轭一体粘结磁体以及使用其的用于电机的磁体转子的制作方法

专利名称：轭一体粘结磁体以及使用其的用于电机的磁体转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及轭一体粘结磁体和用于电机的软磁轭一体粘结磁体转子， 以便使用永磁铁提高电机、电机等的效率和减少电机的重量。
背景技术：
己经为电机的磁体转子设计了各种各样的结构。所述转子大致地分类
成两组 一组就是所谓的表面型永磁(SPM)转子，如图3A至3C和3F中所 图示的那样，其中永磁体布置在磁极的表面上；另一组就是内藏型永磁 (IPM)转子，如图3D和3E中所图示的那样，其中永磁体布置在转子内部。 构造前者SPM转子使得布置在转子表面上的永磁体与定子相对并在转子与 定子之间存在气隙(air gap)，和具有SPM转子比后者工PM转子更容易设计 和生产的优点。另一方面，后者IPM转子在结构可靠性上占优势，并且具 有容易获得高磁阻转矩的优点。图3F中图示的外永磁转子通常具有SPM结 构因为磁体不易被分散。
在图3A至3F中所图示的永磁体转子中，通常使用粘合剂将永磁体粘结 到一个表面上或软磁轭内部，所述软磁轭由浇铸的或锻造的硅钢片绝缘层 压板形成。
装入所述电机内的磁体转子的旋转当电机旋转时产生离心力，还产生 在磁体转子与定子之间的磁引力以及斥力。另外，在电机旋转的情况下， 也产生振动等。磁体与软磁轭之间的不充分的粘结强度(bonding strength)使磁体分离和破坏。因为离心力与旋转速率的平方大致成比例， 旋转速率越高，所述问题变得越严重。这种现象显著地出现在当使用3A至 3F中图示的弓形磁体，特别是内SPM转子的情况下，如图3A至3C所示，在 所述内SPM转子中磁体布置在转子的外表面上。即使当使用在其中通过单 个磁体可以形成多个磁极的环形磁体时，增加了粘附层的间隙，从而通常
使用更软的粘合剂以便防止由于在所述转子的温度改变时所述磁体与软 磁轭的线性膨胀系数的差别而导致的磁体破坏。粘附层的间隙导致增加了
粘附强度(adhesion strength)的分散(dipersion)，增加了粘附位置 的移动等。总之，对于磁体转子来说，软粘合剂具有与所述磁体的形状无 关的很多技术问题。
如图4中所示，考虑到上述粘附强度，由无磁不锈钢、增强塑料纤维 等形成的增强结构的保护环3围绕磁体101的外周缠绕以便增加内SPM转子
的强度。然而，在上述情况下，延伸有效的气隙使得磁通量从磁体到达转 子上变得困难，从而导致降低电机的输出。此外，由不锈钢等形成的金属 保护环产生涡流损失(eddy current loss)从而降低了电机的效率。虽 然专利文献1和2披露了其中磁体和软磁轭一体形成的比较示例，显而易见 的是，所述示例在磁体与软磁轭之间不具有充分的粘结强度，因为其假定 使用增强结构的框架或保护环。清晰可见，在专利文献3和4中，不能在磁 体与软磁轭之间获得充分的粘结强度，且仅仅使用环形磁体的内压保持软 磁轭，专利文献3披露了使用肉眼可见外形的磁体将制成楔形的环形磁体 塞入(wedge into)轭中从而防止环形磁体从软磁轭中分离，专利文献4 披露了磁体限于环形的磁体及其环形磁体的制造方法。专利文献5披露了 执行预压縮和压縮步骤从而模制环形的磁体。然而，通过在粘结强度和可 靠性方面都不充分的粘合剂将环形磁体连接到软磁轭上。
专利文献6披露了不使用粘合剂将粘结磁体粉末和软磁体粉末压铸模 为一个整体，从而获得转子的充分机械强度。特别地，在防止由于粘结磁 体粉末与软磁体粉末之间的弹性回复的差别产生的残余应力(residual stress)而导致的裂纹的同时， 一体地模制IPM转子使其在专利文献6中所 述的形状范围内。然而，在其中所述转子脱离专利文献6中所限定的形状 或其中软磁轭部分的径向厚度小于磁体部分的径向厚度的情况下，在软磁 轭中通常出现明显的裂纹。所述裂纹明显地降低了压縮的机械强度，且对 于电机的转子不是优选的。为了提高电机的效率和为了降低电机的重量， 磁体转子倾向于在结构上更加复杂和降低厚度。由此，需要一种形状，除 非降低在连接面的附近产生的残余应力和降低在粘结磁体粉末与软磁体 粉末之间的颗粒本身的弹性回复的差别，很难一体模制成所述形状。
专利文献l: JP-A-2001-95185专利文献2: JP-A-2003-32931专利文献3: JP-A-05-326232专利文献4: JP-A-07-169633 专利文献5:P-A-2001-052921专利文献6: JP-A-2005-20991发明内容根据上述问题，提出了本发明，和本发明的目的是减少由于在不同材 料(即使粘结磁体部件和软磁轭部件具有复杂的形状或较小的厚度)之间 的粉粒本身的弹性回复量的差别而导致的在连接面的附近产生的残余应 力，从而避免裂缝，和提供表面永磁磁体类型或内磁体类型的轭一体粘结 磁体和软磁轭一体粘结磁体转子，所述表面永磁磁体类型或内磁体类型在 强度上具有用于要求高速操作应用的高安全性。本发明提供一种软磁轭一体粘结磁体，所述软磁轭一体粘结磁体包括 粘结磁体部件和软磁轭部件。在包括粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料 的软磁体粉末相互接触的连接面上使这两种粉末相互连接的同时，将这两 种粉末一体压縮模制。软磁轭部件和粘结磁体部件构造使得当将软磁轭部 件和粘结磁体部件分别压縮模制的情况下，在释放压縮力之后，所述软磁 轭部件与所述粘结磁体部件之间的弹性回复量相等。根据本发明，可以降低一体压縮模制的软磁轭一体粘结磁体的软磁轭 部件与粘结磁体部件的残余应力。特别地，可以降低所述软磁轭部件的拉 伸应力。因此，可以防止裂缝。由此，转子与粘结磁体粉末和包括例如树 脂粘合剂的粘结材料的软磁体粉末一体模制，并且将所述转子设置成在粘 结磁体部件与软磁轭部件之间具有高粘合强度的和具有用于要求高速操 作应用的结构可靠性的磁体转子。因为可以减少由于在粘结磁体粉末与软 磁轭粉末的粉粒的弹性回复量的差别而导致的在连接面的附近产生的残 余应力，即使粘结磁体部件和软磁轭部件具有复杂的形状和较小的厚度， 仍可以提供一种无裂缝且刚性的磁体转子。


图1A是图示根据本发明的一个示例、 一体模制粘结磁体和铁轭的制造 方法的示意图，此图还从左到右图示了预压縮组装、 一体模制和减压的顶 视图(上面的图)和侧视图(下面的图)；图1B是图示一体模制传统的粘结磁体和铁轭的制造方法的示意图，此 图还从左到右图示了预压缩组装、 一体模制和减压的顶视图(上面的图) 和侧视图(下面的图)；图2A是图示作为比较示例的、分别模制粘结磁体和铁轭的制造方法的 示意图，此图还从左到右图示了在压縮之前、压縮期间和压縮之后的侧视 图；图2B是图示假设传统的粘结磁体没有与传统的铁轭连接的制造方法的示意图，作为比较示例，此图还从左到右图示了在压缩之前、压縮期间和压缩之后的侧视图；图2C是图示假设通过一体模制没有将传统的粘结磁体与传统的铁轭连接起来的制造方法的示意图，作为比较示例，此图还从左到右图示了在压縮之前、压縮期间和压縮之后的侧视图；图3A是描述传统的表面永磁转子系统的示例的横截面示意图，其中附图标记l表示粘结的磁体部件；附图标记2表示软磁部件；附图标记3表示轴(电机旋转轴)；图3B是描述传统的表面永磁转子系统的示例的横截面示意图； 图3C是描述传统的表面永磁转子系统的示例的横截面示意图； 图3D是描述传统的内部永磁转子系统的示例的横截面示意图； 图3E是描述传统的内部永磁转子系统的示例的横截面示意图； 图3F是描述传统的表面永磁转子系统的示例的横截面示意图；图4是比较示例的表面永磁永磁转子的横截面示意图，其中附图标记3 表示保护环；附图标记101表示弓形磁体(segment magnet);附图标记102 表示软磁轭；附图标记17表示气隙；和附图标记13表示轴；图5是图示根据本发明的另一个示例的、 一体模制各向异性的粘结磁 体和铁轭的制造方法的示意图，此图还按照箭头指示的顺序图示了磁体的
预压縮、预压縮组装、 一体模制、减压、热固和磁化的顶视图(上面的图) 和侧视图(下面的图)；图6A是图示根据本发明的各向同性粘结磁体的预压縮压力(横坐标) 和在各向同性粘结磁体与软磁轭一体模制之后的所述各向同性粘结磁体与软磁轭之间的连接面上的剪切强度(纵坐标)的图；图6B是图示根据本发明的各向同性粘结磁体的预压縮压力(横坐标)和在各向异性粘结磁体与软磁体粉末一体模制之后的剪切强度的图，其中 空心圆指示在各向异性粘结磁体与软磁轭之间的连接面上的剪切强度(左 边的纵坐标)，和实心方块指示各向异性粘结磁体的剩余磁通量密度Br(右 边的纵坐标)；图7显示了根据本发明的、使用不同的预压缩压力将磁体与软磁体粉 末一体模制之后的它们之间的连接面的照片，其中箭头指示连接面； 图8显示了放大的图6中的照片；图9显示了描述在连接面上的不规则量的清晰度(definition)的照 片，和粗线箭头指示连接面；图10A是图示根据本发明的各向同性粘结磁体的预压縮压力(横坐 标)、在各向同性粘结磁体与软磁体粉末之间的连接面上的剪切强度(纵 坐标)和不规则量(纵坐标)的图表，其中空心圆指示在各向同性粘结磁 体与软磁轭之间的连接面上的剪切强度，而实心三角形指示在所述连接面 上的不规则量；图10B是图示根据本发明的各向异性粘结磁体的预压縮压力(横坐 标)、将各向异性粘结磁体与软磁体粉末一体模制之后的各向异性粘结磁 体与软磁体粉末之间的连接面上的剪切强度(纵坐标)和不规则量(纵坐 标)的图表，其中空心圆指示在所述连接面上的剪切强度，而实心三角形 指示在所述连接面上的不规则量；图11A是根据本发明的另一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图， 其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横 截面(Y)，并且X二Y;图11B是根据本发明的又一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图， 其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横
截面(Y)，并且X二Y;图11C是根据本发明的再一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图，其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横 截面(Y)，并且X二Y;图11D是根据本发明的另一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图， 其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横 截面(Y)'并且X二Y;图11E是根据本发明的又一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图， 其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横 截面(Y)，并且X二Y;图11F是根据本发明的再一个示例的永磁磁体转子的横截面示意图， 其中浅色区域指示粘结磁体的横截面(X)，暗色区域指示软磁轭部件的横 截面(Y)，并且X二Y;图12是图示根据本发明的铁轭部件与磁体部件的横截面比(横坐标) 与所述铁轭部分的最佳粉末供应比(纵坐标)之间的相关性的图；图13是图示根据本发明的在热固处理之后的压块的杨氏弹性模数(横 坐标)、热固处理之后的压块的弹性回复量(左边的纵坐标)、和铁基非晶 质合金粉末的添加比(右边的纵坐标)之间的相关性的图；和图14是图示根据本发明的在热固处理之后的铁基非晶质合金粉末的 添加比(横坐标)和压块的弹性回复量(纵坐标)之间的相关性的图。
具体实施方式
本发明提供一种软磁轭一体粘结磁体，所述软磁轭一体粘结磁体包括 粘结磁体部件和软磁轭部件。目的是为了减少由于在连接面附近的粉粒之 间的弹性回复的差别引起的残余应力，在所述连接面上粘结磁体部件和软 磁轭部件彼此接触。本发明的第一实施例提供了一种软磁轭一体粘结的磁体，其中，在包 括粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面 上使这两种粉末相互连接的情况下，将这两种粉末一体压缩模制，其中软 磁轭的重量比参考值大1%至20%，限定所述参考值使得在将具有所述参考
值的软磁轭部件和粘结磁体部件分别压縮模制的情况下，在按压方向上所 述软磁轭部件和所述粘结磁体部件的厚度相同。可以使用细铁粉末作为软磁体粉末。在那种情况下，可以获得铁轭一 体粘结磁体，其中所述软磁轭部件是铁轭部件。可以将各向同性和/或各向异性粘结磁体用于所述磁体部件。与各向同性或各向异性无关，磁性极好且包括适量的粘结材料的R-Fe-B粘结磁体 粉末本身的弹性回复量大约为压縮体(compact body)尺寸的O. 3%至0.钱， 将所述模制压力施加在所述压縮体上。术语"弹性回复"被定义为从压 縮压力释放的压縮体在与铸模的模尺寸相关的所有方向上膨胀的现象。膨 胀量被认为是弹性回复量。另一方面，细铁粉末比其他软磁体粉末的价格 相对低些且在容易获得，包括适量粘结材料的的细铁粉末的化合物的弹性 回复量为O. 1%至0.2%。为此，当将粘结磁体粉末和细铁粉末的化合物一起 压縮时，在具有相对小的弹性回复的铁轭侧面连接面上的附近引起拉伸应 力。根据粘结磁体与铁轭的相对形状和体积比改变应力的分布和绝对值。 当残余应力超过参考容许应力时，产生裂缝。总之，因为压缩体具有强压 缩应力和弱拉伸应力，所以在具有相对小的弹性回复的铁轭的侧面上容易 产生由于由弹性回复量的差别引起的裂缝。以下将参照图1B和2A至2C中的对比示例详细描述一体模制，其中粉末 不用于调整(in which powder is not supplied to adjust)。 图IB是在 其中粘结磁体和铁轭两个都是环形的情况下一体模制的示意图。图2A至2C 是在一体模制的时候连接面的示意图。所述粘结磁体和所述铁轭的参考值 被定义为在其中粘结磁体和铁轭在所述压缩体的压力方向上具有相同的 厚度H。的情况下每单位面积施加的粉末量，如图2A中的比较示例，所述厚 度H。包括当在500MPa至1000Mpa的相同压力下分别压縮粘结磁体和铁轭然 后解压的时候由于弹性回复的膨胀量。上面的压縮模制压力呈现出等于以 后提及的压缩压力。术语"解压(decompress)"意味着释放压缩体的压 力。如上所述，粘结磁体粉末的弹性回复量大于细铁粉末的弹性回复量， 从而在压力下粘结磁体的厚度H,小于铁轭的厚度H2 (H,<H2)。另一方面， 如图2B和2C中的比较示例所图示的那样，当将施加到其上的粉末量等于参
考值的粘结磁体的预压缩体20与施加到其上的粉末量等于参考值的铁轭的预压縮体21—体化压缩，在压力下的厚度H3大体上等于H,和H2的平均值，从而以下关系成立(比<比<&)。换言之，当粘结磁体和铁轭一体压縮， 且所述粘结磁体和铁轭具有独立的参考值时，压縮力偏离铁轭的侧面，且 将所述铁轭过度地按压。然而，从弹性回复量的差别可以清晰可见，粘结 磁体比铁轭具有更大的弹性模数。在当在具有更大弹性模数的粘结磁体的 侧面施加压缩时，所述铁轭被过度按压。由此，当在连接面上产生压力时， 充分的压力传递到所述粘结磁体上。然而，由此，在压縮的时候，将所述压力不同地传递到所述粘结磁体部件和铁轭部件。如图2B中的比较示例所 图示的那样，如果假设所述粘结磁体没有连接到所述铁轭上，例如，相对 于目标厚度H。，所述粘结磁体延伸，所述铁轭收缩。为此，如图2C中的比较示例中所图示的那样， 一体模制的粘结磁体和 铁轭具有各自的参考值，从而引起在铁轭上的拉伸应力。与上述相似，参 照图1B中的比较示例，详细地描述一体模制的环形磁体转子。采取200MPa 至400Mpa的低压力作为预压縮压力，采取500Mpa至1000Mpa的高压力作为 压缩压力。单独地制造且在模具5内布置粘结磁体的压縮体20和铁轭的压 缩体21。压缩冲床4具有与预压缩体20和21的组合相同的横截面。将上冲 床和下冲床4、 4向前移动以便将与压縮体20和21—起压缩并使其一体化。 此时的压力使用前述的压縮压力。因为施加到两个预压縮体20和21上的粉 末量都等于独立的参考值，所以两个预压縮体之间的连接面维持圆柱几何 体。当所述压縮体达到预定的尺寸时，将所述压縮体解压。由于弹性回复 现象，解压引起所述压縮体不仅在径向上稍微延伸，而且在所述压縮方面 上稍微延伸。因为粘结磁体的压縮体20的延伸大于铁轭的压縮体21的延 伸，所以压縮力保持在压縮体20内从而抑制压缩体20在所述压縮方向上延 伸，且拉伸应力保持在压缩体21内作为内应力。如上所述，因为压縮体在 拉伸应力上较弱，所以在所述铁轭的中心附近的圆周方向上，特别是在所 述铁轭的内径的侧面上，和在密度最难以增加的按压方向上容易产生模制 裂缝18。为了防止裂缝，要求充分(mainly)降低所述铁轭上的拉伸残余应力。 因此，如图1A中的示例中所图示的那样，设计使得相对地增加施加的细铁 粉末的量。目卩，相对于参考值，仅仅增加形成铁轭部件所施加的细铁粉末 的量。图1A图示了示例，在所述示例中通过同时压縮将施加到其上的粉末 量等于参考值的粘结磁体的压縮体20和施加到其上的粉末量在质量上大于所述参考值1%至20%的铁轭的压缩体21—体结合。采取200MPa至400Mpa 的压力作为预压縮压力，采取500Mpa至1000Mpa的压力作为压缩压力。粘 结磁体的压缩冲床4A的移动与铁轭的形成冲床4B无关，从而可以彼此独立 地控制压缩冲床4A和形成冲床4B。预先前进冲床4A和4A以便阻塞在所述粘 结磁体的侧面上的模腔，从而在压縮铁轭预压缩体21的时候，没有压扁所 述压缩体，所述铁轭预压缩体21在其两端的突出度大于粘结磁体预压缩体 20在其两端的突出度。在此状态下，引起上冲床和下冲床4B和4B向前移动 压缩铁轭预压縮体21。当将所述铁轭预压缩体21压缩成一种程度使得铁轭 预压縮体21在高度上大体上等于粘结磁体预压缩体20， 一体控制冲床4A和 4B以便将压縮压力施加到所述压縮体上以便进一步压縮它们。因为铁轭预 压缩体21包括大于参考值的细铁粉末，所以当同时将所述铁轭预压縮体21 和包括在数量上等于参考值的磁体粉末的粘结磁体预压縮体20彼此接触 地压縮时，在两个压縮体之间的连接面朝向预压縮体20突出。当所述压縮 体达到预定的尺寸时，给压縮体解压。在解压之后，縮回冲床4A和4B，和 将所述压縮体从模具5取出。由于弹性回复现象，解压引起所述压縮体在 所有的方向上膨胀，解压消除了在所述连接面上的突起。由此， 一体模制 没有弓I起在所述压縮体上的裂缝。以下将描述为什么在所述压縮体内不产生裂缝的原因。在图1A中的示 例中，因为施加到所述铁轭上的粉末量大于参考值，在一体模制的时候所 述铁轭在垂直于压縮的方向上膨胀从而按压所述粘结磁体。由此能够分散 压缩力，换句话说，由于所施加的粉末量的不同，将所述铁轭偏离到粘结 磁体的侧面从而使粘结磁体的压縮力与铁轭的压縮力相等。在上下冲床与 压縮体之间的接触表面上产生大的摩擦力，由此避免所述粘结磁体和所述 铁轭变形。为此，在压縮状态下，所述铁轭的中心在压力方向上轻微突出。 在此情况下，当引起上冲床和下冲床解压和将所述压缩体从模具5取出时， 在连接面上的突起被移除从而消减在所述粘结磁体与所述铁轭之间的弹 性回复的差别。由此，降低了在粘结磁体与铁轭之间的连接面的附近的残 余应力，并且所述压缩体几乎不会发生裂缝。优选地，在质量上，在有关 参考值的1%至20°/。的范围内增加有待施加的细铁粉末的量。优选地，根据 垂直于压力方向上的所述粘结磁体与所述铁轭的横截面比调整有待施加 的细铁粉末的量。当细铁粉末在质量上增加小于有关参考值的1%的时候， 不能获得抑制裂缝的明显效果。当细铁粉末在质量上增加大于有关参考值 的20%的时候，压縮力过度地偏离铁轭从而损坏所述压缩体、使所述压縮 体变形或降低粘结磁体的密度。本发明的第二实施例提供了一种减少所述连接面的附近产生残余应 力从而控制杨氏弹性模数使得软磁(铁)轭部件的弹性回复量等于粘结磁 体部件的弹性回复量的方法，替代在第一实施例中采用的相对于参考值增 加有待施加的软磁体粉末(或，细铁粉末)量的方法。压縮体的弹性回复 量与所述材料粉末的硬度具有密切的关系。所述材料粉末越硬，所述压缩体的弹性回复量就越大。实际上，通过迅速淬火，例如熔体纺丝(melt spinning)或薄带连铸(strip casting)以便生产具有提高的磁性的硬 合金粉末，然后研磨和热处理所述合金从而获得粘结磁体粉末。在压縮模 制之前的所述粉末的维氏硬度Hv (JIS-B7725)大约为200，而细铁粉末的 Hv大约为lOO、前者的一半。按照上述的比例，粘结磁体的压縮体内的弹 性回复量至少是细铁粉末内的弹性回复量的两倍大。因为粘结磁体粉末的 平均颗粒直径大约小至IOO u m，而铁粉末的平均颗粒直径大约小至30 P m， 在试验负荷为10克的情况下使用微型维氏硬度计测量所述粉末的维氏硬 度。由此，可以测量所述粉末的硬度。然而，确定在压縮模制之后的压縮 体的材料粉末的硬度极度困难。此外，因为术语"弹性回复"指示相对于 所述模具的冲模尺寸的压縮体的膨胀量，如果所述冲模尺寸不清晰的话， 不能确定弹性回复量。已知杨氏弹性模数作为一种表现材料的硬度的参 数。杨氏弹性模数对应于应力对应变在线性区域的斜率。所述值(杨氏弹 性模数)越高，所述材料越硬。使用应变仪，根据施加到压縮体上的负荷 与其位移之间的相关性可以相对容易地测量在热固处理之后的压縮体的 杨氏弹性模数。因此，可以使用所述压縮体的杨氏弹性模数确定本发明的 第二实施例。本发明的第二实施例提供了软磁轭一体粘结磁体。在包括粘结材料的
磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面上使这两种粉 末相互连接的情况下，将这两种粉末一体压縮模制。经受过热固处理的软磁轭部件的杨氏弹性模数是粘结磁体部件的杨氏弹性模数的100%至120%。优选地，在此实施例中，在质量上软磁轭的质量也大于参考值，但是不比 参考值多出10%，确定所述参考值使得在分别模制软磁轭与粘结磁体的情 况下，在按压方向上软磁轭部件的厚度和粘结磁体部件的厚度相等。所述 "软磁轭"意味着可以包括除了纯铁之外的任何合金成分或除了在细铁粉 末中的粘结材料的任何添加剂。以下将描述为什么经受过热固处理的软磁轭部件的杨氏弹性模数限制为粘结磁体部件的100%至120%。在磁性极好且包括适量的粘结材料的 R-Fe-B粘结磁体粉末的情况下，粘结磁体压縮体在热固处理之后的杨氏弹 性模数为大约500MPa。另一方面，在铁轭压縮体由包括适量粘结材料的细 铁粉末组成的情况下，铁轭压縮体在热固处理之后的杨氏弹性模数大约为 800 Mpa，大约为粘结磁体的杨氏弹性模数的160%。压縮模制的铁轭压缩 体的杨氏弹性模数大于粘结磁体压縮体的杨氏弹性模数，而细铁粉末的硬 度低于粘结磁体粉末的硬度。这是因为在压縮模制的时候细铁粉末发生塑 性变形，因为细铁粉末比较柔软以便能够减少孔，并且所述压縮体的密度 比粘结磁体的密度增加大约10%。所述压缩体的密度增加也依靠所述材料 粉末的颗粒形状和颗粒大小的分布。所述压縮体在热固处理之后的杨氏弹 性模数受到各种因素影响，所以很难使得在一体模制期间由不同材料粉末 形成的压縮体的杨氏弹性模数完全地彼此一致。为此，优选地，弹性回复 差别的公差建立在其中在所述压縮体内不引起裂缝的范围内。特别地，当 在压缩模制和热固处理之后的细铁粉末与粘结磁体粉末之间的杨氏弹性 模数的差别从所述差别的60% (所述差别是普遍差别且在此差别情况下容 易产生裂缝)减少至所述差别的l/3时，残余应力不超过允许应力并且不 会产生裂缝。因此，热固处理后的软磁轭部件优选地限制为所述粘结磁体 轭部件的100%至120%。以下描述为什么限制软磁体粉末在质量上的增加不大于参考值的10%的原因。如果引起所述粘结磁体粉末和软磁体粉末的弹性回复量彼此一 致，那么就不需要调整粉末的供给。然而，如上所述，各种因素影响弹性
回复量，粉末的供给调整影响所述压縮体的磁性和机械强度。即使使用具 有已经调整的弹性回复的材料粉末，考虑到电机的磁体转子的各种特性， 对于软磁体粉末的增加优选地设置为质量上不大于10%的调整余地。在质 量上调整余地的上限定为10%的原因是因为经受过热固处理的软磁轭部件 的杨氏弹性模数被限制为所述粘结磁体部件的杨氏弹性模数的100%至 120%，从而不可避免地增加了所述软磁体粉末的硬度，因此可以将调整余 地降低到在使用传统的细铁粉末的情况下的调整余地的一半。以下将描述 为什么将调整余地降至一半的原因。如上所述，细铁粉末的维氏硬度大约 为所述粘结磁体粉末的维氏硬度的一半，所述粘结磁体粉末具有相对较大 的压缩体的弹性回复。另一方面，当除了纯铁的任何添加剂混合或与所述 细铁粉末反应时，充分使得所述软磁体粉末的整体或平均硬度加倍，明显 地降低了粉末的压缩性，从而急剧地降低了软磁性和机械强度。为了避免 上述，优选地，将所述软磁体粉末的硬度限制为不大于所述粘结成分的硬 度的1.5倍，通过增加所述压缩体的密度补偿的弹性回复量的不足。为了实现上述，要求软磁体粉末最多增加10%。为此，优选地，在质量上软磁 体粉末增加定为小于参考值的10% 。总之，所述细铁粉末指纯铁粉末，将高压气体或水流喷射到流经孔的 熔融金属和合金上和将所产生的粉末进行脱碳还原处理产生所述纯铁粉 末。因为细铁粉末光滑表面和球形及其极好的压缩性，所述细铁粉末几乎 不包括在其中的孔且流动性极好。由此，所述细铁粉末是由简单生产过程 制造的纯金属，从而不会改变其硬度。因为通过研磨和热固具有改善的磁 性的高硬度合金可以获得所述粘结磁体粉末，使用例如熔体纺丝或薄带连 铸的迅速淬火方法获得所述的改善的磁性，所以在没有减弱磁性的情况 下，很难将硬度减少到典型铁粉末的一半。优选地，考虑到电机输出，在 主要作为后轭的所述铁轭的侧面上、而不是在所述粘结磁体的侧面上调整 可以引起磁性减弱的弹性回复量。换言之，优选地，在没有明显地降低软磁性能和所述铁轭的压縮性的 情况下，将比细铁粉末具有更高硬度的软磁合金粉末添加到细铁粉末中以 便平均地增加弹性回复量。可以使用硅铁粉碎粉末、铁基非晶体(非晶形) 体、纳米晶软磁材料、不锈钢、铸铁等作为添加到所述细铁粉末内的粉末。
可以调整添加到所述软磁轭部件的高硬度软磁合金粉末的量使得在热固 之后的软磁轭部件的杨氏弹性模数等于所述粘结磁体部件的杨氏弹性模 数的100%至120%。然而，当将上述粉末添加到所述软磁轭部件时，在质量上添加到所述软磁轭部件的高硬度软磁合金粉末的量为大约3%至30%。通过以下等式计算添加的高硬度软磁体粉末的比(在质量上的百分比)-高硬度软磁体粉末的比(在质量上的百分比)二粉碎粉末的质量/ (细铁粉末的质量+粉碎粉末的质量)xioo。由此，本发明的第三实施例提供了软磁轭一体粘结磁体，其中在包括 粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面上 使这两种粉末相互连接的情况下，将这两种粉末一体压縮模制，其中所述软磁体粉末包括由从包括在质量上为细铁粉末的3%至30%的硅铁、铁基非 晶体合金、纳米晶软磁材料、不锈钢和铸铁的组中选择的一种或更多种材 料组成的粉末。添加到所述细铁粉末中的粉末的硬度优选地不小于Hv300， 更优选地不小于Hv600。优选地，有待混合的粉末的直径小于或等于所述 细铁粉末的直径从而混合的粉末没有成为裂缝的起因。添加粉末的硬度Hv 设定为不小于300，优选地不小于600的原因是因为尽可能大地减少用于 调整弹性回复的量的相对于细铁粉末所添加粉末的量，所述细铁粉末容易 获得且具有极好的磁性和压缩性。当添加的量小时，所添加的粉末的硬度 越高，弹性回复量就越大。此外，所添加的粉末具有的软磁性(即，磁导 率和饱和磁通密度)越高，即使在压縮模制之后维持所述高软磁性就越长 久。由此，粉末，特别是例如具有高硬度和极好的磁性的硅铁、铁基非晶 体合金、纳米晶软磁材料、不锈钢和铸铁的粉碎粉末优选地用于与所述细 铁粉末混合。在热固之后的所述粘结磁体和软磁体轭相对于压縮模制之后的所述 压缩体的尺寸膨胀0. 3%。通过热固所述粘结磁体和软磁体轭的膨胀量主要 根据所添加的粘结材料的种类和量改变。如果在热固处理之前与在热固处 理之后之间的差别很大，考虑到所述热固处理之后的膨胀系数，优选地调整在所述铁轭的侧面上的弹性回复量。和与本发明的第二实施例中的细铁粉末相混合的高硬度软磁合金粉末一样，可以将具有高硬度和电阻的材料混合其中。如果使用高硬度混合
粉末的话，可以获得与本发明的第二实施例相同的弹性回复调整效果。如 果混合粉末也具有高电阻的特征，那么获得的效果是特别是在当电机高速旋转的时候降低涡流损失(eddy current loss)。提出硅、二氧化硅、碳 化硅、三氧化二铝、氧化镁等作为具有高硬度和电阻的材料。可选地，可 以将经过绝缘处理的包括铬、钼、钒、钩、钴等的铁基合金粉末添加到所 述细铁粉末中。由具有高硬度和电阻的材料组成的粉末的混合量在质量上 占3%至30%。优选地，所述添加剂的硬度Hv不小于300，更优选地，所述 所述添加剂的硬度Hv不小于600。优选地，所述粉末的直径小于或等于所 述细铁粉末的直径，并且在所述细铁粉末内均匀分配使得混合粉末不会变 成裂缝的原因。由此，本发明的第四实施例提供一种软磁轭一体粘结磁体，其中在包 括粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面 上使这两种粉末相互连接的情况下，将这两种粉末一体压縮模制，其中所 述软磁体粉末包括从在质量上占所述细铁粉末的3%至30%的硅、二氧化硅、 碳化硅、三氧化二铝、氧化镁组成的组中选择的一种或更多种材料。本发明的第五实施例提供一种软磁轭一体粘结磁体，其中在包括粘结 材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面上使这 两种粉末相互连接的情况下，将这两种粉末一体压縮模制，其中所述软磁 体粉末包括从在质量上占所述细铁粉末的3%至30%的、经过绝缘处理的包 括铬、钼、钒、钨、钴组成的组中选择的一种或更多种材料。为什么将有 待混合的粉末的量在质量上限制为所述细铁粉末的3%至30%的原因是因为 将在热固处理之后的软磁轭部件的杨氏弹性模数调整到所述粘结磁体部 件的杨氏弹性模数的100%至120%。当将上述实施例中的铁轭一体粘结磁体或软磁轭一体粘结磁体中的 任何一个与电机的旋转轴结合时，可以产生电机的磁体转子，所述磁体转 子的强度安全性很高，也适合于高速旋转。当将电机的磁体转子与具有励磁绕组的定子结合时可以产生电机，所 述电机根据定子产生的旋转磁场旋转。在本发明中，优选地，磁体粉末的平均颗粒直径为50um至200um。 优选地，软磁体粉末的平均颗粒直径为lum至100um。因为这两种粉末
具有不同的颗粒直径，所以所述磁体粉末与所述软磁体粉末容易彼此结合 从而增加粘结磁体部件与软磁体部件之间的连接强度，允许产生能够减少空隙或裂缝。更优选地，所述磁体粉末的平均颗粒直径为80 u m至150 u m， 并且所述软磁体粉末的平均颗粒直径为5 u m至50 u m。所需要的磁体粉末为各向同性和/或各向异性R-Fe-B磁体粉末或 Sm-Fe-N磁体的混合粉末。如果残余磁通量密度Br小于0. 4T，例如铁氧 体粘结磁体，则不能为电机提供必要的和充足的转矩。为此，需要使用Br 》0. 8T和矫顽力Hcj^600KA/m的稀土粘结磁体。另一方面，需要通过将铁基非晶体(非晶形)合金粉末、纳米晶软磁 材料、不锈钢、铸铁等作为添加到所述细铁粉末内的粉末，将调整所述软 磁体粉末的电导率不大于20kA/m，饱和磁通量密度Bm不小于1. 4T，和矫 顽力Hc不大于800A/m。电导率不大于20kS/m能够降低与在传统粘结方法 中作为软磁轭的、例如硅钢板的绝缘层压板内的涡流损失相等的涡流损 失。低饱和磁通量Bm密度不能提供必要的和足够的磁通量，并且要求极 度的增加轭的尺寸。特别的，在与本发明类似，使用Br》0.8T的稀土粘 结磁体的情况下，出现上述问题。在电机旋转的时候，过高的矫磁力Hc 明显地降低了磁滞损耗，因此基本上降低了电机效率。考虑到生产率和组装准确性，已经研制了用于一体模制具有软磁轭的 磁体的多种技术。因为插入模制(见专利文献l)要求原料的制造方法具 有高流动性，需要大量的树脂与磁体材料和软磁材料混合。为此，所述磁 体材料与所述软磁材料的质量百分比大约为60%，这在重量上具有优势，而在磁性上较低。另一方面，本发明中的压縮模制能够使所述磁体材料与 所述软磁材料的质量百分比增加为大约98%，从而可以获得具有较高的磁 性的优点。优选地，软磁体粉末覆盖一层绝缘膜。可选地，稀土磁体粉末优选地 覆盖一层绝缘膜。覆盖绝缘膜增加电阻从而在电机旋转的时候降低涡流损 失。将树脂粘合剂(或，粘结材料)作为用于模制磁体转子的原料添加到 磁体粉末和软磁体粉末中，在所述磁体转子中粘结磁体与软磁轭一体模 制。理想地，所述粘结材料包括在质量上为磁体粉末合成物的1%至5%的 热固性树脂和在质量上为软磁体粉末合成物的0. 1%至3%的热固性树脂。 优选地，所述粘结材料是热固性树脂。例如，可以适当地使用环氧树脂、 酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂等。优选地，在所述磁体 粉末中的粘结材料的量在质量上为0.1%至5%，更优选地，在所述磁体粉 末中的粘结材料的量在质量上为1.0%至4%。优选地，在所述软磁体粉末中的粘结材料的量在质量上为0. 1%至3%，更优选地，在所述软磁体粉末 中的粘结材料的量在质量上为0.5%至2°/。。过小量的粘结材料明显地降低 了机械强度。过大量的粘结材料明显地降低了磁性。将软磁体粉末与粘结材料或将磁体粉末(特别是，稀土磁体粉末)与 粘结材料混合形成化合物。所述化合物可以包括抗氧化剂或润滑剂。所述 抗氧化剂防止磁体粉末被氧化以便避免破坏所述磁体的磁性。此外，所述 抗氧化剂有助于在混合和压缩所述化合物时提高热稳定性，从而维持将少 量的粘结材料添加到其上的较好的压塑性。可以使用己知的例如螯合剂的 抗氧化剂，从而与特别是Fe成分的金属离子形成螯形化合物，例如，生 育酚、胺化合物、氨基酸化合物、硝羧酸、联氨化合物、氰基化合物、硫润滑剂改善在混合和压縮所述化合物时的流动性，从而可以获得与添 加到其中的少量粘结材料相同的特征。可以使用已知的例如硬脂酸或其金 属盐、脂肪酸、硅油、各种蜡或脂肪酸的润滑剂。除了上述，可以将各种添加剂例如稳定剂和模制辅助剂添加到其中。 使用混合器或搅拌器混合所述化合物。下面参照图5详细地描述一体模制粘结磁体和软磁轭的装置。将用于 预压縮磁体的压缩模制装置充满主要由粘结材料和具有平均颗粒直径为 50 u m至200 ii m的磁体粉末组成的磁体粉末化合物6，从而在200MPa至 400MPa的压力下进行预压縮。如果所述粘结磁体是各向异性的，在施加电 磁体7等的磁场的同时进行预压縮。在200MPa至400MPa的压力下也使用 用于预压缩磁体的压缩模制将粘结材料和具有平均颗粒直径为l"m至 100 u m的细铁粉末化合物8进行预压縮。为什么在预压縮的时候降低模制 压力的原因是因为在压縮的时候磁体粉末6与软磁体粉末8之间的连接强 度增加。如上所述，通过增加供给的粉末或混合添加剂的比率，所述细铁
粉末化合物8的弹性回复量与磁体粉末6的弹性回复量相等。由于弹性回复量，将粘结磁体的多个预压縮体20和软磁轭的预压縮体21再次放置在腔内合并且在600MPa至1000MPa的模制压力下将其一体 模制(在没有磁场的情况下)，所述模制压力高于预压縮时的压力。因为 在预压縮体的表面上的粉末的密度太低以至于不能粘附使得磁铸件20连 接到软磁铸件21上，尽管根据粉末的颗粒直径，磁体粉末6与软磁体粉 末8之间的界面具有不规则性，然而磁体粉末6与软磁体粉末8之间的界 面彼此紧密接触。为此，在所述界面上的不规则性越大，所述机械连接强 度就越高。可以在所述预压缩体的连接面iio上提前涂覆粘结材料和粘合 剂。通过在压縮之后的热固处理(在热固化炉9中)熔化粘结材料和粘合 剂并且使其渗透入粘结磁体部件1和软磁轭部件2，从而增加在连接面上 的连接强度。因为粘合剂层的厚度被分散并且根据粘合表面的情况改变粘合强度， 所以通过传统的连接方法使用粘合剂很难获得稳定的粘合强度。即使使用 不小于20MPa粘合强度的粘合剂，可以确保粘合区域大约为1/3那么小， 平均可以获得大体上不大于5MPa的粘合强度。另一方面，在本发明中， 确保所述粘结磁体部件与软磁部件粘结的压力遍及所述连接面110，剪切 强度通常稳定地达到不小于10MPa，进一步不小于15MPa。供给到定子线 圈上的励磁电流产生转子的旋转扭矩。在这点上，当将剪切强度施加到粘 结磁体部件和软磁轭部件之间的连接面时，在转子上引起在有关旋转方向 的切向方向上的压力。当旋转速度增加时，拉伸应力也施加到连接界面上。 通过本发明形成的连接界面具有几乎与所述剪切强度和拉伸应力相等的 高强度。如果将本发明应用于电机转子，例如，可能将高剪切强度施加到 所述连接界面上，从而将在所述连接界面上的剪切强度看做以下描述的示 例中的连接强度的指数。图6A显示了在将各向同性粘结磁体粉末的预压缩压力从200 MPa改 变到600 MPa的情况下压縮压力与在所述连接界面上的剪切强度之间的相 关性，且在每种情况下将各向同性粘结磁体粉末与软磁体粉末合并之后采 取600 MPa作为压縮压力。如同6A所示，所述各向同性粘结磁体的预压 縮压力越低，在将各向同性粘结磁体粉末与软磁体粉末进行结合和一体模
制之后获得的在连接面110上的剪切强度就越高。在不大于200 MPa的压力下，不能再保持预压缩体的状，并且大体上会降低所述预压缩体的生产 率。因为所述磁体部件的残余磁通量密度是各向同性的，所以残余磁通量密度不与所述预压縮压力相关。使用添加有在质量上为3%粘合剂的、平均 颗粒直径大约100um的NdFeB粘结磁体粉末的各向同性粘结磁体粉末作 为材料粉末。使用添加有平均直径大约为30um且在质量上为11%、维氏 硬度Hv为700的铁基非晶质合金的、平均颗粒直径大约为30um的细铁 粉末作为软磁体粉末。图6B显示了在将各向同性粘结磁体粉末的预压縮压力从200 MPa改 变到600 MPa的情况下，预压缩压力与在所述连接面上的剪切强度之间的 相关性和预压縮压力与磁体部件的残余磁体量密度之间的相关性，且在每 种情况下将各向同性粘结磁体粉末与软磁体粉末合并之后采取600 MPa作 为压縮压力。如同5所示，因为在一体模制过程中没有施加磁场，所述预 压縮压力越低，在压缩的时候容易打乱在预压缩过程中形成的磁体的定 向，从而降低了残余磁通量密度。为此，对于所述各向异性粘结磁体，当 其经受了在磁场情况下的预压縮过程和在没有磁场情况下的压缩过程时， 优选地，预压縮压力在250 MPa至500 MPa之间，更优选地，由于所述磁 体的磁性与连接强度之间的相容性，预压缩压力在300 MPa至400 MPa之 间。使用添加有在质量上为3%粘合剂的、平均颗粒直径大约80 u m的NdFeB 粘结磁体粉末的各向异性粘结磁体粉末作为材料粉末。使用添加有平均直 径大约为30nm且在质量上为11%、维氏硬度Hv为700的铁基非晶质合金 的、平均颗粒直径大约为30um的细铁粉末作为软磁体粉末。图7和8是当改变所述预压缩压力时在压縮之后获得的在一体压縮体 的压力方向上的横截面上的连接面的照片。图9是图8中的连接面的放大 的照片。在所述照片中的上方向和下方向对应于压縮时候的压力方向。如 图7和8所示，在各向同性粘结磁体和各向异性粘结磁体中，预压缩压力 越小，在所述连接面上的不规则量越多。在所述预压縮压力等于压縮压力 的情况下，几乎不能观察到在所述连接界面上的不规则性。图10A显示了 具有剪切强度的各向同性粘结磁体的预压缩压力与在所述连接面上的不 规则量的相关性。在本发明中，如图7和8中，将磁体粉末与在具有大约 50 u m至100 ii m的不规则量的界面附近内的软磁体粉末结合，以便获得不 小于15 MPa的强连接强度。下面参照图9描述在磁体粉末与软磁体粉末之间的连接面上的不规则 量。在所述代表性照片中沿磁体粉末与软磁体粉末接触的地方画一条曲线 (在附图中的粗线)。此线是连接面。大体上沿所述连接面的不规则中心 画出另一条曲线。画此曲线使得由所述曲线和连接面围绕的面积在左右部 分之间变得相等。将此曲线看做中心线(在图中的暗色区域显示在所述软 磁轭的侧面上的不规则区域(c)和浅色区域显示在所述粘结磁体的侧面 上的不规则区域(a)，并且"a"等于"c")。所述中心线平行于所述中心 线接触所述连接面的峰的位置移动。与上述相似，所述中心线也在相对的 方向上平行移动。通过平行移动所画的两条线之间的距离代表不规则量。 沿具有lmm长度的连接面在所述视场中执行此工作。由此，可以在所述粘结磁体部件与所述软磁轭部件之间获得高连接强 度，从而可以消除增强保护环，所述增强保护环对于传统的粘合剂或一体 模制系统是不可缺少的(将专利文献1和2)。此外，在本发明中，可以在 所述磁体与所述软磁轭之间的整个连接面110获得高压力，从而不将磁体 部件限制为环形，也不仅仅使用环形磁体的内压力支撑所述软磁轭(见专 利文献3和4)。在高于预压缩压力的压力下的压縮模制提供了即使在所述 整体部件本身的连接面之间的100上的高连接强度，与在所述磁体与软磁 轭之间的连接面110的情况相同。根据本发明，因为在预压縮过程期间在充分的磁场内可以将磁体一个 元件接着一个元件地定向，不考虑磁体的磁极数目和磁体尺寸，可以确保 容易且稳定的定向和磁化。即，作为生产用于包括各向异性粘结磁体部件 和软磁轭部件的磁性电路的构件的方法，可以采取一种生产方法，其中使 用主要包括粘结材料的磁体粉末化合物和平均颗粒直径为50 u m至200 y m的磁体粉末在磁场作用下预压缩各向异性粘结磁体构件；此后，在没有 磁场的作用下将所述各向异性粘结磁体部件与主要包括平均颗粒直径为1 iim至lOOlim的软磁体粉末的软磁体粉末化合物一体压縮；和其被热固。使用注重机械强度超过注重磁性的超硬材料用于压縮的模具，并且所述模 具需要形成有一定的厚度或更大的厚度，从而所述模具可以经受住500
MPa至lOOOMPa的压力。为此，在不浪费的情况下，将在电磁体中产生的 磁场输送到所述压缩体的磁体部件上变得很难。然而，在大约300 MPa的 预压縮压力下，可以将具有高饱和磁通量密度和相关磁导率的钢材料作为 注重磁性的模具材料，并且将所述钢材料变薄。由此，可以在所述压缩体 的磁体部件内产生具有统一分配定向和高强度的磁场。例如，当定向径向 各向异性环形磁体时，将所述磁体定向在用于预压缩的模具中，和获得具 有高定向和小磁漏的磁体。在生产设备方面，用于预压缩的压力大约为300 MPa的压床(press machine)比用于压縮的压床更加紧密，和用于所述压床的材料可以使用 更加注重磁性的材料。在最后生产步骤中的500 MPa至1000 MPa的压力下进行压缩模制的 情况下，例如，R-Fe-B粘结磁体部件的密度为5. 5Mg/n/至6. 5Mg/m3，R-Fe-N 粘结磁体部件的密度为5.3Mg/m3至6.2 Mg/m3， Fe粉末的粘结磁体部件的 密度为6, 0Mg/m3至6. 8 Mg/m3。在一体模制之后在不高于250摄氏度的温度下进行热固处理。另外， 如果需要，还进行例如环氧树脂涂层的表面处理。然后，将旋转轴压入和 粘附到所述模具上，最后磁化磁极部件以便产生磁体转子。示例对于本发明的第一实施例，生产如图11A至11F所表示的具有各种形 状磁体的转子。将参考值限定为每单位面积施加的粉末量，在此参考值的 情况下，当分别压縮模制粘结磁体部件与铁轭部件的时候，在所述粘结磁 体部件和所述铁轭部件的压力方向上的厚度彼此相等。相对于参考值，仅 仅增加了由于形成铁轭部件所供给的细铁粉末量。结果，在具有如同11C 中所示的结构的转子中的所述粘结磁体部件的承压面的横截面与所述铁 轭部件的承压面的横截面几乎彼此相等的条件下，当每单位面积供给的细 铁粉末的量在不小于参考值且不大于参考值的1.02倍的范围内时，在所 述铁轭内不产生裂缝。当每单位面积供给的细铁粉末的量为所述参考值的 1.01倍时，在热固处理之后的各个连接强度进行比较，和可以获得19.6 MPa的最高剪切强度。以下，所述铁轭部件的横截面与所述磁体部件的横 截面的比被认为是所述铁轭的横截面比。另外，以下，每单位面积施加的 铁粉末量与所述参考值的比被认为是所述铁轭的最优粉末供给比，通过每 单位面积施加的铁粉末量可以获得最高连接强度。使用添加有在质量上为3%的粘合剂的、平均颗粒直径大约为80u m的NdFeB各向异性粘结磁体粉 末作为所述磁体粉末的材料粉末。使用具有大约30um的平均颗粒直径的 细铁粉末作为软磁粉末。所述粘结磁体粉末和所述细铁粉末的预压縮压力 分别为300 MPa。在一体模制的时候所述压缩压力为800 MPa。在一体模 制之后在200摄氏度的温度下进行热固处理。在图11A至11F中所表示的具有各种形状的磁体的转子中可以获得所 述铁轭的横截面比与最优供给比之间的相关性。当所述磁体部件和所述铁 轭是由多个部件构成时，总计多个部件中的每个部件的横截面和供给粉末 量。结果，如图12所示，我们发现，只要所述横截面比的下限大约为1， 所述铁轭部件的最优粉末供给比与所述铁轭部件的横截面比的二次方成 比例。在最优粉末供给比的情况下，在所述粘结磁体与所述铁轭之间的连 接面的附近不会产生裂缝，并且连接强度可以高至大约为20 MPa。对于本发明的第二实施例，将具有高硬度的软磁合金粉末添加到细铁 粉末中以便在没有明显地降低所述铁轭的软磁性和可压縮模制性的情况 下调整弹性回复量。将作为硬软磁合金粉末的铁基非晶体合金研磨成颗粒 直径不大于50um的粉末(硬度Hv为700和平均颗粒直径为30ii m)，然 后将其添加到细铁粉末(硬度Hv为IOO和平均颗粒直径为30um)中，其 在质量上的增量为5%至最高为30%。将在质量上为1%的树脂粘合剂与各自 的细铁粉末混合以便生产化合物。以一种方式测量在压縮模制之后的每个 化合物的弹性回复量使得直径为30um和厚度为20腿的试样在800 MPa 的压力下被压縮，然后在200摄氏度的温度下经受热固处理，计算与所述 成形铸模相关的压缩体的直径。结果，如图13所示，在热固处理之后的 压縮体的杨氏弹性模数与弹性回复量和铁基非晶体合金粉末的添加比都 成正比。换言之，如图14所示，我们发现，所述铁基非晶体合金粉末的 添加比与在热固处理之后的细铁粉末的压缩体的弹性回复量成正比，其中 将铁基非晶体合金粉末添加到细铁粉末的压縮体中。即，例如，当所述粘 结磁体的弹性回复量为0. 6%时，添加到细铁粉末中的铁基非晶体合金粉末 在质量上为20%，由此弹性回复量相等，因此在一体模制之后即使没有调 整供给的粉末量，也不会产生裂缝。
权利要求
1、一种铁轭一体粘结磁体，在所述铁轭一体粘结磁体中，在包括粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的细铁粉末相互接触的连接面上使这两种粉末相互接合的状态下，将这两种粉末一体压缩模制，其中所述铁轭的质量比参考值大1％至20％，限定所述参考值使得在铁轭部件和粘结磁体部件分别压缩模制的情况下，在按压方向上所述铁轭部件的厚度和所述粘结磁体部件的厚度彼此相同。
2、 一种软磁轭一体粘结磁体，在所述软磁轭一体粘结磁体中在包括 粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁体粉末相互接触的连接面上 使这两种粉末相互接合的状态下，将这两种粉末一体压縮模制，其中软磁轭部件的杨氏弹性模数是粘结磁体部件的杨氏弹性模数的100% 至120%。
3、 根据权利要求2中所述的软磁轭一体粘结磁体，其中在质量上软磁 轭的质量也大于参考值，但是不比参考值多出10%，限定所述参考值使得 在分别压缩模制软磁轭和粘结磁体的情况下，在按压方向上软磁轭部件的 厚度和粘结磁体部件的厚度彼此相等。
4、 根据权利要求2中所述的软磁轭一体粘结磁体，其中 所述软磁体粉末包括细铁粉末；和在质量上为3%至30%的从由硅铁、铁基非晶体合金、纳米晶软磁材料、不锈钢或铸铁组成的组中选择的一种 或更多种材料组成的粉末。
5、 根据权利要求2中所述的软磁轭一体粘结磁体，其中所述软磁体粉末包括细铁粉末；和在质量上为3%至30%的从由硅、 二氧化硅、碳化硅、三氧化二铝和氧化镁组成的组中选择的一种或更多种 材料组成的粉末。
6、 根据权利要求2中所述的软磁轭一体粘结磁体，其中所述软磁体粉末包括细铁粉末；和在质量上为3%至30%的铁基合金 粉末，所述铁基合金粉末包括从由铬、钼、钒、钨和钴组成的组中选择的 一种或更多种成分，所述铁基合金粉末经过绝缘处理。
7、 一种电机的磁体转子，包括根据权利要求2至6中的任一项所述的软磁轭一体粘结磁体。
8、 一种电机，包括具有励磁绕组的定子，和根据由定子产生的旋转磁场旋转的转子，其中所述转子是用于根据权利要求7的电机的磁体转子。
全文摘要
本发明涉及一种软磁轭一体粘结磁体，在所述软磁轭一体粘结磁体中在包括粘结材料的磁体粉末和包括粘结材料的软磁粉末相互接触的连接面上使这两种粉末相互连接的同时，将这两种粉末一体压缩模制。软磁轭部件和粘结磁体部件构造使得当将软磁轭部件和粘结磁体部件分别压缩模制时，一旦释放压缩力，所述软磁轭部件和所述粘结磁体部件的弹簧回复量相等。
文档编号H02K1/27GK101401278SQ200780007418
公开日2009年4月1日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月1日
发明者三田正裕, 增泽正宏, 相牟田京平, 谷川茂穗 申请人:日立金属株式会社