CN107408877B - 稀土类磁体和使用了该稀土类磁体的线性马达 - Google Patents

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Abstract

提供一种不使用背侧磁轭就能够实现较高的磁通量的稀土类磁体和将稀土类永磁体使用于可动元件的线性马达。形成该永磁体的稀土类永磁体形成用烧结体是一体地烧结成形为具有长度方向截面形状的预定的立体形状而成的,该长度方向截面形状具有:第1表面,其沿着长度方向延伸;第2表面,其位于在厚度方向上与该第1表面隔开间隔的位置,并沿着长度方向延伸;以及长度方向两端部的端面。该烧结体的中央区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着拱形状路径指向。另外,在第1端部区域中,磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着从第2表面进入烧结体的内部并朝向第1表面的路径指向。在第2端部区域中,磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着从第1表面进入烧结体的内部并朝向第2表面的路径指向。

Description

稀土类磁体和使用了该稀土类磁体的线性马达
技术领域
本发明涉及稀土类磁体和使用了该稀土类磁体的线性马达。尤其是,本发明涉及不使用背侧磁轭就能够生成较高的磁通密度的稀土类磁体。
背景技术
一般而言,线性马达具备定子和以与该定子相对的方式配置的可动元件。在日本特开2003-189589号公报(专利文献1)记载有一种线性马达,在该线性马达中,定子由电磁体构成,该电磁体由沿着可动元件的移动方向排列的多个电枢铁心和卷绕于该电枢铁心的多个线圈构成,可动元件由永磁体单元构成。可动元件的永磁体单元是由彼此并列地配置于相对于该可动元件的移动方向而言的横向的多个永磁体构成的磁体列的形态,并以相邻的永磁体的磁极彼此成为相反极性的方式排列。并且,在构成该磁体列的多个永磁体,在其背侧、即与定子相反的一侧的面安装有用于使该磁体列的磁通在N极与S极之间循环的背侧磁轭。在专利文献1说明了如下内容:与可动元件由线圈单元构成的情况相比,该专利文献1所记载的线性马达的结构具有能够使可动元件轻量化这样的优点。
另外,在专利文献1并未记载,但可动元件的永磁体由顽磁力较高的、例如Nd-Fe-B系磁体那样的稀土类磁体材料构成而谋求了磁体的小型化和轻量化的线性马达使用于例如往复运动构件那样的、需要小型轻量的马达的用途。在使用这样的稀土类磁体的结构中,也在永磁体安装有背侧磁轭作为不可缺少的零部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-189589号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的线性马达中,如上所述,可动元件所使用的永磁体单元为了使磁体列的磁通在N极与S极之间循环,需要设置背侧磁轭。
本发明的主要目的在于提供一种不使用背侧磁轭就能够实现较高的磁通量的稀土类磁体。
用于解决问题的方案
本发明在一形态中提供一种稀土类永磁体形成用烧结体。该稀土类永磁体形成用烧结体能够通过磁化来形成永磁体。因而,本发明在另一形态中提供一种稀土类永磁体。另外,本发明在又一形态中提供一种在可动元件使用有稀土类永磁体的线性马达。
本发明的一形态的稀土类永磁体形成用烧结体含有磁体材料粒子,该磁体材料粒子含有稀土类物质。该稀土类永磁体形成用烧结体是该磁体材料粒子一体地烧结成形成具有长度方向截面形状的预定的立体形状而成的,该长度方向截面形状具有:第1表面,其沿着长度方向延伸;第2表面,其位于沿着厚度方向与该第1表面隔开间隔的位置,并沿着长度方向延伸;以及长度方向两端部的端面。对于该烧结体,在沿着长度方向观察位于两端的第1端部区域与第2端部区域之间的中央区域中,该中央区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴沿着如下路径指向的方式被取向:在位于比通过该中央区域的长度方向中心且与所述第1表面垂直的长度方向中心线靠第1端部区域的一侧的部分,该路径从该第2表面进入烧结体的内部;该路径沿着长度方向横穿长度方向中心线;在位于比该中央区域的该长度方向中心线靠第2端部区域的一侧的部分,该路径朝向该第2表面。
而且,在第1端部区域中,该第1端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着从第2表面进入烧结体的内部、并朝向第1表面的路径指向。另外,在第2端部区域中,该第2端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着从第1表面进入烧结体的内部、并朝向第2表面的路径指向。
在该情况下,在该中央区域中,在与第1端部区域和第2端部区域分别相邻的部分且是靠近第1表面的角部分,该部分所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为沿着与上述的拱形状路径对应的弯曲路径指向。
另外,在本发明的上述形态中,该第1端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被并行取向为朝向与该第1表面呈大致直角的方向。在与本发明的上述形态不同的另一参考形态中,该第1端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为:在接近中央区域的部位,沿着随着靠近第1表面而向靠近中央区域的方向呈弯曲状倾斜的路径指向。而且,在该参考形态中,该第2端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被取向为:在接近中央区域的部位,沿着随着远离第1表面而向远离中央区域的方向呈弯曲状倾斜的路径指向。
在本发明的一个优选的形态中,第1端部区域和第2端部区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴被并行取向为朝向与该第1表面呈大致直角的方向。并且,在中央区域中,该中央区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴以如下方式被取向:以中央区域的长度方向中心线为长度方向的原点,在将距该长度方向中心线的第2端部区域方向上的距离设为+b、将距该长度方向中心线的第1端部区域方向上的距离设为-b、将直到中央区域与所述第1端部区域和第2端部区域之间的边界为止的距离设为bmax时,定义为该易磁化轴的取向方向与所述第1表面之间的角度的取向角θ成为:
θ(°)=(b/bmax)×c×90(其中,c是常数,取向角θ以左旋方向为正、以右旋方向为负,在(b/bmax)×c<-1时,θ=-90°,在(b/bmax)×c>1时,θ=90°)。在该情况下,该取向角在距该长度方向中心线的距离b相同的位置处沿着厚度方向恒定。
在本发明的又一优选的形态中,确定取向角θ(°)的上述式中的“c”不是常数,而是可变的系数。在该情况下,该系数c以在第1表面最小、在第2表面最大的方式从该第1表面朝向该第2表面沿着厚度方向逐渐增加地变化。详细地说明,在定义取向角θ的上述式中,在(b/bmax)×c<-1时,θ=-90°,在(b/bmax)×c>1时,θ=90°。并且,系数c以在第1表面最小、第2表面最大的方式从该第1表面朝向该第2表面沿着厚度方向逐渐增加地变化。
在本发明的再一优选的形态中,磁体材料粒子由Nd-Fe-B系磁体材料构成。
本发明还提供一种通过对上述的稀土类永磁体形成用烧结体进行磁化而制作成的稀土类永磁体。而且,本发明提供一种线性马达,该线性马达包括:可动元件,其具备至少一个如此制作成的稀土类永磁体;以及固定磁极,其与该稀土类永磁体的该第2表面隔开间隔地配置。在该情况下,在线性马达中,优选可动元件的稀土类磁体以长度方向与该可动元件的移动方向平行的方式配置。
发明的效果
根据本发明,稀土类永磁体形成用烧结体的作为其构成材料的磁体材料粒子的易磁化轴如上述那样被取向,因此,通过对该烧结体进行磁化而制作的稀土类永磁体的磁化方向也沿着易磁化轴的取向方向。因而,稀土类永磁体产生在中央区域的两侧之间循环的磁通,不使用背侧磁轭就能够获得充分的磁通密度。
附图说明
图1是表示往复运动构件中的驱动用线性马达的可动元件所使用的典型的永磁体单元的排列的图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图2是表示将图1所示的永磁体单元装入线性马达后的状态的概略图。
图3是整体地表示本发明的永磁体形成用烧结体以及参考形态的永磁体形成用烧结体中的磁体材料粒子的易磁化轴的取向的概略的长度方向剖视图,(a)表示本发明的一实施方式,(b)表示参考形态,(c)表示获得较高的峰值磁通密度的本发明的优选实施方式,(d)表示(c)的实施方式的变形例,(e)是表示(c)的实施方式中的磁体材料粒子的易磁化轴的取向角与长度方向位置之间的关系的图表,(f)是表示(d)的实施方式中的磁体材料粒子的易磁化轴的取向角与长度方向和厚度方向位置之间的关系的图表。
图4是与图3的(a)所示的实施方式相关联的图,(a)是表示永磁体形成用烧结体的易磁化轴的取向的详细情况的侧视图,(b)是以与以往的磁体之间的对比来表示对该永磁体形成用烧结体进行磁化而制作成的永磁体的磁通密度的图表。
图5的(a)和(b)是图3的(b)所示的参考形态中的与图4的(a)、(b)分别对应的图,(c)和(d)是图3的(c)和(d)的实施方式中的与图4的(b)对应的图,(e)和(f)是表示图3的(c)和(d)的实施方式中的磁通量的增加的图表。
图6是表示制作具有图4的(a)所示的易磁化轴的取向的永磁体形成用烧结体的工序中的磁场施加的状态的侧视图。
图7是表示图4的(a)所示的永磁体形成用烧结体的制造工序的概略图,(a)~(d)表示直到生片形成为止的各阶段。
图8是表示具备通过对本发明的一实施方式的稀土类永磁体形成用烧结体进行磁化而形成的永磁体的小型线性马达的一个例子的图,(a)是侧视图,(b)是俯视图。
图9是表示用于制造本发明的几个实施方式中的磁体形成用烧结体的其他方法的图,(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是依次表示制造的各阶段的概略图。
具体实施方式
图1中表示具有如以往的线性马达所使用那样排列的两个永磁体1a、1b的磁体单元1。各磁体1a、1b具有长度方向尺寸L、宽度方向尺寸W、厚度t。该磁体单元1作为可动元件装入到线性马达时的、该可动元件的移动方向在图1的(a)中以箭头A表示。
各磁体1a、1b是在长度方向的一端部具有S极、在另一端部具有N极的结构,并以其长度方向与可动元件的移动方向平行的方式配置。在这些磁体1a、1b安装有背侧磁轭2。在典型的往复运动构件所使用的磁体单元1中,各永磁体1a、1b的长度L是20mm,宽度W是8mm,厚度t是1.3mm。背侧磁轭2呈长度L是比永磁体1a、1b的长度稍长的25mm、宽度为8mm的长方形,厚度t是2.0mm。
如图2所示,该磁体单元1与具备由卷绕于铁心的线圈3a、3b、3c构成的电磁体的列的定子3相对地配置。在该状态下,背侧磁轭2隔着永磁体1a、1b配置于与定子3相反的一侧。
图3是为了表示本发明的概念而表示本发明的实施方式以及参考形态的稀土类永磁体形成用烧结体5a、5b、5c、5d的概略图。利用长度方向剖视图分别在图3的(a)中表示本发明的第一实施方式的永磁体形成用烧结体5a、在图3的(b)中表示参考形态的永磁体形成用烧结体5b、在图3的(c)中表示本发明的另一实施方式的永磁体形成用烧结体5c、在图3的(d)中表示本发明的又一实施方式的永磁体形成用烧结体5d。在图3的(a)所示的实施方式中,永磁体形成用烧结体5a是通过对例如Nd-Fe-B系磁体材料那样的稀土类磁体材料的粒子进行烧结而制造成的结构,其具有:第1表面6,其沿着长度L的方向延伸;以及第2表面7,其沿着厚度方向与该第1表面6隔开相当于厚度t的间隔,并沿着长度L的方向延伸。在烧结体5a的长度L方向两端部形成有端面8。在图3的(a)中并未示出,但烧结体5a与图1所示的永磁体1a、1b同样地具有宽度方向尺寸W。因而,烧结体6整体上是长方体的形状,在使用于往复运动构件用的线性马达的情况下,能够设为具有针对图1之前所述的尺寸同样的长度方向尺寸L和宽度方向尺寸W。
在图3的(a)所示的实施方式中,在从长度方向中心线C向长度方向两侧延伸预定的长度的中央区域9中,该区域9所含有的磁体材料粒子(未图示)的易磁化轴10a被取向为以长度方向中心线C的第2表面7上的点为中心而朝下沿着拱形状的路径指向。而且,从该中央区域9到一个端面8的第1端部区域11所含有的磁体材料粒子的易磁化轴10b被并行取向为沿着从在长度方向上延伸的第2表面7朝向第1表面6的路径大致平行地指向,从该中央区域9到另一端面8的第2端部区域12所含有的磁体材料粒子的易磁化轴10c被并行取向为沿着从在长度方向上延伸的第1表面6朝向第2表面7的路径大致平行地指向。
在图3的(b)所示的参考形态中,在从长度方向中心线C向长度方向两侧延伸预定的长度的中央区域19中,该区域19所含有的磁体材料粒子(未图示)的易磁化轴20a与图3的(a)所示的实施方式同样地被取向为以长度方向中心线C的第2表面7上的点为中心而朝下沿着拱形状的路径指向。不过,在该参考形态的情况下,从该中央区域19到一个端面8的第1端部区域21所含有的磁体材料粒子的易磁化轴20b被取向为沿着从在长度方向上延伸的第2表面7朝向第1表面6、并随着靠近该第1表面6而靠近中央区域19的弯曲路径指向,从该中央区域19到另一端面8的第2端部区域22所含有的磁体材料粒子的易磁化轴20c被取向为以沿着从在长度方向延伸的第1表面6朝向第2表面7、并随着靠近该第2表面7而远离中央区域19的弯曲路径指向。
在图3的(c)所示的实施方式中,在从长度方向中心线C向长度方向两侧延伸预定的长度的中央区域29中,该区域29所含有的磁体材料粒子(未图示)的易磁化轴30a被取向为以随着距长度方向中心线C的距离b变大而变大的倾斜角相对于第1表面6倾斜。详细地说明,如图3的(c)所示,以如下方式被取向:在将距长度方向中心线C与第1表面6的交叉点O的第1端部区域31的方向上的距离设为“-b”、将距该交叉点O的第2端部区域32的方向上的距离设为“+b”时,距离“b”中的磁体材料粒子的易磁化轴30a的作为相对于第1表面6的倾斜角的取向角θ成为:
θ(°)=(b/bmax)×c×90
(其中,c是常数,取向角θ以左旋方向为正、以右旋方向为负,在(b/bmax)×c<-1时,θ=-90°,在(b/bmax)×c>1时,θ=90°),
该取向角在距该长度方向中心线的距离b相同的位置处沿着厚度方向大致恒定。在端部区域31、32中,该区域31、32所含有的磁体材料粒子的易磁化轴30b、30c成为并行取向。
在图3的(d)所示的实施方式中,与图3的(c)的实施方式同样地,在从长度方向中心线C向长度方向两侧延伸预定的长度的中央区域39中,该区域39所含有的磁体材料粒子(未图示)的易磁化轴40a被取向成以随着距长度方向中心线C的距离b变大而变大的倾斜角相对于第1表面6倾斜。不过,本实施方式中的规定磁体材料粒子的易磁化轴40a的取向角θ的式θ(°)=(b/bmax)×c×90中的“c”不是常数,而是根据距第1表面6的厚度方向上的距离“a”而取不同的值的系数。该关系以图3的(f)所示的图表表示。在该情况下,在距离“b”相同的长度方向位置处,取向角θ随着厚度方向上的距离“a”变大而变小。在端部区域41、42中,该区域41、42所含有的磁体材料粒子的易磁化轴40b、40c成为并行取向。
在图4的(a)中详细地示出图3的(a)的实施方式的稀土类永磁体形成用烧结体5a中的磁体材料粒子的易磁化轴10a的取向。在中央区域9中,各磁体材料粒子的易磁化轴10a被取向为沿着大致圆弧状或拱形状的路径指向,该大致圆弧状或拱形状的路径在第1端部区域11中从第2表面7进入烧结体5a内,通过该烧结体5a内,在第2端部区域12中再次到达第2的表面7。在第1端部区域11中,该区域11所含有的磁体材料粒子的易磁化轴10b成为沿着从第2表面7朝向第1表面6的大致平行的路径指向的并行取向。相反,在第2端部区域12中,该区域12所含有的磁体材料粒子的易磁化轴10c成为沿着从第1表面6朝向第2表面7的大致平行的路径指向的并行取向。
此外,在中央区域9中,在与第1端部区域和第2端部区域11、12分别相邻的部分的、靠近第1表面6的角部分9a、9b中,该部分9a、9b所含有的磁体材料粒子的易磁化轴10a1、10a2被取向为沿着与上述的圆弧状或拱形状路径对应的弯曲路径指向。
通过对如此形成的稀土类永磁体形成用烧结体5a进行磁化而获得的稀土类永磁体产生以从第1端部区域11中的第1表面6出来而到达第2端部区域12中的第1表面6、从第2端部区域12中的第2表面7出来而到达第1端部区域11中的第2表面7的方式循环的磁通。即、该永磁体没有设置背侧磁轭,就能够生成较高的磁通密度。
图4的(b)是将本发明的该实施方式的Nd-Fe-B系磁体中的磁通密度的增大与以往的Nd-Fe-B系磁体进行对比来表示的图表。该对比是针对与图1相关联地具有前述的尺寸的Nd-Fe-B系烧结磁体进行的。如前所述,在以往的烧结磁体中,烧结体的厚度是1.3mm,在该烧结体安装有厚度为2mm的背侧磁轭。在图4的(b)中,与距长度方向中心的距离相关联地表示由磁体生成的磁通密度,曲线a-1是作为比较例的以往的磁体中的磁通密度。与此相对,曲线b-1、b-2、b-3、b-4、b-5、b-6、b-7分别是表示厚度设为1.3mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.3mm的情况的、本发明的该实施方式的不具有背侧磁轭的Nd-Fe-B系磁体中的磁通密度的曲线。如从图可知那样,在本发明的实施方式的磁体中,尽管是不带有背侧磁轭的结构,即使是在厚度为1.3mm的情况下,也能够获得比以往的磁体的峰值磁通密度高的峰值磁通密度。而且,在烧结体5a的厚度比1.8mm大的情况下,尽管没有背侧磁轭,在磁体的长度方向大致全长上,能够以比将背侧磁轭和烧结体加起来的厚度是2.3mm的比较例的磁体的磁通密度高的磁通密度生成磁通。并且,在厚度相等的曲线b-7的例子中,磁通密度与比较例的磁通密度相对比,呈现43%以上的增加。
在图5的(a)中详细地示出图3的(b)的实施方式的稀土类永磁体形成用烧结体5a中的磁体材料粒子的易磁化轴20a、20b、20c的取向。在中央区域19中,各磁体材料粒子的易磁化轴20a被取向为沿着大致圆弧状或拱形状的路径指向,该大致圆弧状或拱形状的路径在第1端部区域21中从第2表面7进入烧结体5a内,通过该烧结体5a内,在第2端部区域12中再次到达第2的表面7。在第1端部区域21中,该区域21所含有的磁体材料粒子的易磁化轴20b成为沿着从第2表面7朝向第1表面6的路径指向的取向,但该路径成为随着从第2表面7靠近第1表面6而向中央区域19的方向靠近的圆弧状的弯曲线。相反,在第2端部区域22中,该区域22所含有的磁体材料粒子的易磁化轴20c成为沿着从第1表面6朝向第2表面7的圆弧状弯曲路径指向的取向。
通过对如此形成的稀土类永磁体形成用烧结体5a进行磁化而获得的稀土类永磁体与前述的实施方式同样地产生以从第1端部区域21中的第1表面6出来而到达第2端部区域22中的第1表面6、从第2端部区域22中的第2表面7出来而到达第1端部区域21中的第2表面7的方式循环的磁通。因而,该永磁体也没有设置背侧磁轭,就能够生成较高的磁通密度。
图5的(b)是将上述参考形态的Nd-Fe-B系磁体中的磁通密度的增大与以往的Nd-Fe-B系磁体相对比来表示的与图4的(b)同样的图表,曲线a-1是作为比较例的以往的磁体中的磁通密度。与此相对,曲线c-1、c-2、c-3、c-4、c-5、c-6、c-7分别是表示厚度设为1.3mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.3mm的情况的、本发明的该第二实施方式的不具有背侧磁轭的Nd-Fe-B系磁体中的磁通密度的曲线。如从图可知那样,在本发明的第二实施方式的磁体中,如第一实施方式中的磁体那样,表示磁通密度的曲线未呈现显著的峰值,成为比较平缓的曲线。另外,该第二实施方式的磁体在烧结体5a的厚度是1.8mm时成为与比较例的磁体大致相等的磁通密度,在烧结体5a的厚度比1.8mm大的情况下,尽管没有背侧磁轭,但生成比将背侧磁轭和烧结体加起来的厚度是2.3mm的比较例的磁体的磁通密度高的磁通密度的磁通。并且,在厚度相等的曲线c-7的例子中,磁通密度与比较例相对比,呈现39%以上的增加。
图5的(c)是将通过对图3的(c)所示的本发明的实施方式的磁体形成用烧结体5c进行磁化而获得的Nd-Fe-B系稀土类永磁体的磁通密度的增大与以往的Nd-Fe-B系磁体相对比来表示的与图4的(b)和图5的(b)同样的图表,曲线a-1是作为比较例的以往的磁体中的磁通密度。与此相对,曲线d-1、d-2、d-3、d-4、d-5、d-6、d-7分别是表示厚度设为1.3mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.3mm的情况的、本发明的该实施方式的不具有背侧磁轭的磁体中的磁通密度的曲线。如从图可知那样,由该实施方式获得的磁体在磁通密度曲线产生较高的峰值,因此,适于使用于以较短的周期切换可动元件的移动方向的往复运动构件的驱动用线性马达。在图5的(e)中以与以往的磁体之间的对比来表示由该实施方式获得的磁体中的、磁体的厚度t与由该磁体生成的磁通量(μWb)的关系。在图5的(e)中,可知:虚线表示以往的磁体中的磁通量,以实线表示的实施例的磁体在比厚度1.8mm大的范围内带来比以往的磁体的磁通量高的磁通量。
图5的(d)是将通过对图3的(d)所示的实施方式的磁体形成用烧结体5d进行磁化而获得的Nd-Fe-B系稀土类永磁体的磁通密度的增大与以往的Nd-Fe-B系磁体相对比来表示的与图4的(b)和图5的(b)同样的图表,曲线a-1是作为比较例的以往的磁体中的磁通密度。与此相对,曲线e-1、e-2、e-3、e-4、e-5分别是表示厚度设为1.3mm、1.8mm、2.5mm、3.0mm、3.3mm的情况的、本发明的该实施方式的不具有背侧磁轭的磁体中的磁通密度的曲线。如从图可知那样,由该实施方式获得的磁体的磁通密度曲线是比较平的形状。在图5的(f)中以与以往的磁体之间的对比来表示由该实施方式获得的磁体中的、磁体的厚度t与由该磁体生成的磁通量(μWb)的关系。在图5的(f)中,可知:虚线表示以往的磁体中的磁通量,以实线表示的实施例的磁体在厚度比1.8mm大的范围内带来比以往的磁体的磁通量高的磁通量。
[稀土类永磁体形成用烧结体的制造方法]
接着,参照图7对图4的(a)所示的实施方式的稀土类磁体形成用烧结体5a的制造方法进行说明。图7是表示本实施方式的永磁体形成用烧结体5a的制造工序的概略图。
首先,利用铸造法制造由预定比率的Nd-Fe-B系合金构成的磁体材料的锭。代表性地,钕磁体所使用的Nd-Fe-B系合金具有以Nd是30wt%、作为电解铁的优选的Fe是67wt%、B是1.0wt%的比例含有的组成。接下来,使用捣碎机或破碎机等公知的手段将该锭粗粉碎成200μm左右的大小。作为代替,将锭熔解,利用带坯连铸法制作薄片,利用氢破碎法进行粗粉化。由此,获得粗粉碎磁体材料粒子115(参照图7的(a))。
接下来,利用由珠磨机116进行的湿式法或使用了气流粉碎机的干式法等公知的粉碎方法对粗粉碎磁体材料粒子115进行微粉碎。例如,在由珠磨机116进行的使用了湿式法的微粉碎中,向填充有作为填碎介质的珠116a的珠磨机116填充溶剂,向该溶剂投入粗粉碎磁体粒子115。并且,在溶剂中将粗粉碎磁体粒子115微粉碎成预定范围的粒径(例如0.1μm~5.0μm),使磁体材料粒子向溶剂中分散(参照图7的(b))。之后,利用真空干燥等手段使湿式粉碎后的溶剂所含有的磁体粒子干燥,将干燥后的磁体粒子取出(未图示)。在此,对于粉碎所使用的溶剂的种类并没有特别限制,能够使用异丙醇、乙醇、甲醇等醇类、乙酸乙酯等脂类、戊烷、己烷等低级烃类、苯、甲苯、二甲苯等芳香族类、酮类、它们的混合物等。作为溶剂,并不限于有机溶剂,能够使用液化氩等非活性气体的液化物、其他的无机溶剂。在任一情况下,都优选使用溶剂中不含有氧原子的溶剂。
另一方面,在由气流粉碎机进行的使用干式法的微粉碎中,在(a)氧含量实质上为0%的由氮气、Ar气体、He气体等非活性气体构成的气氛中,或在(b)氧含量是0.0001%~0.5%的由氮气、Ar气体、He气体等非活性气体构成的气氛中,利用气流粉碎机对粗粉碎后的磁体材料粒子115进行微粉碎,成为具有例如0.7μm~5.0μm这样的预定范围的平均粒径的微粒子。在此,氧浓度实质上为0%并不限定于氧浓度完全为0%的情况,是指也可以含有在微粉的表面极其细微地形成氧化覆膜的程度的量的氧。
接着,将被珠磨机116以及其他手段微粉碎了的磁体材料粒子成形成所期望形状。为了该磁体材料粒子的成形,准备将如上述那样微粉碎后的磁体材料粒子115和粘合剂混合而成的混合物。作为粘合剂,优选使用树脂材料,在粘合剂使用树脂的情况下,优选使用在构造中不含有氧原子、且具有解聚合性的聚合物。另外,为了能够对在如后述那样将磁体粒子和粘合剂的混合物成形成例如长方体形状那样的所期望形状之际产生的混合物的残余物进行再利用、且能够以对混合物进行加热而软化后的状态进行磁场取向,优选使用热塑性树脂。具体而言,恰当地使用包括由以下的一般式(1)所示的单体形成的1种或两种以上的聚合物或共聚物的聚合物。
[化1]
Figure GDA0002384064630000141
(其中,R1和R2表示氢原子、低级烃基、苯基或乙烯基)
作为符合上述条件的聚合物,存在例如作为异丁烯的聚合物的聚异丁烯(PIB)、作为异戊二烯的聚合物的聚异戊二烯(异戊橡胶、IR)、作为1,3-丁二烯的聚合物的聚丁二烯(丁二烯橡胶、BR)、作为苯乙烯的聚合物的聚苯乙烯、作为苯乙烯和异戊二烯的共聚物的苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、作为异丁烯和异戊二烯的共聚物的丁基橡胶(IIR)、作为苯乙烯和丁二烯的共聚物的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、作为苯乙烯和乙烯、丁二烯的共聚物的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、作为苯乙烯和乙烯、丙烯的共聚物的苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)、作为乙烯和丙烯的共聚物的乙烯-丙烯共聚物(EPM)、使二烯单体与乙烯、丙烯一起共聚而成的EPDM、作为乙烯的聚合物的聚乙烯、作为丙烯的聚合物的聚丙烯、作为2-甲基-1-戊烯的聚合物的2-甲基-1-戊烯聚合树脂作为2-甲基-1-丁烯的聚合物的2-甲基-1-丁烯聚合树脂、作为α-甲基苯乙烯的聚合物的α-甲基苯乙烯聚合树脂等。另外,作为用于粘合剂的树脂,也可以设为将含有氧原子、氮原子的单体的聚合物或共聚物(例如、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)少量含有的构成。而且,也可以是不符合上述一般式(1)的单体的一部分共聚。即使是在该情况下,也可达成本发明的目的。
此外,作为用于粘合剂的树脂,为了恰当地进行磁场取向,期望的是使用在250℃以下软化的热塑性树脂、更具体而言玻化温度或流动开始温度是250℃以下的热塑性树脂。
为了使磁体材料粒子向热塑性树脂中分散,期望的是适量添加分散剂。作为分散剂,期望的是添加醇、羧酸、酮、醚、脂、胺、亚胺、酰亚胺、酰胺、氰、磷系官能团、磺酸、具有双键、三键等不饱和键的化合物、液状饱和烃化合物中的、至少一种。也可以混合使用多种。
并且,如后述那样,在对磁体材料粒子和粘合剂的混合物施加磁场而对该磁体材料进行磁场取向时,以对混合物进行加热而粘合剂成分软化后的状态进行磁场取向处理。
作为与磁体材料粒子混合的粘合剂,通过使用满足上述的条件的粘合剂,能够使残存于烧结后的稀土类永磁体形成用烧结体内的碳量和氧量减少。具体而言,能够使在烧结后残存于磁体形成用烧结体内的碳量为2000ppm以下,更优选为1000ppm以下。另外,能够使在烧结后残存于磁体形成用烧结体内的氧量为5000ppm以下,更优选为2000ppm以下。
对于粘合剂的添加量,在对浆或加热熔融后的复合物进行成形的情况下,为了提高作为成形的结果获得的成形体的厚度精度,设为能够恰当地填充磁体材料粒子间的空隙的量。例如粘合剂相对于磁体材料粒子和粘合剂的合计量的比例设为1wt%~40wt%,更优选设为2wt%~30wt%,进一步优选设为3wt%~20wt%。
在以下的实施例中,在将混合物暂且成形成产品形状以外的状态下施加磁场而进行磁体材料粒子的易磁化轴的取向,之后进行烧结处理,从而成为例如图4的(a)所示的形状那样的、所期望的产品形状。尤其是,在以下的实施例中,在将由磁体材料粒子和粘合剂构成的混合物即复合物117暂且成形成片形状的未烧结(日文:グリーン)成形体(以下称为“生片”)之后,成为用于取向处理的成形体形状。在将混合物特别成形成片形状的情况下,能够采用由在对例如磁体材料粒子和粘合剂的混合物即复合物117进行了加热之后成形成片形状的热熔涂布进行的成形、或、由通过将含有磁体材料粒子、粘合剂以及有机溶剂的浆涂布在基材上、成形成片状的浆涂布等进行的成形。
以下,特别与由热熔涂布法进行的生片形成关联地说明实施方式,但本发明并不限定于那样的特定的涂布法,能够使用例如热熔的模具挤压等其他方法。
以下,特别对使用了热熔涂布的生片成形进行说明,本发明并不限定于那样的特定的涂布法。
如已述那样,通过将粘合剂与是由珠磨机116进行微粉碎的、还是以其他方法微粉碎后的磁体材料粒子混合,制作由磁体材料粒子和粘合剂构成的粘土状的混合物即复合物117。在此,作为粘合剂,能够如上述那样使用树脂、分散剂的混合物。例如,作为树脂,优选使用由在构造中不含有氧原子、且具有解聚合性的聚合物构成的热塑性树脂,另一方面,作为分散剂,优选添加醇、羧酸、酮、醚、脂、胺、亚胺、酰亚胺、酰胺、氰、磷系官能团、磺酸、具有双键、三键等不饱和键的化合物中的、至少一种。另外,对于粘合剂的添加量,如上述那样添加后的复合物117中的粘合剂相对于磁体材料粒子和粘合剂的合计量的比例成为1wt%~40wt%,更优选成为2wt%~30wt%,进一步优选成为3wt%~20wt%。
在此,优选根据磁体材料粒子的粒径决定分散剂的添加量,推荐的是:磁体材料粒子的粒径越小,添加量越多。作为具体的添加量,相对于磁体材料粒子设为0.1份~10份,更优选设为0.3份~8份。在添加量较少的情况下,分散效果较小,取向性有可能降低。另外,在添加量较多的情况下,有可能污染磁体材料粒子。添加到磁体材料粒子的分散剂附着于磁体材料粒子的表面,使磁体材料粒子分散,成为粘土状混合物,并且,在后述的磁场取向处理中,以辅助磁体材料粒子的转动的方式起作用。其结果,在施加了磁场之际容易地进行取向,使磁体粒子的易磁化轴方向在大致相同方向上一致、即、能够提高取向度。尤其是,在磁体材料粒子与粘合剂混合的情况下,粘合剂存在于粒子表面,因此,磁场取向处理时的摩擦力变高,因此,粒子的取向性有可能降低,添加分散剂的效果更加提高。
优选磁体材料粒子和粘合剂的混合在由氮气、Ar气体、He气体等非活性气体构成的气氛下进行。磁体材料粒子和粘合剂的混合通过将例如磁体材料粒子和粘合剂分别投入搅拌机、利用搅拌机进行搅拌来进行。在该情况下,也可以为了促进混炼性,进行加热搅拌。而且,期望的是磁体材料粒子和粘合剂的混合也在氮气、Ar气体、He气体等非活性气体构成的气氛下进行。另外,特别是在以湿式法对磁体粒子进行了粉碎的情况下,也可以是,不从用于粉碎的溶剂取出磁体粒子,将粘合剂向溶剂中添加而进行混炼,之后使溶剂挥发,获得复合物117。
接下来,通过将复合物117成形成片状,制作前述的生片。在采用热熔涂布的情况下,通过对复合物117进行加热,使该复合物117熔融,在成为具有流动性的状态之后,涂布于支承基材118上。之后,通过散热使复合物117凝固,而在支承基材118上形成纵长片状的生片119。在该情况下,将复合物117加热熔融之际的温度由于所使用的粘合剂的种类、量不同而不同,通常设为50℃~300℃。但是,需要设为比所使用的粘合剂的流动开始温度高的温度。此外,在使用浆涂布的情况下,使磁体材料粒子、粘合剂、和任意但有助于取向的添加剂向大量的溶剂中分散,将浆涂布于支承基材118上。之后,进行干燥而使溶剂挥发,从而在支承基材118上形成纵长片状的生片119。
在此,优选熔融后的复合物117的涂布方式使用狭缝式模具方式或压延辊方式等层厚控制性优异的方式。尤其是,为了实现较高的厚度精度,特别期望的是使用层厚控制性优异的、即、能够在基材的表面涂布高精度的厚度的层的方式即模具方式、逗号涂布方式。例如,在狭缝式模具方式中,利用齿轮泵加压输送加热而成为具有流动性的状态的复合物117而向模具注入,从模具喷出,从而进行涂布。另外,在压延辊方式中,以控制后的量将复合物117向加热后的两根辊的夹持间隙送入,一边使辊旋转,一边在支承基材118上涂布利用辊的热量熔融后的复合物117。作为支承基材118,优选使用例如有机硅处理聚酯膜。而且,优选的是,通过使用消泡剂或进行加热真空脱泡,以所涂布且展开的复合物117的层中不残留气泡的方式充分地进行脱泡处理。或者、不在支承基材118上进行涂布,而是一边利用挤压成型、注塑成形将熔融后的复合物117成型成片状一边向支承基材118上挤出,从而也能够在支承基材118上成形生片119。
在图7所示的实施方式中,使用狭缝式模具120来进行复合物117的涂布。期望的是,在该狭缝式模具方式的生片119的形成工序中,对涂布后的生片119的片材厚度进行实测,通过基于其实测值的反馈控制,对狭缝式模具120与支承基材118之间的夹持间隙进行调节。在该情况下,使向狭缝式模具120供给的流动性复合物117的量的变动尽量降低,抑制成例如±0.1%以下的变动,进一步期望的是,也使涂布速度的变动尽量降低,抑制成例如±0.1%以下的变动。利用这样的控制,能够使生片119的厚度精度提高。此外,所形成的生片119的厚度精度相对于例如1mm这样的设计值设为±10%以内、更优选设为±3%以内、进一步优选设为±1%以内。在压延辊方式中,同样地基于实测值对压延条件进行反馈控制,能够对向支承基材118转印的复合物117的膜厚进行控制。
期望的是生片119的厚度设定于0.05mm~20mm的范围内。若使厚度比0.05mm薄,则为了达成需要的磁体厚度,必须层叠多层,因此,生产率降低。
接着,将从利用上述的热熔涂布形成在支承基材118上的生片119切割出与所期望的磁体尺寸对应的尺寸的长方体形状的加工用薄片如图6所示那样弯曲成U字形而制作磁场施加用加工片123。在本实施方式中,加工片123由半圆形的圆弧部123a和从该圆弧部123a的两端沿着切线方向延伸的直线部123b、123c构成。圆弧部123与最终获得的永磁体形成用烧结体5a的中央区域9相对应,端部123b与烧结体5a的端部区域11相对应,端部123c与烧结体5a的端部区域12相对应。
该加工片123具有与图的纸面呈直角的方向的宽度尺寸,该宽度尺寸和厚度和长度尺寸以估计后述的烧结工序中的尺寸的缩小而在烧结工序后获得预定的磁体尺寸的方式确定。
在与直线部123b、123c的表面呈直角的方向上对图6所示的加工用薄片123施加平行磁场121。通过施加该磁场,加工片123所含有的磁体材料粒子的易磁化轴如在图6中以箭头122所示那样被沿着磁场的方向取向。具体地说明,加工片123被收容于具有与该加工片123对应的形状的模腔的磁场施加用模具内(未图示),通过加热,使加工片123所含有的粘合剂软化。详细而言,将加工片123加热到加工片123内所含有的粘合剂的储能弹性模量成为108Pa以下,优选成为107Pa以下,使粘合剂软化。由此,磁体材料粒子能够在粘合剂内转动,能够使其易磁化轴在沿着平行磁场121的方向上取向。
在此,用于对加工片123进行加热的温度和时间由于所使用的粘合剂的种类和量的不同而不同,设为例如40℃~250℃,且0.1分钟~60分钟。不管怎样,为了使加工片123内的粘合剂软化,加热温度都需要设为所使用的粘合剂的玻化温度或流动开始温度以上的温度。作为用于对加工片123进行加热的手段,存在由例如热板进行的加热、或将有机硅油那样的热介质用于热源的方式。磁场施加时的磁场的强度设为5000[Oe]~150000[Oe]、优选的是能够设为10000[Oe]~120000[Oe]。其结果,如图6所示,加工片123所含有的磁体材料粒子的易磁化轴与沿着平行磁场121的方向平行地被取向。也能够设为在该磁场施加工序中对多个加工用薄片123同时施加磁场的结构。为此,使用具有多个模腔的模具、或者、排列多个模具而同时施加平行磁场121即可。对加工片123施加磁场的工序既可以与加热工序同时进行,也可以在进行了加热工序之后且在加工片123的粘合剂凝固之前进行。
接着,将磁体材料粒子的易磁化轴通过图6所示的磁场施加工序被如以箭头122所示那样进行了平行取向的加工片123从磁场施加用模具取出,移向具有细长的长度方向尺寸的长方体形模腔124的最终成形用模具内,成形成烧结处理用加工片。通过该成形,加工片123的圆弧部123a成为与直线状的中央区域9对应的形状,同时,两端的直线部123b、123c成为与中央区域呈直线状排列的形状。在通过该成形工序形成的烧结处理用加工片中,与中央的直线状区域9对应的区域所含有的磁体材料粒子的易磁化轴如图4的(a)所示那样成为沿着圆弧状的路径指向的取向。而且,与两端的端部区域11、12对应的直线部所含有的磁体材料粒子的易磁化轴如图4的(a)所示那样成为沿着厚度方向的平行路径指向的并行取向。
将磁体材料粒子的易磁化轴如此被取向的取向后的烧结处理用加工片在调节成大气压、或者、比大气压高的压力或低的压力(例如、1.0Pa或1.0MPa)的非氧化性气氛中以粘合剂分解温度保持几小时~几十小时(例如5小时),从而进行预烧处理。在该处理中,推荐使用氢气氛或氢与非活性气体的混合气体气氛。在基于氢气气氛进行预烧处理的情况下,预烧中的氢的供给量设为例如5L/min。通过进行预烧处理,粘合剂所含有的有机化合物由于解聚合反应、其他的反应而分解成单体,并能够使其飞散而去除。即、进行使残存于烧结处理用薄片125的碳的量减少的处理即脱碳处理。另外,期望的是预烧处理以残存于烧结处理用薄片125内的碳的量为2000ppm以下、更优选的是1000ppm以下的条件进行。由此,能够利用之后的烧结处理使烧结处理用薄片125的整体致密地烧结,能够抑制残留磁通密度和顽磁力的降低。此外,在将进行上述的预烧处理之际的加压条件设为比大气压高的压力的情况下,期望的是将压力设为15MPa以下。在此,只要加压条件设为比大气压高的压力、更具体而言设为0.2MPa以上,就特别能够期待残存碳量减轻的效果。
粘合剂分解温度能够基于粘合剂分解生成物和分解残渣的分析结果决定。具体而言,推荐选择如下温度范围:对粘合剂的分解生成物进行捕集,不生成单体以外的分解生成物,且在残渣的分析中也没有检测到由残留的粘合剂成分的副反应形成的生成物。粘合剂分解温度由于粘合剂的种类的不同而不同,但优选的是200℃~900℃,更优选的是400℃~600℃,设为例如450℃即可。
在上述的预烧处理中,与一般的稀土类磁体的烧结处理相比较,优选减小升温速度。具体而言,通过将升温速度设为2℃/min以下、例如1.5℃/min,能够获得优选的结果。因而,在进行预烧处理的情况下,如图9所示那样以2℃/min以下的预定的升温速度进行升温,在达到预先设定好的设定温度(粘合剂分解温度)之后,以该设定温度保持几小时~几十小时,从而进行预烧处理。如此地在预烧处理中减小升温速度,从而烧结处理用薄片125内的碳不会被急剧地去除,而被阶段性地去除,因此,能够使残量碳减少到充分的水平,使烧结后的永磁体形成用烧结体的密度上升。即、通过使残留碳量减少,能够使永磁体中的空隙减少。只要如上述那样将升温速度设为10℃/min左右,就能够使烧结后的永磁体形成用烧结体的密度为98%以上(7.40g/cm3以上),能够期待在磁化后的磁体中达成较高的磁体特性。
接下来,进行烧结处理:对利用预烧处理预烧成的烧结处理用加工片进行烧结。作为烧结处理,也能够采用真空中的无加压烧结法,但在本实施方式中,优选采用以在宽度方向上进行了单轴加压的状态对烧结处理用加工片进行烧结的单轴加压烧结法。在该方法中,向具有与图4的(a)所示的形状相同的形状的模腔的烧结用模具(未图示)内装填烧结处理用加工片125,合模,一边在宽度方向上进行加压一边进行烧结。作为该加压烧结技术,也可以采用例如热压烧结、热等静压(HIP)烧结、超高压合成烧结、气体加压烧结、放电等离子体(SPS)烧结等公知的技术中任一者。尤其是,优选使用能够在单轴方向上进行加压且通过通电烧结来执行烧结的SPS烧结。
此外,在利用SPS烧结进行烧结的情况下,优选的是,将加压压力设为例如0.01MPa~100MPa,在几Pa以下的真空气氛下以10℃/分的升温速度使温度上升到940℃,之后保持5分钟。接下来冷却,再次进行热处理:升温到300℃~1000℃而保持该温度两小时。这样的烧结处理的结果,从烧结处理用加工片制造具有图4的(a)所示的易磁化轴取向的稀土类永磁体形成用烧结体5a。如此地,根据以在宽度方向上加压了的状态对烧结处理用加工片进行烧结的单轴加压烧结法,能够抑制对烧结处理用加工片内的磁体材料粒子赋予的易磁化轴的取向发生变化。
为了制作具有图5的(a)所示的磁体材料粒子的易磁化轴取向的稀土类永磁体形成用烧结体,替代图6所示的加工片123,只要使用没有直线部123b、123c的、仅有圆弧部123a的半圆形的加工片,就获得易磁化轴整体上沿着圆弧状路径指向的取向的烧结体。在该情况下,只要使加工片的端部的曲率半径朝向端部逐渐增加,就也能够使端部区域中的弯曲路径设为与中央区域中的圆弧状路径的曲率不同的曲率。
图8是表示小型线性马达140的一个例子的图,该小型线性马达140由搭载有永磁体131的可动元件130和以与该可动元件130相对的方式配置的定子132构成,其中,永磁体131是通过对本发明的稀土类永磁体形成用烧结体5a进行磁化而形成的。在可动元件130,本发明的实施方式的永磁体131以两个并列、且极性互逆的方式配置,形成磁体列。在磁体列安装有被该线性马达140驱动的被驱动构件134。定子132沿着以箭头141所示的可动元件130的移动方向隔开间隔地配置有卷绕于铁心的多个线圈133a、133b、133c。该线性马达的结构自身是通常的结构,因此,省略针对其详细情况的说明。本发明的稀土类永磁体不使用背侧磁轭就能够确保较高的磁通密度,因此,能够使永磁体单元的厚度比以往的永磁体的厚度薄,且在以相同的厚度的永磁体单元进行了比较的情况下,能够大幅度地提高线性马达的输出。
图9是表示用于制作具有图3的(d)所示的易磁化轴取向的稀土类永磁体形成用烧结体5d的方法的一个例子的图。图9的(a)是表示最初的工序的图,利用与图7的(d)同样的工序,形成多张较薄的生片150。该生片150含有易磁化轴151沿着长度方向取向的磁体材料粒子。如图9的(b)所示,将该生片150弯曲成与U字形类似的形状。在该工序中,制作弯曲曲率不同的多张生片150a~150f,如图9的(c)所示,将这多张生片150a~150f重叠而热粘接。接下来,如图9的(d)所示那样切出中央部的需要的部位而形成中央部152。之后,如图9的(e)所示,于在图9的(d)的工序中获得的该中央部152的长度方向两端部贴合并热粘接易磁化轴是并行取向的生片153、154,形成成形体155。最后,通过对在图9的(e)的工序中获得的成形体155进行烧结,能够获得图3的(d)所示的磁体形成用烧结体5d。在图9的(b)的弯曲工序中,通过恰当地确定弯曲形状,能够如所期望那样确定在图9的(d)的工序中切割出的中央部152中的磁体材料粒子的易磁化轴的取向。因而,也能以同样的方法形成图3的(c)所示的结构。
以上,与特定的实施方式相关联地说明了本发明,但本发明并不限定于这些特定的实施方式,权利要求书所记载的思想所含有的全部包含于本发明。
附图标记说明
1、磁体单元;1a、1b、永磁体;2、背侧磁轭;3、定子;3a、3b、3c、线圈;5a、5b、稀土类永磁体形成用烧结体;6、第1表面;7、第2表面;8、端面;9、19、中央区域;10a、10b、10c、20a、20b、20c、易磁化轴;11、21、第1端部区域;12、22、第2端部区域;115、粗粉碎磁体材料粒子;116、珠磨机;117、复合物;119、生片;120、狭缝式模具;121、平行磁场;123、加工片;130、可动元件;131、永磁体;132、定子;133a、133b、133c、线圈;140、线性马达;L、长度方向尺寸;W、宽度方向尺寸;t、厚度;C、长度方向中央部。

Claims (7)

1.一种稀土类永磁体形成用烧结体,其含有磁体材料粒子,该磁体材料粒子含有稀土类物质,该稀土类永磁体形成用烧结体是该磁体材料粒子一体地烧结成预定的立体形状而成的,该预定的立体形状的截面形状具有长度方向,该截面形状具有:第1表面,其沿着长度方向延伸;第2表面,其位于在厚度方向上与该第1表面隔开间隔的位置,并沿着长度方向延伸;以及长度方向两端部的端面,该稀土类永磁体形成用烧结体的特征在于,
在沿长度方向观察而位于两端的第1端部区域与第2端部区域之间的中央区域中,该中央区域所含有的所述磁体材料粒子以其易磁化轴沿着如下路径指向的方式被取向:在位于比通过所述中央区域的长度方向中央部且与所述第1表面垂直的长度方向中心线靠所述第1端部区域侧的部分,该路径从所述第2表面进入所述烧结体的内部;该路径沿着长度方向横穿所述长度方向中心线;在位于比所述中央区域的所述长度方向中心线靠所述第2端部区域侧的部分,该路径朝向所述第2表面,
在所述第1端部区域中,该第1端部区域所含有的所述磁体材料粒子的易磁化轴被取向为从所述第2表面进入所述烧结体的内部、并朝向所述第1表面,
在所述第2端部区域中,该第2端部区域所含有的所述磁体材料粒子的易磁化轴被取向为从所述第1表面进入所述烧结体的内部、并朝向所述第2表面,
该第1端部区域和第2端部区域各自所含有的所述磁体材料粒子的易磁化轴被并行取向为朝向与所述第2表面呈大致直角的方向。
2.根据权利要求1所述的稀土类永磁体形成用烧结体,其特征在于,
所述中央区域所含有的所述磁体材料粒子的易磁化轴以如下方式被取向:以所述中央区域的长度方向中心线为长度方向的原点,在将距该长度方向中心线的所述第2端部区域方向上的距离设为+b、将距该长度方向中心线的所述第1端部区域方向上的距离设为-b、将直到中央区域与所述第1端部区域以及所述第2端部区域之间的边界为止的距离设为bmax时,定义为该易磁化轴的取向方向与所述第1表面之间的角度的取向角θ成为
θ(°)=(b/bmax)×c×90
其中,c是常数,取向角θ以左旋方向为正,以右旋方向为负,在(b/bmax)×c<-1时,θ=-90°,在(b/bmax)×c>1的时,θ=90°,
在距该长度方向中心线的距离b相同的位置处沿着厚度方向该取向角大致恒定。
3.根据权利要求1所述的稀土类永磁体形成用烧结体,其特征在于,
所述中央区域所含有的所述磁体材料粒子的易磁化轴以如下方式被取向:以所述中央区域的长度方向中心线为长度方向的原点,在将距该长度方向中心线的所述第2端部区域方向上的距离设为+b、将距该长度方向中心线的所述第1端部区域方向上的距离设为-b、将直到中央区域与所述第1端部区域以及所述第2端部区域之间的边界为止的距离设为bmax时,定义为该易磁化轴的取向方向与所述第1表面之间的角度的取向角θ成为
θ(°)=(b/bmax)×c×90
其中,取向角θ以左旋方向为正,以右旋方向为负,在(b/bmax)×c<-1时,θ=-90°,在(b/bmax)×c>1时,θ=90°,
所述c是以在所述第1表面最小、在所述第2表面最大的方式从该第1表面朝向该第2表面沿着厚度方向逐渐增加地变化的系数。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的稀土类永磁体形成用烧结体,其特征在于,
所述磁体材料粒子是Nd-Fe-B系磁体材料。
5.一种稀土类永磁体,其特征在于,
该稀土类永磁体是通过对权利要求1~4中任一项所述的稀土类永磁体形成用烧结体进行磁化而制作成的。
6.一种线性马达,其特征在于,其包括:
可动元件,其具备权利要求5所述的稀土类永磁体;以及
固定磁极,其与该稀土类永磁体的所述第2表面隔开间隔地配置,
相对于与所述稀土类永磁体形成用烧结体的所述第2表面相对应的所述稀土类永磁体的表面没有设置背侧磁轭。
7.根据权利要求6所述的线性马达,其特征在于,
所述可动元件的所述稀土类永磁体以长度方向与该可动元件的移动方向平行的方式配置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018186478A1 (ja) * 2017-04-07 2018-10-11 日東電工株式会社 希土類焼結磁石、希土類焼結体の製造方法、希土類焼結磁石の製造方法及び希土類焼結磁石を用いたリニアモータ
USD982375S1 (en) 2019-06-06 2023-04-04 Sharkninja Operating Llc Food preparation device
CN112908664B (zh) * 2019-12-03 2022-12-20 北京中科三环高技术股份有限公司 一种制备稀土烧结磁体的方法
KR102529748B1 (ko) * 2021-03-29 2023-05-09 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 착자 장치
CN114172343B (zh) * 2021-12-10 2023-03-24 合肥工业大学 基于气隙磁通密度波形正弦化设计的混合式磁极直线电机

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS572801A (en) 1980-06-05 1982-01-08 Mitsubishi Metal Corp Production of sintered permanent magnet
JPS6169104A (ja) 1984-09-12 1986-04-09 Sumitomo Special Metals Co Ltd 半円状異方性フェライト磁石の製造方法
JPS62245604A (ja) 1986-04-18 1987-10-26 Seiko Epson Corp 希土類焼結磁石の製造方法
DE3913276A1 (de) * 1989-04-22 1990-10-25 Siemens Ag Eletrische maschine, insbesondere gleichstrom-kleinmotor
JPH02308512A (ja) 1989-05-24 1990-12-21 Hitachi Metals Ltd 偏倚異方性を有するR―Fe―B系永久磁石及びその製造方法
GB9225696D0 (en) * 1992-12-09 1993-02-03 Cookson Group Plc Method for the fabrication of magnetic materials
US5808381A (en) 1994-08-09 1998-09-15 Hitachi Metals, Ltd. Linear motor
JP3216865B2 (ja) * 1994-08-09 2001-10-09 日立金属株式会社 リニアモータ
US6304162B1 (en) * 1999-06-22 2001-10-16 Toda Kogyo Corporation Anisotropic permanent magnet
JP2001006924A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Toda Kogyo Corp 吸着用永久磁石
JP3865351B2 (ja) * 1999-08-31 2007-01-10 株式会社Neomax アクチュエータ用磁気回路
US7382067B2 (en) 2001-12-03 2008-06-03 Shinko Electric Co., Ltd. Linear actuator
JP2003189589A (ja) 2001-12-21 2003-07-04 Canon Inc 可動磁石型リニアモータ、露光装置及びデバイス製造方法
JP2003318012A (ja) 2002-04-19 2003-11-07 Toda Kogyo Corp モーター用永久磁石
CN1148762C (zh) * 2002-06-14 2004-05-05 钢铁研究总院 多织构整体烧结成型稀土永磁体及制备方法
JP3997427B2 (ja) * 2002-06-18 2007-10-24 日立金属株式会社 極異方性リング磁石の製造に用いる磁場中成形装置
US6992553B2 (en) 2002-06-18 2006-01-31 Hitachi Metals, Ltd. Magnetic-field molding apparatus
JP2004031780A (ja) 2002-06-27 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 希土類磁石およびその製造方法、ならびに希土類磁石を用いてなるモータ
TW200518122A (en) * 2003-07-22 2005-06-01 Aichi Steel Corp Thin hybrid magnetization type ring magnet, yoke-equipped thin hybrid magnetization type ring magnet, and brushless motor
JP2006087204A (ja) 2004-09-15 2006-03-30 Tdk Corp リング状磁石及びその製造方法
JP2008252968A (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受装置およびそれを備えたスピンドルモータ、ディスク駆動装置およびその製造方法
US7839044B2 (en) 2007-03-23 2010-11-23 Panasonic Corporation Rotor magnet, spindle motor comprising the same, recording and reproducing apparatus, and jig for manufacturing the same
CN101816117B (zh) 2007-08-01 2015-06-03 菲舍尔和佩克尔应用有限公司 磁性元件、转子及其制造方法、电机以及具有所述电机的电器
JP5359192B2 (ja) 2007-11-12 2013-12-04 パナソニック株式会社 異方性永久磁石型モータ
JP5444630B2 (ja) 2008-04-07 2014-03-19 ダイキン工業株式会社 ロータ及び埋込磁石型モータ
JP5300325B2 (ja) * 2008-05-26 2013-09-25 三菱電機株式会社 リニアモータ
JP2010098080A (ja) * 2008-10-16 2010-04-30 Hitachi Metals Ltd R−t−b系焼結磁石の製造方法
JP5188357B2 (ja) * 2008-10-23 2013-04-24 三菱電機株式会社 リニアモータ
JP5274302B2 (ja) 2009-02-24 2013-08-28 三菱電機株式会社 回転電機
JP2011109004A (ja) 2009-11-20 2011-06-02 Yokohama National Univ 磁気異方性磁石の製造方法
US8400038B2 (en) 2011-04-13 2013-03-19 Boulder Wind Power, Inc. Flux focusing arrangement for permanent magnets, methods of fabricating such arrangements, and machines including such arrangements
HUE053709T2 (hu) 2011-06-24 2021-07-28 Nitto Denko Corp Ritkaföldfém permanens mágnes elõállítási eljárása
KR20140134258A (ko) 2012-03-12 2014-11-21 닛토덴코 가부시키가이샤 희토류 영구 자석 및 희토류 영구 자석의 제조 방법
JP5969781B2 (ja) 2012-03-12 2016-08-17 日東電工株式会社 希土類永久磁石の製造方法
JP2015156405A (ja) 2012-05-24 2015-08-27 パナソニック株式会社 異方性ボンド磁石とその製造方法およびそれらを用いたモータ
JP5936688B2 (ja) 2013-07-31 2016-06-22 株式会社日立製作所 永久磁石材料
JP2015032669A (ja) 2013-08-01 2015-02-16 日産自動車株式会社 焼結磁石の製造方法

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