(57)【要約】      （修正有）【課題】両端までラジアル配向をされた瓦状異方性磁石を成形するための磁場中成形機用電磁石のポールピースおよび金型を提供する。【解決手段】磁場中成形機において、ポールピースの先端部が成形する瓦状異方性磁石の外弧側と内弧側それぞれの曲率と平行となり、該外弧側および該内弧側の両端から延びてオーバーハングし、根本が電磁石ポールと連続体となる２つのポールピースと、該ポールピースと非磁性材からなる金型によって、両端までラジアル配向された瓦状異方性磁石の成形する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの先端部が成形する瓦状磁石の外弧と内弧の曲率と平行となり、該外弧側および該内弧側の両端から延びてオーバーハングし、電磁石ポールと連続体となっている２つのポールピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両端までラジアル配向された瓦状異方性磁石製造に用いる磁場中成形機に付属する電磁石のポールピースと金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場中成形機はネオジム磁石やフェライト磁石の異方性磁石を製造する際の成形方法の１つであり、図2および図3に示すように、磁場発生手段11とパンチ13、金型12からなる。粉末状磁性材料を非磁性で成る金型12のキャビティ14に充填し、磁場中下で圧縮成形することによって、前記磁性材料の磁化容易軸の方向を付属する電磁石から発生する外部磁界と平行に揃え磁場配向を行い、異方性磁石を成形することができる。
【０００３】
本発明の目的であるラジアル配向の異方性磁石は、図4のような瓦状に成形され、モータやアクチュエータに使用されている。トルクリップルのない滑らかなトルクを求めるモータには、ロータヨークの表面に断面が瓦状の磁石を張り付けた表面磁石型モータが採用されており、このモータは回転子の磁石に、磁化が磁石の厚み方向に向いているラジアル配向の磁石を用い、固定子巻線に比較的コストのかからない短形波の電流制御を行うと、脈動の少ないトルク波形が得られる。
【０００４】
従来ラジアル配向の瓦状異方性磁石を成形するためには、図5のような磁性コア22が配置され、瓦状のキャビティ23を持つ金型21に粉末状磁性材料25を充填して、外部磁場を発生させ容易方向を揃え、パンチにて圧縮成形を行う。この方法の場合、
外部磁場を強めても中心の配向用磁性材料まで磁束が集中せず強い磁場を作ることができないため中心磁場強度は２テスラ程度までとなる。また、外部磁界発生装置である電磁石のポールとキャビティ23の間に非磁性材24があるため、磁力を弱めてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開1994-330103
【特許文献２】特開2009-111418
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、両端までラジアル配向された瓦状異方性磁石の成形が可能な磁場中成形機に付属する電磁石のポールピースおよび金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は先端部が成形する瓦状磁石の外弧側と内弧側のそれぞれの曲率と平行した両端からオーバーハングし、電磁石ポールと連続体となる２つのポールピースを提供する。
また本発明は１つの瓦状のキャビティを有し２つの該ポールピースおよび非磁性材からなる金型を提供する。
さらに本発明は、磁性材料を充填した該金型に、２つの該ポールピースを有する電磁石にて外部磁界を発生させた磁場中下にてキャビティ内の磁性材料を配向し非磁性材料からなるパンチによって圧縮成形を行い両端までラジアル配向された瓦状異方性磁石の成形を可能とする磁場中成形機を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
ポールピース形状は成形する瓦状磁石の両端よりもオーバーハングし、電磁石ポールと連続体となる、キャビティと接する２つのポールピースを提供することができた。よって、磁束の漏れが少なく高密度で均一性に優れ両端までラジアル配向された瓦状異方性磁石を提供することができた。また２テスラ以上での磁場配向が可能となった。さらに磁場中成形機に付属する該電磁石の小型化にも成功した。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のポールピースと金型の形状を示す
【図２】磁場中成形機の構造を示す
【図３】磁場中成形機による磁場配向の前後の磁性材料の磁化方向を示す
【図４】瓦状磁石とその磁化方向を示す
【図５】既存の磁性コアによるラジアル配向異方性磁石を成形する際に使用される金型を示す
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に関わる磁場中成形機に付属する電磁石の２つのポールピースの形状を図1に示す。
ポールピース1の材質は磁性体とし、好ましくはパーメンジュールもしくは純鉄である。
ポール3とポールピース1は連続体であるが、分離可能である。ただし、ポール3とポールピース1は一体としても良い。
ポール3およびポールピース1は磁束の漏洩を防ぐために根本を太くし先端に近づくにつれて次第に細くなるような形状である。本発明の２つのポールピース1は図１に示すように(a)先端面2が成形する瓦状磁石の外弧側の曲率と平行となり、また該先端面2の両端が該瓦状磁石の両端から延びてオーバーハングし、根本がポール3と連続体となるように切削された形状、(b)先端面2が瓦状磁石の内弧側の曲率と平行となるよう切削し、該先端面2の両端が該瓦状磁石の両端から延びてオーバーハングし、根本がポール3と連続体となるように切削された形状とする。
なお、２つのポールピース1はどちらがN極、S極になっても良い。
【００１１】
金型4においては、瓦状のキャビティ5を持ち、前記２つのポールピース1および非磁性材6からなる。なお非磁性材6は飽和磁化が0.1テスラ以下の硬質金属が良い。ポールピース1および非磁性材6はボルト7にてキャビティ5にかからない二箇所にて固定され、１つの金型4となる。キャビティ5の形状は瓦状が望ましいが、コの字形状であっても良い。
【００１２】
圧縮に用いるパンチは非磁性材とし、成形する瓦状磁石の外弧および内弧と同じ形状とする。
【００１３】
本発明は２つの前記ポールピース1を有する電磁石および前記金型4、前記パンチを有する磁場中成形機を提供する。磁性材料を金型4の瓦状キャビティ5に充填し、ポールピース1から発生するラジアル方向外部磁界と該磁性材料の磁化容易軸の方向をラジアル方向に揃え磁場配向を行い、パンチにて圧縮成形を行うことで両端までラジアル配向された異方性磁石の成形を行うことができる。
【００１４】
瓦状キャビティに充填する磁性材料は特に限定しないが、形状は粉末および流体が望ましい。またすでに瓦状となっている磁石を用いて磁場配向および着磁を行っても良い。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。成形する瓦状磁石の形状に併せてポールピースおよびパンチの形状を決定して良い。
粉末状の磁性材料を2.0テスラの外部磁場強度下によって磁場配向をさせながら圧縮成形し、内径R20.0mm、外径R27.0mm、円弧の開き角度78.0°の瓦状異方性永久磁石を成形した。三次元磁場解析装置によって両端までラジアル配向されたことを確認できた。この時のポールピースの先端のオーバーハングの大きさは成形した瓦状磁石の両端から5.0mmである。
【符号の説明】
【００１６】
１  ポールピース
２  ポールピース先端部
３  ポール
４  金型
５  キャビティ
６  非磁性材
７  固定用ボルト
１１  磁界発生手段
１２  金型
１３  パンチ
１４  キャビティ
１５  磁場配向前の磁性材料
１６  磁場配向後の磁性材料
２１  金型
２２  磁性コア
２３  キャビティ
２４  非磁性材
２５  磁性材料
２６  磁界発生手段
２７  配向磁場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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