永磁电动机、永磁电动机的制造方法和永久磁铁.pdf

本发明提供永磁电动机、其制造方法及要使用的永久磁铁，其允许通过由具有预定标准形状的多个永久磁铁元件的组合体制得永久磁铁实现制造效率的极大增加。收容在存在于永久磁铁1的转子芯7中的狭缝9中的永久磁铁4通过将多个标准磁铁10装配在一起而构成，所述标准磁铁10为各自具有标准形状的永久磁铁元件。所述狭缝9成形为适合标准磁铁10的组合体的形状。

权利要求书
1.  一种永磁电动机，其包含定子、转子和各个形成在所述定子或所述转子中并构造成收容永久磁铁的收容孔，
其中各个所述收容孔被成形为使得适合于多个标准磁铁的组合体的形状，所述多个标准磁铁各自为具有标准形状的永久磁铁元件，且
其中各个所述收容孔收容所述标准磁铁的组合体。

2.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁具有不同磁性能。

3.  根据权利要求2所述的永磁电动机，其中对于单个标准磁铁指定的矫顽力水平和剩余磁通密度的组合规定了各种所述不同磁性能。

4.  根据权利要求3所述的永磁电动机，其中随着要收容在收容孔中的永久磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的矫顽力水平越高。

5.  根据权利要求3所述的永磁电动机，其中具有不同磁性能的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：在所述组合体中，指定为更高矫顽力水平的标准磁铁布置在指定为更低矫顽力水平的标准磁铁的外侧。

6.  根据权利要求2所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁被根据磁性能标记颜色。

7.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁具有不同尺寸。

8.  根据权利要求7所述的永磁电动机，其中随着要收容在收容孔中的永久磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的尺寸越小。

9.  根据权利要求7所述的永磁电动机，其中具有不同尺寸的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：更小尺寸的标准磁铁布置在更大尺寸的标准磁铁的外侧。

10.  根据权利要求1所述的永磁电动机，
其中所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且
其中所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴朝向同一方向的状态收容在各个所述收容孔中。

11.  根据权利要求1所述的永磁电动机，
其中所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且
其中所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴的方向连续改变以满足海尔贝克阵列磁化的状态收容在各个所述收容孔中。

12.  根据权利要求10所述的永磁电动机，其中在所述多个标准磁铁装配并收容在各个所述收容孔中之后，施加与朝向同一方向的所述c轴平行的磁场，从而磁化各个所述多个标准磁铁。

13.  根据权利要求10所述的永磁电动机，其中对于各个所述多个标准磁铁，其c轴方向部分与其它轴方向部分成形为可辨识地不同。

14.  根据权利要求13所述的永磁电动机，其中对于各个所述多个标准磁铁，c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短。

15.  根据权利要求14所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为柱体形状，其高度方向被视为c轴方向。

16.  根据权利要求15所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为长方体，其c轴方向的边比其它轴方向的边更长或更短。

17.  根据权利要求13所述的永磁电动机，其中在相对于所述c轴方向呈垂直的一个表面与另一表面上，所述多个标准磁铁各自分别包含卡合部和卡合接受部，以使得在相邻标准磁铁之间所述卡合部与所述卡合接受部卡合。

18.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中在所述多个标准磁铁的组合体中相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层。

19.  根据权利要求18所述的永磁电动机，其中所述绝缘层配置于与在所述永磁电动机中产生的磁场的方向呈平行的各边界处。

20.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中形成各个所述收容孔的外周部的形状被形成为适合于所述多个标准磁铁的组合体的形状。

21.  根据权利要求1所述的永磁电动机，
其中在从所述多个标准磁铁的收容方向观察时各个所述收容孔具有扇型形状横截面，且
其中所述多个标准磁铁以使得相邻标准磁铁的位置关系按照所述扇型形状横截面进行设定的方式装配成组合体。

22.  根据权利要求1所述的永磁电动机，
其中所述多个标准磁铁以被成形为使得适应各个所述收容孔的组合体的状态相互固定，且
其中相互固定的所述多个标准磁铁的组合体被收容在各个所述收容孔中。

23.  根据权利要求22所述的永磁电动机，
其中在所述多个标准磁铁的组合体中的相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层，且
其中相邻标准磁铁通过配置于其各边界处的所述绝缘层而固定。

24.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁单个且依次地收容在各个所述收容孔中，并在各个所述收容孔中装配以形成适合于各个所述收容孔的形状。

25.  根据权利要求1所述的永磁电动机，
其中对尚待装配成所述组合体的所述多个标准磁铁进行第一阶段磁化，
其中将已进行所述第一阶段磁化的所述多个标准磁铁进行装配并以所述组合体的状态收容在各个所述收容孔中，且
其中对收容在各个所述收容孔中的所述多个标准磁铁的组合体进行第二阶段磁化。

26.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中通过将填充剂填充入各个所述收容孔中，从而将收容在各个所述收容孔中的所述多个标准磁铁固定至所述收容孔。

27.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中所述收容孔沿转子芯的轴向形成。

28.  根据权利要求1所述的永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为Nd基稀土类磁铁。

29.  一种永磁电动机的制造方法，用于制造根据权利要求1～28中任一项所述的永磁电动机。

30.  根据权利要求29所述的永磁电动机的制造方法，
其中所述多个标准磁铁各自通过以下步骤制造：
将磁铁原料粉碎成磁铁粉末；
制备所述磁铁粉末与粘合剂的混合物；
将所述混合物成形为片状并获得生片；
对所述生片施加磁场用于磁场取向；
将所述生片分割成各自具有所述标准形状的片件；和
将被分割成各自具有所述标准形状的片件的所述生片进行烧结。

31.  根据权利要求29所述的永磁电动机的制造方法，
其中所述多个标准磁铁各自通过以下步骤制造：
将磁铁原料粉碎成磁铁粉末；
制备所述磁铁粉末与粘合剂的混合物；
将所述混合物成形为片状并将所述混合物的片状分割成各自具有所述标准形状的生片；
对所述生片施加磁场用于磁场取向；和
烧结所述生片。

32.  一种永久磁铁，其收容在根据权利要求1～28中任一项所述的永磁电动机中。

说明书永磁电动机、永磁电动机的制造方法和永久磁铁
技术领域
本发明涉及永磁电动机、所述永磁电动机的制造方法和要收容在所述永磁电动机中的永久磁铁。
背景技术
近年来，对于在混合动力车、硬盘驱动器等中使用的永磁电动机，要求小型轻量化、高功率化和高效率化。所述永磁电动机的实例包括旋转磁场型电动机，其中永久磁铁布置在转子中；和旋转电枢型电动机，其中永久磁铁布置在定子中。特别地，具有埋设入其转子内的永久磁铁的内部永磁电动机(IPM电动机)，由于除了由在线圈和永久磁铁之间的吸力/斥力引起的磁铁扭距之外还能获得磁阻转矩，因此优选用在需要高输出性能的混合动力车或电动车的这种驱动电动机中。
埋设入这种IPM电动机的转子中的永久磁铁例如常规上分割为多个小型的磁铁，以防止磁性能由于涡流的产生而劣化(参见例如日本特开2009-142091和特开2009-44819号公报)。具体地，日本特开2009-44819号公报提出了在埋设入转子中之后分割永久磁铁、从而即使用具有分割的永久磁铁的构造，也不降低电动机的制造效率的方法。
日本特开2006-261433号公报提出了不是由单一特性的永久磁铁而是由具有不同特性的多种磁铁复合而形成的复合磁铁来构造埋设入转子中的永久磁铁、从而降低制造成本的技术。
相关技术
专利文献
专利文献1：日本特开2009-142091号公报(第9～10页，图6)
专利文献2：日本特开2009-44819号公报(第6页，图1～3)
专利文献3：日本特开2006-261433号公报(第7～8页，图2)
发明内容
本发明待解决的问题
如在上述专利文献1～3中论述的IPM电动机那样，在具有埋设入转子或定子内的永久磁铁的这种类型的永磁电动机的转子或定子中形成狭缝(收容孔)。单独准备加工成适应狭缝的形状的永久磁铁，且将所准备的永久磁铁收容在狭缝内。
在永磁电动机中形成的狭缝的形状根据电动机的尺寸、标准或类型而不同。因此，常规上首先将狭缝设计成具有适合于永磁电动机的型号等的合适形状，然后制造具有适应该狭缝的形状的永久磁铁。也就是说，必须对每个永磁电动机制造具有独特形状的永久磁铁，以使得永久磁铁收容在其中，这导致了低制造效率。可以预先批量制造较大尺寸的永久磁铁，且随后加工该较大尺寸的永久磁铁并修正其形状，从而可制造各种形状的永久磁铁。然而，该情形引起制造工序增加且原料产率下降。
在专利文献1记载的IPM电动机中，永久磁铁被分割成多个永久磁铁段。然而，在专利文献1中的磁铁首先制造成其形状合适地适应狭缝的形状，且随后在收容于狭缝中之前，将具有合适形状的磁铁分割成多个磁铁段。因此，专利文献1的磁铁还涉及如下问题，必须根据收容永久磁铁的永磁电动机而制造不同设计形状的永久磁铁。
在专利文献2记载的IPM电动机中，永久磁铁在收容于狭缝中之后被分割，从而类似于专利文献1的永久磁铁，必须制备适应狭缝的形状。因此，仍然存在根据收容永久磁铁的永磁电动机而制备不同形状的永久磁铁的麻烦。
在专利文献3记载的IPM电动机中，如在专利文献3的段落0045和图2中所示，将永久磁铁压缩并成型以具有由布置在其内侧和外侧上的不同磁性能类型的磁铁构成的双层结构。也就是说，类似于专利文献1和2，在专利文献3记载的技术中，仍然必须制备其形状适应狭缝形状的永久磁铁。因此，专利文献3的磁铁仍然涉及如下问题，必须根据收容永久磁铁的永磁电动机而制造不同设计形状的永久磁铁。
设计本发明以解决上述常规问题。本发明的一个目的在于提供永磁电动机、所述永磁电动机的制造方法和收容在所述永磁电动机中的永久磁铁，其使得极大的提高了制造效率。本发明构造成使得收容在永磁电动机的收容孔中的永久磁铁由具有预定标准形状的多个永久磁铁元件(标准磁铁)的组合体构成，且所述收容孔的形状设计成适合于多个标准磁铁的组合体的形状。由此，使用各自具有相同形状的多个标准磁铁可用于形成各种类型的永磁电动机用永久磁铁，且可免除根据永磁电动机的类型而制造不同形状的单一实体的永久磁铁的需要。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供永磁电动机，其包含定子、转子和各个形成在所述定子或所述转子中并构造成收容永久磁铁的收容孔，其中各个所述收容孔被成形为使得适合于多个标准磁铁的组合体的形状，所述多个标准磁铁各自为具有标准形状的永久磁铁元件，且其中各个所述收容孔收容所述标准磁铁的组合体。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁具有不同磁性能。
本发明还提供永磁电动机，其中对于单个标准磁铁指定的矫顽力水平和剩余磁通密度的组合规定了各种所述不同磁性能。
本发明还提供永磁电动机，其中，随着要收容在收容孔中的永久 磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的矫顽力水平越高。
本发明还提供永磁电动机，其中具有不同磁性能的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：在所述组合体中，指定为更高矫顽力水平的标准磁铁布置在指定为更低矫顽力水平的标准磁铁的外侧。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁被根据磁性能标记颜色。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁具有不同尺寸。
本发明还提供永磁电动机，其中随着要收容在收容孔中的永久磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的尺寸越小。
本发明还提供永磁电动机，其中将具有不同尺寸的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：更小尺寸的标准磁铁布置在更大尺寸的标准磁铁的外侧。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且其中所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴朝向同一方向的状态收容在各个所述收容孔中。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且其中所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴的方向连续改变以满足海尔贝克阵列(Halbach-array)磁化的状态收容在各个所述收容孔中。
本发明还提供永磁电动机，其中，在所述多个标准磁铁装配并收容在各个所述收容孔中之后，施加与朝向同一方向的所述c轴平行的磁场，从而磁化各个所述多个标准磁铁。
本发明还提供永磁电动机，其中对于各个所述多个标准磁铁，其c轴方向部分与其它轴方向部分成形为可辨识地不同。
本发明还提供永磁电动机，其中，对于各个所述多个标准磁铁，c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为柱体形状，其高度方向被视为c轴方向。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为长方体，其中c轴方向的边比其它轴方向的边更长或更短。
本发明还提供永磁电动机，其中，在相对于所述c轴方向呈垂直的一个表面与另一表面上，所述多个标准磁铁各自分别包含卡合部和卡合接受部，以使得在相邻标准磁铁之间所述卡合部与所述卡合接受部卡合。
本发明还提供永磁电动机，其中在所述多个标准磁铁的组合体中的相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层。
本发明还提供永磁电动机，其中所述绝缘层配置于与在所述永磁电动机中产生的磁场的方向呈平行的各边界处。
本发明还提供永磁电动机，其中形成各个所述收容孔的外周部的形状被形成为适合于所述多个标准磁铁的组合体的形状。
本发明还提供永磁电动机，其中在从所述多个标准磁铁的收容方向观察时各个所述收容孔具有扇型形状横截面，且其中所述多个标准磁铁以使得相邻标准磁铁的位置关系按照所述扇型形状横截面进行设定的方式装配成组合体。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁以被成形为使得适应各个所述收容孔的组合体的状态相互固定，且其中相互固定的所述多个标准磁铁的组合体被收容在各个所述收容孔中。
本发明还提供永磁电动机，其中在所述多个标准磁铁的组合体中的相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层，且其中相邻标准磁铁通过配置于其各边界处的所述绝缘层而固定。
本发明还提供永磁电动机，所述所述多个标准磁铁单个且依次地收容在各个所述收容孔中，并在各个所述收容孔中装配以形成适合于各个所述收容孔的形状。
本发明还提供永磁电动机，其中对尚待装配成所述组合体的所述多个标准磁铁进行第一阶段磁化，其中将已进行所述第一阶段磁化的所述多个标准磁铁进行装配并以所述组合体的状态收容在各个所述收容孔中，且其中对收容在各个所述收容孔中的所述多个标准磁铁的组合体进行第二阶段磁化。
本发明还提供永磁电动机，其中通过将填充剂填充入各个所述收容孔中，从而将收容在各个所述收容孔中的所述多个标准磁铁固定至所述收容孔。
本发明还提供永磁电动机，其中所述收容孔沿转子芯的轴向形成。
本发明还提供永磁电动机，其中所述多个标准磁铁各自为Nd基稀土类磁铁。
本发明提供永磁电动机的制造方法，用于制造所述永磁电动机。
本发明提供永磁电动机的制造方法，其中所述多个标准磁铁各自通过以下步骤制造：将磁铁原料粉碎成磁铁粉末；制备所述磁铁粉末与粘合剂的混合物；将所述混合物成形为片状并获得生片；对所述生片施加磁场用于磁场取向；将所述生片分割成各自具有标准形状的片件；和将被分割成各自具有所述标准形状的片件的所述生片进行烧结。
本发明提供永磁电动机的制造方法，其中所述多个标准磁铁各自通过以下步骤制造：将磁铁原料粉碎成磁铁粉末；制备所述磁铁粉末与粘合剂的混合物；将所述混合物成形为片状并将所述混合物的片状分割成各自具有所述标准形状的生片；对所述生片施加磁场用于磁场取向；和烧结所述生片。
本发明提供永久磁铁，其收容在所述永磁电动机中。
发明效果
根据本发明的永磁电动机，要收容在所述永磁电动机的收容孔中的永久磁铁由各自具有标准形状的永久磁铁元件(标准磁铁)的组合体构成。另外，所述收容孔的形状设计成适合于所述多个标准磁铁的组合体的形状。由此，使用具有相同形状的多个标准磁铁就可应对各种类型的永磁电动机用永久磁铁的形成。因为使用这样制备的永久磁铁可免除根据永磁电动机的类型而制造形状不同的单一实体的永久磁铁的需要，所以可显著提高制造效率。
另外，通过改变标准磁铁的组合方式，与以单一实体形成复杂形状的永久磁铁的情况相比较，可更容易地形成复杂形状的永久磁铁。
另外，在根据晶界扩散法加入Dy、Tb等以改善永久磁铁的矫顽力的情况下，可通过使Dy、Tb等附着到各标准磁铁的表面而使Dy、Tb等均匀地扩散到各标准磁铁的全体中。也就是说，所述晶界扩散法可在不需要测量在其内部的磁性能的情况下确保标准磁铁的恒定品质。另一方面，Dy、Tb等的扩散距离不能延伸到达并非由标准磁铁的组合体构成的常规大型永久磁铁内部的晶界相。因此，上述这种常规永久磁铁为获得品质保证需要测量其内部的磁性能。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁具有不同磁性能。由此，通过根据永久磁铁的预期最终用途(例如，用于混合动力汽车、空调、硬盘等)而从不同磁性能中选择合适的磁性能，合适磁性能的永久磁铁可由具有合适磁性能的多个标准磁铁的组合体制成。
另外，根据本发明的永磁电动机，对于单个标准磁铁指定的矫顽力水平和剩余磁通密度的组合规定了各种所述不同磁性能。由此，通过根据永久磁铁的预期最终用途(例如，用于混合动力汽车、空调、硬盘等)而从不同磁性能中选择合适的一种，合适磁性能的永久磁铁可由具有合适磁性能的多个标准磁铁的组合体制成。
另外，根据本发明的永磁电动机，随着要收容在收容孔中的永久磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的矫顽力水平越高。由此，可在永久磁铁保持其所需功能的状态(也就是，即使涡流引起温度升高，永久磁铁也可保持大于相反磁场的矫顽力的状态)下降低Dy或Tb的加入量和制造成本。
另外，根据本发明的永磁电动机，将具有不同磁性能的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：在所述组合体中，指定为更高矫顽力水平的标准磁铁布置在指定为更低矫顽力水平的标准磁铁 的外侧。由此，可在永久磁铁保持其所需功能的状态(也就是，即使涡流引起温度升高，永久磁铁也可保持大于相反磁场的矫顽力的状态)下降低Dy或Tb的加入量和制造成本。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁被根据磁性能标记颜色。由此，即使所述多个标准磁铁具有不同磁性能，使用者也可由其外观容易地辨识各标准磁铁的磁性能。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁具有不同尺寸。由此，通过根据收容孔的形状选择合适尺寸的标准磁铁，合适尺寸的标准磁铁的组合体可形成其形状能被制成适合于收容孔可能具有的任何形状的永久磁铁。
另外，根据本发明的永磁电动机，随着要收容在收容孔中的永久磁铁的部位被视为越靠近在所述永磁电动机内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给所述永久磁铁的所述部位的标准磁铁的尺寸越小。由此，可在不降低所述永久磁铁的生产率的情况下进一步降低在所述永久磁铁中出现的涡流的水平。
另外，根据本发明的永磁电动机，将具有不同尺寸的所述多个标准磁铁以如下方式组合并装配成组合体：在所述组合体中，更小尺寸的标准磁铁布置在更大尺寸的标准磁铁的外侧。由此，可在不降低所述永久磁铁的生产率的情况下进一步降低在所述永久磁铁中出现的涡流的水平。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴(易磁化轴)朝向同一方向的状态收容在各个所述收容孔中。由此，当进行磁化时，与对于多个标准磁铁各自使用各向同性磁铁的情况和对于装配成其c轴朝向各种方向的组合体的多个标准磁铁各自 使用各向异性磁铁的情况相比较，可显著改善上述永久磁铁的磁性能。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁各自为各向异性磁铁，且所述多个标准磁铁的组合体以其中所述多个标准磁铁装配成其c轴(易磁化轴)的方向连续改变以满足海尔贝克阵列(Halbach-array)磁化的状态收容在各个所述收容孔中。由此，所述多个标准磁铁可装配成满足海尔贝克阵列，其使得永久磁铁能够产生更强的磁场。
另外，根据本发明的永磁电动机，在所述多个标准磁铁装配并收容在各个所述收容孔中之后，施加与朝向同一方向的所述c轴平行的磁场，从而磁化各个所述多个标准磁铁。由此，即使要收容在各个所述收容孔中的永久磁铁由永久磁铁段构成，上述磁化方式也可显著地改善永久磁铁的磁性能，正如以单一实体形成各向异性永久磁铁的情况一样。
另外，根据本发明的永磁电动机，对于各个所述多个标准磁铁，其c轴方向部分与其它轴方向部分成形为可辨识地不同。由此，标准磁铁的c轴方向可由其外观容易地辨识。由此，当标准磁铁装配成其c轴朝向同一方向时，可使组装作业变得容易。
另外，根据本发明的永磁电动机，对于各个所述多个标准磁铁，c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短。由此，标准磁铁的c轴方向可由其外观容易地辨识。由此，当标准磁铁装配成其c轴朝向同一方向时，可组装作业变得容易。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁各自为柱体形状，其高度方向被视为c轴方向。由此，可使所述多个标准磁铁的组装作业变得容易。另外，因为对于各个所述多个标准磁铁，可使c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短，由此标准磁铁的c轴方向 可由其外观容易地辨识。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁各自为长方体，其中c轴方向的边比其它轴方向的边更长或更短。由此，标准磁铁的c轴方向可由其外观容易地辨识。由此，当标准磁铁装配成其c轴朝向同一方向时，可使组装作业变得容易。
另外，根据本发明的永磁电动机，在相对于所述c轴方向呈垂直的一个表面与另一表面上，所述标准磁铁各自分别包含卡合部和卡合接受部，以使得在相邻标准磁铁之间所述卡合部与所述卡合接受部卡合。由此，所述卡合部和所述卡合接受部可充当容易地辨识标准磁铁的c轴的标记。另外，通过使卡合部和卡合接受部在相邻标准磁铁之间相互卡合，可使标准磁铁间的组合变得容易。
另外，根据本发明的永磁电动机，在所述多个标准磁铁的组合体中的相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层。由此，即使永磁电动机以高速转动，也可降低在永久磁铁中出现的涡流。因此，上述构造可避免在永久磁铁中的温度升高和矫顽力减小，且可实现高输出紧凑型电动机。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述绝缘层配置于与在所述永磁电动机中产生的磁场的方向呈平行的各边界处。由此，形成绝缘层的部位的数目可最小化，同时绝缘层的形成可带来防止涡流的效果。
另外，根据本发明的永磁电动机，形成各个所述收容孔的外周部的形状被形成为适合于所述多个标准磁铁的组合体的形状。由此，即使收容孔或标准磁铁形成为特殊形状，所述多个标准磁铁的组合体也可合适地收容并固定在所述收容孔中。并且，即使标准磁铁装配形成特殊形状，所述多个标准磁铁的组合体也可以合适地收容并固定在所述收容孔中。
另外，根据本发明的永磁电动机，在从所述多个标准磁铁的收容方向观察时各个所述收容孔具有扇型形状横截面，且所述多个标准磁铁以使得相邻标准磁铁的位置关系按照所述扇型形状横截面进行设定的方式装配成组合体。由此，即使所述收容孔各自形成为复杂形状，也没有必要像使用单一实体的永久磁铁那样使所述永久磁铁形成为精确地适合于所述收容孔的形状的复杂形状。通过合适地装配所述标准磁铁，所述永久磁铁可形成为其形状适合于所述收容孔的形状。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁以被成形为使得适应各个所述收容孔的组合体的状态相互固定，且相互固定的所述标准磁铁的组合体被收容在各个所述收容孔中。由此，即使要收容在各个所述收容孔中的永久磁铁由永久磁铁段构成，标准磁铁也可容易地收容在各个所述收容孔中。
另外，根据本发明的永磁电动机，在多个标准磁铁的组合体中的相邻标准磁铁之间的各边界处配置有绝缘层，且相邻标准磁铁通过配置于其各边界处的绝缘层而固定。由此，所述多个标准磁铁可在不减小磁性能的情况下被合适地固定在一起，同时可降低在所述永久磁铁中出现的涡流。由此，上述构造可避免在永久磁铁中的温度升高和矫顽力减小，从而可实现高输出紧凑型电动机。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述多个标准磁铁单个且依次地收容在各个所述收容孔中，并在各个所述收容孔中装配以形成适合于各个所述收容孔的形状。由此，即使要收容在各个所述收容孔中的永久磁铁由永久磁铁段构成，标准磁铁也可容易地收容在各个所述收容孔中。另外，因为所述标准磁铁的收容和组装作业可同时进行，所以可使制造工序简略化。
另外，根据本发明的永磁电动机，对尚待装配成所述组合体的所 述多个标准磁铁进行第一阶段磁化。由此，可容易地进行所述多个标准磁铁的组装作业。
另外，根据本发明的永磁电动机，通过将填充剂填充入各个所述收容孔中，从而将收容在各个所述收容孔中的所述多个标准磁铁固定至所述收容孔。由此，即使所述永久磁铁由永久磁铁段构成，各个所述多个标准磁铁也可容易地被固定至所述收容孔。
另外，根据本发明的永磁电动机，所述收容孔沿转子芯的轴向形成。由此，在制造永久磁铁埋设型电动机如用于混合动力车、电动车等的IPM电动机的情况下，制造效率可显著增加。
另外，根据本发明的永磁电动机，对于收容能够确保特别高的矫顽力的Nd基稀土类磁铁的永磁电动机，制造效率可显著增加。
另外，根据本发明的永磁电动机的制造方法，不必根据永磁电动机的类型而制备不同形状的永久磁铁。由此，制造效率可显著增加。
另外，根据本发明的永磁电动机的制造方法，所述多个标准磁铁各自为形成生片的烧结磁铁，所述生片通过混合磁铁粉末与粘合剂而获得。由此，这样烧结的生片均匀地收缩，从而在所述烧结的生片中不出现诸如翘起和凹陷的变形，且在加压时可对其均匀地施加压力。因此，不需要如常规那样的在烧结之后进行的调节工序，所以可简化制造工序。由此，可以高的尺寸精度制造各自具有标准形状的标准磁铁。另外，即使在制造过程中标准磁铁被制成具有微小尺寸的形状，也可在不降低材料产率的情况下避免制造工序的数目增加。
另外，根据本发明的永磁电动机的制造方法，所述标准磁铁各自经由以下步骤制造：将所述磁铁粉末和所述粘合剂的混合物成形为片状且将所述混合物的片状分割成各自具有标准形状的生片；及烧结所 述生片。由此，这样烧结的生片均匀地收缩，从而在所述烧结的生片中不出现诸如翘起和凹陷的变形，且在加压时可对其均匀地施加压力。因此，不需要如常规那样的在烧结之后进行的调节工序，所以可简化制造工序。由此，可以高的尺寸精度制造各自具有标准形状的标准磁铁。另外，即使在制造过程中标准磁铁被制成具有微小尺寸的形状，也可在不降低材料产率的情况下避免制造工序的数目增加。通过将所述混合物的片状预先分割成各自具有标准形状的生片，可省略将所述生片冲裁的工序，这可帮助提高制造效率。
另外，根据本发明的永久磁铁，所述永久磁铁为各自具有标准形状的永久磁铁元件(标准磁铁)的组合体。由此，通过将多个标准磁铁合适地装配成组合体，可制备与各种类型的永磁电动机对应的永久磁铁。
附图说明
图1为根据本发明的永磁电动机的内部构造的示意图；
图2为转子芯的放大视图，特别地放大其狭缝的周边区域；
图3为根据本发明的永久磁铁的整体图；
图4为标准磁铁具有的不同磁性能的示意图；
图5为标准磁铁具有的不同尺寸的示意图；
图6为构成永久磁铁的多个标准磁铁中的一个的示意图；
图7为标准磁铁的一个实例的示意图；
图8为标准磁铁的一个实例的示意图；
图9为标准磁铁的一个实例的示意图；
图10为用于比较在常规永久磁铁和本发明的永久磁铁中产生的涡流的视图；
图11为当在相邻标准磁铁之间的边界处布置有绝缘层时的一个实例的示意图；
图12为磁化以满足海尔贝克阵列的永久磁铁的示意图；
图13为根据本发明的永久磁铁和用于收容所述永久磁铁的狭缝的整体图；
图14为在转子芯中形成的狭缝的一个实例的示意图；
图15为具有扇形横截面的狭缝的一个实例的示意图；
图16为具有扇形横截面的狭缝的一个实例的示意图；
图17为在永磁电动机中磁通密度具有特别大的变化的区域的示意图；
图18为连接在一起的具有不同磁性能的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图19为连接在一起的具有不同磁性能的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图20为连接在一起的具有不同磁性能的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图21为连接在一起的不同尺寸的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图22为连接在一起的不同尺寸的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图23为连接在一起的不同尺寸的多个标准磁铁的组合实例的示意图；
图24为本发明的永磁电动机的制造工序中、特别地为直至制造标准磁铁为止的说明图；
图25为根据本发明的永久磁铁的制造工序中、特别地为生片的成形工序的说明图；
图26为被分割成标准形状的生片的成形工序的说明图；
图27为在根据本发明的永久磁铁的制造工序中、特别地为生片的加热工序和磁场取向工序的说明图；
图28为在生片的面内垂直方向上磁场取向的一个实例的示意图；
图29为使用热载体(硅油)的加热设备的说明图；
图30为在根据本发明的永久磁铁的制造工序中、特别地为生片的加压烧结工序的说明图；
图31为本发明的永磁电动机的制造工序中、特别地为直至使用标准磁铁制造永磁电动机为止的说明图。
具体实施方式
下文将参考附图详细地描述根据本发明的永磁电动机、永磁电动机的制造方法和其中使用的永久磁铁的具体实施方式。首先，将参考图1描述根据本发明的永磁电动机1的构造。图1为根据本发明的永磁电动机1的内部构造的示意图。
如在图1中所示，永磁电动机1基本由定子2和以可转动方式放置在定子2内的转子3组成。永磁电动机1为构造成使得永久磁铁埋设入转子3中的所谓IPM(内部永久磁铁)电动机。
定子2由定子芯5和绕定子芯5卷绕的定子线圈6组成。预定数目的定子线圈6以相等的间距布置在定子2的内周面上。当使定子线圈6导电时，产生用于转动转子3的磁场。
转子3由转子芯7、与转子7连结的轴8和各自固定地收容于在转子芯7中形成的狭缝(收容孔)9中的永久磁铁4组成。
层状物形式的转子芯7由薄板状的电磁钢板等的层压体制成。转子芯7在其中心具有轴孔，使得轴8嵌合在转子芯7的内部。在转子芯7的外周附近，布置有多个(在图1中为16个)狭缝9，使得相邻的两个各自沿转子芯7的轴向形成倒转的v状。提供这些狭缝9用于收容永久磁铁4。图2为在转子芯7中特别说明狭缝9的周边的放大图。
根据本发明的永磁电动机1的特征在于各永久磁铁4由多个永久磁铁(在下文中，称为标准磁铁10)的组合体构成。另外，永磁电动机1的另一特征在于狭缝9成形为适合于由多个标准磁铁10的组合体构成的永久磁铁4的形状。随后将描述关于标准磁铁10和狭缝9的细节。通过使用填充剂11，将由标准磁铁10的组合体构成的永久磁铁4固定至狭缝9。填充剂11可由热固性树脂，即环氧树脂、有机硅树脂制成。 如果可通过某些方式在不使用填充剂11的情况下将永久磁铁4固定地收容在狭缝9中，则可省略填充剂11的使用。
[永久磁铁的构造]
首先，将参考图3～图11描述埋设入永磁电动机1中的永久磁铁4的构造。应注意，埋设入永磁电动机1中的所有永久磁铁4基本上结构相同。因此，在下文中仅例示性地描述永久磁铁4中的一个。
图3为根据本发明的永久磁铁4的整体图。如前所述，永久磁铁4由各自具有指定标准形状的多个标准磁铁10的组合体构成。构成单个永久磁铁4的各个标准磁铁10为稀土类永久磁铁。特别地，使用Nd-Fe-B类各向异性磁铁。顺便提及，各组分的含量设定为Nd：27～40重量％，B：0.8～2重量％，和Fe(电解铁)：60～70重量％。另外，永久磁铁4可包含其它元素以改善其磁性能，诸如少量的Dy、Tb、Co、Cu、Al、Si、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、Ti、W、Ag、Bi、Zn或Mg。
标准磁铁10各自为永久磁铁元件，并且形成具有1mm～5mm的尺寸的指定标准形状。如后文将描述，标准磁铁10各自通过将经由粉末压制形成的成形体或者经由磁铁粉末与粘合剂的混合物(浆料或粉状混合物)成形为片状获得的成形体(生片)进行烧结来制备。将由多个标准磁铁10的组合体构成的永久磁铁4成形以适应在转子芯7中形成的狭缝9的形状。例如，在图3中所示的永久磁铁4为尺寸20mm×8mm×50mm的长方体，其为一千(10×4×25)个各自边长为2mm立方体的标准磁铁10的组合体。
标准磁铁10具有不同磁性能。另外，对各种磁性能具有不同的尺寸。也就是说，假如对于标准磁铁10，具有三种不同的磁性能、并且对于这三种不同的磁性能各具有三种不同的尺寸，则可具有9种不同的标准磁铁10。
由例如矫顽力(Hcj)和剩余磁通密度(Br)的组合规定标准磁铁10的磁性能。应注意，通常将Dy、Tb等添加到Nd-Fe-B型等的稀土类永久磁铁中以增加矫顽力。由此，即使因涡流的产生使得稀土类永久磁铁成为高温状态(例如200℃)，所述稀土类永久磁铁也能够保持其磁场比相反磁场更强的矫顽力。如在图4中所示，Dy、Tb等的加入增强了矫顽力(Hcj)并且相反地减小了剩余磁通密度(Br)。因此，必须根据永久磁铁的预期最终用途(例如，用于混合动力汽车、空调、硬盘等)合适地选择磁性能。
在本发明中，关于磁性能的种类，例如对于标准磁铁10存在三种磁性能A、B和C，其中如在图4中所示，这三种磁性能A、B和C在矫顽力(Hcj)和剩余磁通密度(Br)的组合方面不同。因此，通过根据预期最终用途从磁性能种类中选择一种合适的磁性能，可制得具有适合于预期最终用途的均匀磁性能的永久磁铁4。顺便提及，矫顽力不仅可以通过加入显示出高磁各向异性的金属如Dy、Tb等增强，而且可以通过将磁铁的晶体结构制成单畴结构来增强。另外，如将在后文描述，即使当装配永久磁铁4时，也可将多种磁性能的标准磁铁10组合并装配成组合体。另外，为了让使用者易于辨识，标准磁铁10优选被根据磁性能的不同标记颜色。标准磁铁10的着色可通过在烧结之后将标准磁铁10的表面着色来实现，或通过由其中预先含有颜料的材料制得标准磁铁10，从而形成含颜料的磁铁并且随后烧结实现。
Dy、Tb等可以以Dy、Tb等在磁铁的晶界处聚集的方式加入，以在少量加入的情况下改善磁性能。在这一点上，Dy、Tb等可采用以下方法中的任一种在磁铁的晶界处聚集：晶界扩散法，其中使Dy、Tb等附着到烧结的磁铁表面并自此扩散；合金化方法，其中单独制备用于主相的粉末和用于晶界相的粉末并将它们混合在一起(干式共混)；或如下方法，其中使含有Dy、Tb等的有机金属化合物附着到磁铁粉末的颗粒表面并且其后烧结含该有机金属化合物的磁铁粉末。在根据晶界扩散法加入Dy、Tb等的情况下，可通过使Dy、Tb等附着到标准磁铁 10的表面从而将Dy、Tb等均匀地扩散到标准磁铁10全体中。也就是说，所述晶界扩散方法可在不需要测量磁铁内部的磁性能的情况下确保标准磁铁10的恒定品质。另一方面，Dy、Tb等的扩散距离不能延伸到达在并非由标准磁铁10的组合体构成的常规大型永久磁铁内部的晶界相。因此，上述这种常规永久磁铁需要测量其内部的磁性能以获得品质保证。
标准磁铁10的尺寸种类可合适设定。例如，如在图5中所示，对于标准磁铁10具有以下三种尺寸：立方体，边长4mm；立方体，边长2mm；及立方体，边长1mm。应注意，标准磁铁10的尺寸种类可为两种、四种或多种。除了尺寸种类，可任意设定形状种类。例如，可以具有两种形状：立方体，尺寸1mm×1mm×1mm；及长方体，尺寸2mm×2mm×4mm。由此，即使关于狭缝9存在多种形状，也可通过将各自具有合适相同尺寸的标准磁铁10装配在一起而制得适应狭缝9形状的永久磁铁4。另外，如将在后文描述，在组成永久磁铁4时，可将不同尺寸的标准磁铁10组合并装配成组合体。
如在图6中所示，各个标准磁铁10为各向异性磁铁并且磁铁晶体13的各自c轴(易磁化轴)通过磁场取向而朝向一个方向。在永久磁铁4由标准磁铁10的组合体构成的情况下，标准磁铁10装配成组合体，使得其各自c轴朝向同一方向。在标准磁铁10的组合体收容在狭缝9中之后，通过在与各标准磁铁10的c轴方向平行的方向上施加磁场来进行磁化。由此，可显著改善永久磁铁4的磁性能。
为了使其各自c轴朝向同一方向的标准磁铁10的组装作业变得容易，优选将各个标准磁铁10制成可容易地辨识c轴的形状。更具体地，形成一定形状的标准磁铁10，使得其c轴方向部分和其非c轴方向部分可区分地不同。
例如，在图7中显示的标准磁铁10形成为柱体形状(矩形柱体， 圆柱体等)，其中将其c轴方向视为高度、并且使得c轴方向上的长度比其它轴方向的长度更长，其中使得其c轴方向长度比其它轴方向长度更长(在长方体的特别情况下，使得c轴方向的边比其它边更长)。由此，可容易地辨识标准磁铁10的c轴。
另外，在图8中显示的标准磁铁10形成为柱体形状(矩形柱体，圆柱体等)。关于柱体形状的标准磁铁10，将其c轴方向视为高度、并且使得其c轴方向长度比其它轴方向长度短(在长方体的特别情况下，使得c轴方向的边比其它边更短)。由此，可容易地辨识标准磁铁10的c轴。顺便提及，在图7和图8中所示的实例各自作为以长方体形状的标准磁铁10制备。标准磁铁10的形状可为圆柱体、六方柱体等。或者，标准磁铁10的形状可为球状体(扁球体、长球体)，只要可辨识其c轴即可。
标准磁铁10的c轴可以不通过如在图7和图8中的实例所示那样以其自身的形状来辨识，而是如图9中的实例所示那样通过向标准磁铁10添加构件作为用于容易辨识c轴的标记而辨识。在图9所示的实例中，标准磁铁10可包含在相对于其c轴方向呈垂直面的第一表面14上的卡合部15和在第二表面16上用于卡合另一标准磁铁10的卡合部15的卡合接受部17。由此，卡合部15和卡合接受部17充当容易辨识标准磁铁10的c轴的标记。另外，通过使卡合部15和卡合接受部17相互卡合，能够使标准磁铁10的组装作业变得容易。顺便提及，虽然卡合部15和卡合接受部17在图9中分别作为在标准磁铁10顶部上的凸形构件和在标准磁铁10底部上的凹形构件配置，但相反的布置方式，即凸形构件在底部并且凹形构件在顶部，也可适用于标准磁铁10。另外，只要所述两种不同形状的构件可确保其间的卡合，则其它形状也可适用于卡合部15和卡合接受部17。另外，两种以上卡合部15和两种以上卡合接受部17可分别布置在第一表面14和第二表面16上。标准磁铁10可在除相对于c轴方向作为垂直面配置的第一表面14和第二表面16之外的表面上包含卡合部15和卡合接受部17。在那种情况 下，为了易于辨识c轴，优选使相对于c轴方向作为垂直面配置的第一表面14和第二表面16的形状和布置数目与标准磁铁10的其它表面的不同。
在装配标准磁铁10以构成永久磁铁4时，在相邻标准磁铁10的边界处可配置绝缘层。近年来，要求永磁电动机1小型化轻量化。在减小永磁电动机1的尺寸的情况下，需要轴8高速转动以保持扭距与小型化之前的扭距相同。在这方面，高速转动引起埋设入永磁电动机1中的永久磁铁4产生涡流，引起永久磁铁4的温度升高。温度升高使永久磁铁4的矫顽力减小。因此，永久磁铁4已经被要求防止涡流产生。在这方面，如在图10中所示，在永磁电动机1采用单一实体形式的永久磁铁19的情况下，在整个永久磁铁19中产生涡流。另一方面，在本发明中，不是以单一实体形式、而是以多个标准磁铁10的组合体形式的永久磁铁4可减小在永久磁铁4中产生涡流的水平。因此，即使永磁电动机1以高速转动，也可抑制在永久磁铁中的温度升高。另外，在相邻标准磁铁10之间的各个边界处布置绝缘层能够可靠地阻断涡流的流动，从而可使得在永久磁铁4内出现的涡流的水平变小。
作为在相邻标准磁铁10之间的边界处布置绝缘层的方法，可在装配标准磁铁10之前将各标准磁铁10的表面用绝缘层预先涂布。绝缘层可由例如陶瓷、树脂等制成。或者，绝缘层可由粘合材料(例如，树脂)制成，其将相邻的标准磁铁10固定在一起从而使得由标准磁铁10的组合体构成永久磁铁4。顺便提及，不必在相邻标准磁铁10之间的所有边界处布置绝缘层。如在图11中所示，绝缘层20可布置在与在永磁电动机1中产生的磁场的方向呈平行的边界处，这增强了防止涡流的效果。
在由标准磁铁10的组合体构成永久磁铁4时，将标准磁铁10装配在一起以使得所有标准磁铁10的c轴基本上朝向同一方向。然而，可将标准磁铁10装配在一起以使得其各自c轴根据某一规律朝向不同 方向。例如，可以以能够各向异性磁化的组合体方式将标准磁铁10装配，从而在永久磁铁4中满足海尔贝克阵列。图12显示被各向异性地磁化以满足海尔贝克阵列的永久磁铁4。在图12中所示的实例中，相邻区域a～e构成永久磁铁4。标准磁铁10以这种组合体方式装配在一起，使得标准磁铁10的c轴如区域a～e那样连续改变。将这样构造的永久磁铁4收容在狭缝9中。然后，使永久磁铁4沿各区域a～e的c轴方向磁化，使得N极(或S极)方向连续地改变。由此，可获得满足海尔贝克阵列的永久磁铁4。
在本发明中，特别是在通过生片成形制造标准磁铁10的情况下，将树脂、长链烃、脂肪酸甲酯或其混合物用作粘合剂与磁铁粉末混合。
进一步地，如果将树脂用作粘合剂，则所使用的树脂优选为在结构中没有氧原子并且可解聚的聚合物。另外，在采用后文描述的热熔成型法制造生片的情况下，为了使用所制造的生片在加热及软化状态下方便地进行磁场取向，优选使用热塑性树脂。具体地，最佳聚合物为选自由以下通式(1)表示的单体的一种或多种单体的聚合物或共聚物：

(其中R1和R2各自代表氢原子、低级烷基、苯基或乙烯基)。
满足上述条件的聚合物包括：由异丁烯聚合形成的聚异丁烯(PIB)、由异戊二烯聚合形成的聚异戊二烯(异戊二烯橡胶或IR)、由丁二烯聚合形成的聚丁二烯(丁二烯橡胶或BR)、由苯乙烯聚合形成的聚苯乙烯、由苯乙烯和异戊二烯的共聚形成的苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、由异丁烯和异戊二烯的共聚形成的丁基橡胶(IIR)、由苯乙烯和丁二烯 的共聚形成的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、由2-甲基-1-戊烯的聚合形成的聚(2-甲基-1-戊烯)、由2-甲基-1-丁烯的聚合形成的聚(2-甲基-1-丁烯)和由α-甲基苯乙烯的聚合形成的聚(α-甲基苯乙烯)。顺便提及，优选将低分子量的聚异丁烯加到聚(α-甲基苯乙烯)中以产生柔软性。另外，用于粘合剂的树脂可包含少量含有氧原子的单体的聚合物或共聚物(诸如，聚甲基丙烯酸丁酯或聚甲基丙烯酸甲酯)。另外，不满足上述通式(1)的单体可以部分地共聚。即使在这种情况下，也可实现本发明的目的。
顺便提及，该粘合剂优选由在250℃以下软化的热塑性树脂或具体地其玻璃化转变点或熔点为250℃以下的热塑性树脂制成。
另一方面，在将长链烃用于粘合剂的情况下，优选使用在室温下为固体并且在高于室温的温度下为液体的长链饱和烃(长链烷烃)。具体地，优选使用具有18个以上碳原子的长链饱和烃。在采用后文描述的热熔成型来成形为生片的情况下，在将生片于高于长链烃熔点的温度下加热并软化的状态下进行生片的磁场取向。
在将脂肪酸甲酯用于粘合剂的情况下，优选使用类似于长链饱和烃的在室温下为固体并且在高于室温的温度下为液体的硬脂酸甲酯、二十二酸甲酯等。在成形为生片时使用后文描述的热熔成型的情况下，在将生片在高于脂肪酸甲酯熔点的温度下加热使其软化的状态下进行生片的磁场取向。
通过使用满足上述条件的粘合剂作为在制备生片时与磁铁粉末混合的粘合剂，可降低在磁铁中的碳含量和氧含量。具体地，使在烧结之后剩余的碳含量为2000ppm以下，或更优选为1000ppm以下。另外，使在烧结之后剩余的氧含量为5000ppm以下，或更优选为2000ppm以下。
另外，粘合剂的加入量为将磁铁粒子之间的间隙填充的最佳量，从而在将浆料或者加热熔融的混合物成形为片状时可改善所述片的厚度精度。例如，加入粘合剂之后，在浆料中相对于磁铁粉末与粘合剂的总量，粘合剂的比率优选为1重量％～40重量％，更优选为2重量％～30重量％，还更优选为3重量％～20重量％。
[狭缝的构造]
接下来，将参考图13～图16，描述在转子芯7中形成并构造成收容永久磁铁4的狭缝9的构造。应注意，在转子芯7中形成的所有狭缝9基本上结构相同。因此，在下文中仅例示性地描述狭缝9中的一个。
图13为根据本发明的永久磁铁4和用于收容永久磁铁4的狭缝9的整体图。如先前所述，根据本发明的永久磁铁4由各自具有指定标准形状的多个标准磁铁10的组合体构成。狭缝9成形为适合于永久磁铁4的形状，所述永久磁铁4由多个标准磁铁10的组合体构成。
例如，如在图13中所示，在由一千(10×4×25)个各自为立方体的标准磁铁10的组合体将永久磁铁4成形为尺寸为20mm×8mm×50mm的长方体的情况下，将狭缝9成形为适合于该长方体的形状。更具体地，将狭缝9成形为例如尺寸为22mm×8.5mm×51mm的长方体，使其比永久磁铁4的长方体大预定的额外的长度(例如，0.5mm～3mm)。另外，在如图14中所示将永久磁铁4收容在狭缝9中的状态下，狭缝9优选在永久磁铁4的两端与狭缝9的壁表面之间具有预定的间隙21和22。因为间隙21和22作为磁阻的手段配置于永久磁铁4的两端，使得通过永久磁铁4产生的磁通量合适地穿过转子芯7。应注意，狭缝9在其尺寸方面并不总是需要额外的长度，只要其形状能够使得狭缝9将永久磁铁4收容并固定在其内部即可。另外，狭缝9并不一定成形为长方体，也可为圆柱体等。
另外，如在图15中所示，当从永久磁铁4的收容方向观察时，狭缝9可具有扇型形状横截面。在将永久磁铁4收容在如图15中所示具有扇型形状横截面的狭缝9中的情况下，以使得相邻标准磁铁10的位置关系按照扇型形状截面进行设定的方式将标准磁铁10装配在一起。由此，可将永久磁铁4合适地收容在描绘成扇型形状的曲线形状的狭缝9中。另一方面，如果常规单一实体形式的永久磁铁4要收容在如在图15中所示的扇型形状的狭缝9中，则单一实体的永久磁铁4必须经受成形过程以获得扇型形状的复杂形状，导致制造工序相当复杂。
另外，可将狭缝9的外周形状成形为使得与标准磁铁10的组合体的外周形状完全匹配。例如，在永久磁铁4形成为长方体以外的特殊形状如在图16中所示的扇型形状的情况下，可将狭缝9的外周形状成形为使得与标准磁铁10的组合体的外周形状(梯形外周)完全匹配。由此，即使将标准磁铁10装配形成特殊形状，所述特殊形状的标准磁铁10也可合适地收容并固定在狭缝9中。
[标准磁铁的组合]
在起动永磁电动机1时，并未在收容在狭缝9中的所有标准磁铁10中发生磁通密度的均匀改变，而是在特定部位处发生大的磁通密度变化。例如，在如图1中所示狭缝9被布置成使得其各自相邻的两个沿转子芯7的轴向形成倒转v状的情况下，在如图17中所示通过邻近的两个永久磁铁4限定的倒转v状的中心部位相互最靠近地安置的两个拐角部位特别地出现大的磁通密度变化。也就是说，强涡流高度预期出现在相邻的两个永久磁铁4的中心部位，而不太预期出现在相邻的两个永久磁铁4的其它部位。
为了解决上述成问题的现象，建议在永磁电动机1中可能出现大的磁通密度变化的部位局部地布置具有高矫顽力的标准磁铁10来代替使用均匀磁性能的标准磁铁10用于构成永久磁铁4。通过局部地布置磁性能不均匀的标准磁铁10，能够在永久磁铁4保持其所需功能的状 态(即使涡流引起温度升高，永久磁铁4也能够保持大于相反磁场的矫顽力的状态)下降低Dy或Tb的加入量和制造成本。例如，如在图18中所示，可将两种不同矫顽力水平的标准磁铁10组合并布置。具体地，当永久磁铁4收容在狭缝9中时，更高矫顽力的标准磁铁10被局部地布置在接收比其它部位更大的磁通密度变化的部位。另外，如在图19中所示，可将三种不同矫顽力水平的标准磁铁10组合并布置，以使得在将永久磁铁4收容在狭缝9中时，随着标准磁铁10的位置更靠近接收大的磁通密度变化的部位，矫顽力水平逐渐变高。更进一步，如在图20中所示，可将两种不同矫顽力水平的标准磁铁10组合并布置。具体地，更高矫顽力水平的标准磁铁10被布置在更低矫顽力水平的标准磁铁10的外侧。虽然根据在永久磁铁4中的两个区，即在图20中的外侧或内侧，选择性地组合两种不同矫顽力水平的标准磁铁10，但也可以组合三种以上矫顽力水平的标准磁铁10。应注意，可应用在图18～图20中所示的那些之外的组合和布置方式，只要在永磁电动机1中高矫顽力的标准磁铁10布置在接收大的磁通密度变化的部位即可。
还建议，在永磁电动机1中可能出现大的磁通密度变化的部位局部地布置更小尺寸的标准磁铁10来代替使用相等尺寸的标准磁铁10用于构造永久磁铁4。通过局部地布置更小尺寸的标准磁铁10，可在不降低生产率的情况下进一步降低永久磁铁4出现的涡流的程度。例如，如在图21中所示，可将两种不同尺寸的标准磁铁10组合并布置。具体地，当将永久磁铁4收容在狭缝9中时，更小尺寸的标准磁铁10局部地布置在接收比其它部位大的磁通密度变化的部位。另外，如在图22中所示，可将三种不同尺寸的标准磁铁10组合并布置，以使得在将永久磁铁4收容在狭缝9中时，随着标准磁铁的位置更靠近接收大的磁通密度变化的部位，标准磁铁的尺寸逐渐变小。更进一步，如在图23中所示，可将两种不同尺寸的标准磁铁10组合并布置。具体地，更小尺寸的标准磁铁10布置在更大尺寸的标准磁铁10的外侧。虽然根据在永久磁铁4的两个区，即在图23中的外侧或内侧，选择性地组合两种不同尺寸的标准磁铁10，但也可组合三种以上尺寸。应注 意，可使用在图21～图23中所示的那些之外的组合和布置方式，只要在永磁电动机1中小尺寸的标准磁铁10布置在接收大的磁通密度变化的部位即可。
[制造永磁电动机的方法]
接下来，下文将参考图24～图31描述根据本发明的永磁电动机1的制造方法。首先，将参考图24对根据本发明的永磁电动机1的制造工序中、特别地直至标准磁铁10的制造为止的制造工序进行说明。图24为说明该制造工序中、特别地直至标准磁铁10的制造为止的制造工序的说明图。
首先，制造包含一定分数的Nd-Fe-B(例如，Nd：32.7重量％、Fe(电解铁)：65.96重量％和B：1.34重量％)的锭料。然后，使用捣碎机、粉碎机等将锭料粗粉碎到约200μm的尺寸。或者，将锭料熔融并使用带坯连铸法形成薄片，并且随后使用氢气粉碎法粗粉碎。由此，可获得粗粉碎的磁铁粉末30。
在上述之后，粗粉碎的磁铁粉末30通过使用珠磨机31的湿法或使用喷磨机的干法等细粉碎。例如，在使用湿法通过珠磨机31细粉碎时，将粗粉碎的磁铁粉末30在有机溶剂中细粉碎到在预定范围(例如，0.1μm～5.0μm)内的粒径、并且将磁铁粉末分散在该有机溶剂中。此后，将在湿粉碎后的有机溶剂中包含的磁铁粉末通过诸如真空干燥的方法干燥以获得干燥的磁铁粉末。用于粉碎的溶剂为有机溶剂，但该溶剂的类型不受特别限制，可以包括：醇，例如异丙醇、乙醇和甲醇；酯，例如乙酸乙酯；低级烃，例如戊烷和己烷；芳香族系列，例如苯、甲苯和二甲苯；酮；及其混合物。然而，在所述溶剂中优选使用不含氧原子的烃类溶剂。
然而，在使用干法用喷磨机细粉碎时，将粗粉碎的磁铁粉末用喷磨机在以下条件下细粉碎形成平均粒径在预定粒径范围(例如，1.0 μm～5.0μm)内的细粉末：(a)由惰性气体如氮气、氩(Ar)气、氦(He)气等构成的氧含量基本为0％的气氛；或(b)由惰性气体如氮气、Ar气、He气等构成的氧含量为0.0001～0.5％的气氛。在此，术语“氧含量基本0％”不限于氧含量完全为0％的情况，而是可包括以允许在细粉末的表面上轻微地形成氧化膜的量包含氧的情况。
此后，将通过珠磨机31等细粉碎的磁铁粉末形成为期望的形状。顺便提及，用于磁铁粉末成形的方法包括粉末压制，其使用金属模具以将磁铁粉末成型为期望的形状；以及生片成形，其中首先将磁铁粉末成形为片状并且随后将片状磁铁粉末冲裁成期望的形状。另外，粉末压制包括用干燥的细粉末填充空腔的干法和用包含磁铁粉末的浆料未经干燥就填充空腔的湿法。另一方面，生片成形包括例如热熔成型，其中制备磁铁粉末和粘合剂的混合物并将其成形为片状，及浆料成型，其中用包含磁铁粉末、粘合剂和有机溶剂的浆料涂布基材以将浆料成形为片状。
在下文中，论述使用热熔成型法的生片成形。首先，将粘合剂添加到通过喷磨机31等细粉碎的磁铁粉末中，以制备磁铁粉末和粘合剂的粉状混合物(混合物)32。在此，如上所述，可使用树脂、长链烃、脂肪酸甲酯或其混合物作为粘合剂。例如，在采用树脂时，优选该树脂由不含氧原子的单体的聚合物或共聚物制成，并且在采用长链烃时，优选使用长链饱和烃(长链烷烃)。在使用脂肪酸甲酯用于粘合剂的情况下，优选使用硬脂酸甲酯、二十二酸甲酯等。在此，如上所述，粘合剂的加入量优选为使得在加入其之后相对于混合物32中磁铁粉末和粘合剂的总量，粘合剂的比率为1重量％～40重量％范围内，更优选为2重量％～30重量％，还更优选为3重量％～20重量％范围内。在此，该粘合剂的加入在由惰性气体如氮气、Ar气或He气构成的气氛中进行。在此，在将磁铁粉末和粘合剂混合在一起时，将磁铁粉末和粘合剂例如分别置于有机溶剂中并用搅拌器搅拌。在搅拌之后，将含有磁铁粉末和粘合剂的有机溶剂加热以使有机溶剂挥发，从而提取混合物32。 优选粘合剂和磁铁粉末在由惰性气体如氮气、Ar气、氦气He等构成的气氛下混合。另外，特别地在通过湿法粉碎磁铁粉末时，可将粘合剂添加到用于粉碎的有机溶剂中并捏合，然后使有机溶剂蒸发以获得混合物32，而不是将磁铁粉末从用于粉碎的有机溶剂中分离。
随后，通过将混合物32成形为片状来制备生片。具体地，在热熔成型法中，将混合物32加热熔融并转变成流体状，随后涂布至诸如隔片(separator)的支撑基材33上。此后，使涂布至支撑基材33上的混合物32冷却并凝固，使得生片34可以长片状形成在支撑基材33上。顺便提及，用于将混合物32热熔融的适当温度根据所使用的粘合剂的种类或量而不同，但在此设定在50～300℃范围内。然而，该温度必须高于所使用的粘合剂的熔点。顺便提及，在采用浆料成型时，将磁铁粉末和粘合剂分散在诸如甲苯的有机溶剂中以获得浆料，并且将浆料涂布至诸如隔片的支撑基材33上。此后，将有机溶剂干燥挥发，从而在支撑基材33上制造出长片状的生片34。
在此，熔融混合物32的涂布方法优选为在层厚度可控性方面优异的方法，诸如狭缝模头方式(slot-die system)和砑光辊方式。例如，在狭缝模头方式中，加热到熔化成流体状的混合物32通过齿轮泵挤出以置于模具中，并且随后进行涂布。在砑光辊方式中，将预定量的混合物32投入至两个加热辊之间的间隙中，并且在辊转动的同时将通过辊的加热而熔融的混合物32涂布至支撑基材33上。作为支撑基材33，例如使用聚硅氧烷处理过的聚酯膜。另外，可优选结合采用消泡剂或加热真空消泡法以充分地进行消泡处理，使得在涂布层中不残留气泡。另外，可采用挤出成型来代替涂布至支撑基材33，其将熔融混合物32成型为片状并将该片状混合物32挤出至支撑基材33上，使得在支撑基材33上形成生片34。
在此将参考图25给出采用狭缝模头方式形成生片34的工序的详细描述。图25为采用狭缝模头方式形成生片34的工序的说明图。
如在图25中所图示，用于狭缝模头方式的狭缝模头35通过将模块36和37装配在一起而形成。在此，在模块36和37之间的间隙充当狭缝38和空腔(液池)39。空腔39与在模块37中形成的模具入口40连通。另外，模具入口40连接到由齿轮泵等(未示出)构成的涂布流体进料系统，并且空腔39通过计量泵等(未示出)经由模具入口40接收计量的流体状混合物32的进料。另外，将进料到空腔39的流体状混合物32传送到狭缝38，并且以每单位时间恒定的量、以宽度方向均匀的压力、以预定的涂布宽度从狭缝38的排出口41排出。另一方面，支撑基材33随着涂布辊42的转动以预定的速度传送。结果，排出的流体状混合物32以预定的厚度涂布至支撑基材33上。此后，使混合物32冷却并凝固，从而在支撑基材33上形成长片状生片34。
另外，在通过狭缝模头方式形成生片34的形成工序中，期望的是在涂布之后测量生片34的实际片厚，并且基于所测量的厚度对在狭缝模头35和支撑基材33之间的间隙D进行反馈控制。另外，期望的是使供给到狭缝模头35的流体状混合物32的进料速率的变化最小化(例如，抑制所述变化在±0.1％以内)，并且另外还使涂布速度的变化最小化(例如，抑制所述变化在±0.1％以内)。由此，可进一步改善生片34的厚度精确度。顺便提及，所形成的生片的厚度精确度相对于设计值(例如，2mm)在±10％的误差容限内，优选在±3％内或更优选在±1％内。或者，在砑光辊方式中，可通过根据实际测量值控制轧光条件来控制在支撑基材33上转印的混合物32的膜厚度。
顺便提及，生片34的预设厚度期望地在0.05mm～20mm范围内。如果将该厚度设定得比0.05mm更薄，则需要层压多层，这降低了生产率。
另外，可以已分割成标准磁铁10的标准形状的方式制造生片34。例如，如在图26中所示，通过在其上排列多个标准形状的模43而制 备成型框44，并且所述成型框44安装在支撑基材33上。将通过混合磁铁粉末和粘合剂或熔融混合物获得的浆料沉积至成型框44上以制造生片。结果，可获得已经分割成标准形状的生片。上述构造使得能够仅通过在磁场取向之后从成型框44中取出生片来制造标准磁铁10，而无需如随后所述的用于标准形状的冲切工序。另外，如图26中所示的标准形状的多个模43可直接形成在支撑基材33上。
紧接着，对通过上述热熔成型在支撑基材33上形成的生片34进行磁场取向。首先，将与支撑基材33一起传送的生片34加热到软化。顺便提及，加热生片34的适当温度和持续时间根据粘合剂的类型或量而不同，但可例如试验性地分别设定为100～250℃和0.1～60分钟。然而，为了软化生片34，该温度必须等于或高于所用粘合剂的玻璃化转变点或熔点。另外，用于加热生片34的加热方法可为例如通过加热板加热或使用热载体(硅油)作为热源加热的方法。另外，磁场取向通过在已经通过加热软化的生片34的面内且长度方向上施加磁场来进行。所施加的磁场的强度为5000[Oe]～150000[Oe]或优选10000[Oe]～120000[Oe]。结果，生片34中包含的各磁铁晶粒的c轴(易磁化轴)在一个方向上取向。顺便提及，磁场的施加方向可在生片34的面内且宽度方向上。另外，磁场取向可对多片生片34同时进行。
另外，关于对生片34施加磁场，磁场可与加热同时施加，或磁场可在加热之后且在生片34凝固之前施加。另外，磁场可在通过热熔成型形成的生片34凝固之前施加。在这种情况下，免除了对于加热工序的需要。
接下来，将参考图27更详细地描述生片34的加热工序和磁场取向工序。图27为说明生片34的加热工序和磁场取向工序的示意图。参考图27，将说明同时进行加热工序和磁场取向的实例。
如在图27中所述，对通过上述狭缝模头方式形成为长片状并且通 过辊连续传送的生片34实施加热和磁场取向。也就是说，用于加热和磁场取向的装置布置在涂布装置(诸如，狭缝模头装置)的下游侧，从而在涂布工序之后进行加热和磁场取向。
更具体地，电磁线圈45布置在狭缝模头35或涂布辊42的下游侧，从而传送的生片34和支撑基材33一起穿过电磁线圈45。另外，在电磁线圈45内，在生片34的上侧和下侧成对地布置加热板46。在通过成对地布置在上侧和下侧的加热板46加热生片34的同时，对电磁线圈45施加电流，在长片状生片34的面内方向(即与生片34的片表面平行的方向)以及长度方向上产生磁场。由此，连续传送的生片34通过加热而软化，并在生片34的面内且长度方向上对软化的生片34(在图27中的箭头47方向)施加磁场(H)。由此，可对生片34进行均匀且优化的磁场取向。特别地，在其面内方向上施加磁场能够防止生片34的表面竖起。
另外，为了在制造工序中更高的效率，优选在传送状态下将经受该磁场取向的生片34冷却并凝固。
顺便提及，当在生片34的面内且宽度方向上进行磁场取向时，所述电磁线圈45替换为在所传送的生片34的右侧和左侧布置的一对电磁线圈。通过给两个电磁线圈通电，可在长片状生片34的面内且宽度方向上产生磁场。
另外，可在生片34的面内垂直方向上进行磁场取向。当在生片34的面内垂直方向上进行磁场取向时，可使用例如采用极片等的磁场施加装置。具体地，如在图28中所图示，使用极片的磁场施加装置50具有两个环状线圈部51、32和两个基本圆柱形状的极片53、54。线圈部51、52相互平行地布置并且同轴对齐。极片53、54分别布置在线圈部51、52的环孔内。将磁场施加装置50布置成对被传送的生片34有预定的间隙。对线圈部51、52通电以在生片34的面内垂直方向上 产生磁场(H)，从而使生片34经受磁场取向。然而，在生片34的面内垂直方向施加磁场的情况下，如在图28中所示，期望地将膜55层压在生片34的与层压有支撑基材33的表面相反的表面之上。由此可防止生片34的表面竖起。
另外，代替使用上述加热板46的加热方式，可采用使用热载体(硅油)作为热源的加热方式。图29为说明使用热载体的加热设备60的说明图。
如在图29中所示，加热设备60具有作为加热器元件的平板构件61。平板构件61具有形成在其内部的基本为U形的通道62，并且加热到预定温度(例如，100～300℃)的硅油在通道62内作为热载体循环。随后，代替在图27中所示的加热板46，加热设备60成对地布置在生片34的上侧和下侧上的电磁线圈45内。结果，通过该热载体变热的平板构件61将连续传送的生片34加热并软化。平板构件61可与生片34直接接触，或可与生片34具有预定的间隙。随后，通过围绕软化的生片34布置的电磁线圈45在生片34的面内且长度方向上(在图27中的箭头方向47)对生片34施加磁场，从而生片34能够被最佳极化以具有均匀的磁场取向。与常见的加热板46不同，在采用如图29中所示的热载体的这种加热设备60中没有内部电热线。因此，即使布置在磁场内部，该加热设备60也不会引起可导致电热线振动或断裂的洛伦兹力，由此能够实现生片34的最佳加热。另外，通过电流进行的热控制可能会涉及电源的开或关导致电热线振动、引起其疲劳断裂的问题。然而，这一问题可通过使用具有热载体作为热源的加热设备60来解决。
在此，可在不采用热熔成型的情况下，使用诸如浆料的高流动性液体材料，通过常规狭缝模头方式或刮刀方式形成所述生片34。在这种情况下，当将生片34传送并暴露于磁场的梯度时，在生片34内所含的磁铁粉末被吸引到更强的磁场一方。由此，形成生片34的浆料的液体分布变得不平衡，产生具有不均匀厚度问题的生片34。相比之下， 在如本发明中采用热熔成型以将混合物32形成生片34的情况下，混合物32的粘度在室温附近达到数万Pa.s。因此，在将生片34暴露于磁场的梯度时可防止磁铁粉末的不平衡分布。另外，随着生片34被传送到均匀的磁场并被加热，其中粘合剂的粘度降低，且仅通过在均匀磁场中的转动扭距可得到一致的c轴取向。
另外，如果在不采用热熔成型而使用诸如浆料的高流动性液体材料，通过常规狭缝模头方式或刮刀方式形成生片34，则当要制造厚度超过1mm的薄片时，会在干燥工序中由浆料中所含有机溶剂的蒸发产生成问题的气泡。另外，为了抑制气泡可延长该干燥工序的持续时间。然而，在这种情况下，会造成磁铁粉末沉淀，引起磁铁粉末相对于重力方向的不平衡密度分布。这可导致永久磁铁在烧结之后翘起。因此，在由浆料成形的情况下，最大厚度实际上受到限制，生片34的厚度需要等于或小于1mm并且其后被层压。然而，在这种情况下，粘合剂不能被充分地相互掺合。这导致在粘合剂去除工序(煅烧工序)中的层间剥离，引起在c轴(易磁化轴)中的取向性劣化，即剩余磁通密度(Br)减小。相比之下，在根据本发明中利用热熔成型将混合物32形成生片34的情况下，因为混合物32不含有机溶剂，所以即使制备厚度超过1mm的薄片，也不存在如上所述的气泡的担心。另外，粘合剂被充分掺合，在粘合剂去除工序中不发生层间剥离。
另外，如果将多片生片34同时暴露于磁场，则例如将以多层(例如，6层)堆叠的所述多片生片34连续地传送，并使所述堆叠的多层生片34穿过磁场线圈45的内部。由此，可改善生产率。
随后，将生片34冲切成期望的标准形状(例如，如在图7～9中所示的长方体形状)以制造成形体65。
此后，将如此生成的成形体65在粘合剂分解温度下在非氧化气氛(具体地在本发明中，氢气氛或者氢气与惰性气体的混合气氛)中，在大 气压下或者在高于或低于大气压的压力下(例如，1.0Pa或1.0MPa)保持数小时(例如，5小时)，进行煅烧工序。如果在氢气氛中进行煅烧，则在煅烧期间的氢气进料速率例如为5L/min。通过该煅烧工序，粘合剂可通过解聚反应分解成单体，自此释放并除去。也就是，进行所谓的脱碳，其中在形成体65中的碳含量减小。另外，该煅烧工序在成形体65中的碳含量为2000ppm以下或更优选为1000ppm以下的条件下进行。因此，可以在随后的烧结工序中总体上致密地烧结永久磁铁，以及能够防止剩余磁通密度或矫顽力的减小。另外，如果关于煅烧工序的加压条件采用高于大气压的压力，则该压力优选为15MPa以下。
用于分解粘合剂的温度基于粘合剂分解产物和分解残渣的分析来确定。特别地，选择如下温度范围：当捕集粘合剂分解产物时没有检测到除单体之外的分解产物，以及当分析残渣时没有检测到由于残留粘合剂组分的副反应产生的产物。该温度根据粘合剂的类型而不同，但可设定在200～900℃或更优选400～600℃(例如，600℃)。
另外，在磁铁原料在有机溶剂中通过湿粉碎被粉碎的情况下，煅烧工序在粘合剂分解温度以及构成该有机溶剂的有机化合物的分解温度下进行。由此，还可以除去残留有机溶剂。有机化合物的分解温度基于要使用的有机溶剂的类型来确定，但上述粘合剂分解温度基本上足以热分解该有机化合物。
另外，脱氢工序可通过将在煅烧工序中煅烧的成形体65相继地保持在真空气氛中来进行。在该脱氢工序中，在煅烧工序中产生的成形体65中的NdH3(具有高反应性水平)从NdH3(具有高反应性水平)逐渐变成NdH2(具有低反应性水平)。其结果，由煅烧工序活化的成形体65的反应性减小。因此，如果在煅烧工序煅烧的成形体65随后移动到大气中，则防止了其中的Nd与氧化合，还能够防止剩余磁通密度和矫顽力减小。另外，能够预期有磁铁的晶体结构从NdH2等结构恢复到Nd2Fe14B结构的效果。
此后，进行烧结工序，其中将在煅烧工序中煅烧的成形体65烧结。顺便提及，除了通常使用的真空烧结之外，成形体65的烧结方法可包括其中将加压的成形体65进行烧结的加压烧结。例如，当进行真空烧结时，使温度以给定的升温速率升高到约800～1080℃的烧结温度并保持约0.1～2.0小时。在这期间，进行真空烧结，且真空度优选等于或小于5Pa，或优选等于或小于10-2Pa。随后将成形体65冷却，并再次进行2小时在300～1000℃下的热处理。作为该烧结的结果，制造出标准磁铁10。
另一方面，加压烧结包括例如热压烧结、热等静压(HIP)烧结、高压合成烧结、气体加压烧结、火花等离子体烧结(SPS)等。然而，优选采用火花等离子体烧结，其为单轴加压烧结，其中单轴方向地施加压力并且还通过电流烧结进行烧结，以防止在烧结期间磁铁粒子的晶粒生长并且还防止烧结的磁铁中形成翘起。在进行SPS时，优选将压力值设定为例如0.01MPa～100MPa，并且将温度在数Pa以下的真空气氛中以10℃/min.的速率升高到约940℃并保持5分钟。随后将成形体40冷却，并再次在300～1000℃下进行2小时的热处理。作为该烧结的结果，制造出标准磁铁10。
在此将参考图30给出使用SPS方法进行成形体65的加压烧结工序的详细描述。图30为说明使用SPS方法进行成形体65的加压烧结工序的示意图。
在如图30中所示进行火花等离子体烧结时，首先，将成形体65置于石墨烧结模具71中。顺便提及，上述煅烧工序也可在其中将成形体65置于烧结模具71中的状态下进行。随后，将置于烧结模具71中的成形体65保持在真空腔室72中，并且将也由石墨制成的上冲头73和下冲头74安置在此。此后，使用连结到上冲头73的上冲头电极75和连结到下冲头74的下冲头电极76，施加低压和高电流的脉冲直流电 压/电流。同时，使用加压机构(未示出)从上方和下方将荷载施加到上冲头73和下冲头74。其结果，置于烧结模具71内的成形体65在被加压的同时被烧结。另外，优选对多个成形体(例如10个成形体)65同时进行火花等离子体烧结，从而可改善生产率。顺便提及，在对多个成形体65同时进行火花等离子体烧结时，可将所述多个成形体65置于一个烧结空间中，或可将它们分别布置在不同的烧结空间中。顺便提及，在将所述多个成形体65分别布置在不同的烧结空间中的情况下，使用配置有多个烧结空间的SPS装置进行烧结。在此，用于加压成形体65的上冲头73和下冲头74被构造成一体地用于所述多个烧结空间(从而可通过一体操作的上冲头73和下冲头74同时施加压力)。
顺便提及，详细的烧结条件如下：
压力值：1MPa
烧结温度：每分钟升高10℃直至940℃，并保持5分钟。
气氛：数Pa以下的真空气氛。
接下来，将参考图31对本发明所涉及的永磁电动机1的制造工序中、特别地为直至使用标准磁铁10制造永磁电动机1为止的制造工序进行说明。图31为示出永磁电动机1的制造工序中、特别地直至使用标准磁铁10制造永磁电动机1为止的制造工序的说明图。
首先，将通过在图24中所示的制造工序制造的多个标准磁铁10装配在一起以形成永久磁铁4并且收容在狭缝9中。在此，可在标准磁铁10装配在一起的同时将其收容在狭缝9中，以在狭缝9内形成永久磁铁4。或者，可通过采用将标准磁铁10预先装配成组合体的步骤，将组合体状态的标准磁铁10收容在狭缝9中。并且，可在将标准磁铁10装配在一起之前，对标准磁铁10进行轻微磁化(第一阶段磁化)，由此能够使标准磁铁10的组装作业变得容易。在将组合体状态的标准磁铁10收容在狭缝9中之后可进行最终磁化(第二阶段磁化)。
例如，在采用预先将标准磁铁10装配成组合体的步骤的情况下，将标准磁铁10装配成组合体以使得具有可适应狭缝9的形状，处于组合体状态的标准磁铁10相互固定并且其后收容在狭缝9中。在此，为了固定以组合体状态形成的标准磁铁10，优选使用如先前所述的用作绝缘层的树脂将这些标准磁铁10相互固定。由此，可降低在永久磁铁4中出现的涡流。
另外，在标准磁铁10的收容和组装作业同时进行以在狭缝9内形成永久磁铁4的情况下，将标准磁铁10单个并依次地收容在狭缝9中以形成适合于狭缝9的形状的组合体。在这种情况下，并不总是需要固定组合体状态的标准磁铁10。
在标准磁铁10的组装作业中，将标准磁铁10装配成其c轴朝向同一方向。
另外，如后文将描述，在本发明中，在与朝向同一方向的标准磁铁10的c轴平行的方向上对其施加磁场，以使标准磁铁10磁化。因此，在将标准磁铁10装配在一起并收容在狭缝9中时，必须考虑磁化方向。更具体地，将标准磁铁10以其c轴与转子芯7的径向一致的状态装配在一起并收容在狭缝9中。然而，在如上所述永久磁铁4被磁化以满足海尔贝克阵列磁化的情况下，将标准磁铁10以其c轴的方向连续改变的方式装配在一起(参考图12)。
此后，通过将填充剂填充入狭缝9中，从而将收容在狭缝9中的永久磁铁4固定至狭缝9。
接下来，通过对收容在狭缝9中的永久磁铁4施加磁场来进行永久磁铁4的磁化。更具体地，收容在转子芯7中的多个永久磁铁4以如下方式磁化：各成对的永久磁铁4被磁化以使在它们面对转子芯7的外周的侧具有相同极性，并且使得在相邻的两对成对的永久磁铁4 面对转子芯7的外周的侧的极性交替地不同。也就是说，如在图31中所示，将8对永久磁铁4(即总共16个永久磁铁4)收容在转子芯7中，其中由8对永久磁铁4构成8个磁极。沿转子芯的外周，N极和S极交替地布置。另外如上所述，因为标准磁铁10以其c轴与转子芯7的径向一致的状态装配在一起并收容在狭缝9中，因此在与标准磁铁10的c轴平行的方向对标准磁铁10施加磁场。然而，在如上所述永久磁铁4被磁化以满足海尔贝克阵列磁化的情况下，则以N极(或S极)连续地朝向不同方向的方式将标准磁铁10装配在一起(参照图12)。顺便提及，使用磁化线圈、磁化毂、电容器型磁化用电源装置来磁化永久磁铁4。
然后，通过连接转子芯7以外的构件，即轴8、定子2等，从而制造出永磁电动机1。
如上所述，根据本实施方式涉及的永磁电动机1和永磁电动机1的制造方法，收容在转子芯7中形成的狭缝9中的永久磁铁4由永久磁铁元件的组合体即各自具有标准形状的标准磁铁10构成。另外，狭缝9的形状设计成适合于多个标准磁铁10的组合体的形状。由此，使用具有相同形状的多个标准磁铁10可实现各种类型的永磁电动机用永久磁铁4的形成。因为使用这样制备的永久磁铁4能够免除根据永磁电动机的类型而制造形状不同的单一实体的永久磁铁的需要，因此可显著提高制造效率。
另外，与以单一实体形成复杂形状的永久磁铁4的情况相比较，通过改变标准磁铁10的组合方式可更容易地形成复杂形状的永久磁铁4。
另外，对单个标准磁铁10指定的矫顽力水平和剩余磁通密度的组合规定了各种所述不同磁性能。因此，通过根据永久磁铁的预期最终用途(例如，用于混合动力汽车、空调、硬盘等)而从所述不同磁性能中 选择合适的一种磁性能，可由具有合适磁性能的多个标准磁铁10的组合体制成合适磁性能的永久磁铁4。
另外，随着要收容在狭缝9中的永久磁铁4的部位被视为越靠近在永磁电动机1内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给永久磁铁4的所述部位的标准磁铁10的矫顽力水平越高。由此，可在永久磁铁4保持其所需功能的状态(也就是，即使涡流引起温度升高，永久磁铁4也可保持大于相反磁场的矫顽力的状态)下降低Dy或Tb的加入量和制造成本。
另外，将具有不同磁性能的多个标准磁铁10以如下方式组合并装配成组合体：在所述组合体中，指定为更高矫顽力水平的标准磁铁10布置在指定为更低矫顽力水平的标准磁铁10的外侧。由此，可在永久磁铁4保持其所需功能的状态(也就是，即使涡流引起温度升高，永久磁铁4也可保持大于相反磁场的矫顽力的状态)下降低Dy或Tb的加入量和制造成本。
另外，标准磁铁10被根据磁性能标记颜色。因此，即使标准磁铁10具有不同磁性能，使用者也可由其外观辨识各标准磁铁10的磁性能。
另外，标准磁铁10具有不同的尺寸。因此，通过根据狭缝9的形状选择合适尺寸的标准磁铁10，合适尺寸的标准磁铁10的组合体可构成其形状能适合于狭缝9可具有的任何形状的永久磁铁4。
另外，随着要收容在狭缝9中的永久磁铁4的部位被视为越靠近在永磁电动机1内具有大的磁通密度变化量的区域，选择并分配给永久磁铁的所述部位的标准磁铁10的尺寸越小。由此，可在不降低永久磁铁4的生产率的情况下进一步降低在永久磁铁4中出现的涡流的水平。
另外，将具有不同尺寸的标准磁铁10以如下方式组合并装配成组合体：在组合体中，更小尺寸的标准磁铁10布置更大尺寸的标准磁铁10的外侧。由此，可在不降低永久磁铁4的生产率的情况下进一步降低在永久磁铁1中出现的涡流的水平。
另外，各个标准磁铁10为各向异性磁铁并且标准磁铁10的组合体以其中标准磁铁10装配成其c轴(易磁化轴)朝向同一方向的状态收容在各个狭缝9中。由此，当进行磁化时，与使用各个标准磁铁10为各向同性磁铁的情况和使用装配成其c轴朝向各种方向的组合体的标准磁铁10为各向异性磁铁的情况相比较，可显著改善永久磁铁4的磁性能。
另外，在标准磁铁10装配并收容在各个狭缝9中之后，在与已朝向同一方向的所述c轴平行的方向施加磁场，从而磁化各个标准磁铁10。由此，即使要收容在狭缝9中的永久磁铁4由永久磁铁段构成，上述磁化方式也与以单一实体形成各向异性永久磁铁的情况一样可显著地改善永久磁铁4的磁性能。
另外，对于各个标准磁铁10，c轴方向部分与其它轴方向部分成形为可辨识地不同。因此，标准磁铁10的c轴方向可由其外观容易地辨识。由此，当标准磁铁10装配成其c轴朝向同一方向时，能够使组装作业变得容易。
另外，对于各个标准磁铁10，c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短。由此，标准磁铁10的c轴方向可由其外观容易地辨识。因此，当标准磁铁10装配成其c轴朝向同一方向时，能够使组装作业变得容易。
另外，各个标准磁铁10为柱体形状，其高度方向被视为c轴方向。由此，能够使标准磁铁10的组装作业变得容易。另外，因为对于各个 标准磁铁10，可使c轴方向长度比其它轴方向长度更长或更短，因此标准磁铁10的c轴方向能够由其外观容易地辨识。
另外，各个标准磁铁10为长方体，其中c轴方向的边比其它轴方向的边更长或更短。由此，标准磁铁10的c轴方向可由其外观容易地辨识。因此，当标准磁铁10装配成其c轴朝向同一方向时，能够使组装作业变得容易。
另外，在相对于c轴方向呈垂直的一个表面与另一表面上，各个标准磁铁10分别包含卡合部15和卡合接受部17，以使得在相邻标准磁铁10之间卡合部15和卡合接受部17卡合。由此，卡合部15和卡合接受部17可充当容易辨识标准磁铁10的c轴的标记。另外，通过使卡合部15和卡合接受部17在相邻标准磁铁10之间相互卡合，能够使标准磁铁10的组合变得容易。
另外，标准磁铁10的组合体中相邻标准磁铁10之间的各边界处配置有绝缘层20。由此，即使永磁电动机1以高速转动，也可降低在永久磁铁4中出现的涡流。因此，上述构造可避免在永久磁铁4中的温度升高和矫顽力减小，并且可实现高输出紧凑型电动机。
另外，所述绝缘层20配置于与在永磁电动机1中产生的磁场的方向呈平行的各边界处。由此，可使形成绝缘层20的部分的数目最少化，同时所述绝缘层的形成可产生防止涡流的效果。
另外，形成各个狭缝9的外周部的形状被形成为适合于标准磁铁10的组合体的形状。由此，即使狭缝9或标准磁铁10形成为特殊形状，也可将标准磁铁10的组合体合适地收容并固定在狭缝9中。并且，即使将标准磁铁10装配形成特殊形状，也可将标准磁铁10的组合体合适地收容并固定在狭缝9中。
另外，当从标准磁铁10的组合体的收容方向观察时，狭缝9具有扇型形状横截面，并且将标准磁铁10以使得相邻标准磁铁10的位置关系按照扇型形状横截面进行设定的方式装配成组合体。由此，即使狭缝9形成为复杂形状，也没有必要像使用单一实体的永久磁铁那样使永久磁铁4形成为精确地适合于狭缝9形状的复杂形状。通过将标准磁铁10合适地装配在一起，永久磁铁4能够形成为适合于狭缝9形状的形状。
另外，标准磁铁10相互固定并装配成使得成形为适应狭缝9的组合体，并且相互固定的标准磁铁10的组合体被收容在各个狭缝9中。由此，即使要收容在各个狭缝9中的永久磁铁4由永久磁铁段构成，标准磁铁10也能够容易地收容在各个狭缝9中。
另外，在标准磁铁10的组合体中相邻标准磁铁10之间的各边界处配置有绝缘层，并且相邻标准磁铁10通过所述绝缘层而固定。由此，标准磁铁10可在不减小磁性能的情况下被合适地固定在一起，同时可降低在永久磁铁4中出现的涡流。因此，上述构造可避免在永久磁铁4中的温度升高和矫顽力减小，并且可实现高输出紧凑型电动机。
另外，标准磁铁10单个且依次地收容在各个狭缝9中，并在各个狭缝9中装配以形成适合于狭缝9的形状。由此，即使要收容在各个狭缝9中的永久磁铁4由永久磁铁段构成、且各个永久磁铁段由独立标准磁铁10的组合体构成，标准磁铁10也能够容易地收容在各个狭缝9中。另外，因为标准磁铁10的收容和组装作业能够同时进行，所以能够使制造工序简略化。
另外，对尚待装配成所述组合体的标准磁铁10进行第一阶段磁化。由此，可容易地进行标准磁铁10的组装作业。
另外，沿转子芯7的轴向形成狭缝9。由此，在制造永久磁铁埋 设型电动机如用于混合动力车、电动车等的IPM电动机的情况下，可显著提高制造效率。
另外，通过将填充剂11填充入狭缝9中，从而将收容在各个狭缝9中的标准磁铁10固定至狭缝9。由此，即使永久磁铁4由永久磁铁段构成，各个标准磁铁10也能够容易地固定至狭缝9。
另外，各个标准磁铁10为成形为生片34的烧结磁铁，所述生片34通过混合磁铁粉末和粘合剂而获得。由此，这样烧结的生片34均匀地收缩，从而在烧结的生片34中不出现诸如翘起和凹陷的变形，并且在加压时可对其均匀地施加压力。因此，不需要按常规在烧结之后进行的调整工序，能够简化制造工序。由此，能够制造各自以高尺寸精度具有标准形状的标准磁铁10。另外，即使在制造过程中标准磁铁10被制成具有微小尺寸的形状，也可在不降低材料产率的情况下避免制造工序的数目增加。
另外，通过将片状混合物分割成各自具有标准形状的生片34而获得所述生片34。由此，可省略冲裁生片的工序，这能够帮助提高制造效率。
另外，各个标准磁铁10为Nd基稀土类磁铁。由此，在制造收容能够确保高矫顽力的Nd基稀土类磁铁的永磁电动机的情况下，可显著提高制造效率。
另外，可以形成满足海尔贝克阵列的永久磁铁4。在制造满足海尔贝克阵列的永久磁铁4的情况下，应该将标准磁铁10的组合体以其中标准磁铁10装配成其c轴(易磁化轴)的方向连续改变以满足海尔贝克阵列磁化的状态收容在各个狭缝9中。由此，构成组合体的标准磁铁10能够装配成满足海尔贝克阵列，其使得永久磁铁4能够产生更强的磁场。
应理解本发明不限于上述实施方式，但可在不背离本发明的范围的情况下进行各种改进和修正。
另外，为了制造标准磁铁10，磁铁粉末的粉碎条件、混合条件、煅烧条件、烧结条件等不受在实施方式中描述的条件限制。例如，在上述实施方式中，采用使用喷磨机的干粉碎法以粉碎磁铁原料；然而，也可采用使用珠磨机的湿粉碎。另外，在上述实施方式中，生片根据狭缝模头方式形成。然而，生片可根据其它方式或成型(例如，砑光辊方式、弧形涂布方式、挤出方式、注塑成型、模铸、刮刀方式等)来形成。另外，磁铁粉末和粘合剂可与有机溶剂混合以制备浆料并且所制备的浆料可成形为片状以生成生片。在这种情况下，能够使用热塑性树脂之外的粘合剂。煅烧可在氢气氛以外的气氛下进行，只要其为非氧化气氛(例如，氮气氛、氦气氛或氩气氛)即可。
另外，永久磁铁可通过煅烧并烧结由不同于形成生片的方法(例如，粉末压制)形成的成形体来制造。即使在这种情况下，煅烧工序也能够促进碳从在成形体中残留的除粘合剂以外的含碳物质(例如，由于湿粉碎而残留的有机化合物，或加到磁铁粉末中的有机金属化合物)中去除。另外，如果要通过煅烧并烧结由不同于形成生片的方法(例如，粉末压制)形成的成形体来制造永久磁铁，则可在成形或压制之前煅烧磁铁粉末，并且可将作为煅烧体的磁铁粉末成形或压制成成形体，及其后可将成形体烧结以制造永久磁铁。在该构造中，粉末状的磁铁粒子被煅烧，从而与在形成期望的形状之后煅烧磁铁粒子的情况相比较要煅烧的磁铁的表面积更大。因此，可更可靠地降低在煅烧体中的碳含量。
另外，可省略煅烧工序。即便如此，诸如粘合剂或有机溶剂的有机化合物在煅烧工序期间热分解并且能够预期有一定程度的脱碳作用。
虽然在实施方式中提及树脂、长链烃和脂肪酸甲酯作为粘合剂的实例，但也可使用其它材料。
在上述实施方式中，标准磁铁10具有不同的磁性能，并且对每种磁性能具有不同的尺寸。然而，具有不同磁性能的标准磁铁10可具有统一的尺寸。反之，具有不同尺寸的标准磁铁10可具有统一的磁性能。磁性能可由矫顽力或剩余磁通密度以外的方式来确定。
另外，在上述实施方式中，对生片34的加热和磁场取向同时进行；然而，磁场取向可在生片34加热之后及凝固之前进行。另外，如果磁场取向在所形成的生片34凝固之前进行(也就是说，在处于软化状态而没有加热工序的生片34上进行)，则可省略加热工序。
另外，在上述实施方式中，通过狭缝模头方式进行的涂布工序、加热工序和磁场取向工序连续地进行。然而，这些工序可构造成不连续进行。在这种情况下，所形成的生片34可以预定长度切割，且可将静止状态的生片34加热并暴露于用于磁场取向的磁场。
另外，在上述实施方式中，讨论了安装在混合动力车中的IPM电动机作为实例。然而，本发明可合理地应用于诸如安装在移动电话中的振动电动机、驱动硬盘驱动器的头的音圈电动机、转动硬盘驱动器的盘的主轴电动机、以及空调用电动机、伺服电动机、OA/FA电动机的永磁电动机。例如，在上述实施方式中，作为旋转磁场型电动机的实例讨论了永久磁铁4，其中永久磁铁布置在转子3中，然而，本发明也可应用于其中永久磁铁布置在定子2中的旋转电枢型电动机中；同样作为旋转电机的发电机，以及还能应用于线性电动机的场磁铁。
通过采用Nd-Fe-B类磁铁的永磁电动机的实例给出本发明的描述。然而，可采用其它种类的磁铁(例如，钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧 体磁铁等)。另外，在本发明实施方式中的磁铁的合金组成中，Nd组分的比例比化学计量组成大。然而，Nd组分的比例可与该化学计量组成相同。另外，本发明可不仅适用于各向异性磁铁，而且适用于各向同性磁铁。在各向同性磁铁的情况下，可省略对于生片34的磁场取向工序。
标号和符号的描述
参考说明
1  永磁电动机
2  定子
3  转子
4  永久磁铁
7  转子芯
9  狭缝
10 标准磁铁
31 珠磨机
32 混合物
33 支撑基材
34 生片
35 狭缝模头
45 电磁线圈