径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体、制造方法及其电动机技术

本发明专利技术涉及高性能径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体及其制造方法，其中改进了径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体的性能，从而能用具有高磁性能的粉末成分形成一个均匀的整体，并且在烧结时不碎裂。此外，本发明专利技术旨在提供一种效配交率高的电动机，并且能实现低噪声和小型化。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电动机等的Sr铁氧体和Ba铁氧体成分的改进，以及由这些成分构成的圆筒形铁氧体磁体的磁特性或径向各向异性的改进。考虑到磁体在烧结时的收缩，把磁体的径向截面铸造成字母C的形状，并经过烧结形成无裂缝的圆筒。本专利技术进一步涉及高性能和径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体及其制造方法和采用该磁体的电动机，这种电动机不需要装配通常的扇形磁体，并使我们能高效率地制造电动机。如图8，图9和附图说明图10所示，在定子和转子上装有铁氧体磁体的电动机的通常结构是公知的。也就是说，图8中的结构是在定子侧使用圆筒形铁氧体磁体1的电动机的一个例子。磁体被固定在圆筒形轭铁2的内圆周面上，并且转子(未示出)置于上述磁体内圆周面一侧的空间3内。通常，由于后面所解释的原因，在这种结构的电动机中采用强磁性的径向各向异性的铁氧体磁体是有困难的，并且各向同性的圆筒形铁氧体磁体1被用于输出功率相对较低的电动机。图9所示的结构是在定子侧采用一对扇形磁体1a和1b的一个例子。每个磁体被固定在轭铁2的内圆周上，并且转子(未示出)被置于与上述磁极系统的内圆周侧相对的空间3内，根据磁极的数量，还有甚采用多个扇形磁体的电动机。对这种扇形磁体来说，由于有可能使用强磁性的径向各向异性铁氧体磁体，通常被用在输出功率相对较高的电动机中。图10所示结构是在转子一侧使用一对扇形磁体1c和1d的一个例子。每个磁体被固定在磁体支撑5的外圆周上，并且被置于特定形状的定子(未示出)之内，从而构成电动机。扇形磁体1c和1d是如同图9中所示的铁氧体磁体，由于可以采用强磁性的径向各向异性的铁氧体磁体，这种结构被用于输出功率相对较高的电动机。然而，近来即使是对高输出功率的电动机，从简化装配(使装配操作效率更高)以及预防嵌齿的角度来看，一直试图找到一种电动机结构，它装有与上述径向各向异性的铁氧体磁体相比，在磁特性上相当或更好的径向各向异性圆筒形铁氧体磁体。作为一种制造这种径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体的方法，可以考虑把平均颗粒尺寸小于2微粒的例如Sr铁氧体粉化粉未和Ba铁氧体粉化粉未作为原料粉未在磁场中使用干燥方法铸成圆筒形并烧结。由于在烧结时圆筒向和径向的收缩系数不同，内应力的积聚导致其容易碎裂，妨碍了这种方法的实施。为了防止烧结过程中的碎裂，有人提出了使用占重量比50-80%的平均颗粒尺寸小于2微米的Sr铁氧体粉未和占重量比50-20%的颗粒尺寸为14-200meshes的Ba铁氧体均匀颗粒粉未的混合物，在磁场中用干燥方法铸造(专利公报Heisei1-48643)。然而，采用这种方法进行工业化烧结的径向各向异性的圆筒形铁磁体磁体的磁特性上限为Br＝3.4KG，BHc＝2.9KG，以及(BH)max＝2.6MGOe，这些数值是难于满足近来对高性能的要求的。也就是说，除非能制成磁特性很高的径向各向异性圆筒形铁磁体磁体，要满足高输出功率电动机对磁特性的严格要求是很困难的。如上所述的例子，很难制成由Sr铁氧体构成的，一体化的高性能径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体，因此，通常是用上述成分制成不易碎裂的扇形磁体，如图9所示，一对磁体被装设在相对的两端，或者用这种磁体装配成圆筒形。因此，采用多个扇形磁体不仅使装配过程复杂化，而且如图9所示，当一对磁体装在相对的两端时，在磁体之间沿圆周方向形成了很大的空间。还有，当磁体被装配成圆筒形时，不可避免地要在圆周方向上安装很多连接片(连接部件)，从而在电动机中引起了嵌齿的问题。特别是当这种电机被用做清扫电机或风扇电机时，会产生与嵌齿有关的噪声，因些需要为靠近上述电机工作的人员考虑环境的影响。作为电动机的径向各向异性圆筒形铁氧体磁体的另一种制造方法，有人提出了一种特殊的铸造模(专利公报Heiei4-19684)。也就是说，为了防止烧结时的碎裂，在挤压成型模的杆上或滚压装置的滚筒上径向设置2至3个尖边的凸起部件。当圆筒形模压件被推动朝轴向释放时，在其内圆周内侧形成沿轴向延伸的2或3个V形截面的切口;并且在烧结时，特别是在冷却过程中，内应力全部集中在这些切口上，从而防止了在模压件的其它部分出现微小裂痕。不过，上述方法防止了复杂的碎裂问题，并且容易用粘结剂修复，例如，借助于内应力的集中，在预定的位置上形成切口并且使磁体断裂，从而获得上述扇形磁体。因此，这不是一种获得均匀的圆筒形铁氧体磁体的方法，它不能解决扇形磁体及其装配上的问题。本专利技术涉及高性能径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体的研制，其目的是利用具有强磁性能的粉未成分，并且提供一种不必由扇形磁体装配的，均匀一体化的高性能径向各向异性铁氧体磁体，及其制造方法。此外，本专利技术消除了上述问题，其目的还在于提供一种电动机，以便有可能实现高效率地装配，以及低噪声和小型化。构成本专利技术的电动机的径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体是这样制成的，即考虑到烧结后的收缩，对正在模压或模压后的包含Sr和/或Ba的铁氧体粉未进行切削切工，沿着轴向切除圆筒上的一个预定的圆周部分。模压件的径向截面形状被做成字母C的形状，并且烧结，并且在烧结时或在不圆度处理之后，获得除了如图2至图4所示的切口之外的均匀的圆筒形磁体。在本专利技术中，结果的铁氧体磁体是所有包含铁氧体成分的磁体，与磁特性无关，只要它具有包括Sr或Ba的铁氧体成分，并可应用本专利技术的制造方法。那就是说，作为原料粉未，可以使用平均颗粒尺寸小于2微米的Sr铁氧体粉化粉未，以及仅使用Ba铁氧体粉化粉未，也可以使用这些粉未的混合物，以及用常规方法(专利公报Heisei1-48648)不产生碎裂就难于制造的Sr铁氧体颗粒粉未。而且，也可以使用包含除Sr铁氧体和Ba铁氧体之外的其他特定添加物的原料粉未，并且可以按照所要求的模压尺寸和磁特性进行选择。在本专利技术中，一个切口是指一个在径向和轴向贯通形成的通缝，而不是一个孔。它是指通过除去圆筒形模压制品上的一部分圆周而形成的缝，并且在烧结之后闭合，但是也不限于那些在上述的烧结之前就完全闭合的切口，它可以有一个小的间隙。在下述的例子中将生动地给出利用这些小间隙的建议。此外，也不限于平行于径向或轴向所形成的切口，而是如同后面实例中所表明的，可以采用各种形状。按照切口的形状，除了由一个切口的存在所产生的效果之外，还可以实现其他效果。更进一步，具有一个切口的径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体，其模制品在烧结之前必须做成字母C的形状。不过，这可以借助于首先把压模制成需要的形状，或在压成圆筒形之后用切削或磨削工艺形成所需宽度的切口来实现。不管选用哪种方法，这些切口是根据烧结后的收缩来确定。由于收缩率是取决于铁氧体的成分，模制品的尺寸以及烧结条件，所以必须考虑到每个因素而仔细地确定。并且这些模制品不仅限于用干模压方法制造，用湿模压法也可以达到相同的效果。用于本专利技术电动机的径向各向异性圆筒形铁氧体磁体的烧结条件按照上述的铁氧体成分或模制品尺寸来选择。具体地说，应该使由于圆筒向和径向在烧结时的不同收缩率引起的内应力能够通过模制品上的切口容易地释放，因此，烧结的条件和模具的形状必须要仔细地设计，以满足这种要求。此外，烧结处理仅是产生所需的圆筒形状，为了使磁体进一步形成具有特定的内侧和外侧直径的圆筒形铁氧体磁体，还要采用通常的切削和磨削工艺进行不圆度处理。本专利技术的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向各向异性的圆筒形铁氧体磁体，其特征在于，含有Ｓｒ和／或Ｂａ的一种铁氧体成分被用于在烧结时或在烧结之后通过不圆度处理方法形成一个只有一个切口的均匀的圆筒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坂口武久，须永高弘，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]