JP2009231507A - 永久磁石および永久磁石の生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石が発生させる磁束密度を高めることのできる技術を提供する。
【解決手段】永久磁石１００は、第１の極性を有する第１極部（Ｎ極）を備える。第１極部は、表面に形成された１つ以上の溝部１２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い磁束密度を発生させる永久磁石とその生産方法に関するものである。

従来では、着磁対象となる磁性体材料の種類によって、永久磁石が発生させる磁束密度の大きさが決定されていた。永久磁石が発生させる磁束密度を向上させる技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開平７−１１８８１５号公報

しかし、磁性体材料の種類に拘らずに、永久磁石が発生させる磁束密度を向上させたいという要望があった。

本発明は、従来とは異なる構成で、永久磁石が発生させる磁束密度を高めることのできる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

[適用例１]
永久磁石であって、
第１の極性を有する第１極部を備え、
前記第１極部は、表面に形成された１つ以上の溝部を有する、永久磁石。
適用例１の永久磁石によれば、表面に溝部を設けることによって同極同士が互いに隣り合った状態となるため、高い磁束密度を発生させることができる。

[適用例２]
適用例１記載の永久磁石であって、
第２の極性を有する第２極部を備え、
前記第２極部は、表面に形成された１つ以上の溝部を有する、永久磁石。
適用例２の永久磁石によれば、表面に溝部を設けることによって、複数のＮ極同士が互いに隣り合った状態となり、さらに、複数のＳ極同士が互いに隣り合った状態となるため、Ｎ極とＳ極の両極から高い磁束密度を発生させることができる。

[適用例３]
適用例１または２に記載の永久磁石であって、
前記永久磁石の表面には、保護被膜が形成されている、永久磁石。
適用例３の永久磁石によれば、表面に保護被膜が形成されているので、永久磁石の耐食性を向上させることができる。

[適用例４]
適用例３に記載の永久磁石であって、
前記保護被膜は、非磁石性材料で形成された被膜である、永久磁石。
適用例４の永久磁石によれば、保護被膜が非磁石性材料で形成されているので、保護被膜が磁化されることを抑制することができる。したがって、永久磁石が、磁化された保護被膜から影響を受けることを抑制することができる。

[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかに記載の永久磁石であって、
前記溝部には非磁石性材料が充填されている、永久磁石。
適用例５の永久磁石によれば、永久磁石の強度を大きくすることができる。

[適用例６]
永久磁石の生産方法であって、
（ａ）着磁前の磁石部材を準備する工程と、
（ｂ）前記磁石部材に溝部を形成する工程と、
（ｃ）前記磁石部材のうち前記溝部を挟んで互いに対向する複数の対向部分が、同一の極性となるように、前記磁石部材に対して着磁処理を行なう工程と、
を備える永久磁石の生産方法。
適用例６の永久磁石の生産方法によれば、溝部を有する永久磁石を生産することができる。

[適用例７]
適用例６に記載の永久磁石の生産方法であって、
前記工程（ｃ）は、
（ｉ）前記複数の対向部分のうち、互いに隣り合わない対向部分に対して、同一の極性となるように着磁処理を行なう工程と、
（ｉｉ）前記工程（ｉ）において着磁を行なわなかった未着磁対向部分に対して、前記工程（ｉ）と同一の極性となるように着磁処理を行なう工程と、を含む、
永久磁石の生産方法。
適用例７の永久磁石の生産方法によっても、溝部を有する永久磁石を生産することができる。

[適用例８]
適用例７に記載の永久磁石の生産方法であって、
前記工程（ｉｉ）は、前記工程（ｉ）で着磁処理を行なった前記対向部分に対して中和用磁石を配置する工程を含む、永久磁石の生産方法。
適用例８の永久磁石の生産方法によれば、着磁済みの対向部分が、未着磁の対向部分に対する着磁処理からの影響を受けることを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、永久磁石の着磁方法および着磁装置、永久磁石を組み込んだ装置（例えば、医療機器、電磁アクチュエータ、電動モータ）等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．その他の実施例：
Ｆ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての永久磁石１００の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、永久磁石１００の正面図であり、図１（Ｂ）は、永久磁石１００の側面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。永久磁石１００は、Ｎ極に磁化された複数のＮ極部１０と、Ｓ極に磁化されたＳ極部１４とを備えている。Ｎ極部１０は、Ｓ極部１４から突出した板形状となっている。複数のＮ極部１０の間には、溝部１２が形成されている。

この永久磁石１００では、複数のＮ極部１０が互いに隣り合った状態となっている。つまり、磁石の同極同士が溝部１２を介して隣接する配置となっている。発明者の実験によれば、溝部１２を設けた永久磁石１００の表面における磁束密度は、溝部１２を設けない通常の磁石の表面における磁束密度の約２倍に達することが見出された。この理由は、それぞれのＮ極部１０が発生させる磁場が互いに強まり合うためであると考えられる。したがって、永久磁石の表面に溝部１２を設けると、溝部１２を設けない通常の磁石よりも高い磁束密度を発生させることが可能となる。

また、永久磁石１００の耐食性を向上させるために、永久磁石１００の表面には、保護被膜が形成されていることが好ましい。そして、この保護被膜は、非磁石性材料で形成された被膜であることが好ましい。ここで「非磁石性材料」とは、硬磁性材料以外の材料を意味する。つまり、非磁石性材料は、軟磁性材料と非磁性体材料とを意味する。保護被膜に非磁石性材料を用いる理由は、永久磁石１００が発生させる磁界によって保護被膜が磁化されることを抑制するためであり、磁化された保護被膜が、永久磁石１００に対して影響を与えてしまうことを抑制するためである。保護被膜としては、例えば、ニッケル、クロム、ニクロム等を用いることができる。さらに、永久磁石１００の強度を向上させるためには、溝部１２に非磁石性材料を充填して、溝部１２を埋めることが好ましい。ただし、保護被膜は省略可能であり、溝部１２に対して非磁石性材料を充填することも省略可能である。

図２は、永久磁石１００の生産工程を示すフローチャートである。図３は、永久磁石１００の生産工程の様子を示す説明図である。ステップＳ１０では、まず着磁する前の磁石部材１００ｐを準備する（図３（Ａ））。ステップＳ２０では、磁石部材１００ｐの表面に複数の溝部１２を形成する（図３（Ｂ））。溝部１２の形成方法としては、例えば、ワイヤーカット加工によって溝部１２を形成する方法がある。溝部１２を形成すると、残された部分は、板状の板状部１０ｐとなる。この板状部１０ｐは、後述するように、磁化されると、Ｎ極部１０となる。

ステップＳ３０では、溝部１２が設けられた磁石部材１００ｐに対して、着磁装置４０を用いて着磁処理を行なう（図３（Ｃ））。着磁装置４０は、着磁コイル４１と、着磁ヨーク４２とを備えている。着磁ヨーク４２は、着磁コイル４１によって磁化され、着磁ヨーク４２の右側部４２ＲはＮ極となり、左側部４２ＬはＳ極となる。この着磁装置４０によって磁石部材１００ｐを着磁すると、板状部１０ｐはＮ極部１０となり、図１で示す永久磁石１００を得ることができる。

このように、第１実施例では、永久磁石１００の表面に溝部１２を設けることによって同極同士が互いに隣り合った状態となるので、永久磁石１００が発生させる磁束密度を高めることが可能である。

Ｂ．第２実施例：
図４は、第２実施例における永久磁石１００ｂの構成を示す説明図である。図４（Ａ）は、永久磁石１００ｂの正面図であり、図４（Ｂ）は永久磁石１００ｂの側面図である。また、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。この永久磁石１００ｂの溝部１２ｂは、永久磁石１００ｂの端までは切り込まれていない形状となっている。このような形状の溝部１２ｂを形成することとしても、Ｎ極部１０が互いに隣り合った状態とすることができ、永久磁石１００ｂが発生させる磁束密度を向上させることが可能となる。

Ｃ．第３実施例：
図５は、第３実施例における永久磁石１００ｃの構成を示す説明図である。図５（Ａ）は、永久磁石１００ｃの正面図であり、図５（Ｂ）は、永久磁石１００ｃの側面図である。また、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。この永久磁石１００ｃの溝部１２ｃは、碁盤目状に形成されている。溝部１２ｃを碁盤目状に形成すると、Ｎ極部１０ｃは、凸状となる。このような形状の溝部１２ｃを形成することとしても、Ｎ極部１０ｃが互いに隣り合った状態とすることができ、永久磁石１００ｃが発生させる磁束密度を向上させることが可能となる。

Ｄ．第４実施例：
図６は、第４実施例における永久磁石１００ｄの構成を示す説明図である。図６（Ａ）は、永久磁石１００ｄの正面図であり、図６（Ｂ）は、永久磁石１００ｄの側面図である。また、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。永久磁石１００ｄは、複数のＳ極部１８ｄと、複数のＮ極部１０ｄとを備えている。複数のＳ極部１８ｄの間と、複数のＮ極部１０ｄの間には、溝部１２が形成されている（図６（Ｂ））。この永久磁石１００ｄでは、Ｓ極部１８ｄとＮ極部１０ｄが反対側に配置されており、同極同士は互いに隣り合った構成となっている。このような構成とすると、Ｎ極とＳ極の両極から高い磁束密度を発生させる永久磁石１００ｄを得ることができる。

図７は、永久磁石１００ｄの生産工程を示すフローチャートである。図８は、永久磁石１００ｄの生産工程の様子を示す説明図である。ステップＳ１０では、まず着磁する前の磁石部材１００ｐを準備する。ステップＳ２０では、磁石部材１００ｐの両面に複数の溝部１２を形成する（図８（Ａ））。溝部１２の形成方法としては、第１実施例と同様に、ワイヤーカット加工によって溝部１２を形成する方法がある。

ステップＳ３０では、溝部１２が設けられた磁石部材１００ｐに対して、２つの着磁装置４０ａ，４０ｂを用いて１回目の着磁処理を行なう（図８（Ｂ））。１回目の着磁処理は、互いに隣り合わない部分が同一の極性となるように行なう。ステップＳ４０では、２回目の着磁処理を行なう（図８（Ｃ））。２回目の着磁処理は、１回目の着磁処理を行なわなかった部分に対して行なう。このとき、１回目に着磁処理を行なった部分に対しては、中和用磁石４４を設けておくことが好ましい。この理由は、１回目の着磁処理を行なった部分の極性が、２回目の着磁処理の影響を受けてしまうのを抑制するためである。なお、中和用磁石４４は省略可能である。このように、着磁処理を複数回に分けて行なうこととしても、高い磁束密度を発生させる永久磁石１００ｄを得ることが可能である。

Ｅ．他の実施例：
図９は、永久磁石１００を利用したＵ字型磁石１２０の構成を示す説明図である。図９（Ａ）は、Ｕ字型磁石１２０を正面から見た図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。Ｕ字型磁石１２０は、２つの永久磁石１００と、Ｕ字型台２０とを備えている。２つの永久磁石１００は、異なる極が対向するように配置されている。２つの永久磁石１００は、上述したように、表面に溝部１２が形成されており、強力な磁束密度を発生させることができる。このような構成とすれば、高い磁束密度を発生させることのできる永久磁石１００を利用したＵ字型の磁石を実現することが可能となる。

図１０は、筒形状の永久磁石２００の構成を示す説明図である。図１０（Ａ）は、永久磁石２００の正面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。また、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の円で囲った部分の拡大図である。永久磁石２００は、中空の筒形状となっており、表面は全てＮ極に着磁されている。また、図１０（Ｃ）で示すように、永久磁石２００の表面には、複数の溝部１２が設けられており、同極（この図ではＮ極）同士が互いに対向するような構成となっている。このような構成としても、高い磁束密度を発生させる永久磁石２００を実現することができる。

図１１は、筒形状の永久磁石２５０の構成を示す説明図である。図１１（Ａ）は、永久磁石２５０の正面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。また、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）の円で囲った部分の拡大図である。永久磁石２５０と、永久磁石２００（図１０）との違いは、永久磁石２５０では、磁石の表面にＮ極に着磁されている部分とＳ極に着磁されている部分とが存在している点だけであり、他の構成は同じである。このような構成としても、高い磁束密度を発生させる永久磁石２５０を実現することができる。

図１２は、円盤形状の永久磁石３００の構成を示す説明図である。図１２（Ａ）は、永久磁石３００の平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。このように、溝部１２を有した永久磁石は、円盤形状としても利用することができる。なお、円盤形状の永久磁石３００は、例えば、電動機等に用いることが可能である。

図１３は、円盤形状の永久磁石３５０の構成を示す説明図である。図１３（Ａ）は、永久磁石３５０の平面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。永久磁石３５０と、永久磁石３００（図１２）との違いは、永久磁石３５０では、磁石の両面に溝部１２が形成されている点だけであり、他の構成は同じである。このような構成としても、高い磁束密度を発生させる永久磁石３５０を実現することができる。

図１４は、円盤形状の永久磁石４００の構成を示す説明図である。図１４（Ａ）は、永久磁石４００の平面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。永久磁石４００と、永久磁石３５０（図１３）との違いは、永久磁石４００では、磁石の両面に形成された溝部１２が、互いにずれた位置に形成されている点だけであり、他の構成は同じである。このような構成としても、高い磁束密度を発生させる永久磁石４００を実現することができる。

Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｆ１．変形例１：
上記実施例では、溝部１２は、ワイヤーカット加工で形成していたが、この代わりに、放電加工、レーザ加工、又はシリコンウェハカッター加工等で形成してもよい。また、磁石材料の金型成形によって溝部１２を形成することとしてもよい。さらに、磁石材料の圧延加工によって溝部１２を形成することとしてもよい。

Ｆ２．変形例２：
上記実施例では、着磁処理を１回または２回に分けて行なっているが、３回以上の複数回に分けて着磁処理を行なうこととしてもよい。

Ｆ３．変形例３：
上記実施例における永久磁石は、医療機器やモータ、発電機などの種々の電気機械に利用することができる。

本発明の一実施例としての永久磁石の構成を示す説明図である。 永久磁石の生産工程を示すフローチャートである。 永久磁石の生産工程の様子を示す説明図である。 第２実施例における永久磁石の構成を示す説明図である。 第３実施例における永久磁石の構成を示す説明図である。 第４実施例における永久磁石の構成を示す説明図である。 永久磁石の生産工程を示すフローチャートである。 永久磁石の生産工程の様子を示す説明図である。 永久磁石を利用したＵ字型磁石の構成を示す説明図である。 筒形状の永久磁石の構成を示す説明図である。 筒形状の永久磁石の構成を示す説明図である。 円盤形状の永久磁石の構成を示す説明図である。 円盤形状の永久磁石の構成を示す説明図である。 円盤形状の永久磁石の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０…Ｎ極部
１０ｃ…Ｎ極部
１０ｄ…Ｎ極部
１０ｐ…板状部
１２…溝部
１２ｂ…溝部
１２ｃ…溝部
１４…Ｓ極部
１８ｄ…Ｓ極部
４０…着磁装置
４０ａ…着磁装置
４１…着磁コイル
４２…着磁ヨーク
４２Ｌ…左側部
４２Ｒ…右側部
４４…中和用磁石
１００…永久磁石
１００ｂ…永久磁石
１００ｃ…永久磁石
１００ｄ…永久磁石
１００ｐ…磁石部材
１２０…Ｕ字型磁石
２００…永久磁石
２５０…永久磁石
３００…永久磁石
３５０…永久磁石
４００…永久磁石

Claims (8)

1. 永久磁石であって、
   第１の極性を有する第１極部を備え、
   前記第１極部は、表面に形成された１つ以上の溝部を有する、永久磁石。
2. 請求項１記載の永久磁石であって、
   第２の極性を有する第２極部を備え、
   前記第２極部は、表面に形成された１つ以上の溝部を有する、永久磁石。
3. 請求項１または２に記載の永久磁石であって、
   前記永久磁石の表面には、保護被膜が形成されている、永久磁石。
4. 請求項３に記載の永久磁石であって、
   前記保護被膜は、非磁石性材料で形成された被膜である、永久磁石。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の永久磁石であって、
   前記溝部には非磁石性材料が充填されている、永久磁石。
6. 永久磁石の生産方法であって、
   （ａ）着磁前の磁石部材を準備する工程と、
   （ｂ）前記磁石部材に溝部を形成する工程と、
   （ｃ）前記磁石部材のうち前記溝部を挟んで互いに対向する複数の対向部分が、同一の極性となるように、前記磁石部材に対して着磁処理を行なう工程と、
   を備える永久磁石の生産方法。
7. 請求項６に記載の永久磁石の生産方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   （ｉ）前記複数の対向部分のうち、互いに隣り合わない対向部分に対して、同一の極性となるように着磁処理を行なう工程と、
   （ｉｉ）前記工程（ｉ）において着磁を行なわなかった未着磁対向部分に対して、前記工程（ｉ）と同一の極性となるように着磁処理を行なう工程と、を含む、
   永久磁石の生産方法。
8. 請求項７に記載の永久磁石の生産方法であって、
   前記工程（ｉｉ）は、前記工程（ｉ）で着磁処理を行なった前記対向部分に対して中和用磁石を配置する工程を含む、永久磁石の生産方法。

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