JP2008109725A - リング型焼結磁石及びその製造方法並びに永久磁石型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】リング型予備成形体を積み重ねた際にリング型予備成形体の中心位置がずれたり、中心軸が傾いたりすることがなく、磁気特性に偏りのない着磁波形の歪が小さいリング型焼結磁石を得る。
【解決手段】軸方向の一方の端面に凸形状部４が形成され、他方の端面に凹形状部３が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、凹形状部３および凸形状部４を嵌め合わせて軸方向に３段に積み重ねて、焼結することで一体化され、スキュー着磁されたリング型焼結磁石１において、凸形状部４及び凹形状部３が円弧形状であり、凸形状部４の径が凹形状部３の径より小さく、リング型焼結体１の各段の端面間に隙間２５が存在するものとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石電動機に用いられるリング型の焼結磁石およびその製造方法に関するものである。

従来、リング状の焼結磁石は、金型のキャビティ内に磁石材料成形用の微粉末を充填し、金型の周辺に配設された一対のコイルにより磁場をかけて微粉末を配向させながら、軸方向に圧縮して得られたリング状成形体を焼結することで製造されている。

この成形方法で、小型モータに多用されているラジアル異方性リング型磁石を磁場成形するにあたって、磁石の軸長が長い場合には、配向磁場強度が十分に得られず、微粉末の配向率が低下し、高い磁気特性が得られないという問題点がある。

この問題に対して、例えば、特許文献１では十分に磁場配向できる軸長のリング磁石成形体を磁場成形した後、必要数だけ軸方向に積み重ね、焼結により一体化する方法が提案されている。また、リング状予備成形体の端面に凹凸を形成し、凹凸形状を嵌め合わせてリング状予備成形体を積み重ねることでリング状予備成形体同士の中心位置がずれることを防止する方法が提案されている。

また、特許文献１には、リング状予備成形体をスキューしながら積み重ねることで、磁気特性の偏りが小さいリング型焼結磁石が得られることや、外周に周期的な凹凸形状を有するリング状予備成形体をスキューしながら積み重ねる方法が提案されている。

ＷＯ２００４−７７６４７（第１４−１８頁、第１９−４０図）

上記特許文献１に提案されている方法により、軸長が長いラジアル異方性のリング型焼結磁石を製造することができるが、リング状予備成形体を軸方向に積み重ねるときの位置決めに用いられる凹凸形状には高い寸法精度が要求される。例えば、凸形状部の大きさが凹形状部の大きさよりも小さい場合には、両者の間に隙間が発生し、そのためにリング状予備成形体の中心位置がずれてしまい、最終的にリング型焼結磁石の形状精度が悪化するといった問題があった。

また、場所によって凹凸形状の大きさにバラツキがある場合には、各々のリング状予備成形体の軸方向が一致しない（軸が傾いた）状態で積み重ねられるので、この場合にも最終的にリング型焼結磁石の形状精度が悪化するといった問題があった。

また、磁気特性に偏りのないリング型焼結磁石や着磁波形の歪が小さいリング型焼結磁石が提案されているが、効果が十分でなく、モータに搭載した場合には要求仕様を満たすコギングトルクを得られない場合があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、リング型予備成形体を積み重ねた際にリング型予備成形体の中心位置がずれたり、中心軸が傾いたりすることのないリング型の焼結磁石およびその製造方法を提供することを目的とする。

また、磁気特性に偏りのないリング型焼結磁石や着磁波形の歪が小さいリング型焼結磁石の磁気特性をさらに改良することを目的とする。

この発明に係るリング型焼結磁石は、軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石において、
上記凸形状部及び凹形状部が円弧形状であり、上記凸形状部の径が上記凹形状部の径より小さく、
上記リング型焼結体の各段の上記端面間に隙間が存在するものである。

また、軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石において、
上記凸形状部と上記凹形状部の底面との間に隙間が形成されるとともに、上記リング型焼結体の各段の上記端面間に隙間が存在するものである。

この発明に係る永久磁石型モータは、ステータと、上記ステータの内側に上記この発明のいずれかに記載のリング型焼結磁石をロータシャフトに装着したロータとを備えた永久磁石型モータにおいて、
上記ステータと上記ロータとのエアギャップに対して、上記リング型焼結磁石の上記端面間の隙間が１／１０以上であるものである。

この発明に係るリング型焼結磁石の製造方法は、軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石において、
上記凸形状部及び凹形状部が円弧形状であり、上記凸形状部の径が上記凹形状部の径より小さく、上記凸形状部の突出量が上記凹形状部の深さよりも大きく、ラジアル配向されたリング状予備成形体を成形する工程、
上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合して上記リング状予備成形体を複数段に積み重ねる工程、
上記複数段に積み重ねられたリング状予備成形体を焼結することで一体化する工程、
上記焼結されたリング状予備成形体をスキュー着磁する工程を備えたものである。

また、軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石において、
上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合したときに上記凸形状部と上記凹形状部の底面との間に隙間が形成され、上記各段の端面間に隙間が形成されるとともに、ラジアル配向されたリング状予備成形体を成形する工程、
上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合して上記リング状予備成形体を複数段に積み重ねる工程、
上記複数段に積み重ねられたリング状予備成形体を焼結することで一体化する工程、
上記焼結されたリング状予備成形体をスキュー着磁する工程を備えたものである。

この発明によれば、リング状予備成形体の中心位置がずれる、または中心軸が傾くといった不良が発生することがなく、形状精度が良く、磁気特性が優れたリング型焼結磁石が得られる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係るリング型焼結磁石の実施の形態１を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。この実施の形態１では、リング状予備成形体２を軸方向に３段積み重ねた構成であるが、３段に限られるものではなく、２段以上であれば適用可能である。

図１に示したように、下段のリング型焼結磁石１ａの軸方向の上端面に形成された凹形状部に中段のリング型焼結磁石１ｂの軸方向の下端面に形成された凸形状部が嵌め合わされ、さらに、中段のリング型焼結磁石の軸方向の上端面に形成された凹形状部に上段のリング型終結磁石１ｃの軸方向の下端面に形成された凸形状部が嵌め合わされ、各々積み重ねられて実施の形態１のリング型焼結磁石が形成されている。

図２は、図１のリング型焼結磁石を形成するためのリング状予備成形体を積層した状態のリング状成形形態を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）、図３は、リング状予備成形体のうち、下段を構成するリング状予備成形体２ａの平面図および正面図（ａ）、リング状予備成形体のうち、中段を構成するリング状予備成形体２ｂの平面図および正面図（ｂ）、及びリング状予備成形体のうち、上段を構成するリング状予備成形体２ｃの平面図および正面図（ｃ）である。

図３に示したリング状予備成形体２の軸方向の端面に形成されている凹形状部３は、断面形状が一定の溝状の形状であり、リング状予備成形体２ａ，２ｂの中心軸を中心としたラジアル方向に延在して形成されている。リング状予備成形体２ｂ，２ｃの軸方向の端面に形成されている凸形状部４は、断面形状が一定のレール状の形状であり、リング状予備成形体２ｂ，２ｃの中心軸を中心としたラジアル方向に延在して形成されている。

図１に示したリング型焼結磁石の外径はφ４０ｍｍ、内径はφ３４ｍｍ、高さは３０ｍｍ（１段の高さは１０ｍｍ）、層間の隙間２５は０．３５ｍｍである。リング状予備成形体の外径はφ５０ｍｍ、内径はφ４３ｍｍ、高さは１２ｍｍである。図３に示した凸形状部４の断面形状は半径１ｍｍの円弧であり、凹形状部３の断面形状は半径１．１ｍｍの円弧形状で凸形状部４の径より大きい。積み重ねたときの層間の隙間２６が０．４２ｍｍになるように凸形状部４の突出量が１ｍｍ、凹形状部３の深さが０．５８ｍｍになるよう調整されている。

次に、この実施の形態１のリング型焼結磁石の製造方法について説明する。
この実施の形態１のリング型焼結磁石は、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂ等を組成に含むネオジム系焼結磁石である。まず、それぞれの原料を所定の割合で配合し、真空中で鋳造することで原料となる磁石合金が形成される。次いで、粉砕工程を経て磁石合金は、平均粒径が約４μｍの微粉末に粉砕される。この微粉末を用いて、磁場中で圧縮成形を施すことで図３に示したラジアル配向のリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃが得られる。

ここで、ラジアル配向のリング磁石の磁場成形工程について詳しく説明する。図４、図５、図６は、リング状予備成形体の成形装置を示す正面図である。
図４に示したように、一対の電磁石５ａ、５ｂの間にダイス６、上コア７、上パンチ８、下コア９、下パンチ１０から成る成形金型を配置し、ダイス６、下コア９、下パンチ１０で形成されるキャビティ１１に上記微粉末を充填する。ダイス９、上コア７、下コア９は強磁性体であり、上パンチ８、下パンチ１０は非磁性体である。

まず、図５に示したように、上コア７、上パンチ８が下降し、上コア７の下端が下コア９の上端に接触した後に上パンチがキャビティ１１に挿入される。上パンチ８はキャビティ１１に充填された微粉末を圧縮しない位置で一旦停止し、一対の電磁石５ａ，５ｂに電流が流され、一対の電磁石５ａ，５ｂ間に対向する磁場が形成される。発生した磁場は強磁性体の上コア７、下コア９を通り、キャビティ１１内にラジアル方向の磁場１２を形成しながら、強磁性体のダイス６に達する。このようにキャビティ１１に形成されたラジアル方向の磁場１２により、微粉末はラジアル方向に配向される。

次いで、上パンチ８が下降することで、ラジアル方向に配向された状態で微粉末が軸方向に圧縮されて、リング状予備成形体２が形成される。圧縮成形されたリング状予備成形体２を金型から抜き出すことで、図３に示したリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃが得られる。なお、図３のリング状予備成形体２ａを成形する場合は、リング状予備成形体２ａの上端面の凹形状部３を形成するため、上パンチの下端面に凸形状部が形成されている。図３のリング状予備成形体２ｂを成形する場合は、リング状予備成形体２ｂの上端面の凹形状部３を形成するため、上パンチの下端面に凸形状部が形成されており、リング状予備成形体２ｂの下端面の凸形状部４を形成するため、下パンチの上端面に凹形状部が形成されている。図３のリング状予備成形体３ｃを成形する場合は、リング状予備成形体３ｃの下端面の凸形状部４を形成するため、下パンチの上端面に凹形状部が形成されている。

このようにして成形された図３のリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃを、図２に示したように、凹形状部３に凸形状部４を嵌め合わせて積み重ねることによって３段に積層されたリング状成形体が得られる。

上記説明では、リング状予備成形体２の下側の端面に凸形状部４が形成され、上側の端面に凹形状部３が形成された例を示したが、リング状予備成形体の下側の端面に凹形状部３が形成され、上側の端面に凸形状部４が形成されている構成としてもよい。

リング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの端面に形成されている凹形状部３および凸形状部４の断面は円弧形状であり、凸形状部４の高さは凹形状部３の深さより大きくなるように構成されている。また、凸形状部４の円弧半径は凹形状部３の円弧半径よりも小さくなるように構成されているので、積み重ねられたリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの凹形状部３と凸形状部４が嵌め合わされた箇所は図７のようになり、各々のリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの端面間には隙間２６が形成される。

このような構成の凸形状部５と凹形状部３を嵌め合わせたので、凹形状部３および凸形状部４に多少の形状誤差があっても、凹形状部３と凸形状部４が確実に嵌め合わされるので、リング状予備成形体２を積み重ねたときに各々のリング状予備成形体２の中心位置がずれるといった不良が発生することがない。このように、凹形状部３と凸形状部４が嵌め合わされた状態で保持されると、リング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃを積み重ね、リング状成形体（３段積層）を形成した後に、搬送時の振動等により、各々のリング状予備成形体２ａ、２ｂ、２ｃの中心位置がずれるといった不具合が発生することがない。

このようにして得られたリング状成形体を、焼結炉に投入し、１０００〜１１００℃で焼結後、５００〜６００℃で熱処理することでリング型焼結磁石１が得られる。リング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの凸形状部４と凹形状部３は焼結過程で接合されるので、３段に積み重ねられたリング状予備成形体は、焼結過程で結合し一体化される。このようにして３段積み重ねられ、各層間に隙間２５が設けられたリング型焼結磁石１が得られる。

図８は、積み重ねられ、焼結されたリング型焼結磁石１をロータシャフト１３に挿入した後、スキュー着磁した状態を示す平面図である。スキュー着磁することでリング型焼結磁石１の各段における磁極の境界線が周方向にずれた永久磁石回転子１４が得られる。

この実施の形態１によれば、上記のようにリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの中心位置が精度よく位置決めされた状態で焼結工程によって一体化されるので、その結果、形状精度の良好なリング型焼結磁石１が得られる。

凸形状部４および凹形状部３の断面形状は上記のような円弧形状に限られるものではなく、例えば、図９のように台形形状であってもよい。この場合、凸形状部４の台形の高さは、凹形状部３の台形の深さよりも大きくなるよう構成し、リング状予備成形体２間に隙間２６ができるようにする。図９（ａ）に示したように、台形のテーパ部の角度は凸形状部４と凹形状部３で同一に設定されるようにしてもよく、図９（ｂ）に示したように、凸形状部４のテーパ角度が凹形状部３のテーパ角度よりも小さい場合でも、図９（ｃ）に示したように、凸形状部４のテーパ角度が凹形状部３のテーパ角度よりも大きい場合でも、凸形状部４を凹形状部３に嵌め合わせることで、各々のリング状予備成形体２の中心位置がずれることなく積み重ねてリング状成形体を成形し、焼結一体化することで形状精度の優れたリング型焼結磁石を得ることができる。

また、図９に示したように、凸形状部４と凹形状部３の底面との間に隙間２７が形成されるようにすることで、確実に予備成形体の中心位置がずれたり、中心軸が傾いたりすることがないようにすることができる。図１０の断面図に示したように、円弧状の凸形状部４と凹形状部３の底面との間に隙間２７が形成されるようにした場合も同様の効果が得られる。

また、上記図２ないし１０の例では、レール状の凸形状部４と溝状の凹形状部３を嵌め合わせる構成としたが、図１１の平面図及び正面図に示したように、円錐台形状の凸形状部４および凹形状部３が端面に形成されたリング状予備成形体２ａ、２ｂ、２ｃの凸形状部４と凹形状部３を嵌め合わせることで、各々のリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃの中心位置がずれることなく、積み重ねてリング状成形体を形成し、焼結一体化することで形状精度の優れたリング型焼結磁石を得ることができる。この場合も上記と同様に凸形状部の円錐台の高さは、凹形状部の円錐台の深さよりも大きくなるよう構成されているので、各々のリング状予備成形体の中心位置を精度よく合わせることができ、リング状予備成形体２間に隙間を形成することができる。凸形状部４、凹形状部３は円錐台形状に限られるのではなく、例えば、球形状でもよい。

図１２は、永久磁石型モータを示す断面図である。図１２に示したように、永久磁石型モータ２３は、コイル２１を有する固定子コア２２と、固定子コア２２の内周側にエアギャップ２４を介して配設されたリング磁石２４を備えた回転子を有する。

このような永久磁石型モータにおけるコギングトルクは、スキュー角の調整で最小にできるが、通常は着磁の誤差などで必ずしも最小にならない。コギングトルクを最小にするために、５次高調波を打ち消すようにスキュー角を定めるが、スキュー角がずれた場合は５次高調波が生じる。

図１３は、リング状予備成形体２間の隙間の大きさ（層間ギャップ）／エアギャップと５次高調波／基本波及び７次高調波／基本波との関係を示す図である。

図１３（ａ）に示したように、スキュー角が理想より−４゜ずれた場合、５次高調波／基本波が大きくなる。一方、スキュー角が理想より＋１゜ずれた場合及び理想より−１゜ずれた場合には、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示したように、７次高調波／基本波がスキュー角が大きくずれた場合（図１３（ａ）の場合）の５次高調波／基本波と同等または大きくなるが、層間ギャップ／エアギャップの値を０．２以上とすることによって漸次低減され、７次高調波／基本波をスキュー角が大きくずれた場合の５次高調波／基本波より小さくすることができる。

また、リング状予備成形体２を積み重ねるときに９０度ずつ回転させながら、積み重ねてリング状成形体を形成し、焼結工程を経てリング型焼結磁石を得るようにすることで、リング状予備成形体を磁場成形するときに偏り（周方向に磁気的なバラツキ（配向度の違い）等）があった場合にも、偏りを分散することができるので、磁気特性の優れたリング型焼結磁石を得ることができる。

実施の形態２．
図１４は、この発明に係るリング型焼結磁石の実施の形態２を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。この実施の形態２は、リング状予備成形体を軸方向に３段積み重ねた構成を示しているが、３段に限られるものではなく、２段以上であれば適用可能である。

図１４に示したように、下段のリング型焼結磁石１５ａの上端面に形成された凹形状部３に中段のリング型焼結磁石１５ｂの下端面に形成された凸形状部４が嵌め合わされ、さらに中段のリング型焼結磁石１５ｂの上端面に形成された凹形状部３に上段のリング型焼結磁石１５ｃの下端面に形成された凸形状部４が嵌め合わされ、各々隙間２５を有するように積み重ねられて実施の形態２のリング型焼結磁石１５が形成される。

各段のリング型焼結磁石の外周には８個の周期的な凹凸形状１６が形成され、積層されたリング型焼結磁石１の各段の凹凸形状１６が軸中心に、周方向に６度ずつ回転した位置に形成されている。

図１５は、図１４のリング型焼結磁石１５を形成するためのリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃを示す平面図および正面図である。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示したリング状予備成形体１５ａ，１５ｂの端面に形成されている凹形状部３は、実施の形態１と同様に断面形状が一定の溝状の形状であり、リング状予備成形体２ａ，２ｂの中心軸を中心としたラジアル方向に延在して形成されている。図１４（ｂ）及び（ｃ）に示したリング状予備成形体２ｂ，２ｃの端面に形成されている凸形状部４は、実施の形態１と同様に断面形状が一定のレール状の形状であり、リング状予備成形体２ｂ，２ｃの中心軸を中心としたラジアル方向に延在して形成されている。

ただし、凹形状部３が形成されている位相（例えば、リング型焼結磁石の外周に形成されている周期的な凹凸の凸形状部４の頂点を基準としたときの角度）は凸形状部４が形成されている位相と一定角度ずれている。ずれ量はリング型焼結磁石の外周に形成された周期的な凹凸形状１６が、積層されたリング型焼結体の凹凸形状１６が軸方向に沿って、周方向に回転している角度（６度）と等しくなるように、６度で構成されている。周期的な凹凸形状１６の凹部頂点（谷部）の肉厚ｔ１は凸部頂点の肉厚ｔ２の２／３になるように調整され、凸形状頂点と凹形状頂点は滑らかな曲線で結ばれている。

その他の構成は実施の形態１と同様であり、外周に周期的な凹凸形状１６が形成されたリング状予備成形体１７を、実施の形態１のように、端面に形成された凸形状部１９と凹形状部４を嵌め合わせて積み重ねてリング状成形体とし、それを焼結工程で一体化することで、図１４に示したように、リング型焼結磁石１の外周に８個の周期的な凹凸形状１６が形成され、積層されたリング型焼結磁石１の各段の凹凸形状１６が軸中心に、周方向に６度回転した位置に形成されているリング型焼結磁石１が得られる。

このリング型焼結磁石１とロータシャフト１３を組み付け後に、外周に形成された周期的な凹凸形状１６の各段の凹形状部の頂点が磁極間の境界線となるようにスキュー着磁することによって、永久磁石回転子が得られる。さらに、図１２に示したように、この永久磁石回転子を外径φ１００mm、内径φ４１．４ｍｍ、１２スロットにコイル２１を有する固定子コア２２を備えたステータと組み合わせることで、永久磁石型モータ２３が得られる。

このとき、リング型焼結磁石１の各段の軸方向端面の間には隙間２５が形成されているが、焼結後にこの隙間の寸法が、０．３５ｍｍになるようにリング状予備成形体２ａ，２ｂ，２ｃに形成される凸形状部４および凹形状部３の高さ寸法が調整されている。また、この隙間２５は、このリング型焼結磁石１をモータに搭載したときのエアギャップ２４（図１２参照）の１／１０以上であれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られ、７次高調波／基本波をスキュー角が大きくずれた場合の５次高調波／基本波より小さくすることができる。

図１７は、リング型焼結磁石１の各段の軸方向端面の間の隙間とエアギャプを変化させ、起磁力の高調波成分がどのように変化するかを調べた結果を示す図である。横軸はギャップ比率（層間の隙間をエアギャップで除した値）、縦軸は起磁力の高調波成分の基本波に対する比率である。この比率が大きいほど、起磁力の歪みが大きく、コギングトルクが大きくなることを示す。図１６からわかる通り、ギャップ比率が大きくなるほど、高調波成分（７次）は小さくなっている。

実施の形態２の場合、エアギャップ２４が０．７ｍｍ、層間の隙間２５が０．３５ｍｍであるで、層間の隙間が０ｍｍの場合と比べ、高調波成分が約３０％低減しており、これにより７次高調波に起因するコギングトルクを約１／２に低減することができる。

また、実施の形態１と同様に、形状精度の優れたリング型焼結磁石が得られるので、磁石の形状精度に起因する永久磁石回転子の形状精度悪化（例えば、永久磁石の外周の芯ブレなど）によって、コギングトルクが増大するといった問題も起こらず、特性の優れたモータを得ることができる。

なお、上記実施の形態１及び２においては、凹形状部３及び凸形状部４を周方向に約９０度の間隔で４個設けた例を示したが、凹形状部３及び凸形状部４は３個でもよく、また５個以上でもよい。この場合、周方向に隣り合うそれぞれの凹形状部３及び凸形状部４のなす中心角を１８０度より小さくすればよい。

この発明に係るリング型の焼結磁石およびその製造方法は、永久磁石電動機等に有効に用いられる。

この発明に係るリング型焼結磁石の実施の形態１を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 図１のリング型焼結磁石を形成するためのリング状予備成形体を積層した状態のリング状成形形態を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 リング状予備成形体を示す平面図および正面図（ａ）である。 リング状予備成形体の成形装置を示す正面図である。 リング状予備成形体の成形装置を示す正面図である。 リング状予備成形体の成形装置を示す正面図である。 積み重ねられたリング状予備成形体の凹形状部と凸形状部が嵌め合わされた箇所を示す断面図である。 積み重ねられ、焼結されたリング型焼結磁石をロータシャフトに挿入した後、スキュー着磁した状態を示す平面図である。 積み重ねられたリング状予備成形体の凹形状部と凸形状部が嵌め合わされた箇所を示す断面図である。 積み重ねられたリング状予備成形体の凹形状部と凸形状部４が嵌め合わされた箇所の状態を示す断面図である。 リング状予備成形体を示す平面図および正面図（ａ）である。 永久磁石型モータを示す正面図である。 リング状予備成形体２間の隙間の大きさ（層間ギャップ）／エアギャップと５次高調波／基本波及び７次高調波／基本波との関係を示す図である。 この発明に係るリング型焼結磁石の実施の形態２を示す正面図（ａ）予備平面図（ｂ）である。 図１４のリング型焼結磁石を形成するためのリング状予備成形体示す平面図および正面図である。 積み重ねられ、焼結されたリング型焼結磁石をロータシャフトに挿入した後、スキュー着磁した状態を示す平面図である。 リング型焼結磁石１の各段の軸方向端面の間の隙間とエアギャプを変化させ、起磁力の高調波成分がどのように変化するかを調べた結果を示す図である。

符号の説明

１ リング型焼結磁石、２，２ａ，２ｂ，２ｃ リング状予備成形体、３ 凹形状部、４ 凸形状部、５ａ，５ｂ 電磁石、６ ダイス、７ 上コア、８ 上パンチ、
９ 下コア、１０ 下パンチ、１１ キャビティ、１２ 磁場、１３ ロータシャフト、１５ａ 下段のリング型焼結磁石、１５ｂ 中段のリング型焼結磁石、
１５ｃ 上段のリング型焼結磁石、１６ 凹凸形状、２１ コイル、２２ 固定子コア、２３ 永久磁石型モータ、２４ エアギャップ、２５，２６ 隙間、
２７ 凸形状部と凹形状部の底面との隙間。

Claims (7)

1. 軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石において、
   上記凸形状部及び凹形状部が円弧形状であり、上記凸形状部の径が上記凹形状部の径より小さく、
   上記リング型焼結体の各段の上記端面間に隙間が存在することを特徴とするリング型焼結磁石。
2. 軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されリング型焼結磁石において、
   上記凸形状部と上記凹形状部の底面との間に隙間が形成されるとともに、上記リング型焼結体の各段の上記端面間に隙間が存在することを特徴とするリング型焼結磁石。
3. 上記焼結することで一体化された後、スキュー着磁されていることを特徴とする請求項1または２記載のリング型焼結磁石。
4. 上記各段の外周に２ｎ個（ｎは整数）の周期的な凹凸形状が形成され、上記各段の間で上記凹凸形状が軸中心に、周方向に一定角度回転していることを特徴とする請求項１または２記載のリング型焼結磁石。
5. ステータと、上記ステータの内側に上記請求項１ないし３のいずれかに記載のリング型焼結磁石をロータシャフトに装着したロータとを備えた永久磁石型モータにおいて、
   上記ステータと上記ロータとのエアギャップに対して、上記リング型焼結磁石の上記端面間の隙間が１／１０以上であることを特徴とする永久磁石型モータ。
6. 軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石の製造方法において、
   上記凸形状部及び凹形状部が円弧形状であり、上記凸形状部の径が上記凹形状部の径より小さく、上記凸形状部の突出量が上記凹形状部の深さよりも大きく、ラジアル配向されたリング状予備成形体を成形する工程、
   上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合して上記リング状予備成形体を複数段に積み重ねる工程、
   上記複数段に積み重ねられたリング状予備成形体を焼結することで一体化する工程、
   上記焼結されたリング状予備成形体をスキュー着磁する工程を備えたことを特徴とするリング型焼結磁石の製造方法。
7. 軸方向の一方の端面に凸形状部が形成され、他方の端面に凹形状部が形成され、ラジアル配向されたリング状予備成形体を、上記凹形状部および凸形状部を嵌め合わせて上記軸方向に複数段に積み重ねて、焼結することで一体化されたリング型焼結磁石の製造方法において、
   上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合したときに上記凸形状部と上記凹形状部の底面との間に隙間が形成され、上記各段の端面間に隙間が形成されるとともに、ラジアル配向されたリング状予備成形体を成形する工程、
   上記凸形状部と上記凹形状部とを嵌合して上記リング状予備成形体を複数段に積み重ねる工程、
   上記複数段に積み重ねられたリング状予備成形体を焼結することで一体化する工程、
   上記焼結されたリング状予備成形体をスキュー着磁する工程を備えたことを特徴とするリング型焼結磁石の製造方法。

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