JP4304930B2 - Magnetization method of rare earth magnet and rare earth magnet - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類磁石の着磁方法に関し、特に、回転機のロータに固定して用いられる希土類磁石の着磁に好適な着磁方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、希土類磁石として、希土類・コバルト系磁石と希土類・鉄・ボロン系磁石の二種類が各分野で広く用いられている。
【0003】
なかでも希土類・鉄・ボロン系磁石(以下、「R−T−(M)−B系磁石」と称する。RはYを含む希土類元素、TはFeまたはFeとCoおよび/またはNiとの混合物、Mは添加元素(例えば、Al、Ti、Cu、V、Cr、Ni、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、Wの少なくとも1種)、Bはボロンまたはボロンと炭素との混合物である。)は、種々の磁石の中で最も高い最大磁気エネルギー積を示し、価格も比較的安いため、各種電子機器へ積極的に採用されている。
【0004】
例えば、高いエネルギー効率を得るため、あるいは、小型軽量化のためなどの目的で、種々の回転機(モータなど)に希土類磁石が用いられている。例えば、特開2000−41372号公報には、図5に示すような可動磁石型直流トルクモータ10が開示されている。
【0005】
この直流トルクモータ10は、軸3を中心にした円柱状の鉄心(例えば軟鉄)4の周囲に永久磁石5および6が円筒状に固着されたロータ1と、略コ字形状であって、その端部にはそれぞれロータ1と所定の空隙を保って対向する第1磁極部7、第2磁極部8が形成され、基部(図中上方)にはコイル9が巻き付けられた、ステータ2とを有している。ここで、ステータ2は、例えば、飽和磁束密度1.6T(テスラ)以上の電磁鋼帯を重ね合わせたものである。
【0006】
上記公報に開示されている永久磁石5および6はそれぞれ半円筒形(弓形)の永久磁石であって、互いに逆方向に磁化されている。例えば、磁石5は、表面(外周面)側がN極で、裏面(内面)側がS極とされ、一方、磁石6は、表面(外周面)側がS極で、裏面(内面)側がN極とされている。磁石5および6に代えて、一体に成形された円筒状の磁石(不図示)を用いることもできる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のモータ10のロータに用いられる磁石5および6を円筒状に配置された状態で着磁したり、あるいは、一体に形成された円筒状の磁石を着磁する際に、従来のように、径方向に一回の磁界印加で着磁すると、互いに逆方向に磁化される領域(図5の磁石5および磁石6に相当)の境界部分が十分に着磁されないという問題があることが分かった。このような不完全に着磁された磁石では、平均磁束密度が低下したり、所望の表面磁束密度が得られる角度範囲が狭くなったりする。さらに、表面磁束密度の角度分布(軸周り)において境界部分の付近に極値が生じ、表面磁束密度の変化のリニアリティが低下する結果、回転機の角度を精度良く調整することが困難であったり、回転機の性能が十分に発揮されないことがある。
【0008】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的の1つは、互いに逆方向磁化された領域を形成するように円筒状に配置された磁石を着磁する際に、領域付近を従来よりも確実に所定の方向に着磁させる着磁方法を提供することにある。また、そのような着磁方法で着磁された磁石およびそれを用いた高性能な回転機、特に、角度調整を精度良く行える回転機を提供することを他の目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による希土類磁石の着磁方法は、円筒を形成するように配置された希土類磁石を用意する工程と、前記希土類磁石に第1外部磁界を印加することによって、前記円筒の内側から外側に向かって磁化されている第1領域と外側から内側に向かって磁化されている第2領域とを形成する第1着磁工程と、前記第1領域と前記第2領域との境界に、前記第1着磁工程で印加されていた外部磁界成分の方向と0°超50°未満の角度をなす方向の外部磁界成分が印加されるように第2外部磁界を印加する第2着磁工程とを包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【0010】
好ましい実施形態では、前記希土類磁石は、前記円筒の軸を中心に磁気回路に対して相対的に回転可能なように支持され、前記磁気回路に対する相対位置が第1の位置で前記第1着磁工程が実行され、前記希土類磁石を前記軸を中心に前記磁気回路に対して前記相対的に回転させた後、前記第2着磁工程が実行される。
【0011】
好ましい実施形態では、前記円筒の円周にそって、前記第1領域と前記第2領域とを1つずつ有する2極磁石が形成される。
【0012】
前記第1領域と前記第2領域との境界に、前記第1着磁工程で印加される外部磁界成分の方向と前記第2着磁工程で印加される外部磁界成分の方向とが成す角は、20°以上40°以下であることが好ましく、25°以上35°以下であることが更に好ましい。
【0013】
前記第1外部磁界と前記第2外部磁界の強度は実質的に互いに等しいことが好ましい。例えば、第1外部磁界と第2外部磁界とを同じ磁気回路を用いて同じ条件で生成し、希土類磁石の磁気回路に対する相対位置(軸の周りの角度)だけを変えることが好ましい。磁気回路としては公知の種々の磁気回路を用いることができる。
【0014】
前記希土類磁石は、ラジアル配向異方性焼結磁石であることが好ましい。
【0015】
本発明による希土類磁石は、上記いずれかの着磁方法を用いて着磁されているので、優れた磁気特性を有する。
【0016】
本発明による希土類磁石は、円筒状の希土類磁石であって、円筒の内側から外側に向かって磁化されている第1領域と、外側から内側に向かって磁化されている第2領域とを有し、前記第1領域と前記第2領域との境界において、表面磁束密度が極値をとらず連続的に変化する。
【0017】
好ましい実施形態において、前記第1領域または前記第2領域において、表面磁束密度が最大値をとる角度範囲が120°以上140°以下である。
【0018】
好ましい実施形態において、表面磁束密度が零の点から最大値をとるまでの角度範囲が、20°以上30°以下である。
【0019】
本発明による回転機は、上記の製造方法で製造された希土類磁石を備えているので、優れた特性を有しており、バルブ開度制御装置などに好適に用いられる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による希土類磁石の着磁方法の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限られない。
【0021】
本発明による希土類磁石の着磁方法は、図1(a)および(b)に示すように、少なくとも2回の着磁工程を含んでいる。
【0022】
まず、円筒22aを形成するように配置された希土類磁石(簡単さのために着磁前のものも磁石と称する)22を用意する。希土類磁石22は、一体に形成された希土類磁石であっても良いし、また、複数の弓形磁石を円柱状のロータの表面に固定したものでもよい(工程(a))。
【0023】
次に、希土類磁石22に第1外部磁界H1を印加することによって、円筒22aの内側から外側に向かって磁化されている第1領域R1と外側から内側に向かって磁化されている第2領域R2とを形成する(工程(b))。このとき、希土類磁石22の第1領域R1と第2領域R2との境界部分BRの磁化方向は、安定しない。特に、ラジアル配向の異方性希土類焼結磁石では、結晶粒がラジアル方向に配向しているので、境界部分BRの結晶粒はその配向方向に直交する方向(すなわち、円筒22aに対する接線方向)の着磁磁界を受けることになり、良好に着磁されない。従来は、この着磁工程だけが実行されていた。
【0024】
本発明の着磁方法では、さらに、第1領域R1と第2領域との境界部分BRに、第1着磁工程で印加されていた外部磁界成分の方向(ここではH1で代表)と0°超50°未満の角度をなす方向の外部磁界成分(ここではH2で代表)が印加されるように第2外部磁界H2を印加する(工程(c))。この第2外部磁界H2によって境界部分BRの結晶粒の磁化方向が定まる。第1外部磁界H1と第2外部磁界H2の強度は実質的に等しいことが好ましい。なお、この第1着磁工程および/または第2着磁工程は複数回実行してもよい。外部磁界H1およびH2の強度は、用いる希土類磁石に応じて適宜設定されるが、ラジアル配向R−T−(M)−B系磁石の場合は、2T〜4Tに設定される。
【0025】
なお、図1(a)および(b)では、簡単のために、希土類磁石22の全体に同じ方向の外部磁界H1またはH2が印加されている様子を示したが、必ずしもその必要はない。例えば、境界部分BRと各領域R1およびR2との中心付近とでは違う向きの外部磁界成分が印加されても良い。
【0026】
以下では、磁気特性に優れ、表面磁束密度(最大値)の平坦性に優れるラジアル配向したR−T−(M)−B系異方性焼結磁石を用いた例を説明する。ここで用いたラジアルリング磁石(図2の参照符号112)は、例えば以下のようにして作製される。
【0027】
まず、ストリップキャスト法(米国特許5、383、987号の明細書参照)などの急冷法(冷却速度102〜104℃/sec)によって希土類合金粉末を作製する。この粉末をキャビティ内の磁界強度が0.4MA/m以上の配向磁界下でプレス成形し、密度3.5g/cm3以上の成形体を作製する。得られた成形体を焼結(Ar雰囲気下1000℃〜1100℃、2〜5時間)し、さらに時効処理(400℃〜600℃、3〜7時間)を施すことによってラジアルリング磁石を作製する。このラジアルリング磁石の形状は、例えば、外径29mmφ、内径25mmφ、高さ12mmである。なお、ラジアルリング磁石は公知の方法で製造されるので、ここではその製造方法の詳細な説明は省略する(例えば、特開2001−192705号公報参照)。なお、ラジアルリング磁石は、複数の弓形磁石(成形体)をリング状(円筒状)に接着することによって形成しても良い。勿論,この場合においても、最終的に得られるラジアルリング磁石における磁粉の配向がラジアル配向となるように設定され、焼結磁石はリングの中心から半径方向に磁気異方性を有する。
【0028】
本実施形態では、図2に示す着磁装置100を用いて着磁を行った。
【0029】
着磁装置100は、軸103に固定された円柱状のロータ110と、ロータ110に対して外部磁界を発生する磁気回路120(120aおよび120b)とを有している。軸103は、支持台130によって回転可能なように支持されている。後述するように、着磁されるラジアルリング磁石112と磁気回路120との相対位置を軸103を中心に所定の回転度(θ)で変更するために、例えば、所定の角度で設けた溝をクランプした回転機構132を設けても良い。このように段階的に所定の角度ずつ回転する機構を設けることによって、回転角θの制御を容易に且つ再現性よく実行することができる。
【0030】
磁気回路120は、ヨーク122(122aおよび122b)を有し、ヨーク122にはコンデンサ電源(不図示)に接続されているコイル124(124aおよび124b)が巻かれている。円柱状のロータ110の外周に円筒状のラジアルリング磁石112が配置されている。磁気回路120aおよび120bは、ラジアルリング磁石112に対して、所定の方向の外部磁界(例えば、図1にH1およびH2)を発生する。なお、磁気回路120として、空芯コイルなど他の公知の磁気回路を用いてもよい。また、磁気回路の磁極の形状を適宜変更することによって、4極以上のラジアルリング磁石を着磁することも出来る。
【0031】
まず、ラジアルリング磁石112が軸103に対して第1の位置にある状態で、磁気回路120aおよび120bから所定の外部磁界(約3T)を印加した。第1の位置は任意の位置であってよい。
【0032】
この第1着磁工程だけを実行することによって得られたラジアルリング磁石112の表面磁束密度Bg(T:テスラ)の角度依存性をホール素子プローブを備えたガウスメータを用いて測定した結果を図3(a)に示す。なお、測定角度は、得られたラジアルリング磁石112のN極領域(外周に向かって磁化されている領域R1)とS極領域(内周に向かって磁化されている領域R2)の境界線(N領域の中心S領域の中心とを結ぶ線に直交する線と等価)と、ラジアルリング磁石112の中心軸とを通る方向を0°とした。
【0033】
次に、第1着磁工程を実行した後で、第1の位置に対して、軸103の周り一定の角度θだけラジアルリング磁石112を回転させた第2の位置で、第1着磁工程と同じ外部磁界を印加した。回転角θを20°および40°としたときに得られたラジアルリング磁石112の表面磁束密度Bgの角度依存性を図3(b)に示す(20°と40°とでは同じ結果となった)。また、回転角θを30°としたときに得られたラジアルリング磁石112の表面磁束密度Bgの角度依存性を図3(c)に示した。
【0034】
図3(a)〜(c)に示したように、ラジアルリング磁石の円周に沿った表面磁束密度Bgは、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BR(図1参照)において、その値が零を取り、その後、第1領域R1および第2領域R2のそれぞれにおいて、その値(絶対値)が増大し最大値を取った後、平坦領域を経て、境界部分BRにおいて再び零となる。なお、厳密にいうと、第1領域R1および第2領域R2のそれぞれにおける最大値は極大値であり、平坦領域における表面磁束密度Bgの値は最大値(極大値)よりも僅かに小さい値となる。ここでは、第1領域R1および第2領域R2のそれぞれにおける2つの極大値間の平坦領域を表面磁束密度Bが最大値を取る「最大値領域」と称することにする。
【0035】
まず、図3(a)のグラフから明らかなように、一回だけの着磁工程では、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BR(図1参照)が十分に着磁されていないので、表面磁束密度Bgが最大値をとる最大値領域の角度範囲(50°〜150°および220°〜330°)が狭く、また、平均磁束密度も低い。さらに、境界部分BR付近では表面磁束密度Bgが連続的に変化せず、極値(極大値および極小値)を取っている。また、境界部分BR付近では、表面磁束密度Bgが零の点から最大値を取るまでの角度範囲が30°を超えている。
【0036】
このように、第1着磁工程でだけで着磁すると、表面磁束密度Bgの最大値領域の角度範囲は、第1領域R1および第2領域R2のそれぞれにおいて、120°未満と比較的狭く、且つ、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BRにおける表面磁束密度Bgの変化に極値が現れるので、このような特性を有するラジアルリング磁石122を用いて、例えば回転機を構成すると、エネルギー効率が低いばかりでなく、大きな振動を発生する。さらに、このようなラジアルリング磁石を用いて精密な位置(角度)センサを作ることは困難である。
【0037】
これに対し、本発明の着磁方法を用いて得られたラジアルリング磁石の特性は、図3(b)および(c)に示したように、図3(a)に比べて、表面磁束密度Bgが最大値をとる角度範囲が広く、平均磁束密度も高くなっていることが分かる。最大領域の角度範囲は、図3(b)に示した例では、30°〜150°および210°〜330°であり、図3(c)に示した例では、20°〜150°および195°〜330°である。
【0038】
また、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BR付近においては、表面磁束密度が単調に増加または減少しており、図3(a)で見られた極値(極大値または極小値)は存在しない。特に、図3(c)に示した回転角θを30°とした場合のラジアルリング磁石112は、最大値をとる角度範囲が広く、平均磁束密度も高い。さらに、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BR付近での表面磁束密度Bgの変化も非常に滑らかであることが分かる。
【0039】
このように、第1着磁工程と第2着磁工程とを実行することによって、表面磁束密度Bgの最大値領域の角度範囲が120°以上140°以下で、表面磁束密度Bgが零の点から最大値を取るまでの角度範囲が20°以上30°以下のラジアルリング磁石を得ることができる。また、このラジアルリング磁石の表面磁束密度Bgは、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BR付近において極値を取ることなく単調に増加または減少し、表面磁束密度Bgの変化のリニアリティが高い。
【0040】
図4に、回転角θを変えて得られた種々のラジアルリング磁石112の表面磁束密度Bgが最大値をとる角度範囲と、表面磁束密度が最大値の半分以上の値をとる角度範囲とをそれぞれ360度で除した値を回転角θに対しプロットした結果を示す。なお、回転角θ=0°は、第1着磁工程のみを実行した場合を示し、回転角θを50°としたときには、θ=0°の場合とほぼ同じ結果が得られた。
【0041】
図4のグラフから明らかなように、本発明による着磁方法を採用し、回転角θを0°超50°未満とすることによって、表面磁束密度Bgが最大値をとる角度範囲および最大値の半分の値をとる角度範囲が、従来の着磁方法(図4中の回転角θ=0°に相当)に比べ増加していることが分かる。さらに、回転角θが20°以上40°以下の範囲とすることによって、図3(b)に示したように、第1領域R1と第2領域R2との境界部分BRにおける表面磁束密度Bgの変化に極値が現れず、連続的にスムーズに変化する。更に、回転角θを30°±5°以内とすることによって、境界部分BRにおける表面磁束密度Bgの変化がさらにスムーズとなる。回転角θが約30°のときに、図3(c)に示したように、表面磁束密度Bが最もスムーズに変化する。
【0042】
このように、本発明による着磁方法を用いると、互いに反対方向に磁化された領域(第1領域R1と第2領域R2)の境界部分BRが従来よりも確実に着磁されたラジアルリング磁石が得られる。このようなラジアルリング磁石を用いて、図5に示したような回転機を構成すると、エネルギー効率が高く、振動の発生が少ない回転機が得られる。このような回転機は、例えば、特開2000−41372号公報に開示されているような、スロットルバルブの制御装置などの角度を高い精度で制御することが要求される用途に好適に用いられる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によると、互いに逆方向磁化された領域を形成するように円筒状に配置された磁石を着磁する際に、領域の境界付近を従来よりも確実に所定の方向に着磁させる着磁方法が提供される。また、そのような着磁方法で着磁された磁石を用いることによって、高性能な回転機が提供される。本発明による希土類磁石を用いると、モータやアクチュエータ等のトルクリップルが低減され、且つ、エネルギー効率も向上する。
【0044】
特に、ラジアル配向したR−T−(M)−B系焼結磁石を本発明の着磁方法を用いて着磁することによって得られる磁石は、高性能な回転機や高精度の位置(角度)検出用のセンサに好適に用いられる。勿論、本発明には、希土類焼結磁石に限られず、ボンド磁石をはじめ種々の希土類磁石の着磁にも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)および(b)は、本発明による希土類磁石の着磁方法を模式的に示す図であり、(a)に示した第1着磁工程の後で、(b)に示した第2着磁工程が実行される。
【図2】本発明の実施形態による着磁方法を実行するために用いられる着磁装置100を模式的に示す図である。
【図3】(a)から(c)は、ラジアルリング磁石の表面磁束密度Bgの角度依存性をしめすグラフであり、(a)は従来の着磁方法によるものを示し、(b)および(c)は本発明によるものをそれぞれ示す。
【図4】回転角θによるラジアルリング磁石の磁気特性の違いを説明するためのグラフである。
【図5】本発明による希土類磁石が好適に用いられる公知の回転機を示す図である。
【符号の説明】
22 希土類磁石
22a 円筒
100 着磁装置
103 軸
110 ロータ
112 ラジアルリング磁石
120、120a、120b 磁気回路
122、122a、122b ヨーク
124a、124b コイル
130 支持台
132 回転機構
H1、H2 外部磁界[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetizing method for a rare earth magnet, and more particularly to a magnetizing method suitable for magnetizing a rare earth magnet used by being fixed to a rotor of a rotating machine.
[0002]
[Prior art]
Currently, two types of rare earth magnets, rare earth / cobalt magnets and rare earth / iron / boron magnets, are widely used in various fields.
[0003]
In particular, rare earth / iron / boron magnets (hereinafter referred to as “RT- (M) -B magnets”, where R is a rare earth element including Y, and T is Fe or a mixture of Fe and Co and / or Ni. , M is an additive element (for example, at least one of Al, Ti, Cu, V, Cr, Ni, Ga, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf, Ta, W), B is boron or boron and carbon Has the highest maximum magnetic energy product among various magnets, and its price is relatively low, so it is actively adopted in various electronic devices.
[0004]
For example, rare earth magnets are used in various rotating machines (motors and the like) for the purpose of obtaining high energy efficiency or reducing the size and weight. For example, JP 2000-41372 A discloses a movable magnet type
[0005]
This
[0006]
The
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When magnetizing the
[0008]
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and one of its purposes is that when magnetizing magnets arranged in a cylindrical shape so as to form mutually magnetized regions in the opposite directions, It is an object of the present invention to provide a magnetizing method in which a magnet is magnetized more reliably in a predetermined direction than before. Another object of the present invention is to provide a magnet magnetized by such a magnetizing method and a high-performance rotating machine using the magnet, particularly a rotating machine capable of adjusting the angle with high accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for magnetizing a rare earth magnet according to the present invention comprises a step of preparing a rare earth magnet arranged to form a cylinder, and applying a first external magnetic field to the rare earth magnet to move the cylinder from the inside to the outside. A first magnetization step for forming a first region that is magnetized and a second region that is magnetized from the outside to the inside, and the boundary between the first region and the second region, Including a second magnetization step of applying a second external magnetic field so that an external magnetic field component in a direction that forms an angle greater than 0 ° and less than 50 ° with the direction of the external magnetic field component applied in the magnetization step In this way, the above object is achieved.
[0010]
In a preferred embodiment, the rare-earth magnet is supported so as to be rotatable relative to the magnetic circuit around the axis of the cylinder, and the first magnetizing is performed at a first position relative to the magnetic circuit. A step is executed, and after the rare earth magnet is rotated relative to the magnetic circuit about the axis, the second magnetization step is executed.
[0011]
In a preferred embodiment, a dipole magnet having one each of the first region and the second region is formed along the circumference of the cylinder.
[0012]
The angle formed between the direction of the external magnetic field component applied in the first magnetization step and the direction of the external magnetic field component applied in the second magnetization step at the boundary between the first region and the second region is 20 ° or more and 40 ° or less, and more preferably 25 ° or more and 35 ° or less.
[0013]
The first external magnetic field and the second external magnetic field preferably have substantially the same intensity. For example, it is preferable to generate the first external magnetic field and the second external magnetic field using the same magnetic circuit under the same conditions, and change only the relative position (angle around the axis) of the rare earth magnet with respect to the magnetic circuit. Various known magnetic circuits can be used as the magnetic circuit.
[0014]
The rare earth magnet is preferably a radially oriented anisotropic sintered magnet.
[0015]
Since the rare earth magnet according to the present invention is magnetized using any one of the above magnetizing methods, it has excellent magnetic properties.
[0016]
The rare earth magnet according to the present invention is a cylindrical rare earth magnet having a first region magnetized from the inside to the outside of the cylinder and a second region magnetized from the outside to the inside. The surface magnetic flux density continuously changes without taking an extreme value at the boundary between the first region and the second region.
[0017]
In a preferred embodiment, in the first region or the second region, an angle range in which the surface magnetic flux density takes a maximum value is 120 ° or more and 140 ° or less.
[0018]
In a preferred embodiment, the angle range from the point where the surface magnetic flux density is zero to the maximum value is 20 ° or more and 30 ° or less.
[0019]
Since the rotating machine according to the present invention includes the rare earth magnet manufactured by the above manufacturing method, the rotating machine has excellent characteristics and is suitably used for a valve opening control device and the like.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a magnetizing method for a rare earth magnet according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[0021]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the rare earth magnet magnetization method according to the present invention includes at least two magnetization steps.
[0022]
First, a rare-earth magnet 22 (also referred to as a magnet before magnetization) is prepared so as to form a cylinder 22a. The
[0023]
Next, by applying a first external magnetic field H1 to the
[0024]
In the magnetization method of the present invention, the direction of the external magnetic field component applied in the first magnetization step (represented here by H1) and 0 ° to the boundary portion BR between the first region R1 and the second region. The second external magnetic field H2 is applied so that an external magnetic field component (represented by H2 here) in a direction that forms an angle of less than 50 ° is applied (step (c)). The magnetization direction of the crystal grains in the boundary portion BR is determined by the second external magnetic field H2. The strengths of the first external magnetic field H1 and the second external magnetic field H2 are preferably substantially equal. In addition, you may perform this 1st magnetization process and / or a 2nd magnetization process in multiple times. The strengths of the external magnetic fields H1 and H2 are appropriately set according to the rare earth magnet to be used, but in the case of a radially oriented RT- (M) -B magnet, it is set to 2T to 4T.
[0025]
In FIGS. 1A and 1B, for the sake of simplicity, the external magnetic field H1 or H2 in the same direction is applied to the entire
[0026]
Below, the example using the radial orientation RT- (M) -B type anisotropic sintered magnet which is excellent in magnetic characteristics and excellent in flatness of the surface magnetic flux density (maximum value) will be described. The radial ring magnet (
[0027]
First, rare earth alloy powder is produced by a rapid cooling method (cooling rate: 10 2 to 10 4 ° C / sec) such as a strip casting method (see the specification of US Pat. No. 5,383,987). This powder is press-molded under an orientation magnetic field in which the magnetic field strength in the cavity is 0.4 MA / m or more to produce a molded body having a density of 3.5 g / cm 3 or more. The obtained compact is sintered (1000 ° C. to 1100 ° C. under Ar atmosphere for 2 to 5 hours), and further subjected to an aging treatment (400 ° C. to 600 ° C. for 3 to 7 hours) to produce a radial ring magnet. . The radial ring magnet has, for example, an outer diameter of 29 mmφ, an inner diameter of 25 mmφ, and a height of 12 mm. In addition, since a radial ring magnet is manufactured by a well-known method, detailed description of the manufacturing method is abbreviate | omitted here (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-192705). The radial ring magnet may be formed by bonding a plurality of arcuate magnets (molded bodies) in a ring shape (cylindrical shape). Of course, also in this case, the orientation of the magnetic particles in the finally obtained radial ring magnet is set to be radial orientation, and the sintered magnet has magnetic anisotropy in the radial direction from the center of the ring.
[0028]
In the present embodiment, magnetization was performed using the magnetizing
[0029]
The magnetizing
[0030]
The
[0031]
First, a predetermined external magnetic field (about 3 T) was applied from the
[0032]
FIG. 3 shows the results of measuring the angle dependence of the surface magnetic flux density Bg (T: Tesla) of the
[0033]
Next, after the first magnetizing step is executed, the first magnetizing step is performed at a second position where the
[0034]
As shown in FIGS. 3A to 3C, the surface magnetic flux density Bg along the circumference of the radial ring magnet is at the boundary portion BR (see FIG. 1) between the first region R1 and the second region R2. The value takes zero, and then the value (absolute value) increases and takes the maximum value in each of the first region R1 and the second region R2, then passes through the flat region, and again reaches zero in the boundary portion BR. It becomes. Strictly speaking, the maximum value in each of the first region R1 and the second region R2 is a maximum value, and the value of the surface magnetic flux density Bg in the flat region is slightly smaller than the maximum value (maximum value). Become. Here, a flat region between two maximum values in each of the first region R1 and the second region R2 is referred to as a “maximum value region” where the surface magnetic flux density B takes a maximum value.
[0035]
First, as is apparent from the graph of FIG. 3A, the boundary portion BR (see FIG. 1) between the first region R1 and the second region R2 is sufficiently magnetized in a single magnetization step. Therefore, the angle range (50 ° to 150 ° and 220 ° to 330 °) of the maximum value region where the surface magnetic flux density Bg takes the maximum value is narrow, and the average magnetic flux density is also low. Further, the surface magnetic flux density Bg does not continuously change in the vicinity of the boundary portion BR, and takes extreme values (maximum value and minimum value). Further, in the vicinity of the boundary portion BR, the angle range from the point where the surface magnetic flux density Bg is zero to the maximum value exceeds 30 °.
[0036]
Thus, when magnetized only in the first magnetizing step, the angle range of the maximum value region of the surface magnetic flux density Bg is relatively narrow, less than 120 °, in each of the first region R1 and the second region R2, In addition, since an extreme value appears in the change in the surface magnetic flux density Bg at the boundary portion BR between the first region R1 and the second region R2, when a radial ring magnet 122 having such characteristics is used, for example, a rotating machine is configured. Not only is energy efficiency low, it also generates large vibrations. Furthermore, it is difficult to make a precise position (angle) sensor using such a radial ring magnet.
[0037]
On the other hand, the characteristics of the radial ring magnet obtained by using the magnetization method of the present invention are as shown in FIGS. 3B and 3C, compared with FIG. It can be seen that the angle range where Bg takes the maximum value is wide and the average magnetic flux density is also high. The angle range of the maximum region is 30 ° to 150 ° and 210 ° to 330 ° in the example shown in FIG. 3B, and 20 ° to 150 ° and 195 in the example shown in FIG. ° to 330 °.
[0038]
Further, in the vicinity of the boundary portion BR between the first region R1 and the second region R2, the surface magnetic flux density monotonously increases or decreases, and the extreme value (maximum value or minimum value) seen in FIG. ) Does not exist. In particular, the
[0039]
As described above, by performing the first magnetization step and the second magnetization step, the angle range of the maximum value region of the surface magnetic flux density Bg is 120 ° to 140 °, and the surface magnetic flux density Bg is zero. A radial ring magnet having an angle range from 20 ° to 30 ° can be obtained. Further, the surface magnetic flux density Bg of the radial ring magnet monotonously increases or decreases without taking an extreme value in the vicinity of the boundary portion BR between the first region R1 and the second region R2, and the linearity of the change in the surface magnetic flux density Bg Is expensive.
[0040]
FIG. 4 shows an angle range in which the surface magnetic flux density Bg of various
[0041]
As is apparent from the graph of FIG. 4, by adopting the magnetization method according to the present invention and setting the rotation angle θ to more than 0 ° and less than 50 °, the angle range where the surface magnetic flux density Bg takes the maximum value and the maximum value It can be seen that the angle range taking half the value is increased compared to the conventional magnetization method (corresponding to the rotation angle θ = 0 ° in FIG. 4). Furthermore, by setting the rotation angle θ in the range of 20 ° or more and 40 ° or less, as shown in FIG. 3B, the surface magnetic flux density Bg at the boundary portion BR between the first region R1 and the second region R2 is increased. The extreme value does not appear in the change, and it changes continuously and smoothly. Furthermore, by making the rotation angle θ within 30 ° ± 5 °, the change in the surface magnetic flux density Bg at the boundary portion BR becomes smoother. When the rotation angle θ is about 30 °, the surface magnetic flux density B changes most smoothly as shown in FIG.
[0042]
As described above, when the magnetization method according to the present invention is used, the radial ring magnet in which the boundary portion BR of the regions (the first region R1 and the second region R2) magnetized in opposite directions is more reliably magnetized than before. Is obtained. If such a radial ring magnet is used to form a rotating machine as shown in FIG. 5, a rotating machine with high energy efficiency and less vibration can be obtained. Such a rotating machine is suitably used for applications that require high-precision control of the angle of a throttle valve control device, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-41372.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, when magnetizing a magnet arranged in a cylindrical shape so as to form regions that are oppositely magnetized to each other, magnetization is performed such that the vicinity of the boundary of the region is more reliably magnetized in a predetermined direction than before. A method is provided. Moreover, a high-performance rotating machine is provided by using a magnet magnetized by such a magnetizing method. When the rare earth magnet according to the present invention is used, torque ripples of motors and actuators are reduced, and energy efficiency is improved.
[0044]
In particular, a magnet obtained by magnetizing a radially oriented RT- (M) -B-based sintered magnet using the magnetizing method of the present invention is a high-performance rotating machine or a highly accurate position (angle). ) It is suitably used for a sensor for detection. Of course, the present invention is not limited to rare earth sintered magnets but can be used to magnetize various rare earth magnets including bonded magnets.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing a method of magnetizing a rare earth magnet according to the present invention. FIG. 1B shows a method for magnetizing a rare earth magnet after the first magnetizing step shown in FIG. The second magnetizing step shown is executed.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a magnetizing
FIGS. 3A to 3C are graphs showing the angle dependence of the surface magnetic flux density Bg of a radial ring magnet. FIG. 3A shows a graph obtained by a conventional magnetizing method. FIGS. c) shows what is according to the invention.
FIG. 4 is a graph for explaining a difference in magnetic characteristics of a radial ring magnet depending on a rotation angle θ.
FIG. 5 is a view showing a known rotating machine in which a rare earth magnet according to the present invention is preferably used.
[Explanation of symbols]
22 Rare earth
Claims (11)
前記希土類磁石に第1外部磁界を印加することによって、前記円筒の内側から外側に向かって磁化されている第1領域と外側から内側に向かって磁化されている第2領域とを形成する第1着磁工程と、
前記第1領域と前記第2領域との境界に、前記第1着磁工程で印加されていた外部磁界成分の方向と0°超50°未満の角度をなす方向の外部磁界成分が印加されるように第2外部磁界を印加する第2着磁工程と、
を包含する、希土類磁石の着磁方法。Providing a rare earth magnet arranged to form a cylinder;
A first external magnetic field is applied to the rare earth magnet to form a first region that is magnetized from the inside to the outside of the cylinder and a second region that is magnetized from the outside to the inside. The magnetization process;
An external magnetic field component is applied to the boundary between the first region and the second region in a direction that forms an angle greater than 0 ° and less than 50 ° with the direction of the external magnetic field component applied in the first magnetization step. A second magnetization step of applying a second external magnetic field,
A magnetizing method for a rare earth magnet.
前記希土類磁石を前記軸を中心に前記磁気回路に対して前記相対的に回転させた後、前記第2着磁工程が実行される、
請求項1に記載の希土類磁石の着磁方法。The rare earth magnet is supported so as to be rotatable relative to the magnetic circuit around the axis of the cylinder, and the first magnetizing step is executed at a first position relative to the magnetic circuit,
After rotating the rare earth magnet relative to the magnetic circuit about the axis, the second magnetization step is performed;
The method for magnetizing a rare earth magnet according to claim 1.
円筒の内側から外側に向かって磁化されている第1領域と、
外側から内側に向かって磁化されている第2領域とを有し、
前記第1領域と前記第2領域との境界において、表面磁束密度が極値をとらず連続的に変化し、
前記第1領域または前記第2領域において、表面磁束密度が最大値をとる角度範囲が120°以上140°以下であって、
表面磁束密度が零の点から最大値をとるまでの角度範囲が、20°以上30°以下である、希土類磁石。A cylindrical rare earth magnet,
A first region magnetized from the inside to the outside of the cylinder;
A second region magnetized from outside to inside,
At the boundary between the first region and the second region, the surface magnetic flux density continuously changes without taking an extreme value ,
In the first region or the second region, an angle range in which the surface magnetic flux density takes a maximum value is 120 ° to 140 °,
A rare earth magnet having an angle range from a point of zero surface magnetic flux density to a maximum value of 20 ° or more and 30 ° or less .
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