該發(fā)明涉及一種磁鐵粘接體,其應用于機器人、電梯、汽車等要求高性能的特性的馬達等,特別是涉及一種磁鐵粘接體,其是利用粘接劑將釹(nd)-鐵(fe)-硼(b)系永久磁鐵與鐵系軟磁體粘接而得到的。
背景技術:
目前不斷進行以馬達為動力源的電動汽車(ev:electricvehicle)的實用化、機器人控制用或升降機曳引機用的馬達的高精度化。作為這些馬達,已知有所謂的spm(surfacepermanentmagnet,表面永磁)馬達,該spm馬達是將r-fe-b系永久磁鐵(r為稀土類元素)所代表的稀土類系永久磁鐵等磁鐵粘接在由碳鋼、硅鋼板等形成的轉子上而得到的。
近年來,隨著研究開發(fā)的進展,對于這些馬達要求小型輕量化、高輸出功率化、高效率化、高精度化、高可靠性化等。此外,隨著使用有稀土類磁鐵的制品的通用化,從資源的觀點出發(fā),對于稀土類磁鐵而言越來越重視進行磁鐵的回收。
需要說明的是,稀土類磁鐵為燒結體,顯示出與鐵不同的膨脹系數(shù),因此考慮馬達使用時的溫度變化所導致的磁鐵開裂,提出了各種磁鐵粘接體。此外,對于將磁鐵解體而言,需要使用自身分解的粘接劑、或者利用熱氧化將粘接劑分解且使磁鐵脫磁。此外,在作為原料進行回收還是作為磁鐵進行回收的方式中,處理的水平相互不同。
此處,關于稀土類磁鐵的再循環(huán),公開了通過向粘接劑中添加熱膨脹性微粒而使得磁鐵容易從基材上剝離的方法(參照例如專利文獻1)。此外,公開了下述方法,將磁鐵之間的粘接體在200~350℃進行減磁后,在350~1000℃的范圍使粘接劑碳化,然后對表面進行研磨(參照例如專利文獻2)。
此外,關于馬達使用時的溫度變化,公開了通過使用流動性的有機硅(silicone)橡膠系粘接劑將磁鐵與軸粘接來防止磁鐵開裂的方法(參照例如專利文獻3)。此外,公開了通過在磁鐵與軸之間設置一定的間隙并填充有機硅系粘接劑來防止溫度變化時的磁鐵開裂的方法(參照例如專利文獻4)。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2003-176459號公報
專利文獻2:美國專利第7143507號說明書
專利文獻3:日本特開平8-223838號公報
專利文獻4:日本特開平8-154351號公報
技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的課題
但是,在現(xiàn)有技術中存在下述那樣的課題。
即,在專利文獻1的方法中,存在下述問題,在將磁鐵從基材上剝離時,加熱溫度不足而導致磁鐵本身的脫磁力不足。此外,在專利文獻2的方法中,存在下述問題,未形成磁鐵與鐵這樣的各向異性材料間的粘接所帶來的應力場,因此熱應力對磁鐵的負荷小,成為與不同種材料粘接不同的狀態(tài),因此不適合將磁鐵粘接體解體而進行再利用。
此外,在專利文獻3、4的方法中,存在下述問題,雖然設計成不會因使用中的熱歷程而產(chǎn)生磁鐵開裂,但是在施加能夠使磁鐵脫磁或者能夠利用熱氧化使粘接劑脫離的350℃以上的熱的情況下,無法確保磁鐵的健全性。
此外,使用有有機硅系粘接劑,因此還存在下述問題,若進行加熱等,則在磁鐵的再利用時無法避免源自有機硅的阻礙粘接性的分子的附著,再利用的方法受到限制。進一步,還存在下述問題,通過加熱將磁鐵解體的情況下,除了使用時所蓄積的對磁鐵的反復應力之外,內部應力所導致的磁鐵內的疲勞蓄積也因加熱膨脹而被促進,進行再利用的磁鐵材料的機械可靠性降低。
該發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的,其目的在于得到一種磁鐵粘接體,將稀土類磁鐵粘接在軟磁體上,即使長期施加熱循環(huán)所帶來的負荷后通過加熱將其解體的情況下,也能夠在確保材料強度的狀態(tài)下進行再利用,而無需使所得到的稀土類磁鐵熔解等。
用于解決課題的手段
該發(fā)明的磁鐵粘接體是將nd-fe-b系磁鐵與軟磁體用粘接劑粘接而得到的磁鐵粘接體,對于粘接劑,粘接劑的主成分為非有機硅系,在冷卻時的使用最低溫度10℃以下的區(qū)域中,粘接劑在頻率為0.1hz下的彈性模量為5×106~5×107pa,且對頻率為20hz和0.1hz下的動態(tài)彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量為20hz的彈性模量的60%以下,該粘接劑的厚度為30μm以上,由于粘接而在磁鐵的內部產(chǎn)生的熱應力以米塞斯(mises)等效應力換算為10mpa以下。
發(fā)明效果
根據(jù)該發(fā)明的磁鐵粘接體,粘接劑的主成分為非有機硅系,在冷卻時的使用最低溫度10℃以下的區(qū)域中,粘接劑在頻率為0.1hz下的彈性模量為5×106~5×107pa,且對頻率為20hz和0.1hz下的動態(tài)彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量為20hz的彈性模量的60%以下,該粘接劑的厚度為30μm以上,由于粘接而在磁鐵的內部產(chǎn)生的熱應力以米塞斯等效應力換算為10mpa以下。
因此,將稀土類磁鐵粘接在軟磁體上,即使長期施加熱循環(huán)所帶來的負荷后通過加熱將其解體的情況下,也能夠在確保材料強度的狀態(tài)下進行再利用,而無需使所得到的稀土類磁鐵熔解等。
附圖說明
圖1是示出該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體的立體圖。
圖2是對該發(fā)明的實施例1~5與比較例1~4進行比較而示出的說明圖。
圖3是示出該發(fā)明的實施例和比較例中使用的夾具、磁鐵和鐵制銷的構成的截面圖。
圖4是示出將該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體應用于馬達的轉子時的構成的截面圖。
圖5是示出將該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體應用于致動器(actuator)時的構成的截面圖。
圖6是示出該發(fā)明的實施例1~5和比較例1~2、4中的冷卻時磁鐵內熱應力與不合格數(shù)的關系的說明圖。
具體實施方式
以下,使用附圖對該發(fā)明的磁鐵粘接體的優(yōu)選實施方式進行說明,對于各圖中相同或相當?shù)牟糠謽擞浵嗤栠M行說明。
實施方式1.
圖1是示出該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體的立體圖。該發(fā)明的磁鐵粘接體的特征在于,不會在機械強度方面給磁鐵帶來致命的影響,磁鐵在使用導致粘接劑發(fā)生老化、彈性模量增高的狀態(tài)下被冷卻而受到熱應力負荷,并在使用結束后為了進行解體而進一步受到350℃以上的熱氧化所帶來的負荷的情況下,也不會在機械強度方面給磁鐵帶來致命的影響。
在圖1中,該磁鐵粘接體10由具有粘接面的磁鐵1、例如作為鐵的軟磁體2和具有規(guī)定的彈性模量的粘接劑3構成。具體而言,從性能方面出發(fā),磁鐵1期望使用nd-fe-b系燒結磁鐵。需要說明的是,在nd-fe-b系中,除了按照通常的制法而得到的磁鐵之外,還可以是使鏑、鋱等稀土類在燒結后選擇性分布在磁鐵的晶界處來提高磁特性而得到的磁鐵。
此外,磁鐵1的表面只要是能夠進行粘接、且表面的被膜強度不會因粘接的內部應力而大幅降低的表面,則可以為任何表面??梢耘e出例如在表層具有薄的磁鐵組成發(fā)生變質的氧化被膜或烷基硅酸鹽那樣的涂布型被膜的表面、實施了磷酸鋅、氟化鋯系、鉻系等對鐵實施的那樣的化學處理等的表面。
此外,作為金屬系的表面,可以是實施了電鍍ni、無電解鍍ni、鍍鋅、鍍鉻、鍍銅的表面、或者純鋁、鋁合金的蒸鍍被膜或對它們實施了化學處理的表面。此外,還可以是以環(huán)氧、苯酚、丙烯酸、聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺等有機系高分子為主體的涂飾。
此外,可以采用將鋅薄片與鋁薄片混合而得到的富鋅涂料,也可以是電沉積涂飾、粉體涂飾那樣的被膜。需要說明的是,若考慮耐蝕性和制造容易性,則期望是鋁蒸鍍膜、具有耐熱性的有機涂飾等。此外,在將磁鐵粘接后,考慮到耐腐蝕性,可以對磁鐵和軟磁體實施涂飾。
在該發(fā)明中,解體時的加熱溫度高,因此從進行再利用時的粘接前處理簡便的方面出發(fā),期望為金屬系被膜,優(yōu)選使用鍍鋅、鋁的蒸鍍被膜或對它們的表面實施了化學處理的被膜。
此外,磁鐵1的大小可以根據(jù)馬達、磁路的設計而為任何尺寸,若為小的形狀,則熱應力不會成為問題,因此作為形狀,需要為具有大約10mm×10mm以上的粘接面積的粘接。需要說明的是,對于增大的形狀沒有特別上限,但若考慮到能夠制造磁鐵1的大小,則100mm×100mm以內的程度的粘接面積為現(xiàn)實的范圍。
此外,對于粘接劑3的彈性模量,在使用磁鐵粘接體10的過程中,由于來自制品的放熱而促進進行粘接固定的材料的老化,彈性模量穩(wěn)定化的值很重要。此外,對于磁鐵粘接體10的內部的應力,使用利用從制品規(guī)格的最高溫度區(qū)至最低溫度區(qū)的溫度差計算熱應力時的溫度差即可。
此處,該發(fā)明的實施方式1中使用的粘接劑3的主成分為非有機硅系,在冷卻時的使用最低溫度10℃以下的區(qū)域中,粘接劑3在頻率為0.1hz下的彈性模量為5×106~5×107pa,且對頻率為20hz和0.1hz下的動態(tài)彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量為20hz的彈性模量的60%以下。此外,其下限為5%左右。低于5%時,引起極大的應力松弛,因此成為類粘著劑的狀態(tài),過于柔軟而不適合作為固定用的部件。
具體而言,可以舉出滿足上述條件的硅烷改性聚合物或甲硅烷基化丙烯酸酯系、聚異丁烯系、改性有機硅系、聚硫化物系、改性聚硫化物系、丙烯酸氨基甲酸酯系、聚氨酯系、丙烯酸系、環(huán)氧系的粘接劑。
需要說明的是,有機硅系粘接劑有時在磁鐵1的再利用時在350~400℃的溫度區(qū)域確實無法分解、且分解時的產(chǎn)物作為粘接阻礙物質附著在磁鐵1的表面,因此不適合該發(fā)明。
此外,對于粘接劑3的彈性模量,在磁鐵粘接體10的使用時,若使用過于柔軟的材料,則位置精度有可能變差,因此采用上述的值。此外,粘接劑3的彈性模量以最冷卻時的緩和的彈性模量表示。需要說明的是,對于緩和的程度,使用以頻率0.1hz檢測的值作為測定彈性模量時的動態(tài)粘彈性中的儲能模量的值。這是因為,達到最低溫度時由于粘接劑的粘彈性的性質,會產(chǎn)生彈性模量的降低。
此處,進行了深入研究,結果可知若以0.1hz程度以下的頻率進行測定,則能夠求出適合該發(fā)明的值。此外,0.1hz下的10℃以下的粘接劑3的彈性模量為5×106pa以上的情況下,在從10℃至最低溫度的區(qū)域中的冷卻過程的熱應力緩和的階段,不能無視給磁鐵1帶來的負荷的影響,因此必須是考慮到這些的粘接劑。
具體而言,在熱應力的影響增大的溫度范圍(10℃以下)中,對于粘接劑3,對20hz的彈性模量與0.1hz的彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量降低至20hz的彈性模量的60%以下。這是因為,達到最低溫度前的階段也產(chǎn)生熱應力,因此在該階段中冷卻時也有效地降低彈性模量,減弱對磁鐵1的內部應力很重要。
因此,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)若為具有一定以上的彈性模量的時間變化的粘接劑,則能夠減輕對磁鐵側的負荷,從而完成了發(fā)明。需要說明的是,對于粘接劑3的彈性模量,記載有基于本體樹脂中的動態(tài)粘彈性的方法,但不限于此,可以對于粘接部,使用同時進行局部壓痕的測定和粘彈性的檢測的裝置通過其他方法求出粘接劑3的彈性模量。
此外,適合該發(fā)明的粘接劑3的厚度為30μm以上。厚度薄于30μm的情況下,磁鐵1的內部產(chǎn)生的熱應力的影響增大,有可能使磁鐵1破損,因此無法確保磁鐵1的健全性。即,若粘接厚度薄于30μm,則即使彈性模量在一定的范圍,內部應力也會達到10mpa以上。該情況下,認為磁鐵1中所蓄積的損傷增加,在產(chǎn)生超過將磁鐵1解體時的300℃的膨脹時,會促進損傷。
此外,作為粘接劑3的粘度,除了用于碳鋼之外,有時還用于硅鋼板,因此只要不滲入其間,能夠通過涂布設備進行注入即可,若為3000~500000mpa·s的程度,則可以使用。
需要說明的是,作為磁鐵粘接體10的具體的制造方法,作業(yè)者可以利用手工涂布來涂布粘接劑3,也可以使用從噴嘴尖端排出粘接劑3的方法。此時,從噴嘴排出的方法可以是空氣壓插式,也可以是柱塞泵那樣的機械擠出,可以為任何一種。此外,對于粘接劑3的厚度的控制,可以在粘接劑中適當混合成為間隔物的物質,也可以對粘度、涂布量和壓力進行控制。
此處,磁鐵1與軟磁體2的磁鐵粘接體10中,源自膨脹系數(shù)差的熱應力以內部應力的形式產(chǎn)生。此外,為了維持粘接強度,通常使用柔軟的粘接劑3或者確保粘接厚度。此外,也同時進行防止磁鐵1的開裂相關的處理。由此,在通常的用法中,能夠防止磁鐵1的開裂。
但是,將磁鐵1解體而進行再利用的情況下,產(chǎn)生解體時的熱的力、氧化那樣的化學負荷。因此,認為在通常使用時的熱應力、旋轉的負荷中,雖然不會產(chǎn)生磁鐵開裂,但是在內部蓄積微小的開裂,其會因解體時的負荷而擴大。
因此,發(fā)明人判斷,若僅將磁鐵解體,則進行加熱而進行再利用即可,但在進行再利用的磁鐵中為了得到確保機械的可靠性的磁鐵,若不是對內部應力進行控制的粘接,則解體后的磁鐵難以利用。此外,在通常的室溫環(huán)境下的最低溫度范圍的范圍內對該值進行詳細地研究,結果發(fā)現(xiàn)在磁鐵的內部產(chǎn)生的應力以米塞斯等效應力計在10mpa的前后存在明確的分界。
此外,作為將磁鐵1解體的溫度,優(yōu)選為350~450℃。溫度為350℃以下的情況下,作為減磁力的溫度不足,過于花費時間。此外,在解體時使粘接劑3發(fā)生熱氧化而容易進行解體,但為了盡可能減少磁鐵1本身的氧化的影響,期望為450℃以下。
這是因為,若解體時的溫度為450℃以上,則對磁鐵1的坯料的氧化影響增大。此外,進行加熱處理的時間只要是熱氧化至磁力消失、粘接劑3能夠解體的程度即可,通常可以為1~48小時的程度的范圍,期望為2~6小時的程度。
此外,作為計算內部應力的方法,可以舉出基于有限元法(fem:finiteelementmethod)的彈性計算等。需要說明的是,對于計算內部應力而言,使用通用的軟件即可,可以使用例如abaqus(注冊商標)、nastran(注冊商標)、ansys(注冊商標)、femap(注冊商標)等。
在fem的通用計算軟件中,將分割的各單元規(guī)定為磁鐵1的彈性模量e1、鐵2的彈性模量e2、泊松比δ、膨脹系數(shù)α。需要說明的是,磁鐵1具有各向異性,因此在易磁化方向與難磁化方向上對膨脹系數(shù)進行變更。此外,磁鐵1和鐵2的物性值使用通常的數(shù)值。
此外,計算本身可以是彈性區(qū)域的范圍的計算,一個分割的單元所表現(xiàn)的應力如下表示。
(1)以應變δ×彈性模量e進行規(guī)定。
(2)應變δ以因膨脹系數(shù)α×溫度變化而發(fā)生變形的各部件的相對位置關系與各單元的彈性變形進行規(guī)定。
此處,對于粘接劑3的膨脹系數(shù)α,在該發(fā)明的范圍內,彈性模量5×106~5×107pa成為對象,因此大概以200×10-6為代表,可以無問題地使用該值。此外,泊松比δ也使用作為該范圍的通常的值0.48。
此外,在計算溫度差時,需要設定溫度的上限和下限。此外,對于熱應力的上限,粘接劑3的固化溫度低于磁鐵粘接體10的使用溫度的情況下,不僅考慮使粘接劑3固化的溫度,還要考慮應用了磁鐵粘接體10的制品的使用時的上限溫度。
如此設定的理由是因為,粘接劑3通常因持續(xù)的溫度上升而促進固化,熱應力的基準溫度接近應用了磁鐵粘接體10的制品的使用溫度。因此,粘接劑3的固化溫度高于磁鐵粘接體10的使用溫度的情況下、粘接劑3的固化后計算熱應力的情況下的上限溫度需要設定為粘接劑3的固化溫度。
以下,參照圖2對這些實施方式中的實施例1~5和用于與實施例1~5進行比較的比較例1~4進行說明。需要說明的是,該發(fā)明不限于所記載的實施例。
圖2是對該發(fā)明的實施例1~5與比較例1~4進行比較而示出的說明圖。圖2中示出粘接面積、粘接劑的厚度、冷卻時最低溫度下的粘接劑的彈性模量、冷卻時的磁鐵內熱應力。此外,作為評價結果,示出在磁鐵本身的試驗后對磁鐵是否健全進行判定的結果。
實施例1.
在實施例1中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是以25mm×50mm×4mm形成的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為100μm、粘接面積為25mm×50mm地進行粘接。此處,使用粘度為170pa·s的一液甲硅烷基化丙烯酸酯系聚合物作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為12mpa。此外,使泊松比為0.48,熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.57、0.46、0.35、0.29。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):25000、單元數(shù):23000點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以25μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在實施例1中δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為6.3mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱中4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
在圖3中,在厚度為10mm的鐵板上開有直徑為12mm的孔,從而能夠將粘接在磁鐵的銷與強度測定裝置連接。此外,磁鐵上利用室溫固化型的粘接劑粘接有直徑為10mm的銷。此外,直徑為10mm的銷能夠利用夾頭進行固定。如此進行,通過在銷與磁鐵上產(chǎn)生拉伸力,能夠對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,未發(fā)現(xiàn)在10mpa以下發(fā)生破損的磁鐵,能夠得到可確保強度可靠性的磁鐵。
實施例2.
在實施例2中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為25mm×50mm×4mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為65μm、粘接面積為25mm×50mm地進行粘接。此處,使用粘度為50pa·s的二液混合型改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為6mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.52、0.43、0.39、0.30。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):25000、單元數(shù):23000點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以20μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在實施例2中,δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為8.8mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的裂紋。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,未發(fā)現(xiàn)在10mpa以下發(fā)生破損的磁鐵,能夠得到可確保強度可靠性的磁鐵。
實施例3.
在實施例3中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為25mm×50mm×4mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為250μm、粘接面積為25mm×50mm地進行粘接。此處,使用粘度為26pa·s的二液混合型環(huán)氧樹脂改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為30mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃分別為0.50、0.41、0.33、0.28、0.23。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):25000、單元數(shù):23000點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以62.5μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在120℃~-30℃使用的情況下,在實施例3中,δt為150℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為6.5mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次120℃~-30℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的裂紋。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,未發(fā)現(xiàn)在10mpa以下發(fā)生破損的磁鐵,能夠得到可確保強度可靠性的磁鐵。
實施例4.
在實施例4中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為15mm×30mm×3.5mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為50μm、粘接面積為15mm×30mm地進行粘接。此處,使用粘度為50pa·s的改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為6mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.52、0.43、0.39、0.30。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):22500、單元數(shù):20700點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以12.5μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在實施例4中,δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為4.8mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,未發(fā)現(xiàn)在10mpa以下發(fā)生破損的磁鐵,能夠得到可確保強度可靠性的磁鐵。
實施例5.
在實施例5中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為15mm×30mm×3.5mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為30μm的環(huán)氧系涂布。
此外,使粘接厚度為30μm、粘接面積為15mm×30mm地進行粘接。此處,使用粘度為10pa·s的二液型改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為3mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.58、0.50、0.43、0.35。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):22500、單元數(shù):20700點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以5μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在實施例5中,δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為3.6mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,未發(fā)現(xiàn)在10mpa以下發(fā)生破損的磁鐵,能夠得到可確保強度可靠性的磁鐵。
圖4是示出將該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體應用于馬達的轉子時的構成的截面圖。需要說明的是,該馬達用轉子組裝至例如電梯曳引機的馬達中。
在圖4中,該馬達用轉子具備:形成圓筒形狀的軟磁體2;在該軟磁體2的外周面于軸線方向和周向上隔開預先規(guī)定的間隔而配置的2個以上磁鐵1;和將該磁鐵1粘接在軟磁體2上的粘接劑3。
該磁鐵1是例如具有鋁蒸鍍覆膜的稀土類磁鐵。將該具有鋁蒸鍍覆膜的稀土類磁鐵(形狀:25mm×50mm×外徑32mm)以相對于圓筒型鐵的磁軛為30極的構成使用實施例1的粘接劑進行粘接。該構成的轉子能夠用作馬達。
此外,在馬達使用后,取下轉子,在400℃加熱4小時,使磁鐵脫磁分離。然后,利用與實施例1同樣的方法對磁鐵進行評價,可知所有的磁鐵均示出10mpa以上的強度,能夠確保強度的健全性。
圖5是示出將該發(fā)明的實施方式1的磁鐵粘接體應用于致動器時的構成的截面圖。在圖5中,將具有鋁蒸鍍覆膜的稀土類磁鐵1(形狀:13mm×45mm×75mm)以2極的構成粘接在作為實施了無電解鍍覆的軟磁體2的鐵磁軛上。
此外,粘接面積為40mm×75mm,粘接劑3使用實施例2的粘接劑,以粘接厚度220μm進行粘接,使用該磁路和在鋁制的卷線軸4上卷繞銅線而得到的線圈5制作致動器。其能夠用作致動器。
在該致動器使用后,在400℃加熱4小時,使磁鐵脫磁分離。
然后,利用與實施例1同樣的方法對磁鐵進行評價,可知所有的磁鐵均示出10mpa以上的強度,能夠確保強度的健全性。具體而言,對30個回收后的磁鐵進行評價,可知均示出10mpa以上的強度,能夠確保強度的健全性。
比較例1.
在比較例1中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為15mm×30mm×3.5mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為20μm、粘接面積為15mm×30mm地進行粘接。此處,使用粘度為26pa·s的二液型改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為6mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.52、0.43、0.39、0.30。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):22500、單元數(shù):20700點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以5μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在比較例1中,δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為11mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,確認到兩個磁鐵在10mpa以下發(fā)生了破損。
比較例2.
在比較例2中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為25mm×50mm×4mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為30μm、粘接面積為15mm×30mm地進行粘接。此處,使用粘度為26pa·s的二液型改性有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在室溫下固定1周后,在100℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為30mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.5、0.41、0.33、0.28。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):22500、單元數(shù):20700點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以7.5μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在100℃~-20℃使用的情況下,在比較例2中,δt為120℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為19mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次100℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,確認到8個磁鐵在10mpa以下發(fā)生破損。
比較例3.
在比較例3中,將s45c的碳鋼切成10mm×40mm×70mm,制作軟磁體2。此外,軟磁體2的表面進行機械研磨后,利用異丙醇進行脫脂,使其自然干燥。
對于nd-fe-b系稀土類磁鐵1,粘接的是形成為25mm×50mm×4mm的磁鐵。此外,使用的磁鐵的粘接部實施了平均為20μm的鋁蒸鍍、然后實施了鋯-磷酸系的化學處理。
此外,使粘接厚度為50μm、粘接面積為25mm×50mm地進行粘接。此處,使用粘度為60pa·s的一液型有機硅粘接劑作為粘接劑3進行固定。將如此制作的磁鐵粘接體10在120℃加熱2小時而使其固化,在120℃加熱10天,形成評價體。
以下述條件計算出施加在該磁鐵粘接體10的磁鐵1的負荷。首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為3mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃分別為0.74、0.72、0.70、0.65。
此外,使磁鐵1的楊氏模量為160gpa、泊松比為0.24、易磁化方向的膨脹系數(shù)為6.5×10-6/k、與易磁化方向垂直的方向的膨脹系數(shù)為-0.5×10-6/k。此外,使軟磁體的楊氏模量為205gpa、泊松比為0.28、熱膨脹系數(shù)為12×10-6/k。
接著,使用fem的通用計算軟件,將這些條件以單元類型:6面體實體單元、節(jié)點數(shù):25000、單元數(shù):23000點的方式進行設定。此外,將粘接層厚度分割為4份,以25μm的厚度進行處理。將該磁鐵粘接體10在120℃~-20℃使用的情況下,在比較例3中,δt為140℃,磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力以米塞斯等效應力換算為6.8mpa以下。
對于這樣條件的磁鐵粘接體10進行1000次120℃~-20℃的熱循環(huán),但未發(fā)現(xiàn)磁鐵1的開裂。然后,投入到400℃的烘箱4小時,使磁鐵1脫磁,將磁鐵粘接體10解體而對磁鐵1進行回收。此外,回收后的磁鐵1冷卻至室溫后,利用異丙醇進行超聲波清洗。
接著,為了研究回收后的磁鐵1的健全性,利用電氣化學工業(yè)制的二液丙烯酸系粘接劑hardrockg55將直徑為10mm的鐵銷粘接在磁鐵1的中央部,在室溫下使其固化1周后,在60℃加熱3小時進行固定。然后,將粘接有鐵銷的磁鐵1載置于圖3所示的開有直徑為12mm的孔的鐵制夾具上,以2mm/分鐘的試驗速度對強度進行測定。
具體而言,在23℃的溫度下,通過壓著磁鐵拉拔銷來對強度進行測定,將在10mpa以下發(fā)現(xiàn)破損的磁鐵判定為強度不足。共計實施50個這樣的評價,確認到30個磁鐵在10mpa以下發(fā)生破損。
比較例4.
在比較例4中,使用與上述的實施例1相同構成的磁鐵1和軟磁體2。在此,僅粘接劑3使用示出以下的性能的一液改性有機硅粘接劑。
首先,將制品的使用最高溫度與最低溫度之差設為δt。此外,對于以與上述相同的條件進行固化時的粘接劑3的彈性模量,最低溫度的粘接劑在0.1hz下的拉伸模式的儲能模量為15mpa。此外,使泊松比為0.48、熱膨脹系數(shù)為200×10-6/k。
此處,求出用該粘接劑3的0.1hz的儲能模量除以20hz的儲能模量的值,結果在冷卻時的溫度10℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃分別為0.75、0.61、0.52、0.44、0.41。
此外,與實施例1同樣地求出磁鐵1側表現(xiàn)出的熱應力,結果以米塞斯等效應力換算為8.5mpa以下。進一步,為了與實施例1同樣地研究回收后的磁鐵1的健全性,在23℃的溫度下,相對于共計50個的評價,確認到兩個磁鐵在10mpa以下發(fā)生破損。
圖6是示出該發(fā)明的實施例1~5和比較例1~2、4中的冷卻時磁鐵內熱應力與不合格數(shù)的關系的說明圖。需要說明的是,在圖6中,不包括圖2所示的有機硅的污染大的比較例3。
由圖6可知,在10mpa以上的應力的區(qū)域和小于10mpa的應力的區(qū)域,對于不合格品的產(chǎn)生存在明確的差異。但是,如實施例2和比較例4那樣,盡管所計算出的磁鐵內熱應力本身分別為8.8mpa和8.5mpa的同等程度,但是存在產(chǎn)生不合格品的情況和不產(chǎn)生不合格品的情況。
與認為在8.8mpa和8.5mpa的附近存在區(qū)分有無磁鐵的破壞的分界線相比,認為該現(xiàn)象存在其他機理較為妥當。即,認為有如下啟示,為了在10mpa前后無一例外地對有無磁鐵破壞進行控制,粘接時不僅考慮在熱應力為10mpa以下的區(qū)域中的靜態(tài)的應力的值,還要考慮樹脂的緩和現(xiàn)象等,否則對于磁鐵的保護而言是不充分的。
此處,可知該指標能夠從樹脂的粘彈性的特性發(fā)現(xiàn),通過對頻率為20hz和0.1hz下的差異進行比較而使用適當?shù)牟牧?,能夠實現(xiàn)避免磁鐵的破壞。
綜上,參照圖2、圖6可知,在實施例1~5中,施加在磁鐵1的內部應力均低于10mpa。此外,在實施例1~5中,關于該發(fā)明中使用的粘接劑3的冷卻時的彈性模量,粘接劑的主成分為非有機硅系,在使用最低溫度10℃以下的區(qū)域中,粘接劑在頻率為0.1hz下的彈性模量為5×106~5×107pa,且對頻率為20hz和0.1hz下的動態(tài)彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量為20hz的彈性模量的60%以下,粘接劑3的厚度為30μm以上,施加在磁鐵1的內部應力均低于10mpa。
與此相對,可知比較例1、2中施加在磁鐵1的內部應力均超過10mpa。此外,可知在熱應力顯示出11mpa時,不合格數(shù)在50個中少至2個,但增加至19mpa時,50個中不良情況個數(shù)增加至8個,與對磁鐵1的負荷的大小相關。
此外,在實施例1~5中,粘接厚度均為30μm以上。另一方面,比較例1中,最低溫度的粘接劑彈性模量為6mpa、粘接面積也為450mm2,但粘接厚度為20μm,因此在被粘物不同時,在磁鐵1的內部產(chǎn)生的熱應力的影響特別大。此外,粘接厚度薄的情況下其影響也大。此外,若粘接劑3的彈性模量也不是一定的值以下,則會使磁鐵1破損。
此外,比較例2中雖然確保了一定的粘接厚度30μm,但其是由粘接劑3的彈性模量決定的熱應力增大的組合,因此無法如實施例1~5那樣確保磁鐵1的健全性。
此外,在比較例3中,施加在磁鐵1的內部應力低于10mpa,但在再利用時的強度評價時無法確保強度。即,比較例3中,使用以有機硅分子為主成分的柔軟性樹脂,因此解體時附著大量對粘接性有影響的成分。此處,若產(chǎn)生這樣的附著物,則無法實現(xiàn)該發(fā)明。
此外,如上所述,粘接厚度薄時,即使彈性模量為一定的范圍,內部應力也達到10mpa以上。該情況下,認為磁鐵1中所蓄積的損傷增加,在產(chǎn)生超過將磁鐵1解體時的300℃的膨脹時,會促進損傷。
此外,在比較例4中,是與實施例1相同的粘接厚度、磁鐵1的內部應力本身也低至10mpa以下,但10℃以下的冷卻過程的0.1hz與20hz的粘接劑的儲能模量之比大于0.6,緩和性能低,因此認為該時刻的損傷的蓄積顯著。
如此,該發(fā)明的磁鐵粘接體是利用非有機硅粘接劑固定的稀土類磁鐵與軟磁體的磁鐵粘接體,粘接劑的彈性模量設計成最低溫度區(qū)域中的熱應力以米塞斯等效應力換算時為10mpa以下,在磁鐵再循環(huán)時在350~450℃的范圍利用熱氧化將其解體而進行再利用。需要說明的是,以米塞斯等效應力換算的最低溫度區(qū)域中的熱應力的下限值為0.1mpa。在基于粘接的固定中,產(chǎn)生固化收縮,因此推定產(chǎn)生該程度的內部應力。
因此,在該發(fā)明的磁鐵粘接體中,磁鐵與軟磁體可靠地粘接在一起。從膨脹系數(shù)的觀點出發(fā),其結構對于耐熱循環(huán)時的磁鐵裂紋而言是優(yōu)異的。此外,其特征在于,不僅熱循環(huán)所帶來的負荷優(yōu)異,而且在再利用時的300℃以上的大氣中的加熱負荷中也不易產(chǎn)生磁鐵的開裂。因此,在磁鐵再利用時也能夠確保一定的材料可靠性下進行使用。
如上所述,根據(jù)實施方式1,粘接劑的主成分為非有機硅系,在冷卻時的使用最低溫度10℃以下的區(qū)域中,頻率為0.1hz下的彈性模量為5×106~5×107pa,且對頻率為20hz和0.1hz下的動態(tài)彈性模量進行比較的情況下,0.1hz的彈性模量為20hz的彈性模量的60%以下,該粘接劑的厚度為30μm以上,由于粘接而在磁鐵的內部產(chǎn)生的熱應力以米塞斯等效應力換算為10mpa以下。
因此,即使在將稀土類磁鐵粘接在軟磁體上并長期施加熱循環(huán)所帶來的負荷,然后通過加熱將其解體的情況下,也能夠在確保材料強度的狀態(tài)下進行再利用,而無需使所得到的稀土類磁鐵熔解等。