粘合磁鐵、粘合磁鐵片及粘合磁鐵的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粘合磁鐵、及構(gòu)成該粘合磁鐵的粘合磁鐵片、以及粘合磁鐵的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，永久磁鐵被電動(dòng)機(jī)或揚(yáng)聲器等各種用途所利用。例如，在小型電動(dòng)機(jī)中，在外側(cè)配置勵(lì)磁用線圈，在內(nèi)側(cè)配置轉(zhuǎn)子，并且在轉(zhuǎn)子的表面(SPM)或內(nèi)部(IPM)配置永久磁鐵。例如，在SPM型的小型電動(dòng)機(jī)中，為了以同一磁極數(shù)、同一尺寸得到更大的轉(zhuǎn)矩，需要提高轉(zhuǎn)子表面的永久磁鐵的磁通密度。作為這種永久磁鐵，目前一直利用使用了例如Nd2Fe14B等稀土類元素的燒結(jié)磁體。
[0003]另一方面，以往利用的是使磁鐵粉末分散在塑料中而成形的粘合磁鐵。這種粘合磁鐵可使用壓縮成形或注射成形等模具而成形，故而與燒結(jié)磁體相比，尺寸精度容易提高，另外，也能夠與其他部件一體化，由于輕量，故而被各領(lǐng)域所利用。但是，粘合磁鐵在需要成為粘合劑的樹脂的結(jié)構(gòu)上，混入磁鐵粉末的限度以體積比計(jì)，最大為70%左右，在計(jì)算上免不了 30%的磁特性的下降，與燒結(jié)磁體相比，具有磁力變差之類的缺點(diǎn)。例如，與燒結(jié)NdFeB磁鐵相比，能積只能得到1/3左右。因此，以往，在重視轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)上通常不使用粘合磁鐵。因此，正在尋求也能夠用于電動(dòng)機(jī)等的磁通密度高的粘合磁鐵。
[0004]另夕卜，日本特公平6 - 105644號(hào)公報(bào)、國際公開W02012/090841號(hào)、美國專利第5019796號(hào)說明書、日本特開平10 — 308308號(hào)公報(bào)中公開有為了提高磁通密度而進(jìn)行了探討的各種永久磁鐵。但是，在這些永久磁鐵中，成型時(shí)或取向時(shí)所使用的磁路為單一的磁路。即，形成有閉合的磁路(閉合路)，使磁通在其磁場內(nèi)彎曲或擴(kuò)展。根據(jù)該方法，難以進(jìn)行取向的控制，當(dāng)局部也存在磁場弱的部位時(shí)，其部分的取向就不徹底，例如在使用圓筒狀粘合磁鐵作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致表面磁通與燒結(jié)磁體相比變得極低。因此，為了對(duì)應(yīng)于用粘合磁鐵來代替燒結(jié)磁體的用途，正在尋求進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于以往那樣的背景而設(shè)立的。本發(fā)明的目的之一在于提供一種使用粘合磁鐵并提尚了磁通密度的粘合磁鐵。
[0006]本發(fā)明一方面的粘合磁鐵，其具有第一粘合磁鐵片和第二粘合磁鐵片，所述第一粘合磁鐵片具備:第一面；經(jīng)由接合部分與所述第一面相接的第二面；經(jīng)由接合部分與所述第二面相接并且經(jīng)由接合部分與所述第一面相接的第五面，所述第一面和第五面以恒定的中心角傾斜，將由該第一面、第五面和第二面包圍的剖視時(shí)的外形設(shè)為扇形，并且具有從所述第一面朝向第二面的第一磁力線組、和從所述第五面朝向第二面的第三磁力線組，所述第二粘合磁鐵片具備:第三面；經(jīng)由接合部分與所述第三面相接的第四面；經(jīng)由接合部分與所述第四面相接并且經(jīng)由接合部分與所述第三面相接的第六面，所述第三面和第六面以恒定的中心角傾斜，將由該第三面、第六面和第四面包圍的剖視時(shí)的外形設(shè)為扇形，并且具有從所述第四面朝向第三面的第二磁力線組、從所述第四面朝向第六面的第四磁力線組，所述第二面的磁通密度比所述第一面的磁通密度高，所述第四面的磁通密度比第三面的磁通密度高，所述第一面的磁極和所述第三面的磁極為不同的極性，將所述第一面和所述第三面連結(jié)，使第二磁力線組和第一磁力線組連續(xù)而構(gòu)成，使在所述第二面和所述第四面不同的磁極表現(xiàn)在外部，在將所述第一粘合磁鐵片的扇形的、相當(dāng)于半徑的長度A和相當(dāng)于圓弧的部分中的被磁化后的部分的長度B的比率A/B設(shè)為η =磁極數(shù)時(shí)，在12極以下的情況(中心角 Θ。彡 30)下，為:0.3184η ( (Α/Β) < — 0.04η 3+1.47η2— 14.03η+43 在大于12極的情況(Θ。< 30)下，為:0.3184η彡(Α/Β)。
[0007]通過上述構(gòu)成，使第一粘合磁鐵片的第一面的磁通在第二面收斂，并且使第二粘合磁鐵片的第三面的磁通在第四面收斂，在作用面能夠?qū)崿F(xiàn)較高的磁通密度。
[0008]另外，本發(fā)明另一方面的粘合磁鐵，其具有第一粘合磁鐵片和第二粘合磁鐵片，所述第一粘合磁鐵片具備:第一面；經(jīng)由接合部分與所述第一面相接的第二面，并且具有從所述第一面朝向第二面的第一磁力線組，所述第二粘合磁鐵片具備:第三面；經(jīng)由接合部分與所述第三面相接的第四面，并且具有從所述第四面朝向第三面的第二磁力線組，所述第一面的面積比所述第二面的面積大，所述第二面的磁通密度比所述第一面的磁通密度高，所述第三面的面積比所述第四面的面積大，所述第四面的磁通密度比第三面的磁通密度高，所述第一面的磁極和所述第三面的磁極為不同的極性，所述第一面和所述第三面連結(jié)，使第二磁力線組和第一磁力線組連續(xù)而構(gòu)成，使在所述第二面和所述第四面上不同的磁極表現(xiàn)在外部，所述第一粘合磁鐵片將外形設(shè)為平板狀，將該平板狀的主面設(shè)為所述第一面，將該平板狀的厚度方向的側(cè)面設(shè)為所述第二面，在所述第一粘合磁鐵片的內(nèi)部，磁力線從所述第一面朝向第二面對(duì)稱地彎折。通過上述構(gòu)成，使第一粘合磁鐵片的第一非作用面的磁通在第一作用面收斂，并且使第二粘合磁鐵片的第二非作用面的磁通在第二作用面收斂，在作用面能夠?qū)崿F(xiàn)較高的磁通密度。
[0009]另外，本發(fā)明再一方面的粘合磁鐵的制造方法，該粘合磁鐵具備:第一非作用面；經(jīng)由接合部分與所述第一非作用面相接的第一作用面；經(jīng)由接合部分與所述第一作用面相接并且經(jīng)由接合部分與所述第一非作用面相接的第三非作用面，所述第一非作用面和第三非作用面以恒定的中心角傾斜，將由該第一非作用面、第三非作用面和第一作用面包圍的剖視時(shí)的外形設(shè)為扇形，其中，該粘合磁鐵的制造方法具有如下的工序:將含有磁性材料和樹脂的粘合磁鐵組合物填充在成形用模具的內(nèi)腔；對(duì)所述內(nèi)腔施加取向用磁場而成形粘合磁鐵，所述取向用磁場由永久磁鐵形成，在所述內(nèi)腔中的、與粘合磁鐵的所述第一非作用面對(duì)應(yīng)的部位相對(duì)配置第一非作用面取向用磁鐵，在與所述第三非作用面對(duì)應(yīng)的部位相對(duì)配置第三非作用面取向用磁鐵，在與所述第一作用面對(duì)應(yīng)的部位相對(duì)配置第一作用面取向用磁鐵，所述第一非作用面取向用磁鐵及第三非作用面取向用磁鐵的、所述對(duì)應(yīng)的部位為相同的磁極，所述第一作用面取向用磁鐵的、所述對(duì)應(yīng)的部位是與所述第一非作用面取向用磁鐵及第三非作用面取向用磁鐵不同的磁極。
[0010]另外，本發(fā)明又一方面的粘合磁鐵的制造方法，該粘合磁鐵為平板狀，并且具備:第一非作用面；經(jīng)由接合部分與所述第一非作用面相接的第一作用面，其中，該平板狀的粘合磁鐵的制造方法包括如下的工序:準(zhǔn)備填充含有磁性材料和樹脂的粘合磁鐵組合物的成形模具的內(nèi)腔；將熔融的粘合磁鐵組合物填充到所述內(nèi)腔內(nèi)，施加磁場而對(duì)所述磁性材料取向，將粘合磁鐵成形，所述磁場具有以同極彼此面對(duì)面的方式被施加的第一及第二磁場而構(gòu)成，所述內(nèi)腔在所述磁場的面對(duì)面的方向上，以夾在所述第一及第二磁場之間的方式偏向所述第一磁場側(cè)而配置，隔開與所述磁場的面對(duì)面的方向上的所述內(nèi)腔的長度大致相同的距離，形成有所述第二磁場。
[0011]另外，本發(fā)明其他方面的粘合磁鐵的制造方法，該粘合磁鐵為平板狀，并且具備:第一非作用面；經(jīng)由接合部分與所述第一非作用面相接的第一作用面，其中，該平板狀的粘合磁鐵的制造方法包括如下的工序:準(zhǔn)備填充含有磁性材料和樹脂的粘合磁鐵組合物的成形模具的內(nèi)腔；將熔融的粘合磁鐵組合物填充到所述內(nèi)腔，用以面向所述內(nèi)腔的方式配置的用于使所述磁性材料進(jìn)行磁性取向的取向用磁鐵施加磁場而對(duì)所述磁性材料取向，將粘合磁鐵成形，所述取向用磁鐵具有以同極彼此面對(duì)面的方式配置的第一及第二取向用磁鐵而構(gòu)成，所述內(nèi)腔在所述取向用磁鐵的軸向上，以夾在所述第一及第二取向用磁鐵之間的方式偏向所述第一取向用磁鐵側(cè)而配置，隔開與所述取向用磁鐵的軸向上的所述內(nèi)腔的長度大致相同的距離，配置有所述第二取向用磁鐵。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明更詳細(xì)的說明及優(yōu)點(diǎn)通過參照下面的附圖將更為清楚:
[0013]圖1是表示實(shí)施方式1的粘合磁鐵的示意剖面圖；
[0014]圖2是圖1的粘合磁鐵的分解立體圖；
[0015]圖3是表示構(gòu)成圖1的粘合磁鐵的粘合磁鐵片的組的示意剖面圖；
[0016]圖4是表示成形圖3的粘合磁鐵片的內(nèi)腔和取向用磁鐵的示意剖面圖；
[0017]圖5A?圖5F是表示制造實(shí)施例的粘合磁鐵片時(shí)使用了永久磁鐵的磁路裝置的示意剖面圖；
[0018]圖6是表示粘合磁鐵片的各部分的剖面圖；
[0019]圖7A?圖7F是表示圖5A?圖5F的各配置例的磁通密度的分布的影像圖；
[0020]圖8A?圖8F是將圖7A?圖7F的粘合磁鐵片的局部放大后的影像圖；
[0021]圖9A?圖9F是表示圖5A?圖5F的各配置例的磁路的影像圖；
[0022]圖10A?圖10F是將圖9A?圖9F的粘合磁鐵片的局部放大后的影像圖；
[0023]圖11A?圖11F是表示制造比較例的粘合磁鐵片時(shí)使用了電磁鐵的磁路裝置的示意剖面圖；
[0024]圖12A?圖12F是表示圖11A?圖11F的各配置例的磁通密度的分布的影像圖；
[0025]圖13A?圖13F是將圖12A?圖12F的粘合磁鐵片的局部放大后的影像圖；
[0026]圖14A?圖14F是表示圖11A?圖11F的各配置例的磁路的影像圖；
[0027]圖15A?圖15F是將圖9A?圖9F的粘合磁鐵片的局部放大后的影像圖；
[0028]圖16是表示制造變形例的粘合磁鐵片時(shí)使用了永久磁鐵的磁路裝置的示意剖面圖；
[0029]圖17是表示粘合磁鐵片和取向磁鐵的各部分的剖面圖；
[0030]圖18A是表示以角度θ2=36°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖，圖18Β是表示以θ2=30°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖，圖18C是表示以θ2=24°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖，圖18D是表示以θ2=18°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖，圖18Ε是表示以θ2= 12°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖，圖18F是表示以θ2=6°形成的粘合磁鐵片的、在半徑方向的每一位置測定取向磁場的結(jié)果的曲線圖；
[0031]圖19Α是表示12極的圓筒粘合磁鐵的俯視圖，圖19Β是表示10極的圓筒粘合磁鐵的俯視圖，圖19C是表不8極的圓筒粘合磁鐵的俯視圖，圖19D是表不6極的圓筒粘合磁鐵的俯視圖；
[0032]圖20Α是表示在中心角為30°的粘合磁鐵片中，面積比和表面磁通密度峰值的關(guān)系的曲線圖，圖20Β是表示在中心角為36°的粘合磁鐵片中，面積比和表面磁通密度峰值的關(guān)系的曲線圖，圖20C是表示在中心角為45 °的粘合磁鐵片中，面積比和表面磁通密度峰值的關(guān)系的曲線圖，圖20D是表示在中心角為60°的粘合磁鐵片中，面積比和表面磁通密度峰值的關(guān)系的曲線圖；
[0033]圖21Α是表不在中心角為30°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖21Β是表不在中心角為36°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖21C是表示在中心角為45°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖21D是表示在中心角為60°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖；
[0034]圖22Α是表不在中心角為6°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖22Β是表不在中心角為9°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖22C是表不在中心角為12°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖22D是表示在中心角為18°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖22Ε是表不在中心角為20°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖，圖22F是表不在中心角為22.5°的粘合磁鐵片中，面積比和磁通的關(guān)系的曲線圖；
[0035]圖23是表示在圖21Α?圖21D中成為高磁通的面積比的下限值的磁極數(shù)和面積比的關(guān)系的曲線圖；
[0036]圖24是表示在圖21Α?圖21D中成為高磁通的面積比的上限值的磁極