JP2006223033A - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石及びボイスコイルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイスコイルモータの可動磁石部材を構成するとともに渦電流を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石、及びそれを用いた高効率の可動磁石型ボイスコイルモータを提供する。
【解決手段】 円筒状ヨークと、前記ヨークの周囲に配設された界磁用コイルを有するステータ部材と、界磁用コイルと空隙を介して対向するＲ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種である）ラジアル異方性焼結リング磁石と、前記リング磁石を支持する支持部材とを有する可動磁石部材とを備え、前記リング磁石は上側及び下側端面からそれぞれ少なくとも１つのスリットが軸方向に沿って形成され、前記スリットは前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｌｓ）を有するボイスコイルモータ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、家電機器や発電機などのボイスコイルモータ用の界磁磁石として有用な、渦電流を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素の少なくとも１種である）ラジアル異方性焼結リング磁石、特に可動磁石型ボイスコイルモータの可動磁石部材を構成するとともに渦電流を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石、及びそれを用いた、高推力で高効率の可動磁石型ボイスコイルモータに関する。

家電機器では、インバータ運転を行うことにより可変速運転が容易となり、省エネルギーを図れるインダクションモータや同期モータなどを使用した交流可変速システムが一般的に採用されている。例えば冷蔵庫に組み込まれるコンプレッサは、レシプロタイプのコンプレッサ部とインダクションモータのロータをロータ軸で結合し、鉄製のハーメッチック容器内で両者をバネで一体的に結合した構造を有するのが一般的である。しかして屋内に設置されることが多い家電機器では、省エネルギーに加えて低騒音化を図ることも重要なので、インダクションモータの代わりに、ヨークとその周囲に配置された界磁用コイルを有するステータ部材と、リング磁石を有し、軸方向に往復移動する可動磁石部材とを備えた往復駆動装置（ボイスコイルモータ）の採用が検討されている。特にボイスコイルモータの効率を向上するのが懸案になっている。

特許文献１には、図５に示す可動磁石型リニアモータが開示されている。図５において、１０１は筒状のアウターヨークであり、間隙１０３を隔ててインナーヨーク１０４が設けられている。空隙３内には筒状の永久磁石１０６が設けてあり、アウターヨーク１０１の内側にはコイル１０７（巻線方向は永久磁石１０６によって形成される磁路１０８と交差する方向）が設けられている。１１１はシャフト１１０の往復動を円滑にする軸受である。ヨーク１０１，１０４は透磁率の高い多数の薄板を中心軸の回りに放射状に向けて形成されたもので鉄損の中の渦電流損失を低減するようになっている。

特許文献２では、ロータの磁石に生じる渦電流を低減し、高回転でも該磁石が減磁しない汎用性の高い永久磁石型同期モータを簡単な工程で提供するために、図６に示す構成の希土類焼結磁石体を提案している。図６において、スリット磁石上面１５３と、スリット磁石側面１５４に示されたスリット磁石下面には、それぞれ上面スリット１５１、下面スリット１５２が２本ずつ（２対のスリットが）設けられている。

特許文献３では、図７に示すように、軸方向に貫通したスリット２０２を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石２０１を回転子コア２０３の外周側に固着して構成した表面磁石型回転子２１０を提案している。

特許文献４では、図８に示すように、永久磁石３０１を回転子鉄心３０２に接着し、永久磁石３０１の外径側に軸方向長さを等分するように周方向の複数の平行なスリット３０４が刻まれた非磁性ステンレス製の円筒３０３を取付けた構成の永久磁石同期電動機の回転子を提案している。

特開平１０−３２３００２号公報（第４−５頁、図１、図２） 特開２００１−７８４０２号公報（第３−５頁、図１） 特開平９−１３１００６号公報（段落［００１７］、図２） 特開平８−１６３８０３号公報（段落［０００９］、図１）

特許文献１の提案ではヨーク１０１，１０４に流れる渦電流の発生を低減できるが、筒状の永久磁石１０６に流れる渦電流を何ら考慮していない。即ち、特許文献１のリニアモータでは、シャフト１１０が往復動するに際し、図４に破線１１５で示すように筒状の永久磁石１０６の表面部（表層部）の広い領域わたって渦電流が発生するので、発熱が大きくなり、モータ効率が低下する。なお、実際の渦電流は破線１１５で示される渦電流路の方向に分布して流れ、筒状の永久磁石１０６を有する可動磁石部材の移動方向に対してほぼ垂直の細長いループ状渦電流を発生する傾向にあるが、１つの破線で代表して図示している。
特許文献２の提案は回転電機のロータ用希土類焼結磁石体の渦電流低減のために２対でかつ異なる方向にスリットを形成している点で本発明とは異なる。即ち、本発明では往復動するボイスコイルモータ用の可動磁石部材を構成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石の渦電流を低減するのを目的としているが、特許文献２ではこの考慮は何らされていない。
特許文献３の提案は熱応力割れの防止が目的であり、後述の比較例３に示す通り、実用性に乏しい。
特許文献４の提案は回転電機のロータの渦電流低減のためにロータの回転方向に沿ってスリットを形成している点で本発明のボイスコイルモータ及びそれに用いるＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石とは異なるものである。

従って、本発明の目的は、渦電流を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石、特に可動磁石型ボイスコイルモータの可動磁石部材を構成するとともに渦電流を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石、及びそれを用いた、高推力で高効率の可動磁石型ボイスコイルモータを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種である）の組成を有し、前記リング磁石は上側端面及び下側端面からそれぞれ少なくとも１つのスリットが軸方向に沿って形成されており、前記スリットは前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｌｓ）を有して軸方向に貫通していないことを特徴とする。
前記リング磁石をその軸方向に対して垂直な平面上に投影して見た時、前記スリットは円周方向に等角度間隔で形成されており、前記スリットの幅（Ｗ）は０．２〜１ｍｍの範囲にあり、前記スリットの軸方向長さ（Ｌｓ）と前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）との比率（Ｌｓ／Ｌ）は０．２〜０．８の範囲にあるのが好ましい。
前記リング磁石は、内周面がＮ極でかつ外周面がＳ極であるか、あるいは内周面がＳ極でかつ外周面がＮ極であるように着磁してボイスコイルモータに組み込むのが実用的である。

本発明のボイスコイルモータは、強磁性体からなる円筒状のヨークと、前記ヨークの周囲に配設された界磁用コイルとを有するステータ部材と、前記界磁用コイルと空隙を介して対向するＲ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種である）ラジアル異方性焼結リング磁石と、前記リング磁石を支持する支持部材とを有する可動磁石部材とを備えたボイスコイルモータであって、前記リング磁石は上側端面及び下側端面からそれぞれ少なくとも１つのスリットが軸方向に沿って形成されており、前記スリットは前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｌｓ）を有して軸方向に貫通していないことを特徴とする。
前記界磁用コイルは前記リング磁石の磁束と鎖交する方向に巻回された巻線を有するとともに交流電源に接続して使用するのが実用的である。

本発明によれば、軸方向に移動するリング磁石には、両端面から軸方向に沿って途中までスリットが設けてあるので、リング磁石の表面には渦電流が発生するものの、発生した渦電流は軸方向に沿って形成されたスリットで区切られた狭い領域（ドメイン）を流れて渦電流損失が低減される。即ち、渦電流が発生したドメインがほぼ均一微小サイズなので該ドメインの渦電流発生による温度上昇が少なく均一化されて、該リング磁石の局所的な温度上昇が抑制される結果、渦電流の発生に対するリング磁石の磁気的な耐熱性が向上するので、もってボイスコイルモータの効率を向上することができる。

以下本発明の詳細を図面により説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるボイスコイルモータの概略断面図、図２は可動磁石部材を構成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石の斜視図、図３は図２のリング磁石に渦電流が発生する状態を模式的に示す斜視図である。

ボイスコイルモータ１００は、外ヨーク部２１と内ヨーク部２２が磁気的に結合された円筒状のヨーク２と、外ヨーク部２１の内周面に固設された界磁用コイル３を有するステータ部材１と、ラジアル異方性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結リング磁石５とそれを支持する支持部材６を有する可動磁石部材４とを備えている。ヨーク２は、軟鉄や鋼等の強磁性体で形成されているとともに、環状の界磁用コイル３は、リング磁石５の表面から発生する磁束と鎖交する向きに巻回されている。支持部材６は界磁用コイル３との間に微小間隔ｇの空隙１０を形成しており、リング磁石５が固着されたカップ状の支持リング６１とそれが固設されたシャフト６２を有し、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体で形成されている。シャフト６２は、スラスト軸受７を介して、内ヨーク部２２の内周面に軸方向移動自在に支持されている。リング磁石５は、例えば外周面がＮ極でかつ内周面がＳ極となるように着磁されている。シャフト６２の外周面には、外周面がＮ極でかつ内周面がＳ極となるように半径方向に磁化されたリング状のセンサ磁石８が固着され、その周囲にはホール素子などの磁界検出センサ９が配設されている。

図２に示すように、リング磁石５には、上側端面５６から軸方向に沿って軸方向長さ（Ｌ）よりも短い長さ（Ｌｓ１）を有する４個のスリット５１と、下側端面５８から軸方向に沿って軸方向長さ（Ｌ）よりも短い長さ（Ｌｓ２）を有する４個のスリット５２とが設けてある。スリット５１及び５２をリング磁石５の軸方向に対して垂直な平面上に投影して見た時にスリット５１及び５２はリング磁石５の円周に沿って交互にかつ等角度間隔（４５°）で重ならない位置に対称に形成されている。スリット５１，５２の数及び幅（Ｗ）は、リング磁石５の機械的強度の低下やボイスコイルモータ１００の出力低下が実用上問題とならない範囲で適宜設定される。またボイスコイルモータ１００の駆動電流の周波数が増大すると渦電流損失も増大するので、その点を考慮してスリット５１，５２の数、長さ（Ｌｓ１，Ｌｓ２）及び幅（Ｗ）を設定する必要がある。

図２に限定されず、スリット５１，５２は、リング磁石５の両端面から少なくとも一箇所ずつ（全体で２箇所以上）、好ましくは両端面からそれぞれ複数箇所ずつ軸方向に沿って形成されるが、ボイスコイルモータ１００の効率向上の点から、両端面からそれぞれ２〜８箇所（全体で４〜１６箇所）軸方向に沿って伸びていることが望ましい。スリット５１，５２を設けない場合は効率向上の効果が得られず、前記スリット数を超えても効率の向上効果はほぼ飽和している。スリット５１と５２とは、同数で、かつ軸方向に対して垂直な平面上に投影した時にスリット５１及び５２が円周方向に等間隔で配置されているのが好ましい。この理由は、前記条件を満足しないと、渦電流の発生するドメインのサイズの不均一度が顕著になり、各ドメインに流れる渦電流の発生程度の差異が顕著になって最も渦電流の多く流れたドメインのリング磁石５の部分の熱減磁が全体のリング磁石５の熱減磁特性を支配し、結果的にリング磁石５の熱減磁を顕著に促進させてしまう。
スリット５１，５２の長さ（Ｌｓ１、Ｌｓ２）はリング磁石５の軸方向途中まで形成されているのが好ましく、例えばリング磁石５の軸方向長さ（Ｌ）の０．２〜０．８倍の範囲に収まるようにする。スリットの幅（Ｗ）は、０．２〜１ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍの範囲に収まるように設定することが好ましい。Ｌｓ１，Ｌｓ２及びＷが前記範囲を外れるとリング磁石５の機械的強度の低下やボイスコイルモータ１００の推力不足を招来し、実用に耐えなくなる。また、（Ｌｓ１／Ｌｓ２）＝１が理想であるが、（Ｌｓ１／Ｌｓ２）＝０．７〜１．３が許容できる。これは（Ｌｓ１／Ｌｓ２）が前記範囲内であれば前述した通り、渦電流の発生するドメインのサイズの不均一度が抑制されて実用上支障の無いレベルのボイスコイルモータの推力が得られるからである。
スリット５１，５２はリング磁石５の軸方向に沿って形成するのが理想であるが、渦電流の発生するドメインのサイズの不均一度を抑制し、かつ実用的なスリットの形成を行うために、リング磁石５の軸方向に対するスリット５１，５２の形成角度のずれを２０°以内、好ましくは１０°以内にすることが望ましい。

本発明の焼結リング磁石は薄肉な程低質量になり推力の増大を図れるが、極端に薄肉の焼結リング磁石を作製しようとしても、該焼結リング磁石の成形工程で成形体が割れやすくなる。従って、本発明の焼結リング磁石の内径（Ｄｉ）と外径（Ｄｏ）との比率（Ｄｉ／Ｄｏ）が０．７５〜０．９５の範囲に収まるように成形体寸法を管理することが好ましい。

本発明の焼結リング磁石は、例えば、所定の組成、組織及び結晶粒径を有する成形用原料粉末をリング形状に成形するとともに該成形体にラジアル異方性を付与するために行う磁場中圧縮成形工程と、得られた成形体を焼結する工程と、得られた焼結体を熱処理する工程と、焼結体を加工する工程と、例えばＮｉめっき及び／または樹脂被覆（電着エポキシ樹脂コーティングなど）等の表面処理を施す工程を経て得られる。なお前記焼結体を加工後に熱処理しても良い。
本発明の焼結リング磁石のスリットは、磁場中成形工程において、スリット付き成形体を成形することにより形成するのが好ましい。あるいはリング状焼結体に内周刃あるいは外周刃切断機、またはワイヤーソー等で溝切りしてスリットを形成しても良い。この場合は、実用上、例えばワイヤーソーにより０．２〜０．５ｍｍの幅（Ｗ）のスリットを形成でき、ダイヤモンドカッターにより０．２〜１．０ｍｍの幅（Ｗ）のスリットを形成できる。

ボイスコイルモータの推力を高めるために、本発明の焼結リング磁石はＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ相を主相とする焼結磁石とする。希土類元素ＲとしてＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ及びＴｂのうちの少なくとも１種が有用であり、好ましくはＤｙ及び／又はＴｂを必須に含み、主要構成成分の（Ｒ＋Ｂ＋Ｆｅ）＝１００質量％とした時、Ｒ含有量は２７〜３３質量％、Ｂ含有量は０．８〜１．２質量％、残部Ｆｅ（但し、Ｆｅ含有量を１００質量％とした時、Ｆｅの０．１〜１０質量％をＣｏで置換するのが好ましく、かつＦｅの０．１〜５質量％をＧａ，Ｃｕ及びＡｌのうちの少なくとも１種で置換するのが好ましい）とするのが実用に耐える高い磁気特性の耐熱性を有するために必要である。

図１のボイスコイルモータ１００は以下のように駆動される。
界磁用コイル３を商用交流電源（図示を省略）に接続し、界磁用コイル３に例えば単相の交流電流（１００Ｖ、６０Ｈｚ）を印加すると、リング磁石５から発生した磁場中に置かれた界磁用コイル３（導体）にはフレミングの左手の法則により軸方向にトルクが発生するので、その反作用により、可動磁石部材４が軸方向に（トルク発生方向と反対側）に移動する。例えば可動磁石部材４がＳ１方向に移動し、センサ磁石８が磁界検出センサ９に近接した場合には、磁界検出センサ９の出力信号が電流切換回路（図示を省略）に入力されて、逆向きの電流が界磁用コイル３に供給されるので、可動磁石部材４はＳ２方向に移動する。このように可動磁石部材４の位置情報を磁界検出センサ９で検出し、その位置情報により駆動電流の向きを切り替えることにより、可動磁石部材４の往復移動が可能となる。ボイスコイルモータ１００の界磁用コイル３に通電すると、図３に示すように、リング磁石５の表面（表層部）には渦電流５５が発生するものの、渦電流５５はスリット５１，５２で仕切られた極めて狭い領域を流れるだけなので、渦電流５５による発熱が大幅に低減され、ボイスコイルモータ１００の効率を向上することができる。なお、実際の渦電流は破線５５で示される渦電流路の方向に分布して流れ、リング磁石５を有する可動磁石部材４の移動方向に対してほぼ垂直の細長いループ状渦電流を発生する傾向にあるが、１つの破線で代表して図示している。

以下、下記の実施例により本発明を詳細に説明するが、それらの実施例により本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
図１のボイスコイルモータ１００用のリング磁石５として、表面をエポキシ樹脂で被覆したスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石（ＮＥＯＭＡＸ社製、商品名：ＮＭＸ−３０ＥＲ、外径３０ｍｍ、内径２４ｍｍ、（Ｄｉ／Ｄｏ）＝０．８、軸方向長さ（Ｌ）＝２０ｍｍ）を準備した。このリング磁石には、上側端面からのスリットが１箇所、及び下側端面からのスリットが１箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計２箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に１８０°間隔で形成されている。前記合計２箇所のスリットはいずれも幅（Ｗ）＝０．５ｍｍ、軸方向長さ（Ｌｓ１）＝（Ｌｓ２）＝１０ｍｍ、（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．５とした。このリング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（実施例２）
上側端面からのスリットが２箇所、及び下側端面からのスリットが２箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計４箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に９０°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとが該リング磁石の円周方向に交互に形成されている以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石の（Ｌｓ１／Ｌ）、（Ｌｓ２／Ｌ）、及び全スリットのＷの寸法を表１に示す。得られたスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（実施例３）
上側端面からのスリットが３箇所、及び下側端面からのスリットが３箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計６箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に６０°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとが該リング磁石の円周方向に交互に形成されている以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石の（Ｌｓ１／Ｌ）、（Ｌｓ２／Ｌ）、及び全スリットのＷの寸法を表１に示す。得られたスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（実施例４）
上側端面からのスリットが４箇所、及び下側端面からのスリットが４箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計８箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に４５°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとが該リング磁石の円周方向に交互に形成されている以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石の（Ｌｓ１／Ｌ）、（Ｌｓ２／Ｌ）、及び全スリットのＷの寸法を表１に示す。得られたスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（実施例５〜８）
上側端面からのスリットが４箇所、及び下側端面からのスリットが４箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計８箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に４５°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとは該リング磁石の円周方向に交互に形成されており、Ｌｓ１とＬｓ２の寸法を変更した以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。実施例５ではＬｓ１＝Ｌｓ２＝４ｍｍ、実施例６ではＬｓ１＝Ｌｓ２＝８ｍｍ、実施例７ではＬｓ１＝Ｌｓ２＝１２ｍｍ、実施例８ではＬｓ１＝Ｌｓ２＝１６ｍｍとした。各実施例のリング磁石の（Ｌｓ１／Ｌ）、（Ｌｓ２／Ｌ）、及び全スリットのＷの寸法を表１に示す。これらの各リング磁石をそれぞれ用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（実施例９〜１１）
上側端面からのスリットが４箇所、及び下側端面からのスリットが４箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計８箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に４５°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとが該リング磁石の円周方向に交互に形成されており、全スリットのＷの寸法を変更した以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。実施例９ではＷ＝０．２ｍｍ、実施例１０ではＷ＝０．６ｍｍ、実施例１１ではＷ＝１ｍｍとした。各実施例のリング磁石の（Ｌｓ１／Ｌ）、（Ｌｓ２／Ｌ）、及びＷの寸法を表１に示す。これらの各リング磁石をそれぞれ用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（比較例１）
スリットを設けない以外は実施例１と同様にしてスリット無しＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（比較例２）
スリット数を８個とし、（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．１、Ｗ＝０．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

（比較例３）
図７と同様の、Ｗ＝１ｍｍの軸方向に貫通したスリットを形成したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性Ｃ字形焼結磁石を準備した。このＣ字形焼結磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた。

図１のヨーク２（ＳＳ４００製）、空隙１０の間隔（ｇ）＝０．３ｍｍ、界磁用コイル３への印加電圧：１００Ｖの単相交流電流（６０Ｈｚ）、入力電力：１００Ｊ／ｓとした条件で、各実施例のボイスコイルモータ１００を駆動し、出力（回転トルク）を測定した。出力は、シャフト６２にクランク機構（図示を省略）を接続して可動磁石部材４の往復運動を回転運動に変換し、その回転トルクを測定して下記式から算出した。算出した出力から下記式により効率を算出した。
出力（Ｊ／ｓ）＝[２π×回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）×回転トルク（Ｎｍ）]÷６０
効率（％）＝出力÷入力電力×１００
各実施例及び比較例のモータ効率を表１に示す。

表１から、各実施例のボイスコイルモータの効率は、いずれも、比較例１のスリット無しのリング磁石を用いたボイスコイルモータ、比較例２のＬｓ１及びＬｓ２が過小寸法のスリット付きリング磁石を用いたボイスコイルモータ、比較例３の軸方向に貫通したスリットを形成したＣ字形磁石を用いたボイスコイルモータよりも高い効率なのがわかる。各実施例と比較例１〜３との間のモータ効率の差はリング磁石に形成したスリットによる渦電流低減効果を反映した効果であり、本発明の焼結リング磁石の優位性が確認された。
比較例３では実施例５に近い効率を得られたが、比較例３のＣ字形磁石は軸方向に貫通したスリットを形成したことにより同軸度が悪くなっており、シャフト６２に偏心した状態で取り付けざるを得ず長期信頼性に乏しいのがわかった。

（実施例１２〜１５）
図１のボイスコイルモータ１００用のリング磁石５として、表面をエポキシ樹脂で被覆したスリット付きＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石（ＮＥＯＭＡＸ社製、商品名：ＮＭＸ−３０ＥＲ、外径５０ｍｍ、内径４７．５ｍｍ、（Ｄｉ／Ｄｏ）＝０．９５、軸方向長さ（Ｌ）＝２０ｍｍ）を準備した。このリング磁石には、上側端面からのスリットが４箇所、及び下側端面からのスリットが４箇所、それぞれ該リング磁石の軸方向に沿って形成されているとともに、前記合計８箇所のスリットは該リング磁石の円周方向に４５°間隔で、かつ上側端面からのスリットと下側端面からのスリットとが該リング磁石の円周方向に交互に形成されており、Ｌｓ１とＬｓ２を下記の寸法とし、全スリットのＷ＝０．５ｍｍとした。
実施例１２では（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．２、実施例１３では（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．４、実施例１４では（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．６、実施例１５では（Ｌｓ１／Ｌ）＝（Ｌｓ２／Ｌ）＝０．８とした。
各実施例のリング磁石をそれぞれ用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立てた後、実施例１と同様にしてモータ効率を測定した。その結果、各実施例でいずれも９２．０％を超えるモータ効率が得られた。
（比較例４）
スリット無しとした以外は実施例１２と同様にしてスリット無しのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石を準備した。このリング磁石を用いて図１のボイスコイルモータ１００を組立て、モータ効率を測定した結果、モータ効率は約９０％であった。

本発明の焼結リング磁石は、平均結晶粒径が０．０１〜０．５μｍであり、Ｒ’_２Ｆｅ_１４Ｂ相（Ｒ’はＮｄ及び／またはＰｒを必須に含む希土類元素の少なくとも１種である）を主相とするＲ’−Ｆｅ−Ｂ系微結晶合金からなるラジアル異方性リング磁石（いわゆるラジアル異方性を付与したＲ’−Ｆｅ−Ｂ系温間加工磁石）素材に上記所定のスリットを形成したものを包含する。

上記実施例ではボイスコイルモータ１００が可動磁石型の場合を記載したが特に限定されない。本発明の焼結リング磁石は、該スリット付きリング磁石を界磁磁石として装着した磁気回路部分を固定子とし、前記固定子のスリット付きリング磁石と磁気空隙を介して対向するように配設された環状の界磁用コイルを可動子とした構成の可動コイル型ボイスコイルモータにも有用である。

本発明のボイスコイルモータの一実施形態を示す断面図である。 本発明のリング磁石の一例を示す斜視図である。 本発明のリング磁石に渦電流が発生する状況を模式的に示す斜視図である。 従来のリング磁石に渦電流が発生する状況を模式的に示す斜視図である。 従来のリニアモータを示す断面図である。 従来のスリット入り磁石を示す図である。 貫通したスリット入りＣ字形磁石を用いた従来例を示す斜視図である。 従来のスリット入りロータを示す斜視図である。

符号の説明

１：ステータ部材、２：ヨーク、２１：外ヨーク部、２２：内ヨーク部、３：界磁用コイル、４：可動磁石部材、５：リング磁石、５１、５２：スリット、６：支持部材、６１支持リング、６２：シャフト、７：スラスト軸受、８：センサ磁石、９：磁界検出センサ、１００：ボイスコイルモータ。

Claims (4)

1. Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種である）ラジアル異方性焼結リング磁石であって、
   前記リング磁石は上側端面及び下側端面からそれぞれ少なくとも１つのスリットが軸方向に沿って形成されており、前記スリットは前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｌｓ）を有して軸方向に貫通していないことを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石。
2. 前記リング磁石をその軸方向に対して垂直な平面上に投影して見た時、前記スリットは円周方向に等角度間隔で形成されており、前記スリットの幅（Ｗ）は０．２〜１ｍｍの範囲にあり、前記スリットの軸方向長さ（Ｌｓ）と前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）との比率（Ｌｓ／Ｌ）は０．２〜０．８の範囲にある請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石。
3. 前記リング磁石は、内周面がＮ極でかつ外周面がＳ極であるか、あるいは内周面がＳ極でかつ外周面がＮ極である請求項１または２に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼結リング磁石。
4. 強磁性体からなる円筒状のヨークと、前記ヨークの周囲に配設された界磁用コイルとを有するステータ部材と、
   前記界磁用コイルと空隙を介して対向するＲ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種である）ラジアル異方性焼結リング磁石と、前記リング磁石を支持する支持部材とを有する可動磁石部材とを備えたボイスコイルモータであって、
   前記リング磁石は上側端面及び下側端面からそれぞれ少なくとも１つのスリットが軸方向に沿って形成されており、前記スリットは前記リング磁石の軸方向長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｌｓ）を有して軸方向に貫通していないことを特徴とするボイスコイルモータ。
   

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