(57)【要約】【課題】  強力な磁力を有する希土類等から構成されるリング型焼結磁石であって、外径円周方向に凹凸部を形成し、その凹凸部を軸方向にスキューすることにより、回転方向の磁化分布の歪を低減した上でさらにコギングトルクを低減することを目的とする。【解決手段】  磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるリング型焼結磁石において、少なくともリング軸方向の一部領域においてリング外径の円周方向に周期的な凹凸形状２１，２２が形成され、凹凸形状２１，２２が軸方向の位置により変化すると共に、磁石の磁極が凹凸形状２１，２２に沿って周期的に形成され、磁極の境界が凹部２１に設けられている。特に、凹凸形状２１，２２が軸方向において回転して斜めに形成されている。また、凹凸形状２１，２２が正弦波の絶対値の波形状に近くなるように形成されている。【選択図】        図３
2006086319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるリング型焼結磁石において、少なくともリング軸方向の一部領域においてリング外径の円周方向に周期的な凹凸形状が形成され、当該凹凸形状が軸方向の位置により変化すると共に、当該磁石の磁極が上記凹凸形状に沿って形成され、上記磁極の境界が上記凹部に設けられていることを特徴とするリング型焼結磁石。
【請求項２】
上記凹凸形状は、軸方向において回転して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリング型焼結磁石。
【請求項３】
上記凹凸形状が正弦波の絶対値の波形状に近くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリング型焼結磁石。
【請求項４】
リング軸に垂直な断面形状の凸部における最外周部を、リング軸を中心とした円の一部で構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【請求項５】
リング軸に垂直な断面形状の全ての凸部を、リング軸を中心とした円の一部で構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【請求項６】
上記凸部に構成した円の一部（円弧）と上記凹部の境界にＲ（アール）部を設けたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のリング型焼結磁石。
【請求項７】
上記凸部に形成した円の一部（円弧）である領域の精度が、リング型焼結磁石に対向して配置するステータとの間隔の１/５以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のリング型焼結磁石。
【請求項８】
リング軸方向の位置によって上記凹部の形が変化しており、軸方向の位置に従って上記凹部の幅又は深さが連続的に変化していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【請求項９】
上記凹部の幅又は深さの変化形状が、軸方向中心位置に対して対称に構成されていることを特徴とする請求項８に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１０】
上記凹部の周方向幅における中心位置が、リング軸方向の位置に従って回転して斜めに形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１１】
リング軸方向の端部において、リング外周が円であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１２】
上記凹部の周方向幅における中心位置がリング軸方向の位置に従って回転しており、リング軸の位置変化量に対する上記回転角度の割合が軸方向の両端の領域で小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項のリング型焼結磁石が複数個の軸方向に積重ねられて一体構成されていることを特徴とするリング型焼結磁石。
【請求項１４】
複数個軸方向に積み重ねられているリング型焼結磁石において、上記重なる面は同一の形状が重なるように積重ねられて構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１５】
複数個軸方向に積み重ねられているリング型焼結磁石において、上記重なる面は同一の形状にならないようにずらして構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のリング型焼結磁石。
【請求項１６】
複数個軸方向に積み重ねられているリング型焼結磁石において、個々の磁石はリング軸方向の位置によって凹部の形が変化しており、上記凹部の周方向幅における中心位置が軸方向の位置に従い回転しており、それぞれ重ねられた磁石の回転の方向が異なっていることを特徴とする請求項１３に記載のリング型焼結磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるリング型焼結磁石の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石モータのインナーロータに使用されるラジアル配向リング型磁石は、コギングトルク等の回転むらを低減するために、磁極を軸方向に斜めに形成するスキュー着磁されることが多い。しかし、ラジアル配向されたリング型磁石の磁化分布は矩形であり、高次成分による歪を多く含むため、スキュー着磁だけでは、十分にコギングトルクを低減する効果が得られない場合が多かった。
【０００３】
そのため、従来、特許文献１又は特許文献２に示すように、リング型磁石の外周に凹凸を形成し、かつ凹凸部を軸方向にスキューする方法があった。この方法によると、回転方向の磁化分布の歪を低減すると共に、スキューによりさらにコギングトルクを低減することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１に示される円筒状磁石は、磁性粉を結合樹脂で結合してなる一体型の磁石であり、その内径は一定であるが、外径が円周方向に９０度間隔をおいて減少している部分を有し、これら４つの部分に磁石の肉厚（径方向の厚さ）が減少する薄肉部（肉厚変化部）が形成されている。この４つの薄肉部は等角度間隔で形成されている。そして、各薄肉部は、円筒状磁石の円周方向の位置が、円筒状磁石の軸方向に沿って連続的に変化している。すなわち、薄肉部は円筒状磁石の軸に対し、所定角度傾斜して形成されている。
【０００５】
また、特許文献２には、界磁を形成するために、樹脂で形成されたマグネットを用いたブラシレスＤＣモータにおいて、固定子の内周面あるいは外周面と対抗して設けられるマグネットの面を、周方向に凹凸状に形成すると共に、この凹凸部を軸方向にスキューしてマグネットを形成したものが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３５９３３号公報（図３、段落００２８〜００２９、００３７）
【特許文献２】特開２００１−２１１５８１号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１又は特許文献２に示された磁石は、磁性粉末を熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を結合剤として成形した磁石であり、ボンド磁石と呼ばれる。このボンド磁石は磁力が弱く、小型で出力の大きなモータへ適用ができない。例えば、希土類ボンド磁石の場合、最大エネルギー積は１０〜２５ＭＧＯｅ程度で、ネオジム焼結磁石の４０ＭＧＯｅと比べると磁力が弱く、強力な磁力が要求されるサーボモータ等には適用できない。
【０００８】
また、特許文献１で示すように、樹脂磁石を特殊な押出成形機で成形して製造する必要がある。この成形方法によると、成形時に磁界を印加して磁石の異方化による磁力向上を行う手法が適用できないため、本来磁力の弱い樹脂磁石の磁力がさらに低くなってしまう問題がある。
【０００９】
さらに、上記のような樹脂磁石の押出成形機においては、磁極を軸方向に斜めに回転させて形成している形状に限定される。しかしながら、モータ用のリング型磁石では、軸方向において磁石自身の磁気特性は必ずしも一様でないこと、リング型磁石からステータへの磁束の流れやすさであるパーミアンスが軸方向に異なること、ステータの飽和の状況が軸方向に異なることから、さらに磁石の形状を軸方向に変える必要がある。
【００１０】
一方、強い磁力の得られる希土類焼結磁石では、その製造方法において、粉砕した粉末を磁場成形機で成形して焼結する工程が必要であるので、一般的に焼結後の形状精度がよくない。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、強力な磁力を有する希土類等から構成されるリング型焼結磁石であって、外径円周方向に凹凸部を形成し、その凹凸部を軸方向にスキューすることにより、回転方向の磁化分布の歪を低減した上でさらにコギングトルクを低減することを目的とする。
【００１２】
また、リング型焼結磁石の製造過程において焼結後の形状精度が高くなくても、コギングトルクを抑制できるリング型焼結磁石を得ることを目的とする。
【００１３】
さらに、モータ用のリング型磁石では、リング型磁石の形状をさらに軸方向に変えることで、上記のばらつきを補正し、それらの要因で発生するコギングトルクやトルクリップルなどのトルクムラを小さく抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるリング型焼結磁石において、少なくともリング軸方向の一部領域においてリング外径の円周方向に周期的な凹凸形状が形成され、凹凸形状が軸方向の位置により変化すると共に、磁石の磁極が凹凸形状に沿って周期的に形成され、磁極の境界が凹部に設けられていることを特徴とする。ここで、凹凸形状が軸方向の位置により変化する代表的な例として、凹凸形状が軸方向において回転して斜めに形成されている場合や、リング軸方向の位置によって凹部の形が変化しており軸方向の位置に従って凹部の幅又は深さが連続的に変化している場合がある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のリング型焼結磁石によれば、リング軸方向の磁束量のバラツキを少なくする等、磁石の起磁力分布を精度よく制御できるので、コギングトルク等のトルクムラを低減することができる。その結果、モータに組み付けた際、モータとして有効な磁束の量を増すことができ、トルクアップやモータ電流を少なくして銅損低減による効率向上でき、出力の大きなモータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態による磁石１０は、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）を主成分としたリング型の焼結磁石であり、リング外径は凹部１１及び凸部１２を有する凹凸形状となっている。この凹部１１及び凸部１２は、リング型焼結磁石１０の外径円周方向に周期的に形成されている。図１のリング型焼結磁石では、凹部１１及び凸部１２がそれぞれ８個ずつ所定角度間隔（４５度間隔）で設けられている。
【００１８】
上記凹凸形状は、リング型焼結磁石１０の軸方向に対して所定角度回転して斜めに形成されている。また、リング型焼結磁石１０の磁極は、上記凹凸形状に沿って軸方向に所定角度回転して斜めに形成され、一般にスキュー着磁が施されている。さらに、磁極（図１のリング型焼結磁石では８極）の境界は、凹部１１に設けられている。
【００１９】
次に、リング型焼結磁石１０の具体的な構成について説明する。本例の磁石１０の組成は、Ｎｄ；３０ｗｔ％、Ｂ；１ｗｔ％、Ｄｙ；３ｗｔ％、Ｆｅ；残りｗｔ％である。高周波溶解で混合した原料合金を水素脆性化処理、ジェットミルにより粉砕し、平均粒径４μｍの磁性粉末を得る。その粉末に磁場を加えて磁性結晶の方向をそろえる配向を行い、外径に凹部１１及び凸部１２を有するリング形状に圧縮成形する。そして、真空中で１０８０℃、９００℃、６００℃の焼結・熱処理工程を経て、下記に示す形状のリング焼結体を得る。なお、磁性粉末の磁場成形においては、磁場を加えながら加圧しても、磁場を加えた後、加圧してもよい。
【００２０】
リング型焼結磁石１０の凹凸形状の詳細について説明する。磁石１０の軸に垂直な断面の外周の凹凸形状は、回転方向（円周方向）に対して厚さの変化が正弦波の絶対値の波形状（正弦波の全波整流波状）になるように形成するのが好ましい。磁石１０の最大厚さ（凸部１２）は３ｍｍ、最小厚さ（凹部１１）は１.８ｍｍである。軸長は１４ｍｍ、磁石最外径は３０ｍｍである。本例では磁極数が８であるため、正弦波形状の厚さの変化は回転方向１周あたり４回の変動になる。スキュー角度は凹凸形状が軸長１４ｍｍの変化に対して１５°回転している。これは電気角６０°に相当する。
【００２１】
本例のリング型焼結磁石１０を使用し、１２スロットのステータと組み合せて、モータを製作した。コギングトルク測定の結果、凹凸形状のない通常のリング型磁石を用いた場合に対して、コギングトルクを１/２以下に低減できた。
【００２２】
以上のように、本実施の形態によるリング型焼結磁石１０は、ネオジム系焼結磁石で構成されているので、強い磁力があり、モータの高い出力が得られる。さらに、回転方向の磁石の起磁力分布を正弦波に近づけることができ、高調波歪みを低減することができる。この高調波歪み成分は、磁石をモータに組んだ時にモータのトルクムラであるコギングトルクの要因となる。そのため、この高調波歪成分を低減することでコギングトルクを低減することができる。また、磁極を凹凸形状に沿って斜めに形成することによるコギングトルク低減効果も合わせることで、より小さなコギングトルクのモータを実現できる。
【００２３】
さらに、本実施の形態では、Ｎ極とＳ極の境界である磁極間は凹部１１にある。極間はステータの発生する強い逆磁界が加わりやすく、磁石は減磁しやすいが、最も減磁しやすい部分に磁石はなく、減磁による特性変化が少ないといった特長も得られる。
【００２４】
上記の説明では、磁石１０の組成がＮｄ、Ｂ、Ｆｅ、Ｄｙの例を示したが、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、その他添加元素を加えてもよい。磁石１０の厚さの範囲は磁石の機械強度が許す範囲において大きく変化させることで、より大きな効果を得ることができる。上記の説明では、厚さの変動は正弦波の絶対値の波形状としたが、他の繰返し関数や２次関数に従った凹部を繰返すことでも、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、スキュー角度は電気角で６０〜７２°の範囲およびその周辺が大きな効果が得られるが、モータの大きさによっては、これ以外の角度でも効果が得られることがある。また、低減したいコギングトルクの成分によっても角度を変えることで対応できる。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態のリング型焼結磁石は、実施の形態１と同様、ネオジム、鉄、ボロンを主成分としたリング型の焼結磁石であり、リング外径に凹凸形状を有している。その凹凸形状は軸方向に対して所定角度回転して斜めに形成されている。また、磁石の磁極は凹凸形状に沿って形成され、磁極の境界は凹部に設けられている。本実施の形態で特徴的なことは、当該磁石の外径の凸形状の最外周が、リング内径の中心つまり回転軸を中心とする円の一部（円弧）として構成されている。
【００２７】
本実施の形態のリング型焼結磁石は、実施の形態１と同様、磁性粉末に磁場を加え、圧縮成形した後、焼結・熱処理する粉末焼結法により製造する。それゆえに、圧縮された成形体の密度にばらつきがあった場合や配向方向が一様でない場合、焼結後の形状に歪が生じる。その結果、リング型焼結磁石の中心から外径の凸部における最外周までの距離は、凸部毎に異なることがおきる。この距離の大きい凸部を、研削加工や放電加工により、回転軸中心と同軸の円になるように加工することにより、凸部の内径の中心からの距離のばらつきを小さくする。
【００２８】
本実施の形態によるリング型焼結磁石をシャフトに固定し、ステータと組み合わせモータとして組み立てた場合、当該磁石の最外周はシャフトの回転中心と同軸の円となるため、磁石とステータとの最も狭い間隔は、磁石の最外周の円とステータ内径の間隔になる。磁石最外周の円の径を、ステータ内径との間隔が可能な限り狭くなるように設定することで、磁束を流す上で抵抗となるステータと磁石の間のギャップを狭くでき、ステータへ流れ込む磁束量を多く得ることができる。本実施の形態では通常０.５ｍｍ前後である。そのため、モータのトルクアップなど、出力を高めることができる。また、同じトルクを得るために、モータ電流を少なくすることで銅損を低減でき効率向上が図れる。
【００２９】
上記の効果は、全ての凸部に円の一部を形成しなくても得ることができる。つまり、最外周の凸部のみを加工し、他の凸部は必ずしも加工の必要はない。なお、最外周の円の中心はリング内径の中心としたが、モータのシャフトの回転中心と一致すればよい。
【００３０】
実施の形態３．
図２はこの発明の実施の形態３によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態のリング型焼結磁石２０は、実施の形態１と同様、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とした焼結磁石であり、リング外径は凹部２１、凸部２２を有する凹凸形状となっている。その凹凸形状は軸方向に対して所定角度回転して斜めに形成されている。
【００３１】
また、図３に示すように、リング型焼結磁石２０の磁極は、凹凸形状に沿って軸方向に所定角度回転して斜めに形成される。磁極の境界（図中点線で示す）は凹部２１に設ける。さらにリング外周の全ての凸部２２は、リング内径の中心つまり回転軸中心と同じ中心を有する円の一部（円弧）２３で構成されている。
【００３２】
リング型焼結磁石は、上述したように焼結後の形状歪が生じることがあり、リング外径の凸部における最外周までの中心からの距離は、凸部毎に異なることがおきる。本実施の形態では、全ての凸部２２を研削加工や放電加工により、回転軸の中心と同軸の円にすることで、凸部２２の内径の中心からの距離を一定にできる。
【００３３】
そのため、本実施の形態のリング型焼結磁石２０をシャフトに固定し、ステータと組み合わせモータとして組立てた時に、磁石２０の最外周はシャフトの回転中心と同軸の円となるため、ステータと磁石の凸部の間隔を狭くするとともに一定にできる。
【００３４】
その結果、ステータと磁石２０の間を流れる磁束の抵抗となるギャップが一様になり、ステータに流れこむ磁束量の磁極毎のばらつきを低減できる。磁極毎の磁束のばらつきは、コギングトルクの要因となるため、コギングトルクを低減できる効果が得られる。
【００３５】
凸部２２における円の一部（円弧）２３となる円周方向の範囲は、軸中心に対する角度の割合として２０〜８０％程度がよい。
【００３６】
１つの磁極において、その回転方向の両端の１/５ずつに凹部２１を設けることにより、起磁力分布における５次高調波成分を低減できる。また１つの磁極において、その回転方向の両側１/７ずつに凹部２１を設けることにより、起磁力分布の７次高調波成分を低減できる。
【００３７】
５次、７次の高調波成分とは、リング型磁石の起磁力の回転方向分布において、Ｎ極、Ｓ極の繰返し成分である基本波に対して、繰返し回数がそれぞれ５倍、７倍の成分である。そしてこの５次、７次高調波成分は、磁石に起因するコギングトルクやトルクリップルの主な原因となる。
【００３８】
コギングトルクの要因となる５次高調波成分を低減するには、１つの磁極において、軸を中心とする角度で、磁極の両端の２箇所に１/５以上の凹部が存在すればよい。同様に、コギングトルクの要因となる７次高調波成分を低減するには、磁極の両端の２箇所に１/７以上の凹部が存在すればよい。
【００３９】
また、凹部２２を除いた円の部分２３は、磁極の５／７以下であれば７次高調波に効果があり、３／５以下であれば、５次高調波、７次高調波に効果がある。すなわち、少なくとも５／７（７１％）以下であればよい。
【００４０】
図４は、凹部のない通常のリング型磁石と、磁極の両側に１/５ずつの凹部を設けたリング型磁石において、その磁石厚さと起磁力分布を示す図である。図４（ａ）（ｂ）は通常の凹凸のないリング型磁石の磁石厚さと起磁力分布及び基本波、５次高調波成分を表す。図４（ｃ）（ｄ）は凹部のあるリング磁石の磁石の厚さと起磁力分布及び基本波、５次高調波成分を表す。図４（ｃ）（ｄ）に示すように凹部を設けることで、５次高調波成分が低減される。
【００４１】
実用的なリング型磁石の厚さは３ｍｍ程度であり、それに対して磁石厚さの凹凸の振幅は１〜２ｍｍである。一方、焼結後の磁石の形状歪は、磁場成形時の成形体密度ばらつきを少なくすることで０.２ｍｍ程度に抑制できる。上述の８極のリング型磁石では、磁石厚さ３ｍｍに対して凹凸の振幅は１.２ｍｍである。
【００４２】
図５は回転方向の角度に対するリング型焼結磁石の厚さの関係を示す図である。焼結後の磁石厚さの誤差が０.２ｍｍ生じていたため、１つの極の回転方向に対して２０％をリング内径の中心と同軸になる円となるように、図中に点線で示すように、リング磁石厚さを削ると、円と凹部との境界位置の回転方向ばらつきは角度で±１.２５°程度となり、例えば５次高調波低減のための回転角で磁極幅の１/５の凹部の角度９°に対して、十分小さくなる。
【００４３】
これらのことから、上述したように、円の領域のうち凸部の円の一部となる領域の範囲は、軸中心に対する角度の割合として２０〜８０％程度がよい。
【００４４】
また、上述したように、磁極は、上記凹凸形状に沿って軸方向に斜めに形成される。磁極の境界は、凹部２１に設けられているが、磁極の境界は凹部２１の中の正確な中心位置に形成される必要はない。図６に示す様に、凹部２１の磁極の境界における両側の磁束はステータに達することなく、Ｎ極→エアギャップの空間（凹部）→Ｓ極へと循環する。そのためステータへ到達し、トルクを発生させる主な磁束は、リング外径の凸部に形成された円部分の形状で決まる。着磁の精度や着磁ヨークと磁石の位置決め精度が低くても、十分なコギング低減効果を得ることができる。
【００４５】
なお、リング外径の凸部の円形状は、研削加工やワイヤーカット、放電加工等により形成しても良い。また、リング型焼結磁石の焼結精度を向上させることにより焼結後に必要な形状精度が得られる場合は、加工なしで上述の形状を得ても同じ効果が得られる。
【００４６】
このリング外径の円部分の精度として、ステータと磁石の間隔に対して１/５以下の寸法の精度が得られていれば、磁束量の変動は５％以下になり、コギングトルクへの影響が無視できる程度となる。上述の磁石厚さ３ｍｍでステータと磁石の平均間隔が０.５ｍｍの場合では磁束量のばらつきは３％以下になる。一般にネオジム系のリング型焼結磁石を用いるモータは、数１００Ｗクラスであり、磁石厚さを磁石とステータの間隔の比率が上述と大幅に変わることはない。
【００４７】
実施の形態４．
本実施の形態によるリング型焼結磁石２０は、実施の形態１と同様、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とした焼結磁石であり、リング外径は凹部２１、凸部２２を有する凹凸形状となっている。その凹凸形状は軸方向に対して回転しつつ斜めに形成されている。また、磁石２０の磁極も凹凸形状に沿って軸方向に対して回転しながら斜めに形成される。磁極の境界は凹部２１に設ける。さらに、リング外周の全ての凸部２２はリング軸を中心とした円の一部（円弧）２３で構成されている。そして、外周の凸部２２の円の一部（円弧）２３と凹部２１の境界にＲ（アール）部２７を形成している。
【００４８】
すなわち、図７に示すように、外周の凸部２２に設けられた円の一部２３と凹部２１の境界にＲ（アール）部２７を構成することで、磁石外周に鋭く尖った部分が無くなる。本例では、最外径；３０ｍｍ、磁極数；８、磁石の最大厚さ（凸部）；３ｍｍ、最小厚さ（凹部）；１.８ｍｍの凹凸形状を有するリング型焼結磁石において、外周の凸部２２に設けられリング軸を中心とした円の一部２３と凹部２１の境界に、１．５ｍｍのＲ（アール）部２７を形成した。Ｒ（アール）部２７がない場合、回転方向の表面磁束密度を測定すると上記位置において表面磁束密度は１０％程度、他の領域より局所的に高くなるが、Ｒ（アール）部２７を設けることで、局所的に高くなることを抑制できる。Ｒ（アール）は０.５ｍｍ以上で効果を得ることができる。
【００４９】
鋭く尖った部分は磁束量が増大する。その部分が軸方向に均一にない場合、磁石の一部に強い磁力を有する部分が生じることになり、コギングトルクが増大する。例えば、モータが１回転あたり、ステータのスロット数に相当する振動回数のコギングトルクの要因となる。本実施の形態では、Ｒ（アール）部を設けることで、上記のコギング要因を無くすことができる。
【００５０】
上述した効果は、特にステータにダミースロットを設け、コギングトルクの回転方向の振動数を高くして低減する手法と併用すると効果が大きく、ダミースロット効果をより大きく得ることができる。
【００５１】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態のリング型焼結磁石８０は、リング外周に周期的な凹凸形状を有するとともに、リング最外周はリング内径の中心（リング軸中心）と同軸の円の一部（円弧）８２を形成している。この円の一部（円弧）は全ての凸部に形成されている。図９は、軸に垂直な断面の例として、図８の点線Ａ、Ｂの断面形状を示している。軸に垂直な断面は軸の位置によりそれぞれ異なっている。すなわち、リング型磁石の軸方向の両端ほど、凹部８１の幅が狭くかつ深さが浅くなっており、軸方向の中央ほど、溝８１の幅が広くかつ深さが深くなっている。さらに、磁極（図８のリング型焼結磁石では８極）の境界は、凹部８１に設けられている。
【００５２】
図１０（ａ）〜（ｅ）は、リング型磁石の軸方向の位置において、それぞれ回転方向における磁石の厚さの分布を詳細に示したものである。この磁石厚さは、起磁力の分布と対応しており、縦軸は、磁石の極性を考えない場合の起磁力とみなしてもよい。なお、極性を考えるとＮ極、Ｓ極に従い、（＋）（−）が縦軸に必要になる。図では簡単のため、２個の磁極での、１極の極中心からもう１極の極中心までを示す。角度は１周期相当を３６０°として表している。図８および図９の８極磁石では図１０の分布を４回繰返すことになる。
【００５３】
図１１は、図１０のリング型磁石の軸方向における磁石の厚さすなわち起磁力分布の平均を示すものである。モータとして使用した場合、回転に寄与する起磁力は軸方向の積算値になるため、この平均で評価すればよい。
【００５４】
図１２は、図１０のリング型磁石の凹部の厚さが一番小さいところをＮ極、Ｓ極の境界になるように着磁し、極性を考慮した場合の起磁力分布である。
【００５５】
モータが回転する場合のトルク変動は、ステータに流れ込む磁束量の回転に対する変動である。リング型磁石の起磁力の軸方向積算量の回転方向分布を評価し、起磁力の平均値が矩形波から正弦波分布に近づけることが必要である。
【００５６】
本実施の形態では、凹部８１の形状は楕円の一部であり、磁石の軸方向の位置が中央から両端に行くに従い、楕円の長径、短径が比例して小さくなる。また、円周方向（回転方向）において、凹部８１の占有する割合は８０％から２０％、深さが磁石厚さの８０％から２０％変化する形状である。起磁力分布における正弦波の基本波に対する５次、７次の高調波は、それぞれ矩形波（凹凸のないリング型磁石）の場合の４５％、６０％以下に低減できる。そのために、コギングトルクの発生要因である起磁力分布の歪みに相当する高調波を低減でき、コギングトルクを低減できる。
【００５７】
なお、磁石の厚さが図１３のようであって、軸方向に一様な場合も同様の起磁力分布となり同等の効果を得ることができるが、焼結磁石の場合、製造工程の磁場成形で上記の形状を実現しても、焼結工程での形状歪が大きく、正弦波に近い厚さを精度良く実現することは困難である。その結果、精度が悪いことにより、起磁力分布の大きな誤差になり、コギングトルクが増加してしまうことになる。
【００５８】
本実施の形態によるリング型焼結磁石の形状の場合、円の一部でない領域における外周の凹部は深い溝となっている。そのため、凹部の形状精度が悪く、深さにばらつきがあっても、起磁力の軸方向分布の積算量は正弦波に精度良く近づけることができるため、大きなコギングトルクの低減効果を得ることができる。
【００５９】
なお、本発明のリング型ネオジム焼結系磁石は、磁性粉末を圧縮成形した後、焼結して製造する。焼結時に収縮するため、形状精度を高めることが比較的困難である。また、最外周の円の形状は研削加工で形成してもかまわないし、焼結形状精度を向上させて焼結後、加工なしでもかまわない。
【００６０】
図８に示したリング型焼結磁石では、軸方向の中央に対して、両端部方向に対称に凹部８１が設けられた例を示した。この場合、リング型磁石の重心のバランスがよくなり、音や振動が軽減される効果がある。
【００６１】
しかしながら、軸方向中央に対称でなく、例えば、凹部８１の幅が軸方向の一端部で広く、他端部で狭い等の形状においても、コギングトルクの低減に関して同様の効果を得ることができる。
【００６２】
図１４はこの発明の実施の形態５によるリング型焼結磁石の他の形状を示す斜視図である。図１４のリング型焼結磁石１４０は、軸方向の両端ほど凹部１４１の幅が広くかつ深さが深くなっており、軸方向の中央ほど凹部１４１の幅が狭くかつ深さが浅くなっている。すなわち、凹部１４１の形状は楕円の一部であり、軸方向の位置が中央から両端に行くに従い、楕円の長径、短径が比例して長くなっている。図１４のリング型焼結磁石の形状でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態のリング型焼結磁石１５０は、リング外周に周期的な凹凸形状を有するとともに、リング最外周はリング軸の中心と同軸の円の一部（円弧）１５２を形成している。この円の一部（円弧）１５２は全ての凸部に形成されている。実施の形態１と同様に軸に垂直な断面は軸の位置により異なる。軸に垂直方向の断面の凹凸形状は実施の形態５と同様な形状であるが、さらに、その凹凸形状が軸方向に対して回転して斜めに構成されている。そのため、図９および図１０の形状が軸の位置に従って回転していることになる。磁極の境界は、図１６の点線に示すように凹部１５１に斜めにスキュー着磁されている。
【００６４】
本実施の形態のリング型焼結磁石によれば、起磁力分布の歪を少なくするとともに、磁極をスキューする効果によって、当該磁石をモータに適用した時のコギングトルク、トルクリップルなどのトルクムラを低減することができる。スキューの回転角は、本実施の形態の磁石の場合、１５°あるいは１８°において効果を得ることができ、通常のリング型磁石に比べ１／３以下にコギングトルクを低減できる。
【００６５】
図１７はこの発明の実施の形態６によるリング型焼結磁石の他の形状の例を示す。図１７のリング型焼結磁石１７０は、リング外周に周期的な凹凸形状を有するとともに、リング最外周はリング軸の中心と同軸の円の一部（円弧）を形成している。この円の一部（円弧）は全ての凸部に形成されている。軸に垂直方向の断面の凹凸形状は図１４と同様な形状であるが、さらに、その凹凸形状が軸方向に対して回転して斜めに構成されている。磁極の境界は、凹部１７１に沿って斜めにスキュー着磁されている。本形状でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態７．
図１８はこの発明の実施の形態７によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態のリング型焼結磁石１８０は、軸方向における所定領域のリング外周に楕円形状の凹部１８１が形成されており、軸方向の両端部におけるリング外周は円となっている。その他の形状は上記実施の形態と同様である。
【００６７】
本実施の形態のリング型焼結磁石によれば、より多くの磁束を発生することができ、コギングトルクを低減しながら大きなモータ出力を得ることができる。また、モータ電流を少なくでき効率の向上が図れる。また、磁石の機械強度が高いといった特長も得られる。
【００６８】
楕円のある凹部１８１の領域は、軸方向長さに対して５〜３０％で効果を得ることができる。図１８では軸方向の両端に軸方向に垂直な断面の外径が円となる領域を設けた例を示したが、図４０に示すように軸方向の中央部に軸方向に垂直な断面の外径が円となる領域を設けてもよい。図４０の例では、軸方向両端面に短軸（または長軸）が位置する半楕円形状の凹部１８１Ａを設け、軸方向の中央部に軸方向に垂直な断面の外径が円となる領域を設けてもよい。
【００６９】
図１９はこの発明の実施の形態７によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。図１９のリング型焼結磁石１９０は、外周の一部に楕円形状の凹部１９１を有するとともに、その凹部１９１が軸方向にスキューした構成である。そのため、上記の効果に加え、スキューの効果でコギングトルクをより小さくできる。なお、図４０のリング型焼結磁石１８０Ａの凹部１８１Ａを軸方向にスキューしても同様な効果が得られる。
【００７０】
実施の形態８．
図２０はこの発明の実施の形態８によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【００７１】
図２１に示すように、リング型磁石の軸方向の端部では、リング型磁石２１０１から発生した磁束２１０２はステータ２１０３に届かず、磁石端部の空間を通って、磁石２１０１に戻ってしまう成分が発生する。そのため、磁石２１０１の端部では有効に働く磁束量が少なくなる。磁極を斜めに形成するスキュー着磁の効果は磁束の発生が一定である時にコギング低減の効果を得ることができるが、一様でない場合はコギング低減効果が低くなる。そこで、磁石端部での磁束量の低下を補正するために、図２０に示すリング型焼結磁石２００に示すように、軸方向の端部ほどスキューの角度を小さくする（磁石を外周から見て磁極境界が軸に平行に近くなるようにする）ことで磁束量の変動を補正でき、より高いコギングトルク低減効果を得ることができる。
【００７２】
図２２はこの発明の実施の形態８によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。このリング型焼結磁石２２０は、磁石の最外周にリング軸を中心とする円の一部を設け、上記のようにスキュー角を補正した場合の実施例を示している。磁束量の変動を補正してスキューによるコギングトルク低減効果を得るとともに、ステータとの間隔を狭くかつ均一にすることによるモータ出力アップとコギングトルクの低減を得ることができる。
【００７３】
また、磁石の製造方法によっては、もともと磁石自身のもつ磁気特性が、配向特性のばらつきや、不純物の混入などにより、軸方向に変化することがある。そのため発生磁束量の少ない領域ではスキュー角を小さくするように構成してもよい。
【００７４】
実施の形態９．
図２３はこの発明の実施の形態９によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。図２３に示すリング型焼結磁石２３０は、複数個のリング型磁石成形体２３５を積み重ねて焼結したものであり、リング型焼結磁石２３０の軸方向に境界層２３３が存在する構成となる。境界層２３３は焼結磁石を製造する時に生じるものである。リング型磁石成形体２３５は、上記実施の形態１から８に示された形状と同様のリング型形状を成している。図２３は、代表例として実施の形態１と同様の形状のリング型磁石成形体を示している。
【００７５】
このような構成により、軸長の長いリング型焼結磁石を得ることができ、有効な磁束量が増加し、モータ外形を大きくすることなく出力の向上を図るとともに、コギングトルクの小さいモータを実現することができる。境界層はホール素子などで表面の磁束密度を測定すると、磁束密度が低下する領域として確認することができる。
【００７６】
図２４は、さらに最外周にリング軸の中心と同心の円の一部２４３を設けたリング型焼結磁石２４０の例である。ステータとの間隔を狭く、一様にすることができ、有効な磁束量を多くでき、極ごとのばらつくも小さくできるため、トルクアップ、効率向上、コギングトルク低減の効果が得られる。図２５は本実施の形態によるリング型焼結磁石２４０をシャフト１０００に固定した状態を示す図であり、図２６はリング型焼結磁石２４０を固定したシャフト１０００をステータ１１００と組み合わせてモータとして構成したところを示す断面図である。
【００７７】
上記境界層を有するリング型焼結磁石の場合、上記実施の形態と同様の形状のリング型磁石成形体を積層した構成が可能であるが、異なった形状のものを組み合わせて積層することも可能である。
【００７８】
図２３及び図２４の例では、リング型磁石成形体を積層する際に、積層面の形状が重なるように積層している。このように積層することで、磁石表面に鋭く飛び出した部分がなくなる。鋭く飛び出した部分は、そこで発生する磁束密度が急激に大きくなるため、コギングトルクの要因となる。積層面の形状が重なるように積層することで、急激に磁束密度が高まることが防止でき、コギングトルクの低減ができる。
【００７９】
実施の形態１０．
図２７はこの発明の実施の形態１０によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。本実施の形態においては、リング型磁石成形体２７１を積重ねて一体のリング型焼結磁石２７０を製作する場合に、リング型磁石成形体２７１を回転方向にずらして積層している。この場合、積層面同士の形状は重ならない。そして、回転方向にずらす角度をそれぞれの層の発生するコギングトルクが打ち消し合うようにつまり位相がずれるように積重ねることで、コギングトルクの低減も可能である。
【００８０】
リング磁石の磁極数が８極でステータのスロット数が１２の場合、モータ１周あたりに発生するコギングトルクは２４回発生する。３６０°を２４回で割った１５°の半分にあたる７.５°ずらすことで、リング磁石の上下それぞれの発生するコギングトルクが打ち消しあい、コギングトルクを低減できる。
【００８１】
実施の形態１１．
図２８はこの発明の実施の形態１１によるリング型焼結磁石を示す斜視図であり、リング軸方向に境界層を持つリング型焼結磁石の他の例である。図２８のリング型焼結磁石２８０は、リング外径に周期的な凹凸部が形成され当該凹凸部がスキューされているリング型磁石成形体２８１を、凹凸部のスキューの方向が境界部を境に逆になるように積層して焼結したものである。このように構成することで、層毎に軸方向に発生する力を低下することができ、音や振動を低減できる。
【実施例】
【００８２】
実施例１．
次に、上記実施の形態のリング型焼結磁石を製造するための成形装置（成形金型）および成形プロセスについて説明する。
【００８３】
焼結磁石の材料として、例えばＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系の磁性材料合金を用いる。磁性材料合金を粗粉砕処理、水素脆化処理後、ジョットミルを用いて平均粒径４μｍの微粒子に微粉砕する。この磁性粉末を用いて以下に述べる方法により、リング型磁石成形体をラジアル配向成形する。
【００８４】
図３０に従来のラジアルリング型磁石の一般的な成形プロセスを示す。図３１にはラジアル配向磁場の模式図を示す。
【００８５】
従来のリング型磁石成形体の製造装置は、図３０に示すように、強磁性体のダイス４１と、ダイス４１の内周側に配置されるコア４２と、非磁性体の上パンチ４３及び下パンチ４４を備えている。また、図３１に示すように、ラジアル配向磁場は、上下一対の電磁コイル４５ａ及び４５ｂを備え、上側電磁コイル４５ａにより下向きの磁力線を、下側電磁コイル４５ｂにより上向きの磁力線を発生させ、それをコア４２を通してキャビティ部４６に導く。そして、キャビティ４６にラジアル方向の磁力線が流れ、ダイス４１を通って還流するように構成される。このように、キャビティ４６にラジアル配向磁場が掛けられた状態で、上パンチ４３または下パンチ４４によりキャビティ４６の磁性粉末４７を軸方向から圧縮することでリング型磁石成形体４８が得られる。
【００８６】
従来の成形プロセスを図３０（１）〜（６）に基づいて説明する。
（１）ダイス４１とコア４２、下パンチ４４によりキャビティ４６を形成する。
（２）図示しない給粉器によりキャビティ４６内に磁性粉末４７を充填する。
（３）上パンチ４３及び上コア４３ｂが下降し、キャビティ４６を閉じた状態でラジアル配向磁場が掛けられる。この時、下コア４２と上コア４３ｂは接触し磁気回路を構成している。
（４）上パンチ４３が下降することで、キャビティ４６内の磁性粉末４７が軸方向に圧縮されてリング型磁石成形体４８が成形される。
（５）上パンチ４３による加圧力を除去した後、ダイス４１を下降させることでリング型磁石成形体４８をダイス４１から抜き出す。
（６）上パンチ４３が上昇した後、リング型磁石成形体４８を成形装置から取り出す。
【００８７】
このように、従来方法では、軸方向の断面形状が一定であるリング型磁石成形体を成形することができるが、上記実施の形態のリング型磁石のように軸方向に断面形状が変化する場合、例えば図３２に示すように、リング形状断面が軸方向に回転（スキュー）している場合、従来の成形装置および成形方法では成形できない。
【００８８】
なぜならば、図３０において、リング型磁石成形体４８は圧縮成形時に上パンチ４３による加圧を受けるために、上パンチ４８による加圧力を除去した後も、ダイス４１内にリング型磁石成形体４８が存在する間は、リング型磁石成形体４８内部に圧縮応力が残留し、外径方向へ膨張しようとする。そのため、リング型磁石成形体４８を軸方向に抜き去ろうとするとダイス４１内面との間で摩擦力が働く。リング型磁石成形体４８の軸方向の断面形状が同一の場合は、単純に軸方向からリング型磁石成形体４８を押してやれば、ダイス４１からリング型磁石成形体４８を抜き出すことができるが（図３０では下パンチ４４を固定してダイス４１を引き下げている）、断面形状が一定でない場合は軸方向から押すだけでは、ダイス４１からリング型磁石成形体を抜き出せない。
【００８９】
図３２に示すリング型磁石成形体３０の場合、スキュー角度が一定であるので、リング型磁石成形体３０を一定回転で回転させながら抜き出せば幾何学的にはダイスから抜き出すことができるが、実際にはリング型磁石成形体３０にはダイス内周面から受ける力に耐え得る強度はなく、このような脱型方法を採れば、リング型磁石成形体３０の破損は免れない。
【００９０】
図３３はこの発明に使用するダイスを示す。そして、図２９は当該ダイスを用いたリング型磁石成形プロセスを示す。
【００９１】
図２９に示すように、この発明で使用されるリング型磁石成形体の製造装置は、弾性部材からなるリング状のダイス３１と、ダイス３１の内周側に配置される強磁性体のコア３２と、ダイス３１の外周部に配置される強磁性体のリング状部材３３と、ダイス３１、コア３２、リング状部材３３を設置するベース３４を備えている。そして、ダイス３１の内周面、コア３２の外周面で囲まれるキャビティ部３５内に磁性粉末３０ａが供給される。
【００９２】
また、図３３に示すように、ダイス３１の内周面には、８個の凹部３１ａ及び凸部３１ｂからなる凹凸形状が周期的に（４５度ピッチで）形成されている。当該凹凸形状は軸方向に回転して斜めに形成（スキュー）しており、スキュー角度は６．８７度（ダイス内周面の軸長１６．２ｍｍ、凹部内径（最大径部）φ４４ｍｍ、凸部内径（最小内径）φ４２ｍｍ、コア径φ３３ｍｍ）である。凹凸の差は１ｍｍである。
【００９３】
図２９に示すパンチ３６は、キャビティ部３５内に充填される磁性粉末３０ａ及びダイス３１を加圧する加圧部の役割を果たす。また、ダイス３１は、シリコンゴム（ゲル）で形成されており、ラジアル配向磁場を印加する際に使用できるように、例えば鉄粉を４０〜７０体積％含有している。鉄粉はダイス３１内部に均一に分散している。
【００９４】
次に、リング型磁石成形プロセスについて、図２９に基づいて説明する。
（１）ダイス３１とコア３２によりキャビティ３５を形成する。
（２）キャビティ３５に磁性粉末３０ａを充填する。この時、キャビティ部３５内の磁性粉末３０ａの嵩密度が３になるよう充填する。
（３）次に、キャビティ３５の磁性粉末３０ａにラジアル配向磁場を加える。配向磁場の強さは３Ｔ以上とする。
（４）次に、キャビティ３５内の磁性粉末３０ａとダイス３１を一緒に非磁性材のパンチ３６により軸方向から加圧する。弾性を有するダイス３１は外周部を剛体のリング状部材３３で拘束されているので、中心方向に膨れて変形する。これによりキャビティ３５の磁性粉末３０ａは軸方向から及び外径方向からの加圧により圧縮成形される。当該圧縮によりリング型磁石成形体３０の寸法は、外径φ４２．２４ｍｍ、内径φ３３ｍｍ、高さ１５．５５ｍｍになる。
（５）次に、パンチ３６を上昇させる。そうすると、軸方向からの加圧により中心軸方向に変形していたダイス３１が元の形に戻り、リング型磁石成形体３０の外径部とダイス３１の内径部には隙間ができる。リング型磁石成形体３０の最外径（凸部の外径）がφ４２．２４ｍｍであるのに対して、無加圧時のダイス３１の最内径（凸部の内径）は４２ｍｍであるので、最小で約０．１ｍｍの隙間ができる。
（６）次に、リング型磁石成形体３０をコア３１から抜き出すことにより、成形完了となる。
【００９５】
このようにして得られたリング型磁石成形体３０を端面の形状が一致するようにして軸方向に３個積重ね、１０８０℃で焼結後、６００℃で熱処理を施すことでリング型磁石焼結体が得られる。そして、リング磁石焼結体の上下端面、内径を研削加工する。加工後は場合によって腐食防止のための表面処理を施すことがある。
【００９６】
このリング型焼結磁石１０の外周の凸形状の稜線を極位置に合わせてラジアル着磁してモータへ組み込むことにより、上述したようにコギングトルクの小さな高出力モータができる。
【００９７】
実施例２．
図３４はこの発明のリング型磁石成形体を製造するために使用するダイスの例を示す斜視図である。図８（ａ）（ｂ）に示すように、本例のダイス１８０は、４個のアーチ形状部材１８１、１８２、１８３、１８４を組み合わせて構成されている。アーチ形状部材１８１〜１８４を組み合わせた状態でのダイス１８０の内周面（キャビティの外周部）には、８個の凹部１８０ａ及び凸部１８０ｂからなる凹凸形状が周期的に（４５度ピッチで）形成されている。当該凹凸形状は軸方向に回転して斜めに形成（スキュー）されており、スキュー角度は６．９度、軸長２６ｍｍ、凹部内径（最大径部）φ４３ｍｍ、凸部内径（最小内径）φ４１ｍｍ、コア径φ３３ｍｍである。凹凸の差は１ｍｍである。ダイス内径の最外周部（直径の最も大きい部分：凹部の頂点部）はリング中心軸を中心とした円の一部（円弧形状）１８５で構成されている。
【００９８】
次に、この実施例によるリング型磁石成形体の成形プロセスについて説明する。図３５〜図３９は実施例２のリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図であり、図では明瞭化のため、１個のアーチ状部材１８２の記述を省略して、装置内部の状況がわかるよう記載している。
【００９９】
図３５に示すように、ダイスのアーチ形状部材１８１，１８２，１８３，１８４の外周部にはそれぞれ油圧シリンダによる駆動する直動機構１８１Ａ，１８２Ａ，１８３Ａ，１８４Ａが接続されており、リングの径方向に移動できる構造になっている。また、下パンチ１９１と上パンチ１９２の外径部にはダイス内径部に沿う凹凸形状が形成されている。当該凹凸形状のクリアランスは０．０１〜０．０４ｍｍに設定されている。図示はしないが、上パンチ１９２はキャビティ内の磁性粉末を加圧するために、モータとボールネジにより軸方向に移動するように構成されており、さらにサーボモータにより、軸方向のストロークと同期して、ダイス１８０の凹凸形状のスキュー角度分だけ回転するよう構成されている。本実施の形態では、軸方向に２６ｍｍストロークする間に、時計回りに９．６度上パンチ１９２が回転するように制御する。また、上パンチ１９２の下端面がダイス１８０の上端面と一致する位置に移動したときに、ダイス上端面の断面形状と上パンチ下端面の断面形状が一致するように上パンチ角度の基準が設定されている。
【０１００】
そして、４個のアーチ状部材１８１，１８２，１８３，１８４がそれぞれ直動機構１８１Ａ，１８２Ａ，１８３Ａ，１８４Ａにより軸中心方向に押し付けられて、リング状のダイス１８０が形成される。このダイス１８０と強磁性体の下コア１９３、非磁性体の下パンチ１９１により、キャビティが形成される。次に、給粉器によりキャビティに磁性粉末１００ａが充填され、図３５の状態となる。
【０１０１】
次に、図３６に示すように、非磁性体の上パンチ１９２と強磁性体の上コア１９４が下降し、キャビティを閉じた状態でラジアル配向磁場が掛けられる。この時、上コア１９３と下コア１９４は接触して磁気回路を構成する。
【０１０２】
次に、図３７に示すように、上パンチ１９２が上述のようにスキュー角度と同じ割合で回転しながら下降し、磁性粉末１００ａが圧縮されてリング型磁石成形体１００が形成される。なお、この時、同時に下パンチ１９１を回転させながら上昇させてもよい。上下両方からの加圧のほうが磁石成形体内の密度が均一になり、磁石焼結体の形状精度が向上する。
【０１０３】
次に、図３８に示すように、上パンチ１９２と上コア１９４を上昇させた後（上パンチ１９２は回転させながら上昇）、ダイス１８０を構成するアーチ形状部材１８１，１８２，１８３，１８４を油圧シリンダによる直動機構によりリング外径方向に移動させる。移動させる距離は、ダイス内面の凹部１８０ａと凸部１８０ｂの差よりも大きくする。ダイス１８０すなわちアーチ形状部材１８１，１８２，１８３，１８４を、リング型磁石成形体１００の外周面から離すことで、リング型磁石成形体１００内の圧縮応力が均一に開放され、脱型による成形体破損は発生し難い。
【０１０４】
次に、図３９に示すように、下コア１９３からリング型磁石成形体１００を抜き出すことで、軸方向においてリング外径がスキューされているリング型磁石成形体が得られる。ダイス１８０を構成するアーチ形状部材１８１，１８２，１８３，１８４を外径方向へ移動した際、リング型磁石成形体１００の圧縮応力が開放され、スプリングバックによりリング形状が大きくなっているので、下コア１９３とリング型磁石成形体１００の間には隙間が発生している。さらにダイス８０が外径側に移動したため、リング型磁石成形体１００の最外周部（凸部頂点）とダイス８０の最内周部（凸部頂点）の間にも隙間が生じているので、リング型磁石成形体１００を容易に下コア９３から抜き出すことができる。
【０１０５】
このようにして得られたリング型磁石成形体１００を端面の形状が一致するようにして３個積重ね、１０８０℃で焼結後、６００℃で熱処理を施すことでリング型磁石焼結体が得られる。リング磁石焼結体の上下端面、内径を研削加工し、外径部は円弧形状部のみを研削加工する。なお、加工後に、場合によって腐食防止のための表面処理を施すことがある。
【０１０６】
そして、このリング型焼結磁石の外周の凸形状の稜線（円弧形状の中間点を軸方向に繋げた線）を極位置に合わせてラジアル着磁して、モータへ組み込むことで上記のようにコギングトルクの小さな高出力モータができる。
【０１０７】
以上のように、この発明の上記実施の形態によるリング型焼結磁石は、弾性を有するリング状のダイスと、ダイスの内周側に配置されて当該ダイスとの間で磁性粉末が供給されるキャビティを形成するコアと、キャビティ内に供給される磁性粉末及びダイスを軸方向から加圧する加圧部を備え、ダイスの内周面の軸に垂直な断面形状が軸方向の位置により変化する部分を有するリング型磁石成形体の製造装置を用いて、磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるものである。
【０１０８】
また、この発明の上記実施の形態によるリング型焼結磁石は、複数のアーチ状部材で構成されるリング状のダイスと、ダイスの内周側に配置されて当該ダイスとの間で磁性粉末が供給されるキャビティを形成するコアと、キャビティ内に供給される磁性粉末を軸方向から加圧する加圧部を備え、ダイスの内周面の軸に垂直な断面形状が軸方向の位置により変化する部分を有するリング型磁石成形体の製造装置を用いて、磁性粉末を磁場で配向させ、圧縮成形し、焼結工程を経て製造されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態３によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態３によるリング型焼結磁石（磁極の形成例）を示す斜視図である。
【図４】通常のリング型磁石と本実施の形態のリング型磁石の厚さと起磁力の回転方向分布を示す図である。
【図５】リング型磁石の厚さのばらつきと最外周を円の一部にする効果を説明するための図である。
【図６】リング型磁石の凹部における磁束の流れを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるリング型焼結磁石の円の一部と凹部の境界のＲ形状を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるリング型焼結磁石の軸に垂直な断面形状を示す図である。
【図１０】リング型磁石の軸方向の位置による回転方向の磁石厚さの分布を示す図である。
【図１１】図１０のリング型磁石の軸方向における平均磁石厚さを示す図である。
【図１２】図１０のリング型磁石の回転方向の起磁力分布を示す図である。
【図１３】リング型磁石の磁石厚さ分布の例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態５によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態６によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態６によるリング型焼結磁石（磁極の形成例）を示す斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態６によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態７によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態７によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【図２０】この発明の実施の形態８によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図２１】リング型磁石とステータの間における磁束の流れを示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態８によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【図２３】この発明の実施の形態９によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図２４】この発明の実施の形態９によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【図２５】この発明の実施の形態９によるリング型焼結磁石をシャフトに固定した状態を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態９によるリング型焼結磁石をステータと組み合わせてモータとして組み立てたところを示す断面図である。
【図２７】この発明の実施の形態１０によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図２８】この発明の実施の形態１１によるリング型焼結磁石を示す斜視図である。
【図２９】この発明の実施例１によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す図である。
【図３０】従来のリング型磁石成形体の一般的な成形プロセスを示す図である。
【図３１】ラジアル配向磁場の模式図を示す。
【図３２】この発明の実施例１により成形されたリング型磁石成形体を示す斜視図である。
【図３３】この発明の実施例１によるリング型磁石成形装置に使用されるダイスを示す斜視図である。
【図３４】この発明の実施例２によるリング型磁石成形装置を構成するダイスの斜視図である。
【図３５】この発明の実施例２によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図である。
【図３６】この発明の実施例２によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図である。
【図３７】この発明の実施例２によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図である。
【図３８】この発明の実施例２によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図である。
【図３９】この発明の実施例２によるリング型磁石成形体の成形プロセスを示す模式図である。
【図４０】この発明の実施の形態７によるリング型焼結磁石の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０，２０，８０，１４０，１５０，１７０，１８０，１９０，２００，２３０、２４０，２７０，２８０  リング型焼結磁石、
１１，２１，８１，１４１，１５１，１７１、１８１，１９１、２３１，２４１  凹部、１２，２２，２３２，２４２  凸部、
２３，８２，１４２，１５２，２４３  円の一部（円弧）。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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