Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ringmagneten, ein Verfahren zu seiner Herstellung, einen den Magneten verwendenden Läufer, einen Rundläufer, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ringmagneten zu schaffen. Die erfindungsgemäßen Ringmagneten haben eine hohe Effizienz und ein hohes Drehmoment, und die Aufgabe der Erfindung kann ein genaueres Steuern der Ausrichtung des Magnetpulvers gelöst werden, aus dem der Ringmagnet besteht.

Der erfindungsgemäße Ringmagnet ist so beschaffen, daß er ein Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung in einer Größenordnung von nicht weniger als 50 Vol.-% oder mehr aufweist. Vorzugsweise sollte das Ausrichtungsverhältnis 60 Vol.-% oder mehr, noch bevorzugter 80 Vol.-% oder mehr betragen.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Ringmagneten, der aus einem harten magnetischen Material gefertigt ist, wobei das Ausrichtungsverhältnis in der in der Radialrichtung ausgebildeten magnetischen Vorzugsrichtung an der mittleren Position zwischen den Polen 60 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise 80 Vol.-% und im günstigsten Fall 90 Vol.-% oder mehr beträgt. Die Position in der Mitte zwischen den Polen wird nachstehend als Polmittenposition bezeichnet. Diese Position ist in den Fig. 1 und 2 durch das Bezugszeichen 2 bezeichnet.

Überdies betrifft die vorliegende Erfindung einen aus einem harten magnetischen Material gefertigten Ringmagneten, bei dem das Ausrichtungsverhältnis in der an der Polmittenposition senkrecht ausgerichteten magnetischen Vorzugsrichtung 20 Vol.-% oder weniger, vorzugsweise 10 Vol.-% oder weniger und im günstigsten Fall 5 Vol.-% oder weniger beträgt.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus einem harten magnetischen Material gefertigten Ringmagneten, bei dem das Ausrichtungsverhältnis in der in der radialen Richtung ausgebildeten magnetischen Vorzugsrichtung an der Polmittenposition 60 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise 80 Vol.-% oder mehr und im günstigsten Fall 90 Vol.-% oder mehr beträgt und bei dem die Spannung einer Sinuswelle am äußersten Umfang des Magneten 10% oder weniger und vorzugsweise 5% oder weniger beträgt.

Der erfindungsgemäße Ringmagnet weist mindestens vier Magnetpole auf, das Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung beträgt an der Polmittenposition 50 Vol.-% und vorzugsweise 70 Vol.-% und der vorstehend erwähnte Bereich des Ausrichtungsverhältnisses liegt innerhalb von 5°, vorzugsweise 1 bis 4°.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer, bei dem der vorstehend beschriebene Ringmagnet um eine Wellentrommel des Läufers angeordnet ist und der Magnet durch einen Klebstoff oder eine metallurgische Verbindung mit der Trommel verbunden ist, wobei das Streckungsdrehmoment 5% oder weniger, vorzugsweise 2% oder weniger und im günstigsten Fall 1% oder weniger beträgt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Rundläufer mit einem Polgehäuse und dem vorstehend beschriebenen, in dem Polgehäuse angeordneten Läufer. Der Rundläufer wird vorzugsweise als Positionierungsmotor verwendet.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ringmagneten geschaffen, das die Ausrichtung von kreisförmig in einem Magnetfeld angeordnetem Pulver aus einem harten magnetischen Material sowie das Formen des in eine ringförmige Form, wie eine Metallform, gefüllten Pulvers unter Druck in der Axialrichtung und das Anlegen eines Magnetfelds an das Pulver durch mehrere, in gleichmäßigen Abständen um den Umfang der ringförmigen Metallform angeordnete Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfelds umfaßt, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtungen so gesteuert werden, daß das Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung an der Polmittenposition (Bezugszeichen 2 in den Fig. 1 und 2) 50 Vol.-% oder mehr beträgt.

Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Ringmagneten aus einem Pulver aus einem harten magnetischen Material durch Ausrichten des Pulvers in einem Magnetfeld geschaffen, das den Schritt des Formens des in eine ringförmigen Form gefüllten Pulvers unter Druck in der Richtung der Achse des Rings und den Schritt des Anlegens eines Magnetfelds mittels mehrerer, um den Umfang der Form angeordneter Magnetfelderzeugungseinrichtungen umfaßt, wobei eine erste Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen (7 gemäß Fig. 1) entsprechend der Anzahl der Pole der Einrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet ist und eine zweite Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen (7' gemäß Fig. 1) in bezug auf die beiden Enden in der radialen Richtung des Rings an der Polmittenposition ausgerichtet ist.

Ferner wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ringmagneten aus einem Pulver aus einem harten magnetischen Material durch Ausrichten des Pulvers in einem Magnetfeld geschaffen, das den Schritt des Formens des in eine ringförmigen Form gefüllten Pulvers unter Druck in der Richtung der Achse der ringförmigen Farm und den Schritt des Anlegens eines Magnetfelds mittels mehrerer um den Umfang der Form angeordneter Magnetfelderzeugungseinrichtungen umfaßt, wobei eine erste Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen entsprechend den Polen der Einrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet ist, eine zweite Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen in bezug auf die beiden Enden in der Radialrichtung des Ringmagneten an der Polmittenposition ausgerichtet ist und die magnetische Stärke des Magnetfelds in der Radialrichtung so gesteuert wird, daß sie größer als auf den beiden Seiten ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Ringmagneten erzeugt jede der Magnetfelderzeugungseinrichtungen mit vier oder mehr Polen vorzugsweise ein Magnetfeld in der Richtung, die der des von der daneben liegenden erzeugten entgegengesetzt ist, und sie erzeugt ein Magnetfeld in der gleichen Richtung wie der des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung in der gegenüberliegenden Position erzeugten, das Pulver aus hartem magnetischen Material wird in seiner Axialrichtung druckgeformt, worauf das Anlegen eines Magnetfelds durch die Einrichtung folgt, und die Ausrichtung der Einrichtung wird so eingestellt, daß das Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung innerhalb eines Bereichs von 5° oder weniger 50 Vol.-% oder mehr beträgt.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Läufers mit einer Wellentrommel geschaffen, um die ein Ringmagnet angeordnet ist, das den Schritt der Herstellung des Ringmagneten gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren und die Erzeugung eines einstückigen Körpers durch Verbinden des Ringmagneten mit der Trommel mittels eines Klebstoffs oder durch eine metallurgische Verbindung umfaßt.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds durch mehrere, um den Umfang einer Ringform angeordnete Magnetfelderzeugungseinrichtungen geschaffen, wobei die Magnetfelderzeugungseinrichtungen in regelmäßigen Abständen und in bezug auf die Radialrichtung des Ringmagneten auch an beiden Enden in der Radialrichtung des Ringmagneten angeordnet sind.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch eine Magnetfelderzeugungseinrichtung mit um eine ringförmige Form angeordneten Magnetfelderzeugungseinrichtungen geschaffen, wobei eine erste Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen (7 gemäß Fig. 1) entsprechend der Anzahl der Pole in regelmäßigen Intervallen angeordnet ist, eine zweite Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen (7' gemäß Fig. 1) an Positionen in der Radialrichtung des Rings und an der Polmittenposition an beiden Enden in der Radialrichtung oder an beiden Enden der ersten Gruppe von Einrichtungen vorgesehen ist, wodurch die Magnetfeldstärke in der Radialrichtung höher als an den beiden Enden ist.

Bei der vorstehend erwähnten Magnetfelderzeugungsvorrichtung sind die Magnetfelderzeugungseinrichtungen parallel zur Achse des Ringmagneten über deren gesamte Länge angeordnet, wobei die Anzahl der Pole 4 oder mehr beträgt und die Magnetfelderzeugungseinrichtungen so ausgerichtet sind, daß sie Magnetfelder in der gleichen Richtung wie die ihnen gegenüberliegenden Magnetfelderzeugungseinrichtungen erzeugen.

Durch vorliegende Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Ringmagneten geschaffen, bei der eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung mehrere um den Umfang der Ringform angeordnete Magnetfelderzeugungseinrichtungen aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Ringmagneten umfaßt die Erzeugung einer Pulverzusammensetzung mit einer gewünschten Partikelgröße, die eine NdFeB-Verbindung enthält (ein Teil oder das gesamte Nd kann durch andere Seltenerdmetalle, wie Dy, ersetzt werden, ein Teil oder das gesamte Fe kann durch Co ersetzt werden, und ein Teil oder das gesamte B kann durch andere Elemente, wie andere halbmetallische Elemente, ersetzt werden, die Verbindung kann mit N dotiert sein, etc.), das Ausrichten der Zusammensetzung in der magnetischen Vorzugsrichtung in dem Magnetfeld, das Formen der Zusammensetzung unter Druck und das Sintern des Formstücks. Dann wird das Formstück gesintert, um einen Ringmagneten oder Bogenmagneten zu erzeugen.

Es gibt Ringmagnete, bei denen sich die spezifischen Richtungen der magnetischen Vorzugsrichtung entlang der Umfangsrichtung des Magneten sinuswellenförmig verändern. Derartige Magnete haben auf ihren Oberflächen eine hohe Magnetfluxdichte, und es ist möglich, den Streufluß am inneren oder äußeren Umfang der Magnete klein einzustellen.

Bei der Herstellung gesinterter Körper wird das magnetische Pulver nach der Konditionierung der Partikelgröße des magnetischen Pulvers ausgerichtet. Wenn die Richtung der Ausrichtung oder die Magnetfeldstärke unzureichend sind, ist die Ausrichtung des Pulvers unzureichend.

Wenn sich die Oberflächenmagnetfluxdichte sinuswellenförmig verändert, ist das Streckungsdrehmoment eines derartige Magnete nutzenden Polgehäuses klein, und die Induktionsspannung wird höher. Eine Maßnahme zur Steigerung der Effizienz eines Rundläufers, für den ein Läufer des Oberflächenmagnettyps verwendet wird, ist, die Magnetisierungsrichtung sinuswellenförmig einzustellen. Bei diesem Verfahren sind die höheren harmonischen Wellen klein und der Eisenverlust kann reduziert werden.

Um die Magnetisierungsrichtung sinuswellenförmig einzustellen, ist es wesentlich, einen anisotropen Magneten zu verwenden, dessen magnetisches Pulver in einer bestimmten Richtung ausgerichtet ist, und das anisotrope magnetische Pulver sinuswellenförmig auszurichten.

Der Ringmagnet sollte einen Abschnitt aufweisen, dessen Ausrichtungsrichtung sinuswellenförmig ist, wenn der Magnet in der Umfangsrichtung gedreht wird. Ein Ausrichtungsjoch ist so konstruiert, daß es sie sinuswellenförmige Ausrichtung erzeugt, wodurch die Magnetfeldstärke und die Magnetfeldrichtung optimiert werden.

Nach dem vorstehend erläuterten Konzept konstruierte Ringmagnete haben die folgenden Eigenschaften.

• 1. Bestimmte Teile der Kristalle des Pulvers sind abwechselnd in Radialrichtung und der zur oben genannten Richtung senkrechten Richtung ausgerichtet, um mindestens zwei Pole zu erzeugen.
• 2. Der Ausrichtungsgrad des Pulvers mit einem in der gleichen Richtung wie der in der Radialrichtung ausgerichteten magnetischen Vorzugsrichtung ausgerichteten Kristall ist geringfügig kleiner als der des Pulvers mit einem in der gleichen Richtung wie die in der Umfangsrichtung ausgerichtete magnetische Vorzugsrichtung ausgerichteten Kristall oder stimmt annähernd mit ihm überein.
• 3. Ein Verhältnis (A2/A1) des Volumens (A2) des magnetischen Pulvers, dessen Kristallrichtung senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung ist, von 1/20 oder weniger auf der Grundalge des maximalen Volumens (A1) des Pulvers mit einer mit der magnetischen Vorzugsrichtung mit einem Winkel übereinstimmenden Kristallrichtung (an der Polmittenposition).
• 4. Das Streckungsdrehmoment des Läufers, für den der Magnet verwendet wird, beträgt 1% oder weniger.
• 5. Die Röntgenstrahldiffraktionsstärke des entlang der Radialrichtung in einer mit der magnetischen Vorzugsrichtung übereinstimmenden Richtung ausgerichteten kristallinen Pulvers ist geringfügig niedriger als die eines entlang der Umfangsrichtung mit der magnetischen Vorzugsrichtung übereinstimmend ausgerichteten kristallinen Pulvers oder stimmt annähernd mit dieser überein.
• 6. Die Größe einer entlang des äußeren Umfangs des Ringmagneten gemessenen Wellenkomponente mit Ausnahme der Grundwelle der Oberflächenmagnetfluxdichte beträgt 10% oder weniger.

Bei einem Oberflächenmagnetläufer wird im allgemeinen ein bogenförmiger oder ringförmiger Magnet als Läufer verwendet. Als Läufermagnete werden gesinterte Magnete oder gebondete Magnete verwendet. Da bei gesinterten Magneten der Wert Br (die Restfluxdichte) und der Wert Hc (die Koerzitivkraft) höher als bei gebondeten Magneten sind, werden die gesinterten Magnete verwendet, wenn eine hohe Induktionsspannung erforderlich ist oder ein Motor bei einer Temperatur von mehr als 100°C verwendet wird.

Die Partikelgrößenverteilung des gesinterten magnetischen Pulvermaterials wurde auf 3 bis 10 Mikrometer eingestellt, und dann wurde die magnetische Ausrichtungsbehandlung zur Ausrichtung des Pulvers ausgeführt. Der Magnet ist ein tetragonaler Kristall, und die magnetische Vorzugsrichtung ist die c-Achse.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Aufbaus einer Ausrichtungsform und der Spulen zur Erzeugung eines Magnetfelds. An einem Einlaß 4 für das magnetische Material sind Spulen 7, 7' angeordnet. An der Polmittenposition wird ein Magnetfeld 5 erzeugt, und außerhalb der Polmittenposition wird ein Magnetfeld 6 erzeugt.

Eine aus einer wärmebeständigen Legierung, beispielsweise nicht magnetischen austenitischem Stahl, gefertigte Hülse ist am äußeren Umfang des Einlasses 4 für das magnetische Material angeordnet. Die Mittelachse 9 wird aus einem harten magnetischen Material oder aus einem nicht magnetischen Material gefertigt, und bei diesem Beispiel wurde die wärmebeständige Legierung als Mittelachse verwendet.

Die gestrichelten Linien 2, 6 zeigen die c-Achse, die die magnetische Vorzugsrichtung ist; die in der Radialrichtung ausgerichteten gestrichelten Linien 2 an der Polmittenposition sind die c-Achse; und die gestrichelten Bögen 6 außerhalb der Polmittenpositionen zeigen die c-Achse. Daher ist die c-Achse in den Bereichen unterhalb der Spulen 7 in der Umfangsrichtung ausgerichtet, und die c-Achse ist in den Bereichen zwischen den Spulen 7 in einem vorgegebenen Verhältnis in der Radialrichtung ausgerichtet, so daß die Mitte zwischen den Spulen erzeugt wird. Durch Einstellen der Positionen der Spulen 7, 7' kann das Ausrichtungsverhältnis der c-Achse in der Radialrichtung an der Polmittenposition erheblich gesteigert werden.

Obwohl in Fig. 1 vier Pole gezeigt sind, werden derartige Ausrichtungsjoche auch bei Ringmagneten mit drei oder mehr Polen verwendet. Gemäß Fig. 1 werden für einen Pol vier Spulen verwendet, wobei die Anzahl durch den Wert eines Ausrichtungsmagnetfelds des magnetischen Pulvers festgelegt wird. Das Pulver sollte mindestens 8.000 Oe aufweisen. Wenn ein stärkeres Magnetfeld benötigt wird, sollte der Durchmesser der Spulen 7, 7' größer eingestellt werden, um den durch sie fließenden Strom zu steigern.

Gemäß Fig. 1 hat der Materialeinlaß 4 einen Innendurchmesser von 2 mm und einen Außendurchmesser von 40 mm, der Durchmesser einer Spule beträgt 2, 0 mm, und die Dicke der Hülse beträgt 0,5 mm.

Für einen Pol wurden vier Spulen angeordnet, zwei der Spulen wurden in der Radialrichtung an der Position der Mitte zwischen den Polen bzw. an der Polmittenposition angeordnet, und die anderen Spulen 7' wurden neben den vorstehend erwähnten Spulen 7 angeordnet. Die Anzahl der neben den in Radialrichtung angeordneten Spulen angeordneten Spulen kann zwei oder drei betragen. In dieser Beschreibung bezeichnet 7 eine erste Gruppe von Magnetfelderzeugungseinrichtungen, und die Spulen 7' bilden eine zweite Magnetfeldeinrichtung.

Das Pulver aus magnetischem Material wurde in die Hülse 8 gefüllt und dann in der Hülse durch Vibration dicht gepackt. Zum Erhalt eines Formstücks mit einer Dichte von 70% wurde das Pulver anschließend durch eine Preßmaschine unter einem Druck von ca. 1 t/cm² in der Axialrichtung geformt, während in den Spulen Strom floß.

Das Formstück wurde aus der Hülse 8 der Form entnommen und dann bei 1100°C gesintert, um einen gesinterten Körper mit einer Dichte von 90% zu erzeugen. Dann wurde der Körper bearbeitet, um einen Ringmagneten mit einer gewünschten Form zu erhalten. In dem resultierenden, gesinterten Körper bleibt das magnetische Pulver unverändert.

Durch dieses Verfahren kann die Ausrichtung der c-Achse des Pulvers in der Radialrichtung an der Polmittenposition auf 80 Vol.-% und sogar 90 Vol.-% oder mehr gesteigert werden. Wenn nur die Spulen 7 in der Radialrichtung in der Mitte zwischen den Polen angeordnet sind, beträgt das Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung entlang der Umfangsrichtung zwischen den Mitten der Pole 80 Vol.-% oder mehr, die Feldstärke an der Polmittenposition ist gering, und die Magnetstärke entlang der Umfangsrichtung ist unzureichend.

Wenn die Spulen 7' neben den mittleren Spulen 7 angeordnet sind, wie in Fig. 1 gezeigt, ist die magnetische Feldstärke an der Polmittenposition ausreichend hoch. Diese Anordnung von Spulen wird nicht nur bei den in Fig. 1 gezeigten vier Polen verwendet, sondern auch bei Ringmagneten mit vielen Polen, wie achtpoligen Ringmagneten oder zehnpoligen Ringmagneten.

Bei diesem Beispiel betrug das Ausrichtungsverhältnis in der magnetischen Vorzugsrichtung an der Polmittenposition 80 Vol.-% oder mehr, in der in bezug auf die Umfangsrichtung senkrechten Richtung 20 Vol.-% oder weniger und in der Umfangsrichtung zwischen den Polmitten 90 Vol.-% oder mehr. Der Bereich, in dem das Ausrichtungsverhältnis an der Polmittenposition in der Radialrichtung 80 Vol.-% oder mehr beträgt, liegt in einem Bereich von 15°.

Die Schritte bis zum Sintern können für ein Verfahren zur Herstellen von gebondeten Magneten angewendet werden. Die gebondeten Magneten werden statt durch Formen unter Druck durch Erwärmen eines geformten Gemischs aus einem magnetischen Pulvermaterial und Harz in dem Magnetfeld auf eine zum Erweichen des Harzes ausreichende Temperatur hergestellt.

Die Ausrichtung des magnetischen Pulvers nach dem Druckformen in einer Ausrichtungsform und nach dem Sintern kann durch einen Röntgenstrahldiffraktionsanalyse untersucht werden.

Dieses Verfahren wird verbreitet verwendet, doch eine Probenplattform (ein Goniometer) für das Verfahren für Ringmagneten wurde neu konstruiert. Zur Untersuchung einer zylindrischen Probe ist das Goniometer mit einem X-, Y-Antriebsmechanismus und einem Drehmechanismus versehen.

Der Fehler des Drehwinkels wurde so gesteuert, daß er weniger als 0,1° betrug, und die Breite der Röntgenstrahlenquelle (die Einfallbreite des optischen Röntgenstrahlensystems zur Bewertung der Ausrichtung; je größer die Breite, desto geringer wird die Auflösung der Winkel) wurde auf weniger als 1° gesteuert, so daß der Röntgenstrahl zur Bewertung der Ausrichtung die gewölbte Oberfläche des Ringmagneten bestrahlen konnte. Die Ausrichtung des magnetischen Pulvers, aus dem der Ringmagnet besteht, kann mittels dieses Verfahrens untersucht werden. Wenn die Ausrichtung in der Mitte zwischen den Polen oder auf den Seiten der Pole entsprechend der Anzahl der Pole unterschiedlich ist, hängt die Beugungsstärke von den Winkeln ab.

Der Außen- und der Innendurchmesser des in Fig. 1 gezeigten Magnetpulvereinlasses 4 wurden unter Berücksichtigung eines Schrumpfens des Formstücks zum Zeitpunkt des Sinters und bei der Bearbeitung zur Entfernung der Spannung des Erzeugnisses nach der Ausrichtungsverarbeitung und dem Sintern konstruiert. Dies bedeutet, daß die Größe der Einlässe 4 größer als die die Größe des Endprodukts ist.

Die Position, an der der Strom zum Anlegen eines Magnetfelds aus dem in Fig. 1 gezeigten Ausrichtungsjoch fließt (die anderen Bereiche als die den Spulen 7, 7' gegenüberliegenden), ist wesentlich; die Position der Spulen und die Größe des Stroms entscheiden über die Verteilung der Stärke des Magnetfelds und die Richtung des Magnetfelds.

Die Position der Spulen 7, 7' sollte auf der Grundlage des Innendurchmessers und des Außendurchmessers des Rings und der Stärke des Magnetfelds für die Ausrichtung verändert werden. Wenn die in Fig. 1 gezeigte Spulenanordnung gewählt wird, wird selbst in der Polmittenposition ein hohes Ausrichtungsverhältnis realisiert, so daß eine hohe Leistung des Magneten und eine geringe Spannung der Wellenform in der Oberflächenmagnetfluxdichtenwellenform erwartet werden kann.

Gemäß Fig. 1 befinden sich Spulen 7 an dem Winkel der Mitte zwischen den Polen bzw. der Polmittenposition, und es befinden sich auch Spulen 7' auf beiden Seiten der vorstehend erwähnten Spulen 7. Die Magnetstärke in der Mitte der Pole und die magnetische Verteilung kann durch diese Anordnung der Spulen optimiert werden. So ändern beispielsweise der Abstand der Spulen zu dem Magneten, der Durchmesser der Spulen und der Abstand zwischen den Spulen 7 den Vektor des Magnetfelds an der Position des Magneten, und unter diesen Umständen sollte durch Simulationen, etc. eine optimale Konstruktion verwirklicht werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausrichtungsjoch wird zum Einstellen des magnetischen Pulvers in der Richtung des Magnetfelds verwendet, wenn jedoch die Anordnung des Ausrichtungsjochs ungeeignet ist, ist die Bewertung der Ausrichtung der Magnete durch eine Röntgenstrahluntersuchung der resultierenden Magnete erheblich anders. Wenn bei optimierter Spulenposition ein optimales Ausrichtungsjoch konstruiert wird, können mit dem Ausrichtungsjoch Ringmagnete hergestellt werden, wobei Magnete realisiert werden, die die in Fig. 4 gezeigte Röntgenstrahldiffraktionsstärkenverteilung aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der magnetischen Vorzugsrichtung, d. h. der c-Achse des erfindungsgemäßen Ringmagneten. Die Polmitte zwischen den Polen ist als Polmittenposition definiert, an der sich die Ausrichtungsrichtung (die der Ausrichtung in der magnetischen Vorzugsrichtung entsprechende Richtung) in der Mitte zwischen den Polen in der Umfangsrichtung ändert, wie in Fig. 2 gezeigt. Als Polmittenabstand ist der Abstand zwischen der Mitte der Pole und der nächsten Mitte der Pole definiert.

Die Position zwischen den Mitten der Pole ist die Position, an der die gestrichelten Linien die gleiche Richtung wie die Umfangsrichtung (die gleiche Richtung wie die magnetische Vorzugsrichtung) haben. Dies bedeutet, daß die Ausrichtungsrichtungen zwischen der Mitte der Pole und in der Mitte der Pole in bezug auf die Radialrichtung oder Umfangsrichtung senkrecht zueinander sind.

Obwohl die gestrichelten Linien in Fig. 2 eine grobe Darstellung sind, ist es schwierig, 100% des magnetischen Pulvers in den Richtungen entlang der Linien auszurichten. Die Partikelgröße des Pulvers beträgt einige Mikron. Da die Form der Partikel des Pulvers nicht gleichmäßig ist und das Formstück unter Druck in einem Magnetfeld gepreßt wird, ist es schwierig, sämtliche miteinander in Kontakt stehenden magnetischen Pulverpartikel in der Richtung des Magnetfelds auszurichten.

Die magnetische Vorzugsrichtung der mittels der Magnetfelderzeugungsvorrichtung erhaltenen Ringmagnete ist in Fig. 2 gezeigt. Der Ringmagnet 1 gemäß Fig. 2 weist in der Mitte 2 zwischen den Polen eine Ausrichtungsrichtung und eine andere Richtung als die in der der Mitte 2 auf. Die gestrichelten Linien sind diagrammartig, und normalerweise werden Magnete in dieser Richtung magnetisiert. Die vier Pole gemäß (a) und die acht Pole gemäß (b) haben die gleichen Ausrichtungsrichtungen.

Fig. 3 zeigt eine diagrammartige Zeichnung der Ausrichtung der magnetischen Vorzugsrichtung eines zehnpoligen Ringmagneten, für den die in Fig. 1 gezeigte Spulenanordnung verwendet wurde, wobei die Ausrichtung gemäß Fig. 3 nach dem Sintern und Bearbeiten erhalten wurde.

Die durchgehende Linie zeigt die Röntgenstrahldiffraktionsstärke (relativer Wert) in einer zur c-Achse senkrechten Ebene, und die gestrichelte Linie zeigt die Röntgenstrahldiffraktionsstärke (relativer Wert) in einer zur c-Achse parallelen Ebene. Die Ausrichtung des magnetischen Pulvers nach der Ausrichtungsbehandlung in einer Ausrichtungsform und dem Sintern kann durch ein Röntgenstrahldiffraktionsanalyseverfahren untersucht werden. Das genaue Verfahren ist das gleiche wie das vorstehend erwähnte.

Als Zentrum der Mitte zwischen den Polen ist die Position definiert, an der die Mitte eines durch die Mitte zwischen den Polen und der nächsten Mitte zwischen den Polen gebildeten Winkels angeordnet ist. Bei dem zehnpoligen Magneten ändert sich die Ausrichtung, wie in Fig. 3 gezeigt, alle 36°. Die durch die durchgehenden Linien dargestellten Segmente mit einer hohen Stärke zeigen, daß der größte Teil des magnetischen Pulvers in der Radialrichtung des Ringmagneten ausgerichtet ist, und die durch die gestrichelten Linien dargestellten Segmente mit hoher Stärke zeigen, daß der Großteil des magnetischen Pulvers in der Umfangsrichtung des Ringmagneten ausgerichtet ist.

Gemäß Fig. 3 sind die durch durchgehende Linien gezeigten Stärken bei 0°, 36° und 72° hoch, aber an den Winkeln zwischen den vorstehend genannten Winkeln beträgt die Stärke null. Das bedeutet, daß an diesen mittleren Positionen zwischen den Polen kein magnetisches Pulver vorhanden ist, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.

Ferner befindet sich im Zentrum der Mitte zwischen den Polen kein magnetisches Pulver, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Es ist offensichtlich, daß die Stärke im Zentrum der Mitten höher als an der Polmittenposition ist. Dies bedeutet, daß das ausgerichtete Magnetfeld an den Polmittenpositionen ausreichend ist. Die in Fig. 3 durch die vertikale Linie gezeigte Stärke repräsentiert das Volumen des magnetischen Pulvers. Daher ist das Volumen des in der Radialrichtung ausgerichteten magnetischen Pulvers größer als das des in der Umfangsrichtung ausgerichteten magnetischen Pulvers.

In Fig. 4 zeigt die Ausrichtungsverteilung in der Richtung von der Innenseite zur Außenseite des wie gemäß Fig. 3 bewerteten Ringmagneten. Die Ausrichtung in der Mitte (null Grad gemäß Fig. 3) entspricht der am äußeren Umfang, die ein Wert gemäß Fig. 3 ist. Daher stimmen die Ausrichtungen auf der inneren und der äußeren Seite überein.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausrichtungsjoch hat auf der inneren Umfangsseite eine kleinere magnetische Stärke. Da die innere Seite des Umfangs dem Ausrichtungsmagnetfeld und der Magnetfeldrichtung genügt (das Mindestmagnetfeld beträgt 8.000 Oe), besteht fast kein Unterschied hinsichtlich der Radialrichtung der Tiefe.

Der vorstehend erwähnte Ringmagnet wird vorzugsweise für Motorenläufer verwendet, da er ein kleines Streckungsdrehmoment und eine hohe Induktionsspannung aufweist.

Die Ausrichtung kann statt durch eine Röntgenstrahldiffraktionsanalyse auch durch eine Strukturanalyse unter Verwendung eines Elektronenmikroskops, etc. untersucht werden. Ferner existieren weitere Verfahren zur Untersuchung der Ausrichtung, wie eine Hysteresekurvenmessung oder ein VSM (Vibrationsprobenmagnetometer) basierend auf dem Kerr-Effekt, eine magnetische Strukturuntersuchung mittels des Kerr-Effekts, eine Elektronenstrahlrefraktionsanalyse, die Rutherford-Rückstreuung, etc.

Fig. 5 zeigt die Magnetfeldstärke an der Polmittenposition bei einer Feldstärke von mindestens 10.000 Oe. Zwei Spulen an der Polmitte wird ein großer elektrischer Strom zugeführt. Wenn unter diesen Bedingungen ein zehnpoliger Ringmagnet hergestellt wird, hat er die in Fig. 5 gezeigte Ausrichtung.

Wie aus einem Vergleich von Fig. 5 mit Fig. 3 hervorgeht, ist die Stärke an der Polmittenposition höher als bei dem in Fig. 3 dargestellten Magneten. Es ist ersichtlich, daß der Bereich der Regionen mit der Stärke null gemäß Fig. 5 größer als gemäß Fig. 3 ist.

Wenn die Ausrichtung in der Mitte der Pole mit der im Zentrum der Polmitten übereinstimmt oder größer ist, wird das Streckungsdrehmoment klein, und der maximale Wert der Oberflächenmagnetfelddichte wird maximal. Diese Wirkung der Spulenanordnung ist nicht nur bei gesinterten Magneten, sondern auch bei gebondeten Magneten zu finden.

Wenn NbFeß-Kettenverbindungen oder SmFeN- Kettenverbindungen mittels Spritzguß oder Druckguß hergestellt werden, wird die vorstehend erwähnte Spulenanordnung verwendet, so daß das Magnetfeld in der Polmittenposition gesteigert wird, um einen Magneten mit einem niedrigen Streckungsdrehmoment zu erhalten. Dieses Ergebnis ist nicht nur bei zehnpoligen Magneten zu finden, sondern bei sämtlichen Magneten mit mindestens drei Polen.

Fig. 6 zeigt einen Fall, in dem den beiden Spulen in der Mitte der Pole ein kleiner Strom zugeführt wurde. Dieses Ergebnis repräsentiert eine Magnetfeldverteilung in einem Fall, in dem an den beiden Seiten neben den Spulen an der Polmittenposition keine Spulen vorgesehen sind. Dies bedeutet, daß die Spulen an den Seiten in der Umfangsrichtung nicht versetzt sind. Dieser Fall zeigt, daß die Stärke der durchgehenden Linien höher als die der gestrichelten Linien ist. Ferner ist die durch die gestrichelten Linien dargestellte Stärke an der Polmittenposition nicht null ist. Das liegt daran, daß die magnetische Stärke an der Polmittenposition klein ist.

Fig. 7 ist eine diagrammartige Zeichnung, die die Beziehung zwischen dem Streckungsdrehmoment eines zehnpoligen Ringmagneten und der Röntgenstrahldiffraktionsstärke zeigt, wobei die Röntgenstrahldiffraktionsstärke das Volumen des magnetischen Pulvers repräsentiert, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.

Wie in den Fig. 3, 5, 6 gezeigt, verändert sich der Strom um die Polmittenposition entsprechend dem durch die Spulen fließenden Stroms. Es ist besser, das Volumen des magnetischen Pulvers zu verringern, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Wenn das in der Umfangsrichtung ausgerichtete magnetische Pulver an der Polmittenposition zunimmt, steigt das Streckungsdrehmoment.

Zur Steuerung des Streckungsdrehmoments auf 5% oder weniger sollte die Stärke in der Umfangsrichtung ausgerichteten c-Achse in der Mitte der Pole 10 oder weniger betragen, und zur Steuerung des Streckungsdrehmoments auf 1% oder weniger sollte die Stärke der in der Umfangsrichtung ausgerichteten c-Achse an der Polmittenposition 5 oder weniger betragen. Das bedeutet, daß das Volumen des in der Umfangsrichtung ausgerichteten magnetischen Pulvers an der Polmittenposition auf der Grundlage von 100 des Gesamtvolumens des magnetischen Pulvers 5 oder weniger beträgt. Anders ausgedrückt, kann das Streckungsdrehmoment auf 5% oder weniger gesteuert werden, wenn das Volumen des in der Richtung der c-Achse ausgerichteten magnetischen Pulvers auf etwa 5 oder weniger (1/20 in der Diametralrichtung) gesteuert wird.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Oberflächenmagnetfluxdichtenwellenspannung und der Röntgenstrahldiffraktionsstärke des magnetischen Pulvers zeigt, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.

Die Oberflächenmagnetfluxdichte an der äußeren Oberfläche des Ringmagneten wurde durch ein Hall-Element gemessen, in dem der Ringmagnet gedreht wurde. Der für diese Messung verwendete Aufbau ist in Fig. 9 gezeigt.

Der zehnpolige Ringmagnet 11 wurde an einer Welle 12 befestigt, die durch einen weiteren Motor gedreht wurde, um die Oberflächenmagnetfluxdichte mittels eines Hall-Elements zu messen. Der Abstand zwischen dem Hall-Element und der Oberfläche des Magneten betrug 0,1 bis 0,2 Mikrometer.

Die Wellenspannung repräsentiert nur Komponenten, aus denen die Grundwellenkomponenten aus den gesamten Wellen der Oberflächenfluxdichte entfernt wurde, und das Verhältnis der Dehnung in der gesamten Welle ist in Fig. 8 gezeigt. Je größer das Volumen des magnetischen Pulvers ist, dessen c-Achse in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist, desto größer wird die Wellenformspannung. Um ein Streckungsdrehmoment von 5% oder weniger zu erhalten, sollte die Spannung auf 10% oder weniger gesteuert werden.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht eines Rundläufers, für den der vorstehend beschriebene Läufer verwendet wird. Die Welle 12 ist aus einem harten magnetischen oder nicht magnetischen Material, wie dem vorstehend erwähnten unlegierten oder rostfreien Stahl gefertigt.

Die Ringmagnete 1 wurden mit einem Harzklebstoff an der Welle 12 befestigt.

Das Polgehäuse 13 hat einen aus einer Siliciumstahlplatte gefertigten Kern mit dem in Fig. 10 gezeigten Aufbau. (Nicht dargestellte) Spulen sind um die Joche des Polgehäuses gewickelt. Ein Läufer wird in den Hohlraum des Polgehäuses eingesetzt, um den Rundläufer zu erzeugen.

Der Rundläufer gemäß diesem Beispiel ist besonders für einen Positionierungsmotor mit einem Durchmesser von ca. 50 bis 100 mm geeignet. Dieser Motor ist für Wechselstrom-Servomotoren zum Transportieren und Anordnen von Siliciumplättchen und für Kopftreibervorrichtungen für Festplattentreibervorrichtungen geeignet. Durch die vorliegende Erfindung werden Motoren mit einem kleinen Streckungsdrehmoment und hoher Effizienz geschaffen, und die Motoren können zweckmäßig für industrielle Anwendungen, Kraftfahrzeuge und als Transport- und Positioniermotoren im Bereich der Halbleitervorrichtungen, etc. verwendet werden.