CN102822916B - 各向异性粘结磁铁的制造方法及其制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现圆环状各向异性粘结磁铁的生产率提高和低价格化的各向异性粘结磁铁的制造方法。本发明的各向异性粘结磁铁的制造方法具备：取向工序，由在填充有磁铁原料的圆环状腔室(c)的外周偶数均等地配置的包含永久磁体的取向磁极体(13、14)施加取向磁场，使稀土类各向异性磁铁粉末进行扇形取向；成形工序，对扇形取向后的磁铁原料进行压缩成形而得到圆环状成形体；和排出工序，将成形体从圆环状腔室中排出，所述制造方法的特征在于，在所述成形工序后且所述排出工序前还具备减磁工序，使所述取向磁极体相对于所述成形体仅在圆周方向上进行相对移动，由与该取向工序时不同磁极的取向磁极体向该成形体施加朝向为消除由所述取向磁场引起的该成形体的磁化的减磁磁场。由此，能够在短时间内制造大量各向异性粘结磁铁。

Description

各向异性粘结磁铁的制造方法及其制造装置
技术领域
本发明涉及适于制造高性能的圆环状各向异性粘结磁铁的制造方法及制造装置。
背景技术
对于将由稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂构成的混合物压缩成形而得到的各向异性粘结磁铁(以下适当称为“粘结磁铁”)而言，即使小型时也能够得到高磁通密度，并且制成薄壁时的形状自由度也大。因此，作为在强烈要求高输出化和节能化以及小型化和轻量化等的多极电动机中使用的励磁用永久磁铁，粘结磁铁的需求正在增加。伴随着该需求增加，粘结磁铁的低价格化的要求也不断增强。
作为粘结磁铁的主要原料的稀有元素(稀土类元素等)难以廉价地获得。因此，为了应对粘结磁铁的低价格化，重要的是提高粘结磁铁的量产性。具体而言，重要的是缩短制造每一个粘结磁铁所需的时间(所谓的生产节拍)。为了缩短该生产节拍，有效的是在粘结磁铁的制造工序中提高每一个工序所需的时间(工序时间)长的取向工序以及成形工序(将两者一并适当称为“磁场中成形工序”)的效率。
在此，取向工序是对填充在成形模具的腔室内的混合物施加磁场(取向磁场)而使各向异性磁铁粉末的构成粒子沿易磁化轴的朝向进行排列的工序。多数情况下，稀土类各向异性磁铁粉末本身原本不易以矫顽力较大的方式进行取向。但是，该构成粒子(以下适当称为“磁铁粒子”)能够在软化或熔融后的粘合树脂中旋转或移动，因此，使结晶的易磁化轴沿取向磁场的朝向进行定向。为了得到高磁通密度的各向异性粘结磁铁，这样的取向工序是不可缺少的。但是，与磁化工序和组装工序等不同，就由混合物的加热等引起的粘合树脂的软化、磁铁粒子的取向(移动)这样的各过程而言，自然需要相应的时间。因此，仅仅通过缩短取向工序的工序时间，难以大幅缩短生产节拍。
因此，为了缩短生产节拍，有效的是增加每一次取向工序的处理数(所谓的批量处理)、缩短每一个粘结磁铁的平均的工序时间。此时，如果进行现有设备的大幅变更、装置的大型化，反而会使制造成本上升，从而无法实现粘结磁铁的低价格化。因此，为了在有效利用现有设备的同时增加磁场中成形工序中的处理数，有效的是压缩每一个粘结磁铁(的成形体)所需的处理空间。因此考虑，将以往用于施加取向磁场的电磁线圈(电磁铁)变更为永久磁铁。例如，下述专利文献1~5中有与此相关的记载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-59993号公报
专利文献2：日本特开平8-111337号公报
专利文献3：日本特开2004-23085号公报
专利文献4：日本特开平11-87164号公报
专利文献5：WO2006/1304号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1中提出了利用将磁力方向为半径方向的第一永久磁铁与磁力方向为圆周方向的第二永久磁铁交替地配置在成形模具(腔室)的外周而形成的磁场中成形装置来制造四极成形体的方案。根据该装置，第一永久磁铁的漏磁通由第二永久磁铁有效地移向半径方向的取向磁场，从而能够进行更高效的取向。
但是，专利文献1以注射成形或挤出成形作为前提，并不涉及压缩成形。具体而言，对于注射成形或挤出成形而成的成形体而言，为了确保预定的尺寸、防止变形，必须进行冷却固化然后取出，但压缩成形而成的成形体在粘合树脂的固化前取出。因此，在专利文献1的情况下，不会产生在压缩成形而成的成形体中产生的问题，专利文献1与进行压缩成形的情况相比前提不同。
专利文献2提出了以永久磁铁作为磁场源而进行磁场中成形后、使该永久磁铁旋转的同时从成形体上拉开的方案。由此，成形体被消磁，能够在保持形状的状态下取出而不会因自身的磁力导致自身崩解。但是，为了进行使永久磁铁在相对于成形体高速旋转的同时远离这样的复杂动作，需要与其相当的复杂装置和空间。这样，结果无法实现装置的小型化，而且会使处理数增加而难以降低粘结磁铁的生产节拍。顺便说一下，与以往进行的电磁的消磁方法同样，如上所述的复杂动作是为了进行使磁通密度B大致结束在零的消磁(该公报的[0036]段落)。
专利文献3中有如下记载：通过在取向磁场中使用永久磁铁，使用现有尺寸的模具时也可以一次得到多个成形体(该公报的[0026]、图6和图7)。但是，与专利文献1的情况同样，关于在进行磁场中成形后将成形体从模具中取出没有任何记载，在该状态下无法简单地实现粘结磁铁的生产节拍的缩短及其低价格化。
专利文献4中记载了一种稀土类烧结磁铁的成形方法，其中，为了利用小型设备制造微小的磁铁，在以永久磁铁作为磁场源使喷雾造粒而成的含稀土类的合金粉末进行取向的同时对该合金粉末进行压缩成形，然后，使用与取向装置分开的消磁装置，使该磁场反转而进行消磁，并取出成形体。但是，专利文献4涉及微小尺寸的烧结磁铁的成形体，而不涉及在粘合树脂完全固化前取出的粘结磁铁的成形体。
专利文献5中记载了一种磁轭一体型稀土类粘结磁铁的制造方法，其中，通过利用回弹将粘结磁铁的成形体压入环状磁轭中，在不使用胶粘剂的情况下使两者一体化。但是，专利文献5中，对于构成该成形体的稀土类磁铁粉末为各向异性磁铁粉末、进行取向处理以及进行消磁或减磁没有任何记载。另外，当然在专利文献5中也完全没有关于使其进行扇形取向、以及使永久磁铁为取向磁场的磁场源、成形体的自身崩解性和保形性的记载等。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供能够实现圆环状各向异性粘结磁铁的量产性的提高和其低价格化的各向异性粘结磁铁的制造方法及其制造装置。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题而进行了深入的研究，并反复进行了试验，结果发现，在进行对于制造圆环状各向异性粘结磁铁必要的取向工序时，使用永久磁铁作为取向磁场的磁场源，在该取向磁场中成形(磁场中成形)后，使该永久磁铁相对于所得到的成形体进行相对旋转，由此进行成形体的减磁，然后取出成形体。通过发展该成果，本发明人完成了如后所述的各种发明。
《各向异性粘结磁铁的制造方法1》
(1)本发明的各向异性粘结磁铁的制造方法具备：填充工序，将包含一种以上稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂的磁铁原料填充到环状腔室中；取向工序，由以永久磁铁作为磁场源而在该环状腔室的外周以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置的取向磁极体对该环状腔室内的磁铁原料施加取向磁场，在处于软化状态或熔融状态的该粘合树脂中使该稀土类各向异性磁铁粉末进行取向；成形工序，使该取向工序中或该取向工序后的磁铁原料成形而得到圆环状成形体；和排出工序，将该成形体从该环状腔室中排出，所述制造方法的特征在于，在上述成形工序后且上述排出工序前还具备减磁工序，该减磁工序使上述取向磁极体相对于上述成形体仅在圆周方向上进行相对移动，由与上述取向工序时不同磁极的取向磁极体对上述成形体施加消除朝向为由上述取向磁场引起的该成形体的磁化的减磁磁场。
(2)根据本发明，首先，使用永久磁铁作为取向磁场的磁场源，因此，与使用电磁线圈等的情况相比，就每一个成形体而言，能够使模具和装置等非常小型。因此，能够在使用与以往同等尺寸的设备的同时实现圆环状各向异性粘结磁铁(适当称为“粘结磁铁”)的高效的量产化。
通过以永久磁铁作为取向磁场的磁场源的磁场中成形而得到的本发明的圆环状成形体，成为N极和S极在圆周侧面交替分布的状态。将该成形体在成形后立刻直接从环状腔室(以下适当称为“腔室”)中取出时，成形体可能会由于作用于自身的磁极之间的引力而发生自身崩解。即，对于刚进行成形工序后的成形体而言，保持自身形状的保形性不充分。当然也可以考虑，使成形工序后的成形体在环状腔室内充分地冷却而使粘合树脂固化，或者，在粘合树脂为热固性树脂时，进行固化热处理而使粘合树脂固化等。但是，这样的方法中，至少从现状的技术水平而言，会导致粘结磁铁的生产节拍的延长等，因此不优选。
因此，本发明中，在将成形工序后的成形体从腔室中排出的排出工序前，进行使成形体的磁化减少的减磁工序。由此，使作用于成形体自身的磁极之间的引力降低，从而能够在保持形状的状态下从腔室中取出。在此，本发明的减磁工序中，使在取向工序中使用的取向磁极体与成形工序后的成形体在圆周上的对应位置相对地变更。即，将取向工序中作为取向磁场的磁场源使用的永久磁铁作为减磁工序中消除由取向工序赋予成形体的磁化的减磁磁场的磁场源来利用。
(3)该减磁工序中，基本上使取向磁极体相对于成形体在圆周方向上进行相对移动，在取向工序时和减磁工序时，仅仅使成形体与取向磁极体在圆周上的对应位置相对地变更。例如为四极交替取向的成形体时，如果使其相对旋转相当于一个磁极的角度(磁极单位角：用360°除以磁极数而得到的角度)即90°，则能够容易地对成形体施加减磁磁场，从而能够使成形体的磁化减少。根据该减磁工序，无需使取向磁极体相对于取向工序时一定上下移动，也无需使取向磁极体进行任何旋转，更无需使取向磁极体在上下移动的同时进行高速旋转。这样，通过使用永久磁铁作为取向磁场源并且作为减磁磁场源，能够实现粘结磁铁的生产节拍的缩短和低价格化。
在此，在本发明的情况下，无需使取向磁极体进行任何旋转，但不限制其旋转量。只不过从实现粘结磁铁的生产节拍的缩短的观点出发，只要使取向磁极体仅以取向工序后的成形体的减磁所需的量进行旋转即足够。因此，上述减磁工序优选为从上述取向工序时开始使该取向磁极体相对于该成形体仅相对旋转磁极单位角的奇数倍的工序，所述磁极单位角为用于使所配置的上述取向磁极体的磁极相对于上述成形体反转所需的最小角度。
另外，排出工序优选为在将该成形体从该环状腔室中排出的同时压入配置为与环状腔室同轴且具有能与上述成形体的外周面接触的内周面的筒体的压入工序。在制造筒体中组装有粘结磁铁的产品的情况下，通过将成形工序后的成形体直接组装到筒体中来实现制造工序的简化。例如，在筒体为电动机的磁轭、外壳的情况下，能够缩小磁轭与磁铁的气隙、磁铁与电枢之间的气隙，因此优选。
在此，本说明书中所称的“压入”是指将具有比筒体的内径大的外径的成形体嵌入该筒体中。此时的成形体的外径是指从环状腔室中排出后立刻单独取出的处于保形状态的成形体的外径。需要说明的是，本说明书中所称的“嵌入”是包括上述“压入”和间隙嵌入等的上位概念。因此，只要没有特别说明，则“嵌入”包括“压入”。
另外，对于被压入的成形体是否为弹性体没有限定。如果粘合树脂完全固化时，则可以认为被压入的成形体显示出作为弹性体的特性。具体而言可以认为，被压入的成形体由于伴随弹性变形而产生的应力在成形体与筒体之间起作用而被固定在筒体中。另一方面，如果粘合树脂未固化时，则可以认为仅显示出塑性体的特性或者显示出塑性体和弹性体两者的特性。具体而言可以认为，被压入的成形体追随筒体的内部形状而发生变形，密合在筒体的内周面上，从而容易地固定到筒体中。
需要说明的是，本说明书中所称的“固化”，只要没有特别说明，则除了由热固性树脂构成的粘合树脂发生热固化的情况之外，还包括处于软化状态或熔融状态的粘合树脂发生冷却固化的情况。在将成形体从环状腔室中排出时，如果粘合树脂发生固化，则成形体已经具有保形性，因此，不需要一定进行上述减磁工序，也可以通过如下所述的制造方法来得到各向异性粘结磁铁。
《各向异性粘结磁铁的制造方法2》
(1)除了上述制造方法之外，粘结磁铁的生产节拍的缩短和低价格化也可以通过如下所述的本发明的制造方法来实现。
即，本发明可以为一种各向异性粘结磁铁的制造方法，具有：填充工序，将包含一种以上稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂的磁铁原料填充到环状腔室中；取向工序，由以永久磁铁作为磁场源而在该环状腔室的外周以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置的取向磁极体对该环状腔室内的磁铁原料施加取向磁场，在处于软化状态或熔融状态的该粘合树脂中使该稀土类各向异性磁铁粉末进行取向；成形工序，使该取向工序中或该取向工序后的磁铁原料成形而得到圆环状成形体；和排出工序，将该成形体从该环状腔室中排出，所述制造方法的特征在于，上述排出工序为在将上述成形体从上述环状腔室中排出的同时嵌入配置为与上述环状腔室同轴且具有能与上述成形体的外周面接触的内周面的筒体中的嵌入工序。
(2)本发明中，通过将成形工序后的成形体收纳在具有与其外部形状相适合的内部形状的筒体内，能够将其从腔室中排出。即，即使为磁化后的成形体，也能利用筒体来确保成形体的保形性，从而防止成形体的自身崩解。在此，上述筒体优选为由磁性材料构成的磁性筒体。嵌入软磁性筒体(磁性筒体)中的成形体与成形体单体或嵌入由非磁性材料构成的非磁性筒体中的成形体相比，发挥作用的磁路以更小的方式构成。即，从在取向工序后的成形体中形成的一个磁极至其邻接的磁极的磁环缩小。结果，邻接的磁极之间相互的磁吸引力减小，能更容易地确保成形体的保形性，从而能更有效地防止成形体的自身崩解。另外，优选将成形体压入筒体中。由于没有气隙，因此，磁环高效地形成，从而能更高效地防止成形体的自身崩解。
将这样的磁环的情形示于图16A和图16B中。图16A表示将取向工序后的成形体G嵌入软磁性筒体M中时的闭合磁环。图16B表示取向工序后的成形体G的开放磁环。需要说明的是，构成软磁性筒体的“软磁性材料”在严格意义上不需要为软磁性材料，可以是略微磁化后的材料。可以说该软磁性材料只要是剩余磁化比取向工序后的成形体弱的永久磁铁即可。在这样的含义下，“软磁性材料”可以改称为“磁性材料”，“软磁性筒体”可以改称为“磁性筒体”。
总之，通过设置如上所述的嵌入工序，即使为刚进行成形工序后的成形体，也能够从腔室中立刻取出，从而能够实现粘结磁铁的生产节拍的缩短和低价格化。
(3)该情况下，将成形工序后的成形体从腔室中排出时不一定需要进行减磁或消磁。但是，如果考虑排出后的成形体的处理性和之后的工序等，则优选对成形体进行减磁或消磁。因此，本发明中，在上述嵌入工序中或上述嵌入工序后优选具备消磁工序，该消磁工序对嵌入到上述筒体内的成形体施加消除朝向为由上述取向磁场引起的磁化的消磁磁场。另外，也可以将上述减磁工序和嵌入工序组合来代替消磁工序。由此，能够防止搬运等中的异物附着。
需要说明的是，“减磁”或“消磁”是指使因取向磁场而形成的成形体的磁化减少或消除，基本上是通用的概念。但是，本说明书中，在能够实现几乎完全无磁场时称为“消磁”，在不是完全无磁场时称为“减磁”。顺便说一下，几乎完全无磁场通过利用例如使用所谓的消磁线圈和消磁电源的共振衰减进行消磁而实现。
(4)通过本发明得到的圆环状各向异性粘结磁铁即使在薄壁时也具有高磁通密度，因此，适合于强烈要求小型轻量化的电动机。在将成形体固定到电动机的磁轭(筐体等)中的情况下，可以利用胶粘剂等进行胶粘。但是，为了缩小磁轭与粘结磁铁的气隙和电动机的转子与定子之间的气隙等，优选将成形体嵌入或压入磁轭中。而且，更优选通过之后的热固化处理(固化热处理)等使成形体以及粘结磁铁与磁轭一体化。因此，在上述软磁性筒体为电动机的磁轭(筐体、壳体等)时，能同时进行成形体的排出和成形体向电动机的磁轭中的组装，从而整体的生产节拍缩短，因此优选。
《各向异性粘结磁铁的制造装置》
本发明不仅可以理解为上述各向异性粘结磁铁的制造方法，而且也可以理解为适于实施该制造方法的制造装置。
(1)即，本发明可以为一种圆环状各向异性粘结磁铁的制造装置，具备：圆筒状或圆柱状的磁芯；包围该磁芯并且与该磁芯之间形成环状腔室的成形模具；和靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置并且包含能够向该环状腔室提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，所述制造装置的特征在于，还具备仅使上述环状腔室与上述取向磁极体在圆周上的对应位置相对地变更的驱动单元。
(2)另外，本发明可以为一种圆环状各向异性粘结磁铁的制造装置，具备：圆筒状或圆柱状的磁芯；包围该磁芯并且与该磁芯之间形成环状腔室的成形模具；和靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置并且包含能够向该环状腔室提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，所述制造装置的特征在于，还具备将在上述环状腔室内成形而得到的成形体从该环状腔室中排出的同时嵌入配置为与该环状腔室同轴且具有能与上述成形体的外周面接触的内周面的筒体中的嵌入单元。
《其他》
(1)形成在圆环状成形体或粘结磁铁的圆周侧面的磁极数只要为2以上(2、4、6、8、10等)则没有特别限定。如果考虑使用粘结磁铁的设备的高性能化、高效化等，则优选其磁极数为4以上(4、6、8、10等)。
(2)本发明的各向异性粘结磁铁的制造方法中，除了上述填充工序、取向工序、成形工序之外，还可以具备：对成形体进一步进行压缩(加热压缩)而使其致密化的致密化工序；使磁铁原料中使用的热固性树脂强固地固化的固化热处理工序；使成形体磁化而制成圆环状各向异性粘结磁铁的磁化工序；和防蚀处理工序等。各工序可以独立地进行，也可以合并或者同时进行。另外，填充到环状腔室中的磁铁原料可以为将稀土类各向异性磁铁粉末与粘合树脂进行混炼并造粒而成的混合物，也可以为预先对包含称取的稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂的混合物进行压缩成形而形成的预成形体等。
(3)本发明的成形工序可以是用上冲头和下冲头对填充到环状腔室中的磁铁原料进行压缩成形的压缩成形工序，也可以是对填充到由可动模具和固定模具形成的环状腔室中的磁铁原料进行冷却固化的注射成形工序。另外，粘合树脂并不限于热固性树脂，也可以为热塑性树脂。
(4)本发明中所称的“软化状态”或“熔融状态”没有严格区分。总而言之，只要是将树脂加热后使其粘性降低而达到使稀土类各向异性磁铁粉末的各粒子能够进行旋转、移动等的状态即充分。
(5)本发明中所称的“取向磁极体”以永久磁铁作为磁场源而在环状腔室的外周以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置，一个取向磁极体使环状腔室产生辐射方向的磁场。该取向磁极体可以在取向工序时和减磁工序时改变对环状腔室施加的磁场的朝向而反转。因此，仅在取向工序或减磁工序中的一个工序时对环状腔室施加期望的辐射方向的磁场的磁极体，可以认为不包括在本发明的取向磁极体中。在这样的范围内，取向磁极体可以仅是作为其磁场源的永久磁铁，也可以是将转接该磁场的磁轭与永久磁铁组合而成的磁极体。该永久磁铁可以为单个也可以为多个，在永久磁铁为多个的情况下，它们的形态和材质可以为单种，也可以为多种。
需要说明的是，通过将永久磁铁作为取向磁极体的磁场源，能够快速地从取向工序转换至减磁工序，从而容易缩短粘结磁铁的生产节拍。另外，构成取向磁极体的永久磁铁和磁轭可根据压缩成形时由成形模具受到的应力水平来适当选择材质、形态、组合等。
(6)本发明中所称的“取向”是指使磁铁粒子以易磁化轴沿取向磁场的方式进行排列，并不限定具体的取向状态。如上所述，如果是在取向磁极体以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置的情况下，则由于该取向而交替产生由易磁化轴在半径方向(辐射方向)上向外排列分布的磁铁粒子群构成的第一区域以及由易磁化轴在半径方向(辐射方向)上向内排列分布的磁铁粒子群构成的第二区域。反言之，至少形成这样的第一区域和第二区域即可，除此以外不限定具体的取向状态。因此，也不限定形成在上述区域之间的过渡区域内的取向状态。但是，在本发明的粘结磁铁用于电动机的励磁用途等的情况下，在过渡区域内以使易磁化轴的朝向平滑改变的方式分布磁铁粒子时，能够实现电动机输出的提高和稳定等，因此优选。因此，本发明中所称的取向优选为所谓的扇形取向(定义如后所述)。
(7)本发明中的“筒体”只要具有使圆环状成形体嵌入的内部形状(筒内形状)，则其外部形状(截面外形)可以为圆形、方形、角形等中的任意一种形状。另外，“筒体”的内部形状并不限于简单的圆筒内面形状，也可以为具有凸部(支撑部)的“山”型形状。
(8)“环状腔室”的轴向横截面形状不仅可以为圆环状，也可以为方形、六角形或八角形等角形。同样，“成形模具”的轴向横截面形状也不仅可以为圆筒状，也可以为方形、六角形或八角形等角形。在根据本发明主旨的范围内均可以采用各种形状。
附图说明
图1是表示环状粘结磁铁的扇形取向的横截面图。
图2是第一实施例的模具的横截面图。
图3是使该模具旋转一个磁极的量时的横截面图。
图4是表示由该模具产生的取向磁场的横截面图。
图5是表示使该模具旋转一个磁极的量时的减磁磁场的横截面图。
图6是表示使该模具旋转至磁极之间中央时的减磁磁场的横截面图。
图7是表示减磁曲线的图。
图8是第二实施例的模具的横截面图。
图9是使该模具旋转一个磁极的量时的横截面图。
图10是第三实施例的模具的立体图。
图11是使第四实施例的模具旋转时的立体图。
图12是使第四实施例的成形体旋转时的立体图。
图13是表示第五实施例的成形体的排出工序的纵剖面图。
图14是表示第五实施例的成形体的排出工序的另一纵剖面图。
图15是表示第六实施例的成形体的嵌入工序的纵剖面图。
图16A是表示将取向工序后的成形体嵌入到软磁性筒体中时的闭合磁环的磁力线图。
图16B是表示取向工序后的成形体单独的开放磁环的磁力线图。
图17是使模具的可动部进行无磁场配置时的横截面图。
图18是表示模具的可动部的旋转角与圆环状腔室中产生的磁场的关系的说明图。
标号说明
1      模具
11     磁芯
12     成形模具
13     中间磁轭
14     主要永久磁铁(取向磁极体)
15     第一辅助永久磁铁
16     第二辅助永久磁铁
17     背磁轭
c      圆环状腔室
G      成形体
M      软磁性筒体
具体实施方式
列举发明的实施方式对本发明更详细地进行说明。本说明书中说明的内容不仅可以涉及各向异性粘结磁铁的制造方法，而且还涉及其制造装置。可以在上述本发明的构成中加入从本说明书中记载的构成中任意选择的一个或两个以上。关于与方法相关的构成，如果作为方法限定产品来理解，则也可以得到与“物”相关的构成。
(1)磁铁原料
磁铁原料包含一种以上的稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂。具体而言，例如为：稀土类各向异性磁铁粉末与树脂粉末的混合粉末、将该混合粉末进行加热混炼而成的混合物、对该混合粉末或混合物进行压缩成形而成的预成形体或者稀土类各向异性磁铁粉末与熔融的树脂的混合体等。顺便说一下，磁铁原料不仅可以包含稀土类各向异性磁铁粉末和树脂，而且还可以包含润滑剂、固化剂、固化助剂、表面活性剂等添加剂。
稀土类各向异性磁铁粉末的组成、种类等没有限定，也可以采用公知的任意一种磁铁粉末。例如，作为代表性的稀土类各向异性磁铁粉末，有：Nd-Fe-B系磁铁粉末、Sm-Fe-N系磁铁粉末、SmCo系磁铁粉末等。这些磁铁粉末可以通过所谓的急冷凝固法制造，也可以通过氢化处理法(d-HDDR法、HDDR法)制造。稀土类各向异性磁铁粉末不仅可以为一种，也可以为多种。例如，可以将平均粒径较大的粗粉末(例如，1~250μm)和平均粒径较小的细粉末(例如，1~10μm)进行混合而成。另外，磁铁原料可以包含稀土类各向异性磁铁粉末以外的磁铁粉末。例如为各种各向同性磁铁粉末、铁氧体磁铁粉末等。
粘合树脂可以使用包含橡胶的公知的材料。例如为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂等热固性树脂。粘合树脂的存在方式没有限定。例如，可以在稀土类各向异性磁铁粉末的粒子表面上以粉末状附着，也可以在该粒子表面上以膜状附着。另外，粘合树脂在取向工序时形成软化状态或熔融状态而有助于稀土类各向异性磁铁粉末的取向。通常使用加热而软化等的粘合树脂，也可以使用处于从室温状态至软化状态或熔融状态的粘合树脂。另外，在通过注射成形得到各向异性粘结磁铁的情况下，粘合树脂可以为热塑性树脂。
为了改善成形体的脱模性、成形时机的调节、磁铁粉末与熔融树脂的润湿性和密合性等，可以配合少量的各种添加剂。这样的添加剂有：各种金属皂、醇类润滑剂等润滑剂、钛酸酯类或硅烷类的偶联剂、各种固化剂、各种固化促进剂等。
稀土类各向异性磁铁粉末与树脂的混合比例以体积比计为磁铁粉末：约76体积%~约90体积%、树脂与添加剂的合计：约10体积%~约24体积%。如果以质量比计，则为磁铁粉末：约90质量%~约99质量%、树脂与添加剂的合计：约1质量%~约10质量%。
(2)各向异性粘结磁铁
本发明的各向异性粘结磁铁只要为筒状或环状，则其尺寸、磁特性、用途等没有限定。代表性的用途为电动机的励磁。该电动机有直流(DC)电动机、交流(AC)电动机等。各向异性粘结磁铁的配置位置可以为转子(rotor)侧，也可以为定子(stator)侧，相对于定子可以为内周侧也可以为外周侧。
实施例
《各向异性粘结磁铁》
(1)作为本发明的各向异性粘结磁铁的一例，提出了配置在四极DC有刷电动机的筐体内的薄壁圆环状励磁用永久磁铁。具体而言，励磁用永久磁铁是具有图1所示的横截面的环状粘结磁铁R。环状粘结磁铁R通过将包含Nd-Fe-B系稀土类各向异性磁铁粉末(适当称为“磁铁粉末”)和粘合树脂的混合物(磁铁原料)进行填充、加热、取向、压缩、成形、热固化以及磁化而得到。该环状粘结磁铁R通过进行扇形取向而在圆周侧面形成四个磁极(A极~D极)。各磁极由主极部Ia、Ib、Ic、Id和形成在邻接的主极部之间的过渡部IIab、IIbc、IIcd、IIda构成。将各个主极部和过渡部中环状粘结磁铁R的构成粒子(磁铁粒子)进行取向的朝向(易磁化轴的朝向)在图1中用箭头表示。
(2)在此，取向是指稀土类各向异性磁铁粉末的构成粒子(磁铁粒子)朝向取向磁场进行移动或旋转而以易磁化轴沿取向磁场的方向的方式进行排列。扇形取向是指磁铁粒子在主极部以易磁化轴朝向圆周侧面的法线方向的方式分布，且磁铁粒子在过渡部以如下方式分布，即，易磁化轴在接近中位点的同时慢慢转向圆周切线方向，在中位点变为圆周切线方向后，易磁化轴在远离中位点的同时慢慢转向圆周侧面的法线方向。就易磁化轴的朝向根据位置而发生变化这一点而言，扇形取向与易磁化轴全部朝向辐射(放射)方向的辐射取向不同。需要说明的是，即使为扇形取向，在主极部与过渡部的边界附近磁铁粒子的易磁化轴的朝向也不会临界性地发生变化，而是平滑地发生变化。
《各向异性粘结磁铁的制造》
关于环状粘结磁铁R的制造方法等是公知的，例如，在已说明的专利文献3中也详细地进行了记载。在此，主要对与本发明有关的部分进行说明。即，对能够将使用永久磁铁作为取向磁场源进行磁场中成形而得到的成形体在保形的同时排出的模具或方法详细地进行说明。
[实施例1]
(1)将能够用于本发明的制造方法的模具1的横截面示于图2中。需要说明的是，图2中仅示出了一个模具1，在实际的制造装置的冲模中纵横排列有多个该小型模具1。由此，在节省空间内，能够进行成形体的批量处理。
(2)模具1包括：由磁性材料构成且兼作中央磁轭的圆柱状磁芯11；在该磁芯11的外周以同轴的方式配置的由非磁性材料构成的圆筒状成形模具12；均等地配置在成形模具12的外周面侧的四个部位的扇形的由磁性材料构成的中间磁轭13a、13b、13c、13d(统称为“中间磁轭13”)；分别配置在该中间磁轭13的外周面侧的扇形的主要永久磁铁14a、14b、14c、14d(统称为“主要永久磁铁14”)；在邻接的中间磁轭13a、13b、13c、13d的间隙中以与其外周侧面重合的方式存在的扇形的第一辅助永久磁铁15a、15b、15c、15d(统称为“第一辅助永久磁铁15”)；在第一辅助永久磁铁15的外周侧分别配置并且在主要永久磁铁14的间隙中以与其外周侧面重合的方式存在的扇形的第二辅助永久磁铁16a、16b、16c、16d(统称为“第二辅助永久磁铁16”)；以及以与主要永久磁铁14和第二辅助永久磁铁16的外周侧面接触的方式配置的圆筒状背磁轭17。
在磁芯11与成形模具12之间形成圆环状腔室c(环状腔室、筒状腔室)。通过利用设置为与该圆环状腔室c同轴的圆筒状的上冲头和下冲头(未图示)对填充到圆环状腔室c中的混合物进行压缩成形，得到作为环状粘结磁铁R的环状成形体。
主要永久磁铁14相当于本发明中所称的取向磁极体。由主要永久磁铁14通过中间磁轭13对圆环状腔室c施加取向磁场。就这一点而言，可以将中间磁轭13包括在取向磁极体内加以考虑。在此，成形模具12由非磁性材料构成，因此，可以在磁路在成形模具12中不发生短路的情况下使取向磁场可靠地到达圆环状腔室c中。但是，如果成形模具12为磁性材料，则在对成形体进行扇形取向的情况下，可以使过渡部的易磁化轴更连续且更平滑地发生变化。就这一点而言，成形模具12更优选为磁性材料而不是非磁性材料。主要永久磁铁14在半径方向上具有N极和S极，邻接的主要永久磁铁14a、14b、14c、14d之间的极性相反。将利用这些主要永久磁铁14形成的取向磁场的朝向在图2中用空心箭头表示。
第一辅助永久磁铁15a、15b、15c、15d和第二辅助永久磁铁16a、16b、16c、16d抑制在中间磁轭13和主要永久磁铁14在圆周方向上的磁通泄漏。因此，第一辅助永久磁铁15和第二辅助永久磁铁16各自在圆周方向上具有N极和S极。具体而言，例如，中间磁轭13a和主要永久磁铁14a的内周侧为N极，外周侧为S极，在形成朝向圆环状腔室c的中心的取向磁场的情况下，为了形成从两侧夹持该取向磁场的朝向的磁场，使第一辅助永久磁铁15a、15d以及第二辅助永久磁铁16a、16d的N极配置在内侧(相向侧)，使S极配置在外侧(背向侧)。由此，由中间磁轭13a和主要永久磁铁14a产生的取向磁场在圆周方向上的泄漏得到抑制，朝向圆环状腔室c的中心进行集中。其他中间磁轭13、主要永久磁铁14、第一辅助永久磁铁15以及第二辅助永久磁铁16的关系也同样。
在此，第一辅助永久磁铁15或第二辅助永久磁铁16对磁铁粉末的取向作出贡献，但对后述的减磁磁场的形成基本上没有贡献。因此，本实施例中，“取向磁极体”不包括第一辅助永久磁铁15和第二辅助永久磁铁16。
背磁轭17使主要永久磁铁14的各个外周面进行磁连接，由此，在模具1内构成闭合的磁路。本实施例中，将圆筒状背磁轭17分开设置，但对于多个模具可以通用。
(3)模具1分割为由中间磁轭13和第一辅助永久磁铁15构成的内周部以及由主要永久磁铁14和第二辅助永久磁铁16构成的外周部。分割后的内周部与外周部可以以圆形分割线11(L-one)进行相对旋转。本实施例中，将该内周部作为固定部，将该外周部作为可动部。需要说明的是，本实施例中，背磁轭17成为可动部，但也可以使背磁轭17作为固定部。图3中示出了使该可动部向左旋转90°(磁极单位角)而形成的状态。由此，使施加在圆环状腔室c的磁场的朝向发生反转，从而形成新的磁极(极A'~极D')。需要说明的是，可动部可以由具备编码器等的能够控制旋转角的电动机进行直接驱动，也可以通过与该电动机连动的齿轮和带齿带等进行驱动。这样的能够控制旋转角的电动机相当于本发明中所称的驱动单元。
但是，在半径方向上邻接的第一辅助永久磁铁15和第二辅助永久磁铁16在圆周方向上的磁场的朝向通过可动部的90°旋转而成为彼此相对的朝向(消除磁通的朝向)。因此，由中间磁轭13和主要永久磁铁14在半径方向上穿出的磁场没怎么被第一辅助永久磁铁15和第二辅助永久磁铁16集中，与使可动部进行90°旋转前的磁场相比降低。在图4中用粗线箭头表示使可动部旋转前施加到圆环状腔室c的取向磁场(磁通)。另外，在图5中用粗线箭头表示使可动部旋转后施加到圆环状腔室c的减磁磁场(磁通)。需要说明的是，在图4和图5中，仅对模具1的1/4部分进行了例示，但对于其他部分也同样。这样如果提供与取向磁场的朝向相反且比取向磁场小的减磁磁场，则可以确认到成形体当然(如上所述)被减磁，从而使成形体未崩解。
使用该模具1时，成形体的成形和排出如下进行。首先，使模具1形成图2或图4所示的配置(将其称为“取向配置”)，将混合物填充到圆环状腔室c中(填充工序)。对该填充的混合物进行加热而进行取向(取向工序)。通过对该状态的磁铁原料进行压缩成形而得到成形体(成形工序)。
接着，使模具1形成图3或图5所示的旋转后的配置(将其称为“减磁配置”)。由此，对被磁化的成形体施加反向的磁场(减磁磁场)。这样，即使成形体残留有些许磁化，也可使成形体的磁化与刚进行成形后相比显著减少(减磁工序、消磁工序)。在该减磁后使下冲头上升时，使成形体容易地从圆环状腔室c中排出(排出工序)而不会因自身的磁力而发生自身崩解。
(4)如图4和图5所示，在模具1的可动部的旋转角为由中间磁轭13和主要永久磁铁14形成的一个磁极量(磁极单位角：本实施例为90°)或者它们的奇数倍的情况下，虽然取向磁场(磁通)与减磁磁场(磁通)的大小不同，但朝向正相反。因此，利用减磁磁场高效地在整体上减少由取向磁场产生的成形体的磁化。
在此，也可以考虑从图2或图4所示的位置(基准位置)开始仅以不足磁极单位角(本实施例为90°)的中间角度(0°~90°之间)使模具1的可动部进行旋转。这样的情况也包括在本发明内。但是，在使模具1的可动部仅以中间角度进行旋转的情况下，可能会产生被减磁的部分和未被减磁的部分或者未被减磁。例如，对图6所示的上侧一个磁极内的磁场进行观察时，其大小比图4所示的情况小，其朝向与图4所示的取向方向为相同朝向。这种情况下，没有被减磁。因此，仅以中间角度(0°~90°之间)使模具1的可动部进行旋转时，成形体在整体上减磁不充分，可能使保形性降低。由此可知，优选使模具1的可动部以使减磁磁场与取向磁场正相反地对向(本实施例为磁极间角度即磁极单位角(90°)的奇数倍)的方式进行旋转。
(5)在使模具1的可动部从基准位置(图2或图4所示的位置)旋转至作用于圆环状腔室c的磁场的朝向反转的颠倒位置(图3或图5所示的位置)的情况下，成形体中产生的减磁量(磁通密度的减少量)可以使用减磁曲线(磁化曲线的第二象限)来估算。使用图7对其进行说明。图7中示出了作为磁化曲线的B-H曲线、4πI-H曲线以及基于磁导率的动作线。磁导率P是磁化后的成形体的内部磁场(减磁场)Hd与从成形体穿出的磁通密度Bd的斜率(P=Bd/Hd)，也是根据磁化后的成形体的形状(磁铁形状)等大致确定的系数。
首先，考虑外部磁场没有作用于成形体的情况。基于根据磁化后的成形体的形状确定的磁导率P0，在图7的减磁曲线上引出动作线P0。该动作线P0与B-H曲线的交点A成为此时的动作点。此时，从成形体穿出到外部的磁通密度为B0。从该动作点A向上的垂线与4πI-H曲线的交点B表示考虑在外部磁场未发挥作用时磁化后的成形体的自退磁场而得到的磁化力。
其次，考虑使减磁磁场(外部磁场)Hd1作用于刚进行成形后的成形体的情况。此时，成形体的磁化力由与直线O-B平行地引出的动作线P1与4πI-H曲线的交点C表示。从该C点下垂的垂线与B-H曲线的交点D成为使减磁磁场Hd1作用于成形体时的动作点。从该状态开始排出成形体而排除减磁磁场Hd1的影响时，动作点在回复曲线上移动而向动作线P0上的交点E移动。在该交点E处从成形体穿出到外部的磁通密度为B2。结果，成形体由于减磁磁场的作用而仅以磁通密度(B0-B2)的量进行了不可逆的减磁。即，使减磁磁场作用于进行磁场中成形而得到的成形体而取出时，该成形体的减磁量为磁通密度(B0-B2)。需要说明的是，该减磁量可以受到成形体的温度变化的影响。在此，假设加热取向、成形和排出各工序在大致相同温度的短时间内进行来评价成形体的减磁量。
[实施例2]
将作为另一实施例的模具2示于图8和图9中。模具2以与模具1相比位于更内周侧的分割线l2作为边界，可以进行其内周部与外周部的相对旋转。本实施例中，以其内周部作为固定部，以其外周部作为可动部。图8中示出了施加取向磁场时的模具2的配置(取向配置)。图9中示出了施加减磁磁场时的模具2的配置(减磁配置)。图9的减磁配置通过使图8的取向配置向左90°旋转而形成。
该模具2与模具1在以下方面不同。首先，模具2的辅助永久磁铁23a、23b、23c、23d(统称为“辅助永久磁铁23”)是使模具1的第一辅助永久磁铁15a、15b、15c、15d与第二辅助永久磁铁16a、16b、16c、16d分别进行一体化而成的磁铁。相反，模具2的第一中间磁轭25a、25b、25c、25d(统称为“第一中间磁轭25”)以及第二中间磁轭26a、26b、26c、26d(统称为“第二中间磁轭26”)是将模具1的中间磁轭13a、13b、13c、13d分别分离成分割线l2的内周侧与外周侧而成的磁轭。模具1和模具2中通用的其他构件在图8和图9中也使用与图2和图3中使用的标号相同的标号。
本实施例的情况下，即使使可动部仅旋转一个磁极的角度(本实施例为90°)或其奇数倍，主要永久磁铁14与辅助永久磁铁23的位置关系对于任意磁极而言也不会发生变化。因此，在使模具2的可动部如图9所示进行旋转的情况下，作用于圆环状腔室c的减磁磁场与取向磁场的强度相同，仅朝向正相反。因此，与模具1相比，使用模具2时，能够更高效地使磁化后的成形体减磁。
[实施例3]
将作为另一实施例的模具3示于图10中。模具3由使模具1或模具2中所称的磁芯、成形模具312、中间磁轭313和非磁性材料314进行一体化而成的分割模具31以及使模具1或模具2中所称的主要永久磁铁、辅助永久磁铁和背磁轭进行一体化而成的分割模具32构成。
对磁化后的成形体进行减磁时，首先，使成形体连同分割模具31一起相对于分割模具32向下进行相对移动。接着，使分割模具32旋转一个磁极的角度(本实施例为90°)。最后，使分割模具31向上进行相对移动，使分割模具31与分割模具32以原来的方式合体。通过该动作，保持在分割模具31中的成形体通过由分割模具32施加减磁磁场而减磁。此时的减磁磁场也与取向磁场的强度相同，仅朝向正相反。
模具3与模具1和模具2不同，无需分割辅助永久磁铁和中间磁轭。因此，能够大幅削减部件点数。另外，使用模具3时，与使用模具1的情况不同，能够对成形体施加与取向磁场相同的强度的减磁磁场。但是，该情况下，也根据成形体的磁导率、温度、磁特性、取向磁场的大小等来确定实际的减磁水平，不限于进行完全的消磁。
[实施例4]
将作为另一实施例的模具4示于图11和图12中。模具4与上述模具不同，没有被分割。本实施例中，使模具4与成形体G进行相对旋转而对磁化后的成形体G施加减磁磁场。图11为使模具4本身相对于成形体G旋转一个磁极的角度(本实施例为90°)的情况。与此相反，图12为使成形体G本身相对于模具4旋转一个磁极的角度(本实施例为90°)的情况。此时的减磁磁场也与取向磁场的强度相同，仅朝向正相反，能够高效地对磁化后的成形体进行减磁。
需要说明的是，刚在高温高压下进行成形后的成形体G密合在模具4的圆环状腔室的内壁面上。因此，为了使成形体G与模具4顺利地进行相对旋转，可以使成形体G略微脱模(KO)而解除该密合。具体而言，使磁芯41、下冲头42和上冲头43夹持成形体G的同时向上或向下略微移动即可。另外，如图12所示，在使成形体G进行旋转时，也是磁芯41、下冲头42和上冲头43夹持成形体G的同时进行旋转即可。
[实施例5]
将另一实施例示于图13中。本实施例具备：模具5、载置在其上表面侧的磁屏蔽53和进一步载置在其上表面侧的消磁装置54。模具5将圆环状腔室内的混合物在取向磁场中进行压缩成形，但未对所得到的成形体G进行减磁。磁屏蔽53阻断施加到模具5的圆环状腔室的取向磁场向消磁装置54的泄漏。该磁屏蔽53由非磁性不锈钢、铝、陶瓷等非磁性材料料构成。需要说明的是，优选在磁芯51中与磁屏蔽53对应的位置上也形成磁屏蔽部。
消磁装置54具备：由非磁性材料构成的圆筒体541(筒体)和从其外周施加减磁磁场的电磁铁。在模具5的圆环状腔室内进行磁场中成形而得到的成形体G，以磁芯51作为导杆，由下冲头52向上进行脱模(排出工序)，并嵌入圆筒体541(筒体)中(嵌入工序)。该圆筒体541以及下冲头52相当于本发明中所称的嵌入单元。另外，消磁装置54对嵌入到圆筒体541内的成形体G施加空心箭头(图13)所示的朝向(与取向磁场相反的朝向)的减磁磁场(或者消磁磁场)(消磁工序、减磁工序)。由此，成形体G被消磁或减磁。
需要说明的是，在圆筒体541为制品的一部分的情况下，可以在进行实施例1~4中所述的减磁工序或消磁工序后，进行直接将成形体G压入圆筒体541中的压入工序。此时，压入工序兼作排出工序。这在以下的实施例中也同样。另外，消磁装置54可以以永久磁铁作为减磁磁场的磁场源，但通过以电磁铁作为磁场源，能够实现完全的无磁场。结果，成形体G在保持形状的状态下更容易从模具5中取出。
顺便说一下，本发明人已经确认，在不进行减磁工序或消磁工序的情况下，通过进行压入而非简单的嵌入，使成形体容易保形而不会发生崩解。
[实施例6]
将另一实施例示于图14中。本实施例基本上也与图13所示的实施例5同样。但是，减磁装置55与消磁装置54不同，可以在图中的左右方向上移动。因此，收纳在圆筒体551中的成形体G可以在减磁(进一步消磁)后与减磁装置55一起输送至下一个工序。
需要说明的是，成形体G原本薄壁且轻量，而且处于成形体G的外周面至少与圆筒体551的内周面接触的状态(特别是嵌入工序如果为压入工序则形成密合状态)。因此，成形体G在减磁/消磁后也难以从圆筒体551中脱落。另外，在由减磁装置55向成形体G持续施加减磁磁场的情况下，成形体G在圆筒体551上继续进行磁力吸附，从而在输送中不会脱落。另外，减磁装置55的磁场源为电磁铁的情况下，如果在输送后阻断供给电流，则成形体G的取出也容易。这样，通过将成形体G的排出、减磁/消磁、输送作为一系列工序而顺利地进行，能够进一步缩短环状粘结磁铁R的生产节拍。
本实施例中，减磁装置55可动，因此，磁芯515的上端(加压方向的上表面)与模具5的上表面一致。由此，实现制造(成形)装置的小型化，并且在无需在磁芯515上形成磁屏蔽部来抑制取向磁场向减磁装置55侧的泄漏。另外，磁芯515的上端部没有进出于圆筒体551，因此，磁芯515不会成为嵌入圆筒体551中的成形体G的导杆。但是，成形体G由减磁装置55进行减磁或消磁，因此，对其保形性没有影响。
在此，考虑减磁装置55以永久磁铁作为减磁磁场的磁场源的情况。该情况下，保持在圆筒体551中的成形体G可以在该状态下直接实施使粘合树脂进行热固化的加热处理(固化热处理)。用于该减磁装置55的永久磁铁可以使用居里温度高于固化热处理温度的磁铁。
使粘合树脂固化后的成形体G不会再发生自身崩解，因此，可以通过使用冲头进行的脱模等从圆筒体551中取出。通过对该取出的成形体G施加强力的脉冲磁场等进行磁化(磁化工序)，得到环状粘结磁铁R。顺便说一下，在减磁装置55以电磁铁作为减磁磁场的磁场源的情况下，成形体G完全被消磁，不用再担心发生自身崩解。因此，仅将成形体G从圆筒体551中取出并向下一个工序输送即可，也无需与减磁装置55或圆筒体551一起进行固化热处理等。
[实施例7]
作为实施例6的变形例，考虑使消磁装置55整体为由软磁性材料料构成的软磁性圆筒体的情况(不设置磁场源的情况)。将成形体G压入或嵌入该软磁性圆筒体内时，成形体G的外周面与软磁性圆筒体的内周面进行磁力吸附而形成密接状态(密合的状态或接触的状态)。此时，成形体G由软磁性圆筒体进行保形和保护，从而使其输送和处理变得容易。将与软磁性圆筒体一起进行固化热处理而得到的成形体G从软磁性圆筒体中取出并进行磁化时，得到环状粘结磁铁R。需要说明的是，成形体G从软磁性圆筒体中的取出通过使用冲头的脱模等来进行。
[实施例8]
将另一实施例示于图15中。本实施例为使实施例7的软磁性圆筒体设定为电动机外壳H的情况。即为将在模具6内进行磁场中成形后的成形体G直接嵌入由软磁性材料构成的电动机外壳H内的情况。成形体G向电动机外壳H(筐体)中的移送通过使下冲头62上升来进行。该移送中，磁芯61仅将成形体G引导至中途。但是，如实施例7所述，成形体G在由软磁性材料构成的电动机外壳H内进行磁力吸附而由电动机外壳H进行保形。
在成形体G的外周面与电动机外壳H的内周面仅以一部分进行接触的情况下，可以并用胶粘剂等将成形体G固定在电动机外壳H内。总之，在对与电动机外壳H成为一体的成形体G进行固化热处理后，进一步进行磁化，由此，得到带磁铁的电动机外壳。另外，作为本例的变形例，在利用模具6进行实施例1~4所述的减磁工序或消磁工序后，直接进行将成形体G压入电动机外壳H内的压入工序(兼作排出工序)。这样的带磁铁的电动机外壳没有气隙，因此高效地形成磁环，更有效地防止成形体的自身崩解，因此，环状粘结磁铁R与电动机外壳H的同轴度或同心度优良。能够进一步减少环状粘结磁铁R与作为磁轭的电动机外壳H之间的气隙、环状粘结磁铁R与电枢之间的气隙等，从而实现电动机的高性能化。
通过形成本实施例或其变形例，能够省略将环状粘结磁铁R压入电动机外壳H内的压入工序，还能实现带磁铁的电动机外壳的生产节拍的缩短。需要说明的是，在远距离进行成形体G的磁化等的情况下，电动机外壳H也成为对成形体G进行保形的同时进行输送的单元。
[实施例9]
实施例1中说明的励磁用永久磁铁(各向异性粘结磁铁)的制造方法可以进行如下变更。
(1)实施例1中，在将模具1预先进行了取向配置(图2或图4所示的位置)的状态下进行填充工序。该情况下，形成由主要永久磁铁14等对圆环状腔室c施加取向磁场的状态。因此，投入到圆环状腔室c中的混合物在圆环状腔室c的开口部和内周面上利用磁力而附着，阻碍顺利的填充。
因此，填充工序优选在磁场未作用于圆环状腔室c的状态(将其称为“无磁场状态”)下进行。这样的无磁场状态，如图17所示，通过使模具1的可动部从取向配置状态仅旋转特定角度(θS)来容易地实现。
这样的特定角度(θS)在形成θ1<θS<θ2的区间[θ1、θ2]内必然存在至少一个(参照图18)。需要说明的是，在此，将取向配置(参照图4)时模具1的可动部的旋转角设为θ1(例如为0°)，将从此处开始仅以磁极单位角的量向左旋转(正向旋转)而形成的减磁配置(参照图5)时的旋转角设为θ2(例如为90°)。
理由如下。随着模具1的可动部的旋转而作用于圆环状腔室c的磁场从取向配置(θ1)向减磁配置(θ2)连续地发生变化。而且，如上所述，取向配置(θ1)的取向磁场与减磁配置(θ2)的减磁磁场，磁场的朝向发生反转。换言之，在区间[θ1、θ2]内磁场从正数向负数连续地发生变化。
这样，根据所谓的中间值的定理，作用于圆环状腔室c的磁场的朝向改变的边界(即磁场的正负交替的零点)在区间[θ1、θ2]内必然存在至少一个。而且，实际上作用于圆环状腔室c的磁场从取向配置(θ1)向减磁配置(θ2)单调地变化。由此，该磁场为零的旋转角(θS)在区间[θ1、θ2]内存在一个。以下，将此时的模具1的配置称为“无磁场配置”。
在图17中用粗线箭头表示处于该无磁场配置时的模具1内的磁场。由此可以明确，模具1在处于无磁场配置时磁场对圆环状腔室c完全没有作用是由于，在邻接的主要永久磁铁14之间，通过位于它们之间的中间磁轭13使磁路完全短路。
可以通过模具1实现无磁场状态的理由暂且不提，在填充工序前预先使模具1形成这样的无磁场配置时，在填充工序中不会受到磁场的影响，从而能够将混合物和其预成形体(空白材料)更顺利地填充到圆环状腔室c中。
因此，本发明优选在填充工序前具备在不使环状腔室产生磁场的无磁场位置上配置取向磁极体的填充准备工序。需要说明的是，本说明书中所称的“无磁场位置”不仅是指磁场对圆环状腔室完全没有作用的唯一的位置(旋转角)，当然也包括其附近位置。考虑到工业上的生产，只要是反映上述主旨的位置即可。如上述例中所述，在填充准备工序时使模具1的可动部的旋转角达到θS附近即可。
(2)与上述填充工序同样的内容也可以适合于实施例1的排出工序。即，在排出工序前，模具1为无磁场配置时，在排出工序中多余的磁力等发生作用，成形体也不会发生崩解。另外，排出工序中，成形体通过磁力吸附在构成环状腔室的磁芯11和成形模具12上，也不会阻碍排出性。另外，从圆环状腔室c排出中或者将排出的成形体压入圆筒体等中时，成形体的一部分也不会发生缺损等。
因此，本发明优选在(减磁工序后)排出工序前具备在不使环状腔室产生磁场的无磁场位置上配置取向磁极体的排出准备工序。由此，能够在排出工序时将成形体从圆环状腔室中更顺利地排出。
(3)填充准备工序和排出准备工序可以仅具有任意一者，当然也可以具有两者。在后者的情况下，将表示模具1的可动部的旋转角与作用于圆环状腔室c的磁场的关系的一例示于图18中。需要说明的是，将模具1处于取向配置时设为磁场100%、旋转角θ1(=0°)，将模具1处于减磁配置时设为磁场-50%、旋转角θ2(=90°)。该模具1的可动部的旋转角与各工序的对应关系如下。
首先，在填充准备工序中，在作用于圆环状腔室c的磁场实质上为零的无磁场配置QS(θ=θS)处设置模具1的可动部。该状态下直接进行填充工序。
接着，使模具1的可动部的旋转角从θS变为θ1，模具1从无磁场配置QS变为取向配置Q1。在从该变化开始到变化后的短时间内进行取向配置和成形工序。
接着，使模具1的可动部的旋转角从θ1变为θ2，模具1从取向配置Q1变为减磁配置Q2。模具1从经过无磁场配置QS的时刻开始，成形体的减磁开始，模具1成为减磁配置Q2时，减磁工序基本结束。
另外，使模具1的可动部的旋转角从θ2再次变为θS，模具1从减磁配置QS变为无磁场配置QS。该排出准备工序结束后立即进行排出工序。
这样，在制造一个成形体时，模具1的可动部的旋转角以θS→θ1(变化I)、θ1→θ2(变化II)、θ2→θS(变化III)这三个阶段进行变化。另外，通过反复进行与各阶段相对应的各工序，快速且高效地生产成形体以及励磁用永久磁铁。
需要说明的是，本实施例中，采用模具1的可动部在区间[θ1、θ2]内往返运动(正反旋转)的情况，也可以以预定角仅在一个方向上旋转(仅正向旋转或反向旋转)。
[实施例10]
(1)上述实施例1~9中，对通过利用上冲头和下冲头对填充到由磁芯11和成形模具12形成的圆环状腔室c中的混合物进行压缩成形来制造成形体的情况进行了说明。但是，上述实施例中说明的内容基本上不限于通过压缩成形来制造成形体的情况，对于通过注射成形来制造成形体的情况也同样符合。
例如，通过注射将软化状态或熔融状态的磁铁原料填充到由注射成形用可动模具和固定模具(成形模具)形成的圆环状腔室内(填充工序)。与上述实施例同样地操作，对该磁铁原料施加取向磁场(取向工序)。该状态下冷却成形模具时，得到粘合树脂进行冷却固化而成的成形体(成形工序)。然后，例如，使可动模具向上或向侧面退避后，使设置在固定模具上的排出单元启动时，将成形体排出(排出工序)。此时，粘合树脂已经冷却固化，因此，成形体已经具有相应的强度，几乎不会发生自身崩解等。
因此，即使不一定进行减磁工序，也能容易地与排出工序并行地将成形体压入筒体中(压入工序)。但是，在作为稀土类各向异性粘结磁铁并且成形体的壁厚非常薄的情况下，由于磁力强而有时也会引起成形体的自身崩解或变形。这种情况下，在成形工序后适当进行减磁工序或消磁工序是有效的。
需要说明的是，在进行注射成形的情况下，粘合树脂优选使用热塑性树脂。这是由于热塑性树脂在极短时间内发生冷却固化。该情况下，也不需要如上所述的热固性树脂时必要的固化热处理等。
(2)另外，并不限于压缩成形的情况，在注射成形的情况下，也不管是否进行上述减磁工序或消磁工序，都优选进行上述的填充准备工序、排出准备工序。通过进行填充准备工序，能够降低将磁铁原料填充到环状腔室中时的驱动力等，从而能够容易地进行填充工序。另外，通过进行排出准备工序，能够降低将成形体从环状腔室中排出时的驱动力等，从而能够容易地进行排出工序。需要说明的是，填充准备工序和排出准备工序可以仅进行任意一者，更优选进行两者。另外，在进行填充准备工序和排出准备工序的情况下，更优选在从填充准备工序到排出准备工序的中途以进行取向工序以及减磁工序的方式使模具进行旋转。
(3)通过注射成形来得到成形体时的制造装置例如优选为如下的各向异性粘结磁铁的制造装置，其具备：包括形成环状腔室的可动模具和固定模具的成形模具；和靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置并且包含能向该环状腔室中提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，所述制造装置的特征在于，还具备：使上述取向磁极体相对于上述环状腔室仅在圆周方向上进行相对移动的驱动单元。
另外，在不进行减磁工序的情况下，本发明的制造装置优选为如下的各向异性粘结磁铁的制造装置，其具备：包括形成环状腔室的可动模具和固定模具的成形模具；和靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式进行配置并且包含能向该环状腔室中提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，所述制造装置的特征在于，还具备：将在上述环状腔室内成形而得到的成形体从该环状腔室中排出的同时嵌入配置为与该环状腔室同轴且具有能与该成形体的外周面接触的内周面的筒体中的嵌入单元。需要说明的是，在进行注射成形的情况下，成形体已经冷却固化，因此，嵌入单元优选为将成形体压入筒体中的压入单元。通常，上述固定模具的一部分成为该压入单元，通过设置在该固定模具中的排出装置的工作，进行兼作排出工序的压入工序。
因此，本发明并不限于通过进行压缩成形来制造圆环状各向异性粘结磁铁的情况，也可以为通过进行注射成形来制造圆环状各向异性粘结磁铁的情况，用于该注射成形的成形模具可以为立式也可以为卧式。

Claims (7)

1.一种各向异性粘结磁铁的制造方法，具备：
填充工序，将包含一种以上稀土类各向异性磁铁粉末和粘合树脂的磁铁原料填充到环状腔室中；
取向工序，由以永久磁铁作为磁场源而在该环状腔室的外周以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置的取向磁极体对该环状腔室内的磁铁原料施加取向磁场，在处于软化状态或熔融状态的该粘合树脂中使该稀土类各向异性磁铁粉末进行取向；
成形工序，使该取向工序中或该取向工序后的磁铁原料成形而得到圆环状成形体；和
排出工序，将该成形体从该环状腔室中排出，
所述制造方法的特征在于，在所述成形工序后且所述排出工序前还具备减磁工序，该减磁工序使所述取向磁极体相对于所述成形体不上下移动地在圆周方向上仅相对移动预定角度，由与所述取向工序时不同磁极的取向磁极体对所述成形体施加消除朝向为由所述取向磁场引起的该成形体的磁化的减磁磁场。
2.如权利要求1所述的各向异性粘结磁铁的制造方法，其中，所述减磁工序为从所述取向工序时开始使所述取向磁极体相对于所述成形体仅相对旋转磁极单位角的奇数倍的工序，所述磁极单位角为用于使所配置的所述取向磁极体的磁极相对于所述成形体反转所需的最小角度。
3.如权利要求1或2所述的各向异性粘结磁铁的制造方法，其中，在所述填充工序前还具备在不使所述环状腔室产生磁场的无磁场位置处配置所述取向磁极体的填充准备工序。
4.如权利要求1或2所述的各向异性粘结磁铁的制造方法，其中，在所述排出工序前还具备在不使所述环状腔室产生磁场的无磁场位置处配置所述取向磁极体的排出准备工序。
5.如权利要求3所述的各向异性粘结磁铁的制造方法，其中，在所述排出工序前还具备在不使所述环状腔室产生磁场的无磁场位置处配置所述取向磁极体的排出准备工序。
6.一种圆环状的各向异性粘结磁铁的制造装置，具备：
圆筒状或圆柱状的磁芯；
包围该磁芯并且与该磁芯之间形成环状腔室的成形模具；和
靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置并且包含能够向该环状腔室提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，
所述制造装置的特征在于，还具备使所述取向磁极体相对于所述环状腔室不上下移动地在圆周方向上仅相对移动预定角度的驱动单元。
7.一种圆环状的各向异性粘结磁铁的制造装置，具备：
包括形成环状腔室的可动模具和固定模具的成形模具；和
靠近该成形模具的外周地以偶数均等且交替反转磁场的朝向的方式配置并且包含能够向该环状腔室提供取向磁场的永久磁铁的取向磁极体，
所述制造装置的特征在于，还具备使所述取向磁极体相对于所述环状腔室不上下移动地在圆周方向上仅相对移动预定角度的驱动单元。
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