筒型各向异性磁体及其制造方法和电动机技术

本发明专利技术涉及一种提高磁极所产生的总磁通且改善电动机齿槽效应特性的筒型各向异性磁体及其制造方法。同时改善了装配效率，通过提高磁极产生的总磁通实现小型化。为提供减小噪音的电动机，须改善齿槽效应性性。设置整体筒型各向异性磁体，其中一特定部分的径向各向异性，其余部分的正交各向异性，这样就能够获得圆筒形筒型各向异性烧结磁体而不会在烧结时破裂。通过利用每个各向异性磁体的良好特性来减少齿槽效应。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种筒型各向异性磁体，其能够增加从磁极表面上产生的总磁通并进一步改进齿槽效应特性的电动机;进而，它被用于两极电动机，而通过有效地放置筒型各向异性磁体，其中一特定区域是径向各向异性而其余部分是垂直的各向异性(正交)和/或各向同性;这样，电动机能够在装配工序中提高效率，并获得噪声抑制和小型化。象用于两极电动机等的磁体那样，烧结磁体如铁氧体、稀土磁体和树脂粘结磁体是公知的。例如，如图8、图9和附图说明图10所示，利用铁氧体型烧结磁体(在此之前，被称为铁氧体磁体)作为定子和转子的电动机结构是公知的。如图8所示的结构是在定子侧利用筒型铁氧体磁体81的电动机的一个例子。它被紧固在筒型磁轭82的内周上，并在同时，转子(未表示)被放置在所述铁氧体磁体81内周侧的空间83中。通常，在这种结构的电动机中，由于因后述的原因难于利用径向各向异性铁氧体磁体，则各向同性铁氧体磁体81相应地用于低性能电动机中。图9所述的结构是在定子侧使用一对瓦片磁体81a和81b的一个例子。它们被固定在筒形磁轭82的内周上，并在同时，转子(未表示)被放置在面对所述磁体81a和81b的圆周侧的空间83中。在该图所示的瓦片磁体中，由于有可能使用具有优良磁性能的磁体如径向各向异性铁氧体磁体，其就被相应地用在高输出电动机上。图10所示的结构是在转子侧使用一对瓦片磁体91a和92b的一个例子，它们被固定到磁体支承93的相应外周上，磁体支承93被固定到中心轴92上，并放置在特定形状的定子(未表示)中。在瓦片磁体91a和91b中，它们类似于图9所示的铁氧体磁体81a和81b，由于能够使用具有优良磁性能的磁径向各向异性铁氧体磁体，它们就被用于相应的高输出电动机中。然而，近年来，在高输出电动机中，为了简化装配过程(高效率的装配工序)和防止齿槽效应，需要利用使用了具有比上述径向各向异性瓦片铁氧体磁体更强磁特性的各向异性筒型铁氧体磁体的电动机。在各向异性筒型铁氧体磁体用于两极电动机中时，按照其各向异性的取向，径向各向异性筒型铁氧体磁体和正交的各向异性筒型铁氧体磁体是公知的。当在两极电动机中使用上述径向各向异性筒型铁氧体磁体和正交的各向异性筒型铁氧体磁体时，它们将遇到下述的问题。这里，我们将说明这些铁氧体磁体放置在两极电动机定子侧中的结构。在两极电动机中，径向各向异性筒型铁氧体磁体被放置其中，大致恒定的磁体磁通被保持在定子和转子之间的空间中部中的圆向任何给定位置上，其形成高效电动机。当使用具有相同磁性能的磁体材料时，同使用正交各向异性筒型铁氧体磁体相比其能够获得较大的电动机输出。然而，上述磁通分布在磁极的每个边缘都会径向地变化，这将导致电动机存在不良的齿槽效应特性。因而，当这些电动机作为雨刷器电动机和风扇电动机等使用时，由于由齿槽效应产生噪声，就必须考虑到其对在所述电动机附近工作的人们的环境影响。而且，如果磁体材料的磁性能增加到一定程度，在烧结时铸造的本体将发生破裂，并且对于各种实际目的，制造具有所需强磁性能的整体径向各向异性筒型铁氧体磁体是困难的。这就是说，作为整体径向各向异性筒型铁氧体磁体的制造方法，在原始粉末如Sr铁氧体和Ba铁氧体被磨碎为平均粒径小于2μm的粉末通过干式方法等在磁场中被铸成筒型形状，它能烧结，但是，由于当烧结时对于周向和径向的收缩率有差异，因内部应力集中使其容易破裂，而且它从来也没有作为实用的方法而实现。作为防止烧结中破裂的方法，建议用干式方法(专利公开平1-48643)在磁场中铸造Sr铁氧体被磨碎成具有小于3μm平均粒径的粉末50～80wt%和具有14～200目尺寸的Ba铁氧体各向同性粉末50～20wt%的混合物。然而，由该方法工业烧结的径向各向异性筒型铁氧体磁体的磁体的磁性能具有Br3.4KG、BHc2.9KG、(BH)max2.6MGOe的上限，这对于近年来高性能的需要还是不令人满意的。这样，除非在几年后找到具有必须的强磁特性的径向各向异性筒型铁氧体磁体以实现高输出电动机，否则就不可能满足这个需要。在另一方面，在正交各向异性筒型铁氧体磁体中，当磁体原料在磁特性中是较大时，在烧结时破裂就不会发生在铸造中，而且容易获得整体筒型。然而，在定子和转子之间空间的中央的周向上的磁通分布，象磁极的中部一样对每个边缘接近于较高和较紧密，其逐步地降低以产生所谓的正弦形。同在其中放置径向各向异性筒型铁氧体磁体的结构相比，尽管在磁极的中部能够获得较高的磁通，但在正交各向异筒型铁氧体磁体中由磁体所产生的总磁通是较低的。然而，具有上述磁通分布，就电动机齿槽效应特性来说，它是大于使用于径向各向异性筒型磁体的结构。上述情形不但限制了使用铁氧体磁体的电动机而且限制了使用稀土型烧结磁体的电动机，进而，在使用在烧结中不会遭受破裂的树脂粘结磁体的电动机中，同样试图增加由磁极产生的总磁通并改善电动机的齿槽效应特性，但能满足两种需要的结构还没有提出。如上所述，说明了在铁氧体磁体放置在两极电动机定子侧的结构中，无论所述铁氧体磁体是径向各向异性筒型铁氧体磁体还是正交径向各向异性筒型铁氧体磁体，每种类型的磁体都有与之相关的一些问题。当上述铁氧体磁体放置在两极电动机转子侧时就会出现这些问题。作为被专门改进以获得具有小的齿槽效应特性的无刷电动机的转子结构，建议使用下述装配型筒状永磁磁体。就是说，在JP-A-59-92758(术语“JP-A”在此用于代表“已公开未审查的日本专利申请”)中，建议使用装配型筒状各向异性永磁磁体。把四个单独铸成的各向异性永磁磁体装配成一筒形形状，如图11所示，上部和下部磁体101和102的各向异性方向是在垂直方向上成一直线，通过被各向异性磁化成磁体厚度的方向;进而，左部和右部永磁磁体103和104被;布置成各向异性方向同磁体厚度方向成直角，而且四个永磁磁体101、102、103和104和各向异性方向都同筒形的轴线成直角，这样它们就具有同一方向。而且，在JP-A-59-92759中，提出了类似目的。如图12所示，为了使上部和下部永磁磁体111和112的各向异性方向处于如附图所示的垂直方向，各向异性被加到磁厚度的方向上;而且通过使右部和左部永磁磁体113和114成为各向同性磁体，并使两个永磁磁体111和112的各向异性方向被排列成都与筒形永磁磁体的轴线成直角，这样形成了装配型筒状永磁磁体。在上述装配型圆筒中，由于多个分别铸成的永磁磁体借助粘合剂待来装配以形成一整体，从提高装配中的效率来看，还没有磁体象常用的径向各向异性瓦片形铁氧体磁体那样满足所有的技术要求。而且，它最终能够形成为一整体的筒状，但它却不能完全消除用粘合剂固定分别铸成的永磁磁体处的空间。而且，由于每个分别铸成的永磁磁体分别都具有其各自的特异的磁性能，则考虑到这些分散的特性，从防止齿槽效应的观点上看它们就不能必然满足所述
中的各种需要。当上述转子结构被用在定子侧时，仍然存在类似的问题。本专利技术的目的的是关于解决具有上述结构的各向异性磁体的各种问题，以提供能增加由磁极所发出的总磁通的筒型各向异性磁体，并改善其电动机的齿槽效应特性。进而，本专利技术的目的上改善相对于容纳普通径向各向异性瓦片形磁体的电动机的装配效率，提高相对于使用各向同性筒形铁氧体磁体和正交各向异性筒形铁氧体磁体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种筒形各向异性磁体，包括在一特定度数范围内一对相对部分的径向各向异性，和其余部分是正交各向异性和／或各向同性，并且是一个整体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：须永高弘，高林博文，星岛顺，
申请(专利权)人：住友特殊金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]