筒型各向異性磁體及其制造方法和電動機的制作方法

專利名稱：筒型各向異性磁體及其制造方法和電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種筒型各向異性磁體，其能夠增加從磁極表面上產生的總磁通并進一步改進齒槽效應特性的電動機;進而，它被用于兩極電動機，而通過有效地放置筒型各向異性磁體，其中一特定區域是徑向各向異性而其余部分是垂直的各向異性(正交)和/或各向同性;這樣，電動機能夠在裝配工序中提高效率，并獲得噪聲抑制和小型化。
象用于兩極電動機等的磁體那樣，燒結磁體如鐵氧體、稀土磁體和樹脂粘結磁體是公知的。例如，如圖8、圖9和

圖10所示，利用鐵氧體型燒結磁體(在此之前，被稱為鐵氧體磁體)作為定子和轉子的電動機結構是公知的。
如圖8所示的結構是在定子側利用筒型鐵氧體磁體81的電動機的一個例子。它被緊固在筒型磁軛82的內周上，并在同時，轉子(未表示)被放置在所述鐵氧體磁體81內周側的空間83中。通常，在這種結構的電動機中，由于因后述的原因難于利用徑向各向異性鐵氧體磁體，則各向同性鐵氧體磁體81相應地用于低性能電動機中。
圖9所述的結構是在定子側使用一對瓦片磁體81a和81b的一個例子。它們被固定在筒形磁軛82的內周上，并在同時，轉子(未表示)被放置在面對所述磁體81a和81b的圓周側的空間83中。在該圖所示的瓦片磁體中，由于有可能使用具有優良磁性能的磁體如徑向各向異性鐵氧體磁體，其就被相應地用在高輸出電動機上。
圖10所示的結構是在轉子側使用一對瓦片磁體91a和92b的一個例子，它們被固定到磁體支承93的相應外周上，磁體支承93被固定到中心軸92上，并放置在特定形狀的定子(未表示)中。在瓦片磁體91a和91b中，它們類似于圖9所示的鐵氧體磁體81a和81b，由于能夠使用具有優良磁性能的磁徑向各向異性鐵氧體磁體，它們就被用于相應的高輸出電動機中。
然而，近年來，在高輸出電動機中，為了簡化裝配過程(高效率的裝配工序)和防止齒槽效應，需要利用使用了具有比上述徑向各向異性瓦片鐵氧體磁體更強磁特性的各向異性筒型鐵氧體磁體的電動機。
在各向異性筒型鐵氧體磁體用于兩極電動機中時，按照其各向異性的取向，徑向各向異性筒型鐵氧體磁體和正交的各向異性筒型鐵氧體磁體是公知的。
當在兩極電動機中使用上述徑向各向異性筒型鐵氧體磁體和正交的各向異性筒型鐵氧體磁體時，它們將遇到下述的問題。這里，我們將說明這些鐵氧體磁體放置在兩極電動機定子側中的結構。
在兩極電動機中，徑向各向異性筒型鐵氧體磁體被放置其中，大致恒定的磁體磁通被保持在定子和轉子之間的空間中部中的圓向任何給定位置上，其形成高效電動機。當使用具有相同磁性能的磁體材料時，同使用正交各向異性筒型鐵氧體磁體相比其能夠獲得較大的電動機輸出。
然而，上述磁通分布在磁極的每個邊緣都會徑向地變化，這將導致電動機存在不良的齒槽效應特性。
因而，當這些電動機作為雨刷器電動機和風扇電動機等使用時，由于由齒槽效應產生噪聲，就必須考慮到其對在所述電動機附近工作的人們的環境影響。
而且，如果磁體材料的磁性能增加到一定程度，在燒結時鑄造的本體將發生破裂，并且對于各種實際目的，制造具有所需強磁性能的整體徑向各向異性筒型鐵氧體磁體是困難的。
這就是說，作為整體徑向各向異性筒型鐵氧體磁體的制造方法，在原始粉末如Sr鐵氧體和Ba鐵氧體被磨碎為平均粒徑小于2μm的粉末通過干式方法等在磁場中被鑄成筒型形狀，它能燒結，但是，由于當燒結時對于周向和徑向的收縮率有差異，因內部應力集中使其容易破裂，而且它從來也沒有作為實用的方法而實現。
作為防止燒結中破裂的方法，建議用干式方法(專利公開平1-48643)在磁場中鑄造Sr鐵氧體被磨碎成具有小于3μm平均粒徑的粉末50～80wt%和具有14～200目尺寸的Ba鐵氧體各向同性粉末50～20wt%的混合物。
然而，由該方法工業燒結的徑向各向異性筒型鐵氧體磁體的磁體的磁性能具有Br3.4KG、BHc2.9KG、(BH)max2.6MGOe的上限，這對于近年來高性能的需要還是不令人滿意的。
這樣，除非在幾年后找到具有必須的強磁特性的徑向各向異性筒型鐵氧體磁體以實現高輸出電動機，否則就不可能滿足這個需要。
在另一方面，在正交各向異性筒型鐵氧體磁體中，當磁體原料在磁特性中是較大時，在燒結時破裂就不會發生在鑄造中，而且容易獲得整體筒型。然而，在定子和轉子之間空間的中央的周向上的磁通分布，象磁極的中部一樣對每個邊緣接近于較高和較緊密，其逐步地降低以產生所謂的正弦形。同在其中放置徑向各向異性筒型鐵氧體磁體的結構相比，盡管在磁極的中部能夠獲得較高的磁通，但在正交各向異筒型鐵氧體磁體中由磁體所產生的總磁通是較低的。
然而，具有上述磁通分布，就電動機齒槽效應特性來說，它是大于使用于徑向各向異性筒型磁體的結構。
上述情形不但限制了使用鐵氧體磁體的電動機而且限制了使用稀土型燒結磁體的電動機，進而，在使用在燒結中不會遭受破裂的樹脂粘結磁體的電動機中，同樣試圖增加由磁極產生的總磁通并改善電動機的齒槽效應特性，但能滿足兩種需要的結構還沒有提出。
如上所述，說明了在鐵氧體磁體放置在兩極電動機定子側的結構中，無論所述鐵氧體磁體是徑向各向異性筒型鐵氧體磁體還是正交徑向各向異性筒型鐵氧體磁體，每種類型的磁體都有與之相關的一些問題。當上述鐵氧體磁體放置在兩極電動機轉子側時就會出現這些問題。
作為被專門改進以獲得具有小的齒槽效應特性的無刷電動機的轉子結構，建議使用下述裝配型筒狀永磁磁體。
就是說，在JP-A-59-92758(術語“JP-A”在此用于代表“已公開未審查的日本專利申請”)中，建議使用裝配型筒狀各向異性永磁磁體。把四個單獨鑄成的各向異性永磁磁體裝配成一筒形形狀，如圖11所示，上部和下部磁體101和102的各向異性方向是在垂直方向上成一直線，通過被各向異性磁化成磁體厚度的方向;進而，左部和右部永磁磁體103和104被;布置成各向異性方向同磁體厚度方向成直角，而且四個永磁磁體101、102、103和104和各向異性方向都同筒形的軸線成直角，這樣它們就具有同一方向。
而且，在JP-A-59-92759中，提出了類似目的。如圖12所示，為了使上部和下部永磁磁體111和112的各向異性方向處于如附圖所示的垂直方向，各向異性被加到磁厚度的方向上;而且通過使右部和左部永磁磁體113和114成為各向同性磁體，并使兩個永磁磁體111和112的各向異性方向被排列成都與筒形永磁磁體的軸線成直角，這樣形成了裝配型筒狀永磁磁體。
在上述裝配型圓筒中，由于多個分別鑄成的永磁磁體借助粘合劑待來裝配以形成一整體，從提高裝配中的效率來看，還沒有磁體象常用的徑向各向異性瓦片形鐵氧體磁體那樣滿足所有的技術要求。
而且，它最終能夠形成為一整體的筒狀，但它卻不能完全消除用粘合劑固定分別鑄成的永磁磁體處的空間。而且，由于每個分別鑄成的永磁磁體分別都具有其各自的特異的磁性能，則考慮到這些分散的特性，從防止齒槽效應的觀點上看它們就不能必然滿足所述技術領域中的各種需要。
當上述轉子結構被用在定子側時，仍然存在類似的問題。
本發明的目的的是關于解決具有上述結構的各向異性磁體的各種問題，以提供能增加由磁極所發出的總磁通的筒型各向異性磁體，并改善其電動機的齒槽效應特性。進而，本發明的目的上改善相對于容納普通徑向各向異性瓦片形磁體的電動機的裝配效率，提高相對于使用各向同性筒形鐵氧體磁體和正交各向異性筒形鐵氧體磁體的電動機的電磁極發出的總磁通，并實現整個電動機的小型化，進而，通過改善相對于使用徑向各向異性磁體鐵氧體磁體和徑向各向異性筒形鐵氧體磁體的電動機的齒槽效應特性等來提供具有效低噪聲水平的電動機。
而且，本發明的目的是相對于由多個分別鑄成的永磁磁體組成的所謂裝配型各向異性磁體提供具有較高效率和較好齒槽效應特性的電動機。
為了解決上述各種的結構的各向異性磁體的問題，針對提高產生的總磁通以獲得用于具有良好齒槽效應特性的電動機的筒形各向異性磁體來進行各種研究。作為這種研究的結果，我們發現并在此建議通過把一整體筒形各向異性的特定部分燒結成為徑向各向異性，并把其余部分燒結成為正交各向異性和/或各向同性，就能夠有效地利用每個磁體的優點并進行高效率的批量生產。
作為制造整體筒形各向異性燒結磁體的實用方法，其中一對相對部分在一特定角度內具有徑向各向異性而其余部分具有正交各向異性和/或各向同性，本發明通過下列步驟提供制造它們的方法在具有一鑄模的鑄造設備中在磁場中進行磁原料粉末的鑄造，鑄模具有一橢圓形鑄造空間，其中所述鑄模空間的長徑處于一對磁極的磁化方向上，一對磁體處于相對于所述鑄造空間中的長徑，并且一由磁性體構成的芯類似地整形為所述鑄造空間;
燒結橢圓形鑄造體;
這樣制造由筒形整體燒結體構成的筒型各向異性磁體，其中一對相對部分在一特定范圍內呈現徑向各向異性，而其余部分呈現正交各向異性和/或各向同性。
進而，作為制造本發明的整體筒形各向異性樹脂粘合磁體的一個實例，提供下列方法在具有一鑄模的鑄造設備中，鑄模在一對磁極之間具有圓形鑄造空間，一對磁體相對于所述鑄造空間的長徑放置，并且由一磁性體構成的芯類似地整形為所述鑄造空間，在對樹脂進行熱固之后，結合劑和潤滑劑被加入磁性原料粉末并進行混合，在磁場中進行鑄造。進而，根據所使用的粘合劑，選擇室溫固化或熱固化方法以生產整體筒形各向異性樹脂粘合磁體，其中一對相對部分在一特征角度內是徑向各向異性而其余部分是正交各向異性和/或各向同性。
作為本發明電動機中的適當筒形各向異性磁體，可以使用鐵氧體如Sr鐵氧體磁體和Ba鐵氧體磁體等，以及稀土磁體如稀土鈷磁體，鐵土鐵硼和任何其他的公知各向異性燒結磁體或各向異性樹脂粘合磁體。
圓1表示本發明電動機的一個例子，表示出說明定子部分的平面視圖;
圖2A和B表示概念圓的一個例子，其說明放置在本發明電動機中一筒形各向異性磁體及其制造設備;
圖3A和B表示概念圓的其它例子，其說明本發明的筒形各向異性磁體放置在一電動機中及其制造設備;
圖4表示概念圓的其它例子，其說明本發明筒形各向異性磁體放置在一電動機中及其制造設備;
圖5表示說明具有放置在電動機中的其它結構的本發明筒形各向異性磁體圓筒的平面圖的例子;
圖6表示本發明的其它例子，特別是只說明轉子結構的平面視圖;
圖7表示在本發明電動機和常用兩極電動機的定子和轉子之間空間的中央周向上磁通分布的相應測量結果的曲線，以清楚表示本發明電動機的效果;
圖8說明放置在定子和轉子上常用鐵氧體磁體的電動機結構的平面視圖;
圖9表示說明放置在定子和轉子上常用鐵氧體磁體的電動機結構的平面視圖;
圖10表示說明放置在定子和轉子上常用鐵氧體磁體的電動機結構的平面視圖;
圖11表示說明常用無刷電動機轉子的立體圖;
圖12表示說明其它的無刷電動機轉子的立體圖。
圖1是作為本發明電動機一個例子的定子部分的平面圖。在圖1中，10是包含Sr的鐵氧體磁體并且由后述的制造方法獲得。其是具有直徑D1的筒形各向異性鐵氧體磁體，該磁體包括一對相對部分11a和11b，每個部分在θ1的角度范圍內是徑向各向異性磁體的部分12a和12b。這里，在將其燒結成磁體后施行筒形處理，并且其被壓固到筒形軛82上以形成定子。
進而，通過在所述鐵氧體磁體10的內周空間83中放置轉子(未表示)以獲得所要的電動機。
我們將詳細說明上述鐵氧體磁體10的制造方法。圖2～圖4表示說明所述鐵氧體磁體和用于制造它的鑄造設備的圖。
如前所述，圖2A中所示的鐵氧體磁體10具有一對相對部分11a和11b，每個在角度范圍θ內都具有徑向各向異性，磁體在部分12a和12b具有其余正交各向異性，磁體具有直徑D1。圖中的M標明了后述鑄造設備的磁化方向。
圖3A和B是為了制造上述鐵氧體磁體10的鑄造設備的一個例子。就是說，該設備通過放置一鑄模3而制成，鑄模3具有一個橢圓形鑄造空間，其中磁化方向(圖中的M方向)在一對磁極1a和1b之間同長徑相一致，通過繞制磁線圈2a和2b;在同時，在所述鑄造空間的外周放置一對磁體4a和4b而且相對部分在長徑方向上，相對于短徑方向放置一對非磁性體5a和5b，并把由形狀類似于所述鑄造空間的磁體構成的芯6放置在所述鑄造空間的中央。
進而，相對著橢圓形鑄造空間中的角度范圍θ3的外周放置單獨的磁體4a和4b。在圖中，8是非磁性的環形下沖頭，9是非磁性的環形上沖頭。
在把適當數量的特定構成的磁性原料粉末7置入上述鑄造設備的鑄模3中的橢圓形鑄造空間中后，進行壓縮鑄造，并在同時通過電磁線圈2a和2b接通電流沿著如圖所示的M方向由一對磁極進行磁化。在所述磁原料粉末7被壓縮鑄造時，由于磁力線的作用，如圖中虛線所示，該磁力線由一對磁體4a和4b及一對非磁體5a和5b的布置所產生，一對磁體4a和4b所相對著的每個部分將具有徑向各向異性，一對非磁性體5a和5b的每一相對部分將具有正交各向異性。
特別是，在圖3的結構中，通過直接對著鑄造空間外周放置一對磁體4a和4b，來自磁極的磁場能夠有效地加到磁原料粉末7上。
這樣獲得的鑄造體構成一個具有長徑D2和短徑D3的橢圓形鑄造體20，職圖2B所示，具有一對相對部分21a和21b，每個在角度范圍θ2中是徑向各向異性，而其余部分構成的是正交各向異性。圖中的M是上述鑄造設備中的磁化方向。
進而，在特定溫度中燒結該橢圓形鑄造體20，如圖2A所示，就有可能使其成為具有接近圓環形橫截面的筒形各向異性磁體，其中一對相對部分21a和21b在每個角度范圍θ2內是徑向各向異性，而其余部分22a和22b是正交各向異性。
而且，在圖2中，一對相對部分和其余部分的交界處用實線表示，但其不必標明，例如，徑向各向異性和正交各向異性在所述實線處是如何清楚地轉變的。而且所涉及的所述其余部分，其不但能形成正交各向異性，而且根據上述鑄造設備的結構和壓鑄造時磁原料粉末7的磁化方向其一部分或在上些情況下全部形成各向同性。
就是說，通過優化放置在鑄造空間外周的磁體4a和4b及非磁性體5a和5b的形狀和尺寸，徑向各向異性部分和正交各向異性和/或各向同性部分在磁性能上的變化就能變得平滑，這樣，如后邊例子所示的所產生小齒槽效應的平滑磁通分布就可以獲得，并能夠降低鑄造體的破裂和破碎的影響。
進而，如圖3所示通過組合磁性體4a和4b與非磁性體5a和5b而形成鑄造空間，但也可以把磁性體4a和4b的內周邊緣從其兩邊延伸并使之相接觸，則不用非磁性體5a和5b就可形成鑄造空間。在這種結構中，徑向各向異性部分和正交各向異性和/或各向同性部分之間的磁特性分布發生變化，建立在上述變動了的磁性4a和4b體的鄰接邊的厚度和形狀上。
在上述的制造方法中，把鑄造體20制成橢圓形的原因是由于當在磁場中進行壓鑄時根據其是否同磁化方向一致或同其成直角而具有不同的鑄造體收縮率。
由于在磁化方向上的收縮率通常較大，則鑄造體被制成橢圓形從使磁化方向同長徑相一致，則在燒結后其被制成為筒形以降低研磨式序中的加工成本，從而導致了提高產量并降低制造成本。
進而，根據其磁特性以及燒結后最終獲得的筒型各向異性鐵氧體磁體的形狀和大小來優化該鑄造體20的形狀和大小，而且，通常在筒型各向異性鐵氧體磁體被用于多種目的的兩極電動機的情況下，鑄造體20的長徑D2對短徑D3的比率，D2/D3大約為1.05～1.15，徑向各向異性的角度范圍最好是100°～150°。
這就是說，如果比率D2/D3在上述范圍之外，就不能造出圓筒形的鑄造體。而且，如果徑向各向異性的角度范圍θ2太小，就不能達到所需目的，而如果太大，在燒結時就會破碎，因此最好在上述范圍內選擇這些參數。
在稀土筒型各向異性燒結磁體的情況下，由于上述收縮率近似于鐵氧體的，就可以用相同方法構成鑄造設備。
進而，如圖4A和B所示，在類似于圖3所示結構中，通過采用其結構，其中把非磁性環30放置在鑄模3的鑄造空間中以及在一對磁性體4a和4b之間和在一對非磁性休5a和5b之間，就能進一步減少燒結鑄造體時所產生的破裂和破碎。進而，在圖4的鑄造設備中，通過放置非磁性環30，就可以有不用一對非磁性體5a和5b的結構。
在圖4中，通過使用圓環形非磁性30，環不使鑄造空間和一對磁性體4a和4b之間的環厚度為小的，并對著周向變化厚度。而且，通過使用碳鋼作為非磁性環材料，就能設計出鑄模的壽命。
因而，鑄造設備不限于上述結構，許多結構都能提供。其結構必須至少具有一帶有橢圓形鑄造空間的鑄模，該橢圓形鑄造空間的長徑同一對磁極之間的磁化方向相一致;所述鑄造空間的長徑方向的相對部分上的一對磁性體;和在鑄造空間的中央由形狀類似于鑄造空間的磁性體所構成的一個芯。
圖5不是象上述那樣通過鑄造體制成橢圓形來獲筒型各向異性鐵氧體磁體，而是利用在磁化方向上和正交方向上所具有的不同收縮率的特性的優勢，說明了有效地改善電動機齒槽疚性能的鐵氧體磁體的制造方法。
這就是說，如果鑄造體是由象圖3中的設備中那樣的筒形鑄造空間所獲得的，所述鑄造體成為一筒形鑄造體40，其中一對相對部分41a和42b每個在角度范圍θ2中都有各向異性，而其余部分42a和42b為正交各向異性。在圖中，M是上述鑄造設備的磁化方向。
進而，當該圓筒形鑄造體40在一特定溫度中燒結時，它形成具有長徑D2和短徑D3的橢圓形燒結體50，其中一對相對部分51a和51b每個在如圖5B的角度范圍θ1內為徑向各向異性，而其余部分52a和52b為正交各向異性。圖中的M是上述鑄造設備的磁化方向。
然后，通過分別對該橢圓形燒結50的內周部分53a和53b及外周部分54a和54b施加內徑加工和外徑加工(除去圖中的斜線面積)。如圖5c所示，就獲得了橫截面幾乎是圓環的筒形各向異性鐵氧體磁體。該磁體有一對相對的部分61a和61b，每個在角度范圍θ1內具有徑向各向異性，而其余部分62a和62b為正交各向異性。
在該磁結構中，徑向各向異性部分61a和61b的內周表面63a和63b通過上述內徑加工被機械加工成圓筒形，而正交各向異性部分62a和62b的內周表面64a和64b沒有經過內徑加工的切削而仍保持在燒結表面條件下。這樣，在磁通分布中的變化按照其從徑向各向異性部分61a和61b移到正交各向異性部分62a和62b而變為平滑的，則改善了電動機的齒槽效應特性。
而且，通過把上述鑄造體的形狀制成為橢圓形，其中同磁化方向相一致的長徑作為外徑，而使內徑為圓的，燒結體中的外徑為圓形而內徑為橢圓形。結果，可以獲得同上述結構相同的效果，而外徑的加工成本就降低了，就能進一步降低成本。
圖6表示本發明的另一個，特別是，它僅表示了電動機的轉子結構。就是說，圖6的70是由上述制造方法獲得的筒型各向異性鐵氧體磁體，其中一對相對部分71a和71b每個在角度范圍θ1內都是徑向各向異性，而其余部分72a和72b為正交各向異性。這里，在燒結后進行圓形加工，磁體支承93的外周在中央緊回著轉子軸92，并且其被放置在具有特定形狀的定子(未表示)中以組成電動機。
在該結構中，用于上述定子結構的技術也能被應用于筒型各向異性鐵氧體磁體70。
在此之前所描述的例子都是在其中使用了燒結磁體型筒形鐵氧體磁體的電動機結構，但該磁體為稀土燒結磁體用于上述原因也能獲得類似的效果。
而且，如果把樹脂粘結磁體放置在本發明的電動機結構中，也可獲得類似的效果，任何常用的制造方法如壓鑄、注鑄和樹脂浸漬也能被用途相關的樹脂粘結磁體的制造方法。
例如，由于熱收縮率不需要象在燒結磁體中那樣考慮，鑄造體形狀可以是圓形的。鑄造設備這樣形成設置在一對磁極之間具有圓筒形鑄造空間的鑄模;設置相對著形狀類似于所述鑄造空間的磁性體磁極的一對磁性體;及在鑄造空間的中央設置由所述鑄造空間所構成的芯。熱固性樹脂、結合劑和潤滑劑被加入放置在有磁場存在的鑄造設備中的磁原料粉末中，進而，在粘合劑的基礎上能夠應用室溫固化或熱固化。
特別是，在樹脂浸漬方法中，在壓鑄磁粉末之后，如果需要的話在熱處理之后，用熱固性樹脂浸漬。
可以根據上述制造方法來優化樹脂粘合磁體中的磁粉末填充率。用途粘合劑的合成樹脂即可以是熱固型的也可以是熱塑型的，但最好選擇熱穩定樹脂，并且其可以從例如聚酰胺、聚酰亞胺、酚醛樹脂、氟樹脂、硅樹脂和環氧樹脂中同出來。
例1通過表明使用Sr鐵氧體筒型各向異性燒結磁體的電動機作為一個例子，進一步說明本發明的效果。
象磁原料粉末一樣，具有制磁密度Br＝3.77KG、矯頑力Hc＝2.97KOe和最大磁能積(BH)max＝3.34MGOe的基本磁性能的Sr鐵氧體粉末通過如圖4所示的鑄造設備(θ4＝120°)在6KOe的磁場中1ton/cm2的壓力下進行壓鑄，從而獲得如圖2B所示的鑄造體。
鑄造體的尺寸是長徑D2＝52.6mm，短徑D3＝47.1mm(D2/D20＝1.12)，高大約是12.6mm，θ2＝120°～130°。
在燒結后該鑄造體在1200℃中保持1個小時，并對其進行機械加工以獲得橫截面接近圓形具有外徑40mm×內徑30mm×高10mm和本發明的圓筒形筒形各向異性燒結體，并把所述磁體放置在兩極電動機的定子側，則磁通分布在轉子和磁體之間空間中央的周向上。
對比例而且，作為一個對比例1，使用上述那樣的相同的磁原料粉末，就可以獲得具有外徑40mm×內徑30mm×高10mm的筒形正交各向異性燒結磁體，用常用的方法把磁體放在與本發明電動機相同的方向上，形成同例1相同的測量。
進而，作為一個對比例2，使用具有主剩磁密度Br＝3.16KG，矯頑力Hc＝2.46KOe和最大磁能積(BH)max＝2.20MGOe的磁性能的Sr鐵氧體粉末，來獲得筒形徑向各向異性燒結磁體。磁體具有外徑40mm×內徑30mm×高10mm的尺寸，并且其具有在燒結時不會發生破裂的范圍中具有優良的磁特性是公知的。當磁體放置在與本發明的電動機相同的條件下時，就會產生同例1相同的測量。
效果圖7表示出各種磁通分布，圖7中的橫軸表明測量角(度°)而縱軸表示各個位置上的磁通密度Bg(KG)。
在圖7中，由本發明的O標記所標繪的磁通分布對應于由標記所標繪的對比例1的磁通分布。由磁極發出的磁通，即代表磁通和磁通分而曲線的圍繞曲線圖橫軸的面積因本發明磁體的一部分是徑向各向異性而明顯大于對比例1的面積。所以，能夠提高電動機的輸出。
而且，相應的磁通分布總體上類似于對比例1，由于對于兩邊磁極中央接近于較高和較密，其逐漸地降低以形成所謂的正弦形，這樣，齒槽效應特性是良好的。
由于本發明能夠較好地進行制造而不會發生破裂，則如果其由ee由X標記所標繪的對比例2的磁體更高性能的原料制成，由磁極表面所發出的磁通就會大于對比例2，而且其具有良好齒槽效應特性。
而且，本發明的電動機具有與對比例1的電動機相同水平的由齒槽效應所產生的噪聲，但可以證實由于由磁體發生的總磁通提高了則轉矩改善15%～20%，因而，就實現了噪聲的相對降低，這是因為轉矩提高了而由齒槽效應引起的噪聲卻沒有提高。
而且，相對于對比例2的電動機，本發明電動機中的由齒槽效應所引起的噪聲降低了50%～60%，也能證實由于由磁體發生的總磁通增加了則轉矩也改善了20%～25%。
類似地，同對比例2相比，本發明電動機中由齒槽效應引起的噪聲降低了50%～60%，可以證實由于由磁體發出的總磁通提高了則轉矩改善了20%～25%。
盡管在該例子中說明的是Sr鐵氧體筒形各向異性燒結磁體的形式，但本發明人可以證明由其它材料如稀土等所組成的筒形各向異性燒結磁體在電動機中的相同效果可以應用。
進而，當在相同的設備中制造用環氧樹脂作粘結劑的Sr鐵氧體筒形各向異性樹脂粘結磁體，象例子中那樣除了鑄造空間圓筒形之外，并且測量電動機中各種特性，可以證實具有象上述例子一樣的類似效果。
本發明的電動機涉及借助放置整體筒形各向異性磁體的單獨磁體的有效利用，其中其特定部分制成徑向各向異性而其余部分制成為正交各向異性和/或各向同性，從而獲得由磁極所產生的總磁通的增加而引起的電動機輸出的增加，由于其改善了電動機的齒槽效應特性，就能實現由所述齒槽效應引起的噪聲的降低。
本發明的制造方法防止了在燒結筒形各向異性燒結磁體時所發生的破裂和破碎，并可高效地進行批量生產。
權利要求
1.一種筒形各向異性磁體，包括在一特定度數范圍內一對相對部分的徑向各向異性，和其余部分是正交各向異性和/或各向同性，并且是一個整體。
2.如權利要求1的筒形各向異性磁體，所述磁體是包含Sr和/或Ba的鐵氧體磁體。
3.如權利要求1的筒形各向異性磁體，所述的磁體的稀土磁體。
4.如權利要求1至3的筒形各向異性磁體，所述磁體具有θ2為100°～160°的徑向各向異性度數范圍。
5.用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括在鑄造設備中在磁場中鑄磁原料，其中鑄模具有長徑同一對磁極之間的磁化方向相一致的橢圓形鑄造空間，一對磁體在所述鑄造空間中具有一對磁極的相對部分，和一個由形狀類似于所述鑄造空間的磁性體所構成的芯;燒結橢圓形鑄造體以獲得橫截面近似圓環形狀的整體燒結體，其中一對相對部分在一特定度數范圍內是徑向各向異性，而其余部分是正交各向異性和/或各向同性。
6.如權利要求5的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括由對著鑄造空間的長徑方向放置的一對磁體構成的鑄造空間，和對著短徑方向放置的一對非磁性體。
7.如權利要求5和6的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括由筒形非磁性體環形成的鑄造空間，在鑄造空間和一對磁體之間的環厚度被制成較小，并在同時，沿著周向改變該厚度。
8.如權利要求5、6或7的用于生產筒型各向異性磁體的方法，包括鑄造體的長徑D2與短徑D3的比D2/D3是1.05～1.15，徑向各向異性度數范圍θ2是100°～160°。
9.一種用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括在鑄造設備中在磁場中鑄造磁原料，其中鑄模在一對磁極之間具有一環形鑄造空間，一對磁體在所述鑄造空間中具有一對所述磁極的相對部分，和由形狀類似于所述鑄造空間的磁體構成的芯;燒結橫截面形狀近似圓環形的鑄造體以獲得一橢圓形整體燒結體，其中一對相對部分在一特定度數范圍內是徑向各向異性而其余部分是正交各向異性和/或各向同性;對所述燒結體的外周和/或內周進行機械加工。
10.如權利要求9的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括由鑄造空間中對著一對磁極的部分放置的一對磁體所構成的鑄造空間，和放置在除了磁體相互對著的部分之外的外周上的一對非磁性體。
11.如權利要求9和10的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括鑄造體的長徑D2和短徑D3的比D2/D3是1.05～1.15，徑向各向異性度數范圍θ2是100°～160°。
12.一種用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括在鑄造設備中在磁場中鑄造加入和混入熱固性樹脂、結合劑和潤滑劑在磁原料，其中鑄模在一對磁極之間具有圓環形鑄造空間，一對磁體在所述鑄造空間中具有一對所磁極的相對部分，和由形狀類似于所述鑄造空間的磁性體構成的芯。固化鑄造體以獲得整體粘結型各向異性樹脂粘結磁體，其中一對相對部分在一特定度數范圍內是徑向各向異性，而其余部分是正交各向異性和/或各向同性。
13.如權利要求12的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括由放置在鑄造空間中一對磁極的相對部分處的一對磁體所構成的鑄造空間，和放置在除磁體相互對著部分之外的外周部分上的一對非磁性體。
14.如權利要求12和13的用于生產筒形各向異性磁體的方法，包括鑄造體的徑向各向異性范圍θ2是100°～160°。
15.一種使用整體筒形各向異性磁體的電動機，其特征是，在一特定角度范圍內對于一對相對部分具有徑向各向異性，而其余部分是正交各向異性和/或各向同性，以及電動機的特征是用該磁體作為定子或轉子。
全文摘要
本發明涉及一種提高磁極所產生的總磁通且改善電動機齒槽效應特性的筒型各向異性磁體及其制造方法。同時改善了裝配效率，通過提高磁極產生的總磁通實現小型化。為提供減小噪音的電動機，須改善齒槽效應特性。設置整體筒型各向異性磁體，其中一特定部分的徑向各向異性，其余部分的正交各向異性，這樣就能夠獲得圓筒形筒型各向異性燒結磁體而不會在燒結時破裂。通過利用每個各向異性磁體的良好特性來減少齒槽效應。
文檔編號H02K15/03GK1086932SQ93106368
公開日1994年5月18日 申請日期1993年4月28日 優先權日1992年4月28日
發明者須永高弘, 高林博文, 星島順 申請人:住友特殊金屬株式會社