转子、旋转电机和磁场产生设备的制作方法

专利名称：转子、旋转电机和磁场产生设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在其中磁铁布置在转子周缘上的表面磁铁电机中的环形磁铁、一种制造它的方法、一种使用环形磁铁的转子、一种旋转电机、一种磁场产生设备及一种环形磁铁制造设备。
背景技术：
一种其中磁化方向沿圆周方向变化的各向异性磁铁的环形磁铁公开在日本专利公开2000-269062和2000-195714中。在这些先有出版物中，公开有一种制造具有较高磁特性的极性各向异性磁铁的方法，该方法包括定向磁性粉末。然而，先有出版物没有公开如何定向磁性粉末。在正弦波磁场中的磁性粉末的定向不能降低齿槽效应转矩。

发明内容
在常规环形磁铁中，难以降低齿槽效应转矩和大规模制造环形磁铁。特别是，仅仅在用于磁性粉末定向的正弦波磁场中的定向难以使相对于电机转矩的齿槽效应转矩小于1％。以上先有出版物没有公开磁性粉末定向的具体方法。
用于定向的完整正弦波对于磁铁的批量生产是不适当的。几乎不可能把粉末排列在100％的相同方向上而没有方位角的任何分布波动。这种现象的原因如下形状和粉末尺寸是不同的；难以形成完整正弦波；在压紧步骤中在粉末中发生颗粒的运动；烧结体的收缩；磁化场的质量；等等。
在实际中，即使磁铁特性不是100％的正弦波，这样的环形也具有足够的实际用途。有提供具有在实际范围内的足够低齿槽效应转矩、并具有高效率的环形磁铁的技术问题。
本发明的一个目的在于，提供一种环形磁铁、一种制造它的方法、一种使用磁铁的转子、一种旋转电机、一种磁场产生设备及一种环形磁铁制造设备。本发明的环形磁铁具有高效率和高转矩，并且通过更适当地控制构成环形磁铁的磁性粉末的定向可以实现本发明的目的。
本发明的环形磁铁的特征在于，磁铁具有不小于50体积百分比或更大的量的易磁化轴的定向比率。优选地，定向比率是体积的60％或更大，并且更优选是体积的80％或更大。
而且，本发明涉及一种由硬磁性材料制造的环形磁铁，其中在各磁极之间的中心位置处在径向形成的易磁化轴的定向比率是体积的60％或更大，优选是体积的80％或更大，及更优选是体积的90％或更大。在各磁极之间的中心位置在这里之后称作磁极中心位置。该位置通过标号2表示在图1、2中。
另外，本发明涉及一种由硬磁性材料制造的环形磁铁，其中在磁极中心位置处在垂直方向定向的易磁化轴的定向比率是体积的20％或更小，优选是体积的10％或更小，及更优选是体积的5％或更小。
本发明与一种由硬磁性材料制造的环形磁铁有关，其中在磁极中心位置处在径向形成的易磁化轴的定向比率是体积的60％或更大，优选是体积的80％或更大，及更优选是体积的90％或更大，并且其中在磁铁外周缘中的正弦波的应变是10％或更小，并且优选是5％或更小。
根据本发明的环形磁铁具有至少四个磁极；在磁极中心位置处的易磁化轴的定向比率是体积的50％，优选是体积的70％；并且上述定向比率范围在5度内，优选在1至4度内。
本发明涉及一种使上述环形磁铁绕转子的一个轴套布置的转子，磁铁借助于粘合剂或通过冶金连接粘结到套筒上，其中齿槽效应转矩是5％或更小，优选是2％或更小，及更优选是1％或更小。
本发明进一步涉及一种带有一个定子和布置在定子中的上述转子的旋转电机。该旋转电机优选用作定位电机。
本发明提供一种制造包括以圆形布置在磁场中的硬磁性材料的定向粉末的环形磁铁的方法，该方法包括在轴向在压力下模压填充在诸如金属模具之类的环形模具中的粉末、和借助于以固定间隔绕环形金属模的周缘布置的多个磁场产生装置把磁场施加到粉末上，其中控制磁场产生装置，使得在磁极中心位置(在图1、2中的标号2)处的易磁化轴的定向比率是体积的50％或更大。
本发明进一步提供一种通过定向在磁场中的粉末由硬磁性材料粉末制造环形磁铁的方法，该方法包括步骤在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的粉末；和借助于绕模具的周缘布置的多个磁场产生装置施加磁场，其中磁场产生装置的第一组(在图1中的7)以固定间隔按照装置的磁极数排列，并且其中磁场产生装置的第二组(在图1中的7′)相对于在磁极中心位置处环的径向的两端对齐。
而且，本发明提供一种通过定向在磁场中的粉末由硬磁性材料粉末制造环形磁铁的方法，该方法包括步骤在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的粉末；和借助于绕模具的周缘布置的多个磁场产生装置施加磁场，其中磁场产生装置的第一组以固定间隔按照装置的磁极数排列，并且其中磁场产生装置的第二组相对于在磁极中心位置处的环形磁铁径向的两端对齐，把磁场在径向的磁场强度控制成大于两侧的强度。
在根据本发明制造环形磁铁的方法中，优选具有4个或更多磁极的磁场产生装置的每一个产生一个方向与由相邻一个产生的相反的磁场，并且产生一个与由在相对位置处的磁场产生装置产生的同向的磁场，在其轴向模压硬磁性材料粉末，接着由装置施加磁场，及调节装置的对准，以便在5度或更小的范围内把易磁化轴的定向比率控制成是体积的50％或更大。
本发明也提供一种制造带有一个绕其布置一个环形磁铁的轴套的转子的方法，该方法包括步骤通过上文描述的方法制造环形磁铁；和通过用粘合剂或通过冶金连接把环形磁铁粘结到套筒上。
本发明提供一种通过绕环形模具的周缘布置的多个磁场发生装置来产生磁场的磁场产生设备，其中以固定间隔排列磁场产生装置，并且也相对于环形磁铁的径向和环形磁铁的径向两端排列。
本发明也提供一种带有绕一个环形模具排列的磁场产生装置的磁场产生设备，其中磁场产生装置的第一组(在图1中的7)以固定间隔按照磁极数排列，磁场产生装置的第二组(在图1中的7′)提供在环的径向和在磁极中心位置处的径向两端或在第一组装置的两端处的位置处，由此在径向的磁场强度比在两端处高。
在上述磁场产生设备中，磁场产生装置与环形磁铁的轴线平行地布置并且贯穿其整个长度，磁极数是4或更多，磁场产生装置对齐以产生与相对磁场产生装置同向的磁场。
本发明也提供一种用来制造环形磁铁的设备，其中磁场产生设备带有绕环形模具排列的多个磁场产生装置。
本发明制造环形磁铁的方法包括制备具有希望颗粒尺寸和包含NdFeB化合物(Nd的一部分或全部可以用诸如Dy之类的其它稀土金属代替，Fe的一部分或全部可以用Co代替，及B的一部分或全部可以用诸如其它半金属元素之类的其它元素代替，化合物可以掺杂有N等)的粉末成分；在磁场中定向成分的易磁化轴；模压成分；及绕结模压件。然后烧结模压件以生产环形磁铁或弧形(arch)磁铁。
有这样的环形磁铁，其易磁化轴的特定方向以正弦波形沿磁铁的周向变化。这样的磁铁在其表面中具有高磁通密度，并且有可能在磁铁的内或外周缘处形成较小的漏磁通。
在制造烧结体时，在调节磁性粉末的颗粒尺寸之后定向磁性粉末。如果定向的方向或磁场强度不足，则粉末的定向不足。
如果表面磁通密度以正弦波形变化，则使用这样的磁铁的定子的齿槽效应转矩较小，并且感应电压变得较高。使用表面磁铁型转子来增大旋转电机效率的措施之一是形成正弦波形磁化方向。根据这种方法，较高谐波几乎没有，并且能减小铁损。
为了形成正弦波形磁化方向，重要的是，使用其磁性粉末在特定方向上定向的各向异性磁铁，并且以正弦波形定向磁性各向异性磁铁粉末。
当磁铁在圆周方向上转动时，环形磁铁应该带有其定向方向是正弦波形的一部分。一个定向磁轭设计成形成正弦波形定向，由此优化磁场强度和磁场方向。
通过上述概念设计的环形磁铁具有如下特征。
(1)粉末晶体的特定部分在径向和在与以上方向垂直的方向上交替定向以形成至少两个磁极。
(2)在与径向取向的易磁化轴的相同方向上具有定向晶体的粉末的定向程度，稍小于或几乎等于在与周向取向的易磁化轴的相同方向上具有定向晶体的粉末的定向程度。
(3)基于具有与易磁化轴成一角度(在磁极中心位置处)的晶向的粉末的最大体积(A1)，其晶向与易磁化轴垂直的磁性粉末的体积(A2)的比率(A2/A1)是1/20或更小。
(4)使用该磁铁的转子的齿槽效应转矩是1％或更小。
(5)沿径向在与易磁化轴一致的方向上定向的晶体粉末的X射线衍射强度，稍低于或几乎等于沿圆周方向按照易磁化轴定向的晶体粉末的X射线衍射强度。
(6)除沿环形磁铁的外周缘测量的表面磁通密度的基波之外的波分量的量是10％或更小。
表面磁铁转子一般采用用于转子的一种弧形形式或环形形式磁铁。有作为转子磁铁的烧结磁铁或粘结磁铁。由于烧结磁铁具有比粘结磁铁高的Br(残余磁通密度)和较高Hc(矫顽力)，所以需要较高感应电压或电机用在比100℃高的温度下时，使用烧结磁铁。


图1是根据本发明的磁场产生设备的剖视图。
图2(a)、(b)是剖视图，表示根据本发明的环形磁铁的磁性粉末的定向。
图3是曲线图，表示方位角对图1中表示的一个10磁极环形磁铁的场强的依赖性。
图4表示方位角与10个磁极环形磁铁的厚度(深度)的关系。
图5是曲线图，表示方位角与10个磁极环形磁铁的场强的关系。
图6是曲线图，表示方位角与4个磁极环形磁铁的场强的关系。
图7是曲线图，表示在齿槽效应转矩与方位角之间的关系。
图8是曲线图，表示在表面磁通密度波形应变与定向场强之间的关系。
图9是根据本发明的一种转子的立体图。
图10是一种旋转电机的剖视图。
具体实施例方式
把烧结磁铁粉末材料的颗粒尺寸分布调节到3至10μm，并且然后进行磁性定向处理以定向粉末。磁铁是四角形晶体，并且易磁化轴在c轴上。
图1是定向模具和用来产生磁场的线圈的排列的剖视图。线圈7、7′布置在磁性材料入口4处。在磁极中心位置处产生磁场5，并且在磁极中心位置外产生磁场6。
由耐热合金，即非磁性奥氏体钢，制成的套管布置在磁性材料入口4的外周缘上。中心轴9由硬磁性材料或非磁性材料制成；并且在这个例子中，把耐热合金用作中心轴。
虚线2、6表示是易磁化轴的c轴；在磁极中心位置处，取向径向的虚线2是c轴；及在磁极中心位置外的虚线弧6表示c轴。因此，在线圈7下面的区域中的c轴定向在周向，而在线圈7之间的区域中的c轴以预定比率定向在径向，从而形成在线圈之间的中心。通过调节线圈7、7′的位置，能显著增大在磁极中心位置中在径向c轴的定向比率。
尽管图1表示4个磁极，但在3个磁极或更多磁极的环形磁铁的情况下采用这样的定向磁轭。在图1中，4个线圈用于一个磁极，数量由磁性粉末的定向磁场的值决定。粉末应该具有至少8000奥斯特。如果需要更高的磁场，应该使线圈7、7′的直径更大，以便增大经其流动的电流。
在图1中，材料入口4具有2mm的内径，并且外径是40mm；线圈直径是2.0mm；及套管的厚度是0.5mm。
对于一个磁极排列四个线圈；两个线圈布置在径向在磁极之间的中心的位置处或在磁极中心位置处，并且其它线圈7′布置在以上线圈7旁边。布置在径向排列的线圈旁边的线圈可以是两个或三个。在本说明书中，线圈7是第一组磁场产生装置，而线圈7′是第二组磁场产生装置。
磁性材料粉末填充在套管8中，并且然后在套管中在振动下紧密地填实。此后，由压力机在约1吨/cm2的压力下在轴向模压粉末，并且让电流在线圈中流动以得到70％密度的模压件。
从模具的套管8取出模压件，并且把它在1100℃下烧结以得到90％密度的烧结体。然后，加工烧结体以得到希望形状的环形磁铁。在得到的烧结体中，磁性粉末按原样保持。
通过这种方法，在磁极中心位置处在径向粉末的c轴定向能增大到体积的80％，甚至大于体积的90％或更大。当只把线圈7径向布置在磁极之间的中心中时，在磁极中心之间沿圆周方向的易磁化轴的定向比率是体积的80％或更大，在磁极中心位置处的场强较小，而沿圆周方向的磁性强度不足。
当如图1中所示线圈7′布置在中心线圈7旁边时，在磁极中心位置处的磁场强度足够高。线圈的这种排列不仅适用于图1中表示的4个磁极，而且也适用于具有多个磁极的环形磁铁，如8磁极环形磁铁或10磁极环形磁铁。
在这个例子中，在磁极中心位置处易磁化轴的定向比率是体积的80％或更大，在相对于圆周方向的垂直方向上是体积的20％或更小，及在磁极中心之间在圆周方向上是体积的90％或更大。其中在磁极中心位置处在径向定向比率是体积的80％或更大的区域在15度的范围内。
直到烧结的步骤能应用于制造粘结磁铁的方法。通过在磁场下，而不是在用于模压的压力下，把粉末磁铁材料和树脂的模压混合物加热到用来软化树脂的温度，制造粘结磁铁。
在定向模具中压力模压之后和在烧结之后的磁性粉末的定向能通过X射线衍射分析测试。
这种方法广泛使用，但新设计了用于环形磁铁的方法的试样阶段(测角器)。为了测试圆柱形试样，测角器装有X、Y驱动机构和一个转动机构。
把转动角度误差控制到小于0.1％，并且把X射线源的角度波动控制到小于1度，从而X射线能照射环形磁铁的弯曲表面以估计定向。通过这种方法，能测试构成环形磁铁的磁性粉末的定向。根据磁极数，当在磁极之间在中心处或在磁极侧的定向不同时，衍射强度取决于角度。
考虑到在烧结和加工时的收缩设计表示在图1中的磁性粉末入口4的外径和内径，以在定向处理和烧结之后除去产品的应变。就是说，入口4的尺寸大于最终产品的尺寸。
其中用来施加磁场的电流从图1中表示的定向磁轭流动的位置是重要的；线圈的位置和电流量决定磁场强度的分布和磁场的方向。
根据环的内径和外径及用来定向的磁场的强度，应该改变线圈7、7′的位置。当选择表示在图1中的线圈位置时，实现甚至在磁极中心位置处的高定向比率，从而能期望磁铁的高性能和在表面磁通密度波形中波形的较小应变。
在图1的情况下，在磁极之间中心的角度或磁极中心位置处有线圈7，并且在以上线圈7的两侧也有线圈7′。通过线圈的这种排列，能使在磁极中心的磁场强度和磁分布优化。例如，线圈到磁铁的距离、线圈的直径、和线圈7之间的距离将改变在磁铁位置处磁场的向量；在这些条件下，最佳设计应该通过模拟等进行。
表示在图1中的定向磁轭用来在磁场方向上调节磁性粉末，但当定向磁轭的排列不适当时，通过得到的磁铁的X射线的磁铁定向估计大大地不同。
当借助于优化线圈位置设计优化定向磁轭时，借助于定向磁轭能制造环形磁铁，从而得到呈现图4所示的X射线衍射强度分布的磁铁。
图2表示根据本发明的环形磁铁的易磁化轴，即c轴，的剖视图。在磁极之间的中心定义为磁极中心位置，其中在磁极之间的中心处的定向方向(与易磁化轴的定向方向一致的方向)在图2中表示的圆周方向上变化。磁极中心距离定义为在磁极的中心与磁极的下个中心之间的距离。
在磁极中心之间的位置是其中虚线具有与圆周方向(与易磁化轴相同的方向)相同的方向的位置。就是说，在磁极中心之间和在磁极中心处的定向方向相对于径向或圆周方向彼此垂直。
尽管粗略地表示了在图2中的虚线，但难以在沿线的方向上定向100％的磁性粉末。粉末的颗粒尺寸是几个微米。由于粉末颗粒的形状不是均匀的，并且由于在磁场中在压力下压制模压件，所以难以在磁场方向上定向彼此接触的所有磁性粉末颗粒。
由磁场产生设备得到的环形磁铁的易磁化轴表示在图2中。在图2中的环形磁铁1具有在磁极之间的中心2中的定向方向和除中心2之外的方向。虚线是示意线，并且通常磁铁在这个方向磁化。在(a)中的4个磁极和在(b)中的8个磁极具有相同的定向方向。
图3表示对其应用表示在图1中的定向磁轭的10磁极环形磁铁的易磁化轴的定向的示意图，在图3中的定向在烧结和加工之后得到。
实线表示在垂直于c轴的平面中的X射线衍射强度(相对值)，而虚线表示在平行于c轴的平面中的X射线衍射强度(相对值)。在定向模具中的定向处理和烧结之后磁性粉末的定向能通过X射线衍射分析方法测试。详细的方法与上述的相同。
在磁极之间的正中心(mid-center)定义为其中布置由在磁极之间的中心和在磁极之间的下个中心构成的角度中心的位置。10磁极磁铁具有每36度的定向变化，如图3中所示。具有由实线表示的高强度的各段代表大部分磁性粉末在环形磁铁的径向定向，而具有由虚线表示的高强度的各段代表大部分磁性粉末在环形磁铁的圆周方向定向。
在图3中，在由实线表示的0、36、72度处的强度较高，但在以上角度之间的角度处强度是零。这意味着，在磁极之间的这些中心处没有在圆周方向定向c轴的磁性粉末。
而且，在磁极之间的正中心中没有在圆周方向定向c轴的磁性粉末。显然，在正中心处的强度比在磁极中心位置处的高。这意味着定向磁场在磁极中心位置处是足够的。由图3中的垂直线表示的强度代表磁性粉末的体积。因此，在径向定向的磁性粉末的体积大于圆周方向定向的磁性粉末的体积。
在图4中表示有在从图3中估计的环形磁铁的内侧到外侧的方向上的定向分布。在中心处的定向(在图3中的零度)与外周缘相对应，这是图3中的值。因而，在内侧和外侧中的定向相同。
图1中表示的定向磁轭在内圆周侧具有较小的磁场强度。由于圆周内侧满足定向磁场和磁场方向(最小磁场是8000奥斯特)，所以在深度的径向上定向几乎没有差别。
上述环形磁铁最好用于电机转子，因为它具有较小的齿槽效应转矩和较高的感应电压。
除X射线衍射分析之外，通过使用电子显微镜等的结构分析能测试定向。而且，有用来测试定向的其它方法，如通过Kerr效应的磁滞曲线测量或VSM(振动试样磁场强度计)、通过Kerr效应的磁结构观察、折射电子束分析、卢瑟福散射等。
图5表示在至少10,000奥斯特的场强下在磁极中心位置处的磁场强度。在磁极中心处的两个线圈供有大电流。当在这样的条件下制造10磁极环形磁铁时，它具有图5中表示的定向。
由图5与图3的比较显见，在磁极中心位置处的强度大于通过图3描述的磁铁的强度。看到在图5中的零强度区域的范围大于图3中的范围。
当在磁极中心处的定向与在磁极正中心处的相同或比其大时，齿槽效应转矩较小，并且表面磁场强度的最大值成为最大。通过线圈排列的这种效应不仅出现在烧结型磁铁中，而且也出现在粘结型磁铁中。
当注模或模压NbFeB系列化合物或SmFeN系列化合物时，采用上述线圈排列，从而增大在磁极中心位置中的磁场以实现低的齿槽效应转矩磁铁。这种结果不仅出现在10磁极磁铁中，而且出现在至少3个磁极的所有磁铁中。
图6表示其中在磁极中心处的两个线圈供有小电流的情形。这种结果代表其中在与磁极中心位置处的线圈相邻的两侧处没有线圈的情形的磁场分布。就是说，在侧部的线圈在圆周方向不变位。这种情形表示实线的强度高于虚线的强度。而且，在磁极中心位置处由虚线表示的强度不是零。这是因为在磁极中心位置处的磁场强度较小。
图7是示意图，表示在10磁极环形磁铁的齿槽效应转矩与X射线衍射强度之间的关系，X射线衍射强度代表其c轴定向在圆周方向上的磁性粉末的体积。
如图3、5、6已经表示的那样，在磁极中心位置周围的电流按照流经线圈的电流变化。最好减小其c轴定向在圆周方向上的磁性粉末的体积。如果在磁极中心位置处定向在圆周方向上的磁性粉末增加，则齿槽效应转矩增大。
为了把齿槽效应转矩控制到5％或更小，在磁极中心处定向在圆周方向上的c轴强度应该是10或更小，并且为了把齿槽效应转矩控制到1％或更小，在磁极中心位置处定向在圆周方向上的c轴强度应该是5或更小。这意味着在磁极中心位置处定向在圆周方向上的磁性粉末的体积基于100的磁性粉末总体积是5或更小。换句话说，如果把在c轴定向的磁性粉末的体积控制到约5或更小(在直径方向的1/20)，则能把齿槽效应转矩控制到5％或更小。
图8是曲线图，表示在表面磁通密度波形应变与其c轴定向在圆周方向上的磁性粉末的X射线衍射强度之间的关系。
在环形磁铁的外表面中的表面磁通密度由其中转动环形磁铁的霍尔元件测量。用在这种测量中的结构表示在图9中。
把10磁极环形磁铁11固定到轴12上，轴12借助于另一个电机转动以用霍尔元件测量表面磁通密度。霍尔元件与磁铁表面之间的距离是0.1至0.2μm。
波形应变仅代表其中从表面磁通密度的整个波除去基波分量的分量；并且在总波中的应变比率表示在图8中。其c轴定向在圆周方向上的磁性粉末的体积越大，波形应变变得越大。为了实现5％或更小的齿槽效应转矩，应该把应变控制到10％或更小。
图10是使用上述转子的旋转电机的剖视图。轴12由诸如上述碳钢或不锈钢之类的硬磁性材料或非磁性材料制成。环形磁铁1用树脂粘合剂固定到轴12上。
定子13带有由具有图10中表示的结构的硅钢片制成的芯部。线圈(未表示)缠绕在定子的磁轭上。一个转子装入定子的空心中以构成旋转电机。
这个例子的旋转电机特别适用于具有约50至100mm直径的定位电机。这种电机适用于用来传动和定位硅晶片的交流伺服电机、和用于硬盘驱动装置的磁头驱动设备。
本发明提供具有小齿槽效应转矩和高效率的电机，并且这种电机适用于工业用途、汽车用途、在半导体装置领域中的传动和定位电机等。
权利要求
1.一种由硬磁性材料制成的、具有环形形状的环形磁铁，它在环形磁铁的磁极之间的中心处具有是体积的50％或更大的在环形磁铁径向的易磁化轴的定向比率。
2.一种由硬磁性材料制成的、具有环形形状的环形磁铁，它在环形磁铁的磁极之间的中心处具有是体积的50％或更大的在环形磁铁径向的易磁化轴的定向比率，其中在磁极之间的中心处在圆周方向的易磁化轴的定向比率是体积的80％或更大。
3.一种由硬磁性材料制成的环形磁铁，其中相对于在磁极中心处的径向在垂直方向上易磁化轴的定向比率是体积的20％或更小。
4.一种由硬磁性材料制成的环形磁铁，在圆周方向上在磁极中心处的易磁化轴的定向比率是体积的50％或更小，并且在环形磁铁的外周缘表面上具有10％或更小的磁通密度的正弦波形的波形应变。
5.根据权利要求1所述的环形磁铁，其中磁极数是4或更多。
6.根据权利要求1所述的环形磁铁，其中，定向比率是体积的50％更大的角度在5度的范围内。
7.一种使用根据权利要求1所述的环形磁铁的转子，其中磁铁固定在一根轴的套筒上。
8.根据权利要求7所述的转子，其中环形磁铁借助于树脂粘合剂或通过冶金粘结固定。
9.根据权利要求7所述的转子，它具有5％或更小的齿槽效应转矩。
10.一种包括定子和在定子中转动的转子的旋转电机，其中转子是根据权利要求7所述的转子。
11.一种使用根据权利要求10所述的旋转电机的定位电机。
12.一种制造环形磁铁的方法，包括定向硬磁性材料的磁性粉末的步骤，该方法包括在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的磁性粉末，和借助于模具周缘上的磁场产生装置把磁场施加到环形模具上，其中调节磁场产生装置的位置，从而在相邻磁极之间的中心处的易磁化轴的定向比率是体积的50％或更大。
13.一种制造环形磁铁的方法，包括定向硬磁性材料的磁性粉末的步骤，该方法包括在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的粉末，和借助于布置到模具周缘的多个磁场产生装置，把磁场施加到环形模具上，其中磁场产生装置以固定间隔绕模具排列，并且其中第一组磁场产生装置在磁极之间的中心的方向上布置在环形磁铁的径向处，而第二组磁场产生装置在环形磁铁的圆周方向上布置在第一组装置的两侧处。
14.一种制造环形磁铁的方法，包括定向硬磁性材料的磁性粉末的步骤，该方法包括在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的粉末，和借助于布置到模具周缘的多个磁场产生装置，把磁场施加到环形模具上，其中磁场产生装置以固定间隔绕模具排列，并且其中第一组磁场产生装置在磁极之间的中心的方向上布置在环形磁铁的径向处，而第二组磁场产生装置在环形磁铁的圆周方向上布置在第一组装置的两侧处，及其中在径向的磁场强度大于在圆周方向的磁场强度。
15.根据权利要求12所述的方法，其中相邻磁场产生装置交替地产生相反方向的磁场。
16.根据权利要求12所述的方法，其中磁极数是4或更多，并且彼此相对的磁场产生装置产生相同方向的磁场。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，其中在磁极中心位置处易磁化轴的定向比率是体积的50％更大的角度范围在5度的范围内。
18.一种带有布置在套筒周缘上的环形磁铁的转子的制造方法，其中环形磁铁通过根据权利要求12所述的方法制造。
19.根据权利要求18所述的方法，其中环形磁铁借助于树脂粘合剂或通过冶金粘结固定到套筒上。
20.一种通过绕环形金属模具布置的多个磁场发生装置来产生磁场的磁场产生设备，其中按照磁极数以固定间隔排列磁场产生装置，并且其中磁场产生装置的第一组在环形磁铁的径向布置在磁极之间的中心处，而磁场产生装置的第二组在圆周方向布置在第一组装置的两端处。
21.一种通过绕环形模具布置的多个磁场发生装置来产生磁场的磁场产生设备，其中按照磁极数以固定间隔排列磁场产生装置，并且其中磁场产生装置的第一组在环形磁铁的径向布置在磁极之间的中心处，而磁场产生装置的第二组在圆周方向布置在第一组装置的两端处，及其中在第一组装置处的磁场强度大于第二组装置的磁场强度。
22.根据权利要求20所述的设备，其中相邻磁场产生装置交替地产生相反方向的磁场。
23.根据权利要求20所述的设备，其中磁极数是4或更多，并且彼此相对的磁场产生装置产生相同方向的磁场。
24.一种用来制造环形磁铁的设备，包括一个布置到环形金属模具的周缘上的磁场产生设备、和通过在 模具的轴向施加压力用来模压的装置，其中磁场产生设备是根据权利要求20所述的设备。
全文摘要
本发明涉及转子、旋转电机和磁场产生设备，其中公开了由硬磁性材料制成的、具有环形形状的环形磁铁，它在磁极中心位置处在径向具有体积的50％或更大的易磁化轴的定向比率。本发明也提供一种制造环形磁铁的方法，包括一个定向硬磁性材料的磁性粉末的步骤，该方法包括在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的磁性粉末；和借助于布置到模具周缘的多个磁场产生装置，把磁场施加到环形模具上。
文档编号H01F13/00GK1441445SQ0310639
公开日2003年9月10日 申请日期2003年2月26日 优先权日2002年2月27日
发明者小室又洋, 北村正司, 伊藤元哉, 栗山義彦 申请人:株式会社日立制作所, 日立金属株式会社