环形烧结磁铁制造技术

由具有强磁力的稀土类等构成的环形烧结磁铁，环外周上形成凹凸部，通过使该凹凸部沿轴向扭斜，除了减小旋转方向的磁化分布的形变，还达到减小顿转扭矩的目的。在通过磁场使磁性粉末定向、并经过压缩成型、烧结工序而制造的环形烧结磁铁中，至少在环轴向的一部分区域的环外周上形成有周期性的凹凸形状（２１、２２），凹凸形状（２１、２２）在随轴向的位置变化的同时，磁铁的磁极沿上述凹凸形状（２１、２２）周期性地形成，磁极的边界设置在凹部（２１）。特别是，凹凸形状（２１、２２）在轴向旋转并倾斜地形成。另外，凹凸形状（２１、２２）形成为接近于正弦波的绝对值的波形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过磁场使磁性粉末定向，经过压缩成型、烧结工序而制成的环形烧结磁铁的构造。
技术介绍
对于用于永久磁铁电机的内转子的径向定向的环形磁铁，为了减轻顿转扭矩等的旋转不均匀，往往要相对轴向倾斜来形成磁极，进行扭斜磁化。但是，径向定向的环形磁铁的磁化分布呈矩形，往往含有高位成分导致的形变，因而仅仅进行扭斜磁化常常达不到充分减轻顿转扭矩的效果。因此，如专利文献1或专利文献2所示，以往有在环形磁铁的外周形成凹凸，并使凹凸部分相对轴向扭斜的方法。如果采用该方法，则在减轻旋转方向的磁化分布形变的同时，可以通过扭斜而进一步减轻顿转扭矩。例如，专利文献1中所示的圆筒状磁铁是用粘结树脂将磁性粉粘结起来而形成的一体型磁铁，其内径是恒定的，外径具有沿圆周方向按90度的间隔减小的部分，使得在这四个部分上形成了磁铁的壁厚(径向厚度)减小的薄壁部分(壁厚变化部分)。这四个薄壁部分是按相等的角度间隔形成的。从而，各薄壁部分在圆筒状磁铁圆周方向上的位置沿圆筒状磁铁的轴向发生连续变化。也就是说，薄壁层是相对于圆筒状磁铁的轴按规定的角度进行倾斜而形成的。另外，在专利文献2中公开了以下内容为了形成磁场，在使用由树脂形成的磁铁的无刷DC电机中，与定子内周面或外周面相对设置的磁铁面在圆周方向形成了凹凸状，同时，该凹凸部分相对轴向扭斜而形成了磁铁。专利文献1特开平9-35933号公报(图3，第0028～0029、0037段)专利文献2特开2001-211581号公报(权利要求1、图1)上述专利文献1及专利文献2中所示的磁铁是用热固性树脂或热塑性树脂作为粘结剂对磁性粉进行成型而得到的磁铁，被称为粘结磁铁。这种粘结磁铁的磁力弱，不适用于小型的大功率电机。例如，在稀土类粘结磁铁的情况下，最大能积为10～25MGOe左右，与钕烧结磁铁的40MGOe的相比磁力弱，不适用于需要强磁力的伺服电机等。另外，如专利文献1所述，树脂磁铁需要用特殊的挤压成型机进行制造成型。当采用该成型方法时，通过在成型时施加磁场进行磁铁的各向异性化来提高磁力的手段是不适用的，因此存在磁力本来就弱的树脂磁铁的磁力进一步降低的问题。并且，在上述的树脂磁铁挤压成型机中，限定为使磁极沿轴向倾斜并旋转所形成的形状。但是，在电机用环形磁铁中，由于磁铁自身的磁特性在轴向不一定相同，作为从环形磁铁到定子的磁通流动容易度的磁导在轴向不同，定子的饱和情况在轴向也不同，因此更加需要在轴向改变磁铁的形状。另一方面，对可获得强磁力的稀土类烧结磁铁，在其制造方法中，需要有将粉碎后的粉末在磁场成型机中成型并进行烧结的工序，因此通常的烧结后形状精度不好。本专利技术是为了解决上述问题而做出的，是由具备强磁力的稀土类等构成的环形烧结磁铁，其外径的圆周方向上形成有凹凸部分，通过使此凹凸部分相对轴向扭斜，除了能减轻旋转方向的磁化分布变形，还达到了减轻顿转扭矩的目的。另一个目的是获得在环形烧结磁铁的制造过程中，虽然烧结后形状的精度不高，但仍可抑制顿转扭矩的环形烧结磁铁。还有一个目的是对于电机用环形磁铁，通过使环形磁铁的形状进一步沿轴向变化，从而修正上述离散，使这些因素引起的顿转扭矩及转矩脉动等力矩不均匀性被抑制在低水平上。
技术实现思路
本专利技术是在通过磁场使磁性粉末定向，并经过压缩成型、烧结工序而制造的环形烧结磁铁中，至少在环轴向的一部分区域的环外周上形成的周期性的凹凸形状，在凹凸形状根据轴向的位置变化的同时，沿凹凸形状周期地形成磁铁的磁极，磁极的边界设置在凹部上。在此，作为凹凸形状随轴向的位置进行变化的代表性例子，有凹凸形状是相对于轴向旋转、扭斜而形成的情况，有凹部的形状根据环轴向的位置而变化且凹部的宽度及深度随轴向的位置产生连续变化的情况。根据本专利技术的环形烧结磁铁，由于环轴向的磁通量的离散小等，可以精密地控制磁铁的磁动势分布，因而可以减轻顿转扭矩等力矩的不均匀性。其结果，电机装配时，可以有效地增大电机的磁通量，使力矩增大及电机电流减小，通过降低铜损而提高效率，从而获得了大功率的电机。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1的环形烧结磁铁的立体图。图2是表示本专利技术实施方式3的环形烧结磁铁的立体图。图3是表示本专利技术实施方式3的环形烧结磁铁(磁极的形成例)的立体图。图4是表示常规环形磁铁与本实施方式的环形磁铁的的厚度及磁动势在旋转方向上分布的图。图5是用于说明环形磁铁厚度离散和使最外周为圆的一部分的效果的图。图6是表示环形磁铁凹部的磁通流的图。图7是表示本专利技术实施方式4的环形烧结磁铁的圆的一部分及凹部边界为R形状的图。图8是表示本专利技术实施方式5的环形烧结磁铁的立体图。图9是表示本专利技术实施方式5的环形烧结磁铁的与轴垂直的截面形状的图。图10是表示环形磁铁旋转方向上的磁铁厚度随轴向位置分布的图。图11是表示图10的环形磁铁在轴向的磁铁平均厚度的图。图12是表示图10的环形磁铁在旋转方向上磁动势分布的图。图13是表示环形磁铁的磁铁厚度分布的图。图14是表示本专利技术实施方式5的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。图15是表示本专利技术实施方式6的环形烧结磁铁的立体图。图16是表示本专利技术实施方式6的环形烧结磁铁(磁极的形成例)的立体图。图17是表示本专利技术实施方式6的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。图18是表示本专利技术实施方式7的环形烧结磁铁的立体图。图19是表示本专利技术实施方式7的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。图20是表示本专利技术实施方式8的环形烧结磁铁的立体图。图21是表示环形磁铁与定子间的磁通流的图。图22是表示本专利技术实施方式8的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。图23是表示本专利技术实施方式9的环形烧结磁铁的立体图。图24是表示本专利技术实施方式9的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。图25是表示将本专利技术实施方式9的环形烧结磁铁固定在磁转轴上的状态的图。图26是表示将本专利技术实施方式9的环形烧结磁铁与定子进行组合而构成电机时的截面图。图27是表示本专利技术实施方式10的环形烧结磁铁的立体图。图28是表示本专利技术实施方式11的环形烧结磁铁的立体图。图29是表示本专利技术实施方式1的环形烧结磁铁的成型工艺的图。图30是表示以前的环形磁铁成型体的成型工艺的图。图31是表示了径向定向磁场的示意图。图32是表示由本专利技术实施方式1成型的环形磁铁成型体的立体图。图33是表示本专利技术实施方式1的环形磁铁成型装置上使用的模的立体图。图34是构成本专利技术实施方式2的环形磁铁成型装置的模的立体图。图35是表示本专利技术实施方式2的环形磁铁成型体的成型工艺的示意图。图36是表示本专利技术实施方式2的环形磁铁成型体的成型工艺的示意图。图37是表示本专利技术实施方式2的环形磁铁成型体的成型工艺的示意图。图38是表示本专利技术实施方式2的环形磁铁成型体的成型工艺的示意图。图39是表示本专利技术实施方式2的环形磁铁成型体的成型工艺的示意图。图40是表示本专利技术实施方式7的环形烧结磁铁的其它例子的立体图。具体实施例方式以下，根据附图对实施本专利技术的最佳方式进行说明。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1的环形烧结磁铁的立体图。根据本实施方式的磁铁10是以钕(Nd)、铁(Fe)、硼(B)为主成分的环形烧结磁铁，环外周制成具有凹部11及凸部12的凹凸形状。该凹部11及凸部12是在环形烧结磁铁10的外径圆周方向上周期性形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
环形烧结磁铁，在通过磁场使磁性粉末定向、并经过压缩成型、烧结工序而制造的环形烧结磁铁中，其特征在于，至少在环轴向的一部分区域的该环外周上形成有周期性的凹凸形状，该凹凸形状在根据轴向的位置变化的同时，该磁铁的磁极沿上述凹凸形状形成，上述磁极的边界设置在上述凹部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石见泰造，鹈饲义一，中原裕治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]