JP2008108763A - 着磁装置および着磁方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石を着磁方向に精度よく着磁する着磁装置および磁石の着磁方法を提供する。
【解決手段】着磁装置１は、着磁コイル１０と着磁ヨーク２０とを備える。着磁コイル１０は、円筒状に巻かれた空心コイルであり、着磁領域５０に着磁方向５２と平行な磁界を形成する。着磁ヨーク２０は、収容部２０ａに収容された磁石３０の全体を覆っている。着磁ヨーク２０は磁石３０とともに着磁領域５０を埋める。着磁ヨーク２０の着磁磁界における磁化は、磁石３０と略同一に設定されている。その結果、着磁領域５０において磁化が一様となるため、着磁領域５０における磁界の乱れが抑制され、着磁方向５２と平行な磁力線が磁石３０を貫く。このように形成される着磁方向と平行な着磁磁界により、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は着磁装置および着磁方法に関する。

従来、着磁ヨークを用いた磁石の着磁方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載された着磁方法では、着磁コイル及び着磁ヨークを用いて磁石近傍に着磁方向と平行な磁界を形成することにより、円環状の磁石を着磁方向に精度よく２極着磁しようとしている。しかしながら、このような着磁ヨークの磁化は磁石の磁化によりも高いため、これらの磁化の差により磁界が乱れる。このような磁界の乱れは、図４に示す着磁ヨークを用いない磁石の着磁方法においても、空気と磁石５３０との磁化の差により生じる。この結果、たとえ着磁コイルが平行な磁界を発生させたとしても、磁石を貫く磁力線が着磁方向と非平行となる箇所ができるため、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができない。

特開平１０−２４８２１６号公報 特開平１０−２３２１４１号公報

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、磁石を着磁方向に精度よく着磁する着磁装置および磁石の着磁方法を提供することを目的とする。

請求項１〜６に記載の発明では、着磁領域のうち着磁領域内に置かれた磁石の着磁方向の両側への投影領域が磁石および着磁ヨークで埋められている。そして着磁ヨークは、着磁時の磁界（以下、着磁磁界という。）における磁化が磁石と同一の磁性材料で形成されている。この結果、投影領域における磁化が一様となる。すなわち、着磁領域における磁化が着磁方向に異ならないので、磁界の乱れが抑制され、着磁方向と平行な磁力線が磁石を貫く。このように形成される着磁方向と平行な着磁磁界により、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。尚、本書において、磁化とは物質が磁界に置かれたときにその物質が持つ単位体積あたりの磁気モーメントを意味するものとする。

請求項２に記載の発明では、板状の磁石が着磁領域内に板面を着磁方向に平行にして置かれる。そして、着磁ヨークで磁石の板面方向の端面を覆っている。これにより磁石近傍の着磁領域における磁化が磁石の板面方向に異ならないので、投影領域における磁化のみを一様とする場合よりも、磁界の乱れをさらに抑制することができる。この結果、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。

請求項３に記載の発明では着磁ヨークで磁石全体を覆っている。これにより磁石近傍の着磁領域における磁化が着磁方向に限らず着磁方向と直交する方向にも異ならないので、投影領域における磁化のみを一様とする場合よりも、磁界の乱れをさらに抑制することができる。この結果、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。
請求項４に記載の発明では、板状の磁性材料を着磁方向に対する直交方向に積層して着磁ヨークを構成しているため、着磁磁界によって着磁ヨークに発生する渦電流を低減することができる。

請求項７に記載の発明では、着磁磁界における磁化が磁石と同一の磁性材料で形成された着磁ヨーク内に磁石を収容し、着磁領域内に着磁ヨークを設置することにより、着磁領域のうち着磁領域に置かれた磁石の着磁方向の両側への投影領域を磁石および着磁ヨークで埋める。この結果、投影領域における磁化が一様となるため、磁界の乱れが抑制され、着磁方向と平行な磁力線が磁石を貫く。このように形成した着磁方向と平行な着磁磁界により、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。

請求項８に記載の発明では、磁性材料で形成された着磁ヨーク内に磁石を収容し、着磁領域内に着磁ヨークを設置することにより、着磁領域のうち着磁領域内に置かれた磁石の着磁方向の両側への投影領域を磁石および着磁ヨークで埋める。そして、着磁ヨークに収容された磁石に対して磁石および着磁ヨークの磁化が同一となる強さの磁界を印加する。この結果、投影領域における磁化が一様となるため、磁界の乱れが抑制され、着磁方向と平行な磁力線が磁石を貫く。このように形成した着磁方向と平行な着磁磁界により、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
１．着磁装置の構成
図１に示す本発明の第１実施形態による着磁装置１は、等方性磁石材（以下、磁石という。）３０を着磁するための装置である。着磁対象である磁石３０は、例えば円環状のネオジム磁石である。着磁装置１により着磁された磁石３０は、例えば回転角度検出装置において回転磁界を発生させる磁気ロータ等に用いられる。以下、円環状のネオジム磁石３０を着磁対象として説明するが、磁石の形状や材料はこれに限定されるものではない。

着磁装置１は、磁界発生手段としての着磁コイル１０と着磁ヨーク２０とを備える。
着磁コイル１０は、円筒状に巻かれた空芯コイルである。着磁コイル１０は、着磁領域５０に着磁方向５２と平行な磁界を発生させる。以下の説明では、着磁コイル１０による磁界を単に「磁界」という。
着磁領域５０内に設置される着磁ヨーク２０は、着磁磁界における磁化が磁石３０の磁化と略同一となる磁性材料で形成されている。着磁ヨーク２０の内部には、磁石３０を収容する収容部２０ａが形成されている。収容部２０ａの形状は磁石３０の転写形状である。着磁ヨーク２０は、収容された磁石とともに着磁領域５０を埋める円筒状である。

２．着磁ヨークの製造方法
次に、着磁ヨーク２０の製造方法について説明する。着磁磁界における磁化が磁石３０の磁化と略同一の着磁ヨーク２０は、例えば以下に示す３種類の製造方法により製造することができる。
（第１の製造方法）
まず、鉄鋼、ソフトフェライト等の磁性材料から着磁磁界における磁化が磁石３０と略同一の磁性材料を選択する。そして、選択した磁性材料で着磁ヨーク２０を形成する。これにより、着磁磁界における磁化が磁石３０と略同一の着磁ヨーク２０を形成することができる。

（第２の製造方法）
ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼に冷間加工を施し、着磁磁界における磁化が磁石３０と略同一の着磁ヨーク２０を形成する。ここでオーステナイト系ステンレス鋼の磁化特性は、冷間加工の加工率により変化する。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼に施す冷間加工の加工率を制御することにより、着磁磁界における磁化が磁石３０と略同一の着磁ヨーク２０を形成することができる。

（第３の製造方法）
樹脂に磁性材料の粉体を混合した複合材料の射出成形により、着磁ヨーク２０を形成する。この場合、着磁ヨーク２０の磁化特性は、磁性材料の粉体の樹脂に対する混合率（以下、磁粉の混合率という。）により変化する。具体的には、磁粉の混合率を高めると、着磁磁界における着磁ヨーク２０の磁化は増大する。したがって、磁粉の混合率を制御することにより、着磁磁界における磁化が磁石３０と略同一の着磁ヨーク２０を形成することができる。

また、上記の第１の製造方法および第２の製造方法によって着磁ヨーク２０を形成する場合は、磁性材料で形成した板材を着磁方向５２に対する直交方向に積層することにより着磁ヨーク２０を形成してもよい。着磁ヨーク２０を積層構造とすることにより、着磁磁界によって着磁ヨーク２０に発生する渦電流を低減することができる。

３．磁石の着磁方法
次に、磁石３０の着磁方法について説明する。
はじめに、着磁ヨーク２０に磁石３０を収容する。例えば円環状の磁石３０をその径方向に２極着磁する場合は、磁石３０の板面を着磁方向５２と平行にして着磁ヨーク２０に磁石３０を収容する。この結果、磁石３０は、着磁ヨーク２０と密着してその全体が着磁ヨーク２０に覆われる。
次に、着磁領域５０内に着磁ヨーク２０を設置する。この結果、着磁領域５０が着磁ヨーク２０と磁石３０とで埋められる。もちろん、着磁領域５０内に着磁ヨーク２０を常設し、常設された着磁ヨーク２０に磁石３０を収容してもよい。

次に、着磁コイル１０に通電することにより着磁磁界を発生させる。ここで、上述したように着磁ヨーク２０及び磁石３０の着磁磁界における磁化は略同一である。すなわち、着磁領域５０における磁化は一様である。これにより、磁界の乱れが抑制され、着磁方向５２と平行な磁力線が磁石３０を貫く。このように形成した着磁方向５２と平行な着磁磁界により、磁石３０を着磁方向５２に精度よく着磁することができる。

（第２実施形態）
図２に示す本発明の第２実施形態による着磁装置２は、着磁コイル２１０と着磁ヨーク２２１、２２２とを備える。着磁コイル２１０は、その形状を除き、第１実施形態の着磁コイル１０と実質的に同一である。着磁コイル２１０は四角柱状に巻かれた空芯コイルである。
着磁ヨーク２２１は、その形状を除き、第１実施形態の着磁ヨーク２０と実質的に同一である。着磁ヨーク２２１は、着磁領域２５０内を着磁方向５２に延びる板状であり、その板厚方向を通孔２２１ａが貫通している。

磁石３０は着磁ヨーク２２１の通孔２２１ａに嵌入される。そして円環状の磁石３０の内周面には、着磁ヨーク２２１と同一材料で形成された着磁ヨーク２２２が嵌入される。これにより、磁石３０の板面方向の端面、すなわち磁石３０の外周面および内周面が着磁ヨーク２２１、２２２に覆われる。そして、磁石３０を収容した着磁ヨーク２２１、２２２が着磁領域２５０内に設置されると、着磁領域２５０内の板状領域２５１が、着磁ヨーク２２１、２２２と磁石３０とで埋められる。この結果、板状領域２５１における磁化が一様となる。

ところが、磁石３０の板厚方向の端面は着磁ヨーク２２１、２２２から露出する。この結果、着磁領域２５０において磁化が磁石３０の板厚方向に異なることにより着磁磁界が乱れる。しかしながら、着磁領域２５０において着磁方向５２に対する直交方向に磁化が異なったとしても、上記の着磁磁界の乱れは小さく磁石３０の着磁結果に大きく影響することはない。特に、板状の磁石３０は板厚方向に薄いため、その乱れは磁石３０の着磁結果に殆ど影響しない。
したがって、上述したように板状領域２５１における磁化を一様とすることにより、着磁磁界の乱れを抑制し、磁石３０を着磁方向５２に精度よく着磁することができる。

（第３実施形態）
図３に示す本発明の第３実施形態による着磁装置３は、着磁コイルと着磁ヨーク３２１〜３２３とを備える。第３実施形態の着磁コイルは、第２実施形態の着磁コイル２１０と実質的に同一である。以下、第３実施形態の着磁コイルに第２実施形態の着磁コイル２１０と同一の符号を付して説明する。
着磁ヨーク３２１、３２２は、磁石３０を板面方向に狭持することにより、着磁領域２５０内に磁石３０をその板面を着磁方向５２と平行にして保持する。そして着磁ヨーク３２３は、磁石３０の内周面に嵌入される。この結果、着磁領域２５０のうち磁石３０の着磁方向５２の両側への投影領域３５１が着磁ヨーク３２１〜３２３と磁石３０とで埋められ、投影領域３５１では磁化が一様となる。

上述したように、着磁領域２５０において着磁方向５２に対する直交方向に磁化が異なったとしても、上記の着磁磁界の乱れは小さく、磁石３０の着磁結果に大きく影響することはない。したがって、着磁領域２５０のうち少なくとも投影領域３５１における磁化を一様とすることにより、着磁磁界の乱れを抑制することができる。したがって、着磁方向５２と平行な着磁磁界により、磁石３０を着磁方向５２に精度よく着磁することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態による着磁装置の各構成要素は、着磁ヨークの材料を除き、上記複数の実施形態の対応する構成要素と実質的に同一である。第４実施形態の着磁ヨークは、一般的な着磁磁界の強さ対する磁化が磁石と異なる磁性材料で形成されている。ここで、一般的な着磁磁界の強さとは、磁石の材料に応じて設定される磁界の強さであって、その磁石を効率よく着磁できる磁界の強さを意味する。

そこで、第４実施形態による着磁装置を用いた着磁方法では、一般的な着磁磁界と異なる強さであって、着磁ヨーク及び磁石の磁化が略同一となる磁界の強さを着磁磁界の強さとして設定する。例えば着磁ヨーク及び磁石の磁化特性が交差する場合、これら磁化特性の交差点における磁界の強さを着磁磁界の強さとして設定する。そして、設定された磁界の強さに応じた電流を着磁コイルに供給することにより着磁磁界を発生させる。

以上説明した第４実施形態の磁石の着磁方法によると、一般的な着磁磁界の強さに対する着磁ヨークの磁化を磁石と略同一に設定することができない場合であっても、一般的な着磁磁界と異なる強さの磁界において着磁ヨークの磁化が磁石と略同一となる場合は、着磁ヨークの磁化が磁石と略同一となる強さの着磁磁界を磁石に印加することにより、磁石を着磁方向に精度よく着磁することができる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、円筒状や四角柱状に巻かれたコイルにより着磁領域に平行磁界を発生させた。しかしながら、磁界発生手段としてのコイルの形状は、円筒状や四角柱状に限定されない。また、磁界発生手段を複数のコイルにより構成してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

（Ａ）は本発明の第１実施形態による着磁装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ１−Ｂ１線における断面図。 （Ａ）は本発明の第２実施形態による着磁装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ２−Ｂ２線における断面図。 （Ａ）は本発明の第３実施形態による着磁装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ３−Ｂ３線における断面図。 従来の着磁方法による着磁磁界を示す模式図。

符号の説明

１〜３：着磁装置、１０、２１０：着磁コイル（磁界発生手段）、２０、２２１、２２２、３２１〜３２３：着磁ヨーク、３０：磁石、５０、２５０：着磁領域、５２：着磁方向、２２１、３５１：投影領域

Claims (8)

1. 磁石を着磁するための磁界を発生させる磁界発生手段と、
   着磁時の前記磁界における磁化が前記磁石と同一の磁性材料で形成され、前記磁界発生手段による前記磁界の方向が前記磁石の着磁方向に平行な着磁領域のうち、前記着磁領域内に置かれた前記磁石の前記着磁方向の両側への投影領域を前記磁石とともに埋める着磁ヨークと、
   を備える着磁装置。
2. 板状の前記磁石は、前記着磁領域内に板面を前記着磁方向と平行にして置かれ、
   前記着磁ヨークは前記磁石の板面方向の端面を覆っている、
   請求項１に記載の着磁装置。
3. 前記着磁ヨークは前記磁石の全体を覆っている、請求項１に記載の着磁装置。
4. 前記着磁ヨークは、前記着磁方向に対する直交方向に積層された板状の磁性材料で構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の着磁装置。
5. 前記着磁ヨークはオーステナイト系ステンレス鋼であり、
   着磁時の前記磁界における前記着磁ヨークの磁化が、冷間加工の加工率によって前記磁石と同一に設定されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の着磁装置。
6. 前記着磁ヨークは、樹脂に磁性材料の粉体を混合した複合材料により形成され、
   着磁時の前記磁界における前記着磁ヨークの磁化が、前記磁性材料の粉体の前記樹脂に対する混合率によって前記磁石と同一に設定されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の着磁装置。
7. 磁界の方向が磁石の着磁方向と平行な着磁領域内に前記磁石を置くことにより、前記磁石に磁極を形成する着磁方法であって、
   着磁時の前記磁界における磁化が前記磁石と同一の磁性材料で形成された着磁ヨーク内に前記磁石を収容し、前記着磁領域内に前記着磁ヨークを設置することにより、前記着磁領域のうち前記着磁領域内に置かれた前記磁石の前記着磁方向の両側への投影領域を前記磁石および前記着磁ヨークで埋める段階と、
   前記着磁ヨークに収容された前記磁石に対して前記磁界を印加する段階と、
   を含む磁石の着磁方法。
8. 磁界の方向が磁石の着磁方向に平行な着磁領域内に前記磁石を置くことにより、前記磁石に磁極を形成する着磁方法であって、
   磁性材料で形成された着磁ヨーク内に前記磁石を収容し、前記着磁領域内に前記着磁ヨークを設置することにより、前記着磁領域のうち前記着磁領域内に置かれた前記磁石の前記着磁方向の両側への投影領域を前記磁石および前記着磁ヨークで埋める段階と、
   前記着磁ヨークに収容された前記磁石に対して前記磁石および前記着磁ヨークの磁化が同一となる強さの前記磁界を印加する段階と、
   を含む磁石の着磁方法。

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