馬達轉子支撐件和用于制造馬達轉子支撐件的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供適合于軸向間隙馬達的馬達轉子支撐件和用于制造馬達轉子支撐件的方法。通過層疊優(yōu)選由18Mn-18Cr非磁性鋼制成的熱加工材料或冷加工材料的單材，構成用于支撐設置在馬達的轉子上的磁體的馬達轉子支撐件。
【專利說明】馬達轉子支撐件和用于制造馬達轉子支撐件的方法

【技術領域】 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轉子并且被設置 在轉子上。

【背景技術】 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 馬達的磁體。 專利文獻1公開了一種軸向型馬達，該軸向型馬達具有轉子，該轉子被裝配有多個永 久磁體，所述多個永久磁體具有在與旋轉軸平行的方向上的磁極。 而且，專利文獻2提出一種高性能軸向間隙馬達，該高性能軸向間隙馬達具有鐵氧體 磁體替代稀土磁體。 軸向型馬達或軸向間隙馬達具有轉子，在該轉子上設置磁體，并且磁體由在轉子中包 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。 支撐件被包括在以高速旋轉的轉子中，并且有必要使得支撐件支撐磁體以適當?shù)乇３?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?shù)膹姸取?順便提及，通過冷加工，奧氏體不銹鋼呈現(xiàn)增加的強度，但是存在一個問題：應變感生 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)受機械加工以獲得支撐 件形狀的步驟。 引用列表 專利文獻 專利文獻 1 :W02011/046108 專利文獻 2 JP-A-2011-010375


【發(fā)明內容】
技術問題 然而，近年來，存在增加馬達的速度和尺寸的需求，并且因此對于支撐件要求的強度已 經(jīng)增強。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 現(xiàn)與重量減輕對應的高的強度。然而，如上所述，在相關技術材料中，非磁性特性和高強度 存在折中的關系，并且因此材料不能滿足以上需求。另外，在相對厚的支撐件的情形中，還 存在加工率小并且難以獲得必要的強度的問題。 而且，在相關技術制造步驟中，為了獲得是復雜形狀的產(chǎn)品形狀，有必要在相當長的時 期中通過機械切割、線切割等對熱鍛原材料進行加工。雖然該時期取決于產(chǎn)品形狀和尺寸， 但是存在加工要求例如2星期的時期的情形。因此，當考慮大規(guī)模生產(chǎn)時，以上情況成為非 常嚴重的問題。然而，因為如上所述對制造步驟的限制，所以存在一個問題：采用考慮生產(chǎn) 率的步驟是不可行的。 基于以上狀況的背景設計本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供馬達轉子支撐件和用于制 造馬達轉子支撐件的方法，該馬達轉子支撐件能夠在維持非磁性特性的情況下增加強度， 并且進一步對制造步驟具有較小的限制。 問題的解決方案 因此，根據(jù)本發(fā)明的第一示意性方面，提供一種馬達轉子支撐件，所述馬達轉子支撐件 用于支撐被設置在馬達的轉子上的磁性體，其中通過層疊單材獲得所述支撐件，每一個單 材由從非磁性鋼獲得的熱加工材料或冷加工材料形成，并且具有小于1. 005的相對磁導率 和55010^以上的在室溫的0.2%屈服強度。 根據(jù)本發(fā)明的第二示意性方面，在馬達轉子支撐件中，所述單材是冷加工材料，并且具 有小于1. 005的相對磁導率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強度。 根據(jù)本發(fā)明的第三示意性方面，在馬達轉子支撐件中，非磁性鋼是18Mn-18Cr非磁性 鋼。 根據(jù)本發(fā)明的第四示意性方面，在馬達轉子支撐件中，包括稀土磁體或非稀土磁體作 為所述磁性體。 根據(jù)本發(fā)明的第五示意性方面，在馬達轉子支撐件中，非稀土磁體是鐵氧體磁體。 根據(jù)本發(fā)明的第六示意性方面，在馬達轉子支撐件中，包括壓粉鐵芯作為所述磁性體。 根據(jù)本發(fā)明的第七示意性方面，馬達轉子支撐件具有層疊結構，在所述層疊結構中，所 述單材被結合。 根據(jù)本發(fā)明的第八示意性方面，在馬達轉子支撐件中，所述結合是鉚接、螺紋連接、焊 接、附著和與環(huán)材料的外周冷縮配合中的任何一種或其組合。 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轉子支撐件的方法，所述馬達 轉子支撐件用于支撐被設置在馬達的轉子上的磁性體，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；使所述熱加工材料經(jīng)受機械加工，以獲得具有小于1. 005的相對 磁導率和550MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強度的支撐件單材；和層疊并結合所述支撐件 單材。 根據(jù)本發(fā)明的第十示意性方面，在用于制造馬達轉子支撐件的方法中，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的時效處 理0. 5小時以上。 根據(jù)本發(fā)明的第十一示意性方面，提供一種用于制造馬達轉子支撐件的方法，所述馬 達轉子支撐件用于支撐被設置在馬達的轉子上的磁性體，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；使所述冷加工材料經(jīng)受機械加工，以獲得 具有小于1. 005的相對磁導率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強度的支撐件單材；和 層疊并結合所述支撐件單材。 根據(jù)本發(fā)明的第十二示意性方面，提供的冷加工包括冷軋步驟。 根據(jù)本發(fā)明的第十三示意性方面，在用于制造馬達轉子支撐件的方法中，所述冷加工 的冷加工率是從5 %到40 %。 根據(jù)本發(fā)明的第十四示意性方面，在用于制造馬達轉子支撐件的方法中，所述機械加 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或更多個步驟。 根據(jù)本發(fā)明的第十五示意性方面，在用于制造馬達轉子支撐件的方法中，非磁性鋼是 18Mn-18Cr非磁性鋼。 根據(jù)本發(fā)明的第十六示意性方面，在用于制造馬達轉子支撐件的方法中，通過鉚接、螺 紋連接、焊接、附著和與環(huán)材料的外周冷縮配合中的任何一種或其組合執(zhí)行所述結合。 在本發(fā)明中，使用非磁性鋼，并且在成形為馬達轉子支撐件之后，它具有相對磁導率小 于1.005并且在室溫（例如，從51：到35°〇的0.2%屈服強度是55010^以上的特性。 當相對磁導率小于1. 005時，磁性體能夠在不對轉子中的磁施加任何影響的情況下被 支撐。而且，當在室溫的0. 2%屈服強度是550MPa以上時，即使在高旋轉磁性體仍然能夠被 可靠地支撐，并且重量減輕也變得容易。當采用單材的層疊時，即使在相對厚的馬達轉子支 撐件的情形中，它仍然能夠使用以足夠的加工率制造的單材構造。 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?shù)厥褂?8Mn-18Cr 材料。以下將描述每一個構件的功能和限定18Mn-18Cr非磁性鋼的組成的原因。順便提及， 在化學組成中，" ％ "意味著"質量％ "。 Si :0· 1 到 2. 0 質量％ 因為Si被用作脫氧劑，所以有必要使用0. 1 %以上的Si。然而，因為Si是鐵氧體相形 成元素，所以當過度地包含Si時，鐵氧體相可以析出并且冷加工性變差，從而其上限被設 定在2. 0%。 Μη : 10到25質量％ Μη是奧氏體相形成元素，并且對增加 Ν溶解度而言，其10%以上是必要的。然而，因為 當過度地包含Μη時強度減小，所以其上限被設定在25%。順便提及，由于相同的原因，理想 的是其下限被設定在13%并且上限被設定在24%。進一步更理想的是下限被設定在16% 并且上限被設定在21 %。 Cr :12到25質量％ 對確保N溶解度而言，12%以上的量的Cr是必要的。然而，因為Cr是鐵氧體相形成元 素，所以當過度地包含Cr時，鐵氧體相可以析出，從而其上限被設定在25%。順便提及，由 于相同的原因，理想的是其下限被設定在14%并且上限被設定在23%。進一步更理想的是 下限被設定在16%并且上限被設定在21%。 N :0. 3到0. 8質量％ 對確保強度而言，〇. 3%以上的量的N是必要的，但是，因為當過度地包含N時，N引起 氣孔形成，所以其上限被設定在〇. 8%。 A1 :0.02質量％以下 A1能夠作為脫氧劑被添加，但是因為當過度地包含A1時，A1形成氮化物并且降低韌 性，所以根據(jù)需要在將A1的上限設定在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。 Ni :5. 0質量％以下 Ni是奧氏體相形成元素并且是根據(jù)需要包含的。然而，因為當含量超過5. 0%時強度 減小，所以其上限被設定在5. 0%。而且，當積極地包含A1時，理想地，以1. 0%以上的量進 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以小于1. 0%的 量包含A1。 Mo+l/2W :3· 0質量％以下 W和Mo是提高強度的成分，并且是根據(jù)需要包含的。然而，因為當過度地包含它們時， 冷加工性變差，所以它們能夠僅獨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 定在1. 0 %以上以充分地實現(xiàn)功能。 ￥、恥：1.00質量％以下 V和Nb與氮結合以形成氮化物，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，并且因此當過度地包含它們 時鐵氧體相析出。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〇. 05%以上的量被包含以充分地實現(xiàn)它們的功能。 Co :3. 00質量％以下 Co是奧氏體相形成元素，并且是根據(jù)需要被包含的。然而，因為它是昂貴的成分，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現(xiàn)它的作用。 B :0. 01質量％以下 B導致固溶強化，并且還能夠預期通過微細氮化物實現(xiàn)的強化。因此，B提高強度和韌 性，從而根據(jù)需要包含B。然而，當過度地包含B時，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現(xiàn)它的作用。 不可避免的雜質 C :0. 3質量％以下 在制造中不可避免地包含C，但是，因為它使耐腐蝕性惡化，所以其上限被設定在0. 3 質量％。由于相同的原因，上限進一步理想地被設定在0.2%以下。 P、S :0. 03質量％以下 P和S對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。 制造步驟 對于本發(fā)明的馬達轉子支撐件，制造步驟不限于特定的步驟，并且能夠通過經(jīng)由熱加 工材料或冷加工材料的機械加工制造單材并且層疊和結合單材而構造馬達轉子支撐件。 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。 熱加工、熱軋和熱鍛諸如熱模鍛能夠被作為代表性實例提及，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單材形狀的方 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單材形狀接近的 形狀。而且，關于用于模加工的模具，可以使用一種或數(shù)種模具。進而，用于熱模加工的模 加工溫度等于前述熱加工溫度。 在獲得用于支撐件的單材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，l〇〇〇°C以上、作為保持時間 的5分鐘以上以及作為冷卻方法的水冷卻、油冷卻和包括風扇冷卻的空氣冷卻。 而且，在固溶處理之后，能夠通過執(zhí)行時效處理實現(xiàn)轉子支撐件的強度的進一步增加。 用于時效處理的條件能夠是從600°C到1000°C和0. 5小時以上。 在此后不執(zhí)行冷強加工的情況下，熱加工材料能夠提供產(chǎn)品形狀。 熱加工材料能夠進一步經(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化實現(xiàn)強度的進一步增加。 能夠例如以5%到40%的加工率執(zhí)行冷加工。當加工率低時，沒有充分地實現(xiàn)加工強 化，并且當加工率高時，不能充分地獲得延韌性。 而且，在冷乳中，最終片厚度的實例包括從0. 3mm到4_。當片厚度被設定在0. 3mm到 4_時，能夠直接獲得作為用于單材的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 范圍中進行加熱。優(yōu)選的是：在使得不形成回火色的250°C以下進行加熱。 在本發(fā)明中機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。 如上制造的單材被層疊和結合。可以通過在整個部分上層疊單材而構造馬達轉子支撐 件，或者馬達轉子支撐件可以是部分地沒有任何層疊結構的馬達轉子支撐件。 對于結合，能夠采用適當?shù)姆椒?，并且理想的是采用并不對相對磁導率和作為整體的 強度施加不利影響的方法。作為結合方法，例如能夠采用鉚接、螺紋連接、焊接、附著、與環(huán) 材料的外周冷縮配合等。在使用用于結合的部件的情形中，理想的是使用相對磁導率和強 度滿足單材的規(guī)定值的部件。 而且，為了獲得最終形狀，層疊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。在缺陷殘留的情形中，可以通過焊接修補對進行修補。 通過前述方法，制造適合于馬達轉子特別是軸向間隙馬達的轉子的支撐件成為可能， 該支撐件能夠可應用于大規(guī)模生產(chǎn)，并且能夠以經(jīng)濟上廉價的方式被制造。 發(fā)明的有利效果 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得一種馬達轉子支撐件，在該馬達轉子支撐件中，獲得了足夠低的 相對磁導率和高的強度，在維持非磁性特性的情況下實現(xiàn)高的強度，并且進一步對于制造 步驟沒有任何限制。另外，容易通過層疊數(shù)目等改變馬達轉子支撐件的厚度。 附圖簡要說明
[圖1]圖1(a)和圖1(b)是示出本發(fā)明的一個實施例的馬達轉子支撐件的繪圖，其中 圖1(a)是前視圖，并且圖1(b)是沿著圖1(a)中的線I-Ι截取的剖視圖。
[圖2]圖2(a)和圖2(b)是示出馬達轉子支撐件的繪圖，在該馬達轉子支撐件上設置 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。
[圖3]圖3(a)和圖3(b)是示出制造步驟的流程圖。
[圖4]圖4(a)和圖4(b)是示出使用螺紋連接作為結合方法的方法的繪圖。
[圖5]圖5(a)和圖5(b)是示出使用鉚接作為結合方法的方法的繪圖。
[圖6]圖6是示出在實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 服強度之間的關系的曲線圖。
[圖7]圖7是示出在實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 間的關系的曲線圖。
[圖8]圖8是示出在實例中的樣本材料的一部分中在冷軋加工率和相對磁導率之間的 關系的曲線圖。

【具體實施方式】 以下將基于圖1和2描述本發(fā)明的一個實施例的馬達轉子支撐件。 用于在該實施例的馬達轉子支撐件中使用的單材1由熱加工材料或冷加工材料構造， 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磁導率小于1. 005、 在室溫的0. 2%屈服強度是550MPa以上且延伸率是10%以上的特性，并且冷加工材料具有 相對磁導率小于1. 005、在室溫的0. 2%屈服強度是600MPa以上且延伸率是30%以上的特 性。作為非磁性鋼，適當?shù)厥褂?8Mn-18Cr非磁性鋼。 如在圖1 (a)和圖1 (b)中所示，單材1被形成為完全薄片圓盤形狀，并且馬達轉子支撐 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)明的該實施例中16個分隔壁）。通過層疊和 結合多個單材1，獲得了馬達轉子支撐件1〇〇。 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，在由層疊的單材1排列的磁體容納部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軸被附接到馬達轉子支撐件100的軸孔2,并且因此整體能夠 被用作裝配有轉子的馬達轉子支撐件。順便提及，馬達轉子支撐件100可以被原樣地用作 轉子。
[0049] 在以上，作為將被馬達轉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磁性體諸如壓粉鐵芯的結構的磁性體。 在本發(fā)明中，磁性體意味著在磁場中容易磁化的物質，并且磁性體可以包括稀土磁體、 非稀土磁體、壓粉鐵芯等。稀土磁體的實例包括釹鐵硼磁體，并且非稀土磁體的實例可以包 括鐵氧體磁體。 在輸出等方面，該實施例的馬達轉子支撐件不被特別限制，但是特別地，它能夠適當?shù)?在5kW以上的馬達中被使用。它能夠可應用于大規(guī)模生產(chǎn)，能夠被以經(jīng)濟廉價的方式制造， 并且能夠特別地被用作適合于軸向間隙馬達的轉子的支撐件。 接著，將基于圖3(a)和圖3(b)的流程圖描述馬達轉子支撐件1的制造步驟。 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。 錠通過作為熱加工的熱鍛等被中間模制成坯，并進一步經(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。 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。 在熱加工中，能夠通過熱模鍛實現(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，能夠通過對由連續(xù)鑄造獲得的坯的熱模 鍛而商效地制造廣品。 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l〇〇〇°C 以上被加熱5分鐘以上。由此，實現(xiàn)了成分的均一化，并且還使奧氏體穩(wěn)定。 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小時以上的條件下進 一步經(jīng)受時效處理。通過時效處理，能夠進一步提高強度。 在本發(fā)明中，省去上述固溶處理和時效處理也是可行的。順便提及，在執(zhí)行時效處理的 情形中執(zhí)行固溶處理。 熱加工材料經(jīng)由進一步的機械加工被轉變成單材形狀。 機械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉、焊接等。機械加工包括精 整。 在該實施例中獲得的馬達轉子支撐件1具有小于1. 005的相對磁導率和550MPa以上 的在室溫的0. 2%屈服強度，并且因此具有優(yōu)良的非磁性特性并且還具有高的強度，從而支 撐件能夠穩(wěn)定地支撐處于高速旋轉的磁性體。而且，理想地，馬達轉子支撐件1具有30%以 上的在室溫的延伸率。 而且，在本發(fā)明中，關于用于制造馬達轉子支撐件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。 以下將描述包括冷加工的制造步驟。 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。 而且，能夠通過連續(xù)鑄造方法直接獲得坯。 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l〇〇〇°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 小時以上的條件下進一步經(jīng)受時效處理。通過時效處理，能夠進一步提高強度。例如，通過 執(zhí)行固溶處理和時效處理，強度增加了大約l〇〇MPa到300MPa。順便提及，在執(zhí)行冷加工的 情形中，能夠在冷加工之前或者在冷加工之后執(zhí)行時效處理。 順便提及，在本發(fā)明中，省去上述固溶處理和時效處理也是可行的。 熱加工材料能夠進一步經(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晶溫度的溫度范圍中的 加工，并且在超過再結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 力的目的，可以執(zhí)行在300°C到450°C的應力消除退火。要求的機械特性不受應力消除退火 影響。 經(jīng)受冷加工的冷加工材料經(jīng)由進一步的機械加工被轉變成單材形狀。 機械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉、焊接等。機械加工包括精 整。而且，機械加工可以具有通過將部件相互組裝和焊接而獲得產(chǎn)品形狀的步驟。 所獲得的用于馬達轉子支撐件的單材具有小于1.005的相對磁導率和600MPa以上的 在室溫的0. 2%屈服強度，并且因此具有優(yōu)良的非磁性特性并且還具有高的強度，從而它能 夠穩(wěn)定地支撐處于高速旋轉的磁性體。而且，理想地，用于馬達轉子支撐件的單材具有10% 以上的在室溫的延伸率。 在高旋轉下使用的轉子支撐件由于離心力等而變形。因為用于對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 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。 所獲得的單材進一步被層疊和結合。將被層疊的每一單材可以具有相同的形狀，或者 可以在單材的形狀上不同。 結合方法不被特別限制，并且能夠采用適當?shù)姆椒ㄖT如鉚接、螺紋連接、焊接、附著或 者與環(huán)材料的外周冷縮配合。 圖4(a)和圖4(b)是解釋通過螺紋連接的結合的繪圖。 每一種單材1的構造類似于參考圖1 (a)和圖1 (b)解釋的構造。單材具有軸承部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。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 十六個分隔壁6。 在該實施例的單材中，如在圖4(a)中所示，進一步與分隔壁6位于的角度位置對應地 在軸承部3處形成在軸線方向上貫穿的螺絲孔20,并且進一步與分隔壁6位于的角度位置 對應地在外緣環(huán)5處形成在軸線方向上貫穿的螺絲孔21。能夠一起地在機械加工時形成螺 絲孔20、21，或者可以僅在隨后的步驟中形成螺絲孔。 在結合時，如在圖4 (b)中所示，通過層疊單材，分別從螺絲孔20、21中的每一個螺絲孔 的一個端側插入螺絲30a、31a，并且在另一個端側處將螺絲螺紋連接到螺母31a、31b中，從 而能夠結合各單材。順便提及，可以在螺絲孔20、21上形成溝槽，并且可以直接將螺絲30a、 31a螺紋連接到溝槽中。 圖5(a)和圖5(b)示出通過鉚接結合單材的一個實例。 在該實例中，在單材1的一個表面上在適當?shù)奈恢锰幵O置凸部22,并且在單材1的另 一個表面上在與凸部22對應的位置處設置凹部23。在該實例中，在軸承部3處沿周方向以 90度的間隔形成凸部22和凹部23。在當將單材1相互重疊時，通過將單材1的凸部22擠 壓到重疊的其它單材1的凹部23中，單材1、1被鉚接并且相互結合。通過這種方法，能夠 重疊和層疊任何數(shù)目的單材1。 上述凸部22和凹部23能夠例如在機械加工中在板沖壓等時同時在多個位置處成形。 在該情形中，在用于沖壓的上模和下模上預先形成與凸部22和凹部23對應的模具表面，并 且在沖壓時能夠在沖壓方向上在上表面和下表面上的配對的位置處使凸部和凹部成形。 通過這種凹部和凸部的鉚接，能夠容易地實現(xiàn)在層疊方向上的對中。作為鉚接操作，多 個單材被重疊，并且然后通過施加擠壓壓力使所述多個單材成一體，并且由此能夠在層疊 型支撐件的對中中以良好的精度實現(xiàn)具有高生產(chǎn)率的制造。順便提及，鉚接結構不限于上 述結構，并且能夠采用任何適當?shù)慕Y構。 實例 作為將在本實例中使用的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，P :0. 025%以下，S :0. 005%以下）（鋼No. 1到15)。 實例1 (從熱加工材料制造支撐件形狀材料的情形） 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 感應熔化）被熔化，并且經(jīng)受模鑄以獲得50kg的測試鋼錠。通過從測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到6mm的厚度和200mm的寬度的測試材料。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試材料。 這些測試材料在1050°C經(jīng)受水冷卻固溶處理3小時。進而，V和/或Nb已經(jīng)添加到的 測試材料的一部分還在固溶處理之后在900°C經(jīng)受時效處理1小時。 通過冷壓在室溫執(zhí)行冷沖壓從這些測試材料獲得與支撐件形狀材料對應的樣本材料。 在室溫從樣本材料采樣在JIS Z 2201中描述的JIS14A測試片，并且JIS14A測試片基于 JIS Z 2241經(jīng)受拉伸測試，并且執(zhí)行通過磁秤方法進行的相對磁導率的測量。 實例2 (從冷軋材料制造支撐件形狀材料的情形） 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 感應熔化）被熔化，并且經(jīng)受模鑄以獲得50kg的測試鋼錠。通過從測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到6mm的厚度和200mm的寬度的測試材料。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試材料。 這些測試材料在1050°C經(jīng)受水冷卻固溶處理3小時。進而，V和/或Nb已經(jīng)添加到的 測試材料的一部分還在固溶處理之后在900°C經(jīng)受時效處理1小時。 這些測試材料經(jīng)受如在表格2和3中所示從5 %到50 %的冷軋，以獲得具有2_到5_ 的厚度的測試材料。通過冷壓在室溫執(zhí)行冷沖壓從這些測試材料獲得與支撐件形狀材料對 應的樣本材料。以與在實例1中相同的方式從樣本材料采樣測試片，并且在室溫執(zhí)行拉伸 測試和通過磁秤方法進行的相對磁導率的測量。 測試結果在表格2和3中示出。根據(jù)測試結果，在實例1中，認識到發(fā)明實例的樣本材 料（樣本材料吣.1、5、9、13、17、21、25、29、33、37和41)確保55010^以上的0.2%屈服強 度，并且相對磁導率也是足夠低的。另一方面，除了鋼No. 12 (樣本材料No. 45、49、57、61和 65)之外，在比較例中的0. 2%屈服強度在小于400MPa的水平上，并且鋼No. 12的樣本材料 (No. 53)具有高的0. 2 %屈服強度，但是還具有高的相對磁導率，并且因此在相對磁導率上 是低劣的，從而認為比較例的材料不適合于馬達轉子支撐件。 在實例2中，認識到：即使當執(zhí)行冷加工時發(fā)明實例的樣本材料的相對磁導率仍然不 呈現(xiàn)變化，并且不存在通過應變感應到鐵氧體或馬氏體的相變（樣本材料No. 2到4、4到7、 10 到 12、14 到 16、18 到 20、22 到 24、26 到 28、30 到 32、34 到 36、38 到 40 和 42 到 44)。另 一方面，在比較例的樣本材料中，隨著冷軋加工率增加，相對磁導率增加，并且示出了應變 感生相變的發(fā)生（樣本材料No. 46到48、50到52、54到56、58到60、62到64和66到68)， 從而認識到：相對于發(fā)明實例的樣本材料而言，比較例的樣本材料在相對磁導率上是低劣 的。 另外，在以上樣本材料中，基于鋼No. 2、8、11和14的數(shù)據(jù)，準備示出在冷軋加工率和 0. 2%屈服強度、延伸率和相對磁導率之間的關系的曲線圖，并且在圖6、7和8中示出這些 曲線圖。 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，0. 2%屈服強度增加。然 而，認識到：不管冷軋加工率如何，本申請的發(fā)明實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%屈服強度，并且因此在強度上優(yōu)良。 而且，如在圖7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，本申請的發(fā)明實例的 樣本材料具有高的延伸率。 進而，如在圖8中所示，即使當冷軋加工率增加時，本申請的發(fā)明實例的樣本材料仍然 呈現(xiàn)相對磁導率幾乎不變，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，當冷軋加工率增加時，相對磁導率急劇地增加，從而認識到相對磁導率不利地受到影 響。 從這些點認識到：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 增強強度，但是在發(fā)明實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 強度。
[表格1]

【權利要求】
1. 一種馬達轉子支撐件，所述馬達轉子支撐件用于支撐被設置在馬達的轉子上的磁性 體， 其中通過層疊單材獲得所述支撐件，每一個單材由從非磁性鋼獲得的熱加工材料或冷 加工材料形成，并且具有小于1. 005的相對磁導率和550MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強 度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的馬達轉子支撐件，其中所述單材是冷加工材料，并且具有小 于1. 005的相對磁導率和600MPa以上的在室溫的0. 2%屈服強度。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的馬達轉子支撐件，其中所述非磁性鋼是18Mn-18Cr非磁 性鋼。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任何一項所述的馬達轉子支撐件，其中包括稀土磁體或非稀 土磁體作為所述磁性體。
5. 根據(jù)權利要求4所述的馬達轉子支撐件，其中所述非稀土磁體是鐵氧體磁體。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任何一項所述的馬達轉子支撐件，其中包括壓粉鐵芯作為所 述磁性體。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任何一項所述的馬達轉子支撐件，具有層疊結構，在所述層疊 結構中，所述單材被結合。
8. 根據(jù)權利要求7所述的馬達轉子支撐件，其中所述結合是鉚接、螺紋連接、焊接、附 著和與環(huán)材料的外周冷縮配合中的任何一種或其組合。
9. 一種用于制造馬達轉子支撐件的方法，所述馬達轉子支撐件用于支撐被設置在馬達 的轉子上的磁性體，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； 使所述熱加工材料經(jīng)受機械加工，以獲得具有小于1. 005的相對磁導率和550MPa以上 的在室溫的0. 2%屈服強度的支撐件單材；和 層疊并結合所述支撐件單材。
10. 根據(jù)權利要求9所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，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的時效處理 0. 5小時以上。
11. 一種用于制造馬達轉子支撐件的方法，所述馬達轉子支撐件用于支撐被設置在馬 達的轉子上的磁性體，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； 使所述冷加工材料經(jīng)受機械加工，以獲得具有小于1. 005的相對磁導率和600MPa以上 的在室溫的0. 2%屈服強度的支撐件單材；和 層疊并結合所述支撐件單材。
12. 根據(jù)權利要求11所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，其中所述冷加工包括冷 軋步驟。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，其中所述冷加工的 冷加工率是從5%到40%。
14. 根據(jù)權利要求9至13中任何一項所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，其中所 述機械加工包括雕刻、冷沖壓、切割、激光加工、放電加工、深拉和焊接中的任何一個或更多 個步驟。
15. 根據(jù)權利要求9至14中任何一項所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，其中所 述非磁性鋼是18Mn-18Cr非磁性鋼。
16. 根據(jù)權利要求9至15中任何一項所述的用于制造馬達轉子支撐件的方法，其中通 過鉚接、螺紋連接、焊接、附著和與環(huán)材料的外周冷縮配合中的任何一種或其組合執(zhí)行所述 結合。
【文檔編號】C22C38/00GK104254961SQ201380018031
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權日: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 申請人:株式會社日本制鋼所, 三和工業(yè)株式會社