JP2008153575A - 磁石及び磁石の着磁方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各磁束密度のピーク値を揃え、各磁束密度のピークとなる位置と磁束密度が０となる位置との距離を一定の値に揃えた磁石及び磁石の着磁方法を提供することである。
【解決手段】片面に３極以上の着磁部を有する磁石であって、前記磁石の両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さい構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁石及び磁石の着磁方法に関する。

近年、コンピュータの外部記憶装置としてのハードディスク装置には、磁気ヘッドを機械的に駆動するためにインクリメンタルな位置センサが使用され、永久磁石として片面に２極以上の複数極着磁したものが要望されている。

従来の着磁方法として特許文献１の方法が提案されている。この従来の方法により片面４極着磁を行った場合について図９及び図１０を用いて説明する。これらの図において、第１の着磁コイル１Ａは、珪素鋼板を積層したヨーク２Ａの周囲に導線による巻線３Ａを数ターン巻回したものであり、同様に第２の着磁コイル１Ｂは、珪素鋼板を積層したヨーク２Ｂの周囲に導線による巻線３Ｂを数ターン巻回したものである。また、第３及び第４の着磁コイル１Ｃ、１Ｄも同様に珪素鋼板を積層したヨーク２Ｃ、２Ｄの周囲に導線による巻線３Ｃ、３Ｄを数ターン巻回したものである。そして、第１、第２、第３及び第４の着磁コイル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ上に厚みの均一な平板状金属磁石材４を載置し、必要に応じて該平板状金属磁石材４の上方にも同様の着磁コイルを設け、各着磁コイルに通電して平板状金属磁石材４を着磁する。この場合、図１０の矢印Ｊ，Ｋのように第１、第２、第３及び第４の着磁コイル１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを巻回する電流の向きを順次、逆向きとすることで（例えば図９の矢印Ｌ，Ｍの向きの磁束を発生させて）平板状金属磁石材４の片面に交互に逆極性の磁極を形成することができる。

図１１は、従来の着磁方法で、第１、第２、第３及び第４の着磁コイル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに珪素鋼板のヨーク付きの着磁コイルを使用し、巻数、電流値、形状などの条件を同一にし、λ／２の間隔で着磁を行った場合の平板状金属磁石材４である。

また、図１２は、この時の平板状金属磁石材４の着磁波形である。第１及び第３の着磁コイル１Ａ、１Ｃに対向した領域の磁束密度は正の極性で、第２及び第４の着磁コイル１Ｂ、１Ｄに対向した領域の磁束密度は負の極性であり、各ピーク値はλ／２の距離で着磁されている。しかし、磁束密度が０となる点、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の各点間の距離は、λ／２の距離にそろっていない。このような不揃いは、着磁コイル１Ｂ、ＩＣに対応する着磁領域の磁束密度のピーク値が、着磁コイル１Ａ、１Ｄに対応する着磁領域の磁束密度のピーク値よりΔだけ小さく、０．８〜０．９倍程度になっているためであることが分かっている。
特開平５−２５８９４８号公報

ところで、インクリメンタルな位置センサに使用され、永久磁石として片面に３極以上の複数極着磁した金属磁石には、磁束密度のピークとなる位置と磁束密度が０となる位置との距離が一定の値（λ／４）であることが必要である。この値λ／４が不揃いになると、位置センサにより位置を正確に割り出すことが困難となる。しかし、図９及び図１０で説明した従来の着磁方法であると、図１１、図１２に示すように中央の２極（Ｓ１、Ｎ２）と両端の２極（Ｎ１、Ｓ２）とでの磁束密度のピーク値が異なり、磁束密度のピークとなる位置と磁束密度が０となる点との距離がλ／２の半分の距離にならない問題がある。

従って、本発明が解決しようとする技術課題は、各磁束密度のピーク値を揃え、各磁束密度のピーク値となる位置と磁束密度が０となる位置との距離を一定の値に揃えた磁石及び磁石の着磁方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１．
片面に３極以上の着磁部を有する磁石であって、前記磁石の両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さいことを特徴とする磁石。

２．
前記両端の着磁部の厚さが他の着磁部の厚さよりも薄いことを特徴とする１に記載の磁石。

３．
両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さい磁石素材の一方の面に、各着磁部に対応した着磁コイルを配設し、互いに隣り合う前記着磁コイルに、逆向きに巻回する電流をそれぞれ通電することを特徴とする磁石の着磁方法。

４．
前記磁石素材の両端の着磁部の厚さが他の着磁部の厚さよりも薄いことを特徴とする３に記載の磁石の着磁方法。

本発明によれば、片面に３極以上の着磁部を有する磁石であって、前記磁石の両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さい構成としたので、各磁束密度のピーク値を揃え、各磁束密度のピークとなる位置と磁束密度が０となる位置との距離が一定の値に揃った磁石及び磁石の着磁方法を提供できる。

以下、本発明に係る磁石及び該磁石の着磁方法並びに装置の実施例を図面に従って説明する。本実施例では、４極の着磁部を有する金属磁石及び該金属磁石の着磁方法を例に取り説明する。本実施例では、磁石素材として金属磁石材を用いているが、金属磁石材に限定するものではない。

図１に本発明の第１の実施例にて用いる金属磁石材５を示す。金属磁石材５は、両端の着磁部５１、５４と両端以外の他の着磁部としての５２、５３を有し、両端の着磁部５１と５４の厚さは、他の着磁部５２、５３の厚さよりも薄い。また、金属磁石材５は、厚み方向において上下対称の形状をしている。すなわち、両端の着磁部５１と５４の体積は、他の着磁部５２、５３の体積よりも小さい値となっている。

この金属磁石材５に４極の着磁を行う着磁装置について、図２を用いて説明する。第１の着磁コイル１Ａは、珪素鋼板を積層したヨーク２Ａの周囲に導線による巻線３Ａを数ターン巻回したものであり、同様に第２の着磁コイル１Ｂは、珪素鋼板を積層したヨーク２Ｂの周囲に導線による巻線３Ｂを数ターン巻回したものである。また、第３及び第４の着磁コイル１Ｃ、１Ｄも同様に珪素鋼板を積層したヨーク２Ｃ、２Ｄの周囲に導線による巻線３Ｃ、３Ｄを数ターン巻回したものであり、着磁コイル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、同じ性能のものを用いた。そして、第１、第２、第３及び第４の着磁コイル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ上に金属磁石材５の中心線６と各着磁コイル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと対向する表面との距離が一定となるように金属磁石材５を載置した。

各着磁コイルに流す電流の向きは、図１０の様に第１の着磁コイル１Ａの巻線３Ａ及び第３の着磁コイル１Ｃの巻線３Ｃには矢印Ｊの向き、第２の着磁コイル１Ｂの巻線３Ｂ及び第４の着磁コイル１Ｄの巻線３Ｄには矢印Ｊと反対周りである矢印Ｋの向きの電流を流す。

この結果、図２の様に着磁コイル１Ａ、１Ｃで矢印Ｌ、着磁コイル１Ｂ、１Ｄで矢印Ｍの向きの磁束を発生させて金属磁石材５の片面に、交互に逆極性の磁極を形成することができる。例えば金属磁石材５の着磁コイル１Ａ、１Ｃ側はＳ極、着磁コイル１Ｂ、１Ｄ側はＮ極に着磁されることになる。

この時、図３に示すように、各着磁コイルは、１Ａから１Ｄをｘ方向にλ／２毎に配置し、金属磁石材５の両端λ／２の幅の着磁部５１，５４の厚さを、他のλ／２の幅を持つ着磁部５２、５３の厚さより、所定量薄くし、所定体積を小さくする。このように金属磁石材５の両端の着磁部５１，５４の体積を他の着磁部５２、５３の体積より所定量小さくすることで、金属磁石材５の中心線６から一定の距離のところで測定した磁界強度がｘ方向に周期λで変化する金属磁石材５となる。

このようにして着磁した金属磁石材５の磁束密度分布を図４に示す方法で測定する。金属磁石５の中心線６から一定距離にある位置の磁束密度センサー７により磁束密度を測定した。測定結果を図５に示す。着磁部５１、５２、５３及び５４の各磁束密度のピーク値は、図５に示すように各々λ／２となり、また、各ピーク値の値も等しい値になっており、よって各磁束密度のピーク値となる点と磁束密度が０となる点との距離がλ／４となる金属磁石５を得ることができる。

なお金属磁石材５を着磁する際には、図２の示すように金属磁石材５の上面に、着磁用の磁束のとおりを良くするために磁性体１０を配置しても良い。

また、金属磁石材５の両端の着磁部５１、５４の厚さは、他の着磁部５２、５３の厚さの０．４〜０．９倍が好ましい。０．４倍未満になると両端の着磁部の磁束密度のピーク値が極端に低下し、他の着磁部の磁束密度と同じ値にするのが困難となる。また、０．９倍を超えると他の着磁部の磁束密度のピーク値に下げることが困難である。

図６に第２の実施例を示す。第２の実施例としては、第１の実施例の磁性体１０の代わりに着磁コイル１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ及び１Ｈを配置した構成の着磁装置を用いている他は実施例１と同様の条件である。

着磁コイル１Ｅの巻線３Ｅ及び着磁コイル１Ｇの巻線３Ｇには図７のごとく矢印Ｊの向き、着磁コイル１Ｆの巻線３Ｆ及び着磁コイル１Ｈの巻線３Ｈには反対周りに矢印Ｋの向きの電流を流す。ここで着磁コイル１Ａ、１Ｃ、１Ｅ及び１Ｇは同一の方向に電流を流す必要があり、同様に着磁コイル１Ｂ、１Ｄ、１Ｆ及び１Ｈは逆方向に同一の電流を流す必要がある。このような構造の着磁装置及び実施例１で用いた金属磁石材５を用いて着磁を行ったところ、実施例１と同様に図５に示すように一定の周期の磁束密度分布を示す金属磁石を得ることができた。

次に、図８に第３の実施例を説明する。第３の実施例は、第２の実施例における着磁コイルを横向きにしたものである。図８（ｂ）にＡ−Ａの断面図を示す。図８（ａ）に示すように着磁コイル１Ａから１Ｊとヨーク８を組み合わせて、ＯまたはＰに示す方向に電流を流し、着磁コイル１Ａから１Ｊで発する磁力線（図中破線）を用いて金属磁石材５の着磁を行う。この着磁装置及び実施例１で用いた金属磁石材５を用いて着磁を行ったところ、実施例１と同様に図５に示すように安定した磁束密度分布を示す金属磁石を得ることができた。

以上のように、金属磁石材５の両端の着磁部の体積を、その他の着磁部の体積よりも小さくすることで、金属磁石の中心線から一定の距離において、着磁後の各着磁部の磁束密度のピークとなる位置と磁束密度が０となる位置との距離を一定の値に揃えることができる。その結果、磁束密度の変化が精度よく周期的に行われる片面に３極以上の着磁部を有する金属磁石を提供することができる。

本発明に係る金属磁石材を示す模式図である。 本発明に係る第１の実施例の金属磁石及び金属磁石の着磁装置を示す模式図である。 着磁コイルの配置を示す模式図である。 本発明に係る金属磁石の磁束密度分布を測定する方法を示す模式図である。 本発明に係る金属磁石の磁束密度分布を示す模式図である。 本発明に係る第２の実施例を示す模式図である。 本発明の第２の実施例に用いる着磁コイルの電流の向きを示す模式図である。 本発明に係る第２の実施例を示す模式図である。 従来の金属磁石及び金属磁石の着磁方法を示す模式図である。 着磁コイルに流す電流の方向を示す模式図である。 金属磁石の着磁パターンを示す模式図である。 従来の着磁方法により着磁した金属磁石の磁束密度分布を示す模式図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ，１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ 着磁コイル
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ，２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ、８ ヨーク
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ 巻線
４ 平板状金属磁石
５ 金属磁石材（金属磁石）
６ 中心線
７ 磁束密度センサー
１０ 磁性体

Claims (4)

1. 片面に３極以上の着磁部を有する磁石であって、前記磁石の両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さいことを特徴とする磁石。
2. 前記両端の着磁部の厚さが他の着磁部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の磁石。
3. 両端の着磁部の体積が他の着磁部の体積よりも小さい磁石素材の一方の面に、各着磁部に対応した着磁コイルを配設し、互いに隣り合う前記着磁コイルに、逆向きに巻回する電流をそれぞれ通電することを特徴とする磁石の着磁方法。
4. 前記磁石素材の両端の着磁部の厚さが他の着磁部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項３に記載の磁石の着磁方法。

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