JP2011030314A - Ring magnet, motor and electrical apparatus including the same, and method of forming the ring magnet - Google Patents
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Description
本発明は、モータに搭載されるリング磁石、それを備えたモータおよびそのモータを備えた電気機器、並びにそのリング磁石の形成方法に関し、特に、モータ駆動用の着磁とともに位置や速度を検出するための着磁が施されたリング磁石、それを備えたモータおよび電気機器、並びにそのリング磁石の形成方法に関する。 The present invention relates to a ring magnet mounted on a motor, a motor including the ring magnet, an electric device including the motor, and a method of forming the ring magnet, and in particular, detects a position and a speed together with magnetization for driving the motor. The present invention relates to a ring magnet that has been magnetized, a motor and an electric device including the ring magnet, and a method of forming the ring magnet.
近年、電気機器に搭載されるモータの1つとして、例えばブラシレスDCモータがある。このようなブラシレスDCモータでは、一般的に、回転速度や回転位置を検出する機能を備えている。また、回転速度を検出する手段としては、フレケンシジェネレータあるいは略してFGと呼ばれる発電機能を利用した速度検出手段が広く利用されている。フレケンシジェネレータにおいて速度検出用の発電信号(以下、FG信号と呼ぶ)を生成するために、例えば、ロータの磁石には、発電のための磁気パターンが着磁(以下、FG着磁と呼ぶ)されている。そして、このFG着磁に対向して、FG信号を出力するジグザグ状の配線パターンなどで構成したFGパターンが配置される。 In recent years, for example, there is a brushless DC motor as one of motors mounted on electric devices. Such a brushless DC motor generally has a function of detecting a rotational speed and a rotational position. As a means for detecting the rotational speed, a speed generator utilizing a power generator function called a frequency generator or FG for short is widely used. In order to generate a power generation signal for speed detection (hereinafter referred to as FG signal) in the frequency generator, for example, a magnetic pattern for power generation is magnetized on the magnet of the rotor (hereinafter referred to as FG magnetization). Has been. Then, an FG pattern constituted by a zigzag wiring pattern or the like for outputting an FG signal is arranged opposite to the FG magnetization.
ところで、このようなFG着磁の箇所が、モータ駆動のためのメイン着磁の箇所やステータの鉄心コアに近接すると、フレケンシジェネレータは、メイン着磁や鉄心コアから発せられる磁気の影響を受けやすくなる。そして、これらの磁気がノイズとなって、回転速度の検出精度が悪化するおそれがあった。 By the way, when such an FG magnetized part is close to the main magnetized part for driving the motor or the iron core of the stator, the frequency generator is affected by the main magnetized or the magnetism generated from the iron core. It becomes easy. And these magnetism may become noise and there exists a possibility that the detection accuracy of rotational speed may deteriorate.
このため、回転速度や位置の検出精度の向上を目的として、例えば、特許文献1のような技術が提案されている。特許文献1では、駆動用磁石にロータホルダの下端面より突出する突出部を設け、その突出部の外周面に、さらに回転速度や位置などの回転検出用磁石を取り付けている。そして、この回転検出用磁石の下端面にFG着磁を施している。これにより、FG着磁と駆動用着磁との距離が離れるため、フレケンシジェネレータは、駆動用着磁からの磁気影響を受けにくくなり、速度検出の読み取り精度が向上する。 For this reason, for the purpose of improving the detection accuracy of the rotational speed and position, for example, a technique such as Patent Document 1 has been proposed. In Patent Document 1, a driving magnet is provided with a protruding portion that protrudes from the lower end surface of the rotor holder, and a rotation detecting magnet such as a rotation speed and position is further attached to the outer peripheral surface of the protruding portion. FG magnetization is applied to the lower end surface of the rotation detection magnet. As a result, the distance between the FG magnetization and the drive magnetization is increased, so that the frequency generator is less susceptible to magnetic influence from the drive magnetization, and the accuracy of speed detection reading is improved.
一方、特許文献1のように、駆動用磁石と回転検出用磁石とを個別に設けるような構成では、部品点数や組立工数が増加するなどの課題があった。このため、従来、例えば、特許文献2のように、駆動用着磁とFG着磁とを1つの磁石に施すような技術が提案されている。特許文献2では、モータ用の磁石として、磁気材料をゴムなどのバインダ中に混練した可撓性磁石が開示されている。この可撓性磁石は、環状にカーリングされ、この周側面部に駆動用着磁が施され、端面部にFG着磁が施されて、モータに搭載される。このような構成によれば、1つの磁石で駆動用およびFG用の磁気パターンが得られるため、部品点数や組立工数の削減を図ることができる。 On the other hand, as in Patent Document 1, the configuration in which the drive magnet and the rotation detection magnet are individually provided have problems such as an increase in the number of parts and the number of assembly steps. For this reason, conventionally, as in Patent Document 2, for example, a technique has been proposed in which driving magnetism and FG magnetization are applied to one magnet. Patent Document 2 discloses a flexible magnet obtained by kneading a magnetic material in a binder such as rubber as a magnet for a motor. This flexible magnet is curled in an annular shape, and is magnetized for driving on the peripheral side surface portion, and FG magnetized on the end surface portion, and is mounted on the motor. According to such a configuration, since the magnetic patterns for driving and FG can be obtained with one magnet, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced.
しかしながら、特許文献2の可撓性磁石は、特許文献1のような構成に比べて、FG着磁と駆動用着磁との距離が近くなるため、フレケンシジェネレータは、駆動用着磁からの磁気影響を受けやすくなる。 However, the flexible magnet of Patent Document 2 has a shorter distance between the FG magnetization and the drive magnetization than the configuration of Patent Document 1, so the frequency generator is It becomes susceptible to magnetic effects.
さらに、特許文献2の可撓性磁石は、1種類の磁気材料のみを含んで形成されているため、駆動用およびFG用それぞれに対して、必ずしも最適な磁気特性が得られないという課題があった。すなわち、駆動用の磁石としては大きな駆動力が得られることが好ましい。一方、フレケンシジェネレータはFG信号の周波数が高いほど精度よく回転速度などを検出できるため、FG用の磁石としては、狭い着磁ピッチの形成に適した磁石が好ましい。このような大きな駆動力とともに、狭い着磁ピッチを1種類の磁気材料で実現するには限界があった。このような一例として、近年、高耐熱用として保磁力の高い磁石が使用されてきているが、一方でこのような磁石は着磁性能が悪いため、狭い着磁ピッチを形成するには不向きとなる。 Furthermore, since the flexible magnet of Patent Document 2 is formed to include only one type of magnetic material, there is a problem that optimal magnetic characteristics cannot always be obtained for each of driving and FG. It was. That is, it is preferable that a large driving force is obtained as a driving magnet. On the other hand, since the frequency generator can detect the rotational speed and the like with higher accuracy as the frequency of the FG signal is higher, a magnet suitable for forming a narrow magnetization pitch is preferable as the FG magnet. Along with such a large driving force, there is a limit to realizing a narrow magnetization pitch with one kind of magnetic material. As an example, in recent years, magnets with high coercive force have been used for high heat resistance. On the other hand, such magnets have poor magnetizing performance and are not suitable for forming narrow magnetization pitches. Become.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、1つの中空円筒形状を有した磁石において駆動用およびFG用それぞれに適した磁気特性を得ることができるリング磁石、それを備えたモータおよび電気機器、並びにリング磁石の形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and in a magnet having a single hollow cylindrical shape, a ring magnet capable of obtaining magnetic characteristics suitable for driving and for FG respectively, It is an object of the present invention to provide a motor and an electric device provided, and a method for forming a ring magnet.
上記目的を達成するために、本発明のリング磁石は、両端を開口した中空円筒形状を有し、モータに搭載されるリング磁石であって、第1の磁気材料を含み、周方向に交互に異極とする第1の着磁が施された第1の磁石部と、第2の磁気材料を含み、第1の着磁よりも多く周方向に交互に異極とする第2の着磁が施された第2の磁石部とを備え、第1の磁石部と第2の磁石部とは、一端から他端方向に、第1の磁石部の層と第2の磁石部の層とが形成されるように配置した構成である。 In order to achieve the above object, a ring magnet of the present invention has a hollow cylindrical shape with both ends opened, and is a ring magnet mounted on a motor, including a first magnetic material, and alternately in a circumferential direction. A second magnetizing that includes a first magnet part having a first magnetization having a different polarity and a second magnetic material, and has a different polarity alternately in the circumferential direction more than the first magnetization. The first magnet part and the second magnet part are provided with a first magnet part layer and a second magnet part layer in the direction from one end to the other end. It is the structure arrange | positioned so that may be formed.
この構成により、第1の磁石部には駆動用に適した第1の磁気材料を用い、第2の磁石部にはFG用に適した第2の磁気材料を用いるというように選択的に設定でき、それぞれ個別に目的に応じた磁気特性を得ることが可能となる。このため、例えば、第1の磁石部には高駆動出力が得られる第1の磁気材料を用いて高出力化を図るとともに、第2の磁石部には着磁性能のよい第2の磁気材料を用いることで狭い着磁ピッチを形成することが可能となる。 With this configuration, a first magnetic material suitable for driving is used for the first magnet part, and a second magnetic material suitable for FG is used for the second magnet part. Thus, it is possible to individually obtain magnetic characteristics according to the purpose. For this reason, for example, the first magnet part uses the first magnetic material that can obtain a high driving output to increase the output, and the second magnet part has a second magnetic material with good magnetization performance. By using this, it becomes possible to form a narrow magnetization pitch.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁石部と第2の磁石部とが一端から他端方向に連続して形成された構成である。 Moreover, the ring magnet of this invention is the structure by which the 1st magnet part and the 2nd magnet part were continuously formed in the other end direction from the one end.
この構成により、第1の磁石部と第2の磁石部とが一体化されている1つの磁石として形成されるため、モータの部品点数や組立工数の削減を図ることができる。 With this configuration, since the first magnet portion and the second magnet portion are formed as one integrated magnet, it is possible to reduce the number of motor parts and assembly man-hours.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁石部と第2の磁石部とのいずれも、バインダとする樹脂でそれぞれの磁気材料を結合したボンド磁石である。 In addition, the ring magnet of the present invention is a bonded magnet in which each of the first magnet portion and the second magnet portion is obtained by bonding the respective magnetic materials with a resin as a binder.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁石部と第2の磁石部とが、樹脂でそれぞれ結合されている。 Further, in the ring magnet of the present invention, the first magnet portion and the second magnet portion are respectively coupled with resin.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁石部が樹脂で結合された第1の磁気材料を含み、第2の磁石部が樹脂で結合された第2の磁気材料を含むように、第1の磁石部と第2の磁石部とが、樹脂バインダを介して一体成形され、中空円筒形状を形成している。 The ring magnet of the present invention includes a first magnetic material in which the first magnet portion is bonded with resin, and a second magnetic material in which the second magnet portion is bonded with resin. The one magnet part and the second magnet part are integrally formed through a resin binder to form a hollow cylindrical shape.
この構成により、第1の磁石部と第2の磁石部とは樹脂で一体に成形された構成となるため、両磁石部を接着剤などで接着したような磁石に比べて、十分な結合強度を確保できる。また、温度変化などの使用環境が変化しても第1の磁石部と第2の磁石部との寸法変化の差を少なくできるため、熱膨張差による破損などを抑制できる。 With this configuration, since the first magnet portion and the second magnet portion are integrally formed of resin, sufficient binding strength is obtained compared to a magnet in which both magnet portions are bonded with an adhesive or the like. Can be secured. In addition, even if the usage environment such as temperature change changes, the difference in dimensional change between the first magnet portion and the second magnet portion can be reduced, so that damage due to a difference in thermal expansion can be suppressed.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁気材料が等方性磁石粉末であり、第2の磁気材料が、第1の磁気材料とは磁気特性が異なった等方性磁石粉末である。 In the ring magnet of the present invention, the first magnetic material is an isotropic magnet powder, and the second magnetic material is an isotropic magnet powder having magnetic characteristics different from those of the first magnetic material.
また、本発明のリング磁石は、第2の磁気材料が、第1の磁気材料と比較して、保磁力が小さい磁気特性と飽和磁束密度が高い磁気特性との少なくともいずれかの磁気特性を有する。 In the ring magnet of the present invention, the second magnetic material has at least one of a magnetic characteristic having a small coercive force and a magnetic characteristic having a high saturation magnetic flux density as compared with the first magnetic material. .
この構成により、第2の磁石部を着磁性能のよい磁気特性とでき、狭い着磁ピッチを形成することが可能となり、速度検出の十分な読み取り精度を得ることができる。 With this configuration, the second magnet portion can have magnetic characteristics with good magnetization performance, a narrow magnetization pitch can be formed, and sufficient reading accuracy for speed detection can be obtained.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁気材料が異方性磁石粉末であり、第2の磁気材料が等方性磁石粉末であってもよい。 In the ring magnet of the present invention, the first magnetic material may be anisotropic magnet powder, and the second magnetic material may be isotropic magnet powder.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁気材料が等方性磁石粉末であり、第2の磁気材料が異方性磁石粉末であってもよい。 In the ring magnet of the present invention, the first magnetic material may be an isotropic magnet powder, and the second magnetic material may be an anisotropic magnet powder.
また、本発明のリング磁石は、第1の磁気材料が異方性磁石粉末であり、第2の磁気材料が異方性磁石粉末であってもよい。 In the ring magnet of the present invention, the first magnetic material may be anisotropic magnet powder, and the second magnetic material may be anisotropic magnet powder.
これらの構成により、第1の磁石部と第2の磁石部とに対して、それぞれ個別に目的に応じた磁気特性を持たせることができる。 With these configurations, the first magnet portion and the second magnet portion can be individually provided with magnetic characteristics according to the purpose.
また、本発明のモータは、上述したリング磁石を含むロータを備えた構成である。 Moreover, the motor of this invention is the structure provided with the rotor containing the ring magnet mentioned above.
この構成により、駆動用およびFG用それぞれに適した磁気特性を得ることができるため、回転精度のよい高出力なモータを得ることができる。 With this configuration, magnetic characteristics suitable for driving and for FG can be obtained, so that a high-output motor with good rotation accuracy can be obtained.
また、本発明の電気機器は、上述したモータを備えた構成である。 Moreover, the electric device of the present invention has a configuration including the motor described above.
この構成により、精度のよい電気機器を得ることができる。 With this configuration, an accurate electrical device can be obtained.
また、本発明のリング磁石の形成方法は、上述したリング磁石の形成方法であって、第2の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第1のステップと、第1の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第2のステップと、金型内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含む。 The ring magnet forming method of the present invention is the above-described ring magnet forming method, and the mold is filled with granules produced by kneading the magnetic powder, which is the second magnetic material, and resin. The first step, the second step of filling the mold with the granules produced by kneading the magnetic powder, which is the first magnetic material, and the resin, and compressing the filling material filled in the mold And a third step of forming a molded body.
また、本発明のリング磁石の形成方法は、上述したリング磁石の形成方法であって、第1の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第1のステップと、第2の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第2のステップと、金型内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含む構成であってもよい。 The ring magnet forming method of the present invention is the above-described ring magnet forming method, and the mold is filled with granules produced by kneading the magnetic powder, which is the first magnetic material, and resin. 1st step, 2nd step of filling granule produced by kneading magnet powder and resin as second magnetic material into mold, and compressing filling material filled in mold And a third step of forming the molded body.
このようなリング磁石の形成方法によれば、第1のステップと第2のステップとにおいてそれぞれの磁石粉末に変更するのみでよいため、従来の製造工程から多くの変更を加えることなく、簡易な製造方法で、所望の磁気特性を有したリング磁石を作成できる。また、製造設備に関しても、従来の製造設備を利用できる。 According to such a ring magnet forming method, it is only necessary to change to the respective magnet powders in the first step and the second step, so that it is simple without adding many changes from the conventional manufacturing process. A ring magnet having desired magnetic properties can be produced by the manufacturing method. In addition, as for manufacturing equipment, conventional manufacturing equipment can be used.
本発明のリング磁石によれば、1つの中空円筒形状を有した磁石において、所望の箇所に目的に応じた磁気特性を設定できるため、駆動用およびFG用それぞれに適した磁気特性を得ることができるリング磁石を提供できる。また、本発明のモータはこのようなリング磁石を備えるため、回転精度のよい高出力なモータを提供でき、本発明の電気機器はこのようなモータを備えるため精度のよい電気機器を提供できる。また、本発明のリング磁石の形成方法によれば、簡易な製造方法で、所望の磁気特性を有したリング磁石を作成できるリング磁石の形成方法を提供できる。 According to the ring magnet of the present invention, in a magnet having a single hollow cylindrical shape, magnetic characteristics according to the purpose can be set at a desired location, so that magnetic characteristics suitable for driving and FG can be obtained. Can be provided. In addition, since the motor of the present invention includes such a ring magnet, a high-output motor with good rotation accuracy can be provided, and since the electric apparatus of the present invention includes such a motor, a highly accurate electric apparatus can be provided. In addition, according to the method for forming a ring magnet of the present invention, it is possible to provide a method for forming a ring magnet that can produce a ring magnet having desired magnetic characteristics by a simple manufacturing method.
以下、本発明の実施の形態に係るリング磁石、それを備えたモータおよび電気機器、並びにリング磁石の形成方法について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a ring magnet according to an embodiment of the present invention, a motor and an electric device including the ring magnet, and a method for forming the ring magnet will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態に係るリング磁石を備えたモータの断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor provided with a ring magnet according to an embodiment of the present invention.
まず、図1を参照しながら、本モータの全体構成について説明する。本実施の形態では、アウターロータ型のブラシレスDCモータの一例を挙げて説明する。また、このようなブラシレスDCモータが、電気機器としての例えばエアコンやプリンタなどに組み込まれる。 First, the overall configuration of the motor will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an example of an outer rotor type brushless DC motor will be described. Moreover, such a brushless DC motor is incorporated in an air conditioner or a printer as an electric device.
図1に示すように、本実施の形態のモータは、ステータ10と、このステータ10に対向して外周側に回転自在に配置されたロータ20とを備える。
As shown in FIG. 1, the motor according to the present embodiment includes a
ステータ10は、配線基板11に搭載されたステータコア12を備える。このステータコア12は、複数枚の板状体を積層した積層体として形成されている。ステータコア12の外周部には、各磁極としての複数のティースが円周方向に所定間隔で配置されている。また、各ティースの内側の磁気回路を構成する腕部に、コイル13が巻回されている。このようにして、ステータコア12にコイル13を巻回したステータ10が構成される。また、ステータコア12は、ハウジング14を介して配線基板11に固定されている。このハウジング14の内周には、ベアリング15が設けられている。そして、このベアリング15を上下方向に貫通して回転軸21が配置される。なお、本実施の形態では、回転軸21の軸方向、すなわち長手方向において、配線基板11に対しステータ10やロータ20を搭載している側を上、その逆を下として説明する。
The
ロータ20は、この回転軸21と、ロータフレーム22と、マグネット23とで構成されている。ロータフレーム22は、回転軸21の軸方向の一端側、すなわち下側が開口した円筒状の磁性体で形成される。また、回転軸21の他端側となる上端は、ロータフレーム22の天面中央にてロータフレーム22に固定されている。そして、ロータフレーム22の内周側には、本実施の形態のリング磁石であるマグネット23が、ロータフレーム22の内周側に直接に密着するように取り付けられている。マグネット23は、両端を開口した中空円筒状の形状、すなわちリング形状を有するリング磁石である。
The
マグネット23は、その内周に第1の着磁であるメイン着磁が施されたメイン着磁部23mと、その下端部の先端端面に第2の着磁であるFG着磁が施されたFG着磁部23fを有している。メイン着磁部23mは、第1の磁石部として第1の磁気材料を含む。FG着磁部23fは、第2の磁石部として第2の磁気材料を含む。そして、メイン着磁部23mとFG着磁部23fとは、図1に示すように、一端から他端方向、すなわち上から下方向に、メイン着磁部23mの層とFG着磁部23fの層とが連続して形成されるように配置されている。
The
メイン着磁部23mは、第1の所定間隔ごとに、周方向に交互にN極とS極との異極とする第1の着磁としてのメイン着磁が施されている。このメイン着磁は、回転駆動力を発生させるための着磁である。すなわち、コイル13に交番電流を通電することで各ティースから交互にN極とS極との磁界が発生する。また、ステータコア12の外周部のティースは、マグネット23の内周においてメイン着磁部23mと対面している。このため、各ティースからの磁界とマグネット23のメイン着磁との間で吸引力と反発力が発生し、これがロータ20の回転駆動力となる。このように、メイン着磁はモータの駆動用として利用される。
The main
FG着磁部23fは、第2の着磁としてのFG着磁の磁極ピッチがメイン着磁の磁極ピッチよりも狭くなるように、第2の所定間隔ごとに、メイン着磁よりも多く、周方向に交互にN極とS極との異極とするこのFG着磁が施されている。FG着磁は、上述したように速度検出のための着磁である。すなわち、FG着磁部23fには、磁気を利用した発電により速度検出用のFG信号を生成するために、このような磁気パターンが着磁されている。
The FG magnetized
このように、マグネット23にはメイン着磁とFG着磁との2種類の着磁が施されている。すなわち、本実施の形態のモータは、駆動用およびFG用の磁気パターンを1つの磁石に設定したマグネット23を搭載している。このため、部品数が増加することなく簡易な構成で駆動および速度検出ができる。
In this way, the
また、FG着磁による磁気パターンからFG信号を生成するために、配線基板11上には、マグネット23の下端部のFG着磁部23fと対面するように、FGパターン24が配置されている。FGパターン24は、配線基板11上において、例えばジグザグ状の配線が環状に形成された配線パターンである。ロータ20の回転に伴なってマグネット23が回転すると、このFGパターン24から起電力が発生する。この起電力は、ロータ20の回転速度に応じた周波数成分を含んでおり、この起電力がFG信号として出力される。このように、FG信号は回転速度情報を含んでおり、モータの回転速度制御に利用される。また、この起電力の周波数が高いほど、より細かに回転位置や回転速度が検出できる。このため、FG着磁の着磁ピッチをできるだけ狭くすることにより、回転検出精度が高くなり、モータの回転精度も高めることができる。
Further, in order to generate an FG signal from a magnetic pattern by FG magnetization, an
以上のような構成により、上記コイル13に交番電流を通電し、各ティースからN極とS極の磁界を交互に発生し、各ティースとメイン着磁部23mとの間で、吸引力と反発力を発生させる。すると、ロータ20が回転軸21を中心に回転し、またその回転力は回転軸21を介して電気機器に備えられた負荷に伝達される。
With the configuration as described above, an alternating current is supplied to the
次に、本実施の形態におけるマグネット23の詳細について説明する。
Next, the detail of the
図2は本発明の実施の形態に係るマグネット23の外観斜視図である。上述したように、マグネット23は、メイン着磁部23mとFG着磁部23fとがそれぞれの層を形成するように配置されている。また、メイン着磁部23mは、第1の磁気材料を含んでメイン着磁が施され、FG着磁部23fは、第2の磁気材料を含んでFG着磁が施されている。本実施の形態では、第1の磁気材料として、高駆動トルクを得るのに適した等方性の金属磁性粉末であるメイン用磁気材料を用い、第2の磁気材料としては、メイン用磁気材料と磁気特性の異なる等方性の金属磁性粉末であるFG用磁気材料を用いた一例を挙げて説明する。
FIG. 2 is an external perspective view of the
そして、本実施の形態では、マグネット23をボンド磁石としている。ボンド磁石は、磁石粉末とそのバインダになる樹脂とを混練して成形される。すなわち、マグネット23の磁気材料である金属磁性粉末が樹脂をバインダとして結合される。これより、マグネット23において、メイン着磁部23mはメイン用磁気材料と樹脂とを混合して形成され、FG着磁部23fはFG用磁気材料と樹脂とを混合して形成されている。
In the present embodiment, the
このように形成されたマグネット23のメイン着磁部23mには、上述したように、回転駆動力を発生させるためのメイン着磁が施される。ここで、メイン着磁はモータ性能として重要な回転駆動力に直接影響するため、メイン用磁気材料は、例えば、大きな駆動力が得られるような材料であることが好ましい。このため、メイン用磁気材料として、例えば、最大エネルギー積80kJ/cm3が得られるような磁気特性を有した磁気材料が好ましい。
The main
一方、FG着磁部23fのFG着磁は、上述したように、回転検出精度を高めるために、着磁ピッチをできるだけ狭くすることが好ましい。ところが、着磁ピッチを狭くしようとすると、着磁ヨークに電流を流すための巻線径も細くしなければならず、着磁電流値が小さくなる。そして、着磁に必要な磁界を得ることが難しくなる。このため、FG用磁気材料を着磁性の高い材料とすることで、少ない着磁電流でも磁気信号を記録できる。着磁性の高い材料としては、メイン用磁気材料と比較して、保磁力が小さい磁気特性、あるいは飽和磁束密度が高い磁気特性の少なくともいずれかの磁気特性を有する材料が好適である。
On the other hand, as described above, the FG magnetization of the FG
このように、メイン着磁部23mには駆動用に適したメイン用磁気材料とし、FG着磁部23fには狭着磁ピッチとするようなFG用に適したFG用磁気材料というように、マグネット23は、選択的に磁気特性を設定できる。このため、メイン着磁部23mやFG着磁部23fにおいて、それぞれ個別に目的に応じた磁気特性を得ることが可能となる。
Thus, the main
また、本実施の形態では、メイン用磁気材料を結合する樹脂とFG用磁気材料を結合する樹脂とを同じ樹脂として、マグネット23が一体成形されている。ここで、樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂をベースにしたものを選択している。特に、成形後に未硬化品を硬化する際やマグネット23に熱がかかった際の破損を防止するために、使用する樹脂は、線膨張係数が近い値を示す材料が好適である。
In the present embodiment, the
このような構成とすることにより、メイン着磁部23mとFG着磁部23fとが樹脂で一体に成形された構成となるため、両着磁部を接着剤などで接着したような磁石に比べて、十分な結合強度を確保できる。また、両着磁部の膨張係数がそれぞれ近い値となるため、熱による両着磁部間の破損などを抑制できる。
By adopting such a configuration, the main
次に、以上のように構成された本実施の形態のリング磁石であるマグネット23の形成方法について説明する。
Next, a method of forming the
図3は、本発明の実施の形態に係るリング磁石の形成方法の各工程を示す図である。リング形状の成形体であるマグネット23を形成するため、本実施の形態では、図3に示すように、コア41、ダイス42、下パンチ44および上パンチ45を備えた金型40を利用している。コア41とダイス42との間には円筒状の空間部となる金型キャビティ43が形成される。また、下パンチ44および上パンチ45は円筒形状を有しており、金型キャビティ43に挿入可能となっている。本形成方法では、概略、成形前の材料としての磁石粉末と樹脂とを混錬した後、粒径をそろえた顆粒を金型キャビティ43内に充填し、その充填物を圧縮して成形体を形成する。その後、圧縮成形体を熱硬化してボンド磁石としている。
FIG. 3 is a diagram showing each step of the ring magnet forming method according to the embodiment of the present invention. In order to form the
次に、図3を参照しながら、マグネット23の形成方法の各工程について説明する。
Next, each process of the formation method of the
まず、メイン用磁気材料およびFG用磁気材料それぞれの金属磁性粉末を個別にエポキシ樹脂と混合・混錬・乾燥し、粒径をそろえるように顆粒を形成する。なお、このとき、それぞれの金属磁性粉末と混合するエポキシ樹脂は、上述したように同一の樹脂とする。さらに、この顆粒と固体潤滑剤とを混合して、メイン用コンパウンド30mおよびFG用コンパウンド30fをそれぞれ作成する。そして、作成したメイン用コンパウンド30mおよびFG用コンパウンド30fは金型40上部に配置したフィーダボックス内に投入しておく。一方、金型40を所定の位置にセットする。
First, the metal magnetic powders of the main magnetic material and the FG magnetic material are individually mixed, kneaded, and dried with an epoxy resin to form granules so as to make the particle diameters uniform. At this time, the epoxy resin mixed with each metal magnetic powder is the same resin as described above. Further, the granule and the solid lubricant are mixed to prepare the
次に、金型キャビティ43上部に空間部が形成されるように、下パンチ44を下げる。そして、FG用コンパウンド30fの入ったフィーダボックスを配置し、図3(a)に示すように、金型キャビティ43上部に形成された空間部にFG用コンパウンド30fを充填する。
Next, the
次に、図3(b)に示すように、下パンチ44を所定の位置までさらに下げる。このとき、下パンチ44を下げることに伴い、FG用コンパウンド30fも同時に下降する。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、メイン用コンパウンド30mの入ったフィーダボックスを配置し、図3(c)に示すように、金型キャビティ43上部に形成された空間部にメイン用コンパウンド30mを充填する。充填が完了した時点では、FG用コンパウンド30fの上にメイン用コンパウンド30mが重なった状態になっている。
Next, a feeder box containing the
次に、上パンチ45を金型キャビティ43上部にセッティングして、図3(d)に示すように、金型キャビティ43に充填された充填物であるコンパウンドに対して、所定の面圧で加圧してコンパウンドを圧縮し、成形体を形成する。
Next, the
その後、上パンチ45を取り除き、下パンチ44を上げることによって、図3(e)に示すように、金型40上部にマグネット23となる成形体30が得られる。このようにして、メイン用磁気材料とFG用磁気材料とが金型40内で圧縮されて、メイン着磁部23mとFG着磁部23fとの2層が連続するように形成される成形体30となる。
Thereafter, the
この成形体30は、この後、表面の防錆処理などが実施され、さらにメイン着磁が施される。そして、この成形体30は、ロータフレーム22に組み込まれて、接着剤などで固定される。その後、成形体30の端面にFG用の着磁を施し、ロータフレーム22に組み込まれたマグネット23が完成する。作成するマグネット23の形状は中空円筒形状であるため、このような簡易な形成方法によってマグネット23を形成できる。さらに、中空円筒形状のマグネット23をロータフレーム22に組み込めばよいため、ロータ20も容易に作成できる。
Thereafter, the molded
以上説明したように、本マグネット23は、FG用磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型40内に充填する第1のステップと、メイン用磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型40内に充填する第2のステップと、金型40内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含む工程によって形成される。このような本実施の形態のリング磁石の形成方法によれば、第1のステップと第2のステップとにおいてそれぞれの磁石粉末に変更するのみでよいため、従来の製造工程から多くの変更を加えることなく、簡易な製造方法で、所望の磁気特性を有したリング磁石を作成できる。また、製造設備に関しても、従来の製造設備を利用できる。
As described above, the
なお、以上の説明では、メイン用磁気材料とFG用磁気材料とのそれぞれを等方性の金属磁性粉末とした一例を挙げて説明したが、一方またはそれぞれを異方性の金属磁性粉末としてもよい。 In the above description, an example in which the main magnetic material and the FG magnetic material are isotropic metal magnetic powders has been described, but one or each of them may be an anisotropic metal magnetic powder. Good.
また、本リング磁石の形成方法として、上述した顆粒充填の手順が逆となるように、メイン用磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型40内に充填する第1のステップと、FG用磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型40内に充填する第2のステップと、金型40内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含む工程によって形成する形成方法であってもよい。
Further, as a method of forming the present ring magnet, the
次に、メイン用磁気材料およびFG用磁気材料として、等方性と異方性との金属磁性粉末をそれぞれに組み合わせた実施例について説明する。 Next, examples in which isotropic and anisotropic metal magnetic powders are respectively combined as the main magnetic material and the FG magnetic material will be described.
(実施例1)
メイン用磁気材料とFG用磁気材料とのそれぞれを、磁気特性の異なる等方性の金属磁性粉末とした。このような金属磁性粉末を材料として、図3で示したような工程でボンド磁石を作成した。このとき、図3(d)で示すような圧縮時、上パンチ45をセッティングして、面圧10ton/cm2の圧力で成形した。成形体は2層になっているが、外観上は問題なく成形可能であった。また、樹脂剤や樹脂量がほとんど同じであるため、未硬化品を硬化した後も、メイン着磁部23mとFG着磁部23fとの間に変形などは生じなかった。着磁を施した後も、強度などには特に差異は見られなかった。
Example 1
Each of the main magnetic material and the FG magnetic material was an isotropic metal magnetic powder having different magnetic properties. Using such a metal magnetic powder as a material, a bonded magnet was prepared by the process as shown in FIG. At this time, during compression as shown in FIG. 3 (d), the
メイン着磁部23mの磁気特性にかかわらず、FG着磁部23fにより従来と同等の回転性能を得ることができた。
Regardless of the magnetic characteristics of the main
(実施例2)
メイン用磁気材料として異方性の金属磁性粉末を用い、FG用磁気材料として等方性の金属磁性粉末を用いた。バインダ樹脂は実施例1と同様にメイン用としてエポキシ樹脂を用いた。FG用としても同様のエポキシ樹脂を用いた。
(Example 2)
Anisotropic metal magnetic powder was used as the main magnetic material, and isotropic metal magnetic powder was used as the magnetic material for FG. As in the case of Example 1, the binder resin was an epoxy resin for main use. The same epoxy resin was used for FG.
また、金型の構成は、実施例1と同様に、図3で示すような金型40の構成とした。さらに、メイン用磁気材料に異方性材料を用いるので、金型キャビティ43内の異方性磁粉を配向させるために、金型40内に配向磁界を発生させることができるようにした。すなわち、本実施例では、その異方性磁石の特性を最大限に生かすために、金型キャビティ43内の異方性磁粉を配向磁界によって、ラジアル方向もしくは極集中配向方向など所望の方向に配向させている。本実施例では、異方性磁粉の配向はコイルにより発生させた磁界で、最適な方向となるように配向させた。なお、永久磁石が発生する磁界を用いてもよい。
Further, the mold was configured as the
そして、成形は実施例1と同様に、FG用コンパウンド30fを充填した後、下パンチ44の位置をさらに下降させ、メイン用コンパウンド30mを充填し成形を実施した。成形圧は面圧8ton/cm2で行った。
Then, in the same manner as in Example 1, after filling the
硬化後の成形体のメイン着磁部23mにメイン着磁を施した後、ロータフレーム22に接着などで固定し、FG着磁部23fにFGパターンを着磁する。FG着磁部23fは等方性であるため、着磁条件などは従来と同一条件で実施した。
The main
FG着磁部23fにより従来と同等の回転性能を確保しながら、メイン着磁部23mとして異方性磁石で磁力が高い材料を用いているため、高いトルクを得ることができた。
While securing rotational performance equivalent to that of the prior art by the FG
(実施例3)
メイン用磁気材料として等方性の金属磁性粉末を用い、FG用磁気材料として異方性の金属磁性粉末を用いた。バインダ樹脂は実施例1と同様にメイン用としてエポキシ樹脂を用いた。FG用としても同様のエポキシ樹脂を用いた。
(Example 3)
An isotropic metal magnetic powder was used as the main magnetic material, and an anisotropic metal magnetic powder was used as the FG magnetic material. As in the case of Example 1, the binder resin was an epoxy resin for main use. The same epoxy resin was used for FG.
また、金型の構成は、実施例1と同様に、図3で示すような金型40の構成とした。さらに、FG着磁部23fは異方性材料を用いるため、配向磁界中で実施する。FG着磁するため、FG着磁部23fの配向方向は軸方向になるように実施した。すなわち、FGパターン24はマグネット23に対して軸方向にあるため、FG着磁部23fの配向方向はそれにあわせて軸方向としている。なお、例えば、FGパターン24をマグネット23から外周側に配置するような場合、FG着磁部23fの配向方向もそれにあわせるようにすることができる。
Further, the mold was configured as the
そして、成形は実施例1と同様に、FG用コンパウンド30fを充填した後、下パンチ44の位置をさらに下降させ、メイン用コンパウンド30mを充填し成形を実施した。成形圧は8ton/cm2で実施した。
Then, in the same manner as in Example 1, after filling the
硬化後の成形体のメイン着磁部23mにメイン着磁を施した後、ロータフレーム22に接着などで固定し、FG着磁部23fにFGパターンを着磁する。着磁は従来条件と同一条件で実施した。ここで、FG着磁部23fは、高い磁気特性を有する異方性磁石を配向させて使用しているため、FG信号として高い信号強度を得ることができた。その結果、回転制御が向上したモータを得ることができる。
The main
(実施例4)
メイン用磁気材料として異方性の金属磁性粉末とし、FG用磁気材料としても異方性の金属磁性粉末とした。バインダ樹脂は実施例1と同様にメイン用としてエポキシ樹脂を用いた。FG用としても同様のエポキシ樹脂を用いた。
Example 4
An anisotropic metal magnetic powder was used as the main magnetic material, and an anisotropic metal magnetic powder was used as the FG magnetic material. As in the case of Example 1, the binder resin was an epoxy resin for main use. The same epoxy resin was used for FG.
また、金型の構成は、実施例1と同様に、図3で示すような金型40の構成とした。さらに、メイン着磁部23mおよびFG着磁部23fは異方性材料を用いるため、金型40に配向磁界を発生させるための電磁石を配置して実施した。なお、配向させる磁界は永久磁石で発生させてもよい。
Further, the mold was configured as the
硬化後の成形体のメイン着磁部23mにメイン着磁を施した後、ロータフレーム22に接着などで固定し、FG着磁部23fにFGパターンを着磁する。着磁は従来条件と同一条件で実施した。本実施例でも、FG着磁部23fは、高い磁気特性を有する異方性磁石を配向させて使用しているため、FG信号として高い信号強度を得ることができた。その結果、回転制御が向上したモータを得ることができる。
The main
以上説明したように、本発明のリング磁石は、第1の磁気材料を含み、周方向に交互に異極とする第1の着磁が施された第1の磁石部と、第2の磁気材料を含み、第1の着磁よりも多く周方向に交互に異極とする第2の着磁が施された第2の磁石部とを備え、第1の磁石部と第2の磁石部とは、一端から他端方向に、第1の磁石部の層と第2の磁石部の層とが形成されるように配置されている。このため、第1の磁石部には駆動用に適した第1の磁気材料を用い、第2の磁石部にはFG用に適した第2の磁気材料を用いるというように選択的に設定でき、それぞれ個別に目的に応じた磁気特性を得ることが可能となる。したがって、本発明のリング磁石によれば、駆動用およびFG用それぞれに適した磁気特性を得ることができるリング磁石を提供できる。また、本発明のモータはこのようなリング磁石を備え、本発明の電気機器はこのようなモータを備えるため、精度のよい高出力なモータや、精度のよい電気機器を提供できる。 As described above, the ring magnet of the present invention includes the first magnet portion including the first magnetic material, and has been subjected to the first magnetization having the different polarity in the circumferential direction, and the second magnetism. A second magnet portion including a material and having a second magnetizing portion that is alternately poled in the circumferential direction more than the first magnetizing portion, the first magnet portion and the second magnet portion Is arranged so that a layer of the first magnet part and a layer of the second magnet part are formed in the direction from one end to the other end. For this reason, the first magnet part can be selectively set using a first magnetic material suitable for driving and the second magnet part using a second magnetic material suitable for FG. Thus, it is possible to obtain magnetic characteristics according to the purpose individually. Therefore, according to the ring magnet of the present invention, it is possible to provide a ring magnet capable of obtaining magnetic characteristics suitable for driving and for FG. In addition, since the motor of the present invention includes such a ring magnet and the electric device of the present invention includes such a motor, it is possible to provide a high-precision motor with high accuracy and a high-precision electric device.
また、本発明のリング磁石の形成方法は、第2の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第1のステップと、第1の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第2のステップと、金型内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含む。本発明のリング磁石の形成方法は、このような簡易な製造方法で、所望の磁気特性を有したリング磁石を作成できるリング磁石の形成方法を提供できる。 The ring magnet forming method of the present invention includes a first step of filling a mold with granules produced by kneading a magnetic powder, which is a second magnetic material, and a resin, and the first magnetic material. A second step of filling the mold with granules produced by kneading the magnet powder and the resin, and a third step of compressing the filler filled in the mold to form a compact. including. The ring magnet forming method of the present invention can provide a ring magnet forming method capable of producing a ring magnet having desired magnetic characteristics by such a simple manufacturing method.
本発明に係るリング磁石によれば、駆動用およびFG用それぞれに適した磁気特性を得ることができるため、例えばブラシレスDCモータに使用でき、回転精度のよい高出力なモータ、このようなモータを備えた精度のよい電気機器に適用できる。また、本発明のリング磁石の形成方法によれば、簡易な製造方法で、所望の磁気特性を有したリング磁石を作成できるため、回転精度のよい高出力なモータのリング磁石の形成に有用である。 According to the ring magnet of the present invention, magnetic characteristics suitable for driving and for FG can be obtained. Therefore, for example, a brushless DC motor can be used. It can be applied to highly accurate electrical equipment. Further, according to the method for forming a ring magnet of the present invention, a ring magnet having a desired magnetic characteristic can be created by a simple manufacturing method, which is useful for forming a ring magnet for a motor with high rotational accuracy and high output. is there.
10 ステータ
11 配線基板
12 ステータコア
13 コイル
14 ハウジング
15 ベアリング
20 ロータ
21 回転軸
22 ロータフレーム
23 マグネット
23f FG着磁部
23m メイン着磁部
24 FGパターン
30 成形体
30f FG用コンパウンド
30m メイン用コンパウンド
40 金型
41 コア
42 ダイス
43 金型キャビティ
44 下パンチ
45 上パンチ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
第1の磁気材料を含み、周方向に交互に異極とする第1の着磁が施された第1の磁石部と、
第2の磁気材料を含み、前記第1の着磁よりも多く周方向に交互に異極とする第2の着磁が施された第2の磁石部とを備え、
前記第1の磁石部と前記第2の磁石部とは、一端から他端方向に、前記第1の磁石部の層と前記第2の磁石部の層とが形成されるように配置されていることを特徴とするリング磁石。 A ring magnet having a hollow cylindrical shape with both ends open and mounted on a motor,
A first magnet portion including a first magnetic material and subjected to a first magnetization having a different polarity in the circumferential direction;
A second magnet portion including a second magnetic material and provided with a second magnetization having a different polarity alternately in the circumferential direction more than the first magnetization,
The first magnet part and the second magnet part are arranged so that a layer of the first magnet part and a layer of the second magnet part are formed from one end to the other end direction. A ring magnet characterized by having
前記第2の磁気材料は、前記第1の磁気材料とは磁気特性が異なった等方性磁石粉末であることを特徴とする請求項1に記載のリング磁石。 The first magnetic material is an isotropic magnet powder;
2. The ring magnet according to claim 1, wherein the second magnetic material is an isotropic magnet powder having magnetic characteristics different from those of the first magnetic material.
前記第2の磁気材料は、等方性磁石粉末であることを特徴とする請求項1に記載のリング磁石。 The first magnetic material is anisotropic magnet powder;
The ring magnet according to claim 1, wherein the second magnetic material is an isotropic magnet powder.
前記第2の磁気材料は、異方性磁石粉末であることを特徴とする請求項1に記載のリング磁石。 The first magnetic material is an isotropic magnet powder;
The ring magnet according to claim 1, wherein the second magnetic material is anisotropic magnet powder.
前記第2の磁気材料は、異方性磁石粉末であることを特徴とする請求項1に記載のリング磁石。 The first magnetic material is anisotropic magnet powder;
The ring magnet according to claim 1, wherein the second magnetic material is anisotropic magnet powder.
前記第2の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第1のステップと、
前記第1の磁気材料である磁石粉末と前記樹脂とを混錬して生成した顆粒を前記金型内に充填する第2のステップと、
前記金型内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含むことを特徴とするリング磁石の形成方法。 A method of forming a ring magnet according to claim 1,
A first step of filling a mold with granules produced by kneading a magnetic powder and a resin as the second magnetic material;
A second step of filling the mold with granules produced by kneading the magnetic powder, which is the first magnetic material, and the resin;
And a third step of compressing the filler filled in the mold to form a molded body.
前記第1の磁気材料である磁石粉末と樹脂とを混錬して生成した顆粒を金型内に充填する第1のステップと、
前記第2の磁気材料である磁石粉末と前記樹脂とを混錬して生成した顆粒を前記金型内に充填する第2のステップと、
前記金型内に充填された充填物を圧縮し成形体を形成する第3のステップとを含むことを特徴とするリング磁石の形成方法。 A method of forming a ring magnet according to claim 1,
A first step of filling a mold with granules produced by kneading magnet powder and resin, which is the first magnetic material,
A second step of filling the mold with granules produced by kneading the magnetic powder, which is the second magnetic material, and the resin;
And a third step of compressing the filler filled in the mold to form a molded body.
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