专利名称：弓形磁铁和磁场成形用模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及成为圆弧形状的弓形磁铁和磁场成形用模具。
背景技术：
弓形磁铁成为圆弧状的形状，使用在电动机的转子或定子等中。例如，在专利文献I中，记载了通过在制造圆弧状且在径向上具有各向异性的铁氧体磁铁之际，使用设有取向用强磁性体的干式成形装置，从而得到各向异性方向与径向一致的成形体。另外，在专利文献I中，还记载了通过规定各向异性铁氧体磁铁的表面磁通密度，来降低电动机的齿槽转矩(cogging torque)和转矩脉动(torque ripple)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2007-281437号公报
发明内容
发明所要解决的问题在将弓形磁铁用在电动机的情况下，例如将以I极磁化的弓形磁铁朝着转子或定子的周向而交替地配置为N扱、S扱。近年来，要求降低使用在电动机的弓形磁铁的个数。在这种情况下，有时将周向上的尺寸比以I极磁化的弓形磁铁小的弓形磁铁以2极磁化来使用。通过这样做，能够降低使用在I台电动机的弓形磁铁的个数，但在这种情况下，仅仅使各向异性方向与径向一致并且以2极磁化，与使用以I极磁化的弓形磁铁的情况比较，存在能够有效地利用的磁通密度減少等的问题。在专利文献I中关于该点没有公开也没有给出启示，仍有改善的余地。本发明的目的在于，抑制在以多个极磁化的弓形磁铁中能够有效地利用的磁通密度的降低。 解决问题的技术手段为了解决上述的问题，本发明所涉及的烧结磁铁，其特征在于，是包含多个磁粉颗粒的磁铁，在由与该磁铁的长度方向正交的面切断的横截面上，所述多个磁粉颗粒以易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点的方式进行取向。该弓形磁铁，由与长度方向正交的面切断的横截面是圆弧形状，且在所述横截面上，多个磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点，并且以与聚集的点的数目相同的极的数目磁化。通过这样做，能够使磁通量从该弓形磁铁向与其相対的电动机的齿集中。其结果，该弓形磁铁能够抑制在以多个极磁化的弓形磁铁中能够有效地利用的磁通密度的降低，并且与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极的情况相比较，能够使齿所能够利用的磁通密度为同等以上。作为本发明的优选的方式，在将弓形磁铁以I极磁化的情况下，在该弓形磁铁的所述横截面上的形状为圆弧形状的第I曲面、以及与该第I曲面的外侧相对配置并且在所述横截面上的形状为圆弧形状的第2曲面中的至少ー个中的磁通密度的波形，优选仅具有所述取向方向聚集的点的数目的峰值。通过这样做，多个磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点，因而能够抑制在以多个极磁化的弓形磁铁中能够有效地利用的磁通密度的降低。作为本发明的优选的方式，所述波形的所述峰值与最小值之差的绝对值优选为所述最小值的绝对值的5%以上。通过这样做，多个磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点，因而能够抑制在以多个极磁化的弓形磁铁中能够有效地利用的磁通密度的降低。为了解决上述的问题，本发明所涉及的磁场成形用模具是包含型箱、第I冲头、以及第2冲头，并对所述型箱、所述第I冲头和所述第2冲头所包围的成形空间内的磁粉颗粒加压，成形为圆弧状的形状的磁场成形用模具，所述第I冲头和所述第2冲头中的至少一个，具有:具有与所述磁粉颗粒相接触的成形面的非磁性体、以及在与所述非磁性体的所述成形面相反的一侧与所述非磁性体相接触且在与所述非磁性体相接触的部分具有至少2个向所述非磁性体突出的凸部的强磁性体。例如，在所述第I冲头和所述第2冲头的两者具有所述非磁性体的情况下，所述强磁性体中的至少一个在与所述非磁性体相接触的部分具有至少2个向所述非磁性体突出的凸部。另外，在所述第I冲头或所述第2冲头中的任一个具有所述非磁性体的情况下，与所述非磁性体相接触的强磁性体在与所述非磁性体相接触的部分具有至少2个向所述非磁性体突出的凸部。使用该成形用模具来对磁粉颗粒进行磁场成形，从而能够获得在由与长度方向正交的面切断的横截面上多个磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点的弓形磁铁。发明的效果本发明能够抑制在以多个极磁化的弓形磁铁中能够有效地利用的磁通密度的降低。
图1是表示本实施方式所涉及的弓形磁铁的一个例子的立体图。图2是表示由与本实施方式所涉及的弓形磁铁的长度方向正交的面切断的状态的截面图。图3是表示在本实施方式所涉及的弓形磁铁的横截面上磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向的截面图。图4是用于说明磁化的图。图5是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁磁化的状态的模式图。图6是表示每I极磁化的弓形磁铁与电动机的齿的关系的图。图7是表示进行2极的磁化的弓形磁铁与电动机的齿的关系的图。图8是测量弓形磁铁的表面磁通密度的方法的说明图。图9是测量弓形磁铁的表面磁通密度的方法的说明图。图10是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁以I极磁化的情况下的表面磁通密度的波形的图。图11是表示使与本实施方式所涉及的弓形磁铁的尺寸和形状相同的弓形磁铁径向取向而以I极磁化的情况下的表面磁通密度的波形的图。图12是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁以I极磁化的情况下的其他例子中的表面磁通密度的波形的图。图13是将本实施方式所涉及的弓形磁铁进行磁场成形的磁场成形装置的说明图。图14是表示本实施方式所涉及的磁场成形装置所具有的成形用模具的说明图。图15是表示本实施方式所涉及的磁场成形装置所具有的成形用模具的变形例的说明图。图16是表示制造本实施方式所涉及的弓形磁铁的其他方法的说明图。图17是表示制造本实施方式所涉及的弓形磁铁的其他方法的说明图。符号的说明10，IOa, 110，IlOn, IlOs, 210 弓形磁铁IOn, 21On 第 I 部分10s, 210s 第 2 部分IOS部分弓形磁铁11，I Ia 第 I 曲面12第2曲面13，13A, 13B, 13C, 13D 侧面21，27，32，32a, 121 转子22，122 定子芯22a 磁轭23，123，TS 齿24，124 导线26，31，36a 定子27S, 32S 轴27C, 32C, 33 转子芯30, 30a 电动机35磁铁插入槽36，36T 齿36Y 磁轭37 线圈37a励磁线圈50磁场成形装置50M, 50Ma成形用模具5IC 筒部51 型箱52，52a 第 I 冲头52M，52Ma 强磁性体52N, 52Na 非磁性体
52a成形面53，53a 第 2 冲头53M, 53Ma 强磁性体53N, 53Na 非磁性体53a成形面54成形空间55磁场产生用线圈56，57 凸部
具体实施例方式以下，一边参照附图一边详细地说明本发明。再有，本发明并不限定于以下的说明。对于以下的说明中的构成要素而言，包含本领域技术人员能够容易地想到的构成要素、实质上相同的构成要素、所谓等同的范围的构成要素。另外，以下所公开的结构可以进行适
当组合。图1是表示本实施方式所涉及的弓形磁铁的一个例子的立体图。图2是表示由与本实施方式所涉及的弓形磁铁的长度方向正交的面切断的状态的截面图。弓形磁铁10，整体是拱(arch)形状。再者，弓形磁铁10是具有第I曲面11、在第I曲面11的外侧Ilo与第I曲面11相对配置的第2曲面12、以及连结第I曲面11与第2曲面12的侧面13的形状。在本实施方式中，弓形磁铁10具有多个、更具体而言4个侧面13A，13B, 13C, 13D。各个侧面13A，13B, 13C, 13D是平面，且互相正交。再有，在本实施方式中，侧面13是4个，但侧面的数目不限定于此。例如，可以在侧面13B、13D与第I曲面11的边界倒角，使侧面13为6个，也可以在侧面13B，13D与第2曲面12的边界倒角，使侧面13为6个。第I曲面11或第2曲面12分别是以规定的轴Za，Zb为中心的圆筒的一部分。第I曲面11和第2曲面的形状，在由与轴Za，Zb正交的平面切断的情况下，成为圆弧形状、即成为圆的一部分的形状。在本实施方式中，轴Za，Zb是相同的，第I曲面11的曲率半径ra与第2曲面12的曲率半径rb的大小不同(ra < rb)。再有，轴Za, Zb也可以不同。另外，第I曲面11和第2曲面12，各自的曲率半径可以不同也可以相同。所谓弓形磁铁10的长度方向，是与成为第I曲面11或第2曲面12的中心的轴Za或轴Zb平行的方向。其是与第I曲面11的曲面或第2曲面12的曲面、即沿着R的方向(图1的箭头C所表示的方向)正交并且与第I曲面11的曲面或第2曲面12的曲面平行的方向。在本实施方式中，所述长度方向也可以称为与平面形状为长方形的侧面13B，13D和第I曲面11或第2曲面12的边界线BL平行的方向。将由与所述长度方向正交的平面切断弓形磁铁10的截面称为弓形磁铁10的横截面。第I曲面11和第2曲面12的横截面上的形状是圆弧形状。另外，将与所述长度方向正交的方向称为宽度方向，将以图2所示的轴Za或轴Zb为中心且通过弓形磁铁10的圆的周向称为弓形磁铁10的周向。将所述长度方向上的弓形磁铁10的尺寸称为弓形磁铁10的长度(符号为L)，将宽度方向上的弓形磁铁10的最大尺寸称为弓形磁铁10的宽度(符号为W)。弓形磁铁10，整体为拱形状，横截面的形状为圆弧形状或C形形状或扇形形状。弓形磁铁10也称为瓦形(segment)的磁铁(瓦形磁铁),例如,使用在电动机的定子(固定子)或转子(旋转子)等中。弓形磁铁10的适用对象不限定于电动机。例如，弓形磁铁10对于扬声器、麦克风、磁控管、MRI用磁场发生装置、ABS传感器、燃料 油位传感器、配电器用传感器、磁粉离合器等所使用的永久磁铁而言也可以广泛地适用。在本实施方式中，弓形磁铁10是铁氧体烧结磁鉄。铁氧体烧结磁铁通过烧结多个铁氧体的磁粉颗粒而得到。铁氧体烧结磁铁具有相对高的磁特性，因为便宜而被广泛使用。铁氧体烧结磁铁的种类没有特别限定，可以是钡系、锶系、钙系中的任ー种。在弓形磁铁10是铁氧体烧结磁铁的情况下，弓形磁铁10的制法可以是湿式制法、干式制法中的任ー种，与制法无关。再有，在本实施方式中，弓形磁铁10的种类不限定于铁氧体烧结磁铁，也可以是稀土类烧结磁铁或钐 钴系烧结磁铁那样的金属烧结磁鉄。另外，弓形磁铁10可以是用树脂或橡胶等使磁粉颗粒凝固的粘结磁铁。即，本实施方式所涉及的弓形磁铁10，通过对多个磁粉颗粒进行成形而得到的、包含多个磁粉颗粒的磁铁全部成为对象。图3是表示在本实施方式所涉及的弓形磁铁的横截面上磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向的截面图。图3所示的箭头表示磁粉颗粒CPm的取向方向,CL表示弓形磁铁10的宽度方向中心(以下相同)。图4是用于说明磁化的图。图5是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁磁化的状态的模式图。在本实施方式中，弓形磁铁10以多个磁粉颗粒CPm的易磁化轴向着至少2个轴Zca，Zcb聚集的方式进行取向。即，弓形磁铁10，如图3所示，在其横截面上，多个磁粉颗粒CPm以易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点(2个轴Zca，Zcb与所述横截面的交点)的方式取向。在使磁粉颗粒凝固而成为弓形磁铁10的形状之际，通过在磁场中ー边成形一边取向(磁场成形)，由此以易磁化轴向着至少2个轴Zca, Zcb聚集的方式使磁粉颗粒CPm取向。该磁场成形的方法在后面叙述。再有，在本实施方式中，磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向所聚集的部分不限定于2个。
磁粉颗粒CPm的易磁化轴相当于构成磁粉颗粒CPm的磁性材料的结晶的易磁化轴。在弓形磁铁10是铁氧体磁铁的情况下，磁粉颗粒CPm具有六方晶型的结晶构造。在这样的结晶构造的情况下，结晶CRm的易磁化轴是Z轴(參照图3)。加热弓形磁铁10，在超过某一温度时引起弓形磁铁10的结晶异常生长。若研磨这样的弓形磁铁10的横截面，则异常生长的结晶会反射光，比周围的组织更看到发光。因此，通过观察使弓形磁铁10的结晶异常生长而在横截面显现的结晶，从而能够观察磁粉颗粒CPm的易磁化轴是否向着至少2个轴Zca, Zcb聚集。在弓形磁粉10是铁氧体烧结磁铁的情况下，例如，如图3所示，求出在横截面显现的结晶CRm的易磁化轴(Z轴)向着的方向，能够知道易磁化轴是否向着至少2个轴Zca, Zcb聚集。通过如上述那样使磁粉颗粒CPm取向，弓形磁铁10以宽度方向中心CL为界被分为磁粉颗粒CPm的取向方向向着轴Zca聚集的部分、以及向着轴Zcb聚集的部分。在本实施方式中，例如，如图4所示，I个弓形磁铁10组装到磁性的壳体1，由从电源3供给电カ而产生磁场的内面磁化磁轭2而以2极(N极、S极)磁化。例如，如图5所示，使由宽度方向中心CL划分的弓形磁铁10的一方为第I部分IOn,另一方为第2部分10s。在图5所示的例子中，第I部分IOn以N极磁化、第2部分IOs以S极磁化。因此，I个弓形磁铁10向着其周向而使N极与S极交替。如上述那样，弓形磁铁10所具有的多个磁粉颗粒CPm的易磁化轴取向的方向向着轴Zca，Zcb，因而弓形磁铁10的磁化的方向在第I部分IOn向着轴Zca,在第2部分IOs向着Zcb。如此，弓形磁铁10在第I部分IOn与第2部分IOs各自磁化的方向不同，因而在将弓形磁铁10使用在电动机的情况下，弓形磁铁10的磁通量容易集中于各自的电动机的齿TS。其结果，弓形磁铁10能够增加齿TS能够利用的磁通密度。关于此点，在后面叙述。图6是表不每I极磁化的弓形磁铁与电动机的齿的关系的图。图7是表不进行2极的磁化的弓形磁铁与电动机的齿的关系的图。在图6所示的例子中，各个弓形磁铁IlOn, IlOs通过径向取向，以磁粉颗粒的易磁化轴分别向着轴Zca, Zcb的方式进行取向。再者，弓形磁铁IlOn以N极磁化，弓形磁铁IlOs以S极磁化。当将这样的弓形磁铁IlOn, IlOs组装到电动机的转子时，来自于各个弓形磁铁110n，IlOs的磁通量分别向着轴Zca，Zcb0其结果，所述磁通量容易集中于电动机的各个齿TS，并且通过各个齿TS的磁通量也变多。图7所示的例子的弓形磁铁210，周向的尺寸与在周向连结图6所示的弓形磁铁IlOn, IlOs的尺寸为相同程度。弓形磁铁210通过径向取向，以磁粉颗粒的易磁化轴向着轴Zc的方式进行取向。再者，弓形磁铁210在被施以径向取向后，由宽度方向中心CL划分的弓形磁铁210的一方即第I部分210η以N极磁化，另一方即第2部分210s以S极磁化。当将这样的弓形磁铁210组装至例如电动机的转子时，来自于第I部分210η和第2部分210s的磁通量均向着轴Zc，因而通过电动机的各个齿TS的磁通量变少。其结果，齿TS能够利用的磁通密度与图6所示的弓形磁铁110η，IlOs相比降低。如上述那样，在本实施方式中，弓形磁铁10的磁粉颗粒的易磁化轴取向的方向向着轴Zca, Zcb聚集。因此,在弓形磁铁10被磁化时,来自于弓形磁铁10的磁通量在第I部分IOn向着轴Zca，在第2部分IOs向着轴Zcb。当将这样的弓形磁铁10组装于例如电动机的转子时，来自于第I部分IOn的磁通量与来自于第2部分IOs的磁通量向着电动机的各个齿TS，因而通过各个齿TS的磁通量比弓形磁铁210多。其结果，齿TS能够利用的磁通密度与图7所示的弓形磁铁210相比增加。另外，在将图6所示的弓形磁铁110η，IlOs组装至电动机的转子的情况下，在两者间，在周向上产生一定的间隔I。即，弓形磁铁110n，IlOs在一对N极与S极的组合中，在极间产生一定的间隔I。如图5所示，本实施方式的弓形磁铁10，将I个磁铁以2极(N极、S极)磁化，因而N极与S极向着周向连续。通过这样的构造，从图5、图6可知，弓形磁铁10与在周向上配置以I极磁化的N极和S极的弓形磁铁110η，IlOs的情况不同，在极间不产生一定的间隔。因此，在使用弓形磁铁10的情况下，齿TS也能够利用来自于宽度方向中心CL附近的区域(中心区域)C的弓形磁铁10的磁通量。其结果，齿TS能够利用的磁通密度与图6所示的弓形磁铁110η，IlOs相比增加。接着，对弓形磁铁10的表面上的磁通密度(表面磁通密度)Bd进行说明。图8、图9是测量弓形磁铁的表面磁通密度的方法的说明图。在测量表面磁通密度Bd的情况下，如图8所示，在磁化的弓形磁铁10的第I曲面11的附近配置霍尔元件6。此时的霍尔元件6位于第I曲面11的长度方向上的中央部，接触于或尽可能接近于第I曲面11而配置。再者，通过使弓形磁铁10在周向(图8的箭头CR所示的方向)上旋转，从而测量第I曲面11的周向上的从一端PA到另一端PB的表面磁通密度Bd的分布。再有，在使弓形磁铁10旋转的情况下，使霍尔元件6与第I曲面11的距离不变动。在测量弓形磁铁10的第2曲面12的表面磁通密度Bd的情况下，如图9所示，在磁化的弓形磁铁10的第2曲面12的附近配置霍尔元件6。此时的霍尔元件6位于第2曲面12的长度方向上的中央部，接触于或尽可能接近于第2曲面12而配置。再者，通过使弓形磁铁10在周向(图9的箭头CR所示的方向)上旋转，从而测量第2曲面12的周向上的从一端PC至另一端ro的表面磁通密度Bd的分布。再有，在使弓形磁铁10旋转的情况下，使霍尔元件6与第2曲面12的距离不变动。若将通过上述那样测量的表面磁通密度Bd相对于弓形磁铁10的周向位置进行描绘，则得到表面磁通密度Bd的分布曲线(波形)。图10是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁以I极磁化的情况下的表面磁通密度的波形的图。图11是表示使与本实施方式所涉及的弓形磁铁的尺寸和形状相同的弓形磁铁径向取向而以I极磁化的情况下的表面磁通密度的波形的图。图12是表示使本实施方式所涉及的弓形磁铁以I极磁化的情况下的其他例子中的表面磁通密度的波形的图。图10至图12的測量所使用的弓形磁铁的材料、尺寸和形状均相同，磁场取向的方法不同。图10至图12的横轴是弓形磁铁的周向位置0 (度)，纵轴是表面磁通密度Bd。周向位置，以0为90度和270度作为中心约±45度的范围是弓形磁铁10的第I曲面11或第2曲面12的周向上的范围。图10至图12的纵轴是以基准的表面磁通密度对测量值规格化后的相对值，但由于基准的表面磁通密度是相同的值，因此能够对各个结果彼此进行比较。如图10所示，在将弓形磁铁10以I极磁化的情况下，弓形磁铁10的表面、即第I曲面11与第2曲面12中的至少一方中的磁通密度(表面磁通密度)Bd的波形仅具有构成弓形磁铁10的多个磁粉颗粒的易磁化轴的取向方向(磁粉颗粒取向方向)聚集的轴(横截面上是点)的数目的峰值。在第I曲面11和第2曲面12的两者，分别具有所述峰值的情况下，弓形磁铁10所具有的所述峰值的数目变成所述取向方向聚集的轴的数目的2倍。例如，在所述取向方向聚集的轴的数目是2个的情况下，弓形磁铁10所具有的所述峰值为4个。另夕卜，在第I曲面11或第2曲面12的任一方中具有所述峰值的情况下，弓形磁铁10所具有的所述峰值的数目与所述取向方向聚集的轴的数目相等。例如，在所述取向方向聚集的轴的数目是2个的情况下，弓形磁铁10所具有的所述峰值的数目变为2个。在本实施方式中，所述取向方向聚集的轴，如图3所示，是2个。如图10所示，弓形磁铁10的表面磁通密度Bd的波形在第I曲面11中具有2个峰值Pi，在第2曲面12具有2个峰值Po。另ー方面，如图11所示，在将尺寸和形状与图3所示的弓形磁铁10相同的弓形磁铁径向取向而以I极磁化的情况下，表面磁通密度Bd的波形仅具有ー个峰值。可以认为这是由干，弓形磁铁10的磁粉颗粒取向方向聚集于2个不同的轴的结果，磁化后的表面磁通密度Bd也在弓形磁铁10的周向上在不同的2个地方变高，由此形成峰值。图12所示的例子是比图10所示的例子更削弱磁场取向的条件、更具体而言磁场成形中的磁场的例子。在该例子中，弓形磁铁10的表面磁通密度Bd的波形在第2曲面12具有2个峰值Po。另外，弓形磁铁10的第I曲面11的表面磁通密度Bd的波形朝着弓形磁铁10的周向位置0为90度附近、即宽度方向中心而减少，在0 =90度附近取得极小值。在该过程中，表面磁通密度Bd的波形除了取得极小值的位置，所述波形的弯曲方向变化，使得由Pvi所示的位置上所述波形向上凸。弓形磁铁10，由于弓形磁铁10的磁粉颗粒取向方向聚集的轴存在2个，因此在第I曲面11的周向，磁通密度集中于不同的2个地方，其结果，可以认为表面磁通密度Bd的波形在由Pvi所示的位置弯曲方向发生变化。
如此，弓形磁铁10,通过使磁场取向的条件不同，从而表面磁通密度Bd的波形不同。然而，第I曲面11与第2曲面12中的至少一方中的表面磁通密度Bd的波形仅具有磁粉颗粒取向方向聚集的轴的数目的峰值。如此，弓形磁铁10，第I曲面11与第2曲面12中的至少一方的周向上的表面磁通密度Bd的波形(分布)存在这样的特征:仅具有磁粉颗粒取向方向聚集的轴的数目的峰值。如图11所示，在使尺寸和形状与图3所示的弓形磁铁10相同的弓形磁铁径向取向而以I极磁化的情况下，表面磁通密度Bd的最高值在第I曲面11为6左右。另一方面，在弓形磁铁10，表面磁通密度Bd的最高值是第I曲面11上的峰值Pi的值，为6.8左右。另外，弓形磁铁10的表面磁通密度Bd的最小值在第I曲面11上为6.0左右，与图11的弓形磁铁为相同程度。在图10所示的例子与图11所示的例子中比较总通量。图11所示的、径向取向而以I极磁化的弓形磁铁的总通量是172 μ Wb。与此相对，图10所示的例子、即将磁粉颗粒取向方向聚集于2个不同的轴的弓形磁铁10的总通量是177.6 μ Wb。如此，弓形磁铁10相对于径向取向而以I极磁化的弓形磁铁，总通量提高了约3%。从该结果可以说，弓形磁铁10通过调整磁场取向的条件来调整磁粉颗粒取向方向聚集的轴的位置，从而与使尺寸和形状相同的弓形磁铁10径向取向的情况相比，能够得到高的表面磁通密度。在图10所示的例子中，弓形磁铁10的第I曲面11中的表面磁通密度Bd，峰值Pi的值的绝对值是6.7和6.9，最小值的绝对值是6.0。在第I曲面11中，表面磁通密度Bd的波形的峰值Pi与最小值之差的绝对值分别是0.7,0.9，且是最小值的绝对值的11.7%、15%。另外，弓形磁铁10的第2曲面12的表面磁通密度Bd，峰值Po的值的绝对值均是3.1，最小值的绝对值是3.5。在第2曲面12中，表面磁通密度Bd的波形的峰值Po与最小值之差的绝对值是0.4，且是最小值的绝对值的11.4%。在图12所示的例子中，弓形磁铁10的第2曲面12的表面磁通密度Bd，峰值Po的值的绝对值分别是4.2,4.1，最小值的绝对值是4.45。在第2曲面12中，表面磁通密度Bd的波形的峰值Po与最小值之差的绝对值是0.25,0.35，且是最小值的绝对值的5.6%、7.8%。从这些结果可知，在本实施方式中，若在弓形磁铁10中表面磁通密度Bd的波形的峰值与最小值之差的绝对值为最小值的绝对值的5%以上，优选为10%以上，则使磁粉颗粒取向方向聚集于2个不同的轴，能够抑制能够有效地利用的磁通密度的降低。在具备弓形磁铁10的电动机中，弓形磁铁10的第I曲面11与电动机的定子26所具有的齿23相对。但是，从图10和图12的结果可知，弓形磁铁10在第2曲面12，表面磁通密度Bd的波形的峰值存在于在周向上不同的2个地方。因此，若将弓形磁铁10应用在定子所具有的齿与弓形磁铁的外周面相对的方式的电动机，则所述齿优选能够有效地利用磁通密度。接着，说明用于对弓形磁铁10进行磁场成形的磁场成形装置。图13是将本实施方式所涉及的弓形磁铁磁场成形的磁场成形装置的说明图。图14是表示本实施方式所涉及的磁场成形装置所具有的成形用模具的说明图。图1、图3等所示的弓形磁铁10由磁场成形装置50在磁场中成形(磁场成形)，通过烧结该成形体而制造。磁场成形装置50包含型箱51、第I冲头52、第2冲头53、以及磁场产生用线圈55。磁场成形装置50对由型箱51、第I冲头52和第2冲头53包围的成形空间54内的磁粉颗粒CPm (参照图14)加压，成形为圆弧状的形状。型箱51、第I冲头52和第2冲头53成为在对弓形磁铁10进行磁场成形时的成形用模具50M。型箱51是强磁性体，具有筒部51C。筒部51C是截面为矩形、即弓形磁铁10的平面视的形状的贯通孔。在本实施方式中，在筒部51C的一个开ロ配置有第I冲头52。第2冲头53从筒部51C的另ー个开ロ进入到筒部51C的内部。在本实施方式中，第I冲头52配置在与铅垂方向相反的ー侧(上方)，第2冲头53配置在铅垂方向侧(下方)。成形空间54是型箱51、即由型箱51的筒部51C、第I冲头52和第2冲头53包围的空间。在磁场成形时，将磁粉颗粒CPm投入到筒部51C的内部，将第I冲头52配置在筒部51C的ー个开ロ。于是，一边由磁场产生用线圈55对成形空间54内的磁粉颗粒CPm施加磁场，一边使第2冲头53进入到第I冲头52侧(图13的箭头P所示的方向)，对成形空间54内的磁粉颗粒CPm加压。通过这样的处理，磁粉颗粒CPm在磁场中被加压，因而ー边使磁粉颗粒CPm的易磁化轴向着所述磁场的方向取向，ー边使横截面成形为圆弧形状。通过烧结这样所得到的磁粉颗粒的成形体，从而能够得到弓形磁铁10。第I冲头52包含具有与磁粉颗粒CPm相接触的成形面52a的非磁性体52N、以及在与非磁性体52N的成形面52a相反的ー侧(成形空间54侧)与非磁性体52N相接触的强磁性体52M。S卩，非磁性体52N在与成形面52a相反的一侧与强磁性体52M相接触。第2冲头53包含具有与磁粉颗粒CPm相接触的成形面53a的非磁性体53N、以及在与非磁性体53N的成形面53a相反的ー侧(成形空间54侧)与非磁性体53N相接触并且在与非磁性体53N相接触的部分具有至少2个向着非磁性体53N突出的凸部56的强磁性体53M。S卩，非磁性体53N在与成形面53a相反的一侧与强磁性体53M相接触。通过这样的构造，磁场成形装置50的第I冲头52所具有的非磁性体52N与第2冲头53所具有的非磁性体53N在型箱51的筒部51C内相对。凸部56的数目与图1、图3等所示的弓形磁铁10的磁粉颗粒取向方向聚集的轴的数目对应，不限定于2个。凸部56的形状是曲面形状。在本实施方式中，第I冲头52所具有的非磁性体52N的成形面52a形成弓形磁铁10的第2曲面12。另外，第2冲头53所具有的非磁性体53N的成形面53a形成弓形磁铁10的第I曲面11。因此，成形面52a是复制了弓形磁铁10的第2曲面12的形状、即凹形的曲面形状，成形面53a是复制了弓形磁铁10的第I曲面11的形状、即凸形的曲面形状。通过第2冲头53所具有的强磁性体53M具有2个曲面形状的凸部56，从而能够使成形用模具50M内的磁通量向着各个的凸部56，56。其结果，构成弓形磁铁10的多个磁粉颗粒的易磁化轴向着图3所示的2个不同的轴Zca，Zcb聚集。通过这样的作用，磁场成形装置50如图3所示那样能够得到磁粉颗粒取向方向向着存在于第I曲面11的内侧的2个不同的轴Zca, Zcb聚集的弓形磁铁10。另外,在成形空间54内，将第I冲头52的非磁性体52N与第2冲头53的非磁性体53N相对配置，在磁场成形中与磁粉颗粒CPm相接触，由此能够抑制弓形磁铁10的取向聚集于第I曲面11或第2曲面12。凸部56的曲面的曲率半径或顶点的位置等根据磁粉颗粒取向方向所聚集的轴的位置来进行适当调整(以下相同)。由强磁性体所制作的型箱51和强磁性体52M，53M的材料没有特别的限定，只要是通常所使用的材料即可。例如，将碳素钢、碳素工具钢、合金工具钢、模具钢等用作型箱51和强磁性体52M，53M的材料。非磁性体52N，53N的材料没有特别限定，可以使用司太立合金(Stellite)(注册商标)、不锈钢、铜铍合金、高锰钢、青铜、黄铜、非磁性超级钢等。另外，第I冲头52和第2冲头53中的任一方可以仅具有强磁性体,在磁场成形中强磁性体与磁粉颗粒CPm相接触。即，在本实施方式中，第I冲头52与第2冲头53中的至少一方只要具有非磁性体即可。若通过这样做，能够不改变图13所示的磁场产生用线圈55所产生的磁场的强度而改变磁场取向的条件。因此，若第I冲头52和第2冲头53中的至少一方具有非磁性体，则改变磁场取向的条件时的自由度提高。其结果，根据所制造的弓形磁铁10的特性，能够容易地改变磁场取向的条件。例如，图12所示的例子的弓形磁铁是通过将第I冲头52仅作为强磁性体52M并进行磁场成形而得到的磁铁。再有，在第I冲头52和第2冲头53中的至少一方具有非磁性体的情况下，与非磁性体相接触的强磁性体，在与非磁性体相接触的部分，具有至少2个向非磁性体突出的凸部。在第I冲头52和第2冲头53中的至少一方具有非磁性体的情况下，与非磁性体相接触的强磁性体具有至少2个向非磁性体突出的凸部。图15是表示本实施方式所涉及的磁场成形装置所具有的成形用模具的变形例的说明图。该成形用模具50Ma是用于得到使磁粉颗粒取向方向朝着存在于第2曲面12 (参照图2)的外侧的2个不同的轴聚集的弓形磁铁10的模具。在该成形用模具50Ma中，配置在型箱51所具有的筒部5IC的一个开口的第I冲头52a所具有的强磁性体52Ma具有2个向非磁性体52Na突出的凸部57。另外，第2冲头53a包含非磁性体53Na、以及在非磁性体53N的成形空间54侧与非磁性体53N相接触的强磁性体53Ma。于是，第2冲头53a从另一个开口进入到筒部51C内。通过这样的构造，第I冲头52a能够使成形用模具50Ma内的磁通量朝向各自的凸部57，57。其结果，构成弓形磁铁10的多个磁粉颗粒的易磁化轴向存在于第2曲面12 (参照图2)的外侧的2个不同的轴聚集。该成形用模具50Ma能够对使磁粉颗粒取向方向朝着存在于第2曲面12 (参照图2)的外侧的2个不同的轴聚集的弓形磁铁10进行成形。另外,在成形用模具50Ma中，可以将第2冲头53a作为图14所示的第2冲头53。即，成形用模具50Ma可以具备包含具有成形面53a的非磁性体53N、以及具有至少2个接触于该非磁性体53N的反成形面侧并且向着非磁性体53N突出的凸部56的强磁性体52M的第2冲头53。若这样做，则构成弓形磁铁10的多个磁粉颗粒的易磁化轴向存在于第I曲面11的内侧的2个不同的轴和存在于第2曲面12的外侧的2个不同的轴聚集。其结果，具有这样的第I冲头52a和第2冲头53的成形用模具50Ma，能够对使磁粉颗粒取向方向朝着存在于第I曲面11的内侧的2个不同的轴和存在于第2曲面12的外侧的2个不同的轴聚集的弓形磁铁10进行成形。如此，在本实施方式中，第I冲头和第2冲头中的至少一方所具有的强磁性体可以在与非磁性体相接触的部分具有至少2个向非磁性体突出的凸部。图16、图17是表示制造本实施方式所涉及的弓形磁铁的其他方法的说明图。该方法(制造方法)通过接合图1、图3等所示的弓形磁铁10的周向上的尺寸为二分之一的部分弓形磁铁10S, IOS而得到弓形磁铁10。首先,制造部分弓形磁铁10S, 10S。部分弓形磁铁10S，IOS在磁场成形中分别进行径向取向。此时，部分弓形磁铁10S，IOS的磁粉颗粒取向方向聚集于轴Zca, Zcbo磁场成形结束后的部分弓形磁铁10S，IOS在各个侧面10SP，IOSP彼此接合。在该接合中，例如可以使用环氧树脂系的粘合剂。若部分弓形磁铁10S，IOS彼此粘合，则弓形磁铁IOa完成。该弓形磁铁10，磁粉颗粒取向方向朝着存在于第I曲面Ila的内侧的2个不同的轴Zca, Zcb聚集。如此，弓形磁铁10也能够通过接合径向取向了的多个部分弓形磁铁10S, IOS而制造。因此，根据该方法，即使不使用上述的成形用模具50M，50Ma，也能够制造弓形磁铁10。以上，本实施方式所涉及的弓形磁铁，在由与长度方向正交的面切断的横截面上，弓形磁铁所具有的多个磁粉颗粒，易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点，并且以与聚集的点的数目相同的极的数目(本实施方式是2)磁化。通过这样做，能够使磁通量从本实施方式所涉及的弓形磁铁向与其相対的电动机的齿集中。其结果，本实施方式所涉及的弓形磁铁与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极的情况相比较，能够使齿能够利用的磁通密度为同等以上。另外，本实施方式所涉及的弓形磁铁是在周向上连结2个将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况下的弓形磁铁的尺寸的弓形磁铁，将I个弓形磁铁以2极磁化来使用。因此，在将本实施方式所涉及的弓形磁铁使用在电动机的情况下，与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况相比较，能够减轻将弓形磁铁组装于电动机的作业，因而电动机的生产性提高，并且也能够降低制造成本。另外，在将本实施方式所涉及的弓形磁铁使用在电动机的情况下，与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况相比较，能够使所使用的弓形磁铁的个数减半。在由磁场成形制造弓形磁铁的情况下，即使弓形磁铁的尺寸变化，磁场成形所需要的时间也大致相同。因此，能够使I台电动机所使用的弓形磁铁的个数减半，而能够使制造I台电动机所使用的所有的弓形磁铁的时间大致减半。另外，在弓形磁铁是铁氧体烧结磁铁的情况下，为了得到必要的形状和尺寸，需要在烧结后进行研磨。该研磨通常将弓形磁铁朝着其长度方向送到研磨装置。即，在研磨中，通过研磨装置的弓形磁铁的总长度与研磨所需要的时间成比例。电动机所使用的弓形磁铁的个数能够减半，从而I台电动机所使用的所有的弓形磁铁通过研磨装置的个数能够减半。因此，本实施方式所涉及的弓形磁铁与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况相比较，通过研磨装置的弓形磁铁的总长度也能够减半，因而研磨所需要的时间能够大致减半。此外，检查完成的弓形磁铁，对检查合格的磁铁进行梱包，作为产品上市。I台电动机所使用的弓形磁铁的个数能够减半，从而检查的弓形磁铁的数目能够减半。因此，检查所需要的时间减半，因而弓形磁铁的生产性提高，并且检查员的负担也能减轻。另外，I台电动机所使用的弓形磁铁的个数能够减半，因而与以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况相比较，梱包I台电动机份的弓形磁铁的梱包材料的量也能够降低。因此，本实施方式所涉及的弓形磁铁的环境负荷也能够降低。如此，本实施方式所涉及的弓形磁铁与将以I极磁化的弓形磁铁交替地排列为N扱、S极来使用的情况相比较，有这样的优点:能够谋求生产性的提高和制造成本的降低，并且检查员的负担和环境负荷也能够降低。
权利要求
1.一种弓形磁铁，其特征在于， 是包含多个磁粉颗粒的磁铁， 在由正交于该磁铁的长度方向的面切断的横截面上，所述多个磁粉颗粒以易磁化轴的取向方向聚集于至少2个点的方式进行取向。
2.一种弓形磁铁，其特征在于， 在如权利要求1所述的弓形磁铁以I极磁化的情况下，在该弓形磁铁的所述横截面上的形状为圆弧形状的第I曲面、以及与该第I曲面的外侧相对配置并且在所述横截面上的形状为圆弧形状的第2曲面中的至少一个中的磁通密度的波形，仅具有所述取向方向聚集的点的数目的峰值。
3.根据权利要求2所述的弓形磁铁，其特征在于， 所述波形的所述峰值与最小值之差的绝对值是所述最小值的绝对值的5%以上。
4.一种磁场成形用模具，其特征在于， 是包含型箱、第I冲头、以及第2冲头，并对所述型箱、所述第I冲头和所述第2冲头所包围的成形空间内的磁粉颗粒加压，成形为圆弧状的形状的磁场成形用模具， 所述第I冲头和所述第2冲头中的至少一个，具有: 非磁性体，具有与所述磁粉颗粒相接触的成形面；以及 强磁性体，在与所述非磁性体的所述成形面相反的一侧与所述非磁性体相接触，且在与所述非磁性体相接触的部分，具有至少2个向所述非磁性体突出的凸部。
全文摘要
弓形磁铁(10)是包含多个磁粉颗粒的、横截面为圆弧形状的磁铁。弓形磁铁(10)在由与其长度方向正交的面切断的横截面上，多个磁粉颗粒以易磁化轴的取向方向聚集于2个点、即2个不同的轴(Zca,Zcb)与所述横截面交叉的部分的方式进行取向。通过这样做，来自于弓形磁铁(10)的磁通量向着2个不同的轴(Zca,Zcb)。其结果，弓形磁铁(10)能够增加能够有效地利用的磁通密度。
文档编号H01F41/02GK103098354SQ20118004309
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月10日
发明者宫城岛一彦, 二桥贞雄 申请人:Tdk株式会社