JP2003037965A - Arc segment magnet - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、円弧状のフェライ
ト磁石に係わり、特に回転機に設けるアークセグメント
フェライト磁石に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc-shaped ferrite magnet, and more particularly to an arc segment ferrite magnet provided in a rotating machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電動機、発動機などの磁気回路には、ハ
ードフェライト磁石が用いられている。この種の磁石
は、一般的に円筒状あるいはそれを複数に分割したアー
クセグメント形状を有している。アークセグメントと
は、円筒を軸方向に沿って複数個に分割した形状、瓦
状、円弧状などの形状に相当する。アークセグメント磁
石を用いた電動機においては、回転機の磁気騒音が極力
低いものが望まれている。ここで、磁気騒音とは電動機
の磁気回路における空隙の磁束密度の波形が正弦波から
歪んで凹凸を呈することに起因する。すなわち、固定子
と回転子との間に働く磁気吸引力に基づいたトルクの回
転子角に対する変化、いわゆるコギングというトルク変
動によって、回転むらや振動が生じ、騒音を発生する。2. Description of the Related Art Hard ferrite magnets are used in magnetic circuits of electric motors and motors. This type of magnet generally has a cylindrical shape or an arc segment shape obtained by dividing the magnet into a plurality of pieces. The arc segment corresponds to a shape obtained by dividing a cylinder into a plurality of pieces along the axial direction, a roof tile shape, an arc shape, or the like. In the electric motor using the arc segment magnet, it is desired that the magnetic noise of the rotating machine is as low as possible. Here, the magnetic noise is caused by the fact that the waveform of the magnetic flux density in the air gap in the magnetic circuit of the electric motor is distorted from a sine wave to present irregularities. That is, due to a change in torque with respect to the rotor angle based on the magnetic attraction force acting between the stator and the rotor, that is, torque fluctuation called so-called cogging, uneven rotation and vibration occur and noise is generated.
【０００３】コギングトルク低減を試みた技術として次
のものが知られている。特開昭６３−２２８９５１号公
報には軸方向両端部の形状をスキューさせたアークセグ
メント磁石が開示されている。軸方向に対して両端が特
定の角度で傾斜しており、両端同士は平行な形状であ
る。軸方向に平行な面に投影してみた外形が平行四辺形
をしている。The following techniques are known as techniques for reducing the cogging torque. Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-228951 discloses an arc segment magnet in which the shapes of both axial end portions are skewed. Both ends are inclined at a specific angle with respect to the axial direction, and both ends are parallel to each other. The external shape projected on a plane parallel to the axial direction is a parallelogram.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】両端部をスキューさせ
たアークセグメント磁石は、十分な磁界をモーターのコ
イルに印加することができるとともに、コギングトルク
の低減に有効である。しかしながら、軸方向に対して全
体的に傾斜した形状であるため、成形や焼結後の加工が
難しく、周縁のカケや亀裂を生じ易いという問題があっ
た。そこで、本発明の目的はコギングトルクを低減しつ
つ、カケや亀裂の発生を抑制したアークセグメント磁石
を提供するものである。The arc segment magnet whose both ends are skewed can apply a sufficient magnetic field to the coil of the motor and is effective in reducing the cogging torque. However, since the shape is wholly inclined with respect to the axial direction, there is a problem in that it is difficult to perform processing after molding or sintering, and cracks or cracks at the peripheral edge are likely to occur. Therefore, an object of the present invention is to provide an arc segment magnet that suppresses the generation of cracks and cracks while reducing the cogging torque.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のアークセグメン
ト磁石は、軸方向に垂直な断面でみたときに、中央部で
周方向の長さがほぼ一定であり、端部で周方向の長さが
漸減しており、前記中央部は軸方向にほぼ平行な側面を
有し、前記端部は軸方向に対して傾斜した側面もしくは
側縁を有し、前記傾斜した側面もしくは側縁は凹状であ
ることを特徴とする。ここで、軸方向とは、アークセグ
メントを円筒の一部とみなしたときに、その円筒の軸に
相当する向きである。周方向とは、円弧状の端面に沿っ
た向きである。凹状とは、側面もしくは側縁が直線でな
く、曲面もしくは曲線をもって凹んでいる状態に相当す
る。中央部と端部の関係は、軸方向に沿って二つの端部
で中央部を挟むように配置するものである。In the arc segment magnet of the present invention, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the length in the circumferential direction is substantially constant at the central portion and the length in the circumferential direction at the end portions. Is gradually reduced, the central portion has a side surface substantially parallel to the axial direction, the end portion has a side surface or side edge inclined with respect to the axial direction, the inclined side surface or side edge is concave. It is characterized by being. Here, the axial direction is a direction corresponding to the axis of the cylinder when the arc segment is regarded as a part of the cylinder. The circumferential direction is a direction along an arcuate end face. The concave shape corresponds to a state in which the side surface or the side edge is not a straight line but is concave with a curved surface or a curved line. The relationship between the central portion and the end portion is such that the central portion is sandwiched between the two end portions along the axial direction.
【０００６】本発明の他のアークセグメント磁石は、軸
方向に平行な面に投影して見た外形が８角形状であり、
軸方向に対して傾斜している側縁を有し、前記側縁は凹
状であることを特徴とする。投影する向きは、周方向に
おける円弧の真中における曲率半径（アークセグメント
の外面の曲率Ｒｏもしくは内面の曲率Ｒｉのこと。後述
する側面もしくは側縁の曲率半径Ｒｓとは異なる）の向
き、すなわち半径方向に相当する。外形とは、投影につ
きアウトラインとも言える。８角形状とは、まさに８角
形のもの、外形が正方形あるいは長方形であるものにつ
いて角を落とした形状あるいは角を丸めて略８角形とし
た形状、亀の甲羅状の形状等を含む。Another arc segment magnet of the present invention has an octagonal outer shape when projected on a plane parallel to the axial direction,
It has a side edge inclined with respect to the axial direction, and the side edge is concave. The direction of projection is the direction of the radius of curvature in the middle of the arc in the circumferential direction (the curvature Ro of the outer surface of the arc segment or the curvature Ri of the inner surface; different from the radius of curvature Rs of the side surface or side edge described later), that is, the radial direction. Equivalent to. It can be said that the outline is the outline of the projection. The octagonal shape includes an exact octagonal shape, a shape with a square or rectangular outer shape, a shape with a rounded corner, a shape with a rounded corner into a substantially octagonal shape, a turtle shell shape, and the like.
【０００７】本発明はまた、上記本発明のいずれかにお
いて、前記側面もしくは側縁は曲率半径Ｒｓが１００ｍ
ｍ以下であることを特徴とする。側面もしくは側縁に曲
率をつけることで、直線状の側面もしくは側縁をつける
よりも肉減りを抑えてフェライト磁石の体積を確保し、
磁力に低下を抑制することができる。また、アークセグ
メント磁石の強度を保持し、カケや亀裂の発生を防止す
るという効果もある。According to the present invention, in any one of the above inventions, the side surface or the side edge has a radius of curvature Rs of 100 m.
It is characterized by being m or less. By giving curvature to the side surface or side edge, it is possible to secure the volume of the ferrite magnet by suppressing the thickness reduction compared to attaching a straight side surface or side edge,
A decrease in magnetic force can be suppressed. Further, there is an effect that the strength of the arc segment magnet is maintained and cracks and cracks are prevented from occurring.
【０００８】本発明はまた、上記本発明のいずれかにお
いて、前記側面もしくは側縁は凹状であるだけでなく、
端に少なくとも一つの凸状の部位を有することを特徴と
する。凸状の部位は凹状とした側面もしくは側縁の両端
について、角を丸める加工を施することで形成する。こ
のように、凹状の側面もしくは側縁は、凹形状を主とす
るが、副次的な凸形状を含む複合形状、複数の異なる曲
率の凹形状を有する複合形状、あるいはこれらの形状に
近似できる多角形状で構成されていても良い。なお、ア
ークセグメント磁石をモーターに取り付けるべくハンド
リングしたときに、モーター筐体に引っかけることがな
いように、角を丸める加工を施すこと、あるいは面取り
（外周面取り、内周面取り、周縁のＣ面取り等）を施し
ておくことが好ましい。The present invention also provides that, in any of the above inventions, not only the side surface or side edge is concave,
It is characterized by having at least one convex portion at the end. The convex portion is formed by rounding the corners of the concave side surface or both ends of the side edge. As described above, the concave side surface or side edge is mainly concave, but can be approximated to a complex shape including secondary convex shapes, a complex shape having a plurality of concave shapes with different curvatures, or these shapes. It may have a polygonal shape. In addition, when handling the arc segment magnet to attach it to the motor, round the corners so that it does not get caught in the motor housing, or chamfer (outer peripheral chamfer, inner peripheral chamfer, peripheral C chamfer, etc.) Is preferably applied.
【０００９】上記本発明のいずれかにおいて、周方向の
円弧の角度θが１２０度以上且つ１５０度以内であり、
径方向の厚さｔが４ｍｍ以上且つ６ｍｍ以内の範囲にあ
ることがより望ましい。θとｔをこのように規定するこ
とによって、偏心率０以上且つ０．５以下（より好まし
くは偏心率を０にしない）の範囲にしても、軸方向が狭
幅であり且つ厚さが薄い中央部の両端について、強度を
保持することができる。In any one of the above inventions, the angle θ of the circular arc in the circumferential direction is 120 degrees or more and 150 degrees or less,
It is more desirable that the radial thickness t is in the range of 4 mm or more and 6 mm or less. By defining θ and t in this way, even if the eccentricity is in the range of 0 or more and 0.5 or less (more preferably, the eccentricity is not 0), the axial direction is narrow and the thickness is thin. The strength can be maintained at both ends of the central portion.
【００１０】上記のアークセグメント磁石を構成する材
料として、バリウムフェライト、ストロンチウムフェラ
イト、ランタンコバルトストロンチウム系フェライト等
を用いることができる。なお、強い磁界をモーターのコ
イルに印加するとともにコギングトルクを抑制するため
には、（A1-xRx）O・ｎ［(Fe1-yMy)2O3］（ただし、Ａ
はSr及び／又はBaであり、ＲはYを含む希土類元素の少
なくとも1種であり、ＭはCo、Mn、Ni及びZnからなる群
から選ばれた少なくとも1種であり、ｘ、ｙ及びｎはそ
れぞれ下記条件：
0.01≦ｘ≦0.4，
0.005≦ｙ≦0.04，及び
5≦ｎ≦6
を満たす数字である）により表される基本組成を有し、
マグネトプランバイト型結晶構造を有するフェライト磁
石を用いることが望ましい。Barium ferrite, strontium ferrite, lanthanum cobalt strontium type ferrite and the like can be used as the material for the above arc segment magnet. In addition, in order to apply a strong magnetic field to the coil of the motor and suppress the cogging torque, (A 1-x R x ) O · n [(Fe 1-y M y ) 2 O 3 ] (however, A
Is Sr and / or Ba, R is at least one rare earth element including Y, M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Ni and Zn, and x, y and n Each have a basic composition represented by the following conditions: 0.01 ≦ x ≦ 0.4, 0.005 ≦ y ≦ 0.04, and 5 ≦ n ≦ 6),
It is desirable to use a ferrite magnet having a magnetoplumbite type crystal structure.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。
（実施形態１）図１は、本発明に係るアークセグメント
磁石の概略図である。同図中、（ａ）はアークセグメン
ト磁石を半径方向（矢印ｚ）に沿ってみた平面図であ
り、（ｂ）は軸方向（矢印ｘ）に沿って見た側面図であ
る。（ａ）に示すように、この磁石は略８角形の投影形
状を有し、その４箇所の斜辺を凹んだ曲線（曲面）で構
成している。斜辺の曲率半径は、６５ｍｍとした。中央
部の端の幅Ｗは２０ｍｍ（ｘ方向の寸法）とし、端部の
端の幅Ｌは１１ｍｍ（ｙ方向の寸法）とした。また、
（ｂ）に示すように、半径方向（中央部の両方の側縁を
結ぶｙの向きと、軸方向ｘに垂直なｚの向き）の厚さｔ
は５．５ｍｍであり、外周面の曲率半径Ｒｏは２８ｍｍ
であり、内周面の曲率半径Ｒｉは２５ｍｍであり、周方
向の角度θは１５０度とした。中央部の厚さｔの箇所か
ら周方向に沿って側縁に近づくにしたがって円弧の厚さ
を少しづつ減少させた。その度合いは偏心率で約０．４
とした。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of an arc segment magnet according to the present invention. In the figure, (a) is a plan view of the arc segment magnet as viewed in the radial direction (arrow z), and (b) is a side view as viewed in the axial direction (arrow x). As shown in (a), this magnet has a substantially octagonal projected shape, and is composed of a curved line (curved surface) in which four hypotenuses are recessed. The radius of curvature of the hypotenuse was 65 mm. The width W of the end of the central portion was 20 mm (dimension in the x direction), and the width L of the end of the end portion was 11 mm (dimension in the y direction). Also,
As shown in (b), the thickness t in the radial direction (the direction of y connecting both side edges of the central portion and the direction of z perpendicular to the axial direction x).
Is 5.5 mm, and the radius of curvature Ro of the outer peripheral surface is 28 mm
The radius of curvature Ri of the inner peripheral surface was 25 mm, and the angle θ in the circumferential direction was 150 degrees. The thickness of the circular arc was gradually reduced from the location of the thickness t in the central portion toward the side edge along the circumferential direction. The degree of eccentricity is about 0.4
And
【００１２】このアークセグメント磁石を２個用いて、
２極のＤＣブラシモーターを構成したところ、従来の構
造に比べてコギングトルクを４０％以下に低減すること
ができた。また、円弧の角度θを替えることにより４極
のＤＣブラシモーターを構成する場合についても、コギ
ングトルクを大幅に低減することができる。Using two of these arc segment magnets,
When a two-pole DC brush motor was constructed, the cogging torque could be reduced to 40% or less compared to the conventional structure. Also, when the DC brush motor with four poles is configured by changing the angle θ of the arc, the cogging torque can be significantly reduced.
【００１３】（実施形態２）図１と同様のアークセグメ
ントについて、次の点を変更したものを作製した。側面
と側縁の境界５（４箇所）を予め丸めた形状で成形して
外形を亀の甲状にした。アーク角度θは、１２０度、１
３０度、１４０度、１５０度の各々について４種のもの
を作製した。これらのアークセグメントについて、ＤＣ
ブラシモーターに用いたところ、実施形態１と同様にコ
ギングトルクの低減に効果があった。中央部の側縁４近
傍における薄肉部分の強度は、実施形態１の構成に比べ
て向上させることができた。すなわち、外形を直線と曲
線で構成した実施形態２の構造は、外形に角を有する構
造に比べて亀裂やカケが発生し難く、製造歩留まりの向
上に寄与する。更に、各θについて、半径方向の厚さｔ
を、４．５ｍｍ、５ｍｍ、５．５ｍｍ、６ｍｍ、６．５
ｍｍと変えたものを作製したところ、厚さを薄くしてい
っても、中央部の両端における薄肉部分の内周面に亀裂
を生じることがなく、十分な強度を有することが判っ
た。(Embodiment 2) An arc segment similar to that shown in FIG. 1 was manufactured with the following changes. Borders 5 (4 places) between the side surface and the side edge were formed in a preliminarily rounded shape to give a turtle shell-like outer shape. Arc angle θ is 120 degrees, 1
Four types were prepared for each of 30 degrees, 140 degrees, and 150 degrees. DC for these arc segments
When used in a brush motor, it was effective in reducing cogging torque as in the first embodiment. The strength of the thin portion in the vicinity of the side edge 4 of the central portion could be improved as compared with the configuration of the first embodiment. That is, the structure of the second embodiment in which the outer shape is composed of straight lines and curved lines is less likely to cause cracks or chips than the structure having the outer shape having a corner, and contributes to an improvement in manufacturing yield. Furthermore, for each θ, the radial thickness t
4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 6.5
It was found that when the thickness was changed to mm, even if the thickness was reduced, the inner peripheral surface of the thin portion at both ends of the central portion did not crack, and it had sufficient strength.
【００１４】次に、本願の構成と比較例を説明する。比
較例は半径方向から見て外形が矩形である円弧状磁石に
ついて、矩形の角を斜めにまっすぐ切り落として８角形
にしたものである。両者を多数作製したところ、本願の
形状（実施形態１及び２）に比べて比較例の形状の方が
内周面に亀裂を生じ易くなった。比較例は、斜辺が直線
状の８角形状にすることでフェライト磁石の体積を減ら
し、磁界の強さの急激な変化を抑えている。これに対し
て、本願の構成は斜辺を凹形状にすることで磁界の急激
な変化を抑制するだけでなく、強度を確保して亀裂や割
れのない構造のアークセグメント磁石を得ることができ
た。Next, the structure of the present application and a comparative example will be described. In the comparative example, an arc-shaped magnet having a rectangular outer shape when viewed from the radial direction is octagonally cut with the corners of the rectangle cut diagonally straight. When a large number of both were produced, the shape of the comparative example was more likely to cause cracks on the inner peripheral surface than the shape of the present application (Embodiments 1 and 2). In the comparative example, the volume of the ferrite magnet is reduced by making the hypotenuse into a linear octagonal shape, and abrupt changes in the magnetic field strength are suppressed. On the other hand, in the configuration of the present application, not only the sudden change of the magnetic field is suppressed by forming the hypotenuse in a concave shape, but also the strength can be secured and an arc segment magnet having a structure without cracks or cracks can be obtained. .
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明の如く、軸方向に対して傾斜して
いる側縁を有し、前記側縁は凹状であるアークセグメン
ト磁石を用いることによって、コギングトルクを抑制し
つつ、カケや亀裂の発生を抑制したアークセグメント磁
石を得ることができる。As in the present invention, by using the arc segment magnets having the side edges inclined with respect to the axial direction and the side edges having a concave shape, cracks and cracks can be suppressed while suppressing the cogging torque. It is possible to obtain an arc segment magnet in which the occurrence of
【図１】本発明に係るアークセグメント磁石の概略図で
ある。FIG. 1 is a schematic view of an arc segment magnet according to the present invention.
１ アークセグメント磁石、 ２ 端部の側面、 ３
端面、４ 中央部の側縁、 ５ 側面と側縁の角、７
端部、 ８ 中央部、 ９ 外周面、 １０ 内周面1 arc segment magnet, 2 end sides, 3
End face, 4 Central side edge, 5 Side and side edge corners, 7
Edge part, 8 central part, 9 outer peripheral surface, 10 inner peripheral surface
Claims (5)
部で周方向の長さがほぼ一定であり、端部で周方向の長
さが漸減しており、 前記中央部は軸方向にほぼ平行な側面を有し、前記端部
は軸方向に対して傾斜した側面もしくは側縁を有し、前
記傾斜した側面もしくは側縁は凹状であることを特徴と
するアークセグメント磁石。1. When viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the circumferential length is substantially constant at the central portion, and the circumferential length is gradually reduced at the end portions, and the central portion has the axial direction. An arc segment magnet having a side surface substantially parallel to, the end portion having a side surface or side edge inclined with respect to the axial direction, and the inclined side surface or side edge being concave.
８角形状であり、軸方向に対して傾斜している側縁を有
し、前記側縁は凹状であることを特徴とするアークセグ
メント磁石。2. The outer shape when projected onto a plane parallel to the axial direction is octagonal, and has side edges inclined with respect to the axial direction, and the side edges are concave. And arc segment magnet.
状フェライト磁石において、前記側面もしくは側縁は曲
率半径Ｒｓが１００ｍｍ以下であることを特徴とするア
ークセグメント磁石。3. The arc segment magnet according to claim 1, wherein the side surface or the side edge has a radius of curvature Rs of 100 mm or less.
ークセグメント磁石において、前記側面もしくは側縁は
凹状であるだけでなく、端に少なくとも一つの凸状の部
位を有することを特徴とするアークセグメント磁石。4. The arc segment magnet according to claim 1, wherein the side surface or side edge is not only concave, but also has at least one convex portion at an end. Arc segment magnet.
ークセグメント磁石において、周方向の円弧の角度θが
１２０度以上且つ１５０度以内であり、径方向の厚さｔ
が４ｍｍ以上且つ６ｍｍ以内の範囲にあることを特徴と
するアークセグメント磁石。5. The arc segment magnet according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle θ of a circular arc in a circumferential direction is 120 degrees or more and 150 degrees or less, and a radial thickness t.
Is in a range of 4 mm or more and 6 mm or less.
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP2003037965A (en) |
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- 2001-07-25 JP JP2001224215A patent/JP2003037965A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070613 |