馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件和用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供適合于軸向間隙馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件和用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法。用于支撐被設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性體的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件由非磁性鋼構(gòu)成，其中相對(duì)磁導(dǎo)率小于1.005并且在室溫的0.2%屈服強(qiáng)度是550MPa以上。
【專利說明】馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件和用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及支撐件，該支撐件用于支撐磁性體，該磁性體被用于馬達(dá)轉(zhuǎn)子并且被 設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，為了呈現(xiàn)高性能的目的，稀土諸如釹或鏑被添加到的稀土磁體已經(jīng)被用作 用于馬達(dá)的磁體。
[0003] 專利文獻(xiàn)1公開了一種軸向型馬達(dá)，該軸向型馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被裝配有多 個(gè)永久磁體，所述多個(gè)永久磁體具有在與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向上的磁極。
[0004] 而且，專利文獻(xiàn)2提出一種高性能軸向間隙馬達(dá)，該高性能軸向間隙馬達(dá)具有鐵 氧體磁體替代稀土磁體。
[0005] 軸向型馬達(dá)或軸向間隙馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子，在該轉(zhuǎn)子上設(shè)置磁體，并且磁體由在轉(zhuǎn)子 中包括的支撐件支撐。作為支撐件，一般使用由奧氏體不銹鋼組成的非磁性鋼。
[0006] 支撐件被包括在以高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，并且有必要使得支撐件支撐磁體以適當(dāng)?shù)?保持它的位置。因此，有必要使得支撐件不僅具有非磁性特性而且還具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
[0007] 順便提及，通過冷加工，奧氏體不銹鋼呈現(xiàn)增加的強(qiáng)度，但是存在一個(gè)問題：應(yīng)變 感生相變使非磁性特性受損。因此，通常采用使在熱鍛之后的原材料經(jīng)受機(jī)械加工以獲得 支撐件形狀的步驟。
[0008] 引用列表
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn) I :W02011/046108
[0011] 專利文獻(xiàn) 2 JP-A-2011-010375


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 技術(shù)問題
[0013] 然而，近年來，存在增加馬達(dá)的速度和尺寸的需求，并且因此對(duì)于支撐件要求的強(qiáng) 度已經(jīng)增強(qiáng)。而且，甚至在尺寸的增加不必要的情形中，仍然存在重量減輕的需求，從而期 望實(shí)現(xiàn)與重量減輕對(duì)應(yīng)的高的強(qiáng)度。然而，如上所述，在相關(guān)技術(shù)材料中，非磁性特性和高 強(qiáng)度存在折中的關(guān)系，并且因此材料不能滿足以上需求。
[0014] 而且，在相關(guān)技術(shù)制造步驟中，為了獲得是復(fù)雜形狀的產(chǎn)品形狀，有必要在相當(dāng)長(zhǎng) 的時(shí)期中通過機(jī)械切割、線切割等對(duì)熱鍛原材料進(jìn)行加工。雖然該時(shí)期取決于產(chǎn)品形狀和 尺寸，但是存在加工要求例如2星期的時(shí)期的情形。因此，當(dāng)考慮大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，以上情況 成為非常嚴(yán)重的問題。然而，因?yàn)槿缟纤鰧?duì)制造步驟的限制，所以存在一個(gè)問題：采用考 慮生產(chǎn)率的步驟是不可行的。
[0015] 基于以上狀況的背景設(shè)計(jì)本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件和用 于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，該馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件能夠在維持非磁性特性的情況下增加強(qiáng) 度，并且進(jìn)一步對(duì)制造步驟具有較小的限制。
[0016] 問題的解決方案
[0017] 因此，根據(jù)本發(fā)明的第一示意性方面，提供一種馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支 撐件用于支撐被設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性體，其中所述支撐件由非磁性鋼構(gòu)造，并且具 有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和550MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第二示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，非磁性鋼是熱加工材料。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第三示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，所述非磁性鋼是冷加工材 料，并且具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的第四示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，非磁性鋼是18Mn_18Cr非 磁性鋼。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第五示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件被構(gòu)造為 單層。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第六示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，包括稀土磁體或非稀土磁 體作為所述磁性體。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第七示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，非稀土磁體是鐵氧體磁體。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第八示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，包括壓粉鐵芯作為所述磁 性體。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第九示意性方面，提供一種用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，所述 馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件用于支撐被設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性體，所述方法包括：使非磁性鋼 經(jīng)受熱加工，以獲得熱加工材料，并且使所述熱加工材料經(jīng)受機(jī)械加工，以獲得具有小于 1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和550MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度的支撐件。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第十示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，熱加工包括熱軋或熱模加 工的步驟。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第十一示意性方面，在馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件中，在所述熱加工之后執(zhí)行 在1000°C以上的固溶處理5分鐘以上，并且此后執(zhí)行在600°C到1000°C的時(shí)效處理0. 5小 時(shí)以上。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第十二示意性方面，提供一種用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，所 述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件用于支撐被設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性體，所述方法包括：使非磁性鋼 經(jīng)受熱加工并且隨后經(jīng)受冷加工，以獲得冷加工材料，并且使所述冷加工材料經(jīng)受機(jī)械加 工，以獲得具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度的支撐 件形狀材料。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的第十三示意性方面，在用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法中，冷加工 包括冷軋步驟。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的第十四示意性方面，在用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法中，冷加工 的冷加工率是從5 %到40 %。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的第十五示意性方面，在用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法中，所述機(jī) 械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉和焊接中的任何一個(gè)或更多個(gè)步 驟。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的第十六示意性方面，在用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法中，通過連 續(xù)鑄造制造在所述熱加工之前的所述非磁性鋼。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第十七示意性方面，在用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法中，非磁性 鋼是18Mn-18Cr非磁性鋼。
[0034] 在本發(fā)明中，使用非磁性鋼，并且在成形為馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件之后，它具有相對(duì)磁導(dǎo) 率小于1.005并且在室溫（例如，從51：到35°〇的0.2%屈服強(qiáng)度是55010^以上的特性。 [0035] 當(dāng)相對(duì)磁導(dǎo)率小于1. 005時(shí)，磁性體能夠在不對(duì)轉(zhuǎn)子中的磁施加任何影響的情況 下被支撐。而且，當(dāng)在室溫的〇. 2%屈服強(qiáng)度是550MPa以上時(shí)，即使在高旋轉(zhuǎn)磁性體仍然能 夠被可靠地支撐，并且重量減輕也變得容易。
[0036] 另外，在本發(fā)明中非磁性鋼的種類不限于特定的一種，而是能夠適當(dāng)?shù)厥褂?18Mn-18Cr材料。以下將描述每一個(gè)構(gòu)件的功能和限定18Mn-18Cr非磁性鋼的組成的原因。 順便提及，在化學(xué)組成中，" ％ "意味著"質(zhì)量％ "。
[0037] Si :0? 1 到 2. 0 質(zhì)量％
[0038] 因?yàn)镾i被用作脫氧劑，所以有必要使用0. 1%以上的Si。然而，因?yàn)镾i是鐵氧體 相形成元素，所以當(dāng)過度地包含Si時(shí)，鐵氧體相可以析出并且冷加工性變差，從而其上限 被設(shè)定在2.0%。
[0039] Mn: 10 到 25 質(zhì)量 ％
[0040] Mn是奧氏體相形成元素，并且對(duì)增加 N溶解度而言，其10%以上是必要的。然而， 因?yàn)楫?dāng)過度地包含Mn時(shí)強(qiáng)度減小，所以其上限被設(shè)定在25 %。順便提及，由于相同的原因， 理想的是其下限被設(shè)定在13%并且上限被設(shè)定在24%。進(jìn)一步更理想的是下限被設(shè)定在 16%并且上限被設(shè)定在21%。
[0041] Cr: 12 到 25 質(zhì)量 ％
[0042] 對(duì)確保N溶解度而言，12%以上的量的Cr是必要的。然而，因?yàn)镃r是鐵氧體相形 成元素，所以當(dāng)過度地包含Cr時(shí)，鐵氧體相可以析出，從而其上限被設(shè)定在25%。順便提 及，由于相同的原因，理想的是其下限被設(shè)定在14%并且上限被設(shè)定在23%。進(jìn)一步更理 想的是下限被設(shè)定在16%并且上限被設(shè)定在21%。
[0043] N :0.3 到 0.8 質(zhì)量％
[0044] 對(duì)確保強(qiáng)度而言，0.3%以上的量的N是必要的，但是，因?yàn)楫?dāng)過度地包含N時(shí)，N引 起氣孔形成，所以其上限被設(shè)定在〇. 8%。
[0045] Al :0.02 質(zhì)量％ 以下
[0046] Al能夠作為脫氧劑被添加，但是因?yàn)楫?dāng)過度地包含Al時(shí)，Al形成氮化物并且降低 韌性，所以根據(jù)需要在將Al的上限設(shè)定在0.02%的情況下包含A1。順便提及，為了充分地 獲得作為脫氧劑的功能，理想地，以〇. 005%以上的量包含A1。
[0047] Ni :5. 0 質(zhì)量％ 以下
[0048] Ni是奧氏體相形成元素并且是根據(jù)需要包含的。然而，因?yàn)楫?dāng)含量超過5. 0%時(shí) 強(qiáng)度減小，所以其上限被設(shè)定在5.0%。而且，當(dāng)積極地包含Al時(shí)，理想地，以1.0%以上 的量進(jìn)一步優(yōu)選地以1.5%以上的量包含A1。順便提及，可以作為不可避免的雜質(zhì)以小于 1.0%的量包含八1。
[0049] Mo+l/2W :3. 0 質(zhì)量％ 以下
[0050] W和Mo是提高強(qiáng)度的成分，并且是根據(jù)需要包含的。然而，因?yàn)楫?dāng)過度地包含它們 時(shí)，冷加工性變差，所以它們能夠僅獨(dú)自地或者相組合地就Mo+l/2W而言在3. 0%以下的范 圍中被添加。順便提及，在包含它們中的任一種的情形中，理想的是就MO+1/2W而言將含量 設(shè)定在1. 0 %以上以充分地實(shí)現(xiàn)功能。
[0051] V、Nb :1. 00 質(zhì)量％ 以下
[0052] V和Nb與氮結(jié)合以形成氮化物，并且因此在熱處理期間防止晶粒尺寸的增加，從 而根據(jù)需要包含其中之一或兩者。然而，它們是鐵氧體相形成元素，并且因此當(dāng)過度地包含 它們時(shí)鐵氧體相析出。因此，能夠在1.00%以下的范圍中包含它們中的每一種。順便提及， 在包含它們的情形中，它們每一種理想地以0. 05%以上的量被包含以充分地實(shí)現(xiàn)它們的功 能。
[0053] Co :3. 00 質(zhì)量％ 以下
[0054] Co是奧氏體相形成元素，并且是根據(jù)需要被包含的。然而，因?yàn)樗前嘿F的成分， 所以最大能夠以3. 00%的量包含Co。順便提及，在包含Co的情形中，理想地，每一種以 0.5%以上的量包含以充分地實(shí)現(xiàn)它的作用。
[0055] B :0.01 質(zhì)量％ 以下
[0056] B導(dǎo)致固溶強(qiáng)化，并且還能夠預(yù)期通過微細(xì)氮化物實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)化。因此，B提高強(qiáng)度 和韌性，從而根據(jù)需要包含B。然而，當(dāng)過度地包含B時(shí)，B形成粗糙的氮化物，并且氮化物 成為減小韌性的因素。因此，能夠在0.01%以下的范圍中包含它。順便提及，在包含它的情 形中，理想地，每一種以0. 003%以上的量包含以充分地實(shí)現(xiàn)它的作用。
[0057] 不可避免的雜質(zhì)
[0058] C :0.3質(zhì)量％以下
[0059] 在制造中不可避免地包含C，但是，因?yàn)樗鼓透g性惡化，所以其上限被設(shè)定在 〇. 3質(zhì)量％。由于相同的原因，上限進(jìn)一步理想地被設(shè)定在0. 2 %以下。
[0060] P、S :0? 03 質(zhì)量％ 以下
[0061] P和S對(duì)于延韌性還有熱加工性具有影響。因此，理想的是每一種以0.03%以下 的量包含P和S。
[0062] 制造步驟
[0063] 對(duì)于本發(fā)明的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，制造步驟不限于特定的步驟，并且能夠經(jīng)由熱加 工材料或冷加工材料的機(jī)械加工獲得該支撐件。能夠經(jīng)由通常的熔化和凝固過程獲得原材 料。具體地，其實(shí)例包括二次精煉方法諸如鋼包精煉方法、底注澆鑄方法、頂注澆鑄方法、真 空鑄造方法和電渣重熔方法。另外，可以通過連續(xù)鑄造方法直接制造坯材。
[0064] 熱加工、熱軋和熱鍛諸如熱模鍛能夠被作為代表性實(shí)例描述，并且它們能夠以通 常的方式執(zhí)行。熱加工溫度是例如從800°C到1200°C。作為用于通過熱加工獲得支撐件形 狀材料的方法，存在通過連續(xù)鑄造制造的坯材或鋼坯的熱模加工的方法。熱模加工不被特 別限制，而是能夠通過執(zhí)行模加工一次或多次而執(zhí)行該加工，以形成與通過熱壓得到的支 撐件形狀接近的形狀。而且，關(guān)于用于模加工的模具，可以使用一種或數(shù)種模具。進(jìn)而，用 于熱模加工的模加工溫度等于上述熱加工溫度。
[0065] 在獲得支撐件形狀材料之前的熱加工材料或在冷加工之前的熱加工材料可以經(jīng) 受固溶處理。用于固溶處理的條件不被特別限制，但是作為示例，KKKTC以上、作為保持時(shí) 間的5分鐘以上以及作為冷卻方法的水冷卻、油冷卻和包括風(fēng)扇冷卻的空氣冷卻。
[0066] 而且，在固溶處理之后，能夠通過執(zhí)行時(shí)效處理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子支撐件的強(qiáng)度的進(jìn)一步 增加。用于時(shí)效處理的條件能夠是從600°C到1000°C和0. 5小時(shí)以上。順便提及，在執(zhí)行 冷加工的情形中，可以在固溶處理之后并且在冷加工之前執(zhí)行時(shí)效處理，或者可以在固溶 處理之后在冷加工期間執(zhí)行時(shí)效處理。
[0067] 在此后不執(zhí)行冷強(qiáng)加工的情況下，熱加工材料能夠提供產(chǎn)品形狀。
[0068] 熱加工材料能夠進(jìn)一步經(jīng)受冷加工。作為冷加工，可以提到冷軋、冷鍛等，并且它 們能夠以通常的方式被執(zhí)行。能夠通過冷加工的加工強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的進(jìn)一步增加。
[0069] 能夠例如以5%到40%的加工率執(zhí)行冷加工。當(dāng)加工率低時(shí)，沒有充分地實(shí)現(xiàn)加 工強(qiáng)化，并且當(dāng)加工率高時(shí)，不能充分地獲得延韌性。
[0070] 而且，在冷加工中，最終片厚度的實(shí)例包括從1.0mm到4mm。當(dāng)片厚度被設(shè)定在 I. Omm到4_時(shí)，能夠直接獲得作為成形原材料的片厚度。順便提及，在這里使用的"冷"意 味著在不超過再結(jié)晶溫度的溫度范圍中的加工，并且例如可以根據(jù)需要在小于450°C的范 圍中進(jìn)行加熱。優(yōu)選的是：在使得不形成回火色的250°C以下進(jìn)行加熱。
[0071] 在本發(fā)明中機(jī)械加工不限于特定的一種，并且包括從成形原材料的制作直至精整 為止。例如，可以提到雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉和焊接。
[0072] 而且，為了獲得最終形狀，部件可以被組裝和焊接。用于通過焊接組裝的焊接方法 不被特別限制，但是TIG焊接是優(yōu)選的，其中熱輸入小并且屏蔽特性高。在焊接之后，根據(jù) 需要可以執(zhí)行在300°C到600°C的應(yīng)力消除退火。而且，可以根據(jù)需要在支撐件形狀材料上 執(zhí)行精整。
[0073] 通過這些方法，制造適合于馬達(dá)轉(zhuǎn)子特別是軸向間隙馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的支撐件成為可 能，該支撐件能夠可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，并且能夠以經(jīng)濟(jì)上廉價(jià)的方式被制造。
[0074] 發(fā)明的有利效果
[0075] 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得一種馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，該馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件能夠獲得足夠低 的相對(duì)磁導(dǎo)率和高的強(qiáng)度，并且能夠在維持非磁性特性的情況下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，而對(duì)于制造 步驟沒有限制。
[0076] 附圖簡(jiǎn)要說明
[0077] 圖1(a)和圖1(b)是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的繪圖，其中圖 1(a)是前視圖，并且圖1(b)是沿著圖1(a)中的線I-I截取的剖視圖。
[0078] 圖2(a)和圖2(b)是示出馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的繪圖，在該馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件上設(shè)置永 久磁體，其中圖2(a)是前視圖，并且圖2(b)是沿著圖2(a)中的線II-II截取的剖視圖。
[0079] 圖3(a)和圖3(b)是示出制造步驟的流程圖。
[0080] 圖4是示出將通過焊接組裝的在制造中間的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的繪圖。
[0081] 圖5是示出在實(shí)例中的樣本材料的一部分中在冷軋加工率和在室溫的0. 2%屈服 強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0082] 圖6是示出在實(shí)例中的樣本材料的一部分中在冷軋加工率和在室溫的延伸率之 間的關(guān)系的曲線圖。
[0083] 圖7是示出在實(shí)例中的樣本材料的一部分中在冷軋加工率和相對(duì)磁導(dǎo)率之間的 關(guān)系的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0084] 以下將基于圖1和2描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件。
[0085] 該實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1由熱加工材料或冷加工材料構(gòu)造，該熱加工材料或 該冷加工材料由非磁性鋼組成。熱加工材料具有相對(duì)磁導(dǎo)率小于1. 005、在室溫的0. 2%屈 服強(qiáng)度是550MPa以上且延伸率是30%以上的特性，并且冷加工材料具有相對(duì)磁導(dǎo)率小于 1. 005、在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度是600MPa以上且延伸率是10%以上的特性。作為非磁性 鋼，適當(dāng)?shù)厥褂?8Mn-18Cr非磁性鋼。
[0086] 如在圖1(a)和圖1(b)中所示，馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1被形成為完全薄片圓盤形狀，并 且馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1具有軸承部3,該軸承部3在中心處形成有軸孔2。在軸承部3的外周 側(cè)處成間距地形成環(huán)形肋4,并且在最外周緣處形成外緣環(huán)5。進(jìn)而，從軸承部3通過環(huán)形肋 4直至外緣環(huán)5以等角度間隔放射狀形成分隔壁6 (在本發(fā)明的該實(shí)施例中16個(gè)分隔壁）。
[0087] 被分隔壁6、6、環(huán)形肋4和外緣環(huán)5包圍的空間被分配給磁體容納部7。如在圖 2(a)和圖2(b)中所示，在該磁體容納部7中容納永久磁體10,該永久磁體10在軸線方向 上的兩個(gè)表面處具有不同極性的磁極。永久磁體10被布置成使得在周方向上相鄰的永久 磁體10具有相互不同的磁極。在圖中沒有示出的旋轉(zhuǎn)軸被附接到馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1的軸 孔2,并且因此整體能夠被用作裝配有轉(zhuǎn)子的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件。順便提及，馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件 1可以被原樣地用作轉(zhuǎn)子。
[0088] 在以上，作為將被馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件支撐的磁性體僅描述了永久磁體，但是，另外， 可以使用支持各種強(qiáng)磁性體諸如壓粉鐵芯的結(jié)構(gòu)的磁性體。
[0089] 在本發(fā)明中，磁性體意味著在磁場(chǎng)中容易磁化的物質(zhì)，并且磁性體可以包括稀土 磁體、非稀土磁體、壓粉鐵芯等。稀土磁體的實(shí)例包括釹鐵硼磁體，并且非稀土磁體的實(shí)例 可以包括鐵氧體磁體。
[0090] 在輸出等方面，該實(shí)施例的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件不被特別限制，但是特別地，它能夠適 當(dāng)?shù)卦?kW以上的馬達(dá)中被使用。它能夠可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，能夠被以經(jīng)濟(jì)廉價(jià)的方式 制造，并且能夠特別地被用作適合于軸向間隙馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的支撐件。
[0091] 接著，將基于圖3(a)和圖3(b)的流程圖描述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1的制造步驟。
[0092] 如在圖3(a)中所示，通過制備為如上所述的18Mn_18Cr非磁性鋼的組成并且通過 通常的熔化和鑄造方法生產(chǎn)錠。作為熔化和鑄造方法，能夠采用鋼包精煉方法、底注澆鑄方 法、頂注澆鑄方法、真空鑄造方法、電渣重熔方法等，但是在本發(fā)明中該方法不限于特定的 方法。
[0093] 錠通過作為熱加工的熱鍛等被中間模制成坯，并進(jìn)一步經(jīng)受諸如熱軋的熱加工。 能夠通過將原材料加熱到800°C到1200°C而執(zhí)行熱加工。
[0094] 而且，能夠不通過上述熔化和鑄造方法而是通過連續(xù)鑄造方法直接獲得坯。在該 實(shí)施例中，連續(xù)鑄造方法的種類不被特別限制，并且能夠以通常的方式執(zhí)行該方法。
[0095] 在熱加工中，能夠通過熱模鍛實(shí)現(xiàn)成形原材料形式的加工。具有成形原材料形式 的材料然后能夠通過精整而被加工成產(chǎn)品形狀。例如，能夠通過對(duì)由連續(xù)鑄造獲得的坯的 熱模鍛而高效地制造產(chǎn)品。
[0096] 理想地，通過熱加工獲得的熱加工材料經(jīng)受固溶處理，在該固溶處理中，材料在 1000°C以上被加熱5分鐘以上。由此，實(shí)現(xiàn)了成分的均一化，并且還使奧氏體穩(wěn)定。
[0097] 理想地，經(jīng)受了固溶處理的熱加工材料在600°C到1000°C和0. 5小時(shí)以上的條件 下進(jìn)一步經(jīng)受時(shí)效處理。通過時(shí)效處理，能夠進(jìn)一步提高強(qiáng)度。
[0098] 在本發(fā)明中，省去上述固溶處理和時(shí)效處理也是可行的。順便提及，在執(zhí)行時(shí)效處 理的情形中執(zhí)行固溶處理。
[0099] 熱加工材料經(jīng)由進(jìn)一步的機(jī)械加工被轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品形狀。
[0100] 機(jī)械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉、焊接等。機(jī)械加工包 括精整。
[0101] 在該實(shí)施例中獲得的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和550MPa 以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度，并且因此具有優(yōu)良的非磁性特性并且還具有高的強(qiáng)度，從 而支撐件能夠穩(wěn)定地支撐處于高速旋轉(zhuǎn)的磁性體。而且，理想地，馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1具有 30%以上的在室溫的延伸率。
[0102] 而且，在本發(fā)明中，關(guān)于用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件1的方法，還能夠在非磁性鋼經(jīng) 受熱加工之后通過冷加工獲得冷加工材料。
[0103] 以下將描述包括冷加工的制造步驟。
[0104] 如在圖3(b)中所示，首先，通過制備為如上所述的18Mn-18Cr非磁性鋼的組成并 且通過通常的熔化和鑄造方法生產(chǎn)錠。錠通過作為熱加工的熱鍛等被中間模制成坯，并進(jìn) 一步經(jīng)受諸如熱軋的熱加工。能夠通過將原材料加熱到800°C到1200°C而執(zhí)行熱加工。
[0105] 而且，能夠通過連續(xù)鑄造方法直接獲得坯。
[0106] 理想地，通過熱加工獲得的熱加工材料經(jīng)受固溶處理，在該固溶處理中，材料在 1000°C以上被加熱5分鐘以上。理想地，經(jīng)受了固溶處理的熱加工材料在600°C到1000°C 和0.5小時(shí)以上的條件下進(jìn)一步經(jīng)受時(shí)效處理。通過時(shí)效處理，能夠進(jìn)一步提高強(qiáng)度。順 便提及，在本發(fā)明中，省去上述固溶處理和時(shí)效處理也是可行的。
[0107] 熱加工材料能夠進(jìn)一步經(jīng)受諸如冷軋的冷加工。在冷加工中，能夠在5%到40% 的冷加工率執(zhí)行加工。順便提及，如上所述，冷加工意味著在不超過再結(jié)晶溫度的溫度范圍 中的加工，并且在超過再結(jié)晶溫度的溫度范圍中的加工被稱為熱加工。在加工之后，為了消 除應(yīng)力的目的，可以執(zhí)行在300°C到450°C的應(yīng)力消除退火。要求的機(jī)械特性不受應(yīng)力消除 退火影響。
[0108] 經(jīng)受冷加工的冷加工材料經(jīng)由進(jìn)一步的機(jī)械加工被轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品形狀。
[0109] 機(jī)械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉、焊接等。機(jī)械加工包 括精整。
[0110] 所獲得的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和600MPa以上的在室溫 的0. 2%屈服強(qiáng)度，并且因此具有優(yōu)良的非磁性特性并且還具有高的強(qiáng)度，從而支撐件能夠 穩(wěn)定地支撐處于高速旋轉(zhuǎn)的磁性體。而且，理想地，馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件具有10%以上的在室溫 的延伸率。
[0111] 在高旋轉(zhuǎn)下使用的轉(zhuǎn)子支撐件由于離心力等而變形。因?yàn)橛糜趯?duì)該力的耐久性的 延韌性也是必要的，在熱加工材料和冷加工材料的任一情形中，延伸率理想地是10%以上。 在認(rèn)為延伸率重要的情形中，由于高的延伸率，如與冷加工材料相比較，熱加工材料是有利 的。
[0112] 另外，機(jī)械加工可以具有將部件相互組裝和焊接以獲得產(chǎn)品形狀的步驟。
[0113] 圖4示出在焊接過程中的半制品，其中分隔壁22被布置在外環(huán)20和軸承部21之 間，并且它們通過TIG焊接等而被焊接。23是焊接部。能夠通過在必要的位置處以必要的 個(gè)數(shù)布置分隔壁22并且將它們焊接而獲得產(chǎn)品。順便提及，在本實(shí)施例中，在焊接中每一 個(gè)部件的數(shù)目、每一個(gè)部件的形狀等能夠被適當(dāng)?shù)剡x擇而不被特別限制。
[0114] 在本發(fā)明中，可以通過使用單材構(gòu)造或者可以通過層疊多個(gè)單材構(gòu)造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支 撐件。從防止成本增加的觀點(diǎn)，優(yōu)選地通過使用單材作為單層構(gòu)造支撐件。
[0115] 實(shí)例
[0116] 作為將在本實(shí)例中使用的18Mn-18Cr非磁性鋼，制備具有表格1所示組成的那些 非磁性鋼（殘余部分：Fe和不可避免的雜質(zhì)，P :0.025%以下，S :0.005%以下）（鋼No. 1到 15)。
[0117] 實(shí)例1 (從熱加工材料制造支撐件形狀材料的情形）
[0118] 表格1中所示五十千克的每一種18Mn-18Cr非磁性鋼（鋼No. 1到9)通過VM(真 空感應(yīng)熔化）被熔化，并且經(jīng)受模鑄以獲得50kg的測(cè)試鋼錠。通過從測(cè)試鋼錠切割冒口 獲得的主要部分在1200°C經(jīng)受熱鍛，并且以表格2和3中所示的熱軋加工率經(jīng)受熱軋以形 成具有4mm的厚度的測(cè)試材料。作為比較例，使用在商業(yè)上可獲得的SUS304不銹鋼（鋼 No. 15)和在商業(yè)上可獲得的SUS316不銹鋼（鋼No. 14)以相同的方式獲得測(cè)試材料。
[0119] 這些測(cè)試材料在1050°C經(jīng)受水冷卻固溶處理3小時(shí)。進(jìn)而，測(cè)試材料的一部分在 900°C經(jīng)受時(shí)效處理1小時(shí)。
[0120] 通過冷壓在室溫執(zhí)行冷沖壓從這些測(cè)試材料獲得與支撐件形狀材料對(duì)應(yīng)的樣本 材料。在室溫從樣本材料采樣在JIS Z 2201中描述的JIS14A測(cè)試片，并且JIS14A測(cè)試片 基于JIS Z 2241經(jīng)受拉伸測(cè)試，并且執(zhí)行通過磁秤方法進(jìn)行的相對(duì)磁導(dǎo)率的測(cè)量。
[0121] 實(shí)例2 (從冷加工材料制造支撐件形狀材料的情形）
[0122] 表格1中所示五十千克的每一種18Mn_18Cr非磁性鋼（鋼No. 1到9)通過VM(真 空感應(yīng)熔化）被熔化，并且經(jīng)受模鑄以獲得50kg的測(cè)試鋼錠。通過從測(cè)試鋼錠切割冒口獲 得的主要部分在1200°C經(jīng)受熱鍛，并且以表格2和3中所示的熱軋加工率經(jīng)受熱軋以形成 具有4_到6_的厚度的測(cè)試材料。作為比較例，使用具有在本發(fā)明的范圍之外的組成的 非磁性鋼（鋼No. 10到No. 13)、在商業(yè)上可獲得的SUS304不銹鋼（鋼No. 15)和在商業(yè)上 可獲得的SUS316不銹鋼（鋼No. 14)以相同的方式獲得測(cè)試材料。
[0123] 這些測(cè)試材料在1050°C經(jīng)受水冷卻固溶處理3小時(shí)。進(jìn)而，測(cè)試材料的一部分在 900°C經(jīng)受時(shí)效處理1小時(shí)。
[0124] 進(jìn)而，這些測(cè)試材料經(jīng)受表格2和3中所示從5%到50%的冷軋，以獲得具有2_ 到5_的厚度的測(cè)試材料。通過冷壓在室溫執(zhí)行冷沖壓從這些測(cè)試材料獲得與支撐件形狀 材料對(duì)應(yīng)的樣本材料。以與在實(shí)例1中相同的方式從樣本材料采樣測(cè)試片，并且在室溫執(zhí) 行拉伸測(cè)試和相對(duì)磁導(dǎo)率的測(cè)量。
[0125] 在以上實(shí)例1和2中樣本材料（No. 1到68)的制造條件和測(cè)量結(jié)果一起在表格2 和3中被示出。順便提及，在不執(zhí)行冷軋的情形（實(shí)例1)中，冷軋加工率被示為
[0126] 實(shí)例3 (熱模加工的情形）
[0127] 使用測(cè)試鋼錠（鋼No. 1到9)，通過使用實(shí)例1所示的方法制作具有6_的厚度的 測(cè)試材料。測(cè)試材料在1200°C被加熱并且通過熱壓經(jīng)受熱模加工，以獲得模擬支撐件形狀 的圓盤形狀樣本材料。如在表格4中所示，這些圓盤形狀樣本材料在1050°C經(jīng)受水冷卻固 溶處理3小時(shí)。進(jìn)而，測(cè)試材料的一部分在900°C經(jīng)受時(shí)效處理1小時(shí)。在固溶處理之后或 者在時(shí)效處理之后從樣本材料（No. 70到78)采樣測(cè)試片，并且以與在實(shí)例1中相同的方式 在室溫執(zhí)行拉伸測(cè)試和相對(duì)磁導(dǎo)率的測(cè)量。
[0128] 作為比較例，具有在本發(fā)明的范圍之外的組成的測(cè)試鋼錠（鋼No. 10到No. 13)、在 商業(yè)上可獲得的SUS304不銹鋼（鋼No. 15)和在商業(yè)上可獲得的SUS316不銹鋼（鋼No. 14) 還在表格4中所示的條件下經(jīng)受固溶處理或者經(jīng)受固溶處理和時(shí)效處理，以獲得樣本材料 (No. 79 到 No. 84)。
[0129] 測(cè)試結(jié)果在表格4中被示出。
[0130] 實(shí)例4 (通過焊接組裝的情形）
[0131] 表格1中所示五十千克的每一種18Mn-18Cr非磁性鋼（鋼No. 1到No. 14)通過 VM(真空感應(yīng)熔化）被熔化，并且經(jīng)受模鑄以獲得50kg的測(cè)試鋼錠。通過從測(cè)試鋼錠切割 冒口獲得的主要部分在1200°C經(jīng)受熱鍛，并且經(jīng)受熱軋以形成具有4mm的厚度和200mm的 寬度的測(cè)試材料。測(cè)試材料以10%的冷軋加工率經(jīng)受冷軋。
[0132] 通過冷沖壓從測(cè)試材料制作環(huán)材料和片材料，并且環(huán)材料和片材料經(jīng)受焊接測(cè) 試。對(duì)于焊接，采用TIG焊接。
[0133] 在本實(shí)例中，不制作使用SUS304不銹鋼的比較材料。
[0134] 根據(jù)測(cè)試結(jié)果，在實(shí)例1中，認(rèn)識(shí)到：發(fā)明實(shí)例的樣本材料確保550MPa以上的 〇. 2%屈服強(qiáng)度，并且相對(duì)磁導(dǎo)率也是足夠低的。另一方面，除了鋼No. 12之外，在比較例中 的0. 2%屈服強(qiáng)度在小于400MPa的水平上，并且鋼No. 12具有高的0. 2%屈服強(qiáng)度，但是還 具有高的相對(duì)磁導(dǎo)率，并且因此在非磁性非磁導(dǎo)性上是低劣的。因而，認(rèn)為比較例的材料不 適合于馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件。
[0135] 在實(shí)例2中，認(rèn)識(shí)到：即使當(dāng)執(zhí)行冷加工時(shí)發(fā)明實(shí)例的樣本材料的相對(duì)磁導(dǎo)率仍 然不呈現(xiàn)變化，并且不存在通過應(yīng)變感應(yīng)到鐵氧體或馬氏體的相變。另一方面，在比較例的 樣本材料中，隨著冷軋加工率增加，相對(duì)磁導(dǎo)率增加，并且示出了應(yīng)變感生相變的發(fā)生，從 而認(rèn)識(shí)到：相對(duì)于發(fā)明實(shí)例的樣本材料而言，比較例的樣本材料在非磁性非磁導(dǎo)性上是低 劣的。
[0136] 在實(shí)例3中，雖然在熱模加工和熱軋之間存在差異，但是它們落入熱加工的范疇 內(nèi)，如與實(shí)例1中的那些結(jié)果相比較獲得了大約相同的結(jié)果。從這些結(jié)果，確認(rèn)了：即使通 過熱模加工，仍然獲得了具有足夠性能的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件。
[0137] 在實(shí)例4中，使用冷軋材料執(zhí)行通過焊接組裝的測(cè)試，但是未確認(rèn)由焊接引起的 裂紋等，并且沒有獲得特別存在問題的結(jié)果。冷軋材料呈現(xiàn)比熱軋材料和熱模加工材料的 延伸率小的延伸率，但是充分地能夠通過焊接組裝。因此，能夠充分地推測(cè)：將通過焊接的 組裝應(yīng)用于如與冷軋材料相比較具有高延伸率的熱軋材料和熱模加工材料是可行的。
[0138] 另外，在以上樣本材料中，基于鋼No. 2、8、11和14的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備示出在冷軋加工率 和0. 2%屈服強(qiáng)度、延伸率和相對(duì)磁導(dǎo)率之間的關(guān)系的曲線圖，并且在圖5、6和7中示出這 些曲線圖。
[0139] 如在圖5中所示，在所有的樣本材料中，隨著冷軋加工率增加，0.2%屈服強(qiáng)度增 力口。然而，認(rèn)識(shí)到：不管冷軋加工率如何，本申請(qǐng)的發(fā)明實(shí)例的樣本材料如與比較例的樣本 材料相比較具有大的0. 2 %屈服強(qiáng)度，并且因此在強(qiáng)度上優(yōu)良。
[0140] 而且，如在圖6中所示，在所有的樣本材料中，隨著冷軋加工率增加，延伸率減小。 然而，如與比較例的鋼No. 11相比較，直至大約40%的冷軋加工率為止，本申請(qǐng)的發(fā)明實(shí)例 的樣本材料具有高的延伸率。
[0141] 進(jìn)而，如在圖7中所示，即使當(dāng)冷軋加工率增加時(shí)，本申請(qǐng)的發(fā)明實(shí)例的樣本材料 仍然呈現(xiàn)相對(duì)磁導(dǎo)率幾乎不變，并且因此具有穩(wěn)定的非磁性特性。另一方面，在比較例的樣 本材料中，當(dāng)冷軋加工率增加時(shí)，相對(duì)磁導(dǎo)率急劇地增加，從而認(rèn)識(shí)到相對(duì)磁導(dǎo)率不利地受 到影響。
[0142] 從這些點(diǎn)認(rèn)識(shí)到：在比較例的樣本材料中難以在維持非磁性特性的情況下通過冷 加工增強(qiáng)強(qiáng)度，但是在發(fā)明實(shí)例的樣本材料中能夠在維持非磁性特性的情況下通過冷加工 增強(qiáng)強(qiáng)度。

【權(quán)利要求】
1. 一種馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件用于支撐被設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性 體， 其中所述支撐件由非磁性鋼構(gòu)造，并且具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和550MPa以上的 在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中所述非磁性鋼是熱加工材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中所述非磁性鋼是冷加工材料，并且具 有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中所述非磁性鋼是 18Mn-18Cr非磁性鋼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件 被構(gòu)造為單層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中包括稀土磁體或非稀 土磁體作為所述磁性體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中所述非稀土磁體是鐵氧體磁體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件，其中包括壓粉鐵芯作為所 述磁性體。
9. 一種用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件用于支撐被設(shè)置在馬達(dá) 的轉(zhuǎn)子上的磁性體，所述方法包括： 使非磁性鋼經(jīng)受熱加工，以獲得熱加工材料，并且使所述熱加工材料經(jīng)受機(jī)械加工，以 獲得具有小于1. 〇〇5的相對(duì)磁導(dǎo)率和550MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強(qiáng)度的支撐件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中所述熱加工包括熱 軋或熱模加工的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中在所述熱加工 之后執(zhí)行在l〇〇〇°C以上的固溶處理5分鐘以上，并且此后執(zhí)行在600°C到1000°C的時(shí)效處 理0. 5小時(shí)以上。
12. -種用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件用于支撐被設(shè)置在馬 達(dá)的轉(zhuǎn)子上的磁性體，所述方法包括： 使非磁性鋼經(jīng)受熱加工并且隨后經(jīng)受冷加工，以獲得冷加工材料，并且使所述冷加工 材料經(jīng)受機(jī)械加工，以獲得具有小于1. 005的相對(duì)磁導(dǎo)率和600MPa以上的在室溫的0. 2% 屈服強(qiáng)度的支撐件形狀材料。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中所述冷加工包括冷 軋步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中所述冷加工的 冷加工率是從5%到40%。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9至14中任何一項(xiàng)所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中所 述機(jī)械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉和焊接中的任何一個(gè)或更多 個(gè)步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一項(xiàng)所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中通 過連續(xù)鑄造制造在所述熱加工之前的所述非磁性鋼。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16中任何一項(xiàng)所述的用于制造馬達(dá)轉(zhuǎn)子支撐件的方法，其中所 述非磁性鋼是18Mn-18Cr非磁性鋼。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK104221253SQ201380018120
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】田中慎二, 斑目廣和, 中島敏史, 宮城一裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本制鋼所, 三和工業(yè)株式會(huì)社