[发明专利]转子磁体、电动机和步进电动机

说明书

本发明涉及一种转子磁体和一种电动机。

正如所熟知的，永久磁体用途广泛，并且在使用中，永久磁体作为电子设备(特别是小型电动机)的组成元件保持重要的位置，尤其是作为转子磁体。永久磁体的性能已经逐年提高，并且其磁性材料已经从阿尔尼科铁铝镍钴合金改变成铁氧体磁体，此外，近年来，已经采用了具有更大磁通量密度的材料，如钐-钴(SmCo)系磁体或钕铁硼(NdFeB)系磁体。

众所周知，永久磁体的广泛使用是多样化的，并且在使用中，永久磁体作为电子设备的组成部件保持重要的位置，特别是小尺寸电动机，尤其是作为转子磁体。永久磁体的性能逐年进步，其磁性材料已经从铝镍钴合金变化为铁氧体，近年来，已经采用了具有更大磁通量密度的材料，如钐钴(SmCo)系列磁体或钕-铁-硼(NdFeB)系列磁体。

作为这些永久磁体，众所周知的是通过烧结来自金属元素的复合体构成的烧结体或通过把磁粉和树脂粉末(树脂粉末作为粘结剂)混练并成型其混合物构成的树脂粘结磁体(日本专利公开No.87634/1994中更常用)。

一般来说，认为磁性各向异性磁体的磁体性能高于磁性各向同性磁体的磁体性能。各向异性NdFeB系列磁体的最大能积(BHmax)大于各向异性SmCo系列磁体的最大能积，所以，即使以小的形状形成磁体，也可以提供更高的磁能，并且在希望获得相同的磁能量时，磁体尺寸可以减小。从不同的观点来看，在使用各向异性SmCo系列磁体的情况下，与各向异性NdFeB系列磁体相比，磁体尺寸不能减小。

然而，在使用各向异性的NdFeB系列磁体作为电动机的转子磁体时，由于其磁粉大(尺寸：100-200微米)，引起磁粉在磁体中密度的偏差，因此，引起在各个极处产生磁通量的偏差。

即，在意欲使转子磁体尺寸减小时，产生增大转子磁极偏差的问题，在电动机中不应该存在这样的问题。

为了解决上述问题，通过在树脂粘合剂中混合SmFeN磁粉并把其混合物以希望的形状成型，形成根据本发明的电动机用转子磁体。此外，将包含上述转子磁体的转子设置在根据本发明的电动机中。所以，转子和电动机可以小型化，同时提高转子中磁极位置的精确度。

图1是根据本发明的一种实施方案的部分剖开透视图；和

图2是表示根据本发明的一个实施方案的转子磁体组装到步进电动机用转子上的状态的截面图。

本发明的一个实施方案的解释将给出如下。图1表示通过以圆筒形形成转子磁体所形成的步进电动机用转子磁体。通过把各向异性的SmFeN(一般称为铁钐氮化物、钐铁氮或氮化钐铁等)的粉末与作为粘结剂的环氧树脂或聚酰胺树脂捏合然后成型，已经生产了本发明中所用的转子磁体材料。在某些情况下可以使用低熔点金属(Zn、Pb或焊料)作为结合剂。各向异性的SmFeN(磁粉)的粉末具有颗粒的形状，其尺寸最大约10微米。偶尔，上述各向异性的NdFeB系列磁粉是成块的，粉末尺寸为100-200微米。即，各向异性SmFeN磁粉的尺寸为各向异性NdFeB系列磁粉尺寸的1/10-1/20。在根据本发明的转子磁体中，因为磁粉的颗粒尺寸小，磁粉致密且均匀填充。

转子磁体密度约4.8g/cm³并小于各向异性NdFeB系列转子磁体的密度5.4g/cm³。这在增大牵入扭矩、降低电动机重量、减小惯性方面是有效的。

在本实施方案中，通过捏和91重量％各向异性SmFeN磁粉、9重量％的聚酰胺树脂作为粘结剂和改性材料，然后在磁场中注射成型所生产的粘合磁体已经用作转子磁体。上述各向异性SmFeN磁粉的组成大致如下：Sm(钐)22重量％、Fe(铁)67重量％和N(氮)2重量％。磁体中磁粉的体积含量为56.9％，最大能积(BHmax)为100.03×10³J/m³(焦耳/立方米)。此外，当所述磁体用四磁极磁化时，磁体的表面磁通量约为0.35T(特斯拉)。顺便提一下，包含93重量％的各向异性SmCo1-5系列磁粉的磁体的最大能积约为64×10³J/m³(焦耳/立方米)。