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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094227
(43)【公開日】2024-07-09
(54)【発明の名称】勾配リング状のボンド磁石及びその製造方法、モータ
(51)【国際特許分類】
H01F 7/02 20060101AFI20240702BHJP
H02K 15/03 20060101ALI20240702BHJP
H01F 41/02 20060101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
H01F7/02 A
H02K15/03 C
H01F7/02 E
H01F41/02 G
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023177636
(22)【出願日】2023-10-13
(31)【優先権主張番号】202211687071.4
(32)【優先日】2022-12-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】519229622
【氏名又は名称】有研稀土高技術有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＧＲＩＲＥＭ ＨＩ－ＴＥＣＨ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏｒｔｈ ｏｆ Ｇｕｓｈａｎ Ｓｏｕｔｈ Ｒｏａｄ Ａｎｄ Ｅａｓｔ Ｏｆ Ｈａｐｐｉｎｅｓｓ Ｒｏａｄ，Ｈｉ－ｔｅｃｈ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｚｏｎｅ，Ｙａｎｊｉａｏ Ｔｏｗｎ，Ｓａｎｈｅ Ｃｉｔｙ， Ｌａｎｇｆａｎｇ Ｃｉｔｙ， Ｈｅｂｅｉ ０６５２００， Ｃｈｉｎａ
(71)【出願人】
【識別番号】515330421
【氏名又は名称】有研稀土新材料股▲フン▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】羅 陽
(72)【発明者】
【氏名】張 澤
(72)【発明者】
【氏名】王 子龍
(72)【発明者】
【氏名】楊 遠飛
(72)【発明者】
【氏名】▲イェン▼ 文龍
(72)【発明者】
【氏名】于 敦波
(72)【発明者】
【氏名】李 天昊
(72)【発明者】
【氏名】▲イェン▼ 文建
(72)【発明者】
【氏名】胡 騰飛
【テーマコード（参考）】
5E062
5H622
【Ｆターム（参考）】
5E062CC02
5E062CD04
5E062CE04
5E062CG01
5E062CG03
5H622DD02
5H622QA02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】勾配リング状のボンド磁石及びその製造方法並びにモータを提供する。
【解決手段】勾配リング状のボンド磁石は、磁石本体１及び少なくとも１つの補強層２を含み、磁石本体は、リング状の円柱体であり、補強層は、磁石本体の表面に圧着される。磁石本体の材料は、第１永久磁石であり、補強層の材料は、第２永久磁石であり、第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、第１永久磁石よりも高い。勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現し、モータでの応用における耐減磁及び耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減させる。また、勾配リング状のボンド磁石の製造方法は、プロセスが簡単で加工コストが低く、追加の設備を必要とせず大量生産に適用できる。
【選択図】図１ａ
【解決手段】勾配リング状のボンド磁石は、磁石本体１及び少なくとも１つの補強層２を含み、磁石本体は、リング状の円柱体であり、補強層は、磁石本体の表面に圧着される。磁石本体の材料は、第１永久磁石であり、補強層の材料は、第２永久磁石であり、第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、第１永久磁石よりも高い。勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現し、モータでの応用における耐減磁及び耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減させる。また、勾配リング状のボンド磁石の製造方法は、プロセスが簡単で加工コストが低く、追加の設備を必要とせず大量生産に適用できる。
【選択図】図１ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
勾配リング状のボンド磁石であって、
磁石本体（１）と少なくとも１つの補強層（２）とを含み、
前記磁石本体（１）は、リング状の円柱体であり、
前記補強層（２）は、前記磁石本体（１）の表面に圧着され、
前記磁石本体（１）の材料は、第１永久磁石であり、前記補強層（２）の材料は、第２永久磁石であり、前記第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、前記第１永久磁石よりも高い、ことを特徴とする勾配リング状のボンド磁石。
磁石本体（１）と少なくとも１つの補強層（２）とを含み、
前記磁石本体（１）は、リング状の円柱体であり、
前記補強層（２）は、前記磁石本体（１）の表面に圧着され、
前記磁石本体（１）の材料は、第１永久磁石であり、前記補強層（２）の材料は、第２永久磁石であり、前記第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、前記第１永久磁石よりも高い、ことを特徴とする勾配リング状のボンド磁石。
【請求項2】
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の材料は、ネオジム鉄ホウ素、サマリウム鉄窒素及び／又はサマリウムコバルトを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
【請求項3】
前記補強層（２）は、リング状の円柱体であり、
前記磁石本体（１）の内壁は、前記補強層（２）の径方向における外壁に圧着され、あるいは、
前記磁石本体（１）の外壁は、前記補強層（２）の径方向における内壁に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
前記磁石本体（１）の内壁は、前記補強層（２）の径方向における外壁に圧着され、あるいは、
前記磁石本体（１）の外壁は、前記補強層（２）の径方向における内壁に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
【請求項4】
前記補強層（２）は、リング状の円柱体であり、その内径及び外径が前記磁石本体（１）の内径及び外径と同じであり、
前記補強層（２）は、１つであり、前記補強層（２）の軸方向における側壁は、前記磁石本体（１）の軸方向における一端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層（２）は、１つであり、前記磁石本体（１）は、いずれもリング状の円柱体である第１本体及び第２本体を含み、前記第１本体及び第２本体は、それぞれの軸方向における一端の側壁がそれぞれ前記補強層（２）の軸方向における両端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層（２）は、２つであり、前記補強層（２）の軸方向における側壁は、前記磁石本体（１）の軸方向の両端における側壁に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
前記補強層（２）は、１つであり、前記補強層（２）の軸方向における側壁は、前記磁石本体（１）の軸方向における一端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層（２）は、１つであり、前記磁石本体（１）は、いずれもリング状の円柱体である第１本体及び第２本体を含み、前記第１本体及び第２本体は、それぞれの軸方向における一端の側壁がそれぞれ前記補強層（２）の軸方向における両端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層（２）は、２つであり、前記補強層（２）の軸方向における側壁は、前記磁石本体（１）の軸方向の両端における側壁に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
【請求項5】
前記磁石本体（１）の径方向における内壁又は径方向における外壁には、複数の凹溝が設けられ、
前記補強層（２）は、前記凹溝の形状に合わせる複数の弧形のシート状の補強体を含み、
前記補強体は、凹溝内に設けられ、前記補強体は、前記凹溝の底部に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
前記補強層（２）は、前記凹溝の形状に合わせる複数の弧形のシート状の補強体を含み、
前記補強体は、凹溝内に設けられ、前記補強体は、前記凹溝の底部に圧着される、ことを特徴とする請求項１に記載の勾配リング状のボンド磁石。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の勾配リング状のボンド磁石を製造するための勾配リング状のボンド磁石の製造方法であって、以下のステップを含み、
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体及び補強層の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、前記構造パラメータ及び前記接続位置パラメータに基づき、磁石本体のプリフォーム及び補強層のプリフォームを得、
ステップ３であって、前記磁石本体のプリフォームと前記補強層のプリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させ、勾配リング状のボンド磁石を得る、ことを特徴とする勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体及び補強層の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、前記構造パラメータ及び前記接続位置パラメータに基づき、磁石本体のプリフォーム及び補強層のプリフォームを得、
ステップ３であって、前記磁石本体のプリフォームと前記補強層のプリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させ、勾配リング状のボンド磁石を得る、ことを特徴とする勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
【請求項7】
前記磁石本体と前記補強層との比率値は、前記モータが最悪な動作のコンディションにおける通常の安全領域と減磁しやすい領域との比率値である、ことを特徴とする請求項６に記載の勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
【請求項8】
ステップ２において、前記磁石本体のプリフォーム及び前記補強層のプリフォームの密度は、３～４ｇ／ｃｍ３であり、
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた前記勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である、ことを特徴とする請求項６に記載の勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた前記勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である、ことを特徴とする請求項６に記載の勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
【請求項9】
ステップ３において、前記硬化の温度は、１２０℃～１８０℃であり、好ましくは、前記硬化の温度は、１５０℃であり、
前記硬化の時間は、１時間～３時間であり、好ましくは、前記硬化の時間は、２時間である、ことを特徴とする請求項６に記載の勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
前記硬化の時間は、１時間～３時間であり、好ましくは、前記硬化の時間は、２時間である、ことを特徴とする請求項６に記載の勾配リング状のボンド磁石の製造方法。
【請求項10】
モータであって、
請求項１～５のいずれか１項に記載の勾配リング状のボンド磁石を含む、ことを特徴とするモータ。
請求項１～５のいずれか１項に記載の勾配リング状のボンド磁石を含む、ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ用の磁石加工分野に関し、特に勾配リング状のボンド磁石及びその製造方法、モータに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、表面実装型の永久磁石モータは、効率が高く、出力密度が大きく、構造が簡単であることなどの利点を有するため、各業界に広く応用されている。また、表面実装型の永久磁石モータにも、いくつかの欠点が存在し、表面実装型の永久磁石モータの永久磁石が直接的にモータの固定子に面して電機子反応するため、高い温度及び減磁リスクを有する。ジスプロシウム、テルビウムなどの元素は、ネオジム鉄ホウ素などの磁性材料の保磁力を効果的に向上させることができるが、ジスプロシウム、テルビウムなどの元素が高価であるため、永久磁石材料のコストが上昇する。焼結ネオジム鉄ホウ素などの磁石は、領域選択された粒界拡散などの手段により永磁材料の局所強化を実現でき、永久磁石の保磁力を効果的に向上させるとともに少ないジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属元素を使用することができる。ボンド磁石は、現在、局所強化を実現できる対応的な手段がなく、固定子の電機子に近い面に減磁しやすく、モータの消磁を引き起こす。本発明の提供する方法は、リング状のボンド磁石の局所の耐減磁能力を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を節約することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の実施例の目的は、勾配リング状のボンド磁石及びその製造方法、モータを提供することにあり、磁石本体の表面に補強層を設けることにより、リング状のボンド磁石の局所の耐減磁及び耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約することができる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記技術的問題を解決するために、本発明の実施例の第１態様は、勾配リング状のボンド磁石を提供し、当該勾配リング状のボンド磁石は、磁石本体及び少なくとも１つの補強層を含み、
前記磁石本体は、リング状の円柱体であり、
前記補強層は、前記磁石本体の表面に圧着され、
前記磁石本体の材料は、第１永久磁石であり、前記補強層の材料は、第２永久磁石であり、前記第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、前記第１永久磁石よりも高い。
前記磁石本体は、リング状の円柱体であり、
前記補強層は、前記磁石本体の表面に圧着され、
前記磁石本体の材料は、第１永久磁石であり、前記補強層の材料は、第２永久磁石であり、前記第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、前記第１永久磁石よりも高い。
【0005】
さらに、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の材料は、ネオジム鉄ホウ素、サマリウム鉄窒素及び／又はサマリウムコバルトを含む。
【0006】
さらに、前記補強層は、リング状の円柱体であり、
前記磁石本体の内壁は、前記補強層の径方向における外壁に圧着され、あるいは、
前記磁石本体の外壁は、前記補強層の径方向における内壁に圧着される。
前記磁石本体の内壁は、前記補強層の径方向における外壁に圧着され、あるいは、
前記磁石本体の外壁は、前記補強層の径方向における内壁に圧着される。
【0007】
さらに、前記補強層は、リング状の円柱体であり、その内径及び外径が前記磁石本体の内径及び外径と同じであり、
前記補強層は、１つであり、前記補強層の軸方向における側壁は、前記磁石本体の軸方向における一端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層は、１つであり、前記磁石本体は、いずれもリング状の円柱体である第１本体及び第２本体を含み、前記第１本体及び第２本体は、それぞれの軸方向における一端の側壁がそれぞれ前記補強層の軸方向における両端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層は、２つであり、前記補強層の軸方向における側壁は、前記磁石本体の軸方向における両端の側壁に圧着される。
前記補強層は、１つであり、前記補強層の軸方向における側壁は、前記磁石本体の軸方向における一端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層は、１つであり、前記磁石本体は、いずれもリング状の円柱体である第１本体及び第２本体を含み、前記第１本体及び第２本体は、それぞれの軸方向における一端の側壁がそれぞれ前記補強層の軸方向における両端の側壁に圧着され、あるいは、
前記補強層は、２つであり、前記補強層の軸方向における側壁は、前記磁石本体の軸方向における両端の側壁に圧着される。
【0008】
さらに、前記磁石本体の径方向における内壁又は径方向における外壁には、複数の凹溝が設けられ、
前記補強層は、前記凹溝の形状に合わせる弧形のシート状の補強体を含み、
前記補強体は、凹溝内に設けられ、前記補強体は、前記凹溝の底部に圧着される。
前記補強層は、前記凹溝の形状に合わせる弧形のシート状の補強体を含み、
前記補強体は、凹溝内に設けられ、前記補強体は、前記凹溝の底部に圧着される。
【0009】
対応的に、本発明の実施例の第２態様は、上記勾配リング状のボンド磁石を製造するための勾配リング状のボンド磁石の製造方法を提供し、当該方法は、以下のステップを含み、
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体及び補強層の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、前記構造パラメータ及び前記接続位置パラメータに基づき、磁石本体のプリフォーム及び補強層のプリフォームを得、
ステップ３であって、前記磁石本体のプリフォームと前記補強層のプリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させる。
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体及び補強層の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、前記構造パラメータ及び前記接続位置パラメータに基づき、磁石本体のプリフォーム及び補強層のプリフォームを得、
ステップ３であって、前記磁石本体のプリフォームと前記補強層のプリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させる。
【0010】
さらに、前記磁石本体と前記補強層との比率値は、前記モータが最悪な動作のコンディションにおける通常の安全領域と減磁しやすい領域との比率値である。
【0011】
さらに、ステップ２において前記磁石本体のプリフォーム及び前記補強層のプリフォームの密度は、３～４ｇ／ｃｍ３であり、
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた前記勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である。
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた前記勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である。
【0012】
さらに、ステップ３において、前記硬化の温度は、１２０℃～１８０℃であり、好ましくは、前記硬化の温度は、１５０℃であり、
前記硬化の時間は、１時間～３時間であり、好ましくは、前記硬化の時間は、２時間である。
前記硬化の時間は、１時間～３時間であり、好ましくは、前記硬化の時間は、２時間である。
【0013】
対応的に、本発明の実施例の第３態様は、上記勾配リング状のボンド磁石を含むモータを提供する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の実施例の上記技術案は、以下の有益な技術的効果を有し、
上記勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現することができ、リング状のボンド磁石のモータでの応用における耐減磁、耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減させ、且つ本発明の提供する勾配リング状のボンド磁石製造方法は、プロセスが簡単、加工コストが低く、追加の設備等を必要とせず、大量生産に適用することができる。
上記勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現することができ、リング状のボンド磁石のモータでの応用における耐減磁、耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減させ、且つ本発明の提供する勾配リング状のボンド磁石製造方法は、プロセスが簡単、加工コストが低く、追加の設備等を必要とせず、大量生産に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1a】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例１の模式図の一例である。
【図1b】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例２の模式図の一例である。
【図1c】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例３の模式図の一例である。
【図1d】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例４の模式図の一例である。
【図1e】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例５の模式図である。
【図1f】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例６の模式図の一例である。
【図1g】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の実施例７の模式図の一例である。
【図2】本発明の実施例の提供する勾配リング状のボンド磁石の製造方法の模式図の一例である。
【図3】本発明の実施例の提供する６スロット４極表面実装型の永久磁石モータ２次元トポロジー図の一例である。
【図4】本発明の実施例の提供する、勾配リング状のボンド磁石が取り付けられていない６スロット４極の表面実装型の永久磁石モータの回転子の表面減磁率の模式図の一例である。
【図5】本発明の実施例の提供する、勾配リング状のボンド磁石が取り付けられている６スロット４極の表面実装型の永久磁石モータの回転子の表面減磁率の模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、具体的な実施形態を参照しながら図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。これらの記述は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。なお、以下の説明では、本発明の概念を不必要に混同することを避けるために、公知の構成及び技術の説明を省略する。
【0017】
図１を参照すると、上記技術的問題を解決するために、本発明の実施例の第１態様は、勾配リング状のボンド磁石を提供し、当該勾配リング状のボンド磁石は、磁石本体１及び少なくとも１つの補強層２を含み、磁石本体１は、リング状の円柱体であり、補強層２は、磁石本体１の表面に圧着され、磁石本体１の材料は、第１永久磁石であり、補強層２の材料は、第２永久磁石であり、第１永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、第２永久磁石よりも高い。
【0018】
具体的には、第１永久磁石及び第２永久磁石の材料は、ネオジム鉄ホウ素、サマリウム鉄窒素及び／又はサマリウムコバルトを含む。
【0019】
第２永久磁石の基本材料は、第１永久磁石の基本材料と同じであってもよく、異なってもよい。両者の基本材料が同じであるかどうかにかかわらず、第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度が第１永久磁石よりも高くすればよい。
【0020】
以下、複数の実施例で勾配リング状のボンド磁石の構造を説明する。
勾配リング状のボンド磁石の実施例１は、図１ａを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、磁石本体１の内壁は、補強層２の径方向における外壁に圧着される。即ち、リング状の円柱体の補強層２は、リング状の円柱体の磁石本体の外側に嵌設され、両者は、圧着により一体に固定される。
勾配リング状のボンド磁石の実施例１は、図１ａを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、磁石本体１の内壁は、補強層２の径方向における外壁に圧着される。即ち、リング状の円柱体の補強層２は、リング状の円柱体の磁石本体の外側に嵌設され、両者は、圧着により一体に固定される。
【0021】
勾配リング状のボンド磁石の実施例２は、図１ｂを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、磁石本体１の外壁は、補強層２の径方向における内壁に圧着される。即ち、リング状の円柱体の磁石本体は、リング状の円柱体の補強層２の外側に嵌設され、両者は、圧着により一体に固定される。
【0022】
勾配リング状のボンド磁石の実施例３は、図１ｃを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、その内径及び外径が磁石本体１と同じであり、両者の軸方向における長さが異なる。補強層２は、１つであり、磁石本体１の軸方向における一端に設けられ、補強層２の軸方向における側壁は、磁石本体の軸方向における一端の側壁に圧着される。
【0023】
勾配リング状のボンド磁石の実施例４は、図１ｄを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、その内径及び外径が磁石本体１と同じであり、両者の軸方向における長さが異なる。補強層２は、２つであり、磁石本体１の軸方向における両端に設けられ、補強層２の軸方向における側壁は、磁石本体の軸方向における両端の側壁に圧着される。
【0024】
勾配リング状のボンド磁石の実施例５は、図１ｅを参照すると、勾配リング状のボンド磁石の補強層２は、リング状の円柱体であり、その内径及び外径が磁石本体１と同じであり、両者の軸方向における長さが異なる。補強層２は、１つであり、磁石本体１は、２つの同じ部分であり、それぞれ補強層２の軸方向における両端に位置し、２つの磁石本体１の軸方向における側壁は、それぞれ補強層２の軸方向における両端の側壁に圧着される。
【0025】
勾配リング状のボンド磁石の実施例６は、図１ｆを参照すると、磁石本体１の径方向における内壁には、複数の凹溝が設けられ、補強層２は、凹溝の形状に合わせる複数の弧形のシート状の補強体を含み、補強体は、凹溝内に設けられ、補強体は、磁石本体１の凹溝の底部に圧着される。
【0026】
勾配リング状のボンド磁石の実施例７は、図１ｇを参照すると、磁石本体１の径方向における外壁には、複数の凹溝が設けられ、補強層２は、凹溝の形状に合わせる複数の弧形のシート状の補強体を含み、補強体は、凹溝内に設けられ、補強体は、磁石本体１の凹溝の底部に圧着される。
【0027】
磁石本体１及び補強層２について、異なる材料又は異なる型番の材料を採用し、具体的なモータの構造及び応用需要に応じて、補強層２の具体的な位置を確定し、計算により磁石本体１及び補強層２の具体的な寸法を確定し、対応するプリフォームを製造し、最後に２つのプリフォームを嵌合取付した後、プレスし、硬化させる過程を経て全体のリング状の磁石構造を得る。
【0028】
上記勾配リング状のボンド磁石は、表面実装型の永久磁石モータにおける永久磁石の固定子電機子に近い部分又は磁石の辺縁部分が非常に減磁しやすいことに基づき、固定子電機子に近いリング状のボンド磁石の一方側又は辺縁領域を局所的に強化することを試み、リング状のボンド磁石の加工プロセスに合わせて、強化層の予圧リング及び通常層の予圧リングを追加し、そして複数の予圧リングを一体に嵌合取付して最終プレスを行い、硬化させる方法で、リング状のボンド磁石を局所的に強化させる目的を達成する。
【0029】
対応的に、本発明の実施例の第２態様は、上記勾配リング状のボンド磁石を製造するための勾配リング状のボンド磁石の製造方法を提供し、当該方法は、以下のステップを含み、
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体１及び補強層２の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、構造パラメータ及び接続位置パラメータに基づき、磁石本体１プリフォーム及び補強層２プリフォームを得、
ステップ３であって、磁石本体１プリフォームと補強層２プリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させ、勾配リング状のボンド磁石を得る。
ステップ１であって、モータの構造に基づき、磁石本体１及び補強層２の構造パラメータ及び接続位置パラメータを得、
ステップ２であって、構造パラメータ及び接続位置パラメータに基づき、磁石本体１プリフォーム及び補強層２プリフォームを得、
ステップ３であって、磁石本体１プリフォームと補強層２プリフォームに対して嵌合取付を行い、プレスし、硬化させ、勾配リング状のボンド磁石を得る。
【0030】
さらに、磁石本体と補強層との比率値は、モータが最悪な動作のコンディションにおける通常の安全領域と減磁しやすい領域との比率値である。
【0031】
さらに、ステップ２において、磁石本体のプリフォーム及び補強層のプリフォームの密度は、３～４ｇ／ｃｍ３であり、
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である。
ステップ３において、最終プレス金型によってプレスされた勾配リング状のボンド磁石の密度は、６．０～６．３ｇ／ｃｍ３である。
【0032】
さらに、ステップ３において硬化の温度は、１２０℃～１８０℃であり、好ましくは、硬化の温度は、１５０℃であり、硬化の時間は、１時間～３時間であり、好ましくは、硬化の時間は、２時間である。
【0033】
以下、いくつかの実施例で上記製造方法を詳述する。
実施例１
内径が１８ｍｍ、外径が２６ｍｍ、高さが２０ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて退磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１．５ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１．５ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２．５ｍｍである。さらにシミュレーション計算によりボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石の表層に減磁が発生しない磁石性能を得、当該の型番の磁性粉末を選択してプレスする。
実施例１
内径が１８ｍｍ、外径が２６ｍｍ、高さが２０ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて退磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１．５ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１．５ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２．５ｍｍである。さらにシミュレーション計算によりボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石の表層に減磁が発生しない磁石性能を得、当該の型番の磁性粉末を選択してプレスする。
【0034】
まず、内径が２３ｍｍ、外径が２６ｍｍ、高さが４０ｍｍ、密度が３．０ｇ／ｃｍ３である補強層の予圧リング、及び内径が１８ｍｍ、外径が２３ｍｍ、高さが４０ｍｍ、密度が３．０ｇ／ｃｍ３である磁石リングの本体層として予圧し、そして補強層を本体層と組立、組立が完了後、最終プレス機に入れて内径１８ｍｍ、外径２６ｍｍ、高さ２０ｍｍ、密度が６．０ｇ／ｃｍ３である最終ボンド磁石リング素体にプレスし、そして、ボンド磁石リング素体を１５０℃のオーブンに配置し、２時間加熱し、最終硬化を完了させる。
【0035】
実施例２
内径が２２ｍｍ、外径が３０ｍｍ、高さが１５ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて減磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１．８ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１．８ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２．２ｍｍである。さらに、シミュレーション計算により、ボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石表層に減磁が発生しない場合の磁石性能を得、当該型番の磁性粉末を選択してプレスする。
内径が２２ｍｍ、外径が３０ｍｍ、高さが１５ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて減磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１．８ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１．８ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２．２ｍｍである。さらに、シミュレーション計算により、ボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石表層に減磁が発生しない場合の磁石性能を得、当該型番の磁性粉末を選択してプレスする。
【0036】
まず、内径が２２ｍｍ、外径が２５．６ｍｍ、高さが３０ｍｍ、密度が４．０ｇ／ｃｍ３である補強層の予圧リング、及び内径が２５．６ｍｍ、外径が３０ｍｍ、高さが３０ｍｍ、密度が４．０ｇ／ｃｍ３である磁石リングの本体層として予圧し、そして補強層を本体層と組立て、組立てが完了後、最終プレス機に入れて内径２２ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、密度が６．２ｇ／ｃｍ３である最終ボンド磁石リング素体にプレスし、そしてボンド磁石リング素体を１２０℃のオーブンに配置し、３時間加熱し、最終硬化を完了させる。
【0037】
実施例３
内径が１６ｍｍ、外径が２２ｍｍ、高さが１５ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて減磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２ｍｍである。さらに、シミュレーション計算により、ボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石表層に減磁が発生しない場合の磁石性能を得、当該型番の磁性粉末を選択してプレスする。
内径が１６ｍｍ、外径が２２ｍｍ、高さが１５ｍｍであるボンド磁石リング永久磁石モータを用いて、計算により、当該モータは、最悪な動作のコンディションにおいて減磁が表層に発生し、分布の深さは、概ね１ｍｍである。計算により、補強層を当該ボンド磁石リングの表層とし、厚さは、１ｍｍであり、磁石本体の厚さは、２ｍｍである。さらに、シミュレーション計算により、ボンド磁石リングを用いた永久磁石モータの最悪な動作のコンディションにおいて磁石表層に減磁が発生しない場合の磁石性能を得、当該型番の磁性粉末を選択してプレスする。
【0038】
まず、内径が１６ｍｍ、外径が１８ｍｍ、高さが３０ｍｍ、密度が３．５ｇ／ｃｍ３である補強層予圧リング、及び内径が１８ｍｍ、外径が２２ｍｍ、高さが３０ｍｍ、密度が３．５ｇ／ｃｍ３である磁石リングの本体層として予圧し、そして補強層を本体層と組立て、組立てが完了後、最終プレス機に入れて内径１６ｍｍ、外径２２ｍｍ、高さ１５ｍｍ、密度が６．３ｇ／ｃｍ３である最終ボンド磁石リング素体にプレスし、そしてボンド磁石リング素体を１８０℃のオーブンに配置し、１時間加熱し、最終硬化を完了させる。
【0039】
対応的に、本発明の実施例の第３態様は、上記勾配リング状のボンド磁石を含むモータを提供する。
【0040】
図３、図４及び図５を参照すると、１つの具体的な実施形態では、図３は、６スロット４極の表面実装型の永久磁石モータの２次元トポロジー図であり、その内部から径方向において外に向かって順にモータの回転軸６、モータの回転子の鉄心３、補強層２、磁石本体１、モータの固定子の鉄心４及びモータの固定子の巻き線５である。
【0041】
上記実施例では、外径２６ｍｍ、内径１８ｍｍの４極リング状のボンド永久磁石を用い、当該リング状の永久磁石は、１つの６スロット４極の表面実装型の永久磁石モータに適用され、モータの構造は、図３に示される。まず、当該モータの通常のリング状の永久磁石の回転子構造が最悪な動作のコンディションにおいて表層の減磁率が５％よりも大きい厚さを計算し、図４に示すように、減磁率が５％よりも大きい領域は、１．５ｍｍの厚さを有する。そして、計算された厚さに基づき、高保磁力の磁性粉末を選択し、粉末混合し、且つ外径が２６ｍｍ、内径が２３ｍｍである予圧補強層磁石をプレスし、及び元の通常の磁性粉末を用いて粉末混合後、外径２３ｍｍ、内径１８ｍｍの通常層の磁石プレスし、２つの予圧リングが完成後、それらを一体に組立て、そして、最終金型中に入れて最終プレスを行い、外径２６ｍｍ、内径１８ｍｍの勾配リング状のボンド磁石を得、当該ボンド磁石を硬化させる。硬化が完成後、勾配リング状のボンド磁石を目標モータに装着し、テストを行い、テスト結果は、図５に示すように、同じ動作のコンディションにおいて、勾配リング状のボンド磁石を使用した表面実装型の永久磁石モータは、減磁率が５％よりも大きい領域がほぼ０である。
【0042】
本発明の実施例は、勾配リング状のボンド磁石及びその製造方法、モータに対する保護を求め、また、勾配リング状のボンド磁石は、磁石本体及び少なくとも１つの補強層を含み、前記磁石本体は、リング状の円柱体であり、前記補強層は、前記磁石本体の表面に圧着され、前記磁石本体の材料は、第１永久磁石であり、前記補強層の材料は、第２永久磁石であり、前記第２永久磁石の保磁力性能、残留磁化性能及び／又は最大動作温度は、前記第１永久磁石よりも高い。上記技術案は、以下の効果を有し、
上記勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現することができ、リング状のボンド磁石のモータでの応用における耐減磁、耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減し、且つ本発明の提供する勾配リング状のボンド磁石製造方法のプロセスが簡単であり、加工コストが低く、追加の設備等を必要とせず、大量生産に適用することができる。
上記勾配リング状のボンド磁石は、リング状のボンド磁石の局所強化を実現することができ、リング状のボンド磁石のモータでの応用における耐減磁、耐高温性能を効果的に向上させ、ジスプロシウム、テルビウム等の高価な金属の使用量を効果的に節約し、永久磁石の材料コストを低減し、且つ本発明の提供する勾配リング状のボンド磁石製造方法のプロセスが簡単であり、加工コストが低く、追加の設備等を必要とせず、大量生産に適用することができる。
【0043】
本発明の上記具体的な実施形態は、例示的な説明又は本発明の原理を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。したがって、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われる任意の修正、等価置換、改良等は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。さらに、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0044】
１ 磁石本体
２ 補強層
３ モータの回転子の鉄心
４ モータの固定子の鉄心
５ モータの固定子の巻き線
６ モータの回転軸
２ 補強層
３ モータの回転子の鉄心
４ モータの固定子の鉄心
５ モータの固定子の巻き線
６ モータの回転軸
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図1d】
【図1e】
【図1f】
【図1g】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
