JP2002153024A - サーボ・モータの回転子に着磁するための着磁ヨーク、並びに、サーボ・モータの回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コギング・トルクを低減したリング型極異方
性マグネットからなる移転子を提供する。 【解決手段】 着磁ヨークには、回転子のリング型極異
方性マグネットの磁極数に合わせて、着磁用コイルと巻
線溝部が形設される。巻線溝部は、リング型極異方性マ
グネットが着磁ヨークの上下両端面で互いに最適角θと
同じ傾斜角度だけずらしたポイントを結ぶように斜めに
配置される。リング型極異方性マグネットの上下それぞ
れの磁極にまたがるように巻線溝部が形成され、巻線溝
部を貫挿するコイルに通電して、リング型極異方性マグ
ネットを充分に着磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットを始めと
する各種産業機器のアクチュエータとして利用可能なサ
ーボ・モータに係り、特に、小型で且つ高出力に構成さ
れたサーボ・モータに関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、極異方性マグネ
ットを回転子に用いたサーボ・モータに係り、特に、リ
ング型極異方性マグネットを軸線方向に２個以上に分割
して、各マグネットの磁極を所定のスキュー角度θだけ
ずらして固定することによってコギング・トルクを低減
するようにしたサーボ・モータ、並びにその回転子に対
する着磁技術に関する。

【０００３】

【従来の技術】産業用・民生用の各機器のアクチュエー
タ（actuator）としては、サーボ・モータを用いるのが
一般的である。何故ならば、サーボ・モータは、取扱い
が容易で、小型・高トルクで、しかも応答性に優れてい
るからである。特に、ＡＣサーボ・モータは、ブラシが
なく、メンテナンス・フリーであることから、無人化さ
れた作業空間で稼動することが望まれるような自動機
械、例えば自由歩行を行う脚式ロボットの関節アクチュ
エータなどに適用することができる。このサーボ・モー
タは、回転子（ロータ）側に永久磁石を、固定子（ステ
ータ）側にコイルを配置して、正弦波磁束分布と正弦波
電流によりトルクを発生させるものである。

【０００４】近年、アクチュエータの小型化及び高性能
化の必要性はますます高まってきている。ロボット、と
りわけ自立型ロボットなどに使用されるサーボ・モータ
においては、小型化、高出力化、高速化、並びに安定し
た制御が要求されている。

【０００５】サーボ・モータの小型化・高出力化は、回
転子（ロータ）側に磁束密度の高いマグネットを使用す
るとともに、固定子（ステータ）側の巻線密度を向上
し、巻線部のスペースも最小にすることによって実現す
ることが知られている。

【０００６】固定子側の巻線密度を高密度化するため
に、分割コア方式が採用されることが多い。この分割コ
ア方式とは、鉄心すなわちコアをその周方向に分割する
とともに、巻線を外部で整列状に巻き込んだ後、各鉄心
を組み立てることによって固定子を構成するものであ
り、コアへの高密度な巻線とアクチュエータの省スペー
ス化を可能にしている。

【０００７】例えば、本出願人に既に譲渡されている特
願２０００−２８１０７２号明細書には、固定子に分割
コアを用いて巻線密度を向上させた、小型且つ高出力の
サーボ・モータについて開示されている。同明細書に記
載の固定子の各分割コアは、隣接する一方の分割コアの
凸部が他方の凹部と好適に嵌合するように周方向に連結
することで円周状に組み立てるようになっている。この
結果、嵌合部のガタや磁気漏れを小さくして、以ってサ
ーボ・モータの小型化、高出力化がもたらされる。

【０００８】また、回転子側に磁束密度の高いマグネッ
トを使用することにより、サーボ・モータの小型化、高
出力化を実現することができる。

【０００９】マグネットは、磁性粉体を金型内で成形す
るときに磁場を印加するかしないかによって、等方性マ
グネット、異方性マグネットに区分される。すなわち、
成形時に磁界を印加しない場合にはマグネット内での磁
場は均一すなわち等方となる。これに対し、成形時に磁
界を印加すると、マグネット内での磁場には配向すなわ
ち異方性が与えられて、この結果としてマグネットは小
型でも高い磁束密度を得ることができる。

【００１０】さらに、異方性マグネットは、マグネット
内に形成された磁場の向きによって、「ラジアル異方
性」マグネットと、「極異方性」マグネットとに区分さ
れる。図１及び図２には、リング型のラジアル異方性及
び極異方性マグネットそれぞれの断面におけるマグネッ
ト内の磁場の向きを模式的に図解している。特に、極異
方性マグネットは、磁束密度が高いので、高出力化の点
で優れている。但し、極異方性マグネットは、成形及び
着磁時に磁路通りに着磁されてしまうので、リング上の
好きな場所にＮ／Ｓ極を設定することができない。

【００１１】一方、高出力化のために磁束密度の高いマ
グネットを使用すると、「コギング・トルク」と呼ばれ
る、マグネットと固定子（ステータ）側鉄心の間で発生
するトルク・リップルが大きくなる。このトルク・リッ
プルを低減しなくては、サーボ・モータを高精度に制御
することができず、アクチュエータとして要求される高
性能化に対応することができない。

【００１２】このコギング・トルクは、固定子（ステー
タ）側の巻き線には依存せず、固定子（ステータ）側の
鉄心のスロットに対して着磁されたマグネットの回転に
伴い磁束が変化することによって発生することが知られ
ている。

【００１３】コギング・トルクを低減するために、マグ
ネットの磁極にスキュー（傾き）を設ける方法が採用さ
れている（スキュー着磁）。図３には、ラジアル異方性
マグネットにスキュー着磁を施した回転子（ロータ）を
図解している。ラジアル異方性マグネットの場合、回転
子（ロータ）側に用いるマグネットの着磁時に、図示の
ようにマグネットの各磁極にスキューを与えることがで
きる。

【００１４】ところが、先述した極異方性マグネットの
場合、マグネット成形時の磁場成形で磁化方向が決まっ
てしまうので、着磁時にスキュー着磁を施すことが困難
である。このため、サーボ・モータの高出力化のために
極異方性マグネットを用いると、コギング・トルクの問
題が残される。

【００１５】例えば、特開平８−３４０６５２号公報に
は、回転子にリング型極異方性マグネットを有するＡＣ
サーボ・モータにおいて、コギング・トルクを低減する
点について開示されている。すなわち、同公報に記載の
ＡＣサーボ・モータによれば、ロータ側のリング型極異
方性マグネットを軸線方向に２個以上に分割するととも
に、各マグネットの磁極を所定のスキュー角度θだけず
らして固定することによって、見かけ上スキュー着磁し
たものと同様の効果によりコギング・トルクを低減する
ようにしている。

【００１６】また、本出願人に既に譲渡されている特願
２０００−１２８４０９号明細書には、リング型極異方
性マグネットを回転子に用いることによって、回転子
（ロータ）側に磁束密度の高いマグネットを構成する点
について開示されている。

【００１７】同明細書に開示されているサーボ・モータ
は、軸線方向に２個以上分割されたリング型極異方性マ
グネットを回転子に用いている。分割された各リング型
極異方性マグネットの磁極は、磁極数と固定子側の鉄心
のスロット数とによって決まる回転子１回転当たりに発
生するトルク・リップル数によって定まるスキュー角度
θよりも大きな所定角度θ'だけずらして設置されてい
る。所定角度θ'は、スキュー角度θに対して各マグネ
ット間の磁気的干渉を考慮した値を加算した角度であ
り、コギング・トルクを最小限に抑制することができ
る。

【００１８】すなわち、回転子を着磁する場合、図４に
示すように、それぞれ分割された２個以上のリンク型極
異方性マグネットの極を、コギング・トルクを真に最小
にする最適角度θ'だけずらした角のちょうど中心が着
磁されるようにストレートの着磁ヨークに通電すること
によって、見かけ上の磁化センタを中心にしてそれぞれ
着磁している。

【００１９】しかしながら、このような見かけ上の磁化
センタを中心とした着磁では、それぞれ分割されたリン
グ型極異方性マグネットが充分に着磁されず、安定した
品質の回転子が得られないことがある。この結果、この
ような回転子を使用したサーボ・モータでは、充分な出
力を得ることができない。

【００２０】図６及び図７には、図５に示すように軸線
方向に２個に分割されたリング型極異方性マグネットか
らなる回転子に対して、見かけ上の磁化センタを中心と
して回転子の軸線方向に平行な磁場を用いて着磁した場
合における、回転子の測定位置Ａ並びＢにおいて各回転
位置で表面磁束を測定した結果を示している。

【００２１】それぞれ分割された２個以上のリング型極
異方性マグネットの表面磁束が、それぞれピークが揃っ
たサイン・カーブに近い波形になればなるほど、コギン
グ・トルクが小さくなることが知られている。図６に示
すように、測定位置Ａにおいては比較的良好な表面磁束
が形成されている一方、図７に示すように測定位置Ｂで
は、表面磁束はサイン・カーブからは大きく逸脱してお
り、良好な表面磁束が形成されていない。

【００２２】回転子の軸線方向に２個に分割されたリン
グ型極異方性マグネットからなる回転子に対して、見か
け上の磁化センタを中心として回転子の軸線方向に平行
な磁場を用いて着磁した場合、着磁用の磁束方向が磁束
方向に揃う結果として、分割された各リング間で形成さ
れる磁束に偏りが生じる結果として、少なくとも一方の
リングの表面磁束は乱れてしまう。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の更なる目的
は、小型で且つ高出力の優れたサーボ・モータを提供す
ることにある。

【００２４】本発明の更なる目的は、極異方性マグネッ
トを回転子に用いた、小型で且つ高出力の優れたサーボ
・モータを提供することにある。

【００２５】本発明の更なる目的は、マグネットと固定
子側鉄心との間で発生するコギング・トルクを低減して
高精度制御可能な、優れたサーボ・モータを提供するこ
とにある。

【００２６】本発明の更なる目的は、リング型極異方性
マグネットを軸線方向に２個以上に分割して、各マグネ
ットの磁極を所定のスキュー角度θだけずらして固定す
ることによってコギング・トルクを低減するようにした
サーボ・モータ、並びにその回転子に対する着磁技術を
提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、サーボ・モータの回転子に着磁するための着磁ヨー
クであって、略中央部に配置された、回転軸と未着磁状
態の２個以上に分割されたリング型極異方性マグネット
が組み立てられた状態の回転子を収容するための孔部
と、前記孔部の内周に前記リング型極異方性マグネット
の各磁極毎に配設された、前記回転子の回転軸方向に対
して所定角度だけ傾斜した着磁用の磁界を発生する磁界
発生部と、を具備することを特徴とするサーボ・モータ
の回転子に着磁するための着磁ヨークである。

【００２８】前記磁界発生部は、前記着磁ヨークの上下
両端面で互いに前記所定角度と同じ傾斜角度だけずらし
たポイントを結ぶように斜めに穿設された直線状の巻線
溝部と、該巻線溝部に巻き付けられた着磁用コイルで構
成することができる。

【００２９】回転子の軸線方向に２個に分割されたリン
グ型極異方性マグネットからなる回転子に対して、見か
け上の磁化センタを中心として回転子の軸線方向に平行
な磁場を用いて着磁した場合、着磁用の磁束方向が磁束
方向に揃う結果として、分割された各リング間で形成さ
れる磁束に偏りが生じる結果として、少なくとも一方の
リングの表面磁束は乱れてしまう（前述）。

【００３０】これに対し、本発明の第１の側面によれ
ば、上下それぞれのリング型極異方性マグネットの磁極
それぞれにまたがるように、且つ、回転子の軸線方向に
対して所定角度を以って傾斜させて巻線溝部が形成され
る。そして、巻線溝部に巻き付けられたコイルに着磁用
電流を通電することよって、それぞれ分割された２個以
上のリング型極異方性マグネットの表面磁束の各ピーク
が揃ったサイン・カーブに近い波形になるように、上下
それぞれのリング型極異方性マグネットを充分に着磁す
ることができる。

【００３１】ここで言う所定角度は、前記リング型極異
方性マグネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数
とによって決まる回転子１回転当たりに発生するトルク
・リップル数によって定まるコギング・トルクの半周期
に基づいて決定される。より具体的には、コギング・ト
ルクの半周期でなるスキュー角度θに対して分割された
前記リング型極異方性マグネット間の磁気的干渉を考慮
した値Δθを加算した角度である。

【００３２】この所定角度は、前記リング型極異方性マ
グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
プル数によって定まるコギング・トルクの半周期に相当
するスキュー角度θの約３分の４倍であってもよい。

【００３３】また、着磁ヨークは、前記孔部に収容され
た回転子の回転位置を固定する手段をさらに備えていて
もよい。このような場合、回転子のリング型極異方性マ
グネットの磁極に対して、着磁ヨークの巻線溝部が最適
な位置になるように位置決めを行い、回転子を着磁する
際に、回転子が回転したりぐらついたりすることを防
ぎ、上下それぞれのリング型極異方性マグネットを同等
に安定した着磁を可能にする。

【００３４】また、本発明の第２の側面は、サーボ・モ
ータの回転子の製造方法であって、回転軸と未着磁状態
の２個以上のリング型極異方性マグネットを回転子とし
て組み立てるステップと、前記リングが多極異方性マグ
ネットの各磁極に対して、前記回転子の回転軸方向に対
し所定角度だけ傾斜した磁界を発生して着磁するステッ
プと、を具備することを特徴とするサーボ・モータの回
転子の製造方法である。

【００３５】前記の着磁するステップでは、前記回転子
の回転軸方向に対し前記所定角度と同じ傾斜角度だけず
らしたポイントを結ぶように斜めに巻き付けられた着磁
用コイルに電流を供給して着磁用磁界を発生させるよう
にしてもよい。

【００３６】本発明の第２の側面によれば、上下それぞ
れのリング型極異方性マグネットの磁極それぞれにまた
がるように、且つ、回転子の軸線方向に対して所定角度
を以って傾斜させて巻線溝部が形成される。そして、巻
線溝部に巻き付けられたコイルに着磁用電流を通電する
ことよって、それぞれ分割された２個以上のリング型極
異方性マグネットの表面磁束の各ピークが揃ったサイン
・カーブに近い波形になるように、上下それぞれのリン
グ型極異方性マグネットを充分に着磁することができ
る。

【００３７】ここで言う所定角度は、前記リング型極異
方性マグネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数
とによって決まる回転子１回転当たりに発生するトルク
・リップル数によって定まるコギング・トルクの半周期
に基づいて決定される。より具体的には、コギング・ト
ルクの半周期でなるスキュー角度θに対して分割された
前記リング型極異方性マグネット間の磁気的干渉を考慮
した値Δθを加算した角度である。

【００３８】この所定角度は、前記リング型極異方性マ
グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
プル数によって定まるコギング・トルクの半周期に相当
するスキュー角度θの約３分の４倍であってもよい。

【００３９】また、着磁用の磁界に対して回転子の回転
位置を固定するステップをさらに備えていてもよい。こ
のような場合、回転子のリング型極異方性マグネットの
磁極に対して、着磁用の磁束が最適な位置になるように
位置決めを行い、回転子を着磁する際に、回転子が回転
したりぐらついたりすることを防ぎ、上下それぞれのリ
ング型極異方性マグネットを同等に安定した着磁を可能
にする。

【００４０】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。

【００４２】図８には、本発明の実施に供されるサーボ
・モータ１の軸方向の断面構成を模式的に図解してい
る。このサーボ・モータ１は、着磁された回転子を用い
たタイプである。

【００４３】同図に示すように、ケース１１内には、複
数のスロットを持つ固定子（ステータ）鉄心１２が収容
されている。また、この固定子（ステータ）鉄心１２の
中空部には、回転子（ロータ）１３が固定子（ステー
タ）鉄心１２と同軸状となるように配置されている。こ
の回転子（ロータ）１３の両端は、それぞれベアリング
１４によって回転可能に軸支されている。回転子１３
は、軸１５に２個のリング型極異方性マグネット１６が
互いに最適角θ分だけずらした位置に接着固定すること
により形成されている。

【００４４】図９には、本実施例に係る着磁ヨーク２を
上面から眺望した様子を示している。また、図１０に
は、この着磁ヨーク２に着磁用の回転子１３を装着した
ときの断面構成図を示している。但し、図１０に示す例
では、着磁ヨーク２自体も外部の固定具に取り付けられ
ている。また、図１１には、図９に示すＡ−Ａ断面を拡
大して示している。また、図１２には、着磁ヨーク２の
巻線溝部２２を拡大して示している。

【００４５】各図に示すように、着磁ヨーク２には、略
中央部に着磁用の回転子１３を収容するための孔部２３
が形設されている。この孔部２３には、回転軸と未着磁
状態のリング型極異方性マグネットが組み立てられた状
態の回転子１３が挿入される。

【００４６】また、孔部２３の内周には、リング型極異
方性マグネット１６の各磁極に対して着磁するための磁
界発生部が該当部位に配設される。各磁界発生部は、着
磁ヨーク２を略上下方向に貫通する巻線溝部２２に挿通
された着磁用コイル２１に磁界発生用の強い電流を流す
ことによって構成される。但し、着磁電流供給用の電源
回路については図示を省略する。

【００４７】本実施例では、回転子１３のリング型極異
方性マグネット１６の磁極数は４個である。着磁ヨーク
２には、回転子１３を構成するリング型極異方性マグネ
ット１６の４個の磁極数、並びに各磁極の配置に合わせ
て、着磁用のコイル２１と、このコイル２１を巻き付け
る巻線溝部２２が形設されている。

【００４８】図１０並びに図１１に示すように、巻線溝
部２２は、回転子１３のリング型極異方性マグネット１
６が、着磁ヨーク２の上下両端面で互いに最適角θと同
じ傾斜角度だけずらしたポイントを結ぶように斜めに配
置されている。すなわち、各磁極毎に割り当てられた１
つの巻線溝部２２は、着磁ヨーク２の上端面から下端面
に向かって穿設された直線状の穴によって構成される
が、それぞれの巻線溝部２２は、着磁ヨーク２すなわち
回転子１３の軸方向に対して最適角θと同じ傾斜角度だ
け傾いている。

【００４９】［従来の技術］の欄でも説明したように、
回転子の軸線方向に２個に分割されたリング型極異方性
マグネットからなる回転子に対して、見かけ上の磁化セ
ンタを中心として回転子の軸線方向に平行な磁場を用い
て着磁した場合、着磁用の磁束方向が磁束方向に揃う結
果として、分割された各リング間で形成される磁束に偏
りが生じる結果として、少なくとも一方のリングの表面
磁束は乱れてしまう。

【００５０】これに対し、本実施形態では、図９〜図１
２に示すように、上下それぞれのリング型極異方性マグ
ネット１６の磁極それぞれにまたがるように、且つ、回
転子１３の軸線方向に対して最適角度を以って傾斜させ
て巻線溝部２２が形成される。そして、巻線溝部２２に
巻き付けられたコイル２１に着磁用電流を通電すること
よって、それぞれ分割された２個以上のリング型極異方
性マグネットの表面磁束の各ピークが揃ったサイン・カ
ーブに近い波形になるように、上下それぞれのリング型
極異方性マグネット１６を充分に着磁することができ
る。

【００５１】また、着磁ヨーク２の回転子１３を挿入す
る孔部２３の下端には、凸部２４が形設されている。回
転子１３を着磁ヨーク２の孔部２３に収容したとき、回
転子１３の軸１５の先端に形設された凹部１７に着磁ヨ
ーク２側の凸部２４が嵌め込まれることによって、位置
決めが可能であり、さらに着磁ヨーク２と回転子１３間
の回転位置を固定することができる。したがって、回転
子１３のリング型極異方性マグネット１６の磁極に対し
て、着磁ヨーク２の巻線溝部２２が最適な位置になるよ
うに位置決めを行い、回転子１３を着磁する際に、回転
子１３が回転したりぐらついたりすることを防ぎ、上下
それぞれのリング型極異方性マグネット１６を同等に安
定した着磁を可能にする。

【００５２】次いで、着磁ヨーク２の磁界発生部が形成
する磁束の方向、すなわち巻線溝部２２による着磁用コ
イルの巻線方向と回転子１３の軸方向との最適な傾斜角
度θについて説明する。

【００５３】最適角θは、分割された２個以上のリンク
型極異方性マグネットの極を、コギング・トルクを真に
最小にすることができる最適な傾斜角度であり、より具
体的には、磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
プル数によって定まるスキュー角度θ0よりもさらに所
定角度Δθだけずらした値である。この所定角度Δθ
は、スキュー角度θ0に対して各マグネット間の磁気的
干渉を考慮した値である。

【００５４】従来の、ラジアル異方性マグネット（但
し、磁極数を８個とし、スロット数を１２個とする）の
場合、回転子（ロータ）１３が１回転（３６０゜）する
間に、磁極数とスロット数の最小公倍数に相当する２４
回のトルク・リップルが発生する。すなわち、１５゜周
期でトルク・リップルが発生することになる。したがっ
て、コギング・トルクを最小にするには、発生するコギ
ング・トルクが互いに逆位相となり、打ち消し合うよう
なスキュー角度θを決定する必要がある。この場合は、
コギング・トルクの半周期に相当する７．５゜が最適な
スキュー角度θとなる。

【００５５】これに対し、本実施形態では、ラジアル異
方性ではなく極異方性のマグネットを使用している。す
なわち、軸方向に分割された２個の極異方性マグネット
（図４を参照のこと）を、リング型マグネットの磁極数
と固定子側の鉄心のスロット数とによって決まる回転子
１回転当たりに発生するトルク・リップル数によって定
まるスキュー角度θ（＝７．５゜）だけずらしても、コ
ギング・トルクは最小とはならない。これは、分割され
た各マグネット間の境界では互いに磁気的干渉を起こす
ことに依拠する。

【００５６】図１３には、軸線方向に２個に分割された
リング型極異方性マグネットを回転子（ロータ）１３に
使用したときの、コギング・トルクとスキュー角度との
関係を示している。但し、回転子（ロータ）１３のリン
グ型極異方性マグネットの磁極数は８極であり、また、
固定子（ステータ）鉄心１２のスロット数は１２個であ
る。

【００５７】この場合、コギング・トルクが最小となる
スキュー角度θ'は約１０゜となり、リング型マグネッ
トの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによって決
まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リップル数
によって定まるスキュー角度θ（＝７．５゜）の約３分
の４倍に相当する。すなわち、スキュー角度θに対して
分割された各リング型極異方性マグネット間の磁気的干
渉を考慮した値を加算した角度が最適なスキュー角度
θ'（＝θ＋Δθ）となる訳である。

【００５８】また、図１４には、磁極数が４極であり、
固定子（ステータ）鉄心１２のスロット数が６個である
場合の、軸線方向に２個に分割されたリング型極異方性
マグネットを回転子（ロータ）１３に使用したときの、
コギング・トルクとスキュー角度との関係を示してい
る。

【００５９】この場合、リング型マグネットの磁極数と
固定子側の鉄心のスロット数とによって決まる回転子１
回転当たりに発生するトルク・リップル数（磁極数とス
ロット数の最小公倍数である１２個）によって定まるス
キュー角度θは、コギング・トルクの半周期の相当する
１５゜となる。これに対し、コギング・トルクが最小と
なるスキュー角度θ'（＝θ＋Δθ）は、図１４に示す
ようにスキュー角度θの約３分の４倍に相当する約２０
゜となる。

【００６０】図１３及び図１４からも分かるように、軸
線方向に２個に分割されたリング型極異方性マグネット
を回転子（ロータ）に使用するサーボ・モータ１におい
て、各マグネット間の磁極にスキュー角度を設けてコギ
ング・トルクを最小にしようとした場合、そのスキュー
角度θ'は、回転子側のリング型極異方性マグネットの
磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによって決まる
回転子１回転当たりに発生するトルク・リップル数によ
って定まるコギング・トルクを打ち消す（すなわち逆位
相になる）スキュー角度θに対して、θ'≒４／３θの
関係が成立する。

【００６１】図９〜図１２に示す本発明の実施形態で
は、回転子１３にはリング型極異方性マグネット１６が
２個の場合を示したが、リング型極異方性マグネットを
３個以上に分割した場合（図示しない）であっても、本
発明は同様に作用効果を奏することができる。

【００６２】また、図１５に示すように、着磁コイル２
１を巻き付ける巻線溝部２２を、回転子１３のリング型
極異方性マグネット１６が、お互いに最適角（ずらし
角）θ（又はθ’）に対して、着磁ヨークの上下で最適
角（ずらし角）θ（又はθ’）だけずらしたポイントを
結ぶ直線の２倍傾けたように斜めに配置する（すなわ
ち、分割された角リング型極異方性マグネット１６の軸
方向の厚さの２分の１の位置を結ぶ直線に沿って配置す
る）ことによっても、同様に、上下それぞれのリング型
極異方性マグネット１６に対して充分な着磁を施すこと
ができる。

【００６３】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示とい
う形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈
されるべきではない。本発明の要旨を判断するために
は、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきで
ある。

【００６４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
極異方性マグネットを回転子に用いた、小型で且つ高出
力の優れたサーボ・モータをを提供することができる。

【００６５】また、本発明によれば、マグネットと固定
子側鉄心との間で発生するコギング・トルクを低減して
高精度制御可能な、優れたサーボ・モータを提供するこ
とができる。

【００６６】また、本発明によれば、リング型極異方性
マグネットを軸線方向に２個以上に分割して、各マグネ
ットの磁極を所定のスキュー角度θだけずらして固定す
ることによってコギング・トルクを低減するようにした
サーボ・モータ、並びにその回転子に対する着磁技術を
提供することができる。

【００６７】本発明によれば、リング型極異方性マグネ
ットにおいてコギング・トルクを低減するために、隣接
する各マグネットの磁極を所定の最適角度θだけずらし
て設置して、それぞれ充分に着磁することができる。

【００６８】したがって、充分な着磁がなされた２以上
のリング型極異方性マグネットからなる回転子を備える
ことにより、サーボ・モータは、高出力・高安定性を実
現することができる。

【００６９】また、充分な着磁がなされた、少なくとも
２以上のリング型極異方性マグネットを備えることによ
り、特性（出力特性やコギング・トルクなど）にばらつ
きが少ないサーボ・モータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リング型のラジアル異方性マグネットの断面に
おける磁場の向きを示した図である。

【図２】リング型の極異方性マグネットの断面における
磁場の向きを示した図である。

【図３】ラジアル異方性マグネットのスキュー着磁を施
した回転子（ロータ）を示した図である。

【図４】軸方向に２個以上に分割されたリング型極異方
性マグネットを用いた回転子に対してスキュー着磁を施
した様子を示した図である。

【図５】軸線方向に２個に分割されたリング型極異方性
マグネットからなる回転子の表面磁束の測定位置Ａ及び
Ｂを示した図である。

【図６】測定位置Ａにおける回転子表面磁束の変化を示
した図である。

【図７】測定位置Ｂにおける回転子表面磁束の変化を示
した図である。

【図８】本発明の実施に供されるＡＣサーボ・モータ１
の軸方向の断面構成を模式的に示した図である。

【図９】本実施例に係る着磁ヨーク２を上面から眺望し
た様子を示した図である。

【図１０】着磁ヨーク２に回転子１３を装着したときの
断面構成図（但し、着磁ヨーク２自体も外部の固定具に
取り付けられている）を示した図である。

【図１１】図９に示すＡ−Ａ断面を拡大して示した図で
ある。

【図１２】着磁ヨーク２の巻線溝部２２を拡大して示し
た図である。

【図１３】軸線方向に２個に分割されたリング型極異方
性マグネットを回転子（ロータ）１３に使用したとき
の、コギング・トルクとスキュー角度との関係を示した
図である。

【図１４】磁極数が４極であり、固定子（ステータ）鉄
心１２のスロット数が６個である場合の、軸線方向に２
個に分割されたリング型極異方性マグネットを回転子
（ロータ）１３に使用したときの、コギング・トルクと
スキュー角度との関係を示した図である。

【図１５】本発明の変形例に係る着磁ヨークの断面構成
を示した図である。

【符号の説明】

１…ＡＣサーボ・モータ １１…ケース １２…固定子（ステータ）鉄心 １３…回転子（ロータ） １４…ベアリング １５…軸 １６…リング型極異方性マグネット １７…凹部 ２１…コイル ２２…巻線溝部 ２３…孔部 ２４…凸部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボ・モータの回転子に着磁するための
   着磁ヨークであって、 略中央部に配置された、回転軸と未着磁状態の２個以上
   に分割されたリング型極異方性マグネットが組み立てら
   れた状態の回転子を収容するための孔部と、 前記孔部の内周に前記リング型極異方性マグネットの各
   磁極毎に配設された、前記回転子の回転軸方向に対して
   所定角度だけ傾斜した着磁用の磁界を発生する磁界発生
   部と、 を具備することを特徴とするサーボ・モータの回転子に
   着磁するための着磁ヨーク。
2. 【請求項２】前記磁界発生部は、前記着磁ヨークの上下
   両端面で互いに前記所定角度と同じ傾斜角度だけずらし
   たポイントを結ぶように斜めに穿設された直線状の巻線
   溝部と、該巻線溝部に巻き付けられた着磁用コイルで構
   成される、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ・
   モータの回転子に着磁するための着磁ヨーク。
3. 【請求項３】前記所定角度は、前記リング型極異方性マ
   グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
   って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
   プル数によって定まるコギング・トルクの半周期に基づ
   いて決定される、ことを特徴とする請求項１に記載のサ
   ーボ・モータの回転子に着磁するための着磁ヨーク。
4. 【請求項４】前記所定角度は、前記リング型極異方性マ
   グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
   って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
   プル数によって定まるコギング・トルクの半周期でなる
   スキュー角度θに対して分割された前記リング型極異方
   性マグネット間の磁気的干渉を考慮した値Δθを加算し
   た角度である、こと特徴とする請求項１に記載のサーボ
   ・モータの回転子に着磁するための着磁ヨーク。
5. 【請求項５】前記所定角度は、前記リング型極異方性マ
   グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
   って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
   プル数によって定まるコギング・トルクの半周期に相当
   するスキュー角度θの約３分の４倍である、ことを特徴
   とする請求項１に記載のサーボ・モータの回転子に着磁
   するための着磁ヨーク。
6. 【請求項６】前記孔部に収容された回転子の回転位置を
   固定する手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項
   １に記載のサーボ・モータの回転子に着磁するための着
   磁ヨーク。
7. 【請求項７】サーボ・モータの回転子の製造方法であっ
   て、 回転軸と未着磁状態の２個以上のリング型極異方性マグ
   ネットを回転子として組み立てるステップと、 前記リングが多極異方性マグネットの各磁極に対して、
   前記回転子の回転軸方向に対し所定角度だけ傾斜した磁
   界を発生して着磁するステップと、を具備することを特
   徴とするサーボ・モータの回転子の製造方法。
8. 【請求項８】前記の着磁するステップでは、前記回転子
   の回転軸方向に対し前記所定角度と同じ傾斜角度だけず
   らしたポイントを結ぶように斜めに巻き付けられた着磁
   用コイルに電流を供給して着磁用磁界を発生させる、こ
   とを特徴とする請求項７に記載のサーボ・モータの回転
   子の製造方法。
9. 【請求項９】前記所定角度は、前記リング型極異方性マ
   グネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とによ
   って決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リッ
   プル数によって定まるコギング・トルクの半周期に基づ
   いて決定される、ことを特徴とする請求項７に記載のサ
   ーボ・モータの回転子の製造方法。
10. 【請求項１０】前記所定角度は、前記リング型極異方性
    マグネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とに
    よって決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リ
    ップル数によって定まるコギング・トルクの半周期でな
    るスキュー角度θに対して分割された前記リング型極異
    方性マグネット間の磁気的干渉を考慮した値Δθを加算
    した角度である、こと特徴とする請求項７に記載のサー
    ボ・モータの回転子の製造方法。
11. 【請求項１１】前記所定角度は、前記リング型極異方性
    マグネットの磁極数と固定子側の鉄心のスロット数とに
    よって決まる回転子１回転当たりに発生するトルク・リ
    ップル数によって定まるコギング・トルクの半周期に相
    当するスキュー角度θの約３分の４倍である、ことを特
    徴とする請求項７に記載のサーボ・モータの回転子の製
    造方法。
12. 【請求項１２】着磁用の磁界に対して回転子の回転位置
    を固定するステップをさらに備える、ことを特徴とする
    請求項７に記載のサーボ・モータの回転子の製造方法。