專利名稱：電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)使用于工業(yè)用、家電、汽車領(lǐng)域中的永磁電動機(jī)的無齒槽轉(zhuǎn)矩化，且實(shí)現(xiàn)高輸出轉(zhuǎn)矩以及廉價(jià)的電動機(jī)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電動機(jī)作為將工業(yè)用、家電、汽車領(lǐng)域的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械輸出的驅(qū)動用機(jī)器而使用。在世界性地要求節(jié)能化的現(xiàn)狀中，要求其轉(zhuǎn)換效率高。但是，另一方面，除了效率提高之外，電動機(jī)的小型化也很重要，在磁鐵電動機(jī)等中，通過采用包含有稀土類的高磁能積磁鐵或者利用定子鐵心的分割鐵心工作法等所產(chǎn)生的定子鐵心的線圈高密度化等，來實(shí)現(xiàn)小型化。
但是，在電動機(jī)的一部分的用途中，有時因?yàn)榇盆F的磁能積高，所以因磁鐵的極數(shù)與定子鐵心的槽數(shù)的關(guān)系而產(chǎn)生的、被稱為齒槽轉(zhuǎn)矩的脈動轉(zhuǎn)矩成為問題，所以必須是不使用定子磁極的無鐵心電動機(jī)。通常，這些電動機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩小，不過在能量的轉(zhuǎn)換效率上，比具有定子鐵心的永磁電動機(jī)差。
作為改善無鐵心電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法，有如特開2004-15906號公報(bào)、特開2004-56897號公報(bào)以及特開2005-20991號公報(bào)所示的將磁鐵的各向異性作成為所考慮的磁鐵取向的方法。該方法利用磁化來變化磁化方向從而制造環(huán)形磁鐵，所述環(huán)形磁鐵被制造為具有各向同性的特性，不過在磁鐵的厚度較厚的情況下或者在更復(fù)雜的磁化方向上磁化這一操作變得困難。
又，在磁鐵的外徑超過Φ50mm的偏大的情況下，環(huán)形磁鐵的制造困難，且在環(huán)形磁鐵的磁化方向是徑向(radial direction)的情況下，熱膨脹系數(shù)為負(fù)，所以有在磁化方向的變化點(diǎn)因溫度變化而破裂、或者產(chǎn)生裂紋等的問題。因此，在通常的環(huán)形磁鐵中，作為轉(zhuǎn)子而組裝后，采用由含有玻璃纖維、碳纖維等的粘結(jié)帶等來保護(hù)磁鐵的表面，或者由不銹鋼等的薄金屬筒覆蓋來保護(hù)磁鐵的表面等的方法。又，在每個極上貼附片狀的磁鐵，而不采用環(huán)形磁鐵的情況下，通常也與上述的環(huán)形磁鐵同樣地，以粘結(jié)劑、圓筒來保護(hù)轉(zhuǎn)子的外周面。
因?yàn)樵跓o鐵心電動機(jī)中沒有鐵心，所以間隙部分的磁通密度變低，所以要解決的問題是進(jìn)行如下設(shè)計(jì)稍微減小間隙尺寸，采用磁能積大的磁鐵，從而增大間隙磁通密度。但是，若使用能積大的稀土類燒結(jié)磁鐵，則因上述破裂的問題，必然多余地需要機(jī)械保護(hù)的部件的厚度部分的間隙。又，若以接合磁鐵(磁鐵粉與樹脂粘結(jié)劑的成形體)構(gòu)成，則即使是稀土類接合磁鐵，采取增厚磁鐵的厚度等的方法，也難以得到稀土類的燒結(jié)磁鐵中所構(gòu)成的特性。
又，若轉(zhuǎn)子的外徑變大為Φ50mm以上，則每一個極的磁鐵的磁通變多，所以另一個問題是為了減少磁鐵的使用量，必須進(jìn)行對應(yīng)于轉(zhuǎn)子的直徑的某種程度的多極化。若多極化，則電動機(jī)的驅(qū)動頻率變大，所以成為在磁鐵、轉(zhuǎn)子鐵心、定子磁軛中產(chǎn)生渦流這一問題所表現(xiàn)的、使電動機(jī)的效率降低的原因。相對于該問題，因?yàn)閮?yōu)選增大磁鐵自身的電阻，所以可以通過采用接合磁鐵來減少渦流，不過現(xiàn)狀是難以得到上述稀土類燒結(jié)磁鐵那樣的輸出轉(zhuǎn)矩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明相對于該問題提出了一種使用稀土類接合磁鐵來同時滿足電動機(jī)的輸出的提高與效率的提高的方法。
本發(fā)明通過一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來解決上述問題，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)成形粉末材料而構(gòu)成電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心，該成形體具有以結(jié)合材料以及磁鐵粉末為主的接合磁鐵部、與以結(jié)合材料以及軟磁性粉末為主的軟磁性部，且所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是使用壓縮形成機(jī)構(gòu)而形成的永久磁鐵型的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述接合磁鐵部的磁極的至少一個面機(jī)械地結(jié)合于所述軟磁性部。又，其特征在于，為如下結(jié)構(gòu)的電動機(jī)用轉(zhuǎn)子其接合磁鐵是利用虛擬成形按每個部分(segment)制造而成的，在虛擬成形時賦予各向異性，并在利用正式成形來成形為配備有具有該各向異性的多極的轉(zhuǎn)子從而得到轉(zhuǎn)子后，利用磁化磁場來磁化。進(jìn)而，其特征在于，在正式成形時，通過進(jìn)行與轉(zhuǎn)子軸的一體成形，來一次成形地高精度地制造產(chǎn)品轉(zhuǎn)子。其特征在于，利用該方法而制造的轉(zhuǎn)子，因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度高，所以不需要以粘結(jié)帶等來保護(hù)表面、或者覆蓋不銹鋼等的薄金屬筒來保護(hù)等的保護(hù)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的無鐵心電動機(jī)，因?yàn)樵黾恿藱C(jī)械強(qiáng)度，從而不需要以轉(zhuǎn)子的粘結(jié)帶等來保護(hù)表面、或者用不銹鋼等的薄金屬筒覆蓋來進(jìn)行保護(hù)等的保護(hù)機(jī)構(gòu)，可以減小間隙尺寸，所以可以提高輸出。
又，因?yàn)榭梢岳媒雍洗盆F的各向異性進(jìn)行高輸出，渦流損失也幾乎消失，所以可以小型、高效率化。且，也可以維持作為無鐵心電動機(jī)的原本特征的無齒槽轉(zhuǎn)矩特性。以此就可以實(shí)現(xiàn)使用了該電動機(jī)的汽車、家電、工業(yè)用驅(qū)動系統(tǒng)等的小型化、效率的提高、控制性、系統(tǒng)產(chǎn)品的操作性的提高等。


圖1是本發(fā)明的成為中空軸的永磁電動機(jī)的剖面圖；圖2(A)以及圖2(B)是表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子磁鐵的虛擬成形方法的圖；圖3是說明本發(fā)明的二色成形的圖像的圖；圖4是表示本發(fā)明的二色成形的壓縮成形模具結(jié)構(gòu)的圖；圖5(A)至圖5(C)是表示本發(fā)明的二色成形的壓縮成形時的模具位置關(guān)系的圖；圖6(A)至圖6(C)是表示比較本發(fā)明的電動機(jī)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電動機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖7是表示比較各種結(jié)構(gòu)的電動機(jī)的感應(yīng)電壓的圖；圖8(A)至圖8(C)是表示采用了本發(fā)明的二色成形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的中空軸電動機(jī)的結(jié)構(gòu)例的圖；圖9(A)至圖9(C)是表示在汽車用動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用了本發(fā)明的電動機(jī)而得到的系統(tǒng)的說明圖(實(shí)施例3)。
具體實(shí)施例方式
出于同時滿足電動機(jī)的小型、效率的提高，無齒槽轉(zhuǎn)矩這一相反的項(xiàng)目的目的，將定子磁軛作成為高密度的壓粉磁心，以在徑向上極薄的線圈成形體構(gòu)成定子側(cè)。本發(fā)明通過一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來解決上述問題，即轉(zhuǎn)子側(cè)通過成形粉末材料而構(gòu)成，該成形體具有以結(jié)合材料以及磁鐵粉末為主的接合磁鐵部、和以結(jié)合材料以及軟磁性粉末為主的軟磁性部，且使用壓縮形成機(jī)構(gòu)而形成永磁型，該轉(zhuǎn)子的特征在于，所述接合磁鐵部的磁極的至少一個面機(jī)械地結(jié)合于所述軟磁性部。又，其特征在于，為如下結(jié)構(gòu)的電動機(jī)用轉(zhuǎn)子其接合磁鐵是利用虛擬成形按每個部分(segment)制造而成的，在虛擬成形時賦予各向異性，并在利用正式成形來成形為配備有具有該各向異性的多極的轉(zhuǎn)子從而得到轉(zhuǎn)子后，利用磁化磁場來磁化。以下，使用

具體的實(shí)施例。
<實(shí)施例一>
圖1表示本發(fā)明的成為中空軸的永磁電動機(jī)的剖面圖。該例是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)10、定子線圈數(shù)12的3相無刷電動機(jī)。定子側(cè)將定子磁軛由高密度的壓粉磁心形成，由徑向上極薄的線圈成形體構(gòu)成定子側(cè)。在該定子中使用壓粉磁心的理由是因?yàn)?，該電動機(jī)是多極，且為了減小因旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的渦流，需要使用壓粉磁心。本發(fā)明通過一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來解決上述問題，即轉(zhuǎn)子側(cè)通過成形粉末材料而構(gòu)成，該成形體具有以結(jié)合材料以及磁鐵粉末為主的接合磁鐵部、和以結(jié)合材料以及軟磁性粉末為主的軟磁性部，且使用壓縮形成機(jī)構(gòu)而形成永磁型，該轉(zhuǎn)子的特征在于，所述接合磁鐵部的磁極的至少一個面機(jī)械地結(jié)合于所述軟磁性部。又，其特征在于，為如下結(jié)構(gòu)的電動機(jī)用轉(zhuǎn)子其接合磁鐵是利用虛擬成形按每個部分制造而成的，在虛擬成形時賦予各向異性，并在利用正式成形來成形為配備有具有該各向異性的多極的轉(zhuǎn)子從而得到轉(zhuǎn)子后，利用磁化磁場來磁化。
圖2表示轉(zhuǎn)子磁鐵的虛擬成形方法。磁鐵的虛擬成形使用磁場可以取向的模具來進(jìn)行。以可以得到必要的磁特性的適當(dāng)配合量混合以磁鐵粉末與熱增塑性、或者熱固化性的結(jié)合材料構(gòu)成的材料，填充在模具內(nèi)壓縮成形，或者使用濺射成形等方法來形成。此時，通過一邊對配置于模具內(nèi)的、磁場取向用的線圈通電一邊進(jìn)行成形，可以高精度地對磁鐵的磁場進(jìn)行取向。接著，高精度地進(jìn)行了磁場取向而得到的虛擬成形體，與壓粉磁心磁軛一體式成形(正式成形)。圖3表示正式形成的圖像。又，圖4表示壓縮成形模具結(jié)構(gòu)。圖5表示壓縮成形狀態(tài)狹的模具的位置關(guān)系。首先，在模具中，將軸3、壓粉磁心材料粉1a、接合磁鐵虛擬成形體2a分別配置于必要的位置。此時，虛擬成形體可以在圓周方向上保留充分的間隙地簡單配置，且成為合適地配置的尺寸關(guān)系。軸利用下模具21來保持外徑部分，利用芯子22來保持內(nèi)徑。在軸3與磁鐵之間配置壓粉磁心材料粉1a，而且測定以在成形后成為規(guī)定的密度的量后插入。軸結(jié)構(gòu)如下在從上部由壓板24在軸向上固定的狀態(tài)下，與上沖壓器獨(dú)立地上下移動的第一沖壓器25和第二沖壓器26分別傳遞壓縮力。在例中，表示了從上板23利用彈簧來傳遞壓縮力的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)也可以是分別獨(dú)立的壓縮機(jī)構(gòu)。若上板通過壓力機(jī)等的壓縮驅(qū)動源下降，則該彈簧撓曲量部分的加壓力通過彈力而施加到芯子與第二沖壓器26上。第一沖壓器與上板直接結(jié)合，將上板的壓縮應(yīng)力直接傳遞為壓粉磁心的壓縮成形力，進(jìn)行在該必要尺寸下的壓縮。此時，在第二板上也作用充分的壓縮成形力，進(jìn)行縮短原來的虛擬成形體的軸向尺寸直至滿足尺寸關(guān)系的壓縮。壓縮后的沖壓器的位置關(guān)系如圖5所示，在將軸插入到模具內(nèi)的狀態(tài)下，進(jìn)行壓粉磁心磁軛1與接合磁鐵成形體2的一體成形(稱為二色成形)。圖5(b)表示從模具中取出的成形體的立體圖?？梢缘玫捷S3、壓粉磁心磁軛部1、接合磁鐵成形體2牢固結(jié)合的成形體。圖5(c)表示微觀地觀察該結(jié)合部分而得到的常態(tài)。壓粉磁心粉與磁鐵虛擬成形體的磁鐵粉在該結(jié)合面，除了在粘結(jié)劑(樹脂材料)所產(chǎn)生的粘接效果下的結(jié)合之外，也產(chǎn)生因機(jī)械地壓縮成形時的塑性變形而產(chǎn)生的各粉粒子之間的聚合，從而可以提高該結(jié)合面的機(jī)械強(qiáng)度。一直以來，在利用粘接而將以燒結(jié)而得到的燒結(jié)稀土類環(huán)形磁鐵、以片狀磁鐵或者濺射成形而得到的接合磁鐵結(jié)合于軸上的情況下，必須以添加有玻璃、碳纖維的粘結(jié)帶等來保護(hù)表面?zhèn)?，不過根據(jù)本方法，可以得到不需要該保護(hù)這一程度的抗拉強(qiáng)度(40～60MPa)。以此，可以得到不需要以添加有玻璃、碳纖維的粘結(jié)帶等來保護(hù)表面?zhèn)鹊霓D(zhuǎn)子。
圖8表示采用了該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的中空軸無鐵心電動機(jī)的結(jié)構(gòu)例。首先，在定子側(cè)，在使用了硅鋼板積層、壓粉磁心等的環(huán)狀的后磁軛上圓周狀地配置徑向上非常薄的線圈。以鑄型、或者粘接等的方法來一體化地固定該線圈、鐵心，使得線圈不因電磁力而活動。在轉(zhuǎn)子側(cè)，通過所述的二色成形而得到直徑尺寸、軸向、同心度等的精度非常良好的轉(zhuǎn)子，此時，定子與轉(zhuǎn)子的機(jī)械空隙尺寸可以作成為考慮了較少的組裝公差的設(shè)計(jì)。該轉(zhuǎn)子磁鐵因?yàn)槭窍⊥令惤雍洗盆F，所以與燒結(jié)稀土類磁鐵相比，磁鐵的最大磁能積小。因此，優(yōu)選作成為如下設(shè)計(jì)盡可能增大磁鐵的外徑部，增大有效感應(yīng)電壓。因此，因?yàn)閮?nèi)徑部分成為不需要的部分，所以如圖示成為軸3的內(nèi)徑為中空這一設(shè)計(jì)。圖8(c)表示組裝這些定子與轉(zhuǎn)子而得到的電動機(jī)結(jié)構(gòu)。定子鐵心利用殼體保持，在殼體的兩端利用凹坑部分而配置有尾軸承架(軸承保持部)。在該尾軸承架上保持有軸承，利用軸承來保持軸。如上所述，因?yàn)樵龃筠D(zhuǎn)子磁鐵的直徑，薄化定子線圈，所以軸成為中空結(jié)構(gòu)。
圖6表示本發(fā)明的電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電動機(jī)的結(jié)構(gòu)的比較。表示恒定定子的外徑尺寸與軸向長度而進(jìn)行研究的例。(a)圖表示本發(fā)明的無鐵心方式、具有二色成形轉(zhuǎn)子的中空軸電動機(jī)。定子的內(nèi)徑為58mm，轉(zhuǎn)子外徑57.2mm。0.4mm的空隙尺寸是即使考慮因二色成形所產(chǎn)生的、距離軸的磁鐵表面尺寸公差也可以充分實(shí)現(xiàn)的空隙尺寸。磁鐵的殘留磁通密度是Br＝0.88，以設(shè)置有圖示的方向的各向異性的二色成形來制造。(b)圖表示現(xiàn)有的帶有槽型鐵心的電動機(jī)。定子的內(nèi)徑尺寸是34.8mm，轉(zhuǎn)子外徑是34mm，空隙尺寸是0.4mm，與(a)的結(jié)構(gòu)相同。磁鐵的殘留磁通密度是Br＝1.2T，采用厚度3mm的燒結(jié)的環(huán)形磁鐵。在小徑的環(huán)形磁鐵的情況下，通過在內(nèi)徑側(cè)設(shè)置有0.1mm左右的粘接區(qū)域，以粘性高的粘接劑來粘接就能夠得到充分的粘接強(qiáng)度，所以只要不在過于惡劣的溫度條件下使用，間隙是0.4mm就沒有問題，所以設(shè)定為與本發(fā)明的間隙尺寸同等程度。該結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)有電動機(jī)是較多的結(jié)構(gòu)，不過并不成為中空軸。(c)圖表示以無鐵心方式使用燒結(jié)稀土類徑向環(huán)形磁鐵的情況下的結(jié)構(gòu)。在該情況下，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩傳遞直徑變大，所以將磁鐵的厚度增大到4mm。通過增大磁鐵的厚度，磁通量增加，機(jī)械強(qiáng)度增加，不過難以在磁鐵成形時得到精度好的徑向取向，所以將殘留磁通密度設(shè)定為1.05T。又，在具有徑向上的各向異性的情況下，因?yàn)樵趶较蚺c圓周方向上熱膨脹系數(shù)不同，所以在直徑大的本結(jié)構(gòu)中，需要確保磁鐵的強(qiáng)度。因此，在磁路中所看到的空隙尺寸，與(a)的結(jié)構(gòu)相比偏大，將定子內(nèi)徑作成為相同的5.8mm的情況的轉(zhuǎn)子外徑只能是5.6mm。
圖7表示如同6所示的從(a)至(c)的結(jié)構(gòu)的電動機(jī)的感應(yīng)電壓的比較。在使繞組的每一相的匝數(shù)相同的情況的感應(yīng)電壓在(a)與(b)中得到同等的有效值。(c)結(jié)構(gòu)因間隙尺寸大而較差，從而得到的感應(yīng)電壓偏小。因而，具有本發(fā)明的二色成形轉(zhuǎn)子的電動機(jī)雖然磁鐵的殘留磁通密度小，但是可以得到較大的輸出的同時形成中空軸結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中表示了內(nèi)轉(zhuǎn)形電動機(jī)的例，不過在轉(zhuǎn)子成為外側(cè)的外轉(zhuǎn)形的電動機(jī)中也得到同樣的結(jié)果。
<實(shí)施例二>
接著說明實(shí)施例二。本發(fā)明的中空軸永磁電動機(jī)的壓粉磁心與磁鐵，成形密度越高，且絕緣性越好作為電動機(jī)的特性就越提高。為了提高成形密度，必須提高壓縮成形的壓力，不過若壓力過高，則磁性粉表面的絕緣保護(hù)膜遭到破壞，從而渦流損耗增加。若為了保護(hù)絕緣性而更厚地設(shè)定絕緣保護(hù)膜，則磁鐵的磁能積降低、或者磁導(dǎo)率因密度不足而降低，從而電動機(jī)特性顯著降低。為了同時地滿足該相反的特性，可以考慮強(qiáng)化磁性粉的保護(hù)膜這一方法。
作為形成絕緣膜的方法，能夠列舉在晶粒邊界形成板狀的氟化合物從而增加氟化合物與主相的界面的方法、薄化氟化合物的厚度的方法、或者使氟化合物為強(qiáng)磁性相的方法。前者在氟化合物的粉末形成之際采用成為板狀或者偏平狀的手法是有效的。在作為現(xiàn)有例的特開2003-282312號中，在NdF3的情況下使用自動乳缽混合平均粒徑0.2μm的NdF3粉末與NdFeB合金粉末，并沒有關(guān)于氟化合物的形狀的記載，燒結(jié)后的氟化合物的形狀成為塊狀。相對于此，本方法的一例使氟化合物的粉末的形狀在磁鐵形成后為層狀。為了在磁鐵形成后使氟化合物粉的形狀為層狀，將使用的氟化合物的粉末形狀形成為板狀。為了形成為板狀，熔化急冷氟化合物是該方法的一例。在約2000℃的熔化溫度下真空熔化后，在105℃/秒的急冷速度下急冷。通過急冷，就可以得到厚度10μm以下、縱橫尺寸比為2以上的板狀。除了使用這樣的板狀粉之外，也有加熱加壓主相與氟化合物，從而氟化合物成形為沿著晶粒邊界成為層狀的方法。若氟化合物成形后成為層狀，則與成為塊狀或者粒狀相比，氟化合物與主相的界面面積增加，且沿著成形后的晶粒邊界形成。通過氟化合物成為層狀，與塊狀相比即使氟化合物的混合量少，也能夠達(dá)成氟化合物所產(chǎn)生的磁特性提高。又，就氟化合物的強(qiáng)磁性化而言，在氟化合物中添加Fe或者Co，并經(jīng)由急冷處理而形成粉體或者薄帶。氟化合物是順磁性，在室溫下磁化小。因此，若將氟化合物混合于主相中，則殘留磁通密度與混合量大致成比例，從而殘留磁通密度減少。殘留磁通密度的減少，與磁能積的顯著降低相關(guān)聯(lián)。因而，在將磁鐵的磁通密度設(shè)計(jì)為較高的磁路中，難以形成現(xiàn)有的含有氟化合物的磁鐵，不過若可以強(qiáng)磁化氟化合物，則在氟化合物的添加量是相同的情況下，飽和磁通密度以及殘留磁通密度的值也可以利用強(qiáng)磁性氟化合物的添加而增加。又，即使氟化合物表現(xiàn)出強(qiáng)磁性，氟化合物自身的頑磁力并不變大，則對主相的頑磁力或者方形度帶來不良影響。為了保持主相頑磁力的同時也確保方形度并提高殘留磁通密度，必須提高氟化合物的頑磁力。通過使氟化合物自身的頑磁力為1kOe以上，就可以確保主相頑磁力或者方形度從而降低殘留磁通密度的減少。在形成這樣的具有頑磁力的氟化合物上，適用熔化急冷氟化合物和強(qiáng)磁性體的方法。在急冷中有單輥法、雙輥法。
具體的制造例如下所示。NdFeB合金是實(shí)施了氫化脫氫處理而得到的粒徑約100μm的粉，該粉末的頑磁力是16kOe?；旌嫌谠揘dFeB粉末中的氟化合物是NdF3。使用急冷裝置急冷NdF3原料，形成板狀或者帶狀粉末。以利用鎢電極103的電弧熔化來在惰性氣體氛圍101中熔化原料粉102，開放閘門107從噴嘴104將熔化的NdF3噴鍍到輥105上。在惰性氣體中使用Ar氣，在單輥105上使用Cu或者Fe系材料，在以從500至5000rpm旋轉(zhuǎn)的單輥上以Ar氣加壓，利用壓差來噴鍍。得到的NdF3粉末成為板狀，混合該NdF3粉末與NdFeB粉末使得NdF3為約10wt％。在10kOe的磁場下，對該混合粉末取向并壓縮，在Ar氣中加熱壓縮成形。成形條件是加熱溫度700℃，壓縮應(yīng)力3-5t/cm2，制造了7mm×7mm×5mm的各向異性磁鐵。制造的成形體的密度，任何一個都是7.4g/cm2以上。在成形的各向異性磁鐵的各向異性方向上施加30kOe以上的脈沖磁場，在20℃下測定去磁曲線。NdF3厚度是位于主相的Nd2Fe14B粒子的晶粒邊界上的NdF3層的平均厚度。NdF3厚度根據(jù)NdF3粉末形成條件或者加熱壓縮成形條件以及NdFeB粉末形狀等而不同。為了改變NdF3厚度，將NdF3粉末制造時的輥轉(zhuǎn)速從500改變?yōu)?000rpm而制造，進(jìn)而利用篩子等來對粉碎的粉進(jìn)行分級。轉(zhuǎn)速高、壓縮成形壓力大，則可以薄化NdF3厚度。若NdF3從0.01μm變厚，則Br(殘留磁通密度)、iHc(頑磁力)以及Bhmax(磁能積)的值有增加的傾向。NdF3厚度處在0.1μm至10μm的范圍內(nèi)，iHc顯著地增加，Br也增加。通過NdF3存在于界面上，頑磁力就增加，不過若變厚則減少的原因推測為因?yàn)镹dF3是順磁性，所以粒子間的強(qiáng)磁性結(jié)合變?nèi)?。Br增加是因?yàn)樵诘痛艌鲋械拇磐芏仍黾?。在大氣中加熱來測定NdF3厚度為1.0μm的磁鐵的頑磁力的溫度依存性，其結(jié)果是，頑磁力的溫度系數(shù)在NdF3無添加磁鐵的情況下是5.0％/℃。通過增大NdF3厚度，頑磁力的溫度系數(shù)就變小。其效果是，NdF3厚度是從0.1至10μm，頑磁力的溫度系數(shù)最小成為3.4％/℃。這推測為與NdF3防止主相的氧化這一狀況和因高頑磁力而產(chǎn)生的磁區(qū)穩(wěn)定化有關(guān)系。相對于氟化物的主相的平均包覆率為約50％的結(jié)果表示NdF3厚度為0.1-10μm時包覆率變化的情況下的包覆率依存性。包覆率與氟化物粉末的混合狀態(tài)、氟化物粉末的粒度、NdFeB粉末的粒度、NdFeB粉末的形狀、取向磁場、取向時的壓力、加熱條件等的參數(shù)以及條件有關(guān)。若包覆率增加，則頑磁力有增加的傾向。
通過使用以上述的方法制造的磁性粉作成中空軸電動機(jī)用轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子就不易熱去磁，通過頑磁力的溫度系數(shù)小的硬質(zhì)磁性材料的應(yīng)用，抗磁場就強(qiáng)，感應(yīng)電壓的溫度依存性就小，從而在高溫下也可以得到穩(wěn)定的輸出。
<實(shí)施例三>
接著，說明利用了本發(fā)明的中空軸電動機(jī)的系統(tǒng)。圖9表示可以通過利用本發(fā)明的中空軸電動機(jī)來期待效果的系統(tǒng)的例。圖9(a)表示模型化地表示汽車用轉(zhuǎn)向裝置的圖。汽車用動力轉(zhuǎn)向裝置，一直以來是液壓驅(qū)動，不過隨著電動機(jī)的高性能化得到進(jìn)步，電驅(qū)動的系統(tǒng)也開始出現(xiàn)。若人進(jìn)行手柄操作，則驅(qū)動該轉(zhuǎn)向裝置的電動機(jī)以助推轉(zhuǎn)向裝置的方式旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生驅(qū)動力起到改變輪胎的朝向的作用。但是，為了利用電動機(jī)的手柄操作而除去電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時的負(fù)重，需要預(yù)先減小電動機(jī)自身的損耗轉(zhuǎn)矩。因此，因?yàn)椴痪哂需F心的電動機(jī)可以消除鐵心的磁滯損耗，所以可以實(shí)現(xiàn)該目的。又，因?yàn)橐部梢允乖谝欢ㄝ敵鰠^(qū)域內(nèi)的效率比使用硅鋼板的情況高，所以可以說該系統(tǒng)是最適合于從汽車那樣的電池供給電力，需要考慮燃料費(fèi)這一用途的系統(tǒng)。又，因?yàn)椴恍枰F心，所以繞組的槽滿率也可以提高，電動機(jī)的體型(體積)也可以減小。又，如圖(b)所示，因?yàn)榭梢岳弥锌詹糠侄鴮⑿行驱X輪43或者(c)圖所示的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)44等的機(jī)構(gòu)部件配置于內(nèi)部，所以向汽車的有限的車載空間的安裝也變得容易。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)，作為定子而具有配置在圓周上的空芯線圈的中空軸，其特征在于，轉(zhuǎn)子采用成形體，該成形體由壓粉磁心與磁鐵構(gòu)成，且通過同時壓縮成形該壓粉磁心和磁鐵而得到。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過將轉(zhuǎn)子磁鐵、壓粉磁心、軸置于同一模具內(nèi)，并至少對壓粉磁心、或磁鐵部分在軸向上同時施加壓縮方向壓力來一體式成形而制造。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動機(jī)，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過使轉(zhuǎn)子磁鐵，與壓粉磁心、或者壓粉磁心、軸一體式成形而制造，該轉(zhuǎn)子磁鐵的磁鐵部分使用用于形成磁鐵磁化方向以及規(guī)定的初始形狀而預(yù)先虛擬成形的磁鐵虛擬成形體。
4.如權(quán)利要求3所述的電動機(jī)，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過使轉(zhuǎn)子磁鐵，與壓粉磁心、或者壓粉磁心、軸一體式成形而制造。該轉(zhuǎn)子磁鐵的每1極被多個虛擬成形體分割，磁鐵部分使用以使其磁化取向方向?yàn)橐稽c(diǎn)集中型的磁場取向的方式虛擬成形磁鐵磁化方向時虛擬成形的磁鐵虛擬成形體。
5.如權(quán)利要求1至4所述的電動機(jī)，其特征在于，使用對轉(zhuǎn)子的表面沒有進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度部件的玻璃或者碳纖維粘結(jié)材的加強(qiáng)的轉(zhuǎn)子。
6.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其特征在于，具有如下的轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子的磁鐵與壓粉磁心、或者軸與壓粉磁心等的界面具有利用因塑性變形而產(chǎn)生的結(jié)合來結(jié)合的部分，所述塑性變形來自通過壓縮應(yīng)力對粉末的原來的形狀所產(chǎn)生的塑性變形。
7.一種電動機(jī)的制造方法，該電動機(jī)的制造方法的特征在于，利用壓縮用模具來制造，所述壓縮用模具具有如下特征具有保持、或者壓縮各個材料的模具進(jìn)行獨(dú)立地上下運(yùn)動等的行程和由獨(dú)立機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動等，并且壓縮應(yīng)力可以改變。
8.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其特征在于，定子側(cè)的后磁軛部分由壓粉磁心構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其特征在于，定子側(cè)的后磁軛部分由壓粉磁心構(gòu)成，且通過樹脂成形定位線圈與壓粉磁心。
10.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其特征在于，與壓粉磁心一同一體式成形高頑磁力稀土類磁鐵，所述高頑磁力稀土類磁鐵具有如下特征作為磁鐵粉的絕緣覆蓋層，在R-Fe-B(R是稀土類元素)系磁鐵中作為主相的Nd2Fe14B的晶粒邊界、或者粉末表面的一部分或整個面上形成含有層狀的氟的層，所述層含有由堿土類或者稀土類元素構(gòu)成的氟化合物，在所述晶粒邊界形成的氟化合物的厚度是10μm以下。
11.一種汽車動力轉(zhuǎn)向驅(qū)動電動機(jī)，其中，以在權(quán)利要求1所述的電動機(jī)中的中空軸永磁電動機(jī)為驅(qū)動源，所述中空軸永磁電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過將轉(zhuǎn)子磁鐵、壓粉磁心、軸置于同一模具內(nèi)，并至少對壓粉磁心或磁鐵部分在軸向上同時施加壓縮方向壓力來一體式成形而制造。
全文摘要
因?yàn)樵跓o鐵心電動機(jī)中沒有鐵心，所以間隙部分的磁通密度變低，所以要進(jìn)行如下設(shè)計(jì)稍微減小間隙尺寸，采用磁能積大的磁鐵，從而增大間隙磁通密度。本發(fā)明通過一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來解決上述問題，所述轉(zhuǎn)子是永磁型的轉(zhuǎn)子，使用壓縮形成機(jī)構(gòu)而形成，該永磁型的轉(zhuǎn)子成形粉末材料來構(gòu)成電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心，該成形體具有以結(jié)合材料以及磁鐵粉末為主的接合磁鐵部、與以結(jié)合材料以及軟磁性粉末為主的軟磁性部，其特征在于，所述接合磁鐵部的磁極的至少一個面機(jī)械地結(jié)合于所述軟磁性部。
文檔編號H02K1/02GK1881754SQ200610077869
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者榎本裕治, 伊藤元哉, 正木良三, 大原光一郎, 三田正裕, 小室又洋, 增澤正宏 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng), 日立金屬株式會社