JP2015052154A - ヨークおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)Fe
Feは、Feは磁気特性、特に磁束密度を発現させるために必須の元素である。特にヨーク材料として78%以上の含有量が望ましい。Crが最少の18.0%のとき、Feは最大で82%程度を含有する。
Crは下記式1の通り窒素吸収量を決定し、含有量に応じて磁気特性を低下させる。窒素吸収量は非磁性化の成否を決定づける。Crは窒素吸収により非磁性部をオーステナイト化させるために18.0%が必要とされる。Feが最大で82.0%程度の場合、Crは22.0%程度を含有する。
[N]=0.9exp{1.7×(-1.65+9.0×10-2[Cr]−7.6×10-4[Cr]2
+3.4×10-2[Mn]−2.59×10-5[Mn]2−5.0×10-4[Cr][Mn]}
(at 1473K)…1
MnはCrとともに窒素吸収量を決定すると同時に、適量の添加では透磁率を向上させ磁束密度の低下を抑制する。ただし、過剰に含有させると磁性部のオーステナイト化を促進させて著しく磁気特性を低下させることから、含有量の上限を4.0重量%とする。
(4)Niは非磁性化を安定化させる元素であり、かつ磁性部の磁気特性を低下させる効果が薄い。しかし、過剰に含有させると磁性部を部分的にオーステナイト化させ著しく磁気特性が低下するため、含有量の上限を2.0重量%とする。
(5)Si
Siは磁気特性を向上、特に鉄損を低減させるのに有効な元素である。しかしながら、過剰に含有させると窒素吸収による非磁性化を阻害するため、含有量を0.1〜1.0重量%とする。
[鋳造]
重量%で、Fe:78.0〜82.0%、Cr:18.0〜22.0%、Si:0.1〜1.0%に組成を調整して鋳造し、当該組成を有し残部が不可避不純物からなるフェライトを主体とした組織を有する強磁性材料のインゴットを得る。
次に、このインゴットを熱間・冷間圧延処理して板厚が1mm以下、好ましくは0.2〜0.5mm程度の薄板に加工する。次に、この薄板をプレス加工するなどして、図1(a)に示すロータ形状に対応した環状の母材10を複数作製する。
複数の上記母材10を重ねて一つの環状体とすることでヨークを得るが、ヨークとする前に、図1(b)に示すように、各母材10に対し磁性部を残す部分に防窒素被覆20を施す。この場合、同じ周方向長さの磁性部と非磁性部を周方向に交互に形成するものとする。
図1(c)に示すように、磁性部として残す部分の母材10の表面に防窒素被覆20を施したもの加熱炉110に入れ、窒素雰囲気下において変態温度の温度(例えば800〜1200℃)で所定時間(例えば30分)加熱することで、防窒素被膜20を被覆した以外の部分に窒素を吸収させる。熱処理時間および温度は母材10の成分や板厚、防窒素皮膜20の膜厚や材質によって異なってくる。
図1(e)に示すように、窒素吸収熱処理を施した所定枚数のヨーク30を、磁性部2と非磁性部1の位相を合わせて接着して積層し、複数のヨーク30からなるロータ51を得る。防窒素被膜20は除去してもよいが、絶縁材として残しておくことで新たに絶縁材を設ける手間が省けるため防窒素被膜20は除去しない方がよい。
(1)試料の作製
表1に示す本発明の実施例1〜4と比較例1〜3の組成を調整して材料(鋼種名付記)を鋳造してインゴットを得た後、上記実施形態と同様にして薄板状に加工して母材とし、この薄板母材の表裏面に、上記のように磁性部として残存させる部分に防窒素皮膜として厚さ10μmの純Al皮膜を蒸着した。そして、各鋼に対し表2に示す処理時間で窒素吸収熱処理を施した。実施例および比較例の1−1、1−2は、それぞれ実施例1,2に対する熱処理時間を異ならせた例を示している。窒素吸収熱処理を施した後に急冷してから、各鋼の非磁性部すなわちAl被膜を形成しない部分の窒素量と、Cr当量およびNi当量を求めた(表2に付記)。
(2−1)磁性部
各鋼の磁性部すなわちAl被膜を形成した部分につき、磁化力が5000(A/m)における磁束密度:B50(T)と、1.0T、400Hzの励磁下での鉄損:W10/400(w/kg)を求めるとともに、B50≧1.3(T)と、W10/400≦35(w/kg)を満たすものが磁気特性として○、満たさない場合を×として判定した。その結果を表3に示す。
各鋼の非磁性部すなわちAl被膜を形成しない部分につき、磁化力が5000(A/m)における磁束密度:B50(T)を求めるとともに、B50<0.01(T)を満たすものが磁気特性として○、満たさない場合を×として判定した。その結果を表4に示す。
2…磁性部
10…母材
20…防窒素被覆
30…ヨーク
Claims (5)
- 磁性部と非磁性部とが一体のヨークであって、
前記磁性部は、重量%で、Fe:78.0〜82.0%、Cr:18.0〜22.0%、Si:0.1〜1.0%を含み、残部が不可避不純物からなるフェライトを主体とした組織を有し、
前記非磁性部は、前記磁性部と同じ組成の材料に窒素が含有されたオーステナイトを主体とした組織を有すること
を特徴とするヨーク。 - 前記磁性部の材料が、さらにMnを0〜4.0重量%含むことを特徴とする請求項1に記載のヨーク。
- 前記磁性部の材料が、さらにNiを0〜2.0重量%含むことを特徴とする請求項1または2に記載のヨーク。
- 前記磁性部は、母材内部にAlが拡散固溶していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のヨーク。
- 重量%で、Fe:78.0〜82.0%、Cr:18.0〜22.0%、Si:0.1〜1.0%を含み、残部が不可避不純物からなるフェライトを主体とした組織を有する材料の一部を、窒素吸収熱処理により窒素を含有させてオーステナイトを主体とした組織とすることを特徴とするヨークの製造方法。
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