JP2002101622A - 磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】整流改善に優れた磁束分布を実現することがで
きる磁石の製造方法を提供する。 【解決手段】フェライト磁石は、（Ａ）の配向制御によ
る磁粉成形→（Ｂ）の焼結→（Ｃ）の切削加工→（Ｄ）
のモータ組付→（Ｅ）の着磁の各工程を経て製造され
る。配向制御による磁粉成形工程では、金型内に磁粉を
充填し、該磁粉の配向を制御しつつ圧縮成形する。焼結
工程では、成形品を所定の温度で加熱することにより焼
き固め、切削工程では、磁束極小部にて配向の方向が径
方向となっている部位を削り取ることで、磁束極小部の
近傍部分における配向の方向を周方向、それ以外の部分
における配向の方向を径方向とする。モータ組付工程で
は、未着磁のフェライト磁石をモータに組み付け、着磁
工程では、該モータの外側から磁石の全体に径方向の強
磁界を与えることにより磁石全体を着磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータ等の直
流機に適用される磁石を製造するための製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２に示すように、直流モータ（直流
電動機）５０は、磁石５１，５２、回転子５３及びブラ
シ５４等を有している。この直流モータ５０では、直流
電源が供給されることで、回転子５３が図１２（ａ）→
（ｂ）→（ｃ）の順に回転するように構成されている。

【０００３】詳しくは、回転子５３は、コア５６とコイ
ル５７とを有している。コア５６には、複数のティース
５６ａが形成されており、そのうちの５つのティース５
６ａの周囲にコイル５７が巻き付けられている。なお、
図示を省略しているが、５つのティース５６ａ毎に他の
コイルが同様に巻き付けられている。つまり、この直流
モータ５０の巻装方式は分布巻である。また、回転子５
３には、コンミテータ５８が配設されている。コンミテ
ータ５８は、複数のセグメント（整流子片）５８ａを有
し、そのセグメント５８ａに摺接するようにブラシ５４
が配設されている。そして、直流電流がブラシ５４及び
コンミテータ５８のセグメント５８ａを経てコイル５７
に流入されるようになっている。これにより、コイル５
７に流れる電流の向きが変更されて回転子５３が時計回
り方向（図中、Ｘ矢印方向）に回転する。

【０００４】ここで、ブラシ５４からコイル５７に流入
される電流変化を図１３を用いて説明する。先ず、図１
３（ａ）に示すようにコイル５７に右から左へ電流Ｉが
流れている状態から、回転子５３が回転してコンミテー
タ５８が図１３（ｂ）のようにブラシ５４に対して右側
に移動する。すると、ブラシ５４によって２つのセグメ
ント５８ａが短絡されて、コイル５７に短絡電流ｉが流
れる。さらに、回転子５３が回転すると、図１３（ｃ）
のように、コイル５７には、左から右へ電流Ｉが流れる
ようになる。つまり、図１３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の
順に回転子５３が回転するとき、その際にコイル５７を
流れる電流Ｉの向きが逆になる。なおこのとき、＋Ｉか
ら−Ｉまで２Ｉの変化をさせるための電流がブラシ５４
から流入される。また、図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１
２（ａ）〜（ｃ）に対応しており、図１２（ａ）→
（ｂ）→（ｃ）のように回転子５３が回転する際に、コ
イル５７を流れる電流Ｉの向きが変更され、そのコイル
５７に巻装されたコア５６内の磁界の向きが反転する。
このコイル５７の電磁力と、磁石５１，５２からの磁力
とによって回転力が発生し、モータ５０が回転駆動す
る。

【０００５】上述のように、ブラシ５４によって短絡さ
れたコイル５７を流れる電流が、その短絡期間中に反転
することを、「整流」という。また、この整流時の関係
は、次式の整流方程式によって示される。

【０００６】Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋ｅ＋Ｒｃｉ＋Ｒ２（Ｉ
＋ｉ）−Ｒ１（Ｉ−ｉ）＝０ ここで、Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）は、ブラシ５４で短絡される
コイル５７のインダクタンスＬの影響で生じるリアクタ
ンス電圧を示し、ｅは、回転子５３の回転に伴いコイル
５７に発生する誘起電圧を示す。また、Ｒｃは、ブラシ
５４で短絡されるコイル５７の抵抗を示し、Ｒ１，Ｒ２
は、ブラシ５４とコンミテータ５８との接触抵抗を示
す。なお、Ｉはブラシ５４から流入される電流であり、
ｉはブラシ５４で短絡されるコイル５７の短絡電流であ
る。

【０００７】整流時において、コイル５７のリアクタン
ス電圧と誘起電圧ｅが小さく無視することができれば、
短絡電流ｉは、図１４の点線で示すように直線的に変化
して、整流を良好に行うことができる。なお、この直線
状の整流は、理想的な整流の一つであって直線整流とい
う。

【０００８】しかしながら、コイル５７にリアクタンス
電圧及び誘起電圧ｅが発生するため、短絡電流ｉは、図
１４の実線で示すように直線整流から遅れて変化する、
いわゆる不足整流が発生する。詳しくは、誘起電圧ｅ
は、コイル５７を通過する磁束量Φの変化によって同コ
イル５７に誘起される逆起電力であって、次式のように
示される。

【０００９】ｅ＝−ｄΦ／ｄｔ つまり、誘起電圧ｅは、コイル５７を通過する磁束量Φ
が減少する速さに比例して発生する。

【００１０】ここで具体的に、整流中のコイル５７に誘
起される誘起電圧ｅを図１５を用いて説明する。図１５
には、コイル５７を通過する磁束量Φ、つまり、コイル
５７が巻き付けられたコア５６（５つのティース５６
ａ）内を通過する磁束量Φの変化と、その磁束量Φの変
化に応じて発生するコイル５７の誘起電圧ｅ（＝−ｄΦ
／ｄｔ）を示している。なお、図１５では、図１２
（ｂ）の状態を基準位置０°としている。即ち、コイル
５７により巻装されたコア５６（５つのティース５６
ａ）の中心が、磁石５１，５２の中心と一致するときを
基準位置０°として示している。

【００１１】コイル５７に電流が流れない状態では、コ
イル５７を通過する磁束量Φは、磁石５１，５２からの
磁束のみを考慮すればよく、図１５の（Ａ）のように回
転子５３の回転位置が基準位置０°（図１２（ｂ）の回
転位置）のとき最も大きくなる。

【００１２】また、回転子５３の回転時にはコイル５７
に電流が流れ、その電流によって起磁力が生じて、磁石
５１，５２の磁束に影響をおよぼすようになる。詳しく
は、コイル５７に流れる電流は、整流時、即ち、図１２
（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に回転子５３が回転すると
きに反転するため、コイル５７による磁束量Φは、回転
子５３の回転位置に応じて図１５の（Ｂ）のように変化
する。つまり、回転子５３の回転位置が基準位置０°と
なるとき正から負へ変化する。その結果、磁石５１，５
２の磁束量（Ａ）とコイル５７の磁束量（Ｂ）が合成さ
れて実際にコイル５７を通過する磁束量Φは、回転子５
３の回転位置に応じて図１５の（Ｃ）（＝（Ａ）＋
（Ｂ））のように変化する。つまり、回転子５３が基準
位置０°に到達する前に、合成磁束量（Ｃ）は最も大き
くなる。よって、コイル５７の誘起電圧ｅは、この磁束
量（Ｃ）が最大となる位置で、負から正へ変化する。

【００１３】このように、誘起電圧ｅは整流を遅らせる
方向に誘起され、短絡電流ｉの反転が遅れて不足整流の
原因となってしまう。この不足整流によって整流の終わ
り、即ち、ブラシ後端での火花放電が発生し、騒音及び
ブラシ摩耗の原因となってしまう。整流改善方法とし
て、ブラシ位置を図１２の反時計回り方向に移動させる
ことで、コイル５７の誘起電圧ｅの影響を小さくするよ
うにしている。

【００１４】ところが、モータ負荷が変動する場合で
は、コイル５７を流れる電流が変わり、モータ回転数も
変化するため、良好な整流を保つことが困難となってし
まう。具体的には、例えば、自動車用エアコンユニット
で使用されるブロアモータにおいて、高負荷となる高回
転時では、電流が大きくなるため合成磁束量（Ｃ）が最
大となる位置が回転方向に対して反対側（図１５のマイ
ナス側）に移動することとなる。また、回転数が高くな
るため合成磁束量（Ｃ）による誘起電圧ｅも大きくな
る。さらに、コイル５７の電流に応じてリアクタンス電
圧も大きくなる。従って、ブラシ位置の移動量を大きく
しないと良好な整流を得ることができない。また逆に、
低負荷となる低回転時では、ブラシ位置の移動量を小さ
くしないと良好な整流を得ることができない。このよう
に、モータ負荷の変動に応じてブラシ位置をたえず移動
する必要があり、良好な整流を保つことが困難となって
しまう。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願出願人
は、特願平１１−２７０５６６号において、負荷の影響
を受けることなく常に良好な整流を行うことができる技
術を提案している。その技術では、モータの磁石におい
て、回転方向に対する磁束分布を工夫して、負荷が変動
しても良好な整流を保つことができるようにしている。
具体的には、図１６に示すように、磁石６１，６２の主
磁極部６１ａ，６２ａの端部に延長部６１ｂ，６２ｂを
設け、その延長部６１ｂ，６２ｂの開始点６１ｃ，６２
ｃ近傍部分における磁束密度を変化させる。つまり、磁
石６１，６２において、延長部６１ｂ，６２ｂの開始点
６１ｃ，６２ｃ近傍部分に極小点がある磁束変化を持た
せることにより、整流を遅らせる方向に発生される電圧
（リアクタンス電圧）を打ち消す誘起電圧ｅを発生させ
て、整流を改善させるようにしている。

【００１６】ところが、特願平１１−２７０５６６号で
は、このような整流改善に優れた磁束分布を実現するた
めの磁石の製造方法は開示されておらず、その整流改善
に優れた磁束分布を実現できる磁石の製造方法が望まれ
ている。

【００１７】そこで、本発明の目的は、整流改善に優れ
た磁束分布を実現することができる磁石の製造方法を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、直流機に適用される磁石
であって、断面円弧状に形成されその一部に磁束密度が
極小値となる磁束極小部を有する磁石の製造方法におい
て、金型内に磁粉を充填し、該磁粉の配向を制御しつつ
圧縮成形する成形工程と、前記磁束極小部の近傍部分に
おける配向の方向を周方向、それ以外の部分における配
向の方向を径方向とするために、磁束極小部にて配向の
方向が径方向となっている部位を削り取る切削工程と、
前記切削された磁石を直流機に取り付けた後、該直流機
の外側から磁石の全体に径方向の強磁界を与えることに
より磁石全体を着磁する着磁工程とを備えることを要旨
とする。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の磁石の製造方法において、前記成形工程の後に、成形
品を焼結する工程を備えることを要旨とする。請求項３
に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁石の製造方
法において、前記金型内には、前記断面円弧状の磁石形
状をつくるための空洞部が形成され、該金型に第１電磁
石と第２電磁石とが埋設されるとともに、第１電磁石と
第２電磁石との間の部位が常磁性体で形成され、前記成
形工程では、前記磁粉を充填した金型の空洞部につい
て、前記磁束極小部の近傍部分以外には前記第１電磁石
により径方向の磁界を与えるとともに、前記磁束極小部
の近傍部分には第２磁石により周方向の磁界を与えるこ
とを要旨とする。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の磁石の製造方法において、前記空洞部にて、前記磁束
極小部の近傍部分に対応する円弧面を常磁性体により形
成するとともに、それ以外の円弧面を第１電磁石の先端
面により形成し、前記常磁性体の部位の中心部分に前記
第２電磁石を配置するようにしたことを要旨とする。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の磁石の製造方法において、前記第２電磁石は、前記金
型における空洞部の内側円弧面側に配置されており、前
記切削工程では、その内側円弧面側を削り取るようにし
たことを要旨とする。

【００２２】請求項６に記載の発明は、巻線により巻装
された複数のティースを有する回転子と、コンミテータ
の整流子片を介して前記巻線に直流電流を供給するブラ
シとを備える直流機に適用される請求項１に記載の磁石
の製造方法において、前記ブラシにより短絡されて前記
巻線の整流が開始される回転位置にて、その整流を開始
する巻線により巻装されるティースの回転方向側の先端
部と前記磁束極小部とが対向するように、前記磁石を配
置したことを要旨とする。

【００２３】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
成形工程にて、金型内の空洞部に磁粉が充填され、磁粉
の配向を制御しつつ圧縮成形される。そして、切削工程
にて、磁束極小部にて配向の方向が径方向となる部位が
削り取られる。これにより、磁束極小部の近傍部分では
配向の方向が周方向となり、それ以外の部分の配向の方
向が径方向となる。こうして配向の方向がそろえられた
未着磁の磁石を直流機に取り付けた後、該直流機の外側
から磁石の全体に径方向の強磁界を与えると、磁束極小
部の近傍部分では、配向の向きが強磁界に対して横向き
となるので、それ以外の部分と比較して弱く着磁され
る。その結果、磁石において、磁束極小部で極小となる
磁束変化を持たせることができ、その磁束変化によりリ
アクタンス電圧を打ち消す誘起電圧を発生できる。よっ
て、上記製造方法を採用すれば、整流改善に優れた磁束
分布の磁石を製造できる。

【００２４】請求項２に記載の発明によれば、成形工程
後の成形品が焼結により焼き固められるので、切削工程
での切削を的確に実施することができる。請求項３に記
載の発明よれば、第１電磁石と第２電磁石との間の部位
を常磁性体で形成したので、その常磁性体の部位が磁気
抵抗となり、第１及び第２電磁石による磁束が金型の空
洞部を効率よく通過する。また、磁束極小部の近傍部分
以外には第１電磁石により径方向の磁界が与えられ、磁
束極小部の近傍部分には第２磁石により周方向の磁界が
与えられる。これにより、磁粉の配向が的確に制御され
る。

【００２５】請求項４に記載の発明によれば、空洞部に
おける磁束極小部の近傍部分では、常磁性体が磁気抵抗
となり、第２電磁石による磁束が径方向に通過すること
が抑制されて周方向に流れる。また、空洞部における磁
束極小部の近傍部分以外は、第１電磁石の先端面にて形
成されるので、その第１電磁石による磁束が径方向に効
率よく流れる。よって、磁束極小部の近傍部分には周方
向の磁界が与えられ、それ以外の部分には径方向の磁界
が与えられることとなる。

【００２６】請求項５に記載の発明によれば、第２電磁
石は、金型において空洞部の内側円弧面側に配置されて
おり、第２電磁石による磁束は、噴水が流出するように
周囲に湾曲して通過する。また、空洞部の内側円弧面に
おいて、第２磁石に対向する部分では径方向に磁束が通
過するので、この部分のみが径方向の配向となるが、切
削工程でその内側円弧面側を削り取れば、磁束極小部の
近傍部分における配向の方向を周方向とすることができ
る。

【００２７】請求項６に記載の発明によれば、ブラシに
より短絡されて巻線の整流が開始される回転位置にて、
その整流を開始する巻線により巻装されるティースの回
転方向側の先端部と磁束極小部とが対向するように、磁
石が配置されるので、リアクタンス電圧を打ち消す誘起
電圧が発生されて整流を改善できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用エアコン
ユニットのブロアモータに具体化した実施の形態を図面
に従って説明する。なお、エアコンユニットでは、操作
スイッチの位置によってブロアモータに流れる電流の大
きさが変更される。具体的には、操作スイッチが、Ｈｉ
位置（高出力位置）に操作されたとき、モータの回転子
に１８Ａの電流が流れ、Ｌｏ位置（低出力位置）に操作
されたとき、モータの回転子に４Ａの電流が流れるよう
に構成されている。この電流変化によって、モータ回転
数が変更されてエアコンユニットに送り込まれる風量が
調節される。

【００２９】図１は、直流機としてのブロアモータ１の
概略構造を示す部分断面図である。図１に示すように、
ブロアモータ１は、フェライト磁石２，３、回転子４、
ブラシ５及び回転軸６等を有している。

【００３０】詳述すると、本実施の形態のブロアモータ
１は、２極の直流モータであって、ヨークとしてのモー
タハウジング７の湾曲した内側面において、Ｎ極及びＳ
極を形成する２つのフェライト磁石２，３が回転子４を
挟んで対向配置されている。なお、モータハウジング７
は、強磁性体（軟鉄）により有底円筒状に形成されてい
る。回転子４は、コア８と、そのコア８に巻装されるコ
イル（巻線）９と、コンミテータ（整流子）１０とを有
し、直流電流の供給により図１のＸ方向に回転駆動する
ようになっている。コア８には、複数のティース８ａが
形成されており、そのうちの５つのティース８ａの周囲
にコイル９が巻き付けられている。なお、本実施形態で
は、ティース８ａの個数は１２個であり、そのティース
８ａが、回転子４の周方向に３０°毎に形成されてい
る。つまり、隣り合うティース８ａは、その中心線のな
す角が３０°（＝３６０°／１２）となるように形成さ
れている。また、図示を省略しているが、複数の他のコ
イルが５つのティース８ａ毎に同様に巻き付けられてい
る。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。

【００３１】コンミテータ１０は、回転子４の一端に配
設され、複数のセグメント（整流子片）１１を有して構
成されている。また、ブラシ５がコンミテータ１０に摺
接するように付勢された状態で配設されている。そし
て、図示しない直流電源から供給される直流電流が、ブ
ラシ５とコンミテータ１０のセグメント１１を経てコイ
ル９に流入される。これによって、コイル９に流れる電
流の向きが変更されて、回転子４が時計回り方向（図
中、Ｘ矢印方向）に回転するようになっている。本実施
の形態では、１２個のセグメント１１が周方向に３０°
毎に設けられており、回転子４がブラシ５に対して３０
°回転するとき、コイル９の電流の向きが変更される。
つまり、回転子４の３０°の回転によってコイル９の整
流が行われる。

【００３２】本実施の形態のフェライト磁石２，３は、
図１に示すように、主磁極部２ａ，３ａと、該主磁極部
２ａ，３ａの端部（以下、延長開始点２ｃ，３ｃとい
う）に設けた延長部２ｂ，３ｂとを備えている。主磁極
部２ａ，３ａは、図１２に示す従来の磁石５１，５２に
相当する部分であって、延長部２ｂ，３ｂはその主磁極
部２ａ，３ａの回転方向側の端部に延出形成されてい
る。主磁極部２ａ，３ａは、図１に示すように、整流中
のコイル９が巻装される５つの歯部のうち回転方向側及
び回転方向逆側の端部に配置するティース８ａの中心線
間の角度（＝１２０°の角度）に対応した長さとなるよ
うに形成されている。その主磁極部２ａ，３ａの中心と
整流中のコイル９が巻装されるコア８（５つのティース
８ａ）の中心が一致する回転位置（図１の回転位置）が
整流中心となる。つまり、この回転位置において、ブラ
シ５によって短絡されるコイル９の電流の向きが反転す
る。また、延長部２ｂ，３ｂは、整流区間の３０°の角
度に対応する区間で形成されている。さらに、延長部２
ｂ，３ｂにおける先端側の５°の角度に対応する区間で
は、徐々に薄くなるよう形成されている。ただし、この
延長部２ｂ，３ｂにおける先端側の区間は、モータ１の
性能上最適化がはかれれば、特に５°の角度に限定する
必要はない。

【００３３】また、本実施の形態のフェライト磁石２，
３は、延長部開始点２ｃ，３ｃに対応する部位にて、磁
束密度が極小値となる磁束極小部２ｄ，３ｄを有してい
る。つまり、フェライト磁石２，３は、磁束極小部２
ｄ，３ｄを起点とし、回転方向側の端部に向かって磁束
密度が増加する領域を有しており、この磁束量Φの増加
によりリアクタンス電圧（Ｌ・ｄｉ／ｄｔ）を打ち消す
誘起電圧（−ｄΦ／ｄｔ）を発生させるようにしてい
る。

【００３４】フェライト磁石２，３は、図２に示す工程
を経て製造される。つまり、（Ａ）の配向制御による磁
粉成形→（Ｂ）の焼結→（Ｃ）の切削加工→（Ｄ）のモ
ータ組付→（Ｅ）の着磁の各工程を経てフェライト磁石
２，３が製造されている。

【００３５】以下に、フェライト磁石２，３の製造工程
について詳述する。 （Ａ）の配向制御による磁粉成形は、図３に示す成形装
置２０を用いて実施される。成形装置２０は、金型２１
（上型２２及び下型２３）を備え、この金型２１の上型
２２と下型２３とにより形成される空洞部２４に磁粉Ｍ
を充填して圧縮成形するようになっている。空洞部２４
は、フェライト磁石２，３の形状をつくるためのもので
あって、断面円弧状に形成されている。また、磁粉Ｍ
は、異方性の特性を持つ磁粉であり、その具体的な材料
としては、例えば、酸化鉄（ＦｅＯｘ）とストロンチウ
ム（Ｓｒ）とからなる湿式フェライト材料が用いられて
いる。なお、上型２２及び下型２３は、常磁性体からな
り、例えば、超硬合金のタングステン・カーバイド（Ｗ
Ｃ）を用いて製造されている。

【００３６】また、成形装置２０は、強磁性体（例え
ば、鉄）からなるヨーク本体２６を備えている。ヨーク
本体２６の一方の端部にはヨーク２７が形成され、他方
の端部にはヨーク２８，２９が形成されている。ヨーク
２７は、上型２２に埋設されており、同上型２２内にて
２つに分かれて、第１ヨーク部２７ａと第２ヨーク部２
７ｂとが形成されている。なお、ヨーク２７の第１ヨー
ク部２７ａ及び第２ヨーク部２７ｂは、その先端が所定
の距離だけ離間して形成されている。第１及び第２ヨー
ク部２７ａ，２７ｂの先端は円弧状に形成されており、
その先端面が前記空洞部２４の壁面（外側の円弧面）を
構成している。また、上型２２の一部であって、第１ヨ
ーク部２７ａと第２ヨーク部２７ｂとの間に配置する部
位２２ａの表面も円弧状に形成されており、その部位２
２ａの表面が前記空洞部２４の壁面（外側の円弧面）を
構成している。つまり、空洞部２４における外側の円弧
面は、第１及び第２ヨーク部２７ａ，２７ｂの強磁性体
と、その間の部位２２ａの常磁性体とにより形成されて
いる。

【００３７】一方、ヨーク２８及びヨーク２９は、下型
２３に埋設されており、ヨーク２８とヨーク２９は、所
定の距離だけ離間している。そして、同ヨーク２８，２
９の先端も同様に円弧状に形成されており、その先端面
が前記空洞部２４の壁面（内側の円弧面）を構成してい
る。また、下型２３の一部であって、ヨーク２８とヨー
ク２９との間に配置する部位２３ａの表面も円弧状に形
成されており、その部位２３ａの表面が前記空洞部２４
の壁面（内側の円弧面）を構成している。つまり、空洞
部２４における内側の円弧面は、ヨーク２８，２９の強
磁性体と、その間の部位２３ａの常磁性体とにより形成
されている。

【００３８】また、常磁性体の部位２３ａの中心部分に
も、強磁性体（例えば、鉄）からなるヨーク３０が埋設
されている。同ヨーク３０の先端部は、前記空洞部２４
まで達しておらず、同空洞部２４から所定の距離だけ離
間している。さらに、ヨーク２８，２９の基端となる部
位に、コイル３１が巻き付けられている。一方、ヨーク
３０にも、コイル３２が巻き付けられている。なお、ヨ
ーク２７の第１ヨーク部２７ａと第２ヨーク部との間
隔、ヨーク２８とヨーク２８の間隔、ヨーク３０の配置
位置等は、モータ仕様に応じて適宜変更される。

【００３９】そして、前記空洞部２４に磁粉Ｍを充填し
た状態で、前記コイル３１，３２に図３に示す方向
（＋、−）に電流を流しつつ加圧成形する。ここで、
（＋）は、紙面手前側から奥側への方向を示し、（−）
は、紙面奥側から手前側への方向を示す。このように電
流を流すと、ヨーク２７，３０はＮ極となり、ヨーク２
８，２９はＳ極となる。これにより、空洞部２４に磁界
が与えられて、磁粉Ｍの配向の方向が矢印で示す方向と
なる。つまり、コイル３１，３２に電流が流れることに
より、ヨーク２７の第１ヨーク部２７ａとヨーク２８と
の間で磁束が発生するとともに、ヨーク２７の第２ヨー
ク部２７ｂとヨーク２９との間で磁束が発生する。ま
た、ヨーク２８，２９とヨーク３０との間でも磁束が発
生する。ここで、上型２２及び下型２３の常磁性体の部
位２２ａ，２３ａが磁気抵抗となるため、ヨーク２８，
２９とヨーク３０との間で発生する磁束は、ヨーク３０
の先端部から噴水が放出されるように、空洞部２４内を
湾曲して通過する。その結果、ヨーク２７の第１ヨーク
部２７ａ及びヨーク２８に対応する部分では径方向の配
向となるとともに、ヨーク２７の第２ヨーク部２７ｂ及
びヨーク２９に対応する部分も同様に径方向の配向とな
る。一方、常磁性体の部位２２ａ，２３ａに対応する範
囲において、ヨーク３０に対向する部分のみ径方向の配
向となり、それ以外の部分は周方向の配向となる。な
お、本実施の形態では、ヨーク２７，２８，２９及びコ
イル３１により第１電磁石が構成され、ヨーク３０及び
コイル３２により第２電磁石が構成されている。

【００４０】こうして磁場成形した成形品を、（Ｂ）の
焼結工程にて、所定の温度で加熱することにより焼き固
める。これにより、図４（ａ）に示す配向状態の成形品
２Ｚが形成される。

【００４１】その後、（Ｃ）の切削加工の工程にて、図
４（ｂ）に示すように、成形品２Ｚの内側部分を切削す
ることにより、未着磁状態のフェライト磁石２が形成さ
れる。この切削工程は、前記ヨーク３０に対向した部分
における径方向の配向を削り取るために実施される。こ
れにより、フェライト磁石２において、磁束極小部２ｄ
の近傍部分では、配向の向きは周方向となり、それ以外
の部分では、配向の向きは径方向となる。なお、フェラ
イト磁石３も同様に、（Ａ）配向制御による磁粉成形→
（Ｂ）焼結→（Ｃ）切削加工の工程を経て形成される。

【００４２】そして、（Ｄ）のモータ組み付け工程にお
いて、未着磁のフェライト磁石２，３、回転子４、ブラ
シ５、回転軸６等の各部品をモータハウジング７内に組
み付ける。続く、（Ｅ）の着磁工程では、各部品の組み
付けが完了したモータ１を、図５に示す着磁装置４０の
取付台４０ａに固定した状態でフェライト磁石２，３の
着磁を実施する。

【００４３】詳述すると、着磁装置４０は、着磁ヨーク
４１，４２を備えている。着磁ヨーク４１，４２は、そ
の先端面がモータハウジング７の外周面の円弧半径より
やや大きな円弧半径を有して円弧状に形成されている。
そして、着磁ヨーク４１と着磁ヨーク４２は、対向配置
されたフェライト磁石２，３の位置と対応してモータハ
ウジング７の外部から同フェライト磁石２，３をカバー
（内在）するように対向配置されている。ここで、着磁
ヨーク４１，４２は、フェライト磁石２，３の外側の円
弧面全体を覆う角度幅を有している。さらに、着磁ヨー
ク４１にはコイル４３が巻き付けられ、着磁ヨーク４２
にはコイル４４が巻き付けられている。

【００４４】そして、コイル４３，４４には、図５に示
す方向（＋、−）に電流を流す。但し、（＋）は、紙面
手前側から奥側への方向を示し、（−）は、紙面奥側か
ら手前側への方向を示す。このように電流を流すと、図
５で破線で示す方向（図５の左→右の方向）に磁束が発
生し、これにより磁石全体に同一方向（径方向）の強磁
界が与えられることとなる。こうしてフェライト磁石
２，３の着磁を実施すると、配向の方向が磁界の向きに
対して横向きになっている部分（磁束極小部２ｄ，３ｄ
の近傍部分）は弱く着磁され、配向の方向が磁界の向き
に対して並行となっている部分は強く着磁される。つま
り、配向の方向が周方向となる部分では、他の部分と比
較して効率よく磁化されない。その結果、図６に示すよ
うに、フェライト磁石２，３における磁束分布は、磁束
極小部２ｄ，３ｄ（延長部開始点２ｃ，３ｃ）近傍部分
が弱められることとなる。なお従来では、上記成形装置
２０を用いた配向制御を実施していないため、着磁の際
に着磁装置４０を用いて磁石全体に同一方向（径方向）
の強磁界が与えられると、図７のフェライト磁石４６，
４７のように、その磁束分布は全体でほぼ均一となる。

【００４５】図８には、フェライト磁石２，３の回転方
向に対する磁束密度分布を示している。なお、図８で
は、フェライト磁石２，３の回転方向逆側の端部を基準
角度（＝０°）とし、回転方向側の角度に対する磁束密
度分布を示している。また、図８において、従来のフェ
ライト磁石４６，４７の磁束分布を破線で示している。
図８に示すように、従来の磁束分布と比較して、磁束極
小部２ｄ，３ｄに対応する角度１２０°で磁束密度が急
激に変化しており、フェライト磁石２，３の磁束密度
は、磁束極小部２ｄ，３ｄに対応する角度１２０°で極
小値となっている。

【００４６】このように、上記工程を経てフェライト磁
石２，３を製造すると、同フェライト磁石２，３におい
て、磁束極小部２ｄ，３ｄに極小点がある磁束変化を持
たせることができる。また、本実施の形態では、上記着
磁工程によりフェライト磁石の着磁が行われることで、
ブロアモータ１が完成する。つまり、ブロアモータ１の
製造において、磁石２，３の着磁工程が最終工程となっ
ている。

【００４７】次に、上記のように着磁されたフェライト
磁石２と整流時のコイル９によって巻装されるコア８
（５つのティース８ａ）との位置関係を図９を用いて説
明する（フェライト磁石３はフェライト磁石２と同じ位
置関係となるため、説明を省略する）。なお、図９は、
断面円弧状に形成されたフェライト磁石２を直線上に展
開して示した模式図である。また、図９において、フェ
ライト磁石２の周方向の幅を角度で示し、整流時のコイ
ル９によって巻装されるコア８（５つのティース８ａ）
を１５０°（５×３０°）の幅で示している。

【００４８】回転子４が回転してコア８の位置が図９の
（ａ）のようにコア先端がフェライト磁石２の磁束極小
部２ｄ（延長部開始点２ｃ）に位置するときコイル９の
整流が開始される。つまり、ブラシ５により短絡されて
コイル９の整流が開始される回転位置では、そのコイル
９により巻装されるティース８ａの回転方向側の先端部
がフェライト磁石２の磁束極小部２ｄに位置するように
なっている。そして、その状態から（ｂ）のように１５
°回転した位置が整流中心（図１の回転位置）となり、
この位置でコイル９を流れる電流の方向が反転する。さ
らに、（ｃ）のように１５°回転した回転位置で整流が
終了する。つまり、コア８が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の
順に３０°回転するときにコイル９の整流が実施され
る。この整流時において、整流中のコイル９を通過する
磁束量Φは、図１０に示すように、フェライト磁石２，
３の延長部２ｂ，３ｂの形成によって回転子４の回転に
応じて徐々に増加する。またこのとき、整流中のコイル
９を通過する磁束量Φの増加率はフェライト磁石２，３
の磁束極小部２ｄ，３ｄ（延長部開始点２ｃ，３ｃ）近
傍部分の磁束変化によって回転に応じて徐々に増加す
る。なお、ここで示す磁束量Φの変化は、コイル９に流
れる電流による磁束量と、フェライト磁石２，３による
磁束量との合成磁束量を示しており、図中の点線は、図
１５における合成磁束量（Ｃ）に対応するものである。

【００４９】このように、整流中のコイル９を通過する
磁束量Φが変化するため、コイル９に発生する誘起電圧
ｅ（＝−ｄΦ／ｄｔ）は、整流初期時が小さく回転子４
の回転位置に応じてマイナス側に徐々に大きくなる。な
お、図１０では、コイル９により巻装されるコア８（５
つのティース８ａ）の中心とフェライト磁石２，３の主
磁極部２ａ，３ａの中心とが一致するとき、即ち、図１
における回転子４の回転位置を基準位置０°として示し
ている。

【００５０】この誘起電圧ｅによって、リアクタンス電
圧が打ち消されて、図１４に示す不足整流が改善され
る。つまり、リアクタンス電圧に完全に一致する誘起電
圧ｅを発生させることで、整流曲線が図１４の点線で示
すような理想的な整流の１つである直線整流になる。

【００５１】また、エアコンのスイッチ操作によってブ
ロアモータ１の負荷が変更された場合では、コイル９を
流れる電流が変化してリアクタンス電圧が増減するが、
誘起電圧ｅはモータ負荷に応じてリアクタンス電圧を打
ち消すように変化する。

【００５２】具体的に、操作スイッチがＨｉ位置に操作
され、コイル９に１８Ａの電流が流れると、コイル９の
電流に応じてリアクタンス電圧が増加する。この場合、
モータ回転数が高くなって誘起電圧ｅが増加する。ま
た、操作スイッチがＬｏ位置に操作され、コイル９に４
Ａの電流が流れると、コイル９の電流に応じてリアクタ
ンス電圧が減少する。この場合、モータ回転数が低くな
り、誘起電圧ｅが小さくなる。このようにモータ負荷に
応じて、リアクタンス電圧が変化するが、そのリアクタ
ンス電圧を打ち消すように誘起電圧ｅも変化する。従っ
て、モータ負荷が変動する場合でも、良好な整流が保た
れるので安定した運転が継続される。

【００５３】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、下記のような特徴を有する。 （１）成形工程で磁粉Ｍの配向を制御しつつ圧縮成形し
た後、切削工程では、磁束極小部２ｄ，３ｄにおいて配
向の方向が径方向となっている部位が削り取られる。こ
れにより、磁束極小部２ｄ，３ｄの近傍部分では配向の
方向が周方向となり、それ以外の部分の配向の方向が径
方向となる。そして、配向の方向がそろえられた未着磁
のフェライト磁石２，３をブロアモータ１に取り付けた
後に、モータハウジング７の外側からフェライト磁石
２，３の全体に径方向の強磁界を与えると、磁束極小部
２ｄ，３ｄの近傍部分では、配向の向きが強磁界に対し
て横向きとなるので、それ以外の部分と比較して弱く着
磁される。その結果、フェライト磁石２，３において、
磁束極小部２ｄ，３ｄで磁束密度が極小値となる磁束変
化を持たせることができ、その磁束変化によりリアクタ
ンス電圧を打ち消す誘起電圧を発生できる。このよう
に、上記製造方法を採用することにより、整流改善に優
れた磁束分布のフェライト磁石２，３を製造できる。

【００５４】（２）成形工程後の焼結工程により成形品
２Ｚが焼き固められるので、切削工程における成形品２
Ｚの切削を的確に実施できる。 （３）成形装置２０において、第１電磁石のヨーク２
８，２９と、第２電磁石のヨーク３０との間の部位２３
ａを常磁性体で形成したので、その常磁性体の部位２３
ａが磁気抵抗となり、ヨーク２８，２９とヨーク３０の
磁束が、金型２１の空洞部２４を効率よく通過する。ま
た、磁束極小部２ｄ，３ｄの近傍部分以外にはヨーク２
７，２８，２９により径方向の磁界が与えられ、磁束極
小部２ｄ，３ｄの近傍部分にはヨーク３０により周方向
の磁界が与えられる。これにより、磁粉Ｍの配向を的確
に制御することができる。

【００５５】（４）空洞部２４において、常磁性体の部
位２２ａ，２３ａが磁気抵抗となり、ヨーク３０による
磁束が径方向に通過することが抑制されて周方向に磁束
が流れる。また、ヨーク２７，２８，２９の先端面にて
空洞部２４が形成されるので、そのヨーク２７，２８，
２９による磁束が径方向に効率よく流れる。これによ
り、延長部開始点２ｃ，３ｃ（磁束極小部２ｄ，３ｄ）
には周方向の磁界を、それ以外の部分には径方向の磁界
を与えることができる。

【００５６】（５）第２電磁石のヨーク３０は、金型２
１において空洞部２４の内側円弧面側にのみ配置されて
おり、ヨーク３０による磁束は、噴水が流出するように
周囲に湾曲して通過する。また、空洞部２４の内側円弧
面にてヨーク３０に対向する部位（磁束極小部２ｄ，３
ｄ）では、径方向に磁束が通過するので、この部分のみ
が径方向の配向となるが、切削工程でその内側円弧面側
を削り取れば、磁束極小部２ｄ，３ｄの近傍部分におけ
る配向の方向を周方向とすることができる。

【００５７】（６）ブロアモータ１の整流が改善される
ので火花の発生を抑制できる。その結果、ブロアモータ
１の寿命を向上できる。また、ノイズ対策（音、電磁雑
音等の対策が不要となるので、モータ１の製造コストを
低減できる。

【００５８】なお本発明は、上記以外に次の態様にて具
体化できる。 ○上記実施の形態では、図４（ａ），（ｂ）に示すよう
に、成形品２Ｚにおける内側面全体を削り取るものであ
ったが、図１１のフェライト磁石４８のように、図４
（ａ）の成形品２Ｚにおける内側面の一部のみ（配向が
径方向となっている部位のみ）を削り取るようにしても
よい。このようにしても、磁束極小部４８ａの近傍部分
における配向の向きを周方向とすることができるので、
上記実施の形態と同様な効果を得ることができる。

【００５９】○上記実施の形態では、２極のモータ１の
磁石２，３に適用するものであったが、これ以外に４極
の直流モータ等の多極直流モータの磁石に適用してもよ
い。また、フェライト磁石２，３，４８以外の磁石、例
えば樹脂等を混入させた磁石にて具体化してもよい。

【００６０】○上記実施の形態では、直流機としてブロ
アモータ１に具体化したが、他のモータに具体化しても
よい。また、直流発電機に具体化してもよい。さらに、
上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果と共に記載する。

【００６１】（イ）請求項１に記載の磁石の製造方法に
おいて、前記磁石は、主磁極部と、該主磁極部から前記
回転子の回転方向側に延出形成された延長部とからな
り、前記主磁極部は、巻線により巻装される複数のティ
ースのうち回転方向側及び回転方向逆側の端部に配置す
るティースの中心線間の角度に対応する長さとほぼ等し
く形成され、前記延長部の開始点近傍に前記磁束極小部
を有するようにした磁石の製造方法。このうような磁石
では、整流改善に優れた磁束分布を実現できる。具体的
には、延長部からの磁束によりリアクタンス電圧を打ち
消す誘起電圧が発生され整流を改善することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
磁粉の圧縮成形にて配向の方向を制御し、その後、切削
加工を施すことにより、整流改善に優れた磁束分布を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態におけるブロアモータの概略構成
図。

【図２】フェライト磁石の製造工程を説明するためのフ
ローチャート。

【図３】本実施の形態における成形装置を説明するため
の図。

【図４】フェライト磁石における配向の状態を示す図。

【図５】本実施の形態における着磁装置を説明するため
の図。

【図６】配向制御を実施したフェライト磁石の磁束分布
を示す図。

【図７】配向制御を実施しない従来のフェライト磁石の
磁束分布を示す図。

【図８】回転角度に対するフェライト磁石の磁束分布を
示す図。

【図９】フェライト磁石と回転子の回転位置との関係を
示す模式図。

【図１０】コアの回転位置と磁束量及び誘導起電力との
関係を示す図。

【図１１】別の実施の形態におけるフェライト磁石を示
す図。

【図１２】従来の直流モータの概略構成図。

【図１３】整流を説明するための図。

【図１４】整流曲線を示す図。

【図１５】コアの回転位置と磁束量及び誘起電圧との関
係を示す図。

【図１６】改善した従来の直流モータの概略構成図。

【符号の説明】

２，３…フェライト磁石、２ｄ，３ｄ…磁束極小部、２
Ｚ…成形品、４…回転子、５…ブラシ、８ａ…ティー
ス、９…巻線としてのコイル、１０…コンミテータ、１
１…整流子片、４８…フェライト磁石、４８ａ…磁束極
小部、Ｍ…磁粉。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H613 AA02 BB04 BB15 BB35 PP07 QQ06 SS07 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CA12 CB04 CB05 DD01 PP05 PP17 PP19 QA02 QB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流機に適用される磁石であって、断面
   円弧状に形成されその一部に磁束密度が極小値となる磁
   束極小部を有する磁石の製造方法において、 金型内に磁粉を充填し、該磁粉の配向を制御しつつ圧縮
   成形する成形工程と、 前記磁束極小部の近傍部分における配向の方向を周方
   向、それ以外の部分における配向の方向を径方向とする
   ために、磁束極小部にて配向の方向が径方向となってい
   る部位を削り取る切削工程と、 前記切削された磁石を直流機に取り付けた後、該直流機
   の外側から磁石の全体に径方向の強磁界を与えることに
   より磁石全体を着磁する着磁工程と、を備えることを特
   徴とする磁石の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁石の製造方法におい
   て、 前記成形工程の後に、成形品を焼結する工程を備えるこ
   とを特徴とする磁石の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の磁石の製造方法
   において、 前記金型内には、前記断面円弧状の磁石形状をつくるた
   めの空洞部が形成され、該金型に第１電磁石と第２電磁
   石とが埋設されるとともに、第１電磁石と第２電磁石と
   の間の部位が常磁性体で形成され、 前記成形工程では、前記磁粉を充填した金型の空洞部に
   おいて、前記磁束極小部の近傍部分以外には前記第１電
   磁石により径方向の磁界を与えるとともに、前記磁束極
   小部の近傍部分には第２磁石により周方向の磁界を与え
   ることを特徴とする磁石の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の磁石の製造方法におい
   て、 前記空洞部にて、前記磁束極小部の近傍部分に対応する
   円弧面を常磁性体により形成するとともに、それ以外の
   円弧面を第１電磁石の先端面により形成し、 前記常磁性体の部位の中心部分に前記第２電磁石を配置
   するようにしたことを特徴とする磁石の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の磁石の製造方法におい
   て、 前記第２電磁石は、前記金型における空洞部の内側円弧
   面側に配置されており、前記切削工程では、その内側円
   弧面側を削り取るようにしたことを特徴とする磁石の製
   造方法。
6. 【請求項６】 巻線により巻装された複数のティースを
   有する回転子と、コンミテータの整流子片を介して前記
   巻線に直流電流を供給するブラシとを備える直流機に適
   用される請求項１に記載の磁石の製造方法において、 前記ブラシにより短絡されて前記巻線の整流が開始され
   る回転位置にて、その整流を開始する巻線により巻装さ
   れるティースの回転方向側の先端部と前記磁束極小部と
   が対向するように、前記磁石を配置したことを特徴とす
   る磁石の製造方法。