JP2006304556A - 回転子磁石の着磁方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 回転子に埋め込んだ複数の回転子磁石に対する着磁を充分に行えるようにする。
【解決手段】 モータなどの電動機における回転子3を、円筒状の着磁ヨーク1内に回転可能に収容する。着磁ヨーク1は円周方向に沿って着磁コーク巻き線9a〜9hを備え、着磁コーク巻き線9a〜9hに対応する位置に磁極1a〜1hを設定する。着磁を行う際には、着磁ヨーク巻き線9a,9h,9d,9eに通電して、互いに対向する位置にある回転子磁石7A,7Eを着磁し、その両側の回転子磁石は着磁しない。
【選択図】 図1

Description

本発明は、モータなどの電動機における回転子に設けた回転子磁石に対し、着磁ヨークを用いて着磁を行う回転子磁石の着磁方法に関する。
従来、着磁ヨーク巻線を備えた円筒状の着磁ヨークの内側に、円周方向に沿って複数の回転子磁石を備えた回転子を配置し、着磁ヨーク巻線に通電して回転子磁石を着磁する回転子磁石の着磁方法として、例えば下記特許文献1に記載されたものがある。
特開2004−236467号公報
ところで、近年では、回転子内の磁石配置形状が複雑化していることから、回転子に埋め込んだ回転子磁石に対する着磁が充分にできない場合がある。
そこで、本発明は、回転子に設けた回転子磁石に対する着磁を充分に行えるようにすることを目的としている。
本発明は、着磁ヨーク巻線を備えた円筒状の着磁ヨークの内側に、円周方向に沿って複数の回転子磁石を備えた回転子を配置し、前記着磁ヨーク巻線に通電して前記回転子磁石を着磁する回転子磁石の着磁方法において、前記複数の回転子磁石のうち、着磁を行う回転子磁石に対し、円周方向に沿って片側少なくとも2つまたは全部で少なくとも4つの隣接する回転子磁石に対して着磁を行わないことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、複数の回転子磁石のうち、着磁を行う回転子磁石に対し、円周方向に沿って片側少なくとも2つまたは全部で少なくとも4つの隣接する回転子磁石に対して着磁を行わないようにすることで、この隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しなくなるので、着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界に影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石に対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる回転子磁石の着磁方法を示す平面図である。この着磁方法では、円筒状の着磁ヨーク1の内側に、モータなどの電動機に使用する回転子3を回転可能に配置している。
図2は、上記した着磁ヨーク1と回転子3の斜視図であり、回転子3は、中心部に軸部5を備えるとともに、外周部に円周方向に沿って複数(ここでは8個)の回転子磁石7(7A,7B,7C,7D,7E,7F,7G,7H)を埋め込んである。
一方着磁ヨーク1は、円周方向等間隔に、前記した回転子磁石7と同数(ここでは8個)の磁極1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1hを有し、各磁極1a〜1hには、着磁ヨーク巻線9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g,9hをそれぞれ埋め込んである。
ここで、4本の着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hは互いに接続されて、着磁ヨーク巻線9aの端末を正極とする一方、着磁ヨーク巻線9hの端末を負極として、これら両極間の各着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hに電流を供給可能な電源を有する構成とする。
一方、他の4本の着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gは互いに接続されて、着磁ヨーク巻線9fの端末を正極とする一方、着磁ヨーク巻線9gの端末を負極として、これら両極間の各着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gに電流を供給可能な電源を有する構成とする。
なお、図2では、上記した着磁ヨーク巻線9a〜9hを省略している。
したがって、図1の状態で着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hに通電すると、磁極1a,1h間および磁極1d,1e間に、反時計回り方向の磁界Mがそれぞれ発生し、回転子磁石7A,7Eが着磁される。このとき磁極1a,1eがN極で、磁極1h,1dがS極となり、これに対応して各回転子磁石7A,7Eの磁極も、磁極1a,1e側の部位がN極、磁極1h,1d側の部位がS極となる。このとき、もう一方の着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gには通電しない。
このように、回転子3に埋め込んだ複数(8個)の回転子磁石7を着磁する際に、互いに対向する位置にある回転子磁石7A,7Eのみを着磁させ、それ以外の回転子磁石7B,7C,7D,7F,7G,7Hについては着磁を行わないようにする。すなわち、複数の回転子磁石7のうち、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに対し、円周方向に沿って片側少なくとも2つまたは全部で少なくとも4つの隣接する回転子磁石7に対して着磁を行わないようにする。
この結果、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7A,7Eに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
2個の回転子磁石7A,7Eに対する着磁が終了したら、図1の状態から回転子3を反時計回り方向に90°回転させて図3(a)の状態とし、この状態で再度着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9h(図3では省略)に通電することで、回転子磁石7G,7Cに対して着磁を行う。このとき、もう一方の着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9g(図3では省略)には通電しない。
したがって、この場合にも、回転子磁石7A,7Eを着磁させた場合と同様に、着磁を行う回転子磁石7G,7Cに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7G,7Cに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7G,7Cに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
次に、図3(a)の状態から回転子3を反時計回り方向に45°回転させて図3(b)の状態とし、この状態で今度は着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gに通電すると、磁極1f,1g間および磁極1b,1c間に、時計回り方向の磁界Mがそれぞれ発生し、回転子磁石7D,7Hが着磁される。このとき磁極1f,1bがN極で、磁極1g,1cがS極となり、これに対応して各回転子磁石7D,7Hの磁極も、磁極1f,1b側の部位がN極、磁極1g,1c側の部位がS極となる。このとき、もう一方の着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hには通電しない。
したがって、この場合にも、回転子磁石7A,7Eおよび回転子磁石7G,7Cを着磁させた場合と同様に、着磁を行う回転子磁石7D,7Hに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7D,7Hに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7D,7Hに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
さらに、上記図3(b)の状態から回転子3を反時計回り方向に90°回転させて図3(c)の状態とし、この状態で再度着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gに通電することで、回転子磁石7B,7Fに対して着磁を行う。このとき、もう一方の着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hには通電しない。
したがって、この場合にも、回転子磁石7D,7Hを着磁させた場合と同様に、着磁を行う回転子磁石7B,7Fに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7B,7Fに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7B,7Fに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
図4は、上記した第1の実施形態に対する比較例を示すもので、円周方向に沿って順次配置された3個の回転子磁石70B,70A,70Hに対して同時に着磁を行っている。この場合、回転子磁石70Aを着磁させるための、着磁ヨーク10の磁極10aから磁極10hに向かう磁界Maは、回転子磁石70Bを着磁させるための磁極10aから磁極10に向かう磁界Mbおよび、回転子磁石70Hを着磁させるための磁極10gから磁極10hに向かう磁界Mhの影響を受け、図1の場合に比較して回転子磁石70Aに対して磁界Maが充分に行き届かず、着磁が不充分となる。
このように、第1の実施形態では、回転子3を着磁ヨーク1に対して順次回転させ、また着磁ヨーク巻線9a,9d,9e,9hと着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gとのいずれかに切り替えて電流を供給することで、回転子3を着磁ヨーク1から取り出すことなく着磁作業を容易に行えるとともに、着磁に使用する着磁ヨーク巻線1a〜1hを分散でき、着磁ヨーク1の高寿命化を達成することができる。
また、上記した第1の実施形態のように着磁動作を行うことで、着磁ヨーク巻線1a〜1hへの通電による磁界発生時での着磁ヨーク1における磁極(N極,S極)の配置が、図1,図3に示すように、円周方向に沿って隣り合う片方の磁極同士が同極となる。つまり、磁極1aから時計回り方向に磁極1bまで、N(磁極1a)−S(磁極h)−S(磁極g)−N(磁極f)−N(磁極e)−S(磁極d)−S(磁極c)−N(磁極b)の配置となる。
これに対し、前記図4に示した比較例における磁界発生用の磁極の配置は、円周方向に沿ってN極とS極とが交互となっている。
図5(a)〜(d)は、回転子3に回転子磁石7を、6個,10個,12個,4個をそれぞれ埋め込んだ例を示す。これらの場合についても、複数の回転子磁石7のうち、磁界Mを発生させて着磁を行う回転子磁石7に対し、円周方向に沿って片側少なくとも2つまたは全部で少なくとも4つの隣接する回転子磁石7に対しては、磁界を発生させず着磁を行わないようにする。
これにより、図1〜図3に示した第1の実施形態と同様に、着磁を行う回転子磁石7に対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石7に対する着磁を充分なものとすることができる。
なお、図5(a)の場合は、回転子磁石7A,7Dの着磁を行った後、回転子3を例えば時計回り方向に60°回転させ、この状態で回転子磁石7B,7Eの着磁を行い、続いて回転子3を同方向に60°さらに回転させた状態で、回転子磁石7C,7Fの着磁を行う。
図5(b)の場合は、回転子磁石7A,7D,7Hの着磁を行った後、回転子3を例えば時計回り方向に36°回転させ、この状態で回転子磁石7B,7E,7Iの着磁を行い、続いて回転子3を同方向に36°さらに回転させた状態で、回転子磁石7C,7F,7Jの着磁を行う。
図5(c)の場合は、回転子磁石7A,7D,7G,7Jの着磁を行った後、回転子3を例えば時計回り方向に30°回転させ、この状態で回転子磁石7B,7E,7H,7Kの着磁を行い、続いて回転子3を同方向に30°さらに回転させた状態で、回転子磁石7C,7F,7I,7Lの着磁を行う。
また、図5(d)の場合は、4個の回転子磁石7A,7B,7C,7Dに対し1個ずつ着磁を行うため、回転子3を90°ずつ回転させる。
なお、上記した図5(a)〜(d)においては、電流の流す向き(発生する磁界Mの向き)を適宜変更する場合も生じる。
図6(a)は、本発明の第2の実施形態を示す。この実施形態は、前記図1に示した第1の実施形態において、回転子磁石7A,7Eを着磁する際に、これら各回転子磁石7A,7Eに対して90°隔てた位置にある回転子磁石7C,7Gに対応する着磁ヨーク巻線9f,9c,9b,9gに、着磁を行う際に供給する電流に比較して弱い電流を流し、磁極1bから1cに向かう、磁界Mより弱い磁界mおよび、磁極1fから1gに向かう、磁界Mより弱い磁界mをそれぞれ発生させる。
これにより、図6(b)のように上記した弱い磁界mを発生させない場合に生じる漏れ磁界Pを、弱い磁界mによって発生させないようにすることができ、図6(a)のような引き込み磁界nに抑えることができる。
図7は、本発明の第3の実施形態を示す。この実施形態は、着磁ヨーク1を、1A,1B,C,1Dとしてその円筒部分の中心軸線に沿って4個連結し、この連結した各着磁ヨーク1A〜1D内に、前記図1に示した第1の実施形態と同様に8個の回転子磁石7(7A〜7D)を埋め込んだ回転子3を、通過させる。
この場合、回転子3が第1の着磁ヨーク1A内に位置した状態で、第1の着磁ヨーク1Aの互いに対向する位置にある磁極1Aa,1Abおよび磁極1Ac,1Adで発生した磁界により、回転子3における互いに対向する位置にある回転子磁石7A,7Eを着磁する。
回転子3をさらに前方へ移動させて第2の着磁ヨーク1B内に位置させた状態で、第2の着磁ヨーク1Bの互いに対向する位置にある磁極1Ba,1Bbおよび磁極1Bc,1Bdで発生した磁界により、回転子3における互いに対向する位置にある回転子磁石7C,7Gを着磁する。
回転子3をさらに前方へ移動させて第3の着磁ヨーク1C内に位置させた状態で、第3の着磁ヨーク1Cの互いに対向する位置にある磁極1Ca,1Cbおよび磁極1Cc,1Cdで発生した磁界により、回転子3における互いに対向する位置にある回転子磁石7D,7Hを着磁する。
回転子3をさらに前方へ移動させて第4の着磁ヨーク1B内に位置させた状態で、第4の着磁ヨーク1Dの互いに対向する位置にある磁極1Da,1Dbおよび磁極1Dc,1Ddで発生した磁界により、回転子3における互いに対向する位置にある回転子磁石7B,7Fを着磁する。
なお、図7では、着磁ヨーク1A,1B,1C,1Dに設ける着磁ヨーク巻線を省略している。この着磁ヨーク巻線に通電する電源は、1つ設けて各着磁ヨーク1A,1B,1C,1Dのそれぞれの着磁ヨーク巻線に供給するようにしてもよく、各着磁ヨーク1A,1B,1C,1D毎に個別に設けてもよい。
また、回転子3を軸方向に複数連結した状態で、図7のように4個連結した各着磁ヨーク1A〜1D内を通過させて、複数の回転子3を順次着磁させるようにすることで、連続生産が行えて量産化に有効である。
このように、第3の実施形態においては、着磁ヨーク巻線を備えた円筒状の着磁ヨーク1A,1B,1C,1Dを、この着磁ヨークの円筒部分の中心軸線に沿って複数(ここでは4個)連結し、この複数連結した各着磁ヨーク1A〜1Dにおける着磁ヨーク巻線に通電した状態で、回転子磁石7A〜7Hを備えた回転子3を、着磁ヨーク1A〜1Dの円筒内に沿って順次移動させ、複数の回転子磁石7A〜7Hを順次着磁するようにしている。
このため、第1の実施形態と同様に、着磁を行う例えば回転子磁石7A,7Eに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7A,7Eに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う例えば回転子磁石7A,7Eに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
図8は、本発明の第4の実施形態を示す。この実施形態は、前記図1に示した第1の実施形態に対し、着磁ヨーク巻線9a〜9hを、磁極1a〜1hに対応してそれぞれ個別に配置しており、回転子3は着磁ヨーク1に対して回転させることはない。
この場合、まず電源P,Qにより、着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eにそれぞれ電流を流して磁界Mを発生させ、対応する回転子磁石7A,7Eを着磁する。このとき、その他の着磁ヨーク巻線9b,9c,9f,9gには通電しない。
これにより、第1の実施形態と同様に、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7A,7Eに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
次に、図9に示すように、電源R,Sにより、着磁ヨーク巻線9f,9gおよび9b,9cにそれぞれ電流を流して磁界Mを発生させ、対応する回転子磁石7G,7Cを着磁する。このとき、その他の着磁ヨーク巻線9a,9h,9d,9eには通電しない。
これにより、上記した場合と同様に、着磁を行う回転子磁石7G,7Cに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7G,7Cに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7G,7Cに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
同様にして、図10のように電源T,Uのみを作動させ、さらに図11のように電源V,Wのみを作動させて、対応するそれぞれの回転子磁石に対して着磁を行う。
このように、第4の実施形態によれば、電流を流す位置を順次切り替えることによって、複数の回転子磁石の着磁を充分な状態で行うことができる。
図12は、本発明の第5の実施形態を示す。この実施形態は、図12中で上下に位置する着磁ヨーク1にのみ着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eを設け、この部位にのみ磁極1a,1hおよび1d,1eをそれぞれ設定する。また、着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eに接続する電源P,Qは、図12(a)の状態と、図12(b)の状態とに極性を切替可能とする。
まず、図12(a)の状態で、図8と同様に、電源P,Qにより、着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eにそれぞれ電流を流して磁界Mを発生させ、対応する回転子磁石7A,7Eを着磁する。この場合、磁極1a,1eがN極、磁極1h,1dがS極となる。
これにより、図8に示した第4の実施形態と同様に、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに隣接する回転子磁石に対する着磁のための磁界が発生しないので、回転子磁石7A,7Eに対して着磁を行う際に発生する磁界が、隣接する回転子磁石の着磁のための磁界によって影響されることがなく、着磁を行う回転子磁石7A,7Eに対して充分に磁界が行き届き、回転子磁石に対する着磁を充分なものとすることができる。
次に、回転子3を例えば反時計回り方向に45°回転させると同時に、電源P,Qの極性を図12(b)のように反転させる。そして、この状態で、再度電源P,Qにより、着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eにそれぞれ電流を流して磁界Mを発生させ、対応する回転子磁石7H,7Dを着磁する。この場合、上記とは逆に磁極1a,1eがS極、磁極1h,1dがN極となる。
以後、回転子3の反時計回り方向への45°の回転および、電源P,Qの極性の反転を順次繰り返した状態で、着磁ヨーク巻線9a,9hおよび9d,9eに電流を流すことで、他の回転子磁石を順次着磁する。
このように、第5の実施形態によれば、回転子3の反時計回り方向への45°の回転および、電源P,Qの極性の反転を順次繰り返すことによって、複数の回転子磁石の着磁を充分な状態で行うことができる。
本発明の第1の実施形態に係わる回転子磁石の着磁方法を示す平面図である。 図1の着磁方法に使用する着磁ヨークと回転子の斜視図である。 図1の着磁方法の動作説明図である。 第1の実施形態に対する比較例の一部を示す平面図である。 回転子に埋め込んだ回転子磁石の数を、図1の8個に対して異なるものとした例を示す平面図である。 (a)は本発明の第2の実施形態を示す平面図、(b)はその比較例を示す平面図である。 本発明の第3の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第4の実施形態を示す平面図である。 第4の実施形態の動作説明図である。 第4の実施形態の動作説明図である。 第4の実施形態の動作説明図である。 (a)は本発明の第5の実施形態を示す平面図、(b)は(a)の動作説明図である。
符号の説明
1 着磁ヨーク
3 回転子
7(7A〜7H) 回転子磁石
9a〜9h 着磁ヨーク巻線

Claims (6)

  1. 着磁ヨーク巻線を備えた円筒状の着磁ヨークの内側に、円周方向に沿って複数の回転子磁石を備えた回転子を配置し、前記着磁ヨーク巻線に通電して前記回転子磁石を着磁する回転子磁石の着磁方法において、前記複数の回転子磁石のうち、着磁を行う回転子磁石に対し、円周方向に沿って片側少なくとも2つまたは全部で少なくとも4つの隣接する回転子磁石に対して着磁を行わないことを特徴とする回転子磁石の着磁方法。
  2. 前記回転子磁石を備えた回転子を、前記着磁ヨーク巻線を備えた着磁ヨークに対して回転させることで、前記回転子磁石を前記着磁ヨークの磁界発生位置に順次移動させ、前記複数の回転子磁石を順次着磁することを特徴とする請求項1に記載の回転子磁石の着磁方法。
  3. 前記複数の回転子磁石にそれぞれ対応して前記着磁ヨーク巻線を設け、この各着磁ヨーク巻線への通電の切り替えにより、前記複数の回転子磁石への着磁を順次行うことを特徴とする請求項1または2に記載の回転子磁石の着磁方法。
  4. 前記着磁ヨーク巻線への通電による磁界発生時での前記着磁ヨークにおける磁極の配置を、円周方向に沿って隣り合う片方の磁極同士が同極となるようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の回転子磁石の着磁方法。
  5. 前記着磁ヨーク巻線を備えた円筒状の着磁ヨークを、この着磁ヨークの円筒部分の中心軸線に沿って複数連結し、この複数連結した各着磁ヨークにおける着磁ヨーク巻線に通電した状態で、前記回転子磁石を備えた回転子を、前記着磁ヨークの円筒内を移動させて、前記複数の回転子磁石を順次着磁することを特徴とする請求項1に記載の回転子磁石の着磁方法。
  6. 前記着磁を行う回転子磁石の両側の前記着磁を行わない回転子磁石に対応して配置した着磁ヨーク巻線に対し、着磁を行う際に通電する電流に比較して弱い電流を流すことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の回転子磁石の着磁方法。
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