力。从而影响了使用了该磁铁的电动机的特性。
更进一步讲，双酚A型环氧树脂的耐热性较差，将很难适用于对耐热性能较高的汽车领域。
此外，双酚A型环氧树脂所构成的各向异性稀土类粘结磁铁的涂层也使用同样的环氧树脂，有机溶剂媒体中的耐腐蚀性能很差。
发明的内容本发明将解决的课题综上所述，在此之前所使用的各向异性稀土类粘结磁铁很难全面满足电动机的高输出特性、耐热性、以及在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性的要求。
本发明的基本思想是，将各向异性稀土类粘结磁铁压入电动机机壳之中，仅在没有被压入的各向异性稀土类粘结磁铁的表面上实施耐腐蚀性的覆盖处理，这样可以消除空气间隙，从而提高电动机的特性。并且可以得到具有充分密封的构造结构。
进一步讲，为了使各向异性稀土类粘结磁铁具有出色的耐热性，本发明不使用以前的双酚A型环氧树脂，而采用苯酚酚醛型环氧树脂。
虽然，苯酚酚醛型环氧树脂的耐热性很出色，但是，与通常使用的双酚A型环氧树脂相比，苯酚酚醛型环氧树脂在常温下的变形范围很窄，对压入来讲比较困难。
本发明，利用了本发明苯酚酚醛型环氧树脂在玻化温度点以下的温度中其变形范围很大的特点，首次成功地将苯酚酚醛型环氧树脂应用于各向异性稀土类粘结磁铁。
对于在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性，有下述公开发表了的技术。
众所周知，聚酰亚胺树脂和聚酰胺-酰亚胺树脂(PAI)等树脂，在有机溶剂媒体中都具有出色的耐腐蚀性。
特开2004-124122公报中，记载了将上述在有机溶剂媒体中具有出色的耐腐蚀性的聚酰亚胺树脂和聚酰胺树脂等树脂使用于各向异性稀土类粘结磁铁的技术。
即，在特开2004-124122公报中，介绍了改善浸渍在作为汽车燃料的汽油中(汽油是有机溶剂媒体的一种)的燃料泵用电动机装置所使用的环状型各向异性稀土类粘结磁铁耐腐蚀性的技术。首先，将Nd-Fe-B系的磁性粉末和作为粘结剂的环氧树脂混合搅拌成形，在150℃的温度下进行1小时的固化，形成环状型各向异性稀土类粘结磁铁。然后，再在该各向异性稀土类粘结磁铁的表面上涂上玻化温度点200℃以上的聚酰亚胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂，即上述各向异性稀土类粘结磁铁的表面上形成聚酰亚胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂的薄膜。通过这样的处理，既可以提高耐腐蚀性，还可以改善耐膨润性。该树脂的涂抹方法是采用从斜方向进行喷雾的涂饰方法。
但是，特开2004-124122公报中所述的方法，对树脂薄膜的外观检查仅用放大镜在放大4倍的状态下进行。虽说使用了耐腐蚀性好的聚酰亚胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂，但仅在80℃的温度条件下进行了2小时的一个循环处理，就观察到了尺寸变化，也就是说，没有充分发挥出聚酰亚胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂的耐腐蚀性能。
为了提高各向异性稀土类粘结磁铁的耐腐蚀性，特开2001-210505公报中所述的方法是，由环氧、苯酚、聚酯中的至少1种所组成的树脂作为粘结剂来成形稀土类磁性粉末所得到的稀土类结磁铁的表面上，用喷雾的涂饰方法形成5～30μm厚度的含有固体润滑剂粒子的聚酰亚胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂薄膜。该发明中所采用的涂饰方法是众所周知的从斜方向进行喷雾的涂饰方法。并且，通过仔细分析可以知道，特开2001-210505公报中所述的发明，是关于为了防锈的保护薄膜层的发明，没有任何关于提高向异性稀土类粘结磁铁在有机溶剂媒体中耐腐蚀性的记载。
此外，本发明的发明者对采用从斜方向喷雾涂饰方法所得到的聚酰胺-酰亚胺系树脂薄膜放大100倍，对其组织进行了观察，发现了在薄膜中存在有许多的小孔(针孔)。可以推测，通过这些小孔，各向异性稀土类粘结磁铁受到了腐蚀攻击。
为此，本发明的发明者经过深入研究，发明了通过渗透处理堵塞上述存在于薄膜中的小孔，从而达到提高各向异性稀土类粘结磁铁在有机溶剂媒体中耐腐蚀性的目的的技术。成功地制造得到了可以有机溶剂媒体中防止时效老化，长时间保持其尺寸大小和磁特性(即经时变化非常小)的各向异性稀土类粘结磁铁。
对于与电动机机壳实现了一体化的各向异性稀土类粘结磁铁来说，本发明根据上述技术，采用苯酚酚醛型环氧树脂将各向异性稀土类粘结磁铁加热压入电动机机壳，并且，在各向异性稀土类粘结磁铁上没有被压入的表面，通过渗透处理形成聚酰胺-酰亚胺树脂保护薄膜。这样，得到了既具有高性能的电动机特性和出色的耐热性，又具有在有机溶剂媒体中保持出色耐腐蚀性的电动机机壳一体化的各向异性稀土类粘结磁铁。
本说明书中参考的专利文献1是特开2004-124122号公报，专利文献2是特开2001-210505号公报。
综上所述，本发明是为了解决上述各问题的发明。具体地说本发明的目的就是，当各向异性稀土类粘结磁铁使用于有机溶剂媒体中的时候，既保持高性能的电动机特性和出色的耐热性，又能提高在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性。
本发明为了解决课题而采取的手段为了解决上述课题，本发明具有以下的构成。
本发明权利要求1中所述的发明是使用于电动机的永久磁铁。该永久磁铁是由各向异性稀土类磁性粉末和作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂所构成，呈中空圆筒形状的各向异性稀土类粘结磁铁。并且，本发明的上述各向异性稀土类粘结磁铁是具有下述特点的永久磁铁。即，在其表面上具有厚度10～50μm、针孔密度在10个/cm2以下的聚酰胺-酰亚胺树脂保护薄膜。
本发明权利要求2中所述的发明是在内周面上配置了永久磁铁的电动机机壳。该电动机机壳具有下述特点，本发明的上述电动机机壳中使用的永久磁铁是由各向异性稀土类磁性粉末和作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂经过混合搅拌之后，再成形得到为各向异性稀土类粘结磁铁，并且，将上述各向异性稀土类粘结磁铁加热压入电动机机壳的内周面，在压入电动机机壳后的各向异性稀土类粘结磁铁露出的表面上形成了具有厚度为10～50μm、针孔密度在10个/cm2以下的由聚酰胺-酰亚胺系树脂所构成的保护薄膜。
本发明权利要求3中所述的发明也是在内周面上配置了永久磁铁的电动机机壳。该电动机机壳具有下述特点，本发明的上述电动机机壳中使用的永久磁铁是由各向异性稀土类磁性粉末和作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂经过混合搅拌之后，再成形得到的各向异性稀土类粘结磁铁，并且，将上述各向异性稀土类粘结磁铁加热压入电动机机壳的内周面，在压入电动机机壳后的各向异性稀土类粘结磁铁露出的表面上形成了采用聚酰胺-酰亚胺系树脂进行渗透处理的保护薄膜。
以上所述的压入电动机机壳内的各向异性稀土类粘结磁铁露出的表面是与电动机机壳(轭部)没有接触的部分。即，中空圆筒的内周面和端面。本发明中所述的保护薄膜既可形成在呈中空圆筒状的各向异性稀土类粘结磁铁的内周面和端面上，也可形成在与端面相接连，或者与该端面相邻近的电动机机壳内周面上。此外，上述的渗透处理是之后将叙述各方法，即，在各向异性稀土类粘结磁铁的内周面上喷涂聚酰胺-酰亚胺系树脂的溶液粒子之后，放置在减压环境下进行渗透处理的方法；在减压环境下对各向异性稀土类粘结磁铁实施减压，然后在减压环境下导入聚酰胺-酰亚胺系树脂的溶液，将各向异性稀土类粘结磁铁置于聚酰胺-酰亚胺系树脂的溶液中进行浸渍处理的方法；将各向异性稀土类粘结磁铁置于处于减压下的酰胺-酰亚胺系树脂的溶液中进行浸渍处理方法。并且，在实施减压渗透或者浸渍处理之后，最好在保护气体介质中再进行加压促进其渗透。
上述的渗透处理，既可以在各向异性稀土类粘结磁铁压入电动机机壳后实施，也可以在各向异性稀土类粘结磁铁压入电动机机壳前实施。对于在各向异性稀土类粘结磁铁压入电动机机壳后实施渗透处理来说，电动机机壳的内周面上也可以形成聚酰胺-酰亚胺系树脂的保护薄膜，可以代替镀锌(即起到镀锌的效果)。此外，可以预先在电动机机壳的内周面上罩上保护罩，在实施渗透处理之后再去掉保护罩，这样可以防止在电动机机壳的内周面上形成聚酰胺-酰亚胺系树脂的保护薄膜。这样处理的结果，可以防止在各向异性稀土类粘结磁铁和电动机机壳的接触面上形成聚酰胺-酰亚胺系树脂的保护薄膜，从而可以保持良好的磁特性。
上述本发明中所述的各向异性稀土类磁性粉末，在加热的状态下实施了磁场定向处理，具有非常优越磁铁性能。本发明中所述的各向异性稀土类磁性粉末的种类，将在本说明书的后面部分中叙述。本发明使用的磁性粉末是其中的任何一种。
本发明权利要求4中所述的发明是本发明权利要求2和本发明权利要求3中所述的电动机机壳。该电动机机壳使用的向异性稀土类磁性粉末是经过了d-HDDR处理的NdFeB系磁性粉末。因为，上述各向异性稀土类磁性粉末使用了NdFeB系磁性粉末，所以，由其所构成的粘结磁铁具有非常出色的磁特性。
本发明权利要求5中所述的发明是本发明权利要求2所述的电动机机壳。该电动机机壳使用的向异性稀土类磁性粉末中含有SmFeN系磁性粉末。由于上述各向异性稀土类磁性粉末中含有SmFeN系磁性粉末，将可以更进一步提高由其所构成的粘结磁铁的磁特性。
本发明权利要求6中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求5中任何一项所述的电动机机壳。该电动机机壳中的各向异性稀土类粘结磁铁的表面层实施了渗透处理。该渗透处理是在减压的条件下将各向异性稀土类粘结磁铁浸渍于聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中来实施处理。具体地说，将各向异性稀土类粘结磁铁浸渍于聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中，对装有溶液的容器实施减压。通过这样的处理，可以将粘结磁铁中存在的气泡在溶液放出，聚酰胺-酰亚胺取代气泡填充到粘结磁铁内。
本发明权利要求7中所述的发明是本发明权利要求6中所述的电动机机壳。该电动机机壳中的各向异性稀土类粘结磁铁在放入减压状态下的聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中实施浸渍之前，预先放置在减压环境下进行减压，然后在减压环境下再导入上述溶液，在溶液中进行浸渍。因为，预先将各向异性稀土类粘结磁铁放置在减压环境下，可以使粘结磁铁内部的气泡充分放出，之后再在减压状态下导入聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液，在溶液中对各向异性稀土类粘结磁铁实施浸渍，这样，聚酰胺-酰亚胺更容易填充到粘结磁铁内。
本发明权利要求8中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求5中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁的表面层实施的渗透处理是喷涂了聚酰胺-酰亚胺系树脂之后，将各向异性稀土类粘结磁铁放置于减压环境下进行实施的处理方法。因为实施喷涂以后，将粘结磁铁放置于在减压环境下，可以使气泡从粘结剂树脂内部放出，这样涂饰在表面的聚酰胺-酰亚胺取代气泡渗透到内部。
上述各项中所述的聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液是含有添加物(例如，氧化铬、聚对苯二甲酸乙二醇脂PTFE等)的溶液。
本发明权利要求9中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求5中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁的表面层实施的渗透处理是喷涂聚酰胺-酰亚胺系树脂，并利用了毛细管现象的处理方法。
在各向异性稀土类粘结磁铁的表面层上，喷涂聚酰胺-酰亚胺系树脂形成保护薄膜层。作为喷涂方法，可以使用喷射枪。对喷射枪来说，可以采用无气喷雾法、高压空气喷雾法、低压空气喷雾法、脉冲喷雾法等。并且，喷涂最好是在加热粘结磁铁的状态下进行。
本发明权利要求10中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求9中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层是通过实施了渗透处理之后，再实施聚酰胺-酰亚胺系树脂的喷涂处理而形成的。
本发明权利要求11中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求10中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁的表面的保护薄膜层是经过反复实施涂饰和烧成处理所得到的保护薄膜层。即，多次反复实施涂饰和烧成处理和干燥处理，形成保护薄膜层。这样，可以防止存在于粘结磁铁的气泡放出的时候，或者聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液的溶剂气化的时候，所形成的针孔接连贯通的到保护薄膜层的表面。
本发明权利要求12中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求11中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层的厚度是10～50μm。在这样的厚度下，在保护薄膜层表面形成的针孔密度将变得非常的小。
本发明权利要求13中所述的发明是本发明权利要求3～本发明权利要求11中任何一项所述的电动机机壳。其各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层的针孔密度在10个/cm2以下。针孔密度在10个/cm2以下，可以防止各向异性稀土类粘结磁铁的膨润产生的尺寸变化，从而达到防止因稀土类元素的氧化而导致的磁特性劣化的目的。
本发明权利要求14中所述的发明是具有本发明权利要求3～本发明权利要求13中任何一项所述的电动机机壳的电动机装置。
本发明权利要求15中所述的发明是可以使用于有机溶剂媒体中的本发明权利要求14中所述的电动机装置。
本发明权利要求16中所述的发明是可以使用于汽车燃料泵、并且石油燃料可以从其中通过的本发明权利要求15中所述的燃料泵用电动机装置。
使用了本发明的电动机机壳的电动机装置，可以有效防止其使用于有机溶液之中或者有机溶液在机壳内运送的时候所导致的特性劣化。特别是，本发明的电动机装置作为汽车燃料在机壳内运送的状态下的燃料泵用电动机装置来使用，即使在温度变化很大的恶劣环境中，也可以充分发挥出出色的性能效果，有效地抑制老化，即经时变化非常小。
本发明的效果具有权利要求1中所述的永久磁铁和权利要求2中所述的永久磁铁的电动机机壳中，其永久磁铁所使用的各向异性稀土类粘结磁铁使用了作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂和作为保护薄膜层的聚酰胺-酰亚胺系树脂，并且限制了聚酰胺-酰亚胺保护薄膜层的厚度范围，大幅度地降低了针孔的密度，具体地说，厚度在10～50μm的范围内，针孔密度在10个/cm2以下。这样的结果，既保证了高性能的电动机特性和出色的耐热性，又提高了在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性。
并且，具有本发明权利要求2中所述的永久磁铁的电动机机壳中，其各向异性稀土类粘结磁铁相对于电动机机壳的接触面上没有形成保护薄膜层而压入电动机机壳，因此两者间的空气间隙非常小，有效地降低了磁阻，从而提高了电动机性能。这样的结果，既保证了高性能的电动机特性和出色的耐热性，又提高了在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性。
从权利要求3中所述的发明内容可以知道，与电动机机壳实现了一体化的各向异性稀土类粘结磁铁，使用了苯酚酚醛型环氧树脂，在电动机机壳处于加热的状态下压入电动机机壳，并且在各向异性稀土类粘结磁铁和电动机机壳没接触的表面上，通过渗透处理形成了聚酰胺-酰亚胺系树脂保护膜，这样的结果，既保证了高性能的电动机特性和出色的耐热性，又提高了在有机溶剂媒体中的耐腐蚀性。在此所述的渗透处理，对于具有凹凸不平的各向异性稀土类粘结磁铁来说，利用气体介质的压力和磁铁凹部的压力差，或者毛细管现象来完成聚酰胺-酰亚胺系树脂的渗透。
权利要求4、5中所述的发明，可以大幅度地改善采用了各向异性稀土类磁性粉末的粘结磁铁的磁特性。
权利要求6中所述的表面层的渗透处理，是在减压的条件下将各向异性稀土类粘结磁铁浸渍于聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中来实施处理，树脂内部的气泡在溶液中放出，聚酰胺-酰亚胺取代气泡填充到粘结磁铁的树脂内部。其结果，渗透处理的深度将变得很深，同时，涂饰液涂饰在磁铁表面上的时候，可以使内包在磁铁表面的凹凸部分的空气充分放出，并且，实施加热干燥，使空气膨胀易于向外面放出，通过这样的处理可以有效地抑制针孔的形成。此外，因为实施了渗透处理，在磁铁表面上形成了的涂层，其平滑度比没有实施渗透处理的磁铁表面要好，所以可以大幅度地抑制在保护薄膜层的上层部形成针孔的可能性。这样的结果，提高了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
权利要求7中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面层的渗透处理，是在将各向异性稀土类粘结磁铁放入减压状态下的聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中实施浸渍之前，预先放置在减压环境下，然后在减压状态下再导入上述溶液，使各向异性稀土类粘结磁铁浸渍在溶液中。实施这样的处理，可以使粘结磁铁内部的气泡充分易于放出，聚酰胺-酰亚胺系树脂更容易取代气泡填充到粘结磁铁的树脂内部。其结果，渗透处理的深度将变得很深，保证了渗透处理的切实实施，提高了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
权利要求8中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面层的渗透处理是在各向异性稀土类粘结磁铁表面喷涂了聚酰胺-酰亚胺系树脂之后，再将各向异性稀土类粘结磁铁放置于在减压环境下的处理方法。实施这样的处理，可以使粘结剂树脂内部的气泡向外放出，这样涂饰在表面的聚酰胺-酰亚胺取代气泡渗透到内部。其结果，提高了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
此外，因为在此之后用同样的方法形成保护薄膜层，所以电动机机壳的制造变成很容易。在这种情况下的喷涂处理，很难区别什么时候是渗透处理工序，什么时候是保护薄膜层形成工序。
权利要求9中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面层的渗透处理是采用喷涂工艺，喷涂具有低粘度的聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液，利用了毛细管现象的处理方法。这样的处理方法，可以使聚酰胺-酰亚胺系树脂均匀渗入到粘结磁铁内部。
权利要求10中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层是由渗透处理和之后的聚酰胺-酰亚胺系树脂的喷涂处理所形成的。因此，确保了在向异性稀土类粘结磁铁的表面上形成保护薄膜层，从而提高了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
权利要求11中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层是经过反复实施涂饰和烧成处理所形成的保护薄膜层。这样，从粘结磁铁内部放出的气泡通道，被之后形成的保护薄膜层所切断。实施这样的处理，粘结磁铁内部与保护薄膜层外表面连通的通道将变得很少。其结果，大幅度地提高了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
权利要求12中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层的厚度是10～50μm，并且在保护薄膜层表面形成的针孔密度非常的小。这样可以大幅度地提高粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
权利要求13中所述的各向异性稀土类粘结磁铁表面的保护薄膜层的针孔密度在10个/cm2以下，可以大幅度地提高粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
此外，权利要求14、15、16中所述的所述的电动机装置，即使使用于有机溶剂媒体中，或者在有机溶液在机壳内部运送的状态下使用，均可充分发挥出出色的性能效果，有效地抑制老化，即经时变化非常小。
图1所示为本发明的一个具体实施例的DC电刷式电动机装置的构成图。
图2所示为与实施例有关的DC电刷式电动机中的各向异性稀土类粘结磁铁压入机壳内周部状态的轴向断面图。
图3所示为与实施例有关的DC电刷式电动机中将各向异性稀土类粘结磁铁压入机壳内周部的机构构成图。
图4所示为将各向异性稀土类粘结磁铁压入机壳内周部的其他机构的构成图。
图5所示为苯酚酚醛型环氧树脂与双酚A型环氧树脂的温度和粘度特性的实测特性图。
图6所示为保护薄膜层厚度和针孔密度的关系的实测特性图。
图7所示为变化保护薄膜层的1次涂膜厚度时，保护薄膜层薄膜的总厚度和针孔密度的关系的实测特性图。
图8所示为保护薄膜层形成方法的说明图。
图9所示为实施例和比较例1～3中实测所得到的在各种有机溶液中浸渍各向异性稀土类粘结磁铁的浸渍时间和磁特性的关系的特性图。
图10所示为实施例和比较例1～3中实测所得到的在各种有机溶液中浸渍各向异性稀土类粘结磁铁的浸渍时间和尺寸变化率(膨润性)的关系的特性图。
图11所示为以针孔密度为参数，在汽油中浸渍各向异性稀土类粘结磁铁的浸渍时间和磁特性的关系的实测特性图。
图12所示为以针孔密度为参数，在汽油中浸渍各向异性稀土类粘结磁铁的浸渍时间和和尺寸变化率(膨润性)的关系的实测特性图。
图13所示为在汽油中浸渍各向异性稀土类粘结磁铁1000小时的情况下，尺寸变化率和针孔密度的关系的实测特性图。
符号说明10外轭铁11回转轴12机壳13各向异性稀土类粘结磁铁14转子15线圈16电动机机壳18保护薄膜层30油缸31活塞32凸环40矫正夹具42压入夹具具体实施方式
以下，阐述本发明的具体实施方式
。当然，本发明不仅限定于下述的实施方式。
(第1实施例)图1(a)、图1(b)表示了本实施例所述的电动机装置的1个例。图1(a)为侧面图，图1(b)为AA’断面图。与以前的电动机装置相比，本实施例所示的电动机装置具有小型化和高转矩的特点，并且在有机溶液中使用的状态下可以防止电动机特性的经时劣化。本实施例所示的电动机装置具有下述的构成。在机壳12和机壳12的内周部设置了具有中空圆筒形状的作为永久磁铁的各向异性稀土类粘结磁铁13；此外，在中央部设置了形成电磁回转体的转子14，在转子14上旋绕了线圈15，从转子14的中心部伸出了回转轴11；并且，还有为了防止磁通量损失的外轭铁10。在此，还要强调的是上述的粘结磁铁13中是使用的各向异性稀土类粘结磁铁，其最大能量积在14MGOe(111KT/m3)以上。因为使用了最大能量积达到14MGOe(111KT/m3)这样大的各向异性稀土类粘结磁铁，在将各向异性稀土类粘结磁铁13压入外轭铁10的时候，必须降低磁性回路的磁阻，才能大幅度提高电动机的性能。本实施例所示的电动机装置中的各向异性稀土类粘结磁铁13实施了4极磁化，在转子14中的绕线配置槽有10个。从概念上讲，电动机机壳16和机壳12，以及外轭铁10是合为一体的来使用的。外轭铁10不是一定需要的部件，仅用机壳12也可以单独构成电动机机壳。
并且，本实施例的电动机装置使用的上述各向异性稀土类粘结磁铁13，是由本发明的申请人(发明人)所发明，近几年才投入批量生产的各向异性稀土类粘结磁铁。对于各向异性稀土类粘结磁铁13的制造方法记载于有专利文献特开2001-76917号公报、专利第2816668号公报、专利第3060104号公报，以及国际专利申请PCT/Jpo3/04532。现在上述各专利所介绍的各向异性稀土类粘结磁铁的最大能量积可以制造达到17MGOe～28MGOe(135KT/m3～223KT/m3)。
如图1(a)、图1(b)所示，本实施例的电动机装置中使用了由Nd-Fe-B组成的呈薄壁中空圆筒形状的各向异性稀土类粘结磁铁。并且，对4极进行磁化，大幅度地降低了每1极相当的磁回路的磁路距离，从而增大了转子14的负载转矩能力。各向异性稀土类粘结磁铁13，由Nd-Fe-B组成的磁粉和树脂进行充分的混合搅拌，再成型所得到，在半径方向进行了超强磁化。各向异性稀土类粘结磁铁的材料是Nd-Fe-B或者是Nd-Fe-B系材料。即可以使用含有Nd和Nd以外的稀土族元素、以及其他添加元素的材料。此外，还可以使用Nd以外的稀土族元素所组成的材料，例如Sm-Fe-N系材料、SmCo系材料、或者Nd-Fe-B系材料和这些的混合物。
在此，需要特别说明的是，上述各向异性稀土类粘结磁铁13是复合稀土类各向异性粘结磁铁，国际申请专利PCT/Jpo3/04532上详细记载了其制造方法。下面简单说明其组成、制造方法和性能。首先，对以含有钇(Y)的稀土族元素(以下，简称「R1」)和铁(Fe)、以及硼(B)为主要成分的R1FeB系合金实施氢化处理(d-HDDR)后形成得到的平均粉粒直径为50～400μm的R1FeB系各向异性磁铁粉末；对以含有钇(Y)的稀土族元素(以下，简称「R2」)和铁(Fe)、以及氮(N)和硼(B)为主要成分形成得到的平均粉粒直径为1～10μm的R2FeB(N，B)系各向异性磁铁粉末，然后，上述R1FeB系各向异性磁铁粉末和覆盖在该R1FeB系各向异性磁铁粉末的构成粒子表面的第一界面活性剂所组成的R1FeB系粗粉末；上述R2FeB(N，B)系各向异性磁铁粉末和覆盖在该R2FeB(N，B)系各向异性磁铁粉末的构成粒子表面的第二界面活性剂所组成的R2FeB(N，B)系细微粉末；其次，将50～84质量％(mass％)的R1FeB系粗粉末和15～40mass％的R2FeB(N，B)系细微粉末，与1～10mass％的作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂混合在一起制造得到具有最大磁能量积(BH)max为21MGOe～28MGOe(167～223KT/m3)的复合稀土类各向异性粘结磁铁。该复合稀土类各向异性粘结磁铁在100℃的温度条件下，经过1000小时之后再着磁，其永久减磁率(磁通量的减少比例)在6％以下。
苯酚酚醛型环氧树脂的耐热性明显比双酚A型环氧树脂好。对两者的玻化温度点进行比较可知，苯酚酚醛型环氧树脂的玻化温度点为180℃～220℃，而双酚A型环氧树脂的玻化温度点仅为80℃～120℃。对电动机来说，其耐热性很大程度上取决于树脂，通过在电动机机壳中压入各向异性稀土类粘结磁铁所得到的产品，充分利用了树脂在高温环境下玻化状领域中的弹性变形，即利用压入时所产生的弹性应变来保持电动机机壳和各向异性稀土类粘结磁铁之间的结合力，保持良好的接触效果，使各向异性稀土类粘结磁铁紧贴于电动机机壳。像双酚A型这样的环氧树脂，其玻化温度点仅80℃～120℃，比较低，当低于玻化温度点(比如50℃左右)的时候，就开始产生了塑性变形，在超过80℃的时候，已经产生了很大的塑性变形，使压入时的应力完全释放，不能维持电动机机壳和各向异性稀土类粘结磁铁之间的结合力。
R1FeB系各向异性磁铁粉末的1个具体例是NdFeB系各向异性磁铁粉末，R2Fe(N，B)系各向异性磁铁粉末的1个具体例是SmFeN系各向异性磁铁粉末。使用上述的复合稀土类各向异性粘结磁铁，可以得到21MGOe～28MGOe(167～223KT/m3)这样具有出色性能的最大磁能量积(BH)max的产品。并且，上述复合稀土类各向异性粘结磁铁的经时变化非常小，经时变化的永久减磁率(再着磁的磁通量的减少比例)在6％以下，可以提高耐热性和耐氧化性等的耐气候性能。其结果，使用了这些复合稀土类各向异性粘结磁铁的电动机，可以更进一步充分发挥出本发明的作用效果，大幅度地提高了产品的可靠性和寿命。
粘结磁铁又称为塑胶磁铁。本发明使用的各向异性稀土类粘结磁铁具有其最大能量积(BH)max是以前所使用的烧结铁氧体磁铁的约5倍以上的特点。例如，标准烧结铁氧体磁铁23的最大能量积(BH)max是3.5MGOe(28KJ/m3)，而上述各向异性稀土类粘结磁铁的最大能量积(BH)max达到17MGOe(135KJ/m3)，是标准烧结铁氧体磁铁23的最大能量积(BH)max的大约5倍。
其次，将上述各向异性稀土类粘结磁铁13压入机壳12。上述各向异性稀土类粘结磁铁13中，苯酚酚醛型环氧树脂的重量比是设定在2W％以上3W％以下的范围内。向模具中注入各向异性磁铁粉末和作为粘结剂的树脂，在加热的状态下施加磁场进行磁场定向的同时进行压缩成形(以下简称为加热磁场中成形)。此外，作为代替上述加热磁场中成形的方法，有预先在常温下将各向异性磁铁粉末和作为粘结剂的树脂模具中注入模具中实施压缩成形(以下简称为轻压缩成形)，形成为预备成形体，之后再在加热磁场中进行磁场定向和最终压缩成形。并且，还有下述方法，即，实施轻压缩成形成为准预备成形体，然后在加热磁场中进行磁场定向和压缩成形成为预备成形体，最后，再在加热的状态下施加高压进行最终的压缩成形。
对上述成形体实施固化处理，可以使树脂硬化度提高到90～100％。通过这样的处理，可以提高磁粉和树脂、树脂和树脂之间的的结合质量。此外，如图3、图4所示，在上述圆筒状的成形体中插入具有决定压入油缸30位置的定位凸环32的活塞31，并将硬化后的各向异性稀土类粘结磁铁13的成形体加热到玻化温度点以下的温度。因为设置了定位凸环32，在活塞31上就决定了各向异性稀土类粘结磁铁(以下简称为粘结磁铁)13的位置。加热到玻化温度点以下的温度，是为了保证磁粉和树脂、树脂和树脂之间的的结合不至于脱离，即，加热到玻化温度点以下的温度，由于可以增大伸展率，可以使粘结磁铁13压入机壳12的时候，其压入量可以实现充分的变形。这样实施的结果，使以前不能实施压入的苯酚酚醛型环氧树脂变得可以具有压入性，从而可以减少对耐热性要求很高的电动机磁回路中的空气间隙。其结果，既提高了电动机的动力性能，又提高了其耐热性。
如图3所示，驱动压入油缸30，使活塞31的端部和机壳的端部相接触。因为从模具被取出粘结磁铁的时候，粘结磁铁还不是处于完全硬化的状态，搬送到下一道工序的过程中，不能保证其圆度和圆柱度的精度。之后又对粘结磁铁进行固化处理，使之硬化。因此，加热到玻化温度点以下的温度，可以增大伸展率，在压入机壳12的时候，可以使粘结磁铁13沿着机壳12的形状而产生弹性变形，从而得到所需要的圆度和圆柱度的精度。并且，上述的压入状态，还决定了粘结磁铁13在机壳12中的位置。由于活塞31的作用，沿着机壳12的内周面压入各向异性稀土类粘结磁铁13，同时决定了各向异性稀土类粘结磁铁，再在驱动压入油缸30拔出活塞31，这样各向异性稀土类粘结磁铁13就被压入固定在机壳12的内周面上了。
在此需要说明的是，如果苯酚酚醛型环氧树脂的重量比大于3W％，相对来说磁粉的量变少。由于粘结磁铁13插入机壳12后的冷却速度很低，当拔出活塞31的时候，将在粘结磁铁13产生应力，使其机械强度下降。即，活塞31拔出时候，因为粘结磁铁13冷却不充分，温度高使粘结磁铁13的弹性变形能很大，所示拔出活塞31的时候会牵扯到粘结磁铁13，使之产生拉应力。其结果，存在于粘结磁铁13中的稀土类磁铁粉末的接触的部分产生应力集中，从而导致机械强度下降。从另一方面上讲，从粘结磁铁13中拔出活塞31的时候的温度最好在40℃以内。
如图4所示的装置中，在补正了粘结磁铁13圆度和圆柱度的精度之后，可以插入轭铁10。虽说粘结磁铁13的直径比轭铁10直径大，但是使用比轭铁10直径大的矫正夹具40，一边对粘结磁铁13的形状进行矫正，一边使用压入夹具42将粘结磁铁13压入轭铁10中。在此情况下，是将粘结磁铁13加热到玻化温度点以下的温度，慢慢改变粘结磁铁13的形状，将其压入轭铁10中。
另一方面，如果苯酚酚醛型环氧树脂的重量比小2W％，树脂的量太少，磁粉和树脂的结合力变小(结合力不足)，当粘结磁铁13压入机壳12的过程中，由于结合力不足，在粘结磁铁13上产生应力，从而导致从而导致机械强度下降。
对压入温度来讲，如果玻化温度点作为T℃的话，压入温度的上限为T℃或T℃以下，压入温度的下限为(T-100)℃左右。本实施了使用的苯酚酚醛型环氧树脂的T℃是200℃，所以压入温度范围设定在120～200℃。在这样的温度范围内，不会使采用苯酚酚醛型环氧树脂所粘结得到的粘结磁铁的磁性能下降，也不会切断磁粉和树脂、树脂和树脂之间的结合。提高树脂的玻化状领域，可以增大伸展率，非常适合于在粘结磁铁13压入机壳12时使用。
图2所示了各向异性稀土类粘结磁铁13压入机壳12的状态。在该状态下，在圆筒状的粘结磁铁13的内部，与磁铁内周部呈90度的方向喷涂聚酰胺-酰亚胺树脂，并利用毛细管现象渗透处理磁铁表面层，为了取得更好的效果，采用连续喷涂形成保护薄膜层18。此时，与在机壳12的内周面中的粘结磁铁两端部向接近的位置20上也形成了保护薄膜层18。这样处理的结果，用聚酰胺-酰亚胺树脂来渗透处理了的各向异性稀土类粘结磁铁13，被机壳12和保护薄膜层完全覆盖，处于与外部空气彻底绝缘的状态，这样，可以防止粘结磁铁的氧化、腐蚀、膨润。此外，实现了粘结磁铁13和机壳12的内周部物理上的紧密接合，没有空隙，可以减少磁电路的磁阻。其结果，可以充分发挥各向异性稀土类粘结磁铁13能量积大的优点，得到输出转矩和电动机性能指标(转矩系数/电动机体积)优越的电动机。并且，在机壳12的内周面上，也可以连续形成保护薄膜层18，确保粘结磁铁13在机壳12中的固定效果。
与相对于斜方向的喷涂相比，采用90度方向喷涂所呈现出的毛细管现象的效果较为出色。但是，对斜方向的喷涂来说，使用减压等渗透处理，能以得到90度方向喷涂同等的效果。
如上所述，各向异性稀土类粘结磁铁13中的树脂重量比是2W％以上和3W％以下，将含有上述树脂重量比的各向异性稀土类粘结磁铁进行压缩成形，实施固化处理使其硬化度达到90～100％以后，再将其加热到玻化温度点(约200℃)以下的温度，在玻化领域的状态中实施形状补正，通过这样的处理，就可以容易地将粘结磁铁13压入机壳12的内周部。
此外，本实施例中所阐述的各项发明，其使用范围不是特定于是那一种电动机装置，但是本发明使用于输出在300W以下的DC电刷式电动机中更能有效地发挥其优点。
本实施例中作为具体例所述的电动机装置，具有下述特点。在该电动机机壳的内周部上配置了的永久磁铁，在中心部配置了的电磁回转体，是电动机外径在50mm以下的DC电刷式电动机。其中所使用的永久磁铁是至少在其4极上实施着磁处理呈薄壁中空圆筒形状，且具有最大能量积在17MGOe以上的各向异性稀土类粘结磁铁。当各向异性稀土类粘结磁铁的半径方向的厚度为d，电动机机壳的厚度为w，电磁回转体的直径为a的时候，本实施例中作为具体例所述的电动机装置所设定的机壳厚度与磁铁厚度的比w/d大于1且小于3；并且，各向异性稀土类粘结磁铁半径方向的厚度与电磁回转体直径的比d/a在0.015以上、0.07以下。
再者，上述的电动机机壳中含有外轭铁，电动机机壳外径r，是指含有外轭铁的电动机装置的外径(直径)。下面，就上述本实施例中作为具体例所述的电动机装置与通常使用的2极(铁氧体)电动机装置的进行比较说明。
如上所述，本实施例中所阐述的上述电动机装置，其机壳厚度与磁铁厚度的比w/d设定在大于1且小于3的范围内。对于使用烧结铁氧体磁铁的DC电刷式电动机来说，由于其磁铁的磁力较弱，相对于磁铁厚度而言，采用比较薄的机壳厚度就可以防止磁性泄漏。但是，在使用各向异性稀土类粘结磁铁的情况下，当w/d的设定在1以下的时候，由于磁铁的磁力很强，得不到防止磁性泄漏的效果，即w/d的设定必须大于1。另一方面，虽然磁铁的磁力很强，如果w/d的设定大于3，虽说可以达到防止磁性泄漏的目的，但是电动机的机壳厚度太厚，这样增加了电动机机壳不必要的厚度，不能充分实现小型化，其结果，导致了电动机性能指标的下降。
另外，本实施例中所阐述的上述电动机装置，其各向异性稀土类粘结磁铁半径方向的厚度与电磁回转体直径的比d/a设定在0.015以上和0.07以下。
在上述的设定范围内，本实施例中所阐述的上述电动机装置的电动机性能指标T(T＝转矩常数/体积)是以前使用2极烧结铁氧体磁铁的电动机装置的电动机性能指标T(约1.3)2倍以上。换句话说，如果与以前的电动机具有同样的转矩常数，本实施例的电动机的体积仅是以前的电动机的1/2。即本实施例实现了以前无法想象的小型化和轻量化。也可以说，在与以前的电动机相比，体积减少20％(即为仅是以前的80％的体积)的同时，其转矩常数(性能)提高了2倍。体积是评价电动机性能的重要指标。因为本实施例中所阐述的电动机装置和上述以前的电动机装置具有共通电刷和整流子，所以就产生转矩的实效部分而言，在同一转矩常数下，本实施例的电动机装置的体积实际减少了37％。
如果使用最大能量积(BHmax)为25MGOe的各向异性稀土类粘结磁铁，在0.03≤d/a≤0.07范围内，电动机性能指标T可以达到T2.56；如果使用最大能量积(BHmax)为20MGOe的各向异性稀土类粘结磁铁，在0.03≤d/a≤0.07范围内，电动机性能指标T可以达到T2.46；如果使用最大能量积(BHmax)为17MGOe的各向异性稀土类粘结磁铁，在0.03≤d/a≤0.07范围内，电动机性能指标T可以达到T2.39。因此，本实施例所提出的d/a的范围是非常理想的范围。
从另一个角度说，本实施例电动机的单位磁铁使用量的电动机性能指标T(电动机性能指标T/磁铁使用量，以下，将这个比S称为「磁铁效率」)和以前2极铁氧体电动机的磁铁效率的磁铁性能倍数m的2倍相等的时候，其磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a是0.07。在此，磁铁性能倍数m便用(各向异性稀土类粘结磁铁的性能[(BH)max])/(铁氧体烧结磁铁的性能〔(BH)max〕)的公式来定义的。例如，当各向异性稀土类粘结磁铁的性能(最大能量积)为17MGOe，铁氧体烧结磁铁的性能(最大能量积)为3.5MGOe的时候，磁铁性能倍数m为4.9。同样，当各向异性稀土类粘结磁铁的最大能量积为20MGOe，磁铁性能倍数m为5.7；当各向异性稀土类粘结磁铁的最大能量积为25MGOe，磁铁性能倍数m为7.1。
也就是说，在各向异性稀土类粘结磁铁的最大能量积为17MGOe以上的情况下，本实施例电动机的磁铁效率S为以前2极铁氧体电动机的磁铁效率的磁铁性能倍数m的2倍的时候，其磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a大约是0.07。
即，当磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a在0.07以下的时候，本发明的电动机装置的磁铁效率S是以前使用2极铁氧体电动机的磁铁效率的磁铁性能倍数m的2倍。另一方面，当磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a接近下限值0.015的时候，虽然得到了最大的磁铁效率，但是磁铁太薄去磁场增大，将导致贯穿电磁回转体的磁通量急剧下降，电动机性能指标T下降到以前使用2极铁氧体电动机的2倍附近。因此，本发明的磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a设定在0.015以上。
以上所述的磁铁厚度和电磁回转体的直径比d/a的上述范围，当电动机外径在50mm以下时候，意味着机壳厚度w和磁铁厚度均很薄。如果电动机的外径为固定值，尽可能将机壳厚度w和磁铁厚度d做薄，将机壳厚度和磁铁厚度减薄的部分用于增大电磁回转体的直径，这样就可以增大绕线直径(即可以使用较粗的绕线)，从而达到提高输出转矩的目的。
如以上所述，本发明使用的各向异性稀土类粘结磁铁是采用树脂来成形所得到，可以容易得到高的形状精度。因此，对于紧贴在电动机机壳内周面上的永久磁铁来说，采用本发明的方法，可以制造得到具有高精度的中空圆筒形状，从而可以保证由永久磁铁所产生的电动机内部磁场的回转对称性。
本发明中需要特别强调的是，本发明的电动机机壳和电动机装置，即使浸渍在有机溶液中使用，或者在机壳内部运送通过有机溶液的情况下使用，均可以防止有机溶液向各向异性稀土类粘结磁铁的渗透，从而改善了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。其结果，有效地防止了电动机装置特性的时效老化，即长时间保持其尺寸大小和磁特性。
(实验例)以下，就各向异性稀土类粘结磁铁的各种特性进行测量，并对此进行分析说明。
本发明的各向异性稀土类粘结磁铁中的粘结剂使用的是苯酚酚醛型环氧树脂，而以前粘结磁铁中的粘结剂使用的是双酚A型环氧树脂。本实施例中，首先，分别对苯酚酚醛型环氧树脂和双酚A型环氧树脂相对于温度变化的粘度特性进行了测量分析。其结果如图5所示。从测量的结果可知，本发明中所使用的苯酚酚醛型环氧树脂粘度的最小(低)值比双酚A型环氧树脂粘度的最小(低)值小1位数。并且，此时的温度，苯酚酚醛型环氧树脂要比双酚A型环氧树脂低得多。如果在树脂粘度的最小(低)的领域中实施磁性体粉末的着磁定向处理，可以使用较小的作用磁场，从而处理效率高。因此，可以说，本发明使用了苯酚酚醛型环氧树脂，可以高效率地对本发明的各向异性稀土类粘结磁铁实施着磁定向处理，而着磁定向处理在相对低的温度下进行，可以在短时间内实施着磁定向处理。最终的结果是提高了制造效率。
其次，聚酰胺-酰亚胺系树脂保护薄膜层18的特性进行分析说明。采用喷射的方法从斜侧面方向喷涂聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液，再烧成干燥，并且，对经过反复喷涂所形成的保护薄膜层表面的针孔密度进行了测量。其结果如图6所示。此时，喷涂1次所形成的保护薄膜层的厚度为10μm。此外，作为渗透处理，是采用在从90度的方向实施喷涂以后，放置在减压环境下的处理方法。在减压的环境下，粘结磁铁的内部的气泡向外放出，涂敷在表面层上的聚酰胺-酰亚胺系树脂将渗透到粘结磁铁内部取代气泡位置。该处理所形成的保护薄膜层的厚度也为10μm。在实施了渗透处理的情况下，如果保护薄膜层的厚度为20μm，则针孔密度为2/cm2；如果保护薄膜层的厚度为30μm，则针孔密度为1/cm2；如果保护薄膜层的厚度为40μm，则针孔密度为0/cm2。但是，如果不实施渗透处理，即使保护薄膜层的厚度超过40μm，其针孔密度也达不到0/cm2。通过上述的分析可知，本发明实施了渗透处理所得到的保护薄膜层，其表面的针孔密度非常低。也就是说，实施了上述处理，极大地改善了粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
当然，不一定非要实施渗透处理才能够得到良好的特性。例如，将市场上贩卖的聚酰胺-酰亚胺系树脂(根据流动曲线法(JSK5600-2-2)所算出的粘度是30秒)用二甲基形酰胺(DMF)等的有机溶剂媒体进行稀释，将其粘度稀释为1/3(使用上述市场上贩卖的聚酰胺-酰亚胺系树脂的时候为10秒)之后，在用之进行喷涂。在这种情况下，即使不实施渗透处理也可以得到良好的特性。上述的原理是，在最初的涂敷工序中，由于降低了聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液的粘度，利用毛细管现象的有效作用，可以使聚酰胺-酰亚胺系树脂渗透到使用了苯酚酚醛型环氧树脂的各向异性稀土类粘结磁铁的空孔部。因此，降低聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液的粘度进行喷涂处理的方法相当于本发明的渗透处理。但是，从另一方面讲，如果在上述粘度不到1/6(使用上述市场上贩卖的聚酰胺-酰亚胺系树脂的时候为5秒)的时候用其进行喷涂，不能充分形成涂膜厚度，因此稀释粘度要在原粘度的1/6以上。
下面再来讨论分析保护薄膜层厚度。采用渗透处理形成了10μm的保护薄膜层之后，通过1次喷涂分别形成了20μm和10μm厚度的保护薄膜层。对保护薄膜层最上面的针孔密度进行了测量，其结果如图7所示。如果保护薄膜层的综合厚度为一定值，1次仅喷涂的很薄的保护薄膜层，分多次进行喷涂来形成的保护薄膜层，可以大幅度降低针孔密度。换句话说，整体厚度相同的保护薄膜层，如果保护薄膜层的层数越多，其针孔密度越小。图8所示了渗透处理后的保护薄膜层的形成方法。即，相对于粘结磁铁的侧面，在接近90度的方向喷涂聚酰胺-酰亚胺系树脂。
作为有机溶液，在此设定为汽油、甲醇和乙醇，将各向异性稀土类粘结磁铁分别浸渍在这些机溶液中，测量了浸渍时间和磁特性的关系。有机溶剂媒体中的耐久试验如下所示。对使用各种粘结剂得到的粘结磁铁表面来说，分别制造了采用普通的环氧树脂或聚酰胺-酰亚胺系树脂实施渗透处理和不实施渗透处理的试件，在形成保护薄膜层之后，将各试件(均为粘结磁铁)放置于装有1升普通汽油、其容积为7升的耐压密闭容器中，关紧其盖。然后，将其容器放置在水槽中，在80℃的温度条件下经过所定的时间之后，取出粘结磁铁，调查其尺寸变化和永久减磁率。
对有保护薄膜层的试件来说，在其形成面的90度方向实施喷涂之后进行减压处理，通过减压的渗透处理得到10μm的厚度，并且，采用同样的喷涂方法，反复2次形成10μm厚度的处理，即得到合计30μm厚度的保护薄膜层。从该保护薄膜层表面上能看到的针孔数在10个/cm2以下。在通过渗透处理得到聚酰胺-酰亚胺系树脂的情况下，作为粘结剂有使用苯酚酚醛型环氧树脂的试件，也有使用双酚A型环氧树脂的试件，其表面上的孔(针孔)的数，如图9中所示均为8个/cm2。
此外，采用从斜方向(45度方向)喷涂形成10μm厚度的薄膜，并且，采用同样的喷涂方法，反复2次形成10μm厚度的薄膜，即得到合计30μm厚度的保护薄膜层。该试件中的粘结剂有的使用苯酚酚醛型环氧树脂，有的使用双酚A型环氧树脂，但保护薄膜层均使用聚酰胺-酰亚胺系树脂。在这种情况下，观测保护薄膜层表面的孔(针孔)数是25个/cm2。
图9所示了上述的各种测量结果。从图中可以看出，本发明的上述实施例中所阐述的各向异性稀土类粘结磁铁，作为粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，采用聚酰胺-酰亚胺系树脂进行了渗透处理形成保护薄膜层，将其实施1000小时浸渍，也没有发现其特性的劣化。与此相对应，比较例1中所述的各向异性稀土类粘结磁铁(其粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，采用普通的环氧树脂形成保护薄膜层)和比较例2中所述的各向异性稀土类粘结磁铁(其粘结剂使用了使用了双酚A型环氧树脂，采用聚酰胺-酰亚胺系树脂形成保护薄膜层)随着浸渍时间的增加，可以明显地看出磁特性的劣化。与本发明相比，可以看出比较例1和比较例2经过1000小时的浸渍，有40％左右的磁损失(磁通量的降低)。此外，比较例3中所述的各向异性稀土类粘结磁铁，其粘结剂使用了双酚A型环氧树脂，采用普通的环氧树脂形成保护薄膜层，仅将其浸渍100小时，其磁损失已经达到60％；在经过1000小时的浸渍之后，由于膨润的作用，粘结磁铁产生了破裂，虽然实施了1000小时的浸渍试验，但是最终测不到其特性。
比较例4中所述的各向异性稀土类粘结磁铁，虽说其粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，也采用聚酰胺-酰亚胺系树脂形成保护薄膜层，但是没有积极实施渗透处理，将其实施1000小时浸渍，其磁损失(磁通量的降低)达到50％。此外，比较例5中所述的各向异性稀土类粘结磁铁，其粘结剂使用了双酚A型环氧树脂，虽说采用聚酰胺-酰亚胺系树脂形成保护薄膜层，但是没有积极实施渗透处理，将其实施1000小时浸渍，其磁损失(磁通量的降低)达到100％。即损失为初始值的2倍。
再者，本说明书还讨论分析了浸渍时间和粘结磁铁的尺寸变化率的关系。即，测量了膨润性的特性。其结果如图10所示。从图中可以看出，本发明的上述实施例中所阐述的各向异性稀土类粘结磁铁，即使经过1000小时的浸渍，其尺寸变化率为0；而比较例1和比较例2，经过1000小时的浸渍之后，其尺寸变化率为0.2％；比较例3，经过100小时的浸渍之后，其尺寸变化率为0.4％，并且，经过1000小时的浸渍之后，由于膨润的作用，粘结磁铁产生了破裂；比较例4，经过1000小时的浸渍之后，其尺寸变化率为0.3％；比较例5，经过1000小时的浸渍之后，其尺寸变化率为0.4％。通过这些比较，充分说明了本发明的各向异性稀土类粘结磁铁的各方面均呈现出优越的性能。
此外，还测量了使用聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂所分别形成的保护薄膜层的孔(针孔)数，以及在普通汽油中，经1000小时浸渍后的尺寸变化的关系。其结果见表1。
表1
表中所述的全部保护薄膜层，均是在磁铁的表面实施了与聚酰胺-酰亚胺树脂同样的渗透处理之后，再相对于粘结磁铁侧面以接近于90度的角度进行喷涂而形成。形成的各树脂薄膜的厚度是32～35μm，并且，表1中所示的各树脂薄膜的针孔密度均未满10个/cm2。从表中可以看出，本发明的上述实施例中所阐述的各向异性稀土类粘结磁铁，作为粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，采用聚酰胺-酰亚胺系树脂进行了渗透处理形成保护薄膜层，实施了1000小时浸渍之后的尺寸变化率仅是0.012％。另一方面，表中所述的另外3种各向异性稀土类粘结磁铁，虽说作为粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，但是分别采用聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，环氧树脂来进行渗透处理而形成保护薄膜层，在汽油中进行1000小时的浸渍之后的尺寸变化率分别为0.063％、0.078％和0.195％。这些各向异性稀土类粘结磁铁的尺寸变化率均比本发明中所述的采用聚酰胺-酰亚胺系树脂进行渗透处理形成保护薄膜层的各向异性稀土类粘结磁铁的尺寸变化率大。表1中所述用于实验的粘结磁铁的尺寸均为外径33mm、内径30mm。一般情况下，对在汽油中浸渍1000小时之后的尺寸变化来说，粘结磁铁的尺寸公差要求是在0.015mm以下，即相对于内径30mm来说，是其0.05％；相对于外径50mm来说，是其0.03％。本发明的上述实施例中所阐述的各向异性稀土类粘结磁铁满足了这个要求。通过上述的分析讨论可知，本发明的上述实施例中所阐述的各向异性稀土类粘结磁铁，作为粘结剂使用了苯酚酚醛型环氧树脂，采用聚酰胺-酰亚胺系树脂进行渗透处理形成了保护薄膜层，并且保护薄膜层表面的针孔密度未满10个/cm2，大幅度地改善了各向异性稀土类粘结磁铁的耐腐蚀性和耐膨润性。
在此，还测量了当保护薄膜层的针孔密度变化的时候，形成了保护薄膜层粘结磁铁在普通汽油中浸渍1000小时之后的尺寸变化磁损失率和尺寸变化率。其结果如图12、图13所示。表2中分别列出了各粘结磁铁的树脂溶液粘度、是否实施了渗透处理、以及针孔的密度、保护薄膜的厚度。此外，在粘结磁铁表面上形成的具有不同针孔密度的保护薄膜层的薄膜厚度为31～35μm。从图中可知，针孔密度是随着树脂溶液的粘度的变化，以及是否实施了渗透处理的变化而变化。该实验中，聚酰胺-酰亚胺树脂溶液的稀释液使用了DMF，并且。树脂溶液是喷涂在磁铁内周侧面上，此时喷涂角相对于磁铁表面成90度。
表2
将图12中讨论的经1000小时浸渍后的尺寸变化率和针孔密度的关系特性进行整理，其结果图13所示。从图中可以看出，随着针孔密度的增大，粘结磁铁的尺寸变化率也增大。从上述的讨论结果可知，在80℃的温度条件下，将粘结磁铁浸渍在有机溶剂媒体中1000小时，为了使磁铁内径的尺寸变化在0.01％的公差范围以内，磁铁表面上所形成的保护薄膜层的针孔密度一定要在10个/cm2以内。这是一个非常重要的指标。
产业上的利用可能性综上所述，本发明可以适用于浸渍在汽油等的有机溶液中的电动机装置。特别是，对汽车的燃料泵用电动机装置的使用来说非常有效。当然，本发明在有机溶剂环境下均有效，不限定仅用于燃料泵。
权利要求
1.一种用于电动机的永久磁铁，该永久磁铁包括各向异性稀土类磁性粉末和作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂且呈中空圆筒的形状，其特征在于，上述各向异性稀土类粘结磁铁其表面上具有厚度10～50μm、针孔密度在10个/cm2以下的由聚酰胺-酰亚胺系树脂所形成的保护薄膜。
2.一种内周面上配置了永久磁铁的电动机机壳，其特征在于，上述永久磁铁是各向异性稀土类磁性粉末和苯酚酚醛型环氧树脂经过混合搅拌再成形得到且呈中空圆筒的形状的各向异性稀土类粘结磁铁，并且，将上述各向异性稀土类粘结磁铁加热压入电动机机壳的内周面，在压入电动机机壳内的各向异性稀土类粘结磁铁的露出表面上形成了具有厚度10～50μm、针孔密度在10个/cm2以下的由聚酰胺-酰亚胺系树脂所形成的保护薄膜。
3.一种内周面上配置了永久磁铁的电动机机壳，其特征在于，上述永久磁铁是各向异性稀土类磁性粉末和苯酚酚醛型环氧树脂经过混合搅拌，再成形所得到的呈中空圆筒的形状的各向异性稀土类粘结磁铁，并且，将上述各向异性稀土类粘结磁铁加热压入电动机机壳的内周面，在压入电动机机壳内的各向异性稀土类粘结磁铁露出的表面层形成了采用聚酰胺-酰亚胺系树脂至少进行渗透处理所形成的保护薄膜。
4.权利要求2或3中所述的电动机机壳，上述各向异性稀土类磁性粉末包括经过了d-HDDR处理的NdFeB系磁性粉末。
5.权利要求4中所述的电动机机壳，上述各向异性稀土类磁性粉末中还含有SmFeN系磁性粉末。
6.权利要求3～5任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，上述表面层的浸透处理是将各向异性稀土类粘结磁铁放置于聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中，在减压的状态下进行浸渍。
7.权利要求6中所述的电动机机壳，其特征在于，上述各向异性稀土类粘结磁铁在放入减压状态下的聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液中实施浸渍之前，预先放置在减压环境下进行减压，然后在减压环境下再导入上述溶液，在上述溶液中进行浸渍。
8.权利要求3～5任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，上述表面层的浸透处理是在喷涂了聚酰胺-酰亚胺系树脂溶液之后，将各向异性稀土类粘结磁铁放置于在减压环境下进行实施的处理方法。
9.权利要求3～5任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，上述表面层的浸透处理是喷涂低粘度的聚酰胺-酰亚胺系树脂的溶液，并利用了毛细管现象的处理方法。
10.权利要求3～9任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，该保护薄膜层是通过实施了上述的渗透处理之后，再实施聚酰胺-酰亚胺系树脂的喷涂处理而形成。
11.权利要求3～10任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，该保护薄膜层是经过反复实施涂饰和烧成处理所得到的保护薄膜层。
12.权利要求3～11任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，该保护薄膜层的厚度是10～50μm。
13.权利要求3～12任何一项所述的电动机机壳，其特征在于，该保护薄膜层表面的针孔密度在10个/cm2以下。
14.一种电动机装置，具有权利要求3～13任何一项所述的电动机机壳。
15.权利要求14中所述的电动机装置，其特征在于，该电动机装置使用于有机溶液中，或者在有机溶液通过上述机壳中的状态下使用。
16.权利要求15中所述的燃料泵用电动机装置，其特征在于，该电动机装置使用于汽车的燃料泵，并且还可以石油燃料在机壳中通过的状态下使用。
全文摘要
本发明提供了一种相对于有机溶液具有出色耐腐蚀性和经时变化非常小的电动机装置。在该电动机装置中，其励磁磁铁是由具有中空圆筒形状的各向异性稀土类粘结磁铁13所组成。该粘结磁铁13压入机壳12并保持在机壳12中。并且，该粘结磁铁13是由各向异性稀土类磁性粉末和作为粘结剂的苯酚酚醛型环氧树脂经过混合搅拌之后，再成形所得到的呈中空圆筒形状的各向异性稀土类粘结磁铁。将上述各向异性稀土类粘结磁铁13沿着机壳12的内周面压入机壳12内，在压入机壳12内的各向异性稀土类粘结磁铁的露出表面上形成了由聚酰胺－酰亚胺系树脂所构成的保护薄膜。
文档编号H02K1/17GK101048832SQ20058003720
公开日2007年10月3日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年11月30日
发明者本蔵義信, 松冈浩, 鹿野厚, 野口健儿, 御手洗浩成, 菅悟 申请人:爱知制钢株式会社