DE112011104619T5

DE112011104619T5 - Bogenförmiger Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung und Verfahren und Bildungsform zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE112011104619T5
Application number: DE112011104619T
Authority: DE
Inventors: Mikio Shindoh; Takeshi Yoshida
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-10-02
Also published as: CN103299381B; JPWO2012090841A1; US9646751B2; US20130278367A1; WO2012090841A1; CN103299381A; JP5904124B2

Abstract

Es handelt sich um eine Formvorrichtung zum Formen eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung in einem Magnetfeld, die eine Form, die aus einem nichtmagnetischen Hartmetall besteht und in einem parallelen Magnetfeld angeordnet ist, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen erzeugt wird; einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand, eine äußere bogenförmige Wand und zwei Seitenwände aufweist und in der Form angeordnet ist; einen mittleren ferromagnetischen Körper, der an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand des Hohlraums angeordnet ist; und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die symmetrisch an beiden Seitenwandseiten des Hohlraums angeordnet sind; umfasst, wobei der Hohlraum so angeordnet ist, dass seine radiale Richtung in seiner Mitte in der Umfangsrichtung mit der Richtung des parallelen Magnetfelds identisch ist; die Breite des mittleren ferromagnetischen Körpers in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld verlaufenden Richtung geringer als die Breite des Hohlraums ist; und das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper so angeordnet ist, dass der Hohlraum in einem Bereich positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper liegt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen bogenförmigen Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung und ein Verfahren und eine Formvorrichtung zu seiner Herstellung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Dauermagnete, die im Wesentlichen aus R-TM-B bestehen, werden aufgrund ihrer Billigkeit und ihrer hohen magnetischen Eigenschaften verbreitet verwendet. Da R-TM-B-Materialien zusätzlich zu den ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften eine hohe mechanische Festigkeit mit geringer Sprödigkeit aufweisen, sind sie selbst dann weniger für eine Rissbildung anfällig, wenn durch Sinterschwund eine große innere Beanspruchung erzeugt wird. Entsprechend sind sie für Ringmagnete mit radialer Anisotropie oder mehrpolarer anisotroper Ausrichtung geeignet und tragen sie in einem hohen Maße zur Bereitstellung von Motoren mit höherer Leistung und geringeren Größen bei.
Da polar-anisotrope Ringmagnete Wellen der Oberflächenmagnetflussdichte nach der Magnetisierung aufweisen, die höhere Spitzen aufweisen und einer Sinuswelle näher kommen, als jene von radial-anisotropen Magneten, werden die polar-anisotropen Ringmagnete als Rotoren verwendet, um Motoren mit einem kleinen Rastmoment zu versehen. Doch da die polar-anisotropen Ringmagnete von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedliche Ausrichtungsrichtungen aufweisen, tritt während der Sinterung leicht eine als ”Ausrichtungsrissbildung” bezeichnete Rissbildung auf. Besonders im Fall großer Ringmagnete werden kommt es in den Herstellungsprozessen leicht zu einer Beschädigung von Grünlingen, was zu einer hohen Rissbildungsgefahr führt.
Anstatt einen Ringmagnet zu verwenden, wird ein Rotor im Allgemeinen durch Anbringen von bogenförmigen Magneten an einem zylinderförmigen Joch gebildet. Zum Beispiel offenbart JP 2005-286081A ein Verfahren zur Herstellung eines bogenförmigen Magnets mit einer radialen Ausrichtung, der für Rotoren geeignet ist. Doch da bogenförmige Magnete mit einer radialen Ausrichtung Wellen der Oberflächenmagnetflussdichte mit einer Trapezform aufweisen, können sie nicht für Rotoren verwendet werden, die eine sinusförmige Wellenform benötigen. Entsprechen wurde die Entwicklung neuer Technologien zur Herstellung von bogenförmigen Magneten mit polar-anisotroper Ausrichtung gewünscht.
JP 2003-199274 A offenbart einen Rotor mit einem niedrigen Rastmoment, der bogenförmige Magnete mit polar-anisotroper Ausrichtung umfasst. Doch JP 2003-199274 A beschreibt nicht konkret ein Verfahren zur Herstellung eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung.
Ein Ringmagnet mit polar-anisotroper Ausrichtung kann zum Beispiel unter Verwendung einer in 10 (die 3 von JP 2003-17309 A entspricht) gezeigten Formvorrichtung 300 hergestellt werden, die einen Hohlraum 330 umfasst, der durch einen Kern 320 und eine Form 340 mit einem Distanzstück 310 an der Innenfläche definiert ist, wobei magnetisches Pulver, das in den Hohlraum 330 gefüllt ist, durch ein Magnetfeld, welches durch Spulen 360, die in Vertiefungen 350 an der Innenfläche der Formvorrichtung 340 angeordnet sind und woran ein Impulsstrom angelegt wird, erzeugt wird, so ausgerichtet wird, dass es eine mehrpolige Ausrichtung aufweist. Ein durch ein derartiges Verfahren hergestellter polar-anisotroper Ringmagnet weist eine Verteilung der Oberflächenmagnetflussdichte in einer Umfangsrichtung auf, die einer sinusförmigen Wellenform nahe kommt, wobei an Magnetpolen eine radiale Ausrichtung und zwischen benachbarten Magnetpolen eine Ausrichtung in der Umfangsrichtung besteht (siehe zum Beispiel JP 2005-44820 A ).
Um einen bogenförmigen Magnet mit einer derartigen polar-anisotropen Ausrichtung bereitzustellen, sollte der bogenförmige Magnet an Endflächen in der Umfangsrichtung senkrecht und an einer Mitte in der Umfangsrichtung seiner äußeren bogenförmigen Oberfläche radial ausgerichtet sein, damit ein durch Zusammensetzen erhaltener Ringmagnet eine Wellenform aufweisen kann, die einer Sinuswelle näher kommt.
Ein Ringmagnet mit polar-anisotroper Ausrichtung kann wie oben beschrieben in einem Impulsmagnetfeld geformt werden, das durch Spulen erzeugt wird, die in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind und der Anzahl der Magnetpole entsprechen. Im Fall von bogenförmigen Magneten mit polar-anisotroper Ausrichtung ist es jedoch schwierig, in einer Formvorrichtung mit einem derartigen Aufbau die Anordnung der magnetfelderzeugenden Spulen und die daran angelegte Spannung zu regulieren, was dazu führt, dass es schwierig ist, ideale bogenförmige Magnete mit polar-anisotroper Ausrichtung zu erhalten. Entsprechend sollte wie im Fall des Formens blockförmiger Magnete ein magnetischer Körper passend in einem parallelen Magnetfeld, dessen Richtung verändert wird, angeordnet werden, um einen bogenförmigen Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung herzustellen.
JP 2005-287181 A offenbart einen bogenförmigen Magnet, dessen Ausrichtung in einer Mitte an der äußeren bogenförmigen Seite konvergiert ist, und beschreibt, dass dieser einen Rotor mit verringertem Rastmoment bereitstellt. Doch da der in JP 2005-287181 A beschriebene bogenförmige Magnet eine Ausrichtung aufweist, die sich von der idealen polar-anisotropen Ausrichtung unterscheidet, würde das Zusammensetzen von mehreren der bogenförmigen Magnete zu einer Ringform keinen Ringmagnet mit polar-anisotroper Ausrichtung bereitstellen, was Spielraum für Verbesserungen lässt.
JP 2002-134314 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines bogenförmigen Magnets mit einem bogenförmigen Querschnitt, wobei die Achsen der leichten Magnetisierung des magnetischen Pulvers im Querschnitt in vorspringenden Bögen von der Außenfläche und beiden Endflächen zu einem Mittelbereich der Innenfläche konvergieren. Doch ein bogenförmiger Magnet, der durch das in JP 2002-134314 A beschriebene Verfahren hergestellt wurde, weist die Wirkungsfläche an der Innenfläche und nicht an der Außenfläche auf.
Wenn Rotoren mit großen Magneten mit polar-anisotroper Ausrichtung hergestellt werden, gibt es derzeit nur ein Verfahren, bei dem parallel ausgerichtete Magnetsegmente zu einer Ringform mit polar-anisotroper Ausrichtung zusammengesetzt werden. Daher ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines gesinterten bogenförmigen R-TM-B-Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung gewünscht.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Entsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen bogenförmigen Magnet, insbesondere einen gesinterten bogenförmigen R-TM-B-Magnet, mit der gleichen Magnetfeldausrichtung wie jener eines Magnetpols eines polar-anisotropen Ringmagnets, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Formvorrichtung zu seiner Herstellung bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Als Ergebnis intensiver Forschungen im Hinblick auf die obige Aufgabe haben die Erfinder herausgefunden, dass ein bogenförmiger Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung durch eine Formvorrichtung hergestellt wird, die einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, einen mittleren ferromagnetischen Körper, der mit einem dazwischenliegenden Spalt an der Seite der äußeren bogenförmigen Fläche des Hohlraums angeordnet ist, und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die an beiden Seiten des Hohlraums angeordnet sind, umfasst. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Erkenntnis abgeschlossen.
Somit umfasst die Formvorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Formen eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung in einem Magnetfeld
eine Form, die aus einem nichtmagnetischen Hartmetall besteht und in einem parallelen Magnetfeld angeordnet ist, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen erzeugt wird;
einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand, eine äußere bogenförmige Wand und zwei Seitenwände aufweist und in der Form angeordnet ist;
einen mittleren ferromagnetischen Körper, der an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet ist; und
ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die symmetrisch an beiden Seitenwandseiten des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet sind;
wobei der Hohlraum so angeordnet ist, dass seine radiale Richtung in seiner Mitte in der Umfangsrichtung mit der Richtung des parallelen Magnetfelds identisch ist;
die Breite des mittleren ferromagnetischen Körpers von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld verlaufenden Richtung geringer als die Breite des Hohlraums ist; und
das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper so angeordnet ist, dass der Hohlraum in einem Bereich positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper liegt.
Der mittlere ferromagnetische Körper ist vorzugsweise auf einer radial gerichteten Linie, die durch einen Mittelpunkt in der Umfangsrichtung des Hohlraums verläuft, angeordnet und weist von oben her gesehen in Bezug auf die radial gerichtete Linie eine symmetrische Form auf.
Es wird bevorzugt, dass der mittlere ferromagnetische Körper in Bezug auf eine Ebene, die in der Richtung des Magnetfelds durch einen Mittelpunkt des mittleren ferromagnetischen Körpers verläuft und zu der Richtung des Magnetfelds senkrecht ist, eine symmetrische Form aufweist, und dass ein anderer Hohlraum und ein anderes Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern in Bezug auf die Ebene symmetrisch angeordnet sind.
Der mittlere ferromagnetische Körper und/oder die seitlichen ferromagnetischen Körper sind von oben her gesehen vorzugsweise rechteckig.
Ein Winkel zwischen jeder Seitenwandfläche des Hohlraums und einer Fläche eines jeden der seitlichen ferromagnetischen Körper, die der Seitenwand gegenüberliegt, beträgt mehr als 0°.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung verwendet eine Formvorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Form, die aus einem nichtmagnetischen Hartmetall (cemented corbile) besteht und in einem parallelen Magnetfeld angeordnet ist, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen erzeugt wird;
einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand, eine äußere bogenförmige Wand und zwei Seitenwände aufweist und in der Form angeordnet ist;
einen mittleren ferromagnetischen Körper, der an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet ist; und
ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die symmetrisch an beiden Seitenwandseiten in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet sind;
wobei der Hohlraum so angeordnet ist, dass seine radiale Richtung in seiner Mitte in der Umfangsrichtung mit der Richtung des parallelen Magnetfelds identisch ist;
die Breite des mittleren ferromagnetischen Körpers von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld verlaufenden Richtung geringer als die Breite des Hohlraums ist; und
das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper so angeordnet ist, dass der Hohlraum in einem Bereich positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper liegt;
wobei magnetisches Pulver, das in den Hohlraum gefüllt ist, in dem parallelen Magnetfeld pressgeformt wird.
Das magnetische Pulver besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus R-TM-B, wobei R wenigstens eines der Seltenerdelemente einschließlich Y ist, und TM wenigstens eines der Übergangsmetalle ist.
Der bogenförmige Magnet der vorliegenden Erfindung mit polar-anisotroper Ausrichtung wird durch das obige Verfahren hergestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die den bogenförmigen Magnet der vorliegenden Erfindung zeigt.
1(b) ist eine Schnittansicht, die die Ausrichtungsrichtung des magnetischen Pulvers in dem bogenförmigen Magnet der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2(a) ist eine Draufsicht, die den Aufbau der Formvorrichtung der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2(a).
2(c) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2(a).
3(a) ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für Querschnittformen des Hohlraums zeigt.
3(b) ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel für Querschnittformen des Hohlraums zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen einem Hohlraum und einem mittleren ferromagnetischen Körper zeigt.
5(a) ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Positionsbeziehungen zwischen einem Hohlraum und einem seitlichen ferromagnetischen Körper zeigt.
5(b) ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel für die Positionsbeziehungen zwischen einem Hohlraum und einem seitlichen ferromagnetischen Körper zeigt.
6(a) ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für parallele Magnetfelder, die in der Formvorrichtung angelegt werden, zeigt.
6(b) ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel für parallele Magnetfelder, die in der Formvorrichtung angelegt werden, zeigt.
7(a) ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Beziehungen zwischen gegenüberliegenden Flächen eines Hohlraums und einem seitlichen ferromagnetischen Körper zeigt.
7(b) ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel für die Beziehungen zwischen gegenüberliegenden Flächen eines Hohlraums und einem seitlichen ferromagnetischen Körper zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Wellen der Oberflächenmagnetflussdichte der gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 3, des Bezugsbeispiels und des Vergleichsbeispiels zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Magnetisierungsjoch zeigt, das 14 Spulen umfasst, die jeweils einen Magnetpol bereitstellen.
10 ist eine schematische Ansicht, die eine Formvorrichtung zum Formen eines Ringmagnets mit polar-anisotroper Ausrichtung in einem Magnetfeld zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, die einen Ringmagnet mit polar-anisotroper Ausrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[1] Bogenförmiger Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung
Der bogenförmige Magnet der vorliegenden Erfindung mit polar-anisotroper Ausrichtung weist wie in 1(a) gezeigt die Form einer Säule mit einem bogenförmigen Querschnitt mit einer Breite in einer radialen Richtung auf, wobei die Ausrichtung des magnetischen Pulvers in dem Querschnitt des bogenförmigen Magnets 100 wie in 1(b) gezeigt an Endflächen 103a, 103b in der Umfangsrichtung in einer Umfangsrichtung (senkrecht zu den Endflächen 103a, 103b) und in einer Mitte in der Umfangsrichtung einer äußeren bogenförmigen Fläche 102 in einer radialen Richtung verläuft. Das Zusammensetzen der bogenförmigen Magnete 1 mit einer derartigen Ausrichtung zu einer Ringform kann einen Ringmagnet, dessen magnetisches Pulver zwischen Magnetpolen in einer Umfangsrichtung ausgerichtet ist, bereitstellen, der den gleichen Aufbau wie der in 11 gezeigte polar-anisotrope Ringmagnet 400 aufweist. Und zwar weist der bogenförmige Magnet der vorliegenden Erfindung mit polar-anisotroper Ausrichtung einen Aufbau auf, der durch Schneiden des Ringmagnets 400 entlang von Linien 410, 410 zwischen seinen Magnetpolen erhalten wird (in 11 schraffiert gezeigt).
Der bogenförmige Magnet der vorliegenden Erfindung mit polar-anisotroper Ausrichtung besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus R-TM-B. R ist wenigstens eines der Seltenerdelemente einschließlich Y und enthält unbedingt wenigstens eines aus Nd, Dy und Pr. TM ist wenigstens eines der Übergangsmetalle und vorzugsweise Fe. Der aus R-TM-B bestehende bogenförmige Magnet umfasst vorzugsweise eine Zusammensetzung, die 24 bis 34 Masse-% R und 0,6 bis 1,8 Masse-% B umfasst, wobei der Rest Fe ist. Ein R-Gehalt von weniger als 24 Masse-% stellt eine geringe Restmagnetflussdichte Br und Koerzitivfeldstärke bereit. Wenn der R-Gehalt mehr als 34% beträgt, nehmen an Seltenerden reiche Phasenbereiche in dem Sinterkörper zu, was zu einer geringen Restmagnetflussdichte Br und einer geringen Korrosionsbeständigkeit führt, da diese Bereiche grob sind. Wenn der B-Gehalt weniger als 0,6 Masse-% beträgt, wird eine R₂Fe₁₄B-Phase (Hauptphase) unzureichend gebildet, aber eine R₂Fe₁₇-Phase, die weichmagnetische Eigenschaften aufweist, gebildet, was zu einer geringen Koerzitivfeldstärke führt. Wenn der B-Gehalt andererseits mehr als 1,8 Masse beträgt, nimmt die an B reiche Phase (nichtmagnetische Phase) zu, was zu einer geringen Restmagnetflussdichte Br führt. Ein Teil von Fe kann durch Co ersetzt werden, und es können Elemente wie Al, Si, Cu, Ga, Nb, Mo W usw. in einer Menge von etwa 3 Masse oder weniger enthalten sein.
[2] Die Formvorrichtung
(1) Gesamtaufbau
Der bogenförmige Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung wird in einem Magnetfeld durch eine in 2(a) bis 2(c) gezeigte Formvorrichtung gebildet. Die Formvorrichtung 1 umfasst eine aus einem nichtmagnetischen Hartmetall bestehende Form 20, die in einem parallelen Magnetfeld M, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen 10a, 10b und Spulenkerne 11a, 11b gebildet wird, angeordnet ist; einen Hohlraum 30 mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand 31, eine äußere bogenförmige Wand 32 und zwei Seitenwände 33a, 33b aufweist und in der Form 20 gebildet ist; einen mittleren ferromagnetischen Körper 40, der in einem Abstand von dem Hohlraum 30 an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand 32 des Hohlraums 30 angeordnet ist; und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a, 50b, die in einem Abstand von dem Hohlraum 30 symmetrisch an beiden Seiten der Seitenwände 33a, 33b des Hohlraums 30 angeordnet sind. Der Hohlraum 30 ist so angeordnet, dass seine radiale Richtung D in einer Mitte in der Umfangsrichtung zu der Richtung des parallelen Magnetfelds M parallel ist. Der mittlere ferromagnetische Körper 40 weist von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld M verlaufenden Richtung eine Breite W1 auf, die geringer als die Breite W2 des Hohlraums 30 ist [siehe 4]. Das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b ist so angeordnet, dass der Hohlraum 30 in einem Bereich S1 enthalten ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b liegt [siehe 5(a)]. Der Spulenkern 11a kann mit den seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a, 50b in Kontakt stehen.
Die Formvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen Aufbau auf, der wenigstens einen Hohlraum 30 mit einem bogenförmigen Querschnitt, einen mittleren ferromagnetischen Körper 40 und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a, 50b in einem parallelen Magnetfeld M aufweist, und vorzugsweise in dem in 2(a) gezeigten Querschnitt entlang von A-A symmetrisch ist. Und zwar wird bevorzugt, dass der Hohlraum 30 und der mittlere ferromagnetische Körper 40 in dem Querschnitt entlang von A-A symmetrische Formen aufweisen, und dass das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b in dem Querschnitt entlang von A-A symmetrisch angeordnet ist.
Wie in 2(a) gezeigt sind vorzugsweise ein anderer Hohlraum 30' mit einem bogenförmigen Querschnitt und ein anderes Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a', 50b' in Bezug auf eine senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld M verlaufende Ebene [durch die gestrichelte Linie C in 2(a) gezeigt], die durch einen Mittelpunkt des mittleren ferromagnetischen Körpers 40 verläuft, symmetrisch hinzugefügt. In diesem Fall wird der mittlere ferromagnetische Körper 40 vorzugsweise von den Hohlräumen 30, 30' gemeinsam benutzt und weist er in Bezug auf die durch die gestrichelte Linie C gezeigte Ebene eine symmetrische Form auf.
Die Form 20 besteht aus einem nichtmagnetischen Hartmetall und vorzugsweise WC-Hartmetall.
(2) Der Hohlraum
Der Hohlraum 30 weist vorzugsweise eine derartige Form auf, dass ein Sinterkörper, der von einem durch die Formvorrichtung 1, die den Hohlraum 30 umfasst, geformten Grünling erhalten wird, eine Form aufweist, die der Form eines aus dem Ringmagnet geschnittenen Segments nahe kommt. In der Querschnittform des Hohlraums 30 sind der Mittelpunktswinkel und der Mittelpunkt eines inneren Bogens und eines äußeren Bogens, die der inneren bogenförmigen Wand 31 und der äußeren bogenförmigen Wand 32 des Hohlraums 30 entsprechen, innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung passend festgelegt, um einen Sinterkörper mit einer Zielform bereitzustellen, wobei die Sinterverformung eines Grünlings berücksichtigt wird. In dem Querschnitt des Hohlraums 30 können die Radien des inneren Bogens und des äußeren Bogens abhängig von den Anwendungen der gebildeten bogenförmigen Magnete festgelegt werden. Wenn die Anwendungen und Formen der bogenförmigen Magnete in Betracht gezogen werden, kann der äußere Bogen einen größeren oder kleineren Radius als jenen des inneren Bogens aufweisen. 3(a) und 3(b) zeigen Beispiele für Querschnitte eines Hohlraums zur Bildung des bogenförmigen Magnets. Der in 3(a) gezeigte Hohlraum ist ein Beispiel, bei dem der innere Bogen 31a und der äußere Bogen 32a den gleichen Mittelpunktswinkel mit einem gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen, und der in 3(b) gezeigte Hohlraum ist ein anderes Beispiel, bei dem der innere Bogen 31a und der äußere Bogen 32a unterschiedliche Mittelpunktswinkel θ₁ und θ₂ aufweisen.
Wie in 2(b) gezeigt weist der Hohlraum 30 einen bogenförmigen Querschnitt auf und umfasst er einen unteren Stempel 60 und einen oberen Stempel 70, wobei der obere Stempel 70 von dem Hohlraum 30 abnehmbar ist. In einem parallelen Magnetfeld M, das durch Magnetfeldspulen 10a, 10b mit Kernen 11a, 11b erzeugt wird, wird in den Hohlraum 30 gefülltes magnetisches Pulver durch den unteren Stempel 60 und den oberen Stempel 70 in einer zu dem parallelen Magnetfeld M senkrechten Richtung pressgeformt, um einen Grünling zu bilden.
Nachstehend wird die Richtung des Magnetfelds, das während des Formens durch den Hohlraum verläuft, erklärt werden. 6(a) zeigt ein Magnetfeld in einem von einer doppelt punktiert/gestrichelten Linie umgebenden Bereich R in 2(a), wenn ein paralleles Magnetfeld ausgeübt wird, vergrößert. Wie in 6(a) gezeigt konvergiert ein durch die Magnetfeldspulen 10a, 10b erzeugtes Magnetfeld in dem seitlichen ferromagnetischen Körper 50a und tritt der Großteil des konvergierten Magnetfelds von einer Endfläche 51 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a aus. Doch ein Teil des Magnetfelds tritt von einer Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a aus, dringt im Wesentlichen senkrecht durch die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 in diesen ein, verläuft durch das magnetische Pulver in dem Hohlraum 30, tritt von einem nahe an der Mitte gelegenen Abschnitt der äußeren bogenförmigen Wand 32 des Hohlraums 30 aus und verläuft durch den mittleren ferromagnetischen Körper 40. Da das Magnetfeld, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 52 ausgeht, im Wesentlichen senkrecht durch die Seitenwand 33a in den Hohlraum 30 eindringt, weist ein bogenförmiger Magnet, der in dieser Formvorrichtung 1 in einem Magnetfeld gebildet wird, eine Ausrichtung auf, die dicht an der Ausrichtung des ringförmigen polar-anisotropen Magnets zwischen Magnetpolen liegt.
(3) Der mittlere ferromagnetische Körper und die seitlichen ferromagnetischen Körper
Obwohl die seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b und der mittlere ferromagnetische Körper 40 jede beliebige Form aufweisen können, solange die Richtung eines Magnetfelds wie oben beschrieben gesteuert werden kann, sind ihre Formen wie in 2(a) gezeigt von oben her gesehen vorzugsweise vierseitig und insbesondere rechteckig. Rechteckige Formen machen es leicht, die seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b und den mittleren ferromagnetischen Körper 40 zu bearbeiten und die Form aus nichtmagnetischem Hartmetall mit Öffnungen zu ihrer Aufnahme zu versehen. Zusätzlich sind die rechteckigen Formen im Hinblick auf die Stärke vorteilhaft.
Da die Breite W1 des mittleren ferromagnetischen Körpers 40 wie in 2(a) und 4 gezeigt von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld M verlaufenden Richtung kleiner als die Breite W2 des Hohlraums 30 ist, fließt ein Magnetfeld konzentriert von einem Mittelabschnitt der äußeren bogenförmigen Wand 32 des Hohlraums 30, wodurch der geformte bogenförmige Magnet mit einer Ausrichtung versehen wird, die dicht an der Ausrichtung zwischen Magnetpolen des ringförmigen polar-anisotropen Magnets liegt. Der bevorzugte Bereich der Breite W1 beträgt 10 bis 30% der Breite W2.
Der mittlere ferromagnetische Körper 40 ist von oben her gesehen auf einer radial gerichteten Linie, die durch einen Mittelpunkt in der Umfangsrichtung des Hohlraums 30 verläuft, in einem Abstand von dem Hohlraum 30 angeordnet. Der mittlere ferromagnetische Körper 40 weist in Bezug auf diese Linie vorzugsweise eine symmetrische Form auf. Da der mittlere ferromagnetische Körper 40 die obige Form aufweist und so angeordnet ist, weist ein Magnetfeld in einer Mitte in der Umfangsrichtung des Hohlraums 30 die gleiche Richtung wie jene des parallelen Magnetfelds M auf, was es möglich macht, einen bogenförmigen Magnet herzustellen, der magnetisches Pulver umfasst, welches in einer Mitte in der Umfangsrichtung der äußeren bogenförmigen Fläche in einer radialen Richtung ausgerichtet ist. Ein kleinerer Abstand zwischen dem mittleren ferromagnetischen Körper 40 und einem bogenförmigen Mittelabschnitt des Hohlraums versieht den sich ergebenden Magnet mit einer dünneren Oberflächenmagnetflussdichte in Bezug auf eine Sinuswelle, und ein größerer Abstand stellt eine Oberflächenmagnetflussdichte bereit, die von einer Sinuswelle ausgebaucht ist.
Da das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b wie in 5(a) gezeigt so angeordnet ist, dass der Hohlraum 30 in einem Bereich S1 positioniert ist, der zwischen dem Paar daraus liegt, kann ein Magnetfeld, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, so gesteuert werden, dass es wie in 6(a) gezeigt im Wesentlichen senkrecht zu der Seitenwand 33a des Hohlraums 30 in diesem eindringt. Doch wenn der Hohlraum 30 zu Beispiel wie in 5(b) gezeigt nicht in einem Bereich S1 positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50b liegt, dringt ein Magnetfeld, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, nicht durch die Seitenwand 33a des Hohlraums 30, sondern durch seine innere bogenförmige Wand 31 in diesen ein, und dringt ein Magnetfeld, das von der Endfläche 51 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, wie in 6(b) gezeigt schräg durch die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 in diesen ein, wodurch kein bogenförmiger Magnet, der magnetisches Pulver umfasst, das an einer Endfläche in der Umfangsrichtung senkrecht ausgerichtet ist, erhalten wird.
Es ist erwünscht, dass der Hohlraum 30 so dicht als möglich an den seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a, 50b liegt. Größere Abstände dazwischen neigen unerwünscht dazu, eine Welle der Oberflächenmagnetflussdichte an dem bogenförmigen Magnet zum Ausbauchen von einer Sinuswelle zu bringen.
Es wird jedoch bemerkt, dass von dem Gesichtspunkt der Stärke der Formvorrichtung 1 zwischen dem mittleren ferromagnetischen Körper 40 und dem Hohlraum 30 und zwischen den seitlichen ferromagnetischen Körpern 50a, 50b und dem Hohlraum 30 gewisse Zwischenräume vorhanden sein sollten. Da die ferromagnetischen Körper im Allgemeinen eine geringe Stärke aufweisen, neigen enge Zwischenräume zu dem Hohlraum 30 zu einer Verformung der Form durch die Pressformung, was zu einer Rissbildung in den ferromagnetischen Körpern führt. Entsprechend sollte zwischen diesen magnetischen Körpern und dem Hohlraum 30 ein derart ausreichender Abstand vorhanden sein, dass die Hartmetallform nicht durch Beanspruchungen während des Pressens verformt wird.
Ein Winkel θ zwischen der Seitenwand 33a des Hohlraums und der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a [siehe 7(a)] beträgt vorzugsweise 0 ≤ θ. Da die Richtung eines in die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 eindringenden Magnetfelds, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, durch Verändern der Stärke des Magnetfelds bis zu einem gewissen Ausmaß gesteuert werden kann, kann ein von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgehendes Magnetfeld dazu gebracht werden, wie in 6(a) gezeigt im Wesentlichen senkrecht in die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 einzudringen, wenn der Winkel θ die Bedingung 0 ≤ θ erfüllt.
Wenn die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 und die Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a wie in 7(b) gezeigt parallel sind (θ = 0), weist ein Magnetfeld, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, bereits eine Komponente in der Richtung des parallelen Magnetfelds auf, so dass es in einem Winkel α (< 90°) in die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 eindringt, wobei ein Vektor zu dem mittleren ferromagnetischen Körper 40 hin hinzukommt, bis die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 erreicht wird. In diesem Fall würde es selbst bei einer Veränderung der Stärke des Magnetfelds unmöglich sein, zu verursachen, dass ein Magnetfeld, das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgeht, vollständig senkrecht in die Seitenwand 336a des Hohlraums 30 eindringt.
Die Form und die Anordnung des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a sind vorzugsweise so gewählt, dass der Winkel θ größer als 0° ist. Wenn der seitliche ferromagnetische Körper 50a derart gewählt ist, kann eine Komponente des Magnetfelds in der Richtung des parallelen Magnetfelds beim Ausgang von der Seitenfläche des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a klein gestaltet werden, so dass das von der Seitenfläche 52 des seitlichen ferromagnetischen Körpers 50a ausgehende Magnetfeld dazu gebracht werden kann, senkrecht in die Seitenwand 33a des Hohlraums 30 einzudringen, obwohl ein Vektor in der Richtung des mittleren ferromagnetischen Körpers 40 hinzukommt. Die obere Grenze für θ beträgt vorzugsweise 50° (θ ≤ 50°).
Für den mittleren ferromagnetischen Körper 40 und die seitlichen ferromagnetischen Körper 50a, 50a können allgemeine magnetische Materialien gewählt werden, wobei S45C, magnetisches Hartmetall usw. besonders geeignet sind.
[3] Das Herstellungsverfahren
(1) Vorbereitung des magnetischen Pulvers
Die Pulverisierung des magnetischen Pulvers umfasst vorzugsweise eine Grobpulverisierung und eine Feinpulverisierung. Die Grobpulverisierung wird vorzugsweise durch ein Stampfwerk, einen Backenbrecher, eine Brown-Mühle, eine Scheibenmühle, Wasserstoffpulverisierung usw. durchgeführt, und die Feinpulverisierung wird vorzugsweise durch eine Strahlmühle, eine Schwingmühle, eine Kugelmühle usw. durchgeführt. In jedem Fall erfolgt die Durchführung zur Verhinderung einer Oxidation vorzugsweise in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter Verwendung eines organischen Lösemittels oder eines Inertgases. Die Teilchengrößen des pulverisierten Pulvers betragen vorzugsweise 2 bis 8 μm (FSSS). Magnetisches Pulver von weniger als 2 μm weist eine derart hohe Aktivität auf, dass es heftig oxidiert wird, was zu einer großen Sinterverformung und schlechten magnetischen Eigenschaften führt. Magnetisches Pulver von mehr als 8 μm stellt nach der Sinterung große Kristallkorngrößen bereit, was leicht eine Umkehrung der Magnetisierung verursacht und daher zu einer geringen Koerzitivfeldstärke führt.
(2) Das Formen
Die Stärke eines parallelen Magnetfelds, das an den Hohlraum 30 angelegt wird, um die Ausrichtung des magnetischen Pulvers zu erreichen, beträgt vorzugsweise 159 kA/m oder mehr, und insbesondere 239 kA/m oder mehr. Wenn die Stärke eines ausrichtenden Magnetfelds geringer als 159 kA/m ist, wird keine ausreichende Ausrichtung des magnetischen Pulvers erreicht und werden keine guten magnetischen Eigenschaften erhalten. Die Stärke eines ausrichtenden Magnetfelds wird passend bestimmt, wobei die polar-anisotrope Ausrichtung eines bogenförmigen Magnets, der bei mehr als der obigen Magnetfeldstärke erhalten wird, berücksichtigt wird. Für den Formungsdruck sind 0,5 bis 2 Tonnen/cm² erwünscht. Ein Formungsdruck von weniger als 0,5 Tonnen/cm² stellt schwache Grünlinge bereit, die leicht zerbrochen werden, und ein Formungsdruck von mehr als 2 Tonnen/cm² stört die Ausrichtung des magnetischen Pulvers, was zu geringen magnetischen Eigenschaften führt.
(3) Die Sinterung
Die Sinterung wird vorzugsweise bei 1000 bis 1150°C in einem Vakuum oder in einer Argonatmosphäre durchgeführt. Bei weniger als 1000°C ist die Sinterung unzureichend und wird keine notwenige Dichte erhalten, was zu schlechten magnetischen Eigenschaften führt. Bei mehr als 1150°C kommt es zu einer übermäßigen Sinterung, was zu einer Verformung und schlechten magnetischen Eigenschaften führt.
Die Sinterung wird an einem Grünling vorgenommen, der auf einer Mo-Platte in einem aus Mo bestehenden hitzebeständigen Behälter angeordnet ist. Falls eine gewalzte Mo-Platte eine geringe Oberflächenrauheit aufweist, bleibt der Sinterkörper leicht an der Mo-Platte kleben und wird der gesinterte Magnet wahrscheinlich durch Sinterschwund verformt. Um zu verhindern, dass der Sinterkörper an der Mo-Platte kleben bleibt, wird die Mo-Platte mit einer durch Bearbeiten usw. erhöhten Oberflächenrauheit versehen, wodurch ihr Kontaktflächenbereich mit dem Grünling verringert wird. Bei der Bearbeitung handelt es sich vorzugsweise um Abstrahlen. Die abgestrahlte Mo-Platte weist eine Oberflächenrauheit (JIS R6001-1983) von vorzugsweise 5 bis 100 μm, noch besser 7 bis 50 μm und insbesondere 10 bis 30 μm als Rmax auf. Bei einer Oberflächenrauheit von weniger als 5 μm bleibt der Sinterkörper leicht an der Mo-Platte kleben, was zu einer Verformung der gesinterten Magnete führt. Bei einer Oberflächenrauheit von mehr als 100 μm wird der Sinterkörper durch einen Eingriff mit einer schrumpfenden Mo-Platte verformt. Die Mo-Platte kann mit Neodymoxid usw. überzogen sein, um zu verhindern, dass der Sinterkörper an der Mo-Platte kleben bleibt.
(4) Andere Schritte
Der resultierende Sinterkörper wird vorzugsweise hitzebehandelt. Die Hitzebehandlung kann vor oder nach der später beschriebenen Bearbeitung durchgeführt werden.
Die äußere bogenförmige Fläche, die innere bogenförmige Fläche und die Endflächen des Sinterkörpers werden, falls nötig, vorzugsweise zu erforderlichen Größen bearbeitet. Die Bearbeitung kann durch passendes Verwenden einer bestehenden Vorrichtung wie etwa einer Außenflächen-Schleifmaschine, einer Innenflächen-Schleifmaschine, einer Planschleifmaschine oder einer Konturschleifmaschine usw. durchgeführt werden. Falls nötig, können Oberflächenbehandlungen wie etwa Plattieren, Beschichten, eine Vakuumbedampfung mit Aluminium, eine chemische Beschichtung usw. durchgeführt werden.
Die bogenförmigen Magnete mit polar-anisotroper Ausrichtung werden durch einen Klebstoff an ein Rotorjoch geklebt, um einen Rotor für einen bürstenlosen Motor herzustellen. Jeder bogenförmige Magnet 120, der an den Rotor für einen bürstenlosen Motor geklebt wurde, wird zum Beispiel durch ein wie in 9 gezeigtes Magnetisierungsjoch 200, das Spulen 210 umfasst, magnetisiert, wobei die Pfeile die Richtungen eines zur Magnetisierung angelegten Magnetfelds angeben. Die Magnetisierungsbedingungen umfassen vorzugsweise eine Kapazität von 1000 bis 2000 μF, eine Ladespannung von 1000 bis 2500 V und einen Magnetisierungsstrom von 8 bis 25 kVA. Ein Magnetisierungsstrom von weniger als 8 kVA kann gewünschte magnetische Eigenschaften durch die Magnetisierung nicht bereitstellen, und ein Magnetisierungsstrom von mehr als 25 kVA stellt keine weitere Verbesserung der magnetischen Eigenschaften bereit.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann sowohl auf das Trockenformen als auch auf das Nassformen angewendet werden. Es ist auch auf Ferrit-Magnete, Sm-Co-Magnete und harzgebundene Magnete anwendbar.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher erklärt werden, wobei jedoch keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darauf beabsichtigt ist.
Beispiel 1
Ein Nd-Fe-B-Magnetpulver mit einer Zusammensetzung, die 20,5 Masse-% Nd, 6,2 Masse-% Dy, 5,5 Masse-% Pr und 1,0 Masse-% B sowie als Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen umfasste, wurde durch ein bekanntes Verfahren hergestellt. Das sich ergebende magnetische Pulver wurde in einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt (Radius des äußeren Bogens: 50 mm, Radius des inneren Bogens: 37 mm, Mittelpunktswinkel: 25,7°) in der in 2(a) bis 2(c) gezeigten Formvorrichtung gefüllt. Die verwendeten seitlichen ferromagnetischen Körper wiesen die in 7(a) gezeigte Form auf. Während in der Mitte in der Umfangsrichtung des Hohlraums ein paralleles Magnetfeld von 239 bis 319 kA/m entlang seiner radialen Richtung an die Formvorrichtung ausgelegt wurde, wurde das magnetische Pulver bei einem Formungsdruck von 1 t/cm² geformt. Der resultierende Grünling wurde gesintert, hitzebehandelt und dann bearbeitet, um einen bogenförmigen gesinterten Magnet mit einem Radius des äußeren Bogens von 80 mm, einem Radius des inneren Bogens von 64 mm und einem Mittelpunktswinkel von 25,7° zu erhalten.
Beispiel 2
Ein bogenförmiger gesinterter Magnet wurde auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Form der seitlichen ferromagnetischen Körper wie in 7(b) gezeigt verändert wurde.
Beispiel 3
Ein Grünling mit polar-anisotroper Ausrichtung wurde auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Anordnung des mittleren ferromagnetischen Körpers, der seitlichen ferromagnetischen Körper und des Hohlraums derart verändert wurde, dass ein gesinterter Magnet eine Oberflächenmagnetflussdichte aufwies, die einer Sinuswelle näher kam.
Vergleichsbeispiel
Ein bogenförmiger gesinterter Magnet wurde auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch keinerlei Verwendung eines mittleren ferromagnetischen Körper und von seitlichen ferromagnetischen Körper erfolgte.
Bezugsbeispiel
Ein magnetisches Pulver, das durch das gleiche Verfahren wie bei Beispiel 1 hergestellt worden war, wurde mit einer bestehenden Formvorrichtung zum Formen eines Ringmagnets mit polar-anisotroper Ausrichtung, die an dem Umfang 14 Magnetpole, einen Außendurchmesser von 100 mm und einen Innendurchmesser von 74 mm aufwies, geformt, gesintert und dann hitzebehandelt. Der Sinterkörper wurde zu einem Außendurchmesser von 80 mm und einem Innendurchmesser von 64 mm bearbeitet, um einen Ringmagnet mit polar-anisotroper Ausrichtung zu erhalten. Das Formen wurde durch das in JP 59-216453 A beschriebene Verfahren durchgeführt.
Bei jedem der Beispiele 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel wurden die bogenförmigen gesinterten Magnete zu einer Ringform an ein zylinderförmiges Joch geklebt. Bei dem Bezugsbeispiel wurde ein zylinderförmiges Joch in den Ringmagnet eingesetzt. Jeder der Magnete wurde unter Verwendung eines wie in 9 gezeigten Magnetisierungsjochs 200, das 14 Spulen 210 für jeweils einen Magnetpol umfasst, wobei die Pfeile die Richtungen eines zur Magnetisierung angelegten Magnetfelds angeben, so magnetisiert, dass er 14 Magnetpole aufwies, und einer Messung im Hinblick auf eine Welle der Oberflächenmagnetflussdichte unterzogen. Die Ergebnisse sind in 8 gezeigt. 8 zeigt eine Wellenform, die einem halben Magnetpol unter den 14 Magnetpolen entspricht.
Während, wie aus 8 klar ist, die bogenförmigen gesinterten Magnete des Vergleichsbeispiels eine beinahe trapezförmige Wellenform aufweisen, weisen die bogenförmigen gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 3 Wellenformen auf, die jener des polar-anisotropen Ringmagnets des Bezugsbeispiels nahe kamen. Die Welle der Oberflächenmagnetflussdichte des bogenförmigen gesinterten Magnets von Beispiel 2, der unter Verwendung der seitlichen ferromagnetischen Körper mit der in 7(b) gezeigten Form hergestellt worden war, war gegenüber jener von Beispiel 2 zwischen Magnetpolen geringfügig ausgebaucht. Der bogenförmige gesinterte Magnet von Beispiel 3 wies eine Wellenform auf, die mit jener des polar-anisotropen Ringmagnets des Bezugsbeispiels im Wesentlichen identisch war, was eine ideale polar-anisotrope Ausrichtung anzeigt.
Während von Rotoren, die durch die gesinterten Magnete des Vergleichsbeispiels gebildet wurden, ein hohes Rastmoment erwartet wird, wird von Rotoren, die durch die gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 3 innerhalb der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, ein geringes Rastmoment erwartet.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Da die bogenförmigen Magnete der vorliegenden Erfindung eine ideale polar-anisotrope Ausrichtung aufweisen, weist ein Ringmagnet, der durch ihr Zusammensetzen erhalten wird, eine Verteilung der Oberflächenmagnetflussdichte in einer Umfangsrichtung auf, die eine Wellenform aufweist, welche einer sinusförmigen Wellenform nahe kommt. Entsprechend stellt die Verwendung derartiger bogenförmiger Magnete für einen Rotor einen Motor mit einem geringen Rastmoment bereit, der als bürstenloser Motor geeignet ist. Die Formvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann bogenförmige Magnete mit idealer polar-anisotroper Ausrichtung herstellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005-286081 A [0004]
JP 2003-199274 A [0005, 0005]
JP 2003-17309 A [0006]
JP 2005-44820 A [0006]
JP 2005-287181 A [0009, 0009]
JP 2002-134314 A [0010, 0010]
JP 59-216453 A [0072]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS R6001-1983 [0062]

Claims

Formvorrichtung zum Formen eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung in einem Magnetfeld, umfassend eine Form, die aus einem nichtmagnetischen Hartmetall besteht und in einem parallelen Magnetfeld angeordnet ist, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen erzeugt wird; einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand, eine äußere bogenförmige Wand und zwei Seitenwände aufweist und in der Form angeordnet ist; einen mittleren ferromagnetischen Körper, der an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet ist; und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die symmetrisch an beiden Seitenwandseiten des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet sind; wobei der Hohlraum so angeordnet ist, dass seine radiale Richtung in seiner Mitte in der Umfangsrichtung mit der Richtung des parallelen Magnetfelds identisch ist; die Breite des mittleren ferromagnetischen Körpers von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld verlaufenden Richtung geringer als die Breite des Hohlraums ist; und das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper so angeordnet ist, dass der Hohlraum in einem Bereich positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper liegt.
Formvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der mittlere ferromagnetische Körper auf einer radial gerichteten Linie, die durch einen Mittelpunkt in der Umfangsrichtung des Hohlraums verläuft, angeordnet ist und von oben her gesehen in Bezug auf die radial gerichtete Linie eine symmetrische Form aufweist.
Formvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der mittlere ferromagnetische Körper in Bezug auf eine Ebene, die in der Richtung des Magnetfelds durch einen Mittelpunkt des mittleren ferromagnetischen Körpers verläuft und zu der Richtung des Magnetfelds senkrecht ist, eine symmetrische Form aufweist; und wobei ein anderer Hohlraum und ein anderes Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern in Bezug auf die Ebene symmetrisch angeordnet sind.
Formvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mittlere ferromagnetische Körper und/oder die seitlichen ferromagnetischen Körper von oben her gesehen rechteckig sind.
Formvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Winkel zwischen jeder Seitenwand des Hohlraums und einer Fläche eines jeden der seitlichen ferromagnetischen Körper, die der Seitenwand gegenüberliegt, mehr als 0° beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines bogenförmigen Magnets mit polar-anisotroper Ausrichtung unter Verwendung einer Formvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Form, die aus einem nichtmagnetischen Hartmetall besteht und in einem parallelen Magnetfeld angeordnet ist, das durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Magnetfeldspulen erzeugt wird; einen Hohlraum mit einem bogenförmigen Querschnitt, der eine innere bogenförmige Wand, eine äußere bogenförmige Wand und zwei Seitenwände aufweist und in der Form angeordnet ist; einen mittleren ferromagnetischen Körper, der an der Seite der äußeren bogenförmigen Wand des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet ist; und ein Paar von seitlichen ferromagnetischen Körpern, die symmetrisch an beiden Seitenwandseiten des Hohlraums in einem Abstand von dem Hohlraum angeordnet sind; wobei der Hohlraum so angeordnet ist, dass seine radiale Richtung in seiner Mitte in der Umfangsrichtung mit der Richtung des parallelen Magnetfelds identisch ist; die Breite des mittleren ferromagnetischen Körpers von oben her gesehen in einer senkrecht zu dem parallelen Magnetfeld verlaufenden Richtung geringer als die Breite des Hohlraums ist; und das Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper so angeordnet ist, dass der Hohlraum in einem Bereich positioniert ist, der zwischen dem Paar der seitlichen ferromagnetischen Körper liegt; wobei magnetisches Pulver, das in den Hohlraum gefüllt ist, in dem parallelen Magnetfeld pressgeformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das magnetische Pulver im Wesentlichen aus R-TM-B besteht, wobei R wenigstens eines der Seltenerdelemente einschließlich Y ist, und TM wenigstens eines der Übergangsmetalle ist.
Bogenförmiger Magnet mit polar-anisotroper Ausrichtung, der durch das Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.