本发明专利技术必须进行下述步骤：利用保持恒定方向的均匀磁场来制作片段的步骤，所述片段是各向异性方向从与面垂直方向到面内发生连续变化的片段；将多个上述片段设置在圆周上，利用基于该片段的粘性变形的流变性从该片段的一侧的推力方向端面将其挤出成环状，然后再从片段的推力方向的两个端面进行压缩的步骤。在连续控制了各向异性方向的环形磁铁中，静磁场的发生源的能量密度(BH)max≥160～180kJ/m3。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在磁极中心具有径向各向异性区、在磁极之间具有非径向磁性各向异性区，即使形成小口径也不会发生磁性特性劣化的。更具体而言，本专利技术涉及，所述连续控制各向异性方向的稀土-铁类环形磁铁用于被广泛用作家用电器、空调设备、以及信息设备等的各种驱动源的、对于约50W以下的磁铁型电动机的节电化、节能化、小型化、及静音化具有重大影响的高性能永久磁铁型电动机。
技术介绍
电动机被视为是一种通过对钢铁、非铁金属、高分子等各种材料进行高精度加工来制造转子、轴、轴承、定子等，并将这些部分组合而得到的用来将电能转化为机械能的复合性功能部件。近年来,永久磁铁型电动机成为电动机的主流,所述永久磁铁型电动机利用 的是对其它磁性材料具有吸引、排斥能力，并且具有无需外部能量即可永久性地产生静磁场的能力的磁铁。从物理学角度分析，磁铁与其它磁性材料的区别在于即使在外部磁场消失之后，仍残留有效的磁化，当施加热或较大逆磁场等时，会首先发生磁化翻转(减磁)，进而还会伴随该磁化翻转引发磁化的降低。上述磁铁的重要特性值包括能量密度(BH)max。这是用单位体积表征的磁铁的潜在能。然而，根据电动机的种类不同，磁铁的强吸引、排斥能力未必能够得以高性能化。不过，在非专利文献I中，由磁铁的基本特性之一的剩余磁通密度Br和电动机的性能指标的电动机常数KJ (KJ是输出转矩KT与电阻损耗的平方根之比)之间的关系得到下述结论在作为本专利技术对象使用的环形磁铁的小型电动机中，当电动机直径、转子直径、空隙、软磁材料、磁铁尺寸等固定时，磁铁的能量密度(BH)max的增加将带来更高的转矩密度。但是，由于该电动机的定子铁心中存在用来收纳线圈的槽和用来形成部分磁路的齿，因此，伴随旋转，会引发磁导率的变化。这样一来，能量密度(BH)max的增加会引起转矩脉动、即齿槽转矩的增大。而齿槽转矩的增加又会伴随阻碍电动机圆滑旋转、加大电动机的振动及噪声、旋转控制性变差等不良影响。为了避免上述不良影响，一直以来，已有众多关于降低电动机的齿槽转矩的研究。首先，对于在磁化方向上具有某恒定厚度的磁极，可列举磁铁的厚度不等化。例如，在非专利文献2中公开了一种具有经过了厚度不等化的磁极I、定子铁心2、定子铁心槽3、定子铁心齿4的小型电动机(如图IlA所示)。具体而言，在非专利文献2中记载了下述内容通过用剩余磁化Brl. 2T、磁极中心的最大厚度为3mm、磁极两端的最小厚度为I. 5mm的经过了厚度不等化的磁极来制作12极18槽表面磁铁型同步电动机(SPMSM)，可实现齿槽转矩的极小化。这里，应该理解的是，虽然此时列举的是磁极外径侧的厚度不等，但即使是与之相反的磁极内径侧厚度不等的磁极，也可以降低齿槽转矩。另外，在非专利文献2中指出为了如图IIA所示地通过进行磁极的厚度不等化来达到齿槽转矩的极小化，所进行的厚度不等化必须要使磁极两端的最小厚度达到磁极中心的最大厚度的1/2左右。也就是说，如果磁极的厚度、即磁化的方向(厚度)薄，则即使对磁极进行厚度不等化、使齿槽转矩极小化，也无法获得充分的效果。另外，一般而言，由于较薄的磁极从机械强度方面考虑也是脆弱的磁极，因此还存在加工困难的问题。另一方面，对于磁化方向上的厚度较薄的磁极，已知有在非专利文献3中披露的将磁极扭斜(skew)的方法(如图IlB所示)、或在非专利文献4中披露的将磁极间的磁极面积连续削除的方法(如图IlC所示)。纵观上述现有技术，采用的均是使厚磁极的磁极端厚度减小至1/2水平，加大与定子铁心之间的空隙、或是削减薄磁极的磁极间面积的方法。这样一来，由磁极产生的静磁、场Ms的磁通量O、即流入定子铁心的量会因磁阻的增加而减少。其结果，利用这些方法时，齿槽转矩的较小通常会引起转矩密度发生10 15%的降低。因此，利用图11A、图IlB及图IlC所示的现有技术的齿槽转矩降低法存在着下述问题因磁铁的能量密度(BH)max增大而牺牲了电动机的转矩密度的增加。另一方面，还已知有如非专利文献5所披露的电动机的齿槽转矩降低法。非专利文献5使用磁化方向厚度薄至I. 2mm、且剩余磁化Mr达到IT的高能量密度的稀土 -铁类烧结磁铁，采用了不削减图11A、图IlB及图IlC所示的磁化方向的厚度或磁极面积的方法来降低齿槽转矩。即所谓的Halbach圆筒(Halbach Cylinder):如图12A 12D所不,利用将各磁极分割成2 5部分而得到的磁极片段构成一个磁极，并对每个磁极片段的各向异性方向(易磁化轴的方向)进行阶段性调整。但在附图中，磁极I的附加文字(2) (5)代表将磁极I分割成2 5部分所分成的片段个数。另外，各片段的箭头方向代表各向异性的方向(易磁化轴的方向)。利用上述结构的磁极来制造12极18槽的电动机时，在分割的磁极片段的个数N和齿槽转矩Tcog之间为近似乘方的关系即Tcog = 61.753Xexp(-0. 1451XN)。即表明当任意机械角度$下的磁化矢量M与磁极的周方向切线之间的磁化矢量角为M0时，磁极间采取有规则且高精度的连续变化的情况较为理想。然而，下述操作本身是困难的通过使用厚度I. 2mm、剩余磁化Mr达IT的高能量密度的稀土 _铁类烧结磁铁来准备各向异性方向不同的多个磁极片段，细致且规则地配置这些磁极片段，并以高的尺寸精度构成多个磁极，从而得到转子。因此，准备整数倍该磁极的多极转子、或使用该多极转子来制造小型电动机是极为困难的。另外，与经济性不够适应也是容易推测的。可是，磁性各向同性的磁铁可根据起磁场(着磁界)的方向和其磁场强度分布而自由地在任何方向上发生磁化。为此，可以通过对磁轭的形状和起磁力进行最优化来获得图13的磁极I的圆弧状箭头所示的磁化图案。由此，可以容易地将磁极和定子铁心之间的空隙磁通密度分布调整为正弦波状。因此，与利用磁各向异性的磁铁材料形成的薄磁极的情况相比，SPMSM这样的小型电动机的齿槽转矩非常容易降低。对于如上所述的各向同性稀土类磁铁材料的研究被认为首先是从R. ff. Lee等人开始的(参考非专利文献11)。非专利文献11中披露了下述内容当用树脂对能量密度(BH)max为lllkj/m3的骤冷凝固条带进行固定时，可得到能量密度(BH)max为72kJ/m3的各向同性Nd2Fe14B类粘结磁体。其后，从上世纪八十年代后半期至今，对于以稀土 -铁类熔融合金的骤冷凝固为主的各向同性稀土磁铁材料的研究得以活跃进行。例如，包括基于Nd2Fe14B类、Sm2Fe17N3类、或它们与a Fe,FeB,Fe3B类形成的微细组织，利用了包括交换结合的纳米复合磁铁材料在内的材料可在工业中得以应用。此外，除了对各种各样的合金组织实施了微观控制的各向同性磁铁材料以外，粉末状的各种不同的各向同性磁铁材料也能够在工业中得以应用。例如，参见非专利文献6 10。特别是在非专利文献10中，H. A. Davies等人报道了尽管为各向同性但能量密度(BH)max达到220kJ/m3磁铁材料。可是，能够用于工业生产的各向同性磁铁材料的能量密度(BH)max至多不超过134kJ/m3。另外，用于约50W以下的小型电动机时，各向同性Nd2Fe14B粘结磁体的能量密度出《)!1^通常在约801^/1113以下。S卩，自1985年R.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山下文敏，河村清美，冈田幸弘，村上浩，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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