筒型各向异性磁体及其制造方法和电动机的制作方法

专利名称：筒型各向异性磁体及其制造方法和电动机的制作方法
技术领域：
本发明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

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技术领域中的各种需要。
当上述转子结构被用在定子侧时，仍然存在类似的问题。
本发明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，本发明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电动机的电磁极发出的总磁通，并实现整个电动机的小型化，进而，通过改善相对于使用径向各向异性磁体铁氧体磁体和径向各向异性筒形铁氧体磁体的电动机的齿槽效应特性等来提供具有效低噪声水平的电动机。
而且，本发明的目的是相对于由多个分别铸成的永磁磁体组成的所谓装配型各向异性磁体提供具有较高效率和较好齿槽效应特性的电动机。
为了解决上述各种的结构的各向异性磁体的问题，针对提高产生的总磁通以获得用于具有良好齿槽效应特性的电动机的筒形各向异性磁体来进行各种研究。作为这种研究的结果，我们发现并在此建议通过把一整体筒形各向异性的特定部分烧结成为径向各向异性，并把其余部分烧结成为正交各向异性和/或各向同性，就能够有效地利用每个磁体的优点并进行高效率的批量生产。
作为制造整体筒形各向异性烧结磁体的实用方法，其中一对相对部分在一特定角度内具有径向各向异性而其余部分具有正交各向异性和/或各向同性，本发明通过下列步骤提供制造它们的方法在具有一铸模的铸造设备中在磁场中进行磁原料粉末的铸造，铸模具有一椭圆形铸造空间，其中所述铸模空间的长径处于一对磁极的磁化方向上，一对磁体处于相对于所述铸造空间中的长径，并且一由磁性体构成的芯类似地整形为所述铸造空间;
烧结椭圆形铸造体;
这样制造由筒形整体烧结体构成的筒型各向异性磁体，其中一对相对部分在一特定范围内呈现径向各向异性，而其余部分呈现正交各向异性和/或各向同性。
进而，作为制造本发明的整体筒形各向异性树脂粘合磁体的一个实例，提供下列方法在具有一铸模的铸造设备中，铸模在一对磁极之间具有圆形铸造空间，一对磁体相对于所述铸造空间的长径放置，并且由一磁性体构成的芯类似地整形为所述铸造空间，在对树脂进行热固之后，结合剂和润滑剂被加入磁性原料粉末并进行混合，在磁场中进行铸造。进而，根据所使用的粘合剂，选择室温固化或热固化方法以生产整体筒形各向异性树脂粘合磁体，其中一对相对部分在一特征角度内是径向各向异性而其余部分是正交各向异性和/或各向同性。
作为本发明电动机中的适当筒形各向异性磁体，可以使用铁氧体如Sr铁氧体磁体和Ba铁氧体磁体等，以及稀土磁体如稀土钴磁体，铁土铁硼和任何其他的公知各向异性烧结磁体或各向异性树脂粘合磁体。
圆1表示本发明电动机的一个例子，表示出说明定子部分的平面视图;
图2A和B表示概念圆的一个例子，其说明放置在本发明电动机中一筒形各向异性磁体及其制造设备;
图3A和B表示概念圆的其它例子，其说明本发明的筒形各向异性磁体放置在一电动机中及其制造设备;
图4表示概念圆的其它例子，其说明本发明筒形各向异性磁体放置在一电动机中及其制造设备;
图5表示说明具有放置在电动机中的其它结构的本发明筒形各向异性磁体圆筒的平面图的例子;
图6表示本发明的其它例子，特别是只说明转子结构的平面视图;
图7表示在本发明电动机和常用两极电动机的定子和转子之间空间的中央周向上磁通分布的相应测量结果的曲线，以清楚表示本发明电动机的效果;
图8说明放置在定子和转子上常用铁氧体磁体的电动机结构的平面视图;
图9表示说明放置在定子和转子上常用铁氧体磁体的电动机结构的平面视图;
图10表示说明放置在定子和转子上常用铁氧体磁体的电动机结构的平面视图;
图11表示说明常用无刷电动机转子的立体图;
图12表示说明其它的无刷电动机转子的立体图。
图1是作为本发明电动机一个例子的定子部分的平面图。在图1中，10是包含Sr的铁氧体磁体并且由后述的制造方法获得。其是具有直径D1的筒形各向异性铁氧体磁体，该磁体包括一对相对部分11a和11b，每个部分在θ1的角度范围内是径向各向异性磁体的部分12a和12b。这里，在将其烧结成磁体后施行筒形处理，并且其被压固到筒形轭82上以形成定子。
进而，通过在所述铁氧体磁体10的内周空间83中放置转子(未表示)以获得所要的电动机。
我们将详细说明上述铁氧体磁体10的制造方法。图2～图4表示说明所述铁氧体磁体和用于制造它的铸造设备的图。
如前所述，图2A中所示的铁氧体磁体10具有一对相对部分11a和11b，每个在角度范围θ内都具有径向各向异性，磁体在部分12a和12b具有其余正交各向异性，磁体具有直径D1。图中的M标明了后述铸造设备的磁化方向。
图3A和B是为了制造上述铁氧体磁体10的铸造设备的一个例子。就是说，该设备通过放置一铸模3而制成，铸模3具有一个椭圆形铸造空间，其中磁化方向(图中的M方向)在一对磁极1a和1b之间同长径相一致，通过绕制磁线圈2a和2b;在同时，在所述铸造空间的外周放置一对磁体4a和4b而且相对部分在长径方向上，相对于短径方向放置一对非磁性体5a和5b，并把由形状类似于所述铸造空间的磁体构成的芯6放置在所述铸造空间的中央。
进而，相对着椭圆形铸造空间中的角度范围θ3的外周放置单独的磁体4a和4b。在图中，8是非磁性的环形下冲头，9是非磁性的环形上冲头。
在把适当数量的特定构成的磁性原料粉末7置入上述铸造设备的铸模3中的椭圆形铸造空间中后，进行压缩铸造，并在同时通过电磁线圈2a和2b接通电流沿着如图所示的M方向由一对磁极进行磁化。在所述磁原料粉末7被压缩铸造时，由于磁力线的作用，如图中虚线所示，该磁力线由一对磁体4a和4b及一对非磁体5a和5b的布置所产生，一对磁体4a和4b所相对着的每个部分将具有径向各向异性，一对非磁性体5a和5b的每一相对部分将具有正交各向异性。
特别是，在图3的结构中，通过直接对着铸造空间外周放置一对磁体4a和4b，来自磁极的磁场能够有效地加到磁原料粉末7上。
这样获得的铸造体构成一个具有长径D2和短径D3的椭圆形铸造体20，职图2B所示，具有一对相对部分21a和21b，每个在角度范围θ2中是径向各向异性，而其余部分构成的是正交各向异性。图中的M是上述铸造设备中的磁化方向。
进而，在特定温度中烧结该椭圆形铸造体20，如图2A所示，就有可能使其成为具有接近圆环形横截面的筒形各向异性磁体，其中一对相对部分21a和21b在每个角度范围θ2内是径向各向异性，而其余部分22a和22b是正交各向异性。
而且，在图2中，一对相对部分和其余部分的交界处用实线表示，但其不必标明，例如，径向各向异性和正交各向异性在所述实线处是如何清楚地转变的。而且所涉及的所述其余部分，其不但能形成正交各向异性，而且根据上述铸造设备的结构和压铸造时磁原料粉末7的磁化方向其一部分或在上些情况下全部形成各向同性。
就是说，通过优化放置在铸造空间外周的磁体4a和4b及非磁性体5a和5b的形状和尺寸，径向各向异性部分和正交各向异性和/或各向同性部分在磁性能上的变化就能变得平滑，这样，如后边例子所示的所产生小齿槽效应的平滑磁通分布就可以获得，并能够降低铸造体的破裂和破碎的影响。
进而，如图3所示通过组合磁性体4a和4b与非磁性体5a和5b而形成铸造空间，但也可以把磁性体4a和4b的内周边缘从其两边延伸并使之相接触，则不用非磁性体5a和5b就可形成铸造空间。在这种结构中，径向各向异性部分和正交各向异性和/或各向同性部分之间的磁特性分布发生变化，建立在上述变动了的磁性4a和4b体的邻接边的厚度和形状上。
在上述的制造方法中，把铸造体20制成椭圆形的原因是由于当在磁场中进行压铸时根据其是否同磁化方向一致或同其成直角而具有不同的铸造体收缩率。
由于在磁化方向上的收缩率通常较大，则铸造体被制成椭圆形从使磁化方向同长径相一致，则在烧结后其被制成为筒形以降低研磨式序中的加工成本，从而导致了提高产量并降低制造成本。
进而，根据其磁特性以及烧结后最终获得的筒型各向异性铁氧体磁体的形状和大小来优化该铸造体20的形状和大小，而且，通常在筒型各向异性铁氧体磁体被用于多种目的的两极电动机的情况下，铸造体20的长径D2对短径D3的比率，D2/D3大约为1.05～1.15，径向各向异性的角度范围最好是100°～150°。
这就是说，如果比率D2/D3在上述范围之外，就不能造出圆筒形的铸造体。而且，如果径向各向异性的角度范围θ2太小，就不能达到所需目的，而如果太大，在烧结时就会破碎，因此最好在上述范围内选择这些参数。
在稀土筒型各向异性烧结磁体的情况下，由于上述收缩率近似于铁氧体的，就可以用相同方法构成铸造设备。
进而，如图4A和B所示，在类似于图3所示结构中，通过采用其结构，其中把非磁性环30放置在铸模3的铸造空间中以及在一对磁性体4a和4b之间和在一对非磁性休5a和5b之间，就能进一步减少烧结铸造体时所产生的破裂和破碎。进而，在图4的铸造设备中，通过放置非磁性环30，就可以有不用一对非磁性体5a和5b的结构。
在图4中，通过使用圆环形非磁性30，环不使铸造空间和一对磁性体4a和4b之间的环厚度为小的，并对着周向变化厚度。而且，通过使用碳钢作为非磁性环材料，就能设计出铸模的寿命。
因而，铸造设备不限于上述结构，许多结构都能提供。其结构必须至少具有一带有椭圆形铸造空间的铸模，该椭圆形铸造空间的长径同一对磁极之间的磁化方向相一致;所述铸造空间的长径方向的相对部分上的一对磁性体;和在铸造空间的中央由形状类似于铸造空间的磁性体所构成的一个芯。
图5不是象上述那样通过铸造体制成椭圆形来获筒型各向异性铁氧体磁体，而是利用在磁化方向上和正交方向上所具有的不同收缩率的特性的优势，说明了有效地改善电动机齿槽疚性能的铁氧体磁体的制造方法。
这就是说，如果铸造体是由象图3中的设备中那样的筒形铸造空间所获得的，所述铸造体成为一筒形铸造体40，其中一对相对部分41a和42b每个在角度范围θ2中都有各向异性，而其余部分42a和42b为正交各向异性。在图中，M是上述铸造设备的磁化方向。
进而，当该圆筒形铸造体40在一特定温度中烧结时，它形成具有长径D2和短径D3的椭圆形烧结体50，其中一对相对部分51a和51b每个在如图5B的角度范围θ1内为径向各向异性，而其余部分52a和52b为正交各向异性。图中的M是上述铸造设备的磁化方向。
然后，通过分别对该椭圆形烧结50的内周部分53a和53b及外周部分54a和54b施加内径加工和外径加工(除去图中的斜线面积)。如图5c所示，就获得了横截面几乎是圆环的筒形各向异性铁氧体磁体。该磁体有一对相对的部分61a和61b，每个在角度范围θ1内具有径向各向异性，而其余部分62a和62b为正交各向异性。
在该磁结构中，径向各向异性部分61a和61b的内周表面63a和63b通过上述内径加工被机械加工成圆筒形，而正交各向异性部分62a和62b的内周表面64a和64b没有经过内径加工的切削而仍保持在烧结表面条件下。这样，在磁通分布中的变化按照其从径向各向异性部分61a和61b移到正交各向异性部分62a和62b而变为平滑的，则改善了电动机的齿槽效应特性。
而且，通过把上述铸造体的形状制成为椭圆形，其中同磁化方向相一致的长径作为外径，而使内径为圆的，烧结体中的外径为圆形而内径为椭圆形。结果，可以获得同上述结构相同的效果，而外径的加工成本就降低了，就能进一步降低成本。
图6表示本发明的另一个，特别是，它仅表示了电动机的转子结构。就是说，图6的70是由上述制造方法获得的筒型各向异性铁氧体磁体，其中一对相对部分71a和71b每个在角度范围θ1内都是径向各向异性，而其余部分72a和72b为正交各向异性。这里，在烧结后进行圆形加工，磁体支承93的外周在中央紧回着转子轴92，并且其被放置在具有特定形状的定子(未表示)中以组成电动机。
在该结构中，用于上述定子结构的技术也能被应用于筒型各向异性铁氧体磁体70。
在此之前所描述的例子都是在其中使用了烧结磁体型筒形铁氧体磁体的电动机结构，但该磁体为稀土烧结磁体用于上述原因也能获得类似的效果。
而且，如果把树脂粘结磁体放置在本发明的电动机结构中，也可获得类似的效果，任何常用的制造方法如压铸、注铸和树脂浸渍也能被用途相关的树脂粘结磁体的制造方法。
例如，由于热收缩率不需要象在烧结磁体中那样考虑，铸造体形状可以是圆形的。铸造设备这样形成设置在一对磁极之间具有圆筒形铸造空间的铸模;设置相对着形状类似于所述铸造空间的磁性体磁极的一对磁性体;及在铸造空间的中央设置由所述铸造空间所构成的芯。热固性树脂、结合剂和润滑剂被加入放置在有磁场存在的铸造设备中的磁原料粉末中，进而，在粘合剂的基础上能够应用室温固化或热固化。
特别是，在树脂浸渍方法中，在压铸磁粉末之后，如果需要的话在热处理之后，用热固性树脂浸渍。
可以根据上述制造方法来优化树脂粘合磁体中的磁粉末填充率。用途粘合剂的合成树脂即可以是热固型的也可以是热塑型的，但最好选择热稳定树脂，并且其可以从例如聚酰胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、氟树脂、硅树脂和环氧树脂中同出来。
例1通过表明使用Sr铁氧体筒型各向异性烧结磁体的电动机作为一个例子，进一步说明本发明的效果。
象磁原料粉末一样，具有制磁密度Br＝3.77KG、矫顽力Hc＝2.97KOe和最大磁能积(BH)max＝3.34MGOe的基本磁性能的Sr铁氧体粉末通过如图4所示的铸造设备(θ4＝120°)在6KOe的磁场中1ton/cm2的压力下进行压铸，从而获得如图2B所示的铸造体。
铸造体的尺寸是长径D2＝52.6mm，短径D3＝47.1mm(D2/D20＝1.12)，高大约是12.6mm，θ2＝120°～130°。
在烧结后该铸造体在1200℃中保持1个小时，并对其进行机械加工以获得横截面接近圆形具有外径40mm×内径30mm×高10mm和本发明的圆筒形筒形各向异性烧结体，并把所述磁体放置在两极电动机的定子侧，则磁通分布在转子和磁体之间空间中央的周向上。
对比例而且，作为一个对比例1，使用上述那样的相同的磁原料粉末，就可以获得具有外径40mm×内径30mm×高10mm的筒形正交各向异性烧结磁体，用常用的方法把磁体放在与本发明电动机相同的方向上，形成同例1相同的测量。
进而，作为一个对比例2，使用具有主剩磁密度Br＝3.16KG，矫顽力Hc＝2.46KOe和最大磁能积(BH)max＝2.20MGOe的磁性能的Sr铁氧体粉末，来获得筒形径向各向异性烧结磁体。磁体具有外径40mm×内径30mm×高10mm的尺寸，并且其具有在烧结时不会发生破裂的范围中具有优良的磁特性是公知的。当磁体放置在与本发明的电动机相同的条件下时，就会产生同例1相同的测量。
效果图7表示出各种磁通分布，图7中的横轴表明测量角(度°)而纵轴表示各个位置上的磁通密度Bg(KG)。
在图7中，由本发明的O标记所标绘的磁通分布对应于由标记所标绘的对比例1的磁通分布。由磁极发出的磁通，即代表磁通和磁通分而曲线的围绕曲线图横轴的面积因本发明磁体的一部分是径向各向异性而明显大于对比例1的面积。所以，能够提高电动机的输出。
而且，相应的磁通分布总体上类似于对比例1，由于对于两边磁极中央接近于较高和较密，其逐渐地降低以形成所谓的正弦形，这样，齿槽效应特性是良好的。
由于本发明能够较好地进行制造而不会发生破裂，则如果其由ee由X标记所标绘的对比例2的磁体更高性能的原料制成，由磁极表面所发出的磁通就会大于对比例2，而且其具有良好齿槽效应特性。
而且，本发明的电动机具有与对比例1的电动机相同水平的由齿槽效应所产生的噪声，但可以证实由于由磁体发生的总磁通提高了则转矩改善15%～20%，因而，就实现了噪声的相对降低，这是因为转矩提高了而由齿槽效应引起的噪声却没有提高。
而且，相对于对比例2的电动机，本发明电动机中的由齿槽效应所引起的噪声降低了50%～60%，也能证实由于由磁体发生的总磁通增加了则转矩也改善了20%～25%。
类似地，同对比例2相比，本发明电动机中由齿槽效应引起的噪声降低了50%～60%，可以证实由于由磁体发出的总磁通提高了则转矩改善了20%～25%。
尽管在该例子中说明的是Sr铁氧体筒形各向异性烧结磁体的形式，但本发明人可以证明由其它材料如稀土等所组成的筒形各向异性烧结磁体在电动机中的相同效果可以应用。
进而，当在相同的设备中制造用环氧树脂作粘结剂的Sr铁氧体筒形各向异性树脂粘结磁体，象例子中那样除了铸造空间圆筒形之外，并且测量电动机中各种特性，可以证实具有象上述例子一样的类似效果。
本发明的电动机涉及借助放置整体筒形各向异性磁体的单独磁体的有效利用，其中其特定部分制成径向各向异性而其余部分制成为正交各向异性和/或各向同性，从而获得由磁极所产生的总磁通的增加而引起的电动机输出的增加，由于其改善了电动机的齿槽效应特性，就能实现由所述齿槽效应引起的噪声的降低。
本发明的制造方法防止了在烧结筒形各向异性烧结磁体时所发生的破裂和破碎，并可高效地进行批量生产。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1的筒形各向异性磁体，所述磁体是包含Sr和/或Ba的铁氧体磁体。
3.如权利要求1的筒形各向异性磁体，所述的磁体的稀土磁体。
4.如权利要求1至3的筒形各向异性磁体，所述磁体具有θ2为100°～160°的径向各向异性度数范围。
5.用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括在铸造设备中在磁场中铸磁原料，其中铸模具有长径同一对磁极之间的磁化方向相一致的椭圆形铸造空间，一对磁体在所述铸造空间中具有一对磁极的相对部分，和一个由形状类似于所述铸造空间的磁性体所构成的芯;烧结椭圆形铸造体以获得横截面近似圆环形状的整体烧结体，其中一对相对部分在一特定度数范围内是径向各向异性，而其余部分是正交各向异性和/或各向同性。
6.如权利要求5的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括由对着铸造空间的长径方向放置的一对磁体构成的铸造空间，和对着短径方向放置的一对非磁性体。
7.如权利要求5和6的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括由筒形非磁性体环形成的铸造空间，在铸造空间和一对磁体之间的环厚度被制成较小，并在同时，沿着周向改变该厚度。
8.如权利要求5、6或7的用于生产筒型各向异性磁体的方法，包括铸造体的长径D2与短径D3的比D2/D3是1.05～1.15，径向各向异性度数范围θ2是100°～160°。
9.一种用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括在铸造设备中在磁场中铸造磁原料，其中铸模在一对磁极之间具有一环形铸造空间，一对磁体在所述铸造空间中具有一对所述磁极的相对部分，和由形状类似于所述铸造空间的磁体构成的芯;烧结横截面形状近似圆环形的铸造体以获得一椭圆形整体烧结体，其中一对相对部分在一特定度数范围内是径向各向异性而其余部分是正交各向异性和/或各向同性;对所述烧结体的外周和/或内周进行机械加工。
10.如权利要求9的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括由铸造空间中对着一对磁极的部分放置的一对磁体所构成的铸造空间，和放置在除了磁体相互对着的部分之外的外周上的一对非磁性体。
11.如权利要求9和10的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括铸造体的长径D2和短径D3的比D2/D3是1.05～1.15，径向各向异性度数范围θ2是100°～160°。
12.一种用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括在铸造设备中在磁场中铸造加入和混入热固性树脂、结合剂和润滑剂在磁原料，其中铸模在一对磁极之间具有圆环形铸造空间，一对磁体在所述铸造空间中具有一对所磁极的相对部分，和由形状类似于所述铸造空间的磁性体构成的芯。固化铸造体以获得整体粘结型各向异性树脂粘结磁体，其中一对相对部分在一特定度数范围内是径向各向异性，而其余部分是正交各向异性和/或各向同性。
13.如权利要求12的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括由放置在铸造空间中一对磁极的相对部分处的一对磁体所构成的铸造空间，和放置在除磁体相互对着部分之外的外周部分上的一对非磁性体。
14.如权利要求12和13的用于生产筒形各向异性磁体的方法，包括铸造体的径向各向异性范围θ2是100°～160°。
15.一种使用整体筒形各向异性磁体的电动机，其特征是，在一特定角度范围内对于一对相对部分具有径向各向异性，而其余部分是正交各向异性和/或各向同性，以及电动机的特征是用该磁体作为定子或转子。
全文摘要
本发明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，须改善齿槽效应特性。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。
文档编号H02K15/03GK1086932SQ93106368
公开日1994年5月18日 申请日期1993年4月28日 优先权日1992年4月28日
发明者须永高弘, 高林博文, 星岛顺 申请人:住友特殊金属株式会社