CN112823466A - 磁化装置 - Google Patents
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Abstract
磁化装置(100C)具备上层的第1磁化线圈(30a)以及下层的第2磁化线圈(30b),当将第1磁化线圈(30a)的中心设为中心(O2),将第1磁化线圈的两个中间部的中线设为中线(SL1)、(SL2),将通过第1磁化线圈(30a)的内侧折返部(30ain)的径向外侧端部(Q1)、以中心(O2)为中心的圆设为圆(R11)时,中线(SL1)与圆(R11)的交点、中心(O2)、中线(SL2)与圆(R11)的交点所成的角度小于将360度除以永磁体(60)的磁极的总数而得到的值。
Description
技术领域
本申请涉及磁化装置。
背景技术
以往,有时在马达中使用圆筒状的永磁体。例如,使用如下磁体:具有在与旋转轴正交的方向并且从旋转轴放射状地扩展的磁化方向,以在周向上交替形成多个N极和S极的方式在径向方向上被多级磁化。
另外使用如下磁体:具有与旋转轴平行的磁化方向,以在周向上交替形成多个N极和S极的方式在轴向方向上被多级磁化。而且,在对马达的转子组装有用于检测其转数的传感器的具有旋转位置检测装置的马达的情况下,使用如下磁体:具有与旋转轴平行的磁化方向,以在周向上交替形成多个N极和S极的方式在轴向方向上被多级磁化。
当将磁体在轴向方向上磁化的情况下,使用如下磁化装置:在磁化装置中设置在轴向上突出的凸极部,将导线卷绕于各凸极部来形成磁化线圈。而且,例如专利文献1中提出了如下技术:通过将截面为长方形的导线用于磁化线圈,与使用截面为圆形的导线的情况相比,增大在磁化线圈中流通的电流,被磁化的磁体在高温下不易消磁,还能够减小马达的特性的波动。像这样,如果使用长方形截面的磁化线圈,则磁化线圈的位置相对于磁轭的中心的波动小,因此不易产生磁化不均匀,能够提高马达的旋转精度。
近年来,稀土类磁体普及,与铁氧体磁体等相比,磁体的磁化所需的磁场增加。为了增大在磁化装置的磁化线圈中通电而产生的磁场,需要增加安培匝数。对此需要增加通电的电流,或是使卷绕的导线的匝数增加。
例如,在垂直于轴向的扇形截面的凸极部的周围卷绕导线来形成磁化线圈,将匝数设为两匝的情况下,在相邻的凸极部之间有两条导线。另外,为了增大磁化磁场,通常使用由铁磁部件构成的凸极部。据此,通过使用铁磁部件,能够使从磁化线圈产生的磁场集中于扇形截面的凸极部(例如参照专利文献1,图13)。
然而,当增加磁化线圈的匝数时,形成凸极部的空间变窄,当凸极部的截面积变小时,N极和S极的磁化磁场降低。另外,在对传感器磁体进行磁化时,由于利用凸极部在传感器磁体的周向上交替形成N极和S极,因此当相邻的凸极部之间的间隔变宽时,与磁化线圈对置的传感器磁体的磁化磁场变小,结果是,N极和S极的切换变缓,在磁化后从传感器磁体产生的磁场失真。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-351816号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
在使用磁化装置对永磁体进行磁化时,由于以与上层的磁化线圈对置的方式配置磁化前的永磁体,因此与上层的磁化线圈相比,下层的磁化线圈与永磁体的距离变远。
因此,在该情况下,当关注于上层的磁化线圈时,线圈末端交替存在于内周和外周,在不存在上层的线圈末端的部分存在下层的线圈末端。在该情况下,由于下层的线圈末端与传感器磁体的距离远,因此利用下层的磁化线圈施加至传感器磁体的磁场变弱,在传感器磁体的内周部、中心部、外周部,表面磁通密度分布的波形不同。存在如下技术课题:例如在外周附近,N极的表面磁通密度的角间距变窄,在中央附近,几乎没有角间距的误差,在内周附近则相反,N极的表面磁通密度的角间距变宽,磁极切换的角间距的切换的精度变差。存在如下技术课题:当假定使用这样的永磁体作为旋转电机的旋转位置检测用的传感器磁体时,由于传感器磁体的磁极的切换精度和霍尔元件的安装精度的问题,每个产品的旋转位置检测精度产生波动而无法确保均匀的产品精度。
本申请公开用于解决如上所述的技术课题的技术,目的在于提供一种磁化装置,该磁化装置能够高精度地调节磁极在周向上交替切换的永磁体的磁极的切换间距。
用于解决技术课题的技术方案
关于本申请公开的磁化装置,该磁化装置对于圆环状的永磁体以相对于中心轴呈放射状地、在周向上交替配设N极和S极的方式进行磁化,其中,
具备堆叠的上层的第1磁化线圈及下层的第2磁化线圈,该上层的第1磁化线圈及下层的第2磁化线圈产生用于磁化所述永磁体的磁场,
其中,所述第1磁化线圈具有1条导线在平面上呈波浪状且菊花花纹状地折返的多个内侧折返部和多个外侧折返部,
所述第2磁化线圈为将所述第1磁化线圈里外反转而得到的形状,
所述第1磁化线圈的各所述内侧折返部和所述第1磁化线圈的各所述内侧折返部在周向上错开与1个磁极相应的量地配置,
所述第2磁化线圈的开始缠绕端部与所述第1磁化线圈的结束缠绕端部连接,
当将所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的中心设为中心O2,
将所述第1磁化线圈的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部相连、分别与周向相反侧的外侧折返部相连的两个中间部各自的中线设为中线SL1、中线SL2,
将所述第2磁化线圈的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部相连、分别与周向相反侧的外侧折返部相连的两个中间部各自的中线设为中线PL1、中线PL2,
将通过所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的所述内侧折返部的径向外侧端部、以所述中心O2为中心的圆设为圆R11,
将通过所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的所述外侧折返部的径向内侧端部、以所述中心O2为中心的圆设为圆R33时,
所述中线SL1与所述圆R11的交点、所述中心O2、所述中线SL2与所述圆R11的交点所成的角度小于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线SL1与所述圆R33的交点、所述中心O2、所述中线SL2与所述圆R33的交点所成的角度大于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线PL1与所述圆R11的交点、所述中心O2、所述中线PL2与所述圆R11的交点所成的角度大于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线PL1与所述圆R33的交点、所述中心O2、所述中线PL2与所述圆R33的交点所成的角度小于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值。
另外,关于本申请公开的磁化装置,该磁化装置对于圆环状的永磁体以相对于中心轴呈放射状地、在周向上交替配设N极和S极的方式进行磁化,该磁化装置具备:
基座部;
第1凸极部及第2凸极部,在所述基座部上呈放射状地、隔着槽在周向上交替配置;以及
第1磁化线圈及第2磁化线圈,分别卷绕于所述第1凸极部及所述第2凸极部的周围,产生用于磁化所述永磁体的磁场,
其中,所述第1磁化线圈通过所述第1凸极部的内周侧而卷绕,通过所述第1凸极部与相邻的所述第2凸极部之间的槽中,通过相邻的所述第2凸极部的外周侧而卷绕,进而被容纳于邻接的槽中,对于所有所述第1凸极部及所述第2凸极部重复地卷绕为波浪状,
所述第2磁化线圈的开始缠绕端部与所述第1磁化线圈的结束缠绕端部连接,
所述第2磁化线圈从与容纳有所述第1磁化线圈的所述结束缠绕端部的槽相同的槽起,通过所述第2凸极部的内周侧而卷绕,通过所述第2凸极部与相邻的所述第1凸极部之间的槽中,通过相邻的所述第1凸极部的外周侧而卷绕,进而被容纳于邻接的槽中,对于所有所述第1凸极部及所述第2凸极部重复地卷绕为波浪状,
当将所述基座部的中心设为中心O1,
将在所述第1凸极部的周向两侧在径向上延伸的两条所述槽的中线分别设为中线ML1、中线ML2,
将通过所述第1凸极部及所述第2凸极部的径向内侧端部、以所述中心O1为中心的圆设为圆R1,
将通过所述第1凸极部及所述第2凸极部的径向外侧端部、以所述中心O1为中心的圆设为圆R3时,
所述中线ML1与所述圆R1的交点、所述中心O1、所述中线ML2与所述圆R1的交点所成的角度小于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
所述中线ML1与所述圆R3的交点、所述中心O1、所述中线ML2与所述圆R3的交点所成的角度大于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
当将在所述第2凸极部的周向两侧、在径向上延伸的两条所述槽的中线分别设为所述中线ML2、中线ML3时,
所述中线ML2与所述圆R1的交点、所述中心O1、所述中线ML3与所述圆R1的交点所成的角度大于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
所述中线ML1与所述圆R3的交点、所述中心、所述中线ML3与所述圆R3的交点所成的角度小于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值。
发明效果
根据本申请公开的磁化装置,对于在与轴向垂直的磁化面的某个轴向方向上磁化的圆筒状的永磁体的表面磁通密度的波形,不论进行测定的位置是在内周部、中心部、外周部的哪里,都能够减小角度误差。
附图说明
图1为实施方式1的永磁体的俯视图和侧视图。
图2为实施方式1的磁化装置的立体图。
图3为示出实施方式1的施加于凸极部的磁场与磁通密度的关系的曲线图。
图4为示出实施方式1的第1凸极部的形状的俯视图。
图5为示出实施方式1的第2凸极部的形状的俯视图。
图6为从磁化线圈侧观察实施方式1的磁化装置的俯视图。
图7为作为比较例的磁化装置的俯视图。
图8为示出从利用实施方式1的磁化装置被磁化的永磁体的表面产生的磁通密度的分布的一部分的曲线图。
图9为示出从利用作为比较例的磁化装置被磁化的永磁体的表面产生的磁通密度的分布的一部分的曲线图。
图10为实施方式1的马达的剖视图。
图11为省略了实施方式1的基座及凸极部的磁化装置的俯视图。
附图标记
100、100B:磁化装置;10:基座部;20a:第1凸极部;20b:第2凸极部;20、20B:凸极部;30、30B:磁化线圈;30a:第1磁化线圈;30b:第2磁化线圈;30ain、30bin:内侧折返部;30aout、30bout:外侧折返部;30as1、30as2、30bs1、30bs2:中间部;R1、R2、R3、R11、R22、R33:圆;20aR1、20aR2、20aR3、20bR1、20bR2、20bR3:角度;M、M1、M2、M3:槽;ML1、ML2、ML3、SL1、SL2、PL1、PL2:中线;ML1R1、ML1R2:交点;ML1R3、ML2R1、ML2R2、ML2R3、ML3R1、ML3R2、ML3R3:交点;O、61:中心轴;O1、O2:中心;Q1:径向外侧端部;Q3:径向内侧端部;60:永磁体;80:马达;81:定子铁芯;82:定子线圈;83:永磁体;85:定子;87:霍尔元件;88:转子;89:旋转轴;FR1、FR2、FR3、FRB1、FRB2、FRB3:曲线图。
具体实施方式
实施方式1.
以下基于附图说明实施方式1的永磁体的磁化装置。
此外,在以下的说明中,只要没有特别说明,在提及径向、周向、外周侧、内周侧时,是指磁化装置的径向、周向、外周侧、内周侧。
图1为使用磁化装置进行磁化的永磁体60的俯视图和侧视图。
图2为磁化装置100的立体图。
使用图2所示的磁化装置100进行磁化的永磁体60为圆环状,在垂直于其中心轴61的平面中,从中心轴呈放射状地、在周向上以N极和S极在周向上交替配设的方式被磁化为24极。永磁体60的材料为含有钕的稀土类粘结磁体。以对外径为直径30mm、内径为直径15mm、厚度为3mm的Nd-Fe-B(钕、铁、硼烧结磁体)粘结磁体进行磁化作为一例进行说明。
此外,永磁体60可以为铁氧体烧结、铁氧体粘结、钕烧结、钐-钴磁体。近年来,随着永磁体的特性提高,磁化所需的磁场在增加。在对永磁体60进行磁化时,需要对磁化装置100使用高输出、高容量的电源。
接下来对磁化装置100进行说明。
磁化装置100具备:圆柱状的基座部10;第1凸极部20a及第2凸极部20b,在基座部10上以基座部10的中心轴O为中心呈放射状地、在周向上隔着槽M交替配置;以及上层的第1磁化线圈30a和下层的第2磁化线圈30b,分别卷绕于第1凸极部20a及第2凸极部20b的周围,产生用于磁化永磁体60的磁场。磁化装置100的基座部10的直径设为45mm。另外,以15°间距在周向上交替分别配置12个第1凸极部20a、第2凸极部20b,合计24个。以下,简称为磁化线圈30时指第1磁化线圈30a与第2磁化线圈30b这两者,简称为凸极部20时指第1凸极部20a与第2凸极部20b这两者。在本实施方式中,第1凸极部20a将永磁体磁化为N极,第2凸极部20b将永磁体磁化为S极。但是,由于N极和S极是由流过第1磁化线圈30a、第2磁化线圈30b的电流的方向来决定的,因此,关于永磁体的磁极,也可以将N极和S极磁化为相反。
凸极部20由与基座部10成为一体的铁磁部件构成。通常,由纯铁、S45C等碳钢或SS400等通用构造材料等铁磁部件构成。此外,在本实施方式中,使用铁磁部件作为凸极部20,但也可以不一定是铁磁部件,也可以由树脂等顺磁性部件构成。
然而,由于近年来磁体的性能提高,磁化所需的磁场在增加,因此使用铁磁部件来提高从导线产生的磁场是有效的。
图3为示出施加于凸极部的磁场与磁通密度的关系的曲线图。
图3示出通常对铁磁部件施加磁场时的、通过铁磁部件的内部的磁通密度与施加的磁场的关系,在磁场小的区域,通过铁磁部件内的磁通密度急剧上升后,磁场与磁通密度的关系表现为线形,表现为各自成比例地变化。
在磁通密度急剧上升的区域中,在将某个磁场的范围设为ΔH、将此时的磁通密度的增加量设为ΔB时,将μ=ΔB/ΔH称为磁导率,μ越大则磁通密度越陡峭地上升,能够以较小的磁场得到大的磁通密度。
在施加更大的磁场后,磁通密度的上升饱和,与在真空中或空气中施加磁场的情况同样地,μ小于磁场小的情况,并且磁场与磁通密度为直线状的关系。像这样,随着μ越高,即使在导线中流通的电流小,也能够产生强的磁化磁场。
第1凸极部20a和第2凸极部20b为向着径向外侧变粗的泪滴形。另外,两者的截面形状略有不同。
图4为示出第1凸极部20a的形状的俯视图。
图5为第2凸极部20b的形状的俯视图。
此外,为了便于说明,附图所示的角度被夸大地记载,与实际角度不同。
如比较图4与图5可知,第1凸极部20a和第2凸极部20b的形状不同。在内周部,第1凸极部20a的周向宽度比第2凸极部20b的周向宽度窄,在外周部,第1凸极部的周向宽度比第2凸极部20b的周向宽度宽。在此,设为在图4所示的第1凸极部20a的右侧邻接配置有图5所示的第2凸极部20b。另外,将在图4所示的第1凸极部20a的左边存在的槽M设为槽M1,将在图4所示的第1凸极部20a与图5所示的第2凸极部20b之间存在的槽M设为槽M2,将在图5所示的第2凸极部20b的右边存在的槽M设为槽M3。上述的第1磁化线圈30a、第2磁化线圈30b被插入于槽M1~槽M3之间,因此槽M1~槽M3的周向宽度相同。此外,虽然示出倒角后的泪滴形截面的凸极部,但也可以为三角形截面。
顺便一提,在假设第1凸极部20a的形状与第2凸极部20b的形状相同的情况下,在周向上相邻的槽M1与槽M2、槽M2与槽M3的、在径向上延伸于各个槽的中央的中线ML1、ML2、ML3当中的中线ML1与中线ML2、中线ML2与中线ML3彼此所成的角度为将360度除以磁极的总数24(等于永磁体60的磁极的总数)而得到的值,即15度。
另一方面,如上所述,实际上,形状不同的第1凸极部20a和第2凸极部20b在周向上交替排列。接下来,在各中线ML1~ML3上分别定义3点,对在周向上相邻的两条中线上、并且距离图4、图5所示的俯视图上的基座部10上的中心O1(也是所有凸极部20的径向的中心线的交点)在径向上具有相同距离的两点与中心O1所成的角度进行说明。
将图4及图5所示的、通过第1凸极部20a及第2凸极部20b的径向内侧端部的、以中心O1为中心的圆(直径15mm)设为圆R1,同样地将通过第1凸极部20a及第2凸极部20b的径向中央部的圆(直径22.5mm)设为圆R2,将通过第1凸极部20a及第2凸极部20b的径向外侧端部的圆(直径30mm)设为圆R3。
首先,对图4所示的第1凸极部20a进行描述。
在第1凸极部20a的周向两侧存在沿径向延伸的槽M1和槽M2。
圆R2与中线ML1的交点ML1R2、中心O1和圆R2与中线ML2的交点ML2R2所成的角度20aR2为15度。这与上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值相同。
接下来,圆R1与中线ML1的交点ML1R1、O1和圆R1与中线ML2的交点ML2R1所成的角度20aR1为14度。这比上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值15度小1度。
接下来,圆R3与中线ML1的交点ML1R3、中心O1和圆R3与中线ML2的交点ML2R3所成的角度20aR3为16度。这比上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值15度大1度。
接下来,对图5所示的第2凸极部20b进行描述。
圆R2与中线ML2的交点ML2R2、中心O1和圆R2与中线ML3的交点ML3R2所成的角度20bR2为15度。这与上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值相同。
接下来,圆R1与中线ML2的交点ML2R1、中心O1和圆R1与中线ML3的交点ML3R1所成的角度20bR1为16度。这比上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值15度大1度。
接下来,圆R3与中线ML2的交点ML2R3、中心O1和圆R3与中线ML3的交点ML3R3所成的角度20bR3为14度。这比上述的将360度除以磁极的总数24而得到的值15度小1度。
此外,虽然在图4、图5中,将角度20aR1、20aR3、20bR1、20bR3的角度分别与角度20aR2、20bR2的角度错开±1度,但是只要放射状的导线的角度小于或大于360度/p(p为极数,在本实施方式中为24)即可,不限于上述1度。
接下来对磁化线圈30进行详细说明。
图6为从磁化线圈30侧观察磁化装置100的俯视图。
分别由1条导线构成的第1磁化线圈30a与第2磁化线圈30b在基座部10上堆叠地配置。当将基座部10侧设为下、其相反设为上时,在基座部10上配设第2磁化线圈30b,在其上配设第1磁化线圈30a。第2磁化线圈30b为将第1磁化线圈里外反转而得到的形状。
如图2、图6所示,第1磁化线圈30a通过第1凸极部20a的内周侧而卷绕,通过24个槽M中,通过相邻的第2凸极部20b的外周侧而卷绕,被容纳于邻接的槽M中,针对所有凸极部20重复如上步骤,折返而卷绕为波浪状且菊花花纹状。在第1磁化线圈30a中,将在外周侧折返的部分设为外侧折返部30aout,将在内周侧折返的部分设为内侧折返部30ain,将与外侧折返部30aout及内侧折返部30ain相连且容纳于槽M的部分设为中间部30as1。另外,将与相同的内侧折返部30ain相连且容纳于邻接的槽M的部分设为中间部30as2。
第2磁化线圈30b的开始缠绕端部30bs与第1磁化线圈30a的结束缠绕端部30ae连接,第2磁化线圈30b从与容纳第1磁化线圈30a的结束缠绕端部30ae的槽M相同的槽M起,在径向的相反方向上通过第2凸极部20b的内周侧而卷绕,通过24个槽M中,通过相邻的第1凸极部20a的外周侧而卷绕,进而被容纳于邻接的槽M中,针对所有凸极部20重复如上步骤,折返而卷绕为波浪状且菊花花纹状。
同样地,在第2磁化线圈30b中,将在外周侧折返的部分设为外侧折返部30bout,将在内周侧折返的部分设为内侧折返部30bin,将与外侧折返部30bout及内侧折返部30bin相连且容纳于槽M的部分设为中间部30bs1。另外,将与相同的内侧折返部30ain相连且容纳于邻接的槽M的部分设为中间部30bs2。
由于像这样构成第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b,因此如图6所示,在第1磁化线圈30a和第2磁化线圈30b中,导线在径向上折返的位置(内侧折返部30ain和内侧折返部30bin,外侧折返部30aout和外侧折返部30bout)在周向上错开与1个槽M(1个磁极)相应的量。导线为1mm×1mm的四边形截面状,具有沿着各槽M的内壁面的形状。此外,截面形状也可以为长方形。
沿着槽M来容纳导线,各槽M的宽度为1.2mm。大于导线的宽度。当在导线中流过电流时,为了防止绝缘破坏,在导线与铁磁部件之间插入绝缘膜或绝缘纸来绝缘。另外,可以在导线或铁磁部件、或者在导线与铁磁部件这两者形成电沉积涂层等绝缘膜。在该情况下,槽M的宽度可以与导线的宽度大致相等。
根据上述的各槽M的结构,针对被容纳于各槽M的第1磁化线圈30a,关于包围第1凸极部20a的周围的部分的角度,在内周侧的弯曲并折返的部分为14度,在槽M的径向中央部分为15度,在槽M的径向外周部分为16度。
同样地,针对被容纳于各槽M的第2磁化线圈30b,关于包围第2凸极部20b周围的部分的角度,在内周侧的弯曲并折返的部分为16度,在槽M的径向中央部分为15度,在槽M的径向外周部分为14度。
构成第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的导线的内周侧的弯曲并折返的部分的截面形状为径向1.5mm×轴向1mm的长方形,外周侧弯曲并折返的部分的截面形状为径向2mm×轴向1mm。
将第1磁化线圈30a配置于上层,将第2磁化线圈30b配置于下层,第1磁化线圈30a的结束缠绕端部与第2磁化线圈30b的开始缠绕端部连接,构成两匝。此外,匝数不限于两匝,可以为3匝或4匝。
另外,导线的截面形状可以为圆形,也可以为长方形截面。可以使用市售的磁导线,更优选地,为了确保磁化线圈的形状精度,期望通过线切割来加工铜板。能够通过线切割从铜板高精度地加工,能够提高导线的位置精度。
近年来,随着马达的小型且高效率化,需要小直径且多级的磁化装置,磁轭的齿、槽的结构在尺寸上难以实现,因此无法将磁化线圈的截面尺寸增大太多,因此需要增加通电的电流,但是当流过10kA/mm^2以上的电流时,有可能导线发热过大,或者由于洛伦兹力而导线受力断裂。因此,优选为如上述那样增加磁化线圈30的匝数来应对。
另外,如上所述,在内周侧和外周侧折返的部分的导线的截面积大于在第1凸极部20a、第2凸极部20b之间的槽M容纳的导线的截面积。由于在对永磁体60进行磁化时在导线中流通大电流,因此由于洛伦兹力而对导线产生力。当电流反平行地流过时,斥力作用于导线。
为了在磁化装置100流过大电流,将具有大容量电容器的电源连接于该磁化装置100。在电容器与磁化装置100之间连接开关,通过在瞬间使电容器的电荷流过磁化装置,从而大电流的脉冲流过磁化装置100的导线。
因此,当在生产线上进行磁化时,反复施加作用于导线的斥力。此时,在磁化线圈30中,应力集中于在凸极部的内周侧和外周侧弯曲并折返的部分的导线,导线有可能断裂。因此,为了使导线不易断裂,通过使该部分的截面积大于容纳于槽M的部分的截面积来降低应力,防止导线断裂。但是这不一定是必须的,也可以使用均匀的截面积的导线。
而且,为了在永磁体60磁化时避免磁化线圈30的导线移动,用环氧树脂等热固性树脂将凸极部20与导线一体化,填充凸极部20与磁极线圈的导线之间的空间,以避免导线移动。另外,由于对磁化线圈30的通电而导线发热,因此期望使用的树脂软化的温度为摄氏100度以上,优选为摄氏150度以上。另外,由于在对永磁体60的磁化时,导线对树脂施加冲击,因此树脂需要具有抗冲击性,将玻璃粉末等填料混合入树脂更佳。
图7为作为比较例的磁化装置100B的俯视图。
接下来,作为磁化装置100的比较例,对磁化装置100B进行描述。磁化装置100与作为比较例的磁化装置100B的大的不同在于24个凸极部20B的形状全都相同这一点。除了弯曲部的截面积与被容纳于槽M中的部分的截面积相同这一点以外,磁化线圈30B的结构与磁化装置100的磁化线圈30相同。
图8为示出从利用磁化装置100被磁化的永磁体60的表面产生的磁通密度的分布的一部分的曲线图。纵轴表示磁通密度,横轴将磁体的周向的位置表示为旋转角度。曲线图FR1表示永磁体60的直径15mm的位置的磁通密度的变化,曲线图FR2表示永磁体60的直径22.5mm的位置的磁通密度的变化,曲线图FR3表示永磁体60的直径30mm的位置的磁通密度的变化。这相当于上述的圆R1、R2、R3的位置的磁通密度。此外,各个曲线图仅示出永磁体60的周向整体360度内的、从12度到18度的一部分,实际上,N极和S极的磁通密度的分布为正弦波状。
图9为示出从利用作为比较例的磁化装置100B被磁化的永磁体的表面产生的磁通密度的分布的一部分的曲线图。测定磁通密度的位置与上述的永磁体60相同。曲线图FRB1表示永磁体的直径15mm的位置的磁通密度的变化,曲线图FRB2表示永磁体的直径22.5mm的位置的磁通密度的变化,曲线图FRB3表示永磁体的直径30mm的位置的磁通密度的变化。由于每个永磁体都是24极,因此磁极每隔15度从S切换为N或者与之相反地切换。
如图8所示,在本实施方式的永磁体60中,直径15mm的位置、30mm的位置的磁极切换的角度都与直径22.5mm的位置的表面磁通密度的磁极切换的角度大致一致。而且,直径15mm和30mm的位置的磁极切换的角度与直径22.5mm的位置(15度)的偏差为大约0.05度。
接下来,在图9的比较例的永磁体的情况下,直径22.5mm的位置的表面磁通密度分布的磁极切换的角度大致为15度,直径15mm和30mm的位置的表面磁通密度的磁极的切换的角度的偏差为距15度0.8度。在使用这样的永磁体作为旋转传感器用的传感器磁体、在被组装于旋转轴之后转子的磁体被磁化的情况下,对转子磁体进行磁化时的磁场也被施加至传感器磁体,从传感器磁体产生的磁通密度分布被扰乱。传感器磁体的磁极不再是等间隔,从旋转传感器不再输出正确的转数信号。
如此可知,为了降低磁极切换的角度取决于径向位置的偏差,以在凸极部20的内周侧弯曲的方式将磁化线圈30折返,如上述那样改变插入于各槽M的磁化线圈30的导线所成的角度是有效的。
接下来,考虑将永磁体60搭载于具有旋转检测装置的马达的情况。
图10为马达80的剖视图。
如图10所示配置:定子85,多个定子线圈82在周向上大致等间隔地配设于定子铁芯81;转子88,在周向上配设有多个永磁体83,被配设为外周面与定子85的内周面对置;永磁体60,作为用于使从电源供给的直流电流经由转子88而换流的触发器,被固定于旋转轴89,并且作为产生用于检测转子88的旋转角θ的磁场的传感器磁体;以及3个霍尔元件87,与该传感器磁体对置地配设,输出与上述磁场相应的信号。传感器磁体的磁化方向为与旋转轴89的轴向平行的方向。
此外,在该应用例中,将永磁体60作为传感器用的磁体,但是也可以应用于用于驱动如轴向间隙马达那样的马达的永磁体。
图11为磁化装置100C的俯视图。
另外,如图11所示,磁化装置100C省略基座部10、第1凸极部20a、第2凸极部20b,仅包括第1磁化线圈30a和第2磁化线圈30b。即使这样的磁化装置100C也实现与磁化装置100同样的效果。
在该情况下,针对目前为止的说明中“使用槽M1、槽M2的中线ML1、ML2与圆R1~R3的各交点、中心O1而确定的角度”,可以将“中心O1”改称为“第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的中心O2”,将“槽M1、槽M2的中线ML1、ML2”改称为“第1磁化线圈30a的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部30ain相连、分别与周向相反侧的外侧折返部30aout相连的两个中间部30as1、30as2各自的中线SL1、中线SL2”,将“圆R1”改称为“通过第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的内侧折返部30ain、30bin的径向外侧端部Q1、以所述中心O2为中心的圆R11”,将“圆R3”改称为“通过第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的外侧折返部30aout、30bout的径向内侧端部Q3、以中心O2为中心的圆R33”,将“圆R2”改称为通过中间部30as1、30as2各自的径向的中央部、以中心O2为中心的圆R22”。
另外,针对目前为止的说明中“使用槽M2、槽M3的中线ML2、ML3与圆R1~R3的各交点、中心O1而确定的角度”,可以将“中心O1”改称为“第1磁化线圈30a及所述第2磁化线圈30b的中心O2”,将“槽M2、槽M3的中线ML2、ML3”改称为“第2磁化线圈30b的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部30bin相连、分别与周向相反侧的外侧折返部30bout相连的两个中间部30bs1、中间部30bs2各自的中线PL1、中线PL2”,将“圆R1”改称为“通过第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的内侧折返部30ain、30bin的径向外侧端部Q1、以所述中心O2为中心的圆R11”,将“圆R3”改称为“通过第1磁化线圈30a及第2磁化线圈30b的外侧折返部30aout、30bout的径向内侧端部Q3、以中心O2为中心的圆R33”,将“圆R2”改称为通过中间部30bs1、30bs2各自的径向的中央部、以中心O2为中心的圆R22”。
而且,为了固定线圈,优选为用树脂等覆盖线圈。据此,能够防止线圈变形。
本申请记载了例示性的实施方式,但是实施方式中记载的各种特征、形态及功能不被限于特定的实施方式的应用,能够单独或以各种组合来应用于实施方式。
因此,在本申请公开的技术的范围内,可以设想未例示的无数变形例。例如,包括将至少1个构成要素变形的情况、追加的情况或省略的情况。
Claims (7)
1.一种磁化装置,该磁化装置对于圆环状的永磁体以相对于中心轴呈放射状地、在周向上交替配设N极和S极的方式进行磁化,其中,该磁化装置具备:
堆叠的上层的第1磁化线圈及下层的第2磁化线圈,该上层的第1磁化线圈及下层的第2磁化线圈产生用于磁化所述永磁体的磁场,
其中,所述第1磁化线圈具有1条导线在平面上呈波浪状且菊花花纹状地折返的多个内侧折返部和多个外侧折返部,
所述第2磁化线圈为将所述第1磁化线圈里外反转而得到的形状,
所述第1磁化线圈的各所述内侧折返部和所述第1磁化线圈的各所述内侧折返部在周向上错开与1个磁极相应的量地配置,
所述第2磁化线圈的开始缠绕端部与所述第1磁化线圈的结束缠绕端部连接,
当将所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的中心设为中心O2,
将所述第1磁化线圈的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部相连、分别与周向相反侧的外侧折返部相连的两个中间部各自的中线设为中线SL1、中线SL2,
将所述第2磁化线圈的、在径向上延伸且与相同的内侧折返部相连、分别与周向相反侧的外侧折返部相连的两个中间部各自的中线设为中线PL1、中线PL2,
将通过所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的所述内侧折返部的径向外侧端部、以所述中心O2为中心的圆设为圆R11,
将通过所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的所述外侧折返部的径向内侧端部、以所述中心O2为中心的圆设为圆R33时,
所述中线SL1与所述圆R11的交点、所述中心O2、所述中线SL2与所述圆R11的交点所成的角度小于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线SL1与所述圆R33的交点、所述中心O2、所述中线SL2与所述圆R33的交点所成的角度大于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线PL1与所述圆R11的交点、所述中心O2、所述中线PL2与所述圆R11的交点所成的角度大于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值,
所述中线PL1与所述圆R33的交点、所述中心O2、所述中线PL2与所述圆R33的交点所成的角度小于将360度除以所述永磁体的磁极的总数而得到的值。
2.一种磁化装置,该磁化装置对于圆环状的永磁体以相对于中心轴呈放射状地、在周向上交替配设N极和S极的方式进行磁化,该磁化装置具备:
基座部;
第1凸极部及第2凸极部,在所述基座部上呈放射状地、隔着槽在周向上交替配置;以及
第1磁化线圈及第2磁化线圈,分别卷绕于所述第1凸极部及所述第2凸极部的周围,产生用于磁化所述永磁体的磁场,
其中,所述第1磁化线圈通过所述第1凸极部的内周侧而卷绕,通过所述第1凸极部与相邻的所述第2凸极部之间的槽中,通过相邻的所述第2凸极部的外周侧而卷绕,进而被容纳于邻接的槽中,对于所有所述第1凸极部及所述第2凸极部重复地卷绕为波浪状,
所述第2磁化线圈的开始缠绕端部与所述第1磁化线圈的结束缠绕端部连接,
所述第2磁化线圈从与容纳有所述第1磁化线圈的所述结束缠绕端部的槽相同的槽起,通过所述第2凸极部的内周侧而卷绕,通过所述第2凸极部与相邻的所述第1凸极部之间的槽中,通过相邻的所述第1凸极部的外周侧而卷绕,进而被容纳于邻接的槽中,对于所有所述第1凸极部及所述第2凸极部重复地卷绕为波浪状,
当将所述基座部的中心设为中心O1,
将在所述第1凸极部的周向两侧在径向上延伸的两条所述槽的中线分别设为中线ML1、中线ML2,
将通过所述第1凸极部及所述第2凸极部的径向内侧端部、以所述中心O1为中心的圆设为圆R1,
将通过所述第1凸极部及所述第2凸极部的径向外侧端部、以所述中心O1为中心的圆设为圆R3时,
所述中线ML1与所述圆R1的交点、所述中心O1、所述中线ML2与所述圆R1的交点所成的角度小于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
所述中线ML1与所述圆R3的交点、所述中心O1、所述中线ML2与所述圆R3的交点所成的角度大于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
当将在所述第2凸极部的周向两侧在径向上延伸的两条所述槽的中线分别设为所述中线ML2、中线ML3时,
所述中线ML2与所述圆R1的交点、所述中心O1、所述中线ML3与所述圆R1的交点所成的角度大于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值,
所述中线ML1与所述圆R3的交点、所述中心O1、所述中线ML3与所述圆R3的交点所成的角度小于将360度除以所述第1凸极部及所述第2凸极部的总数而得到的值。
3.根据权利要求2所述的磁化装置,其中,
所述第1凸极部及所述第2凸极部由铁磁部件构成。
4.根据权利要求2或3所述的磁化装置,其中,
所述第1凸极部及所述第2凸极部的垂直于轴向的截面为泪滴形或三角形。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的磁化装置,其中,
所述槽的周向宽度与所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈的宽度相等。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的磁化装置,其中,
所述第1磁化线圈在所述第1凸极部的内周侧及所述第2凸极部的外周侧弯曲并折返的部分的截面积、以及所述第2磁化线圈在所述第2凸极部的内周侧及所述第1凸极部的外周侧弯曲并折返的部分的截面积大于在所述槽中容纳的部分的截面积。
7.根据权利要求5或6所述的磁化装置,其中,
所述第1磁化线圈及所述第2磁化线圈为长方形截面。
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