CN102362211A - 法拉第转子用磁路和法拉第转子用磁路的制造方法 - Google Patents

法拉第转子用磁路和法拉第转子用磁路的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制不可逆退磁的发生的法拉第转子用磁路。该法拉第转子用磁路(100、200、300、400、500、600、700、800、900)包括第一磁铁(2、202、302、702、802)、第二磁铁(3、203、303、703、803)和第三磁铁(4、304、604、704、804、904)，在第三磁铁的第三贯通孔(4a、304a、604a、704a、804a、904a)的至少内周面附近设置有第一高矫顽力区域(4b、304b、604b、704b、904b)。

Description

法拉第转子用磁路和法拉第转子用磁路的制造方法
技术领域
本发明涉及光纤激光器等高输出激光器中使用的法拉第转子用磁路和法拉第转子用磁路的制造方法。
背景技术
法拉第转子是由法拉第转子用磁路和法拉第元件构成的设备，基于法拉第效应使光仅在一个方向上通过，而在反方向上屏蔽(隔离)。其结构为，在通过法拉第转子用磁路对法拉第元件施加了磁场的情况下，当激光从法拉第元件出射时，激光的偏振面旋转规定的角度。
法拉第转子用于多种多样的用途，在通信用的法拉第转子中，作为法拉第元件，使用钇铁石榴石(YIG)等稀土类铁石榴石的法拉第元件。另外，在用于产生对法拉第元件施加的磁场的法拉第转子用磁路中，使用铁氧体磁铁。
另一方面，在用于加工或作标记的高输出激光器用的法拉第转子中，使用钇铁石榴石(YIG)等稀土类铁石榴石的法拉第元件的情况下，法拉第元件的晶体(结晶)会因吸收光而引起温度上升。其结果是，存在因激光焦点的偏移导致法拉第元件的光隔离特性受到影响的问题。因此在高输出激光器用的法拉第转子中，作为法拉第元件，使用温度依赖性小(不容易随温度上升产生焦点偏移)的铽镓石榴石(TGG)的晶体。
但是，与钇铁石榴石(YIG)等稀土类铁石榴石相比，该TGG的法拉第旋转系数(费尔德常数)小。因此为了得到规定的旋转角度，需要增大对法拉第元件施加的磁场强度，或者将法拉第元件加长。在此，在将法拉第元件加长的情况下，存在配置了法拉第元件的法拉第转子用磁路也变长、法拉第转子大型化的问题。另外，当将作为法拉第元件的TGG的晶体自身加长时，光会在晶体内畸变，因此存在需要用于修正的高价的光学玻璃的问题。因此，一直以来已知用于抑制法拉第转子的大型化的法拉第转子用磁路。例如在日本特开2009-229802号公报中公开了这样的法拉第转子用磁路。
在日本特开2009-229802号公报中，公开了一种具备磁路和法拉第元件的小型法拉第转子，其中该磁路包括在与光轴垂直且向着光轴而去的方向上磁化的第一磁铁，在与光轴垂直且离开光轴的方向上磁化的第二磁铁，和配置在它们之间的、在与光轴平行且从第二磁铁向着第一磁铁而去的方向上磁化的第三磁铁。在该日本特开2009-229802号公报的小型法拉第转子的磁路中，设置了用于配置法拉第元件的孔部。另外，孔部中由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场的方向，为与光轴平行且从第一磁铁往第二磁铁去的方向。即，孔部中由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场的方向，为与第三磁铁的磁化方向相反的方向。另外，当令第一磁铁和第二磁铁的光轴方向上的长度为L2、第三磁铁的光轴方向上的长度为L3时，L2/10≤L3≤L2的关系成立。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-229802号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，对于日本特开2009-229802号公报中记载的法拉第转子，在为了用于高输出激光器中而使用具有高磁场强度的法拉第转子用磁路的情况下，由于孔部中的第三磁铁的磁化方向与由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场的方向相反，因此反磁场(逆磁场，Demagnetization Field)导致第三磁铁的磁铁动作点(Load Point)降低。所以存在第三磁铁容易发生不可逆退磁(不可逆去磁)的问题。另外还存在如下问题，当用于高输出激光器时，即使在法拉第元件由TGG构成的情况下其温度也容易上升，因此，伴随70℃以上的温度上升的热能将导致第三磁铁更容易发生不可逆退磁。
本发明为了解决上述课题而完成，本发明的一个目的在于，提供能够抑制不可逆退磁的发生的法拉第转子用磁路和法拉第转子用磁路的制造方法。
用于解决课题的技术手段和发明的效果
本发明的第一方面的法拉第转子用磁路，是在内部配置法拉第转子的法拉第元件的法拉第转子用磁路，具备：包含在轴方向上延伸的第一贯通孔，在与轴方向垂直且离开第一贯通孔的方向上磁化的第一磁铁；包含在轴方向上延伸的第二贯通孔，在与轴方向垂直且向着第二贯通孔而去的方向上磁化的第二磁铁；和配置在轴方向上的第一磁铁与第二磁铁之间，在与轴方向平行且从第一磁铁向着第二磁铁而去的方向上磁化的第三磁铁，其中，第三磁铁包括以将第一贯通孔和第二贯通孔连接的方式在轴方向上延伸，并在内部配置法拉第元件的第三贯通孔，在第三磁铁的第三贯通孔的至少内周面附近设置有第一高矫顽力(coercive force)区域。
在本发明的第一方面的法拉第转子用磁路中，如上所述，通过在第三磁铁的第三贯通孔的至少内周面附近设置第一高矫顽力区域，能够在容易因由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场带来的反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁的第三贯通孔的内周面附近，设置矫顽力比第三磁铁的其他部分高的第一高矫顽力区域，因此能够抑制第一高矫顽力区域中的不可逆退磁。由此，第三磁铁整体能够通过设置在内周面附近的第一高矫顽力区域抑制不可逆退磁。另外，第一高矫顽力区域的矫顽力高，因此也能够抑制温度上升引起的不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，设置于第三磁铁的第一高矫顽力区域，设置在第三磁铁的第三贯通孔的内周面中沿轴方向的第三磁铁的至少中央部。根据这样的结构，能够在更容易因反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁的第三贯通孔的内周面中沿轴方向的第三磁铁的中央部，设置矫顽力比其他部分高的第一高矫顽力区域，因此能够有效地抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，在由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场中的、沿着与第一磁铁的磁化方向和第二磁铁的磁化方向大致正交的轴方向且从第二磁铁向着第一磁铁而去的方向的磁场的附近的第三磁铁的部分，设置有第一高矫顽力区域。根据这样的结构，能够在容易因反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁的部分，设置矫顽力比其他部分高的第一高矫顽力区域，因此能够抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第三磁铁由R-T-B系磁铁构成，该R-T-B系磁铁主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)。第一高矫顽力区域是通过使重稀土类元素在第三磁铁的第三贯通孔的内周面附近浓化(浓度增大)而形成的。在上述内周面附近，通过仅将R-T-B系烧结磁铁的主相中的作为轻稀土类元素的Nd或Pr的一部分置换为重稀土类元素的Dy或Tb，来使重稀土类元素浓化，因此能够在抑制剩余磁通密度的降低的同时，提高第一高矫顽力区域的矫顽力。其结果是，能够在维持法拉第转子用磁路的磁场强度的同时，提高包含第一高矫顽力区域的第三磁铁的矫顽力。
这种情况下优选的是，第一高矫顽力区域，是以作为四方晶的R2Fe14B型化合物的主相为主体，并且使由Dy和Tb中的至少任一种构成的重稀土类元素从外部扩散到主相的外壳部、浓化而形成的。这样，通过使由Dy和Tb中的至少任一种构成的重稀土类元素在第三磁铁的第三贯通孔的内周面附近浓化，能够不发生剩余磁通密度的降低地，容易地形成包含提高了矫顽力的第一高矫顽力区域的第三磁铁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第一高矫顽力区域，以将在内部配置法拉第元件的第三贯通孔包围的方式周状(包围状)地设置。根据这样的结构，由于以包围法拉第元件的方式设置第一高矫顽力区域，因此能够进一步抑制反磁场的影响波及第三磁铁。其结果是，能够进一步抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第一高矫顽力区域设置于第三磁铁的中央部的法拉第转子用磁路中，优选的是，第一高矫顽力区域设置在第三贯通孔的内周面的轴方向上的整个区域。根据这样的结构，能够进一步抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第一高矫顽力区域形成在与轴方向正交且离开第三贯通孔的方向上自第三贯通孔的内周面起3mm以上的范围。根据这样的结构，能够进一步抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第三磁铁的第一高矫顽力区域以外的部分的矫顽力，为第一磁铁和第二磁铁的矫顽力以上。根据这样的结构，不仅第三磁铁的第一高矫顽力区域，在第三磁铁的第一高矫顽力区域以外的部分，矫顽力也大，因此能够更有效地抑制第三磁铁整体自第一高矫顽力区域起发生不可逆退磁。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第三磁铁的第一高矫顽力区域以外的部分的矫顽力为2350kA/m以上，并且比第一高矫顽力区域的矫顽力小。根据这样的结构，不仅通过第一高矫顽力区域，通过第一高矫顽力区域以外的具有2350kA/m以上的高矫顽力的第三磁铁的部分，也能够抑制第三磁铁的不可逆退磁。进一步优选的是，第三磁铁具有1.0T以上的剩余磁通密度。根据这样的结构，能够产生足够的磁场强度，因此即使在将铽镓石榴石(TGG)的晶体用作法拉第元件的小型法拉第转子中，也能够得到所期望的旋转角度。
在上述第一高矫顽力区域设置于第三磁铁的中央部的法拉第转子用磁路中，优选的是，在第一高矫顽力区域中，离开第三贯通孔的方向上的自内周面起的分布范围，从沿轴方向的第三磁铁的两端部侧起向着中央部侧去而增大。根据这样的结构，能够使第一高矫顽力区域在更容易因反磁场而发生不可逆退磁的中央部分布在更大的范围，因此能够利用更少的Dy、Tb中的至少任一种重稀土类元素的扩散来有效地抑制第三磁铁中央部的不可逆退磁。此外，对于容易因反磁场而发生不可逆退磁的分布范围从第三磁铁的两端部侧起向着中央部侧去而增大这一点，已经在后述的模拟中得到了确认。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第三磁铁通过由与轴方向正交的面分割而形成，并且，通过将各自设有第二高矫顽力区域的多个第一磁铁片在轴方向上组合，形成由多个第二高矫顽力区域构成的第一高矫顽力区域，由多个第二高矫顽力区域构成的第一高矫顽力区域，设置在第三贯通孔的至少内周面附近。根据这样的结构，贯通孔的内周面能够分割到多个第一磁铁片，因此与在形成有贯通孔的状态下在贯通孔的内周面设置第一高矫顽力区域的情况相比，各个第一磁铁片中，能够在与分割的贯通孔的内周面对应的面上，可靠地设置第二高矫顽力区域。由此通过将设置有第二高矫顽力区域的多个第一磁铁片组合，能够更可靠地形成第三磁铁的第一高矫顽力区域。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第一磁铁和第二磁铁，以在之间夹着第三磁铁沿轴方向交替排列的方式配置。根据这样的结构，即使在使用具有将第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁作为一个单位的法拉第转子用磁路的法拉第转子不能够得到足够的法拉第效应的情况下，也能够通过将第一磁铁、第二磁铁以在之间夹着第三磁铁沿轴方向交替排列的方式配置，来形成多个单位的法拉第转子用磁路。
在上述第一方面的法拉第转子用磁路中，优选的是，第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁的与轴方向正交的方向上的一端到另一端的距离为第一距离，第一贯通孔、第二贯通孔和第三贯通孔的与轴方向正交的方向上的一端到另一端的距离为第二距离，第一距离为第二距离的8倍以上20倍以下。根据这样的结构，通过使第一距离为第二距离的8倍以上，能够抑制在法拉第转子用磁路中难以形成高磁场强度的情况。另外，通过使第一距离为第二距离的20倍以下，能够抑制因法拉第转子用磁路中的磁场强度过高而引起的在第一高矫顽力区域中容易发生不可逆退磁的情况。
本发明的第二方面的法拉第转子用磁路的制造方法，该法拉第转子用磁路具备：包含在轴方向上延伸的第一贯通孔，在与轴方向垂直且离开第一贯通孔的方向上磁化的第一磁铁；包含在轴方向上延伸的第二贯通孔，在与轴方向垂直且向着第二贯通孔而去的方向上磁化的第二磁铁；和包含以连接第一贯通孔和第二贯通孔的方式在轴方向上延伸、并且在内部配置法拉第元件的第三贯通孔，在与轴方向平行且从第一磁铁向着第二磁铁而去的方向上磁化的第三磁铁，该法拉第转子用磁路的制造方法的特征在于，包括：通过使重稀土类元素从由R-T-B系磁铁构成的第三磁铁的第三贯通孔的内周面扩散，在第三贯通孔的至少内周面附近设置第一高矫顽力区域的工序；和以使第一贯通孔、第二贯通孔和第三贯通孔在轴方向上连接，并且第三磁铁配置在轴方向上的第一磁铁和第二磁铁之间的方式，将第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁连接的工序，其中，R-T-B系磁铁主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)。
在本发明的第二方面的法拉第转子用磁路的制造方法中，通过如上所述在第三贯通孔的至少内周面附近设置第一高矫顽力区域，能够抑制第一高矫顽力区域的不可逆退磁。由此能够抑制发生了不可逆退磁的第一高矫顽力区域设置在内周面附近的第三磁铁的整体的不可逆退磁。另外，第一高矫顽力区域的矫顽力高，因此也能够抑制由温度上升引起的不可逆退磁。另外，通过使重稀土类元素从由主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)的R-T-B系磁铁构成的第三磁铁的第三贯通孔的内周面扩散，来在第三贯通孔的至少内周面附近设置第一高矫顽力区域，由此，能够仅将R-T-B系烧结磁铁的主相中的作为轻稀土类元素的Nd或Pr的一部分置换为作为重稀土类元素的Dy或Tb，因此能够在抑制剩余磁通密度的降低的同时，提高第一高矫顽力区域的矫顽力。其结果是，能够在维持法拉第转子用磁路的磁场强度的同时，提高第一高矫顽力区域的矫顽力。
在上述第二方面的法拉第转子用磁路的制造方法中，优选的是，设置第一高矫顽力区域的工序中，包含通过使重稀土类元素从第三磁铁的第三贯通孔的内周面扩散，在第三贯通孔的内周面中的至少中央部设置第一高矫顽力区域的工序。根据这样的结构，能够在更容易因反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁的第三贯通孔的内周面中沿轴方向的第三磁铁的中央部，设置矫顽力比其他部分高的第一高矫顽力区域，因此能够有效地抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述第二方面的法拉第转子用磁路的制造方法中，优选的是，设置第一高矫顽力区域的工序中，包含以将在内部配置法拉第元件的第三贯通孔包围的方式周状地设置第一高矫顽力区域的工序。根据这样的结构，由于以包围法拉第元件的方式设置第一高矫顽力区域，因此能够进一步抑制反磁场的影响波及第三磁铁。其结果是，能够进一步抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述包括在中央部设置第一高矫顽力区域的工序的法拉第转子用磁路的制造方法中，优选的是，在中央部设置第一高矫顽力区域的工序中，包含通过使重稀土类元素从第三贯通孔的内周面的大致整个面扩散，来在第三贯通孔的内周面的轴方向上的整个区域设置第一高矫顽力区域的工序。根据这样的结构，能够在容易因反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁的第三贯通孔的内周面中轴方向上的整个区域设置第一高矫顽力区域，因此能够进一步抑制第三磁铁中的不可逆退磁。
在上述包括在中央部设置第一高矫顽力区域的工序的法拉第转子用磁路的制造方法中，优选的是，在中央部设置第一高矫顽力区域的工序中，包含设置第一高矫顽力区域，使得该第一高矫顽力区域的离开第三贯通孔的方向上的自内周面起的分布范围，从沿轴方向的第三磁铁的两端部侧起向着中央部侧去而增大的工序。根据这样的结构，能够使第一高矫顽力区域在更容易因反磁场而发生不可逆退磁的中央部分布在更大的范围，因此能够有效地抑制第三磁铁的中央部的不可逆退磁。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的法拉第转子的结构的立体图。
图2是将本发明的第一实施方式的法拉第转子沿中心轴线的延伸方向切断时的截面图。
图3是将本发明的第一实施方式的第三磁铁垂直于中心轴线的延伸方向切断时的截面图。
图4是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的法拉第转子的结构的立体图。
图5是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的法拉第转子用磁路的结构的分解立体图。
图6是表示本发明的第一实施方式的第二变形例的法拉第转子的结构的立体图。
图7是表示本发明的第一实施方式的第二变形例的法拉第转子用磁路的结构的分解立体图。
图8是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的模拟的结果的图。
图9是表示本发明的第二实施方式的法拉第转子的结构的立体图。
图10是将本发明的第二实施方式的法拉第转子沿中心轴线的延伸方向切断时的截面图。
图11是表示本发明的第二实施方式的变形例的法拉第转子的结构的立体图。
图12是表示本发明的第三实施方式的法拉第转子的结构的立体图。
图13是表示本发明的第三实施方式的法拉第转子用磁路的结构的分解立体图。
图14是表示本发明的第四实施方式的法拉第转子的结构的立体图。
图15是表示本发明的第四实施方式的法拉第转子用磁路的结构的分解立体图。
图16是表示本发明的第四实施方式的变形例的法拉第转子的结构的立体图。
图17是将本发明的第五实施方式的法拉第转子沿中心轴线的延伸方向切断时的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
首先参照图1～图3，对本发明的第一实施方式的法拉第转子100的结构进行说明。
本发明的第一实施方式的法拉第转子100如图1所示，包括具有圆筒形状的法拉第转子用磁路1，和圆柱状的法拉第元件10。具体而言，法拉第转子用磁路1，在与中心轴线1000延伸的轴方向(X方向)正交的截面(Y-Z平面)为圆环状的状态下，以保持该截面形状在X方向上延伸的方式形成。另外，在法拉第转子用磁路1的截面(Y-Z平面)的中央，形成有从一个端面向着另一个端面在X方向上延伸的贯通孔1a。而且，法拉第元件10配置于法拉第转子用磁路1的贯通孔1a内。
法拉第元件10，在法拉第元件10配置在由法拉第转子用磁路1形成的磁场的内部时，具有使入射的激光在偏振面旋转规定的旋转角度的状态下出射的功能。此时，旋转角度由法拉第元件10的材料所特有的法拉第旋转系数(费尔德常数)、发生法拉第效应(旋转角度)所必需的磁场强度以及贯通孔1a的后述直径L2决定。
另外，为了获得期望的法拉第效应(旋转角度)所必需的磁场强度，随法拉第转子用磁路1内配置的法拉第元件10的长度而变化。具体而言，为了获得期望的法拉第效应(旋转角度)所必需的磁场强度，与法拉第元件10的长度成反比例关系。例如，在为了利用规定长度的法拉第元件获得期望的法拉第效应所需的磁场强度为2T，而通过法拉第转子用磁路得到的磁场强度为1T的情况下，必须使法拉第元件的长度为规定的长度的2倍，才能得到同等的特性(期望的法拉第效应)。因此，随着法拉第元件的长度变长，法拉第转子用磁路也大型化，并且激光的形状在法拉第元件的晶体内畸变(变形)，因此需要用于对激光的畸变进行修正的昂贵的玻璃。于是，由于需要法拉第转子用磁路的大型化所必需的大型的磁铁和用于修正畸变的玻璃，因此造成不必要的成本花费。
另外，法拉第元件10由温度依赖性小(不容易随温度上升产生焦点偏移)的铽镓石榴石(TGG)构成。该TGG的法拉第旋转系数比钇铁石榴石(YIG)等稀土类铁石榴石小。
图2表示法拉第转子用磁路1的截面。作为使用TGG的小型法拉第转子，图2的法拉第转子用磁路1的截面(Y-Z平面)上的外径L1优选为约30mm以上70mm以下。另外，法拉第转子用磁路1的贯通孔1a的直径L2优选为约3mm以上7mm以下。另外法拉第转子用磁路1(贯通孔1a)的X方向上的长度L3优选为约20mm以上60mm以下。
此外，法拉第转子用磁路1如图1所示，由具有圆筒形状的第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4构成。第一磁铁2配置在法拉第转子用磁路1的一侧(X1侧)，第二磁铁3配置在法拉第转子用磁路1的另一侧(X2侧)。另外，第一磁铁2和第二磁铁3具有相同形状。另外，第三磁铁4夹在轴方向(X方向)上的第一磁铁2与第二磁铁3之间配置。此外，第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4沿着在X方向上延伸的同一个中心轴线1000配置。
第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4，均在与中心轴线1000延伸的轴方向(X方向)正交的Y-Z平面上具有圆环状的截面形状的状态下，以在X方向上延伸的方式形成。另外，在第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的截面(Y-Z平面)的中央分别形成有在X方向上延伸的贯通孔2a、3a和4a。该贯通孔2a、3a和4a具有圆形的截面(Y-Z平面)。其中，贯通孔2a、3a和4a分别是本发明的“第一贯通孔”、“第二贯通孔”和“第三贯通孔”的一例。
另外，贯通孔2a、3a和4a相互连接而形成贯通孔1a。另外，法拉第元件10在X方向的中央部大致位于第三磁铁4的贯通孔4a的X方向中央部的状态下，配置在贯通孔1a的内部。
另外，如图2所示，第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的外径与法拉第转子用磁路1的外径L1相同。另外，贯通孔2a、3a和4a的直径与贯通孔1a的直径L2相同。另外，第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的外径L1优选为贯通孔2a、3a和4a的直径L2的约10倍。在本发明中，通过在高矫顽力的第三磁铁中自贯通孔4a起形成高矫顽力区域，即使在用于高输出激光器时的70℃以上的高温下，第三磁铁也不容易发生不可逆退磁，因此能够使贯通孔2a、3a和4a的直径与贯通孔1a的直径L2相同。此外，外径L1为本发明的“第一距离”的一例，直径L2为本发明的“第二距离”的一例。
此外，在第一实施方式中，即使存在上述专利文献1中担心发生的第一磁铁2和第二磁铁3的磁场的影响，第三磁铁4在约70℃以上80℃以下的高温条件下也不会发生不可逆退磁。因此，由于没有必要仅使贯通孔4a的外径增大来减小第三磁铁4中的第一磁铁2和第二磁铁3的磁场的影响，所以能够将贯通孔2a、3a和4a的直径形成为相同长度(L2)。
另外，第一磁铁2(贯通孔2a)和第二磁铁3(贯通孔3a)的X方向上的长度L4均优选为约8.5mm以上约25mm以下。另外，第三磁铁4(贯通孔4a)的X方向的长度L5优选为约3mm以上约10mm以下。
第一磁铁2在与轴方向(X方向)垂直且从贯通孔2a离开的方向(箭头A方向)上磁化(被磁化)。而第二磁铁3在与轴方向(X方向)垂直且向着贯通孔3a而去的方向(箭头B方向)上磁化。即，第二磁铁3的磁化方向(箭头B方向)与第一磁铁2的磁化方向(箭头A方向)方向相反。由此，贯通孔4a的内部的磁场的方向为沿轴方向(X方向)从第二磁铁3向着第一磁铁2而去的方向(箭头X1方向)。
另一方面，第三磁铁4在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁2向着第二磁铁3而去的方向(箭头X2方向)上磁化。即，贯通孔4a的内部的磁场方向(箭头X1方向)与第三磁铁4的磁化方向(箭头X2方向)方向相反。
另外，第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4由能够产生约1.5T以上约3.0T以下的强磁场的R-Fe-B系烧结磁铁构成。R-Fe-B系烧结磁铁主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)。由此，通过使用第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4产生约1.5T以上约3.0T以下的强磁场，即使减小法拉第元件10的X方向上的长度，也能够获得期望的法拉第效应(旋转角度)。
另外，第三磁铁4由与第一磁铁2和第二磁铁3的R-Fe-B系烧结磁铁相同的R-Fe-B系烧结磁铁，或者矫顽力比第一磁铁2和第二磁铁3的R-Fe-B系烧结磁铁更大的R-Fe-B系烧结磁铁构成。另外，第三磁铁4具有至少约1.0T的剩余磁通密度和至少2350kA/m的矫顽力。由此，在使用TGG作为法拉第元件的法拉第转子用磁路1的贯通孔1a的内部，能够产生约1.5T以上约3.0T以下的强磁场，因此由于磁场强度较大，相应地能够使法拉第元件10的长度减小。
在此，在第一实施方式中，如图2和图3所示，在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面附近形成有高矫顽力区域4b。高矫顽力区域4b具有比第三磁铁4的高矫顽力区域4b以外的部分的矫顽力(约2350kA/m)更大的矫顽力(约2800kA/m)。由此，在第三磁铁4中，能够抑制在70℃以上的温度条件下由反磁场导致的磁铁动作点的降低。
另外，高矫顽力区域4b在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成。也就是说，高矫顽力区域4b在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面，不仅在中央部4c形成，从X1侧的端部4d至X2侧的端部4e为止一致地(均匀地)形成。另外，高矫顽力区域4b形成为，自贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁4的内部(箭头A方向)而去具有至少约3mm的深度(厚度)L6。其中，高矫顽力区域4b为本发明的“第一高矫顽力区域”的一例。
此外，如图3所示，高矫顽力区域4b通过使由Dy和Tb中的至少任一种构成的重稀土类元素RH从贯通孔4a的内周面的整个区域起扩散来形成。高矫顽力区域4b优选通过以下方式形成，即，以由四方晶的R2Fe14B型化合物的晶粒构成的主相为主体，并将位于主相的外壳部(晶界的附近)的稀土类元素R中的轻稀土类元素RL(Nd、Pr的至少任一种)置换成由Dy和Tb中的至少任一种构成的重稀土类元素RH。由此，主相R2T14B相的外壳部的晶体磁各向异性提高，因此高矫顽力区域4b的矫顽力大。另一方面，重稀土类元素RH没有扩散至主相R2T14B相自身(晶粒内部)中，因此轻稀土类元素RL残留在晶体内部。由此抑制高矫顽力区域4b中的剩余磁通密度的降低。
接着参照图1～图3，对本发明的第一实施方式的法拉第转子100的制造工艺进行说明。
首先，分别准备具有圆筒形状且形成有贯通孔2a、3a和4a的第一磁铁体、第二磁铁体和第三磁铁体。该第一磁铁体、第二磁铁体和第三磁铁体均使用主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)的R-Fe-B系烧结磁铁。另外，至少第三磁铁使用具有2350kA/m的矫顽力的R-Fe-B系烧结磁铁。其中，第一磁铁体、第二磁铁体和第三磁铁体分别对应磁化前的第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4。
在此，在第一实施方式中，基于WO2007/102391中记载的沉积扩散法(以下称RH扩散法)，在第三磁铁体的贯通孔4a的内周面附近形成图3所示的高矫顽力区域4b。具体而言，将含有重稀土类元素RH(选自至少包含Dy和Tb的组中的至少1种)的块体(bulk，散料)(未图示)与第三磁铁体一起在处理室(未图示)内相对配置。然后，通过将处理室内的块体和第三磁铁体加热至约700℃以上约1000℃以下，来将重稀土类元素RH从块体供给至第三磁铁体的贯通孔4a的内周面侧，从而使之扩散至第三磁铁体的内部。根据需要，进一步进行热处理，使重稀土类元素RH扩散至第三磁铁体的更内部。
由此，位于主相的外壳部(晶界附近)的R2Fe14B型化合物的稀土类元素R中的轻稀土类元素RL被置换成重稀土类元素RH。其结果是，在第三磁铁体的贯通孔4a的内周面的整个区域，如图3所示的高矫顽力区域4b以包围内周面的方式层状并且周状地形成。此外，高矫顽力区域4b形成为，从贯通孔4a的内周面向着第三磁铁4的内部(箭头A方向)具有至少约3mm的深度(厚度)L6。此外，通过在第三磁铁体的规定区域形成掩模，能够仅在掩模以外的部分形成高矫顽力区域。
此外，作为在第三磁铁体的贯通孔4a的内周面附近形成高矫顽力区域4b的方法，可以使用上述沉积扩散法以外的方法。例如，可以在使重稀土类元素RH附着在第三磁铁体的贯通孔4a的内周面附近后进行热处理，由此在第三磁铁体的贯通孔4a的内周面附近形成高矫顽力区域4b。
之后，通过使第一磁铁体在与轴方向(X方向)垂直且离开贯通孔2a的方向(箭头A方向)上磁化，来形成第一磁铁2。另外，通过使第二磁铁体在与轴方向(X方向)垂直且向着贯通孔3a而去的方向(箭头B方向)上磁化，来形成第二磁铁3。另外，通过使第三磁铁体在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁2(第一磁铁体)向着第二磁铁3(第二磁铁体)而去的方向(箭头X2方向)上磁化，来形成第三磁铁4。
然后，以使贯通孔2a、3a和4a相互连接的方式，从X1侧向着X2侧配置第一磁铁2、第三磁铁4和第二磁铁3。之后，使用双组分混合式(2液混合式)的粘接剂将第一磁铁2、第三磁铁4和第二磁铁3相互接合。由此，形成法拉第转子用磁路1。
最后，在法拉第转子用磁路1的贯通孔1a的内部配置由TGG构成的法拉第元件10。此时，将法拉第元件10以使法拉第元件10的X方向中央部大致位于贯通孔3a的X方向中央部的方式配置。由此法拉第转子100制成。
在第一实施方式中，如上述那样，高矫顽力区域4b在沿轴方向(X方向)从第二磁铁3向着第一磁铁2而去的方向(箭头X1方向)的磁场的附近的第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成，由此，能够抑制由第一磁铁2和第二磁铁3形成的磁场带来的反磁场所引起的第三磁铁4整体的不可逆退磁。另外，高矫顽力区域4b矫顽力高，因此也能够抑制温度上升引起的不可逆退磁。其结果是，能够对法拉第元件10施加足够高的磁场(约1.5T以上约3.0T以下)，并且即使在一定程度的高温(70℃以上80℃以下)的温度条件下也能够抑制不可逆退磁。也就是说，第一实施方式的法拉第转子用磁路1特别适合于将法拉第旋转数小的TGG作为法拉第元件10使用的情况。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，第三磁铁4由主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)的R-Fe-B系烧结磁铁构成，并且通过从贯通孔4a的内周面的整个区域导入由Dy和Tb中的至少任一种构成的重稀土类元素RH，使之与位于由四方晶的R2Fe14B型化合物的晶粒构成的主相的外壳部(晶界的附近)的轻稀土类元素RL(Nd、Pr)相置换，来形成高矫顽力区域4b，这种情况下，能够在不会发生剩余磁通密度的降低的情况下提高高矫顽力区域4b的矫顽力。由此，能够在维持法拉第转子用磁路1的磁场强度的同时，容易地提高高矫顽力区域4b的矫顽力。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，高矫顽力区域4b形成为自贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁4的内部(箭头A方向)而去，具有至少约3mm的深度(厚度)L6，在这种情况下，能够在容易因反磁场而发生不可逆退磁的第三磁铁4的贯通孔4a的内部，在自内周面起3mm的范围内设置高矫顽力区域4b，因此能够进一步抑制第三磁铁4中的不可逆退磁。于是，第一实施方式的法拉第转子用磁路1最适合于将TGG用作法拉第元件的法拉第转子。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，第三磁铁4由与第一磁铁2和第二磁铁3的R-Fe-B系烧结磁铁相同的R-Fe-B系烧结磁铁，或者矫顽力比第一磁铁2和第二磁铁3的R-Fe-B系烧结磁铁更大的R-Fe-B系烧结磁铁构成，这种情况下，不仅第三磁铁4的高矫顽力区域4b的矫顽力大，而且第三磁铁4的高矫顽力区域4b以外的部分的矫顽力也大，因此能够进一步抑制第三磁铁4的整体自发生了不可逆退磁的高矫顽力区域4b起发生不可逆退磁。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，第三磁铁4的高矫顽力区域4b以外的部分的矫顽力至少为2350kA/m，并且比高矫顽力区域4b的矫顽力小，在这种情况下，不仅通过高矫顽力区域4b，而且通过高矫顽力区域4b以外的至少具有2350kA/m的高矫顽力的第三磁铁4的部分，也能够抑制第三磁铁4发生不可逆退磁。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，第三磁铁4至少具有约1.0T的剩余磁通密度，在这种情况下，即使在将铽镓石榴石(TGG)的晶体用作法拉第元件10的小型法拉第转子100中，也能够产生足够的磁场强度(约1.5T以上约3.0T以下)。
另外，在第一实施方式中，如上述那样，优选第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的外径L1是贯通孔2a、3a和4a的直径L2的约10倍。通过将第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的外径L1分别构成为贯通孔2a、3a和4a的直径L2的约10倍，能够抑制在法拉第转子用磁路1中难以形成高磁场强度的情况，并且能够抑制因法拉第转子用磁路1中的磁场强度过高而引起的在第一高矫顽力区域4b中容易发生不可逆退磁的情况。
(第一实施方式的第一变形例)
接着，参照图4和图5，对本发明的第一实施方式的第一变形例进行说明。在接下来说明的该第一实施方式的第一变形例的法拉第转子200的情况下，与上述第一实施方式不同，在法拉第转子用磁路201中，将各自具有圆弧状(扇形状)截面形状的磁铁片220和230分别组合8个，来构成1个第一磁铁202和第二磁铁203。
本发明的第一实施方式的第一变形例的法拉第转子200的法拉第转子用磁路201如图4和图5所示，由具有圆筒形状的第一磁铁202、第二磁铁203和第三磁铁4形成。其中，第一磁铁202与第二磁铁203具有相同形状。此外，第一磁铁202、第二磁铁203和第三磁铁4，沿着在X方向上延伸的同一个中心轴线1000配置。
另外，在第一磁铁202和第二磁铁203的截面(Y-Z平面)的中央，分别形成有在X方向上延伸的贯通孔202a和203a。其中，贯通孔202a、203a分别是本发明的“第一贯通孔”和“第二贯通孔”的一例。
另外，第一磁铁202和第二磁铁203分别由从中心轴线1000向着第一磁铁202和第二磁铁203的外周面侧放射状分割而形成的8个磁铁片220和230组合构成。这8个磁铁片220和230，均在与轴方向(X方向)正交的Y-Z平面上具有相同的圆弧状(扇形状)的截面的状态下，以在X方向上延伸的方式形成。此外，磁铁片220和230的圆弧的角度均为约45度。此外，第一实施方式的第一变形例的其他的结构与第一实施方式相同。
接着，参照图5，对本发明的第一实施方式的第一变形例的法拉第转子200的制造工艺进行说明。
首先，准备与8个磁铁片220对应的8个磁铁体片，与8个磁铁片230对应的8个磁铁体片，和具有圆筒形状并且形成有贯通孔4a的第三磁铁体。其中，与8个磁铁片220对应的8个磁铁体片和与8个磁铁片230对应的8个磁铁体片，均在具有相同的圆弧状(扇形状)的截面的状态下，以在X方向延伸的方式形成。
其后，通过将与8个磁铁片220对应的8个磁铁体片在与轴方向(X方向)垂直且离开对应于贯通孔202a的部分的方向(箭头A方向)上磁化，来形成8个磁铁片220。另外，通过将与8个磁铁片230对应的8个磁铁体片在与轴方向(X方向)垂直且向着对应于贯通孔203a的部分而去的方向(箭头B方向)上磁化，来形成8个磁铁片230。
然后，如图5所示，将8个磁铁片220和230分别以形成贯通孔2a和3a的方式周状地配置。并且，使用双组分混合式的粘接剂将8个磁铁片220和230分别相互粘接。由此分别形成第一磁铁202和第二磁铁203。此外，第一实施方式的第一变形例的其他制造工艺与第一实施方式相同。
另外，第一实施方式的第一变形例的效果与第一实施方式相同。
(第一实施方式的第二变形例)
接着，参照图6和图7，对本发明的第一实施方式的第二变形例进行说明。在接下来说明的该第一实施方式的第二变形例的法拉第转子300的情况下，与上述第一实施方式不同，在法拉第转子用磁路301中，将具有四棱柱状的磁铁片320和330分别组合8个，来构成1个第一磁铁302和第二磁铁303。
本发明的第一实施方式的第二变形例的法拉第转子300的法拉第转子用磁路301如图6和图7所示，由具有正八棱柱状的第一磁铁302、第二磁铁303和第三磁铁304形成。另外，第一磁铁302和第二磁铁303具有相同形状。此外，第一磁铁302、第二磁铁303和第三磁铁304，沿着在X方向上延伸的同一个中心轴线1000配置。
第一磁铁302、第二磁铁303和第三磁铁304，均在与沿中心轴线1000的轴方向(X方向)正交的Y-Z平面上具有正八边形的截面形状的状态下，以在X方向上延伸的方式形成。另外，在第一磁铁302、第二磁铁303和第三磁铁304的截面(Y-Z平面)的中央，分别形成有在X方向上延伸的贯通孔302a、303a和304a。该贯通孔302a、303a和304a具有正八边形的截面(Y-Z平面)。此外，贯通孔302a、303a和304a分别是本发明的“第一贯通孔”、“第二贯通孔”和“第三贯通孔”的一例。
另外，第一磁铁302和第二磁铁303分别由自中心轴线1000向着第一磁铁302和第二磁铁303的外周面侧放射状分割而形成的8个磁铁片320和330组合构成。这8个磁铁片320和330，均具有四棱柱形状，并且在与轴方向(X方向)正交的Y-Z平面上具有相同的梯形状截面的状态下，以在X方向上延伸的方式形成。
另外，在第三磁铁304形成有高矫顽力区域304b。该高矫顽力区域304b在贯通孔304a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成。此外，第一实施方式的第二变形例的其他结构与第一实施方式相同。
接着，参照图7对本发明的第一实施方式的第二变形例的法拉第转子300的制造工艺进行说明。
首先，准备与8个磁铁片320对应的8个磁铁体片，与8个磁铁片330对应的8个磁铁体片，和具有正八棱柱形状并且形成有贯通孔304a的第三磁铁体。其中，与8个磁铁片320对应的8个磁铁体片和与8个磁铁片330对应的8个磁铁体片，均在具有相同的梯形截面的状态下，以在X方向上延伸的方式形成。此外，第三磁铁体对应于磁化前的第三磁铁304。
然后，在第三磁铁体的贯通孔304a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式，层状并且周状地形成高矫顽力区域304b。
之后，通过将与8个磁铁片320对应的8个磁铁体片在与轴方向(X方向)垂直且离开对应于贯通孔302a的部分的方向(箭头A方向)上磁化，来形成8个磁铁片320。另外，通过将与8个磁铁片330对应的8个磁铁体片在与轴方向(X方向)垂直且向着对应于贯通孔303a的部分而去的方向(箭头B方向)上磁化，来形成8个磁铁片330。另外，通过将对应于第三磁铁304的第三磁铁体在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁302(第一磁铁体)向着第二磁铁303(第二磁铁体)而去的方向(箭头X2方向)上磁化，来形成第三磁铁304。
然后，如图7所示，将8个磁铁片320和330分别以形成贯通孔302a和303a的方式周状地配置。并且，使用双组分混合式的粘接剂将8个磁铁片320和330分别相互粘接。由此分别形成第一磁铁302和第二磁铁303。此外，第一实施方式的第二变形例的其他制造工艺与第一实施方式相同。
另外，第一实施方式的第二变形例的效果与第一实施方式相同。
[实施例1]
接着，参照图1～图8，对用于确认上述第一实施方式、上述第一实施方式的第一变形例和第二变形例的法拉第转子用磁路1、200和300的组成而进行的磁导率(permeance)系数的分布状态的模拟和不可逆退磁温度测定进行说明。
(磁导率系数的分布状态的模拟)
首先参照图1、图2和图8，对磁导率系数的分布状态的模拟进行说明。在磁导率系数的分布状态的模拟中，假定由与图1和图2所示的第一实施方式对应的第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4构成的法拉第转子用磁路1，通过模拟来求取法拉第转子用磁路1中的磁导率系数的分布状态。其中，磁导率系数是表示磁铁的特性的退磁曲线中的将磁铁动作点与原点连结的直线的斜率。该磁导率系数大时，表示磁铁不容易发生不可逆退磁，而在磁导率系数小时，表示磁铁容易发生不可逆退磁。
具体的结构如图2所示，假定第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4的截面(Y-Z平面)上的外径L1为50mm，贯通孔2a、3a和4a的直径L2为5mm。另外假定第一磁铁2和第二磁铁3的X方向上的长度L4均为20mm，第三磁铁4的X方向的长度L5为5mm。
另外，假定第一磁铁2和第二磁铁3的剩余磁通密度为1.30T，矫顽力为1270kA/m。并假定第三磁铁4的剩余磁通密度为1.14T，矫顽力为2350kA/m。
根据图8所示的磁导率系数的分布状态的模拟结果可知，在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面附近，磁导率系数小，容易发生不可逆退磁。由此可知，通过在第三磁铁4的贯通孔4a的至少内周面附近设置高矫顽力层，能够抑制第三磁铁4发生不可逆退磁。
另外可知，特别是在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面中的沿X方向的第三磁铁4的中心部4c，磁导率系数小，容易发生不可逆退磁。另外可知，在中心部4c处，与其他的贯通孔4a的内周面相比，磁导率系数小的区域存在至距贯通孔4a的内周面更深的位置。进而可知，磁导率系数小的区域在第三磁铁4的中心部4c，形成至距贯通孔4a的内周面3mm(距离L7)的范围。由此可知，通过至少在第三磁铁4的中心部4c，设置自贯通孔4a的内周面起3mm以上的深度的高矫顽力区域4b，能够进一步抑制第三磁铁4的不可逆退磁。
(不可逆退磁温度测定)
接着参照图2、图5和图7，对不可逆退磁温度测定进行说明。在不可逆退磁温度测定中，作为对应于上述第一实施方式的第一变形例的实施例1，制作图5所示的具备设有高矫顽力区域4b的第三磁铁4的法拉第转子用磁路201。另外，作为相对于实施例1的比较例1，制作具备未设置高矫顽力区域的第三磁铁的法拉第转子用磁路。
具体而言，在实施例1和比较例1中，第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁均由剩余磁通密度为1.14T，矫顽力为2350kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-33UH)构成。
另外，作为对应于上述第一实施方式的第二变形例的实施例2，制作图7所示的具备设有高矫顽力区域304b的第三磁铁304的法拉第转子用磁路301。另一方面，作为相对于实施例2的比较例2，制作具备未设置高矫顽力区域的第三磁铁的法拉第转子用磁路。
具体而言，在实施例2和比较例2中，第一磁铁、第二磁铁均由剩余磁通密度为1.30T，矫顽力为1270kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-43SH)构成。另外，第三磁铁由剩余磁通密度为1.14T，矫顽力为2350kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-33UH)构成。
另外，作为对应于上述第一实施方式的第一变形例的实施例3，制作图5所示的具备设有高矫顽力区域4b的第三磁铁4的法拉第转子用磁路201。另一方面，作为相对于实施例3的比较例3，制作具备未设置高矫顽力区域的第三磁铁的法拉第转子用磁路。
具体而言，在实施例3和比较例3中，第一磁铁、第二磁铁均由剩余磁通密度为1.30T，矫顽力为1270kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-43SH)构成。另外，第三磁铁由剩余磁通密度为1.14T，矫顽力为2350kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-33UH)构成。
另外，在实施例1～3与比较例1～3中，均采用第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁的截面(Y-Z平面)上的外径L1(参照图2)为50mm、贯通孔的直径L2(参照图2)为5mm的结构。另外，第一磁铁和第二磁铁的X方向上的长度L4(参照图2)为20mm，第三磁铁的X方向上的长度L5(参照图2)为5mm。剩余磁通密度、矫顽力由B-H描绘器(B-H tracer)测定。
另外，在实施例1～3中，分别在第三磁铁4(304)的贯通孔4a(304a)的内周面的整个区域，以包围内周面的方式，层状并且周状地形成高矫顽力区域4b(304b)。具体而言，根据WO2007/102391中记载的方法，在将作为RH扩散源的块体和第三磁铁相对配置的状态下，加热至900℃，将由Dy构成的重稀土类元素RH从第三磁铁体的贯通孔4a(304a)的内周面侧导入，使其扩散至第三磁铁体的内部。并接着在800℃进行热处理。由此，将位于主相的外壳部(晶界的附近)的R2Fe14B型化合物的稀土类元素R中的轻稀土类元素RL置换成重稀土类元素RH，来形成高矫顽力区域4b(304b)。另外，将高矫顽力区域4b(304b)从贯通孔4a(304a)的内周面起向着第三磁铁4(304)的内部(箭头A方向)形成至3mm的深度(厚度)L6(参照图2)。
另外，在实施例1～3和比较例1～3中，使用双组分混合式粘接剂，从X1侧向着X2侧将第一磁铁、第三磁铁和第二磁铁相互接合。
在室温(20℃)的温度条件下的实施例1和2与比较例1和2中，对配置有法拉第元件的贯通孔(第三贯通孔)中的磁场强度利用磁探针(probe)(未图示)分别测定。
另外，在室温(20℃)的温度条件下的实施例1和2与比较例1和2中，对第三磁铁的贯通孔的内周面的剩余磁通密度和矫顽力利用B-H描绘器进行测定。在此，实施例1和2的第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的剩余磁通密度和矫顽力，通过以下方式测定，即，在与实施例1和2的第三磁铁相同的磁铁(NMX-33UH)和相同的RH扩散条件下制作，并仅切出高矫顽力区域4b(304b)，利用B-H描绘器进行测定。
在实施例1和2以及比较例1和2中，在从室温(20℃)起上升至规定的温度(55℃、70℃和80℃)后，使温度再次降低至20℃，来对法拉第转子用磁路附加温度历史(温度履歴を加える，指的是使磁路经历一段温度变化过程)。然后，对附加温度历史后的第三磁铁的贯通孔处的磁场强度利用磁探针(未图示)分别进行测定。此时，在附加温度历史后的磁场强度的值不足温度历史附加前的磁场强度的值的99％的情况下，判断为发生了不可逆退磁，令发生了不可逆退磁时的规定的温度(55℃、70℃和80℃)为不可逆退磁温度。这些结果如下述表1所示。
[表1]
Figure BPA00001443232900221
另外，在实施例3和比较例3的法拉第转子用磁路中，在从室温(20℃)上升至规定的温度(55℃、70℃、80℃和100℃)后，再次使温度降低至20℃，由此对法拉第转子用磁路附加温度历史。然后对附加了温度历史后的磁场强度相对于附加温度历史前的磁场强度的大小(附加温度历史后的磁场强度与附加温度历史前的磁场强度的比值)(％)进行测定。其结果如下述表2所示。
[表2]
Figure BPA00001443232900231
作为表1所示的实验结果，使用剩余磁通密度为1.30T的R-Fe-B系烧结磁铁作为第一磁铁和第二磁铁的实施例2和比较例2的磁场强度(2.3T)，比使用剩余磁通密度为1.14T的R-Fe-B系烧结磁铁作为第一磁铁和第二磁铁的实施例1和比较例1的磁场强度(2.0T)大。
另外，在第三磁铁4(304)中设有高矫顽力区域4b(304b)的实施例1和2中，第三磁铁的贯通孔的内周面的矫顽力为2800kA/m，比第三磁铁4(304)的高矫顽力区域4b(304b)以外的部分的矫顽力(2350kA/m)大。另外，在第三磁铁中未设置高矫顽力区域的比较例1中，为第三磁铁的通常的矫顽力(2350kA/m)，而在第三磁铁中未设置高矫顽力区域的比较例2中，矫顽力为1680kA/m。认为这种情况的原因在于，比较例2的磁场强度(2.3T)比比较例1的磁场强度(2.0T)高，因此在制造比较例2的法拉第转子用磁路的阶段，第三磁铁已经因由第一磁铁和第二磁铁形成的磁场引起的反磁场而发生了不可逆退磁。
另外，表1所示的在第三磁铁4(304)中设置有高矫顽力区域4b(304b)的实施例1和2中，测定不到不可逆退磁温度。也就是说，实施例1和2的不可逆退磁温度比80℃大。另外，在表2所示的在第三磁铁4中设置有高矫顽力区域4b的实施例3的实测值中，在80℃以下的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值为附加温度历史前的磁场强度值的99％以上，而在100℃时，附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。也就是说，实施例3的不可逆退磁温度为100℃。认为这种情况的原因在于，在实施例1～3中，在容易发生不可逆退磁的第三磁铁4(304)的贯通孔4a(304a)的内周面附近设置有高矫顽力区域4b(304b)，因此抑制了在80℃以下的温度范围内发生不可逆退磁。
另一方面，在第三磁铁中未设置高矫顽力区域的比较例1中，不可逆退磁温度为55℃。另外，表2所示的在第三磁铁中未设置高矫顽力区域的比较例3的实测值中，在55℃以下的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值为附加温度历史前的磁场强度值的99％以上，而在70℃以上的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。也就是说，比较例3的不可逆退磁温度为70℃。认为这种情况的原因在于，在比较例1和3中，在55℃以上的温度范围(比较例1)和70℃以上的温度范围(比较例3)中，在第三磁铁的贯通孔的内周面附近发生了不可逆退磁。于是，自发生了不可逆退磁的部分为起，在第三磁铁的其他区域也发生了不可逆退磁，所以附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。
(第二实施方式)
接着，参照图9和图10，对本发明的第二实施方式进行说明。在接下来说明的该第二实施方式的法拉第转子400的情况下，与上述第一实施方式不同，法拉第转子用磁路401的第一磁铁2和第二磁铁3，夹着第三磁铁4沿中心轴线1000延伸的轴方向交替配置。
本发明的第二实施方式的法拉第转子400的法拉第转子用磁路401如图9所示，由具有圆筒形状的2个第一磁铁2、2个第二磁铁3和3个第三磁铁4形成。另外，在法拉第转子用磁路401中，沿着中心轴线1000延伸的轴方向(X方向)，第一磁铁2和第二磁铁3，以将第三磁铁4夹在其间交替排列的方式配置。具体而言，从X1侧向着X2侧，按照第一磁铁2、第三磁铁4、第二磁铁3、第三磁铁4、第一磁铁2、第三磁铁4和第二磁铁3的顺序配置。
另外，3个第三磁铁4在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁2向着第二磁铁3而去的方向上磁化。即，第一磁铁2位于X1侧的第三磁铁4(两侧的2个)在箭头X2方向上磁化，另一方面，第一磁铁2位于X2侧的第三磁铁4(中央侧的1个)在箭头X1方向上磁化。
另外，如图10所示，在3个第三磁铁4的贯通孔4a的内周面附近形成有高矫顽力区域4b。该高矫顽力区域4b在第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成。此外，第二实施方式的其他的结构与第一实施方式相同。
接着，参照图9和图10，对本发明的第二实施方式的法拉第转子400的制造工艺进行说明。
首先，按照与第一实施方式相同的制造工艺，形成2个第一磁铁2、2个第二磁铁3和3个第三磁铁4。
之后，将2个第一磁铁2、2个第二磁铁3和3个第三磁铁4，从X1侧到X2侧按照第一磁铁2、第三磁铁4、第二磁铁3、第三磁铁4、第一磁铁2、第三磁铁4和第二磁铁3的顺序配置。然后，使用双组分混合式的粘接剂将配置的第一磁铁2、第二磁铁3和第三磁铁4相互接合。此时，第一磁铁2位于X1侧的第三磁铁4(两侧的2个)，配置成磁化方向为箭头X2方向，并且，第一磁铁2位于X2侧的第三磁铁4(中央侧的1个)，配置成磁化方向为箭头X1方向。由此，形成法拉第转子用磁路401。此外，第二实施方式的其他制造工艺与第一实施方式相同。
在第二实施方式中，如上述那样，高矫顽力区域4b在3个第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成，由此，能够在容易发生不可逆退磁的第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式设置矫顽力比其他部分高的高矫顽力区域4b，所以能够抑制高矫顽力区域4b和第三磁铁4的整体的不可逆退磁。另外，由于高矫顽力区域4b的矫顽力高，所以也能够抑制温度上升引起的不可逆退磁。
另外，在第二实施方式中，如上述那样，从X1侧至X2侧依次配置第一磁铁2、第三磁铁4、第二磁铁3、第三磁铁4、第一磁铁2、第三磁铁4和第二磁铁3，在这种情况下，即使在利用具有第一实施方式的法拉第转子用磁路1的法拉第转子100不能够获得足够的法拉第效应的情况下，也能够通过将第一磁铁2和第二磁铁3以在之间夹着第三磁铁4沿轴方向交替排列的方式配置，来形成多个单位的法拉第转子用磁路401，所以能够以可获得足够的法拉第效应的方式构成法拉第转子400。此外，第二实施方式的其他的效果与第一实施方式相同。
(第二实施方式的变形例)
接着，参照图11，对本发明的第二实施方式的变形例进行说明。在接下来说明的该第二实施方式的变形例的法拉第转子500的情况下，与上述第二实施方式不同，在法拉第转子用磁路501中，将各自具有圆弧状(扇形状)截面形状的磁铁片220和230分别组合8个，来构成1个第一磁铁202和第二磁铁203。
本发明的第二实施方式的变形例的法拉第转子500的法拉第转子用磁路501如图11所示，由具有圆筒形状的2个第一磁铁202、2个第二磁铁203和3个第三磁铁4构成。其中，第一磁铁202和第二磁铁203均具有与上述第一实施方式的第一变形例相同的结构。即，第一磁铁202和第二磁铁203分别由8个磁铁片220和230组合构成。此外，第二实施方式的变形例的其他结构与第二实施方式相同。
另外，本发明的第二实施方式的法拉第转子500的制造工艺中，通过与第一实施方式的第一变形例相同的制造工艺，形成由8个磁铁片220组合而成的2个第一磁铁202、由8个磁铁片230组合而成的2个第二磁铁203和3个第三磁铁4。此外，第二实施方式的变形例的其他制造工艺与第二实施方式相同。
另外，第二实施方式的变形例的效果与第二实施方式相同。
[实施例2]
接着，参照图10和图11，对用于确认上述第二实施方式的变形例的法拉第转子用磁路501的组成而进行的不可逆退磁温度测定进行说明。
(不可逆退磁温度测定)
在不可逆退磁温度测定中，作为对应于图11所示的第二实施方式的变形例的实施例4，制作具备设置有高矫顽力区域4b(参照图10)的3个第三磁铁4的法拉第转子用磁路501。另外，作为相对于实施例4的比较例4，制作具备未设置高矫顽力区域的3个第三磁铁的法拉第转子用磁路。
具体而言，在实施例4和比较例4中，第一磁铁和第二磁铁均由剩余磁通密度为1.30T，矫顽力为1270kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-43SH)构成。另外，第三磁铁由剩余磁通密度为1.14T，矫顽力为2350kA/m的R-Fe-B系烧结磁铁(日立金属株式会社制NMX-33UH)构成。
另外，在实施例4和比较例4中，均采用第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁的截面(Y-Z平面)上的外径L1(参照图10)为50mm、贯通孔的直径L2(参照图10)为5mm的结构。另外，第一磁铁和第二磁铁的X方向上的长度L4(参照图10)为20mm，第三磁铁的X方向上的长度L5(参照图10)为5mm。
另外，在实施例4中，分别在3个第三磁铁4的贯通孔4a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成高矫顽力区域4b。另外，高矫顽力区域4b从贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁4的内部(箭头A方向)形成至3mm的深度(厚度)L6(参照图10)的范围内。
此外，在实施例4和比较例4中，使用双组分混合式粘接剂，将第一磁铁、第三磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第一磁铁、第三磁铁和第二磁铁相互接合，使它们从X1侧向着X2侧依次排列。此时，第一磁铁位于X1侧的第三磁铁(两侧的2个)，配置成磁化方向为箭头X2方向，并且，第一磁铁位于X2侧的第三磁铁(中央侧的1个)，配置成磁化方向为箭头X1方向。
另外，在实施例4和比较例4的法拉第转子用磁路中，在从室温(20℃)起上升至规定的温度(55℃、70℃、80℃和100℃)后，使温度再次降低至20℃，来对法拉第转子用磁路附加温度历史。然后，对附加了温度历史后的磁场强度相对于温度历史附加前的磁场强度的大小(％)进行测定。其结果如下述表3所示。
[表3]
Figure BPA00001443232900271
作为表3所示的实验结果，在3个第三磁铁4中设有高矫顽力区域4b的实施例4中，在80℃以下的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值为附加温度历史前的磁场强度值的99％以上，而在100℃时，附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。也就是说，实施例4的不可逆退磁温度为100℃。认为这种情况的原因在于，在实施例4中，由于在容易发生不可逆退磁的第三磁铁4的贯通孔4a的内周面附近设置有高矫顽力区域4b，因此在80℃以下的温度范围内能够抑制不可逆退磁。
另一方面，在3个第三磁铁未设置高矫顽力区域的比较例4中，在55℃以下的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值为附加温度历史前的磁场强度值的99％以上，而在70℃以上的温度范围内，附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。也就是说，比较例4的不可逆退磁温度为70℃。认为这种情况的原因在于，在比较例4中，在70℃以上的温度范围内，在第三磁铁的贯通孔的内周面附近发生了不可逆退磁。于是，自发生了不可逆退磁的部分起，在第三磁铁的其他区域也发生不可逆退磁，因此附加了温度历史后的磁场强度的值不足附加温度历史前的磁场强度值的99％。
(第三实施方式)
接着，参照图12和图13，对本发明的第三实施方式进行说明。在接下来说明的该第三实施方式的法拉第转子600的情况下，与上述第一实施方式不同，法拉第转子用磁路601的第三磁铁604被与中心轴线1000正交的截面(Y-Z平面)分割为2部分。
本发明的第三实施方式的法拉第转子600的法拉第转子用磁路601如图12和图13所示，圆筒状的第三磁铁604由位于X1侧的圆筒状的磁铁片640和位于X2侧的圆筒状的磁铁片650，在沿着中心轴线1000的轴方向(X方向)上组合而形成。该磁铁片640和650，是由通过第三磁铁604的X方向上的中心的Y-Z平面，将第三磁铁604分割为X1侧和X2侧而形成的。此外，磁铁片640和650是本发明的“第一磁铁片”的一例。
另外，磁铁片640和650分别具有贯通孔640a和650a、高矫顽力区域640b和650b。通过使该贯通孔640a和650a相互连接，形成贯通孔604a。另外，贯通孔640a和650a分别与贯通孔2a和3a连接。此外，贯通孔604a是本发明的“第三贯通孔”的一例。
另外，通过高矫顽力区域640b和650b的组合，形成高矫顽力区域604b。另外，高矫顽力区域640b和650b(高矫顽力区域604b)在在贯通孔640a和650a(贯通孔604a)的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成。此外，高矫顽力区域640b和650b是本发明的“第二高矫顽力区域”的一例。另外，第三实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
接着参照图13对本发明的第三实施方式的法拉第转子600的制造工艺进行说明。
首先，准备与磁铁片640和650对应的2个圆筒状的磁铁体片。然后，在2个磁铁体片的贯通孔640a和650a的内周面的整个区域，分别形成高矫顽力区域640b和650b。之后，将2个磁铁体片在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁2(第一磁铁体)向着第二磁铁3(第二磁铁体)而去的方向(箭头X2方向)上磁化，由此形成图13所示的磁铁片640和650。
此后，将磁铁片640和650以使贯通孔640a和650a相互连接的方式沿轴方向(X方向，参照图1和图2)配置。然后，使用双组分混合式的粘接剂将磁铁片640和650相互接合。由此，形成图13所示的第三磁铁604。此外，第三实施方式的其他制造工艺与第一实施方式相同。
在第三实施方式中，如上述那样，将高矫顽力区域640b和650b分别在磁铁片640的贯通孔640a的内周面和磁铁片650的贯通孔650a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成，由此能够在容易发生不可逆退磁的磁铁片640的贯通孔640a的内周面和磁铁片650的贯通孔650a的内周面的整个区域，分别设置矫顽力比其他部分高的高矫顽力区域640b和650b，因此能够抑制高矫顽力区域604b和第三磁铁604整体的不可逆退磁。另外，由于高矫顽力区域640b和650b的矫顽力高，因此也能够抑制由温度上升引起的不可逆退磁。
另外，在第三实施方式中，如上述那样，由通过第三磁铁604的X方向上的中心的Y-Z平面，将第三磁铁604分割成X1侧和X2侧，由此形成磁铁片640和650，将该磁铁片640和650在轴线方向上组合，形成由高矫顽力区域640b和650b构成的高矫顽力区域604b，并且，高矫顽力区域640b和650b(高矫顽力区域604b)分别在磁铁片640的贯通孔640a的内周面和磁铁片650的贯通孔650a(贯通孔604a)的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成，由此，能够将贯通孔604a的内周面分割到磁铁片640和650，所以与在第三磁铁604的轴方向(X方向)上的厚度大的状态下设置高矫顽力区域604b的情况相比，能够在各个磁铁片640和650的内周面可靠地设置有高矫顽力区域640b、650b。由此，通过将设置有高矫顽力区域640b和650b的磁铁片640和650组合，能够更可靠地形成第三磁铁604的高矫顽力区域604b。此外，第三实施方式的其他效果与第一实施方式相同。
(第四实施方式)
接着，参照图14和图15，对本发明的第四实施方式进行说明。接下来说明的该第四实施方式的法拉第转子700的情况下，与上述第一实施方式不同，法拉第转子用磁路701的第三磁铁704在沿中心轴线1000的轴方向(X方向)上被分割为4部分。
本发明的第四实施方式的法拉第转子700的法拉第转子用磁路701如图14和图15所示，由具有正四棱柱形状的第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704构成。在该第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704的截面(Y-Z平面)的中央，分别形成有具有正方形的截面形状的贯通孔702a、703a和704a(参照图15)。另外，第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704以在Z方向上延伸的方式形成。此外，贯通孔702a、703a和704a分别是本发明的“第一贯通孔”、“第二贯通孔”和“第三贯通孔”的一例。
另外，第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704，分别由通过从中心轴线1000向第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704的外周面侧放射状分割而形成的4个磁铁片720、730和760组合构成。该4个磁铁片720、730和760，在与轴方向(X方向)正交的Y-Z平面上，截面均具有正方形的4角之中与贯通孔702a、703a和704a对应的部分被正方形状地切去的形状。另外，贯通孔702a、703a和704a分别由磁铁片720、730和760周状地组合而形成。
另外，第一磁铁702，通过将在与轴方向(X方向)垂直的方向上磁化的4个磁铁片720组合，而从X1侧看来以中心轴线1000为旋转轴顺时针地磁化。另外，第二磁铁703，通过将在与轴方向(X方向)垂直的方向上磁化的4个磁铁片730组合，而从X1侧看来以中心轴线1000为旋转轴逆时针地磁化。
另外，在4个磁铁片760的贯通孔704a侧的内周面附近，分别形成有高矫顽力区域760b。通过这4个高矫顽力区域760b的组合，形成第三磁铁704的高矫顽力区域704b。此外，高矫顽力区域704b在贯通孔704a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成。此外，第四实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
接着参照图15对本发明的第四实施方式的法拉第转子700的制造工艺进行说明。
首先，准备与4个磁铁片720对应的4个磁铁体片，与4个磁铁片730对应的4个磁铁体片，和与4个磁铁片760对应的4个磁铁体片。其中，12个磁铁体片形成为：与4个磁铁片720对应的4个磁铁体片、与4个磁铁片730对应的4个磁铁体片和与4个磁铁片760对应的4个磁铁体片，分别在形成有贯通孔702a、703a和704a的状态下，磁化方向在图15的空心箭头方向上延伸。
然后，在与4个磁铁片760对应的4个磁铁体片的贯通孔704a侧的内周面附近形成高矫顽力区域760b。之后，将磁铁体片分别在规定的方向(空心箭头方向)上磁化，由此形成4个磁铁片720、4个磁铁片730和4个磁铁片760。
然后，将4个磁铁片720、4个磁铁片730和4个磁铁片760以分别形成贯通孔702a、703a和704a的方式周状地配置。此时，将4个磁铁片720配置成从X1侧看来以中心线1000为旋转轴顺时针磁化。另外，将4个磁铁片730配置成从X1侧看来以中心线1000为旋转轴逆时针磁化。另外，将4个磁铁片760配置成在与轴方向(X方向)平行且从第一磁铁702向着第二磁铁703而去的方向上磁化。然后，将4个磁铁片720、4个磁铁片730和4个磁铁片760分别用双组分混合式的粘接剂相互粘接。由此分别形成第一磁铁702、第二磁铁703和第三磁铁704。此外，第四实施方式的其他制造工艺与第一实施方式相同。
在第四实施方式中，如上述那样，高矫顽力区域704b在第三磁铁704的贯通孔704a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成，由此能够在容易发生不可逆退磁的第三磁铁704的贯通孔704a的内周面的整个区域，设置矫顽力比其他部分高的高矫顽力区域704b，因此能够抑制高矫顽力区域704b和第三磁铁704整体的不可逆退磁。另外，由于高矫顽力区域704b的矫顽力高，因此也能够抑制由温度上升引起的不可逆退磁。
另外，在第四实施方式中，如上述那样，通过将第三磁铁704沿轴方向(X方向)分割，形成4个磁铁片760，通过将该4个磁铁片760组合，在贯通孔704a的内周面的整个区域，以包围内周面的方式层状并且周状地形成由4个高矫顽力区域760b构成的高矫顽力区域704b，在这种情况下，能够将贯通孔704a的内周面分割到4个磁铁片760，因此与在形成有贯通孔704a的状态下在贯通孔704a的内周面设置高矫顽力区域704b的情况相比，能够在4个磁铁片760中的与分割的贯通孔704a的内周面对应的面上，可靠地设置高矫顽力区域760b。由此，通过设置有高矫顽力区域760b的4个磁铁片760的组合，能够更可靠地形成第三磁铁704的高矫顽力区域704b。此外，第四实施方式的其他效果与第一实施方式相同。
(第四实施方式的变形例)
接着，参照图16，对本发明的第四实施方式的变形例进行说明。在接下来说明的该第四实施方式的变形例的法拉第转子800的情况下，与上述第四实施方式不同，法拉第转子用磁路801的第一磁铁802、第二磁铁803和第三磁铁804分别由长方体状的4个磁铁片820、830和870构成。
本发明的第四实施方式的变形例的法拉第转子800的法拉第转子用磁路801如图16所示，第一磁铁802、第二磁铁803和第三磁铁804分别由长方体状的4个磁铁片820、830和870组合形成。另外，在第一磁铁802、第二磁铁803和第三磁铁804的与轴方向(X方向)正交的截面(Y-Z平面)的中央，分别形成有具有正方形的截面形状的贯通孔802a、803a和804a。另外，贯通孔802a、803b和804a分别通过长方体状的4个磁铁片820、830和870周状地组合而形成。此外，贯通孔802a、803a和804a分别是本发明的“第一贯通孔”、“第二贯通孔”和“第三贯通孔”的一例。
此外，第四实施方式的变形例的其他结构、制造工艺和效果与第四实施方式相同。
(第五实施方式)
接着，参照图17，对本发明的第五实施方式进行说明。在接下来说明的该第五实施方式的法拉第转子900的情况下，与上述第一实施方式不同，在法拉第转子用磁路901的第三磁铁904的内周面，以分布范围从两端部4d和4e侧起向着中央部4c侧变大的方式形成高矫顽力区域904b。
本发明的第五实施方式的法拉第转子900的法拉第转子用磁路901如图17所示，在第三磁铁904的贯通孔4a的内周面形成有高矫顽力区域904b。在该高矫顽力区域904b，自贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁904的内部(箭头A方向)的分布范围(深度)，从第三磁铁904的X1侧和X2侧的两端部4d和4e向着中央部4c侧逐渐增大。此外，第五实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
另外，在第五实施方式的制造工艺中，在贯通孔4a的内周面形成高矫顽力区域904b，并使其从贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁904的内部(箭头A方向)而去的分布范围，从第三磁铁904的X1侧和X2侧的两端部4d和4e向着中央部侧4c去而逐渐增大。除此之外，与第一实施方式相同。
在第五实施方式中，如上述那样，使高矫顽力区域904b的从贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁904的内部(箭头A方向)而去的分布范围，从第三磁铁904的X1侧和X2侧的两端部4d和4e向着中央部侧4c去而逐渐增大，由此，能够在容易发生不可逆退磁的第三磁铁904的贯通孔4a的内周面，设置矫顽力比其他部分高的高矫顽力区域904b，因此能够抑制高矫顽力区域904b和第三磁铁904整体的不可逆退磁。另外，由于高矫顽力区域904b的矫顽力高，因此也能够抑制由温度上升引起的不可逆退磁。另外，能够使高矫顽力区域904b在容易因反磁场而发生不可逆退磁的中央部4c中分布在更广的范围，因此能够通过更少的重稀土类元素RH的浓化来更有效地抑制第三磁铁904的中央部4c的不可逆退磁。此外，第五实施方式的其他效果与第一实施方式相同。
此外，本申请中公开的实施方式，在所有的方面均为例示，并不应当认为是对本发明的限定。本发明的技术范围不由上述实施方式的说明、而是由权利要求的范围所表示，并且还包含与权利要求的范围均等的意义及范围内的所有变更。
例如，在上述第一～第五实施方式中，表示了仅在第三磁铁的内周面侧设置高矫顽力区域的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以通过使重稀土类元素RH从第三磁铁的表面的整个区域起扩散至第三磁铁的内部，来在第三磁铁的整个区域设置高矫顽力区域。由此能够进一步抑制第三磁铁整体的不可逆退磁。
另外，在上述第一～第五实施方式中，举例表示了仅在第三磁铁中设置高矫顽力区域的情况，但本发明不限于此。在本发明中，不仅在第三磁铁，在第一磁铁和第二磁铁中也可以设置高矫顽力区域。此时根据图8所示的磁导率系数的分布状态的模拟结果，在第一磁铁和第二磁铁中，优选在贯通孔的内侧面和外周面的轴方向上的中央部设置高矫顽力区域。
另外，在上述第一～第五实施方式中，举例表示了基于RH扩散法，通过使重稀土类元素RH从第三磁铁体和磁铁体片的贯通孔侧起扩散至第三磁铁体和磁铁体片的内部，来形成高矫顽力区域的情况，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将第三磁铁和磁铁片由内径侧磁铁片和外径侧磁铁片构成，通过对内径侧磁铁片的贯通孔的内侧面或内径侧磁铁片的整体实施RH扩散法，来在内径侧磁铁片中形成高矫顽力区域。之后，通过将内径侧磁铁片和外径侧磁铁片粘接来形成第三磁铁和磁铁片。此时，高矫顽力区域优选从贯通孔的内周面向着第三磁铁和磁铁片的内部至少形成至3mm的深度。
另外，在上述第一～第五实施方式中，举例表示了作为第三磁铁，使用具有约2359kA/m的矫顽力的R-Fe-B系烧结磁铁的情况，但本发明不限于此。在本发明中，作为第三磁铁，可以使用具有比约2350kA/m大的矫顽力的R-Fe-B系烧结磁铁，也可以使用R-Fe-B系烧结磁铁以外的磁铁。
另外，在上述第五实施方式中，举例表示了第三磁铁904由一体的磁铁构成的情况，但本发明不限于此。在本发明中，第三磁铁904也可以如第三实施方式的第三磁铁604那样，由Y-Z平面分割为2部分。此时，在根据WO2007/102391中记载的方法，在磁铁片640的贯通孔640a和650的贯通孔650a与作为RH扩散源的块体相对配置的状态下使重稀土类元素RH扩散的情况下，重稀土类元素RH不仅在贯通孔640a和650a的内周面，在与块体相对的面也会扩散。并且，以使磁铁片640的重稀土类元素RH扩散的面和磁铁片650的重稀土类元素RH扩散的面相互相对的方式，使用双组分混合式粘接剂进行接合。由此，能够将重稀土类元素RH扩散至大致整个面的与块体相对的面彼此配置在第三磁铁904的中央部4c。其结果是，能够容易地形成高矫顽力区域904b，并使其从贯通孔4a的内周面起向着第三磁铁904的内部(箭头A方向)而去的分布范围，从第三磁铁904的X1侧和X2侧的两端部4d和4e向着中央部4c侧逐渐增大。
工业可利用性
根据本发明能够适用于将TGG用作法拉第元件的高输出激光器用法拉第转子。

Claims (19)

1.一种法拉第转子用磁路(1、201、301、401、501、601、701、801、901)，在内部配置法拉第转子(100、200、300、400、500、600、700、800、900)的法拉第元件(10)，其特征在于，具备：
包含在轴方向上延伸的第一贯通孔(2a、202a、302a、702a、802a)，在与所述轴方向垂直且离开所述第一贯通孔的方向上磁化的第一磁铁(2、202、302、702、802)；
包含在所述轴方向上延伸的第二贯通孔(3a、203a、303a、703a、803a)，在与所述轴方向垂直且向着所述第二贯通孔而去的方向上磁化的第二磁铁(3、203、303、703、803)；和
配置在所述轴方向上的所述第一磁铁与所述第二磁铁之间，在与所述轴方向平行且从所述第一磁铁向着所述第二磁铁而去的方向上磁化的第三磁铁(4、304、604、704、804、904)，其中，
所述第三磁铁包括以将所述第一贯通孔和所述第二贯通孔连接的方式在所述轴方向上延伸，并在内部配置所述法拉第元件的第三贯通孔(4a、304a、604a、704a、804a、904a)，
在所述第三磁铁的所述第三贯通孔的至少内周面附近设置有所述第一高矫顽力区域(4b、304b、604b、704b、904b)。
2.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
设置于所述第三磁铁的所述第一高矫顽力区域，设置在所述第三磁铁的所述第三贯通孔的内周面中沿所述轴方向的所述第三磁铁的至少中央部(4c)。
3.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
在由所述第一磁铁和所述第二磁铁形成的磁场中的、沿着与所述第一磁铁的磁化方向和所述第二磁铁的磁化方向大致正交的所述轴方向且从所述第二磁铁向着所述第一磁铁而去的方向的所述磁场的附近的第三磁铁的部分，设置有所述第一高矫顽力区域。
4.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第三磁铁由R-T-B系磁铁构成，所述R-T-B系磁铁主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)，
所述第一高矫顽力区域是通过使重稀土类元素在所述第三磁铁的所述第三贯通孔的内周面附近浓化而形成的。
5.如权利要求4所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一高矫顽力区域，是以作为四方晶的R2Fe14B型化合物的主相为主体，并且使由Dy和Tb中的至少任一种构成的所述重稀土类元素扩散到所述主相的外壳部、浓化而形成的。
6.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一高矫顽力区域，以将在内部配置所述法拉第元件的所述第三贯通孔包围的方式周状地设置。
7.如权利要求2所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一高矫顽力区域设置在所述第三贯通孔的内周面的所述轴方向上的整个区域。
8.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一高矫顽力区域形成在与所述轴方向正交且离开所述第三贯通孔的方向上自所述第三贯通孔的内周面起3mm以上的范围。
9.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第三磁铁的所述第一高矫顽力区域以外的部分的矫顽力，为所述第一磁铁和所述第二磁铁的矫顽力以上。
10.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第三磁铁的所述第一高矫顽力区域以外的部分的矫顽力为2350kA/m以上，并且比所述第一高矫顽力区域的矫顽力小。
11.如权利要求2所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
在所述第一高矫顽力区域中，离开所述第三贯通孔的方向上的自所述内周面起的分布范围，从沿所述轴方向的所述第三磁铁的两端部(4d、4e)侧起向着所述中央部侧去而增大。
12.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第三磁铁通过由与所述轴方向正交的面分割而形成，并且，通过将各自设有第二高矫顽力区域(640b、650b)的多个第一磁铁片(640、650)在轴方向上组合，形成由多个所述第二高矫顽力区域构成的所述第一高矫顽力区域，
由所述多个第二高矫顽力区域构成的所述第一高矫顽力区域，设置在所述第三贯通孔的至少所述内周面附近。
13.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一磁铁和所述第二磁铁，以在之间夹着所述第三磁铁沿所述轴方向交替排列的方式配置。
14.如权利要求1所述的法拉第转子用磁路，其特征在于：
所述第一磁铁、所述第二磁铁和所述第三磁铁的与所述轴方向正交的方向上的一端到另一端的距离为第一距离(L1)，
所述第一贯通孔、所述第二贯通孔和所述第三贯通孔的与所述轴方向正交的方向上的一端到另一端的距离为第二距离(L2)，
所述第一距离为所述第二距离的8倍以上20倍以下。
15.一种法拉第转子用磁路的制造方法，所述法拉第转子用磁路具备：包含在轴方向上延伸的第一贯通孔，在与所述轴方向垂直且离开所述第一贯通孔的方向上磁化的第一磁铁；包含在所述轴方向上延伸的第二贯通孔，在与所述轴方向垂直且向着所述第二贯通孔而去的方向上磁化的第二磁铁；和包含以连接所述第一贯通孔和所述第二贯通孔的方式在所述轴方向上延伸、并且在内部配置所述法拉第元件的第三贯通孔，在与所述轴方向平行且从所述第一磁铁向着所述第二磁铁而去的方向上磁化的第三磁铁，该法拉第转子用磁路的制造方法的特征在于，包括：
通过使重稀土类元素从由R-T-B系磁铁构成的所述第三磁铁的所述第三贯通孔的内周面扩散，在所述第三贯通孔的至少内周面附近设置第一高矫顽力区域的工序；和
以使所述第一贯通孔、所述第二贯通孔和所述第三贯通孔在轴方向上连接，并且所述第三磁铁配置在所述轴方向上的所述第一磁铁和所述第二磁铁之间的方式，将所述第一磁铁、所述第二磁铁和所述第三磁铁连接的工序，
其中，所述R-T-B系磁铁主要含有稀土类元素R(以Nd、Pr为主成分，含有50％以上的Nd)、以Fe为主的过渡元素和B(硼)。
16.如权利要求15所述的法拉第转子用磁路的制造方法，其特征在于：
所述设置第一高矫顽力区域的工序，包含通过使所述重稀土类元素从所述第三磁铁的所述第三贯通孔的内周面扩散，在所述第三贯通孔的内周面中的至少所述中央部设置所述第一高矫顽力区域的工序。
17.如权利要求15所述的法拉第转子用磁路的制造方法，其特征在于：
所述设置第一高矫顽力区域的工序，包含以将在内部配置所述法拉第元件的所述第三贯通孔包围的方式周状地设置所述第一高矫顽力区域的工序。
18.如权利要求16所述的法拉第转子用磁路的制造方法，其特征在于：
所述在中央部设置所述第一高矫顽力区域的工序，包含通过使重稀土类元素从所述第三贯通孔的内周面的大致整个面扩散，在所述第三贯通孔的内周面的轴方向上的整个区域设置所述第一高矫顽力区域的工序。
19.如权利要求16所述的法拉第转子用磁路的制造方法，其特征在于：
所述在中央部设置第一高矫顽力区域的工序，包含设置所述第一高矫顽力区域，使得该第一高矫顽力区域的离开所述第三贯通孔的方向上的自所述内周面起的分布范围，从沿所述轴方向的所述第三磁铁的两端部侧起向着所述中央部侧去而增大的工序。
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JPH0736002A (ja) 光学用非相反偏光回転子

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