[发明专利]稀土类各向异性粘结磁铁的制造方法、磁铁成形体的定向处理方法及磁场中成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及适于制造稀土类各向异性粘结磁铁的制造方法、其制造中使用的磁铁成形体的定向处理方法及磁场中成形装置。

背景技术

稀土类各向异性粘结磁铁(以下适当地仅称为“粘结磁铁”)，即使是小型也能够得到大的磁通密度，形状自由度也大。因此，成形为(中空)圆筒状而作为电机用永久磁铁等使用。另外，这种粘结磁铁为了发挥磁铁粉末的特性而得到高磁通密度，在磁化前的成形阶段进行定向处理。

另一方面，在以汽车小型电刷电机为代表的小型动力用电刷电机领域中，目前主流是使用双极铁氧体烧结磁铁来励磁的铁氧体双极电机。但是，近来，为了提高汽车的居住性及车的汽油里程等，也要求电机在相同输出下的小型化及进一步的高输出化。于是，出现了使用圆筒状稀土类各向异性粘结磁铁的在径向方向上具有4极以上磁极的电机。使用该高性能电机时，对于现有的铁氧体双极电机，能够在相同性能下使体积大幅度小型化到约1/2。因此，在上述领域中，现有的铁氧体双极电机逐渐替换为使用稀土类各向异性粘结磁铁的多极电机(参照下述专利文献5等)。

另外，为了改善该高性能电机的齿槽转矩，下述专利文献1或专利文献2中提出了对径向方向上具有4极以上磁极的圆筒状稀土类各向异性粘结磁铁的定向处理进行研究的方案。即，这些文献中公开了通过将该定向处理从以往的径向定向设定为所谓的半径向定向来增大电机的输出转矩或降低齿槽转矩的方案。

另外，为了提高这种粘结磁铁的生产效率，优选一次能够在磁场中成形多个磁铁成形体(所谓的“多腔室磁场中成形装置”)。下述专利文献3及专利文献4中提出了与此相关的定向处理方法。

专利文献1：日本特开2004-23085号公报

专利文献2：日本特开2005-312167号公报

专利文献3：日本特开2007-103606号公报

专利文献4：日本特公平6-24175号公报

专利文献5：日本专利3480733号公报

不过，专利文献3中记载的定向处理说起来其定向方向是所谓的轴向定向而不是半径向定向。在此所说的“定向”为磁场定向，是指为了使各向异性磁铁粉末的易磁化轴沿规定的方向排列，通过在该方向上施加定向磁场使各向异性磁铁粉末的易磁化轴沿该磁场的方向旋转。这样一来，由所述专利文献1及专利文献2的记载表明，该定向处理方法对高效电机用粘结磁铁而言不能说是优选的。另外，轴向定向是指，使稀土类各向异性磁铁粉末(以下，适当称为“磁铁粉末”)的易磁化轴沿粘结磁铁(磁铁成形体)的一个轴(圆筒轴)方向定向，径向定向是指，使易磁化轴从粘结磁铁的中心轴放射状地定向。特别是圆筒状粘结磁铁的径向定向是指，使易磁化轴沿圆筒侧面的法线方向定向。

另外，半径向分布是指圆筒状稀土类各向异性粘结磁铁中的各向异性磁铁粉末(群)的易磁化轴的下述分布：稀土类各向异性粘结磁铁中的各向异性磁铁粉末(群)在磁极的主极部具有沿圆筒侧面的法线方向的各向异性磁铁粉末的易磁化轴，在磁极和磁极之间的过渡区间，随着接近磁极的中立点，各向异性磁铁粉末的易磁化轴逐渐指向磁铁的圆筒侧面的旋转切线方向，在中立点上成为圆筒侧面的旋转切线方向，随着远离中立点，逐渐成为圆筒侧面的法线方向。半径向定向是指，通过定向磁场使稀土类各向异性粘结磁铁中的各向异性磁铁粉末(群)以具有半径向分布的方式定向，在易磁化轴不全部指向径向(放射状)方向这一点(即，指向不一样、根据部位而变化这一点)上，和通常所说的径向定向相区别。

专利文献4提出了能够在多腔室磁场中成形装置中成形的径向定向处理。但是，该定向处理中，如图7A所示，在相邻的磁铁成形体(腔室)之间，图中上下方向上通过的磁场彼此相对(相斥)。因此，在该方向上没有得到充分的定向。另外，图7A中的箭头是在专利文献4刊载的附图(第8图)中添加的箭头，表示磁方向。图7B是本发明人基于图7A所示的磁场中成形装置进行FEM分析的结果，通过磁力线的疏密表示磁场的强弱。由该图7B也可知，在图中的上下方向上，磁场彼此相对(相斥)而减弱，并且定向磁场的强度随腔室的位置而变化。这种专利文献4的定向处理方法也许对在小磁场中定向的铁氧体磁铁粉末有效，但不适合作为高输出化要求强、定向上需要大磁场的稀土类各向异性粘结磁铁的定向处理方法。

另外，通过该定向处理方法制作的圆筒状环磁铁，在圆周方向上出现由定向磁场的强弱引起的表面磁通密度不充分的部分。因此，在安装有该环磁铁的电机中，导致电机输出降低、齿槽转矩增大。还存在这氧的情况：未能用一个磁场成形装置同时制造多个在径向方向上具有4极以上磁极的圆筒状稀土类各向异性粘结磁铁。