JP2015012635A - 異方性マグネットおよび電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ライン作業者によるマグネットの着磁検査の効率を向上することのできる技術を提供する。【解決手段】インナーロータ型の電動機（例えば、電動ポンプ）に用いられる異方性マグネット１０は、長手方向に沿って配向され、円周方向にＮ極とＳ極とが交互に設けられた円筒形状の円筒磁性体１１を有している。隣接するすべてのＮ極とＳ極との間である極間１３には、それぞれ円筒磁性体１１の表面に複数の極間突部１２が突設されている。複数の極間突部１２は、円筒磁性体１１と一体成形されている。【選択図】図２

Description

本発明は、異方性マグネットに関し、特に、電動機に用いられる異方性マグネットに適用して有効な技術に関する。

異方性マグネットは、大別すると、極異方性とラジアル異方性の２種類に分けられる。円筒形状の極異方性マグネットでは、円周方向で隣接する異極間を曲線で結ぶ異方性方向を示し、正弦波形の表面磁束密度分布が得られる。また、円筒形状のラジアル異方性マグネットでは、中心軸から径方向に放射状となる異方性方向を示し、台形波形の表面磁束密度分布が得られる。

着磁された範囲を測定する装置や方法に関する技術が、実開昭６２−１４０３０９号公報（特許文献１）、特開平４−４２７６４号公報（特許文献２）、特開２００２−２７７１３号公報（特許文献３）に記載されている。

実開昭６２−１４０３０９号公報 特開平４−４２７６４号公報 特開２００２−２７７１３号公報

図７に円筒形状の極異方性マグネット（以下、単に、マグネットともいう。）１００の模式的平面図を示す。このマグネット１００は、中空部１０１を有しており、周方向に９０°ずつＮ極、Ｓ極が交互に着磁が行われる。これにより、隣接するＮ極とＳ極との間、すなわち極間１０２（図７中、破線で示している。）が形成される。ここで、ごく希に着磁を失敗してしまい、着磁の範囲が９０°であるところが例えば８８°や９２°などであるロットが生じる場合がある。

特許文献１〜３に記載の技術を用いることで、着磁された範囲を測定することができるものと考えられるが、ライン作業者がより簡易的に素早く検査することが求められている。

本発明の目的は、異方性マグネットの着磁検査の効率を向上することのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の一解決手段に係る異方性マグネットは、円周方向にＮ極とＳ極とが交互に設けられた円筒形状の円筒磁性体を有する異方性マグネットであって、隣接するすべての前記Ｎ極と前記Ｓ極との極間にそれぞれ設けられ、前記円筒磁性体の表面に突設された複数の極間突部が、前記円筒磁性体と一体成形されていることを特徴とする。

これによれば、異方性マグネットの着磁を検査する際に、どこまでＮ極（またはＳ極）で、どこまでがＳ極（またはＮ極）であるのかを極間突部で視覚的にわかり易くなるため、ライン作業者による異方性マグネットの着磁検査の効率を向上することができる。具体的には、ライン作業者はハンディ型のガウスメータなどで異方性マグネットの外周をなぞる様に動かし、極間に設けられた極間突部においてＮ極とＳ極が反転していることを容易に確認することができる。

また、本発明の一解決手段に係る異方性マグネットにおいて、前記極間突部は、前記円筒磁性体の内周面または外周面の少なくともいずれか一方で長手方向に沿って少なくとも一部設けられ、あるいは、前記円筒磁性体の端面で径方向に沿って少なくとも一部設けられていることが好ましい。少なくともこのような位置（極間）が視覚的に確認することができれば、ライン作業者による異方性マグネットの着磁検査の効率を向上することができる。

また、本発明の一解決手段に係る異方性マグネットにおいて、前記極間突部は、前記円筒磁性体の端面側が面取りされていることが好ましい。これによれば、例えば、電動機のロータ部用として用いられる場合、円筒磁性体の内周面側（中空部）にシャフト部を圧入し易くなり、電動機の生産性を向上することができる。

本発明の一解決手段に係る電動機は、前記異方性マグネットと、前記円筒磁性体の中心軸に回転軸を一致させて前記異方性マグネットと組み付けられたシャフト部とを有するロータ部と、前記シャフト部と同心状に設けられたステータ部とを備えることを特徴とする。

これによれば、ライン作業者による異方性マグネットの着磁検査の効率を向上することができ、すなわち、電動機の検査効率を向上することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、異方性マグネットの着磁検査の効率を向上することができる。

本発明の一実施形態における電動機を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態における異方性マグネットを模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態における異方性マグネットを模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態における異方性マグネットの極間突部を模式的に示す平面図（ａ）、（ｂ）である。 本発明の他の実施形態における異方性マグネットを模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態における異方性マグネットを模式的に示す側面図（ａ）、（ｂ）である。 本発明を説明するための異方性マグネットを模式的に示す平面図である。

以下の本発明に係る実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

（実施形態１）
本実施形態における磁場配向が極異方性を示すマグネット（本願では、異方性マグネットともいう。）を備えたインナーロータ型の電動機について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本実施形態における電動機５０を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態における円筒形状のマグネット１０を模式的に示す端面視の平面図である。なお、図２に示すマグネット１０のＡ−Ａ線に対応する断面が図１に示されている。

電動機５０は、モータハウジング３０を構成するカップ状の第１ハウジング部３１およびこれに蓋をするプレート状の第２ハウジング部３２と、モータハウジング３０に収納されたロータ部２０およびステータ部２１とを備えている。電動機５０では、モータハウジング３０に例えばアルミダイカストなどにより成形された非磁性の金属材が用いられ、第１ハウジング部３１と第２ハウジング部３２が例えばネジ止めなどで組み付けられている。

ロータ部２０は、円筒形状のマグネット１０（円筒磁性体１１）と、マグネット１０の中空部１０ａで組み付けられたシャフト部２２とを有している。電動機５０では、マグネット１０の中心軸と、シャフト部２２の中心軸とを一致させて、マグネット１０の中空部１０ａにシャフト部２２の中途部（肉厚部）が圧入して組み付けられている。

シャフト部２２は、モータハウジング３０内で、第１ハウジング部３１の凹部にはめ込んで設けられた第１ベアリング部３３と、第２ハウジング部３２の凹部にはめ込んで設けられた第２ベアリング部３４とによって回転可能に支持されている。本実施形態では、第１ベアリング部３３および第２ベアリング部３４に、例えばボールベアリングを用いている。

電動機５０では、シャフト部２２の一端側が第１ハウジング部３１に設けられた第１ベアリング部３３に支持（軸支）され、シャフト部２２の他端側が第２ハウジング部３２より上方に突出して設けられている。例えば、電動ポンプとして電動機５０が用いられる場合には、シャフト部２２の他端にインペラが設けられ、また、モータハウジング３０の第１ベアリング部３３および第２ベアリング部３４の組み付け箇所にシールが施される。

ステータ部２１は、モータハウジング３０（第１ハウジング部３１）の内壁面の段付き部で組み付けられた環状（円筒形状）のステータコア２３を有している。環状のステータコア２３（ステータ部２１）は、シャフト部２２と同心状に設けられている。このステータコア２３では、その径方向中心に向けてティース部（極歯）が設けられている。また、ステータ部２１では、ステータコア２３がインシュレータ２４に覆われている。このインシュレータ２４を介してステータコイル２５がステータコア２３に巻き付けられている。なお、ステータコア２３からの引き出し線（不図示）が、モータハウジング３０から引き出される。

マグネット１０は、長手方向（中心軸方向）に沿って配向され、円周方向にＮ極とＳ極とが交互に設けられた円筒形状の円筒磁性体１１と、円筒磁性体１１の内周面（表面）から径方向中心に突出する複数の極間突部１２とを有している（図２参照）。複数の極間突部１２は、すべての隣接するＮ極とＳ極との間、すなわち極間１３（境界部）の位置にそれぞれ設けられている。なお、極間突部１２の大きさ（突起高さ）は、コギングトルクが問題とならない程度のものとしている。

この極間突部１２は、図２に示すように、マグネット１０の端面からみた平面形状が三角形状に形成されている。また、極間突部１２は、図１に示すように、円筒磁性体１１の内周面で長手方向（シャフト部２２の圧入方向）に沿って設けられている。

なお、シャフト部２２の中途部（肉厚部）に極間突部１２に対応する凹溝を設け、この凹溝と極間突部１２とを嵌め合わせてシャフト部２２とマグネット１０とを強固に組み付けることもできる。また、マグネット１０の中空部１０ａにシャフト部２２をインサート成形することで、シャフト部２２が極間突部１２にくいつき、シャフト部２２とマグネット１０とを容易に組み付けることもできる。

また、極間突部１２では、円筒磁性体１１の両端面側が面取りされて、面取り部１２ａが形成されている（図１参照）。面取り部１２ａを形成することで、マグネット１０の中空部１０ａにシャフト部２２を圧入したとしても、外力による円筒磁性体１１の端面側での応力を低減させることができる。また、面取り部１２ａがない場合よりも、マグネット１０の中空部１０ａにシャフト部２２の圧入が容易となり、電動機５０の生産性を向上することができる。

マグネット１０は、主成分としてフェライトから構成され、成形装置を用いて形成される。本実施形態では、極間突部１２に対応して、成形装置の金型キャビティに径方向中心に凹む溝部が円筒形状の長手方向に沿って設けられている。この金型キャビティにフェライト粉末を水や結合剤などと混ぜ合わせて供給し、磁場配向させた後、加圧成形して成形体として取り出される。

この成形体に焼結処理を施すことで、円筒磁性体１１と複数の極間突部１２とが一体成形されて構成されるマグネット１０を得ることができる。このように、円筒磁性体１１と極間突部１２とを一体成形できるので、例えば、別体で成形した後に接着などで組み合わせる構成よりも製造コストを抑えながらマグネット１０の強度を高めることができる。なお、フェライト粉末の他に、例えば、ネオジム粉末などのマグネット粉末を用いてマグネット１０を構成することもできる。

そして、マグネット１０の着磁を検査する際に、どこまでＮ極（またはＳ極）で、どこまでがＳ極（またはＮ極）であるのかを極間突部１２で視覚的にわかり易くなるため、ライン作業者によるマグネット１０の着磁検査の効率を向上することができる。具体的には、ライン作業者はハンディ型のガウスメータなどでマグネット１０の外周をなぞる様に動かし、極間１３に設けられた極間突部１２においてＮ極とＳ極が反転していることを容易に確認することができる。ライン作業者によるマグネット１０の着磁検査の効率を向上することができるので、電動機５０の検査効率も向上することができる。

（実施形態２）
前記実施形態１では、図２に示したように、極間突部１２は、マグネット１０の端面からみた平面形状が三角形状である場合について説明した。これに限らず、極間突部１２は、マグネット１０（１０Ａ）の端面からみた平面形状が、図３に示すような半円形状であってもよい。また、図４（ａ）に示すような台形状のマグネット１０（１０Ｂ）や、図４（ｂ）に示すような円筒磁性体１１の内周面からの突き出し始めに曲面を有する形状（円弧状）のマグネット１０（１０Ｃ）であってもよい。

また、マグネット１０には、図３に示すように、円筒磁性体１１の外周面側に円筒形状のマグネットカバー１４を外嵌させることもできる。このカバー１４には、例えば、ステンレス製などの非磁性の金属材が用いられる。このようなカバー１４を用いることで、マグネット１０の強度を補強することができる。

（実施形態３）
前記実施形態１のマグネット１０では、図２に示したように、極間突部１２が円筒磁性体１１の内周面（表面）から突出する場合について説明した。これに限らず、図５に示すように、極間突部１２が円筒磁性体１１の外周面（表面）で長手方向に沿って設けられたマグネット１０（１０Ｄ）であってもよい。また、極間突部１２が円筒磁性体１１の内周面および外周面で長手方向に沿って設けられたマグネット（図示せず）であってもよい。また、極間突部１２は円筒磁性体１１の長手方向に沿って全体でなくとも、少なくとも一部設けられていればよい。少なくともこのような位置（極間１３）が視覚的に確認することができれば、ライン作業者によるマグネット１０の着磁検査の効率を向上することができる。

（実施形態４）
前記実施形態１では、図１に示したように、極間突部１２が円筒磁性体１１の内周面（表面）で長手方向に沿って設けられた場合について説明した。これに限らず、図６（ａ）に示すように、極間突部１２が円筒磁性体１１の一方の端面（表面）で径方向に沿って設けられているマグネット１０（１０Ｅ）であってもよい。また、図６（ｂ）に示すように、極間突部１２が円筒磁性体１１の両方の端面（表面）で径方向に沿って設けられているマグネット１０（１０Ｆ）であってもよい。また、極間突部１２が円筒磁性体１１の端面で径方向に沿って少なくとも一部設けられていればよい。

このように、極間１３に極間突部１２を設けることで、視覚的に確認することが容易になり、ライン作業者によるマグネット１０の着磁検査の効率を向上することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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変更可能であることはいうまでもない。

前記実施形態では、円筒形状の異方性マグネットとして、極異方性マグネットに適用した場合について説明した。これに限らず、円筒形状のラジアル異方性マグネットにも適用することができる。すなわち、極間に極間突部を設けることで、視覚的に確認することが容易になり、ライン作業者によるマグネットの着磁検査の効率を向上することができる。

１０ 異方性マグネット
１０ａ 中空部
１１ 円筒磁性体
１２ 極間突部
１３ 極間
１４ カバー
２０ ロータ部
２１ ステータ部
２２ シャフト部
２３ ステータコア
２４ インシュレータ
２５ ステータコイル
３０ モータハウジング
３１ 第１ハウジング部
３２ 第２ハウジング部
３３ 第１ベアリング部
３４ 第２ベアリング部
５０ 電動機

Claims (4)

1. 円周方向にＮ極とＳ極とが交互に設けられた円筒形状の円筒磁性体を有する異方性マグネットであって、
   隣接するすべての前記Ｎ極と前記Ｓ極との極間にそれぞれ設けられ、前記円筒磁性体の表面に突設された複数の極間突部が、前記円筒磁性体と一体成形されていることを特徴とする異方性マグネット。
2. 請求項１記載の異方性マグネットにおいて、
   前記極間突部は、前記円筒磁性体の内周面または外周面の少なくともいずれか一方で長手方向に沿って少なくとも一部設けられ、あるいは、前記円筒磁性体の端面で径方向に沿って少なくとも一部設けられていることを特徴とする異方性マグネット。
3. 請求項２記載の異方性マグネットにおいて、
   前記極間突部は、前記円筒磁性体の端面側が面取りされていることを特徴とする異方性マグネット。
4. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の異方性マグネットと、前記円筒磁性体の中心軸に回転軸を一致させて前記異方性マグネットと組み付けられたシャフト部とを有するロータ部と、
   前記シャフト部と同心状に設けられたステータ部と
   を備えることを特徴とする電動機。

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