JP2020078231A - Multiple motor products, motor, motor group, drive device, and magnet group - Google Patents
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、磁石を備えるモータおよびモータ群、ならびにそのような磁石を備える駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor and a group of motors including a magnet, and a driving device including such a magnet.
電気エネルギーを機械的運動エネルギーに変換するモータ(電動機)は、工作機械、車両、および航空機等の分野において、幅広く用いられている。そのようなモータは、永久磁石を備えており、該永久磁石としては、例えば、磁化容易軸が平行に揃えられたパラレル配向の方形磁石や、極異方性リング磁石などが使用されている。 Motors (electric motors) that convert electrical energy into mechanical kinetic energy are widely used in the fields of machine tools, vehicles, aircraft, and the like. Such a motor is equipped with a permanent magnet, and as the permanent magnet, for example, a parallel-oriented rectangular magnet with easy axes of magnetization aligned in parallel, a polar anisotropic ring magnet, or the like is used.
しかしながら、現在のモータには、コギングトルクと呼ばれる、電機子と回転子との磁気的吸引力が回転角度に対して脈動する現象が生じることが知られている。このようなコギングトルクは、モータの振動や騒音を発生させる原因となるため、できる限り低減させることが望まれている。 However, it is known that current motors have a phenomenon called cogging torque, in which a magnetic attraction force between an armature and a rotor pulsates with respect to a rotation angle. Since such a cogging torque causes vibration and noise of the motor, it is desired to reduce it as much as possible.
例えば、特許文献1には、コギングトルクを抑制するため、磁化方向を特定の方向に制御した極異方性リング磁石を用いることが提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes to use a polar anisotropic ring magnet whose magnetization direction is controlled in a specific direction in order to suppress cogging torque.
これまで、コギングトルクを抑制するため、各種永久磁石が提案されている。 Various permanent magnets have been proposed so far in order to suppress cogging torque.
しかしながら、従来の永久磁石を備えるモータにおいても、コギングトルクの抑制効果は十分であるとは言い難く、コギングトルクをさらに抑制することが可能な方策が依然として求められている。 However, even in the conventional motor including the permanent magnet, it is difficult to say that the effect of suppressing the cogging torque is sufficient, and a measure capable of further suppressing the cogging torque is still required.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、コギングトルクをよりいっそう抑制することが可能なモータ、およびモータ群を提供することを目的とする。また、本発明では、そのようなモータまたはモータ群を備える駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a motor and a motor group that can further suppress the cogging torque. Another object of the present invention is to provide a drive device including such a motor or a group of motors.
本発明では、市販された同一の複数のモータ製品であって、
当該モータ製品は、30台以上存在し、
各モータ製品には、1または2以上の磁石が含まれ、
各磁石は、7%以下のボイド率を有し、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、複数のモータ製品が提供される。
In the present invention, the same plurality of commercially available motor products,
There are over 30 motor products,
Each motor product contains one or more magnets,
Each magnet has a void fraction of 7% or less,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
A plurality of motor products having a deviation variation P between magnets of 4% or less are provided.
ここで、前記測定ラインは、前記非パラレル配向した領域が認められる断面を特定断面と称したとき、前記第1の主面の略中央において、前記特定断面に平行な方向に沿った、前記第1の主面全体に対応する測定軌跡を表し、前記測定ラインは、前記第1の主面から1mm上方の空間位置に定められ、
Atotalは、合計平均表面磁束密度を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められ、
σtotalは、合計標準偏差を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、前記合計平均表面磁束密度Atotalの算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。
Here, the measurement line, when the cross section in which the non-parallel oriented region is recognized is referred to as a specific cross section, in the substantially center of the first main surface, along the direction parallel to the specific cross section, 1 represents a measurement locus corresponding to the entire main surface, and the measurement line is defined at a spatial position 1 mm above the first main surface,
A total represents the total average surface magnetic flux density, and when the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines of the respective sintered magnets were averaged, and this was taken as B ave [mT], the measurement was performed. Calculated by summing the average values B ave [mT] at all measurement positions on the line,
σ total represents the total standard deviation, and the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used for the calculation of the total average surface magnetic flux density A total on the measurement line in each sintered magnet is σ [mT]. Then, the standard deviation σ [mT] at all the measurement positions on the measurement line is calculated.
また、本発明では、
複数の磁石を備えるモータであって、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、モータが提供される。
Further, in the present invention,
A motor having a plurality of magnets,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
There is provided a motor in which the deviation variation P between the magnets represented by is 4% or less.
また、本発明では、
複数のモータを有する一連のモータ群であって、
各モータは、一つの磁石を備え、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、モータ群が提供される。
Further, in the present invention,
A series of motor groups having a plurality of motors,
Each motor has one magnet
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
There is provided a motor group in which the deviation variation P between the magnets represented by is 4% or less.
さらに、本発明では、前述のような特徴を有するモータまたはモータ群を有する駆動装置が提供される。 Furthermore, the present invention provides a drive device having a motor or a motor group having the above-described characteristics.
また、本発明では、複数の磁石を含む磁石群であって、
各磁石は、7%以下のボイド率を有し、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、磁石群が提供される。
Further, in the present invention, a magnet group including a plurality of magnets,
Each magnet has a void fraction of 7% or less,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
There is provided a magnet group in which the deviation variation P between magnets represented by is 4% or less.
なお、本発明において、各磁石のボイド率は、5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。 In the present invention, the void fraction of each magnet is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and further preferably 1% or less.
また、本発明において、磁石間偏差ばらつきP[%]は、3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましい。 In the present invention, the deviation variation P [%] between magnets is preferably 3% or less, and more preferably 2% or less.
本発明では、コギングトルクをよりいっそう抑制することが可能なモータ、およびモータ群を提供することが可能となる。また、本発明では、そのようなモータまたはモータ群を備える駆動装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a motor and a motor group that can further suppress the cogging torque. Further, according to the present invention, it becomes possible to provide a drive device including such a motor or a motor group.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下の記載において、磁石の「第1の主面」とは、「最大」のピーク値を有する表面磁束密度が得られる磁石の面を意味する。また、磁石の「第2の主面」とは、第1の主面の反対側に位置する面を意味する。さらに、磁石の「厚さ」とは、第1の主面と第2の主面の間の距離を意味する。 In the following description, the “first main surface” of the magnet means the surface of the magnet that can obtain the surface magnetic flux density having the “maximum” peak value. Further, the “second main surface” of the magnet means a surface located on the opposite side of the first main surface. Furthermore, the "thickness" of the magnet means the distance between the first major surface and the second major surface.
なお、表面磁束密度において、ピーク値が「最大」とは、ピークの正負の値を問わず、ピークの値が基準である0(ゼロ)から最も離れていることを意味する。 In the surface magnetic flux density, the peak value being “maximum” means that the peak value is farthest from the reference 0 (zero) regardless of whether the peak value is positive or negative.
(本発明の一実施形態によるモータ)
図1には、本発明の一実施形態によるモータの断面を概略的に示す。
(Motor according to an embodiment of the present invention)
FIG. 1 schematically shows a cross section of a motor according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の一実施形態によるモータ(以下、「第1の装置」と称する)101は、シャフト110の回りに回転可能に設置されたロータ112と、該ロータ112を取り囲むステータ114とを有する。ステータ114には、所定の位置に、所定の巻き数のコイル118が設置されている。 As shown in FIG. 1, a motor (hereinafter, referred to as “first device”) 101 according to an embodiment of the present invention includes a rotor 112 rotatably installed around a shaft 110 and a rotor 112 surrounding the rotor 112. And a stator 114. A coil 118 having a predetermined number of turns is installed on the stator 114 at a predetermined position.
ロータ112は、複数の焼結磁石120を有する。例えば、図1に示した例では、ロータ112は、合計4個の焼結磁石120を有する。なお、ロータ112が備える焼結磁石の数は、複数である限り、特に限られない。例えば、ロータ112は、偶数個の焼結磁石120を有しても良い。 The rotor 112 has a plurality of sintered magnets 120. For example, in the example shown in FIG. 1, the rotor 112 has a total of four sintered magnets 120. Note that the number of sintered magnets included in the rotor 112 is not particularly limited as long as it is plural. For example, the rotor 112 may have an even number of sintered magnets 120.
図2には、第1の装置101に装着される焼結磁石120の形状の一例を概略的に示す。 FIG. 2 schematically shows an example of the shape of the sintered magnet 120 mounted on the first device 101.
図2に示した例では、焼結磁石120は、略直方体形状を有する。すなわち、焼結磁石120は、相互に対向する第1の表面130および第2の表面132と、両表面130、132をつなぐ4つの側面とを有する。4つの側面を、それぞれ、反時計回りに、第1の側面136、第2の側面137、第3の側面138、および第4の側面139と称する。 In the example shown in FIG. 2, the sintered magnet 120 has a substantially rectangular parallelepiped shape. That is, the sintered magnet 120 has a first surface 130 and a second surface 132 facing each other, and four side surfaces connecting the both surfaces 130, 132. The four side surfaces are respectively referred to as a first side surface 136, a second side surface 137, a third side surface 138, and a fourth side surface 139 counterclockwise.
なお、ここでは、第1の表面130を第1の主面とし、第2の表面132を第2の主面とする。すなわち、焼結磁石120は、第1の表面130において最大の表面磁束密度が得られるものと仮定する。 Here, the first surface 130 is the first main surface and the second surface 132 is the second main surface. That is, it is assumed that the sintered magnet 120 has the maximum surface magnetic flux density on the first surface 130.
図2に示すように、焼結磁石120の各面は、直交する3軸(XYZ軸)で対応付けられる。 As shown in FIG. 2, each surface of the sintered magnet 120 is associated with three orthogonal axes (XYZ axes).
すなわち、第1の表面130および第2の表面132は、XY平面に平行であり、第1の側面136および第3の側面138は、XZ平面に平行であり、第2の側面137および第4の側面139は、YZ平面に平行である。 That is, the first surface 130 and the second surface 132 are parallel to the XY plane, the first side surface 136 and the third side surface 138 are parallel to the XZ plane, and the second side surface 137 and the fourth side surface 137. The side surface 139 of is parallel to the YZ plane.
第1の表面130および第2の表面132のX方向の寸法Lを、焼結磁石120の「長さ」と称し、第1の表面130および第2の表面132のY方向の寸法Wを、焼結磁石120の「幅」と称する。 The dimension L of the first surface 130 and the second surface 132 in the X direction is referred to as the “length” of the sintered magnet 120, and the dimension W of the first surface 130 and the second surface 132 in the Y direction is This is referred to as the “width” of the sintered magnet 120.
なお、前述の定義により、第1の表面130と第2の表面132の間の距離、すなわち各側面136〜139のZ方向の寸法tは、焼結磁石120の「厚さ」となる。 According to the above definition, the distance between the first surface 130 and the second surface 132, that is, the dimension t of each side surface 136 to 139 in the Z direction is the “thickness” of the sintered magnet 120.
ここで、焼結磁石120は、磁石材料粒子を焼結することにより構成される。各磁石材料粒子は、磁化容易軸を有する。 Here, the sintered magnet 120 is formed by sintering magnet material particles. Each magnet material particle has an easy axis of magnetization.
図3には、図2におけるS1−S1線、すなわち焼結磁石120の幅Wの略中央におけるXZ平面に平行な方向に沿った断面を模式的に示す。 FIG. 3 schematically shows a cross section taken along line S1-S1 in FIG. 2, that is, a direction substantially parallel to the width W of the sintered magnet 120 and parallel to the XZ plane.
図3において、断面160内の各線分は、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向を表している。また、線分の矢印は、磁化方向を表している。 In FIG. 3, each line segment in the cross section 160 represents the orientation direction of the easy axis of magnetization of the magnet material particles. Further, the arrow of the line segment represents the magnetization direction.
図3に示すように、焼結磁石120の断面160は、磁石材料粒子の磁化容易軸が「極異方性配向」された領域162を有する。 As shown in FIG. 3, the cross section 160 of the sintered magnet 120 has a region 162 in which the easy axis of magnetization of the magnet material particles is “polar anisotropic orientation”.
ここで、永久磁石の「磁化容易軸の極異方性配向」とは、永久磁石の第1の主面と第2の主面の間で、最大表面磁束密度に2倍以上の差異が生じるような、磁化容易軸の配向を意味する。例えば、永久磁石の「磁化容易軸の極異方性配向」には、磁石材料粒子の磁化容易軸が所定の方向に沿って徐々に変化するように配列された構成が含まれる。 Here, the “polar anisotropic orientation of the easy axis of magnetization” of the permanent magnet means that the maximum surface magnetic flux density is twice or more different between the first main surface and the second main surface of the permanent magnet. Such an orientation of the easy axis of magnetization. For example, “polar anisotropic orientation of the easy axis of magnetization” of a permanent magnet includes a configuration in which the easy axis of magnetization of magnet material particles is arranged to gradually change along a predetermined direction.
図4を用いて、この特徴についてより詳しく説明する。 This feature will be described in more detail with reference to FIG.
図4には、磁化容易軸の極異方性配向を有する永久磁石における、第1の主面と第2の主面のそれぞれにおける表面磁束密度分布を模式的に示す。測定位置(横軸)は、永久磁石の幅方向に垂直な方向である。 FIG. 4 schematically shows the surface magnetic flux density distribution on each of the first main surface and the second main surface in the permanent magnet having the polar anisotropic orientation of the easy axis of magnetization. The measurement position (horizontal axis) is a direction perpendicular to the width direction of the permanent magnet.
図4に示すように、磁化容易軸の極異方性配向を有する永久磁石では、第1の主面では、他の面に比べて大きなピーク値を有する表面磁束密度分布が得られるものの、第2主面では、そのような表面磁束密度分布は得られないという特徴を有する。すなわち、第1主面と第2主面とでは、大きく異なる表面磁束密度分布が得られる。 As shown in FIG. 4, in the permanent magnet having the polar anisotropic orientation of the easy axis of magnetization, the first main surface has a surface magnetic flux density distribution having a larger peak value than the other surfaces. The two main surfaces are characterized in that such a surface magnetic flux density distribution cannot be obtained. That is, the surface magnetic flux density distributions that are significantly different are obtained between the first main surface and the second main surface.
ここで、図4に示したような表面磁束密度分布において、第1の主面において得られる表面磁束密度カーブと横軸とで囲まれる面積をP1とする。また、第2の主面において得られる表面磁束密度カーブと横軸とで囲まれる面積をP2とする。このように規定した場合、磁化容易軸が極異方性配向された典型的な永久磁石では、比P1/P2が2以上、例えば3以上になるという特徴がある。 Here, in the surface magnetic flux density distribution as shown in FIG. 4, the area surrounded by the surface magnetic flux density curve obtained on the first main surface and the horizontal axis is P 1 . The area enclosed by the surface magnetic flux density curve obtained on the second main surface and the horizontal axis is P 2 . When specified in this way, a typical permanent magnet having a magnetically easy axis oriented in polar anisotropy is characterized in that the ratio P 1 / P 2 is 2 or more, for example 3 or more.
ところで、焼結磁石120において、図3に示したような極異方性配向された領域162は、厚さ方向に平行な全ての断面において存在する必要はなく、厚さ方向に平行な断面のうちの少なくとも一つにおいて存在すれば良い。以下、そのような極異方性配向された領域162が認められる断面を、特に「特定断面」とも称する。 By the way, in the sintered magnet 120, the polar-anisotropically oriented region 162 as shown in FIG. 3 does not have to exist in all the cross sections parallel to the thickness direction, and the cross section parallel to the thickness direction does not have to exist. It only needs to exist in at least one of them. Hereinafter, the cross section in which such polar anisotropically oriented region 162 is recognized is also particularly referred to as a “specific cross section”.
例えば、焼結磁石120の場合、図2において、焼結磁石120のX方向に平行な断面では、図3に示すような極異方性配向された領域162が観測される。従って、X方向(XZ平面)に平行な断面は、特定断面となる。しかしながら、焼結磁石120のY方向(YZ平面)に平行な断面では、極異方性配向された領域は観測されず、この方向の断面は、特定断面にはならないことに留意する必要がある。 For example, in the case of the sintered magnet 120, in the cross section parallel to the X direction of the sintered magnet 120 in FIG. 2, a polar-anisotropically oriented region 162 as shown in FIG. 3 is observed. Therefore, the cross section parallel to the X direction (XZ plane) is the specific cross section. However, it should be noted that in the cross section of the sintered magnet 120 parallel to the Y direction (YZ plane), no regions having polar anisotropy orientation are observed, and the cross section in this direction is not a specific cross section. .
このように特定断面を規定した場合、略直方体状の焼結磁石120において、前述の「長さL」は、第1の主面と特定断面をつなぐ接続部分の寸法とも規定することができる。また「幅W」は、長さLの方向に垂直であり、かつ厚さtの方向に垂直な方向の寸法とも規定することができる。 When the specific cross section is defined in this way, in the substantially rectangular parallelepiped sintered magnet 120, the above-mentioned “length L” can also be defined as the dimension of the connecting portion connecting the first main surface and the specific cross section. The “width W” can also be defined as the dimension in the direction perpendicular to the direction of the length L and perpendicular to the direction of the thickness t.
再度図2を参照すると、第1の装置101に装着される各焼結磁石120は、第1の主面(すなわち第1の表面130)の幅方向の略中央において、特定断面に平行な方向(図2におけるX方向)に沿って、焼結磁石120の一方の端部から他方の端部にわたる領域で、表面磁束密度を測定したとき、以下の(1)式
磁石間偏差ばらつきP[%]=
(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100 (1)式
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下であるという特徴を有する。
Referring to FIG. 2 again, each sintered magnet 120 mounted on the first device 101 has a direction parallel to the specific cross section at substantially the center in the width direction of the first main surface (that is, the first surface 130). When the surface magnetic flux density is measured in a region extending from one end to the other end of the sintered magnet 120 along (X direction in FIG. 2), the following formula (1) is obtained.
Deviation variation between magnets P [%] =
(Σ total [mT] / A total [mT]) × 100 (1) Expression
The deviation variation P between magnets represented by is less than 4%.
ここで、本願では、焼結磁石120の第1の主面の幅方向の略中央において、特定断面に平行な方向に沿った、第1の主面全体にわたる測定軌跡を、「測定ライン」と称する。 Here, in the present application, the measurement locus over the entire first main surface along the direction parallel to the specific cross section at the approximate center in the width direction of the first main surface of the sintered magnet 120 is referred to as a “measurement line”. To call.
また、(1)式において、Atotal[mT]は、合計平均表面磁束密度を表す。この合計平均表面磁束密度Atotal[mT]は、それぞれの焼結磁石120における測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められる。 Further, in the formula (1), A total [mT] represents the total average surface magnetic flux density. This total average surface magnetic flux density A total [mT] is obtained by averaging the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines of the respective sintered magnets 120, and taking this as B ave [mT], It is determined by summing the average values B ave [mT] at all the measurement positions on the measurement line.
さらに、σtotal[mT]は、合計標準偏差を表す。この合計標準偏差σtotal[mT]は、それぞれの焼結磁石120における測定ライン上の、合計平均表面磁束密度Atotal[mT]の算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 Further, σ total [mT] represents the total standard deviation. The total standard deviation σ total [mT] is the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used for calculating the total average surface magnetic flux density A total [mT] on the measurement line of each sintered magnet 120. When [mT] is used, the standard deviation σ [mT] at all measurement positions on the measurement line can be obtained by summing.
例えば、図2および図3に示した例では、焼結磁石120は、第1の表面130が第1の主面となり、XZ平面が特定断面となるため、測定ラインは、第1の表面130の幅方向の略中央における、第2の側面137から第4の側面139まで(またはその逆)のX方向に平行な直線部分となる。 For example, in the examples shown in FIGS. 2 and 3, the sintered magnet 120 has the first surface 130 as the first main surface and the XZ plane as the specific cross section, and therefore the measurement line is the first surface 130. Is a straight line portion approximately parallel to the center in the width direction from the second side surface 137 to the fourth side surface 139 (or vice versa).
また、合計平均表面磁束密度Atotal[mT]は、4つの焼結磁石120において、測定ライン上の同じ位置において、表面磁束密度の絶対値を測定し、これらからその位置における平均値Bave[mT]を算定し、これを測定ライン上の全ての位置において実施し、得られた平均値Bave[mT]を合計することにより求められる。 Further, the total average surface magnetic flux density A total [mT] is obtained by measuring the absolute value of the surface magnetic flux density at the same position on the measurement line in the four sintered magnets 120, and from these, the average value B ave [at that position]. mT] is calculated, this is carried out at all positions on the measurement line, and the obtained average values B ave [mT] are summed.
同様に、合計標準偏差σtotal[mT]は、4つの焼結磁石120において、前述の平均値Bave[mT]を求めるために選定した測定ライン上の各測定位置において、標準偏差σ[mT]を算定し、これを測定ライン上の全ての位置において実施し、得られた標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 Similarly, the total standard deviation σ total [mT] is the standard deviation σ [mT] at each measurement position on the measurement line selected for obtaining the average value B ave [mT] described above in the four sintered magnets 120. ], This is carried out at all positions on the measurement line, and the obtained standard deviation σ [mT] is summed up.
なお、測定ラインを焼結磁石120の第1の主面と直接接するように選定すると、第1の主面の形状等により、正確な表面磁束密度の評価が難しくなる場合がある。そのため、本願では、測定ラインを焼結磁石120の第1の主面から1mm上方の空間に選定するものとする。 If the measurement line is selected so as to be in direct contact with the first main surface of the sintered magnet 120, it may be difficult to accurately evaluate the surface magnetic flux density due to the shape of the first main surface and the like. Therefore, in the present application, the measurement line is selected in the space 1 mm above the first main surface of the sintered magnet 120.
また、測定ライン上の測定箇所は、一定の間隔で離間されることが好ましく、この場合、隣接する2点の測定箇所の間隔は、4μmである。 Further, it is preferable that the measurement points on the measurement line are separated by a constant distance, and in this case, the distance between the measurement points at two adjacent points is 4 μm.
(1)式で表される磁石間偏差ばらつきP[%]は、モータに使用される複数の焼結磁石120における磁気特性のばらつきを表す指標として使用することができる。すなわち、P値が小さいほど、使用焼結磁石120の間で、特性のばらつきが小さいと言える。 The variation deviation P [%] between magnets represented by the equation (1) can be used as an index representing the variation in magnetic characteristics of the plurality of sintered magnets 120 used in the motor. That is, it can be said that the smaller the P value, the smaller the variation in characteristics among the used sintered magnets 120.
前述のように、従来のモータでは、コギングトルクを十分に抑制することが難しいという問題がある。 As described above, the conventional motor has a problem that it is difficult to sufficiently suppress the cogging torque.
これに対して、第1の装置101に装着される焼結磁石120は、前述のように、(1)式で表される偏差ばらつきPが4%以下に抑制されているという特徴を有する。 On the other hand, the sintered magnet 120 mounted on the first device 101 is characterized in that the deviation variation P represented by the equation (1) is suppressed to 4% or less as described above.
このような特徴を有する焼結磁石120を使用した場合、磁石間での特性ばらつきが有意に抑制され、モータのコギングトルクを有意に抑制することが可能となる。従って、そのような焼結磁石120を複数備えるモータでは、振動や騒音を有意に抑制することが可能になる。 When the sintered magnet 120 having such characteristics is used, characteristic variations among the magnets are significantly suppressed, and the cogging torque of the motor can be significantly suppressed. Therefore, in a motor including a plurality of such sintered magnets 120, it is possible to significantly suppress vibration and noise.
なお、表面磁束密度の測定の際に、各焼結磁石120において、測定ライン上の測定開始端部および測定方向が定まらないと、得られるデータの相互比較ができなくなる可能性がある。この場合、磁石間偏差ばらつきPの正確な評価が行えなくなってしまう。 When measuring the surface magnetic flux density, if the measurement start end and the measurement direction on the measurement line are not determined for each sintered magnet 120, the obtained data may not be able to be compared with each other. In this case, it becomes impossible to accurately evaluate the deviation variation P between the magnets.
例えば、通常の場合、測定ラインを第2の側面137から第4の側面139に向かう方向で測定した表面磁束密度データと、測定ラインを第4の側面139から第2の側面137に向かう方向で測定した表面磁束密度データとを、そのまま比較することはできない。また、各焼結磁石120を視認しただけでは、それぞれの焼結磁石120の第2の側面137と第4の側面139の差異を見分けることは難しい。 For example, in the normal case, the surface magnetic flux density data obtained by measuring the measurement line in the direction from the second side surface 137 to the fourth side surface 139 and the measurement line in the direction from the fourth side surface 139 to the second side surface 137 are used. The measured surface magnetic flux density data cannot be directly compared. Further, it is difficult to distinguish the difference between the second side surface 137 and the fourth side surface 139 of each sintered magnet 120 only by visually recognizing each sintered magnet 120.
そこで本願では、焼結磁石120の測定開始端部および測定方向を、以下の図5および図6に示すようにして定めることにする。図5および図6には、測定方向、すなわち測定開始端部を決定する際の操作手順を模式的に示す。 Therefore, in the present application, the measurement start end portion and the measurement direction of the sintered magnet 120 are determined as shown in FIGS. 5 and 6 below. 5 and 6 schematically show an operation procedure for determining the measurement direction, that is, the measurement start end portion.
まず、測定ラインに沿って、任意に定めた測定開始端部から反対の端部まで、各焼結磁石120における表面磁束密度を測定する。これにより、各焼結磁石120において、図5に示すような測定位置(横軸)と表面磁束密度(縦軸)の関係(以下、「取得データ」と称する)が得られる。ここでは、測定方向を端部1から端部2と仮決めしている。 First, the surface magnetic flux density in each sintered magnet 120 is measured along a measurement line from an arbitrarily determined measurement start end to the opposite end. As a result, in each sintered magnet 120, a relationship (hereinafter referred to as “acquired data”) between the measurement position (horizontal axis) and the surface magnetic flux density (vertical axis) as shown in FIG. 5 is obtained. Here, the measurement direction is provisionally determined from the end 1 to the end 2.
次に、図6に示すように、取得データにおいて、表面磁束密度を絶対値に変換したデータ(以下、「絶対値データ」と称する)を得る。絶対値データは、図5に示した測定結果をX軸に沿って折り曲げることにより得ることができる。 Next, as shown in FIG. 6, in the acquired data, data obtained by converting the surface magnetic flux density into an absolute value (hereinafter, referred to as “absolute value data”) is obtained. The absolute value data can be obtained by bending the measurement result shown in FIG. 5 along the X axis.
次に、絶対値データにおいて、最大ピークPmaxを決定する。また、端部1と端部2のうち、最大ピークPmaxの位置から近い方を選定し、これを測定開始端部とする。例えば、図に示した例では、端部1が測定開始端部となる。 Next, in the absolute value data, the maximum peak P max is determined. Further, one of the end 1 and the end 2 which is closer to the position of the maximum peak P max is selected, and this is set as the measurement start end. For example, in the example shown in the figure, the end 1 is the measurement start end.
なお、最大値が等しいピークが2つ以上存在する場合は、それぞれのピークにおいてX軸と囲まれた面積を求め、面積が大きい方を、最大ピークPmaxとする。 When there are two or more peaks having the same maximum value, the area surrounded by the X axis in each peak is determined, and the one having the larger area is defined as the maximum peak P max .
また、最大ピークPmaxの位置が、端部1と端部2からちょうど等距離にある場合も想定される。その場合は、最大ピークPmaxの位置、すなわち端部1と端部2の間の中央から、各端部に向かって、絶対値データとX軸で取り囲まれた領域の面積を求める。端部1を含む領域の面積と、端部2を含む領域の面積のうち、大きい方の面積に含まれる端部を、測定開始端部と定める。 It is also assumed that the position of the maximum peak P max is exactly equidistant from the end 1 and the end 2. In that case, the absolute value data and the area of the region surrounded by the X axis are obtained from the position of the maximum peak P max , that is, from the center between the end portions 1 and 2 toward each end portion. The end portion included in the larger area of the area including the end portion 1 and the area including the end portion 2 is defined as the measurement start end portion.
次に、測定開始端部から他方の端部に向かう方向を、表面磁束密度の測定方向に決定する。 Next, the direction from the measurement start end to the other end is determined as the surface magnetic flux density measurement direction.
このようにして定められた測定開始端部および測定方向に基づいて、取得データを変換し、変換データを得る。 Based on the measurement start end and the measurement direction determined in this way, the acquired data is converted and converted data is obtained.
このようにして得られた変換データを使用した場合、測定開始端部および測定の方向を、それぞれの焼結磁石120において揃えることができる。また、これにより、磁石間偏差ばらつきPの正確な評価が可能となる。 When the conversion data obtained in this way is used, the measurement start end and the measurement direction can be aligned in each sintered magnet 120. Further, this makes it possible to accurately evaluate the deviation variation P between the magnets.
このようにして、各焼結磁石120において、表面磁束密度を測定するための測定方向が定められる。 In this way, in each sintered magnet 120, the measurement direction for measuring the surface magnetic flux density is determined.
(焼結磁石120のその他の特徴)
第1の装置101に使用される焼結磁石120は、特に限られないが、例えば、希土類焼結磁石であっても良い。
(Other characteristics of the sintered magnet 120)
The sintered magnet 120 used in the first device 101 is not particularly limited, but may be, for example, a rare earth sintered magnet.
その場合、焼結磁石120は、R(RはYを含む希土類元素のうちの1種または2種以上)、B(ホウ素)、およびFe(鉄)を含んでも良い。各成分の含有量は、例えば、R=27wt%〜40wt%(好ましくは、28wt%〜35wt%、より好ましくは28wt%〜33wt%)、B=0.6wt%〜2wt%(好ましくは0.6wt%〜1.2wt%、より好ましくは0.6wt%〜1.1wt%)であっても良い。 In that case, the sintered magnet 120 may include R (R is one or more of rare earth elements including Y), B (boron), and Fe (iron). The content of each component is, for example, R = 27 wt% to 40 wt% (preferably 28 wt% to 35 wt%, more preferably 28 wt% to 33 wt%), B = 0.6 wt% to 2 wt% (preferably 0. 6 wt% to 1.2 wt%, more preferably 0.6 wt% to 1.1 wt%).
焼結磁石120は、例えば、Nd−Fe−B系磁石であっても良い。 The sintered magnet 120 may be, for example, an Nd-Fe-B based magnet.
また、焼結磁石120は、磁気特性向上のため、Co、Cu、Al、Si、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、Ti、W、Ag、Bi、Zn、および/またはMg等の他元素、ならびに不可避不純物を少量含んでも良い。 Further, the sintered magnet 120 is made of Co, Cu, Al, Si, Ga, Nb, V, Pr, Mo, Zr, Ta, Ti, W, Ag, Bi, Zn, and / or Mg in order to improve magnetic properties. Other elements and unavoidable impurities may be included in small amounts.
焼結磁石120の寸法は、特に限られないが、長さLは、例えば、5mm〜40mmの範囲であっても良い。また、焼結磁石120の幅Wは、10mm〜150mmの範囲であっても良い。さらに、焼結磁石120の厚さtは、1.5mm〜8mmの範囲であっても良い。 The dimension of the sintered magnet 120 is not particularly limited, but the length L may be, for example, in the range of 5 mm to 40 mm. Further, the width W of the sintered magnet 120 may be in the range of 10 mm to 150 mm. Furthermore, the thickness t of the sintered magnet 120 may be in the range of 1.5 mm to 8 mm.
(本発明の別の実施形態によるモータ)
次に、図7を参照して、本発明の別の実施形態によるモータについて、説明する。
(Motor according to another embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 7, a motor according to another embodiment of the present invention will be described.
図7には、本発明の別の実施形態によるモータの断面を概略的に示す。 FIG. 7 schematically shows a cross section of a motor according to another embodiment of the present invention.
図7に示すように、モータ(以下、「第2の装置」と称する)201は、シャフト210の回りに回転可能に設置されたロータ212と、該ロータ212を取り囲むステータ214とを有する。ステータ214には、所定の位置に、所定の巻き数のコイル218が設置されている。 As shown in FIG. 7, a motor (hereinafter, referred to as “second device”) 201 has a rotor 212 rotatably installed around a shaft 210, and a stator 214 surrounding the rotor 212. A coil 218 having a predetermined number of turns is installed on the stator 214 at a predetermined position.
ロータ212は、複数の焼結磁石220を有する。例えば、図7からは視認されにくいが、第2の装置201において、ロータ212は、シャフト210の軸方向に沿って、合計4個の焼結磁石220を備える。なお、ロータ212が備える焼結磁石の数は、複数である限り、特に限られない。例えば、ロータ212は、偶数個の焼結磁石220を有しても良い。 The rotor 212 has a plurality of sintered magnets 220. For example, in the second device 201, the rotor 212 includes a total of four sintered magnets 220 along the axial direction of the shaft 210, although it is hard to see from FIG. 7. Note that the number of sintered magnets included in the rotor 212 is not particularly limited as long as it is plural. For example, the rotor 212 may have an even number of sintered magnets 220.
図8には、第2の装置201に装着される焼結磁石220の形状の一例を概略的に示す。 FIG. 8 schematically shows an example of the shape of the sintered magnet 220 mounted on the second device 201.
図8に示した例では、焼結磁石220は、略リング形状を有する。すなわち、焼結磁石220は、相互に対向する第1の表面230および第2の表面232と、両表面230、232をつなぐ外側面236および内側面237とを有する。 In the example shown in FIG. 8, the sintered magnet 220 has a substantially ring shape. That is, the sintered magnet 220 has a first surface 230 and a second surface 232 facing each other, and an outer surface 236 and an inner surface 237 connecting the two surfaces 230, 232.
なお、ここでは、外側面236を第1の主面とし、内側面237を第2の主面とする。すなわち、焼結磁石220は、外側面236において最大の表面磁束密度が得られるものと仮定する。 Here, the outer side surface 236 is the first main surface and the inner side surface 237 is the second main surface. That is, it is assumed that the sintered magnet 220 has the maximum surface magnetic flux density on the outer surface 236.
ここで、図8に示すように、焼結磁石220は、直交する3軸(XYZ軸)で対応付けられる。すなわち、第1の表面230および第2の表面232は、XZ平面に平行であり、外側面236および内側面237は、Y方向に平行に延伸する。 Here, as shown in FIG. 8, the sintered magnets 220 are associated with each other by three axes (XYZ axes) orthogonal to each other. That is, the first surface 230 and the second surface 232 are parallel to the XZ plane, and the outer surface 236 and the inner surface 237 extend parallel to the Y direction.
前述の定義により、外側面236と内側面237の間の寸法が厚さtとなる。また、焼結磁石220では、第1の表面230および第2の表面232の間の距離Wを「幅」と規定する。 According to the above definition, the dimension between the outer side surface 236 and the inner side surface 237 is the thickness t. In the sintered magnet 220, the distance W between the first surface 230 and the second surface 232 is defined as “width”.
図9には、焼結磁石220の幅Wの略中央におけるXZ平面に平行な方向に沿った断面を模式的に示す。 FIG. 9 schematically shows a cross section along the direction parallel to the XZ plane in the approximate center of the width W of the sintered magnet 220.
図9において、断面260内の各線分は、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向を表している。また、線分の矢印は、磁化方向を表している。 In FIG. 9, each line segment in the cross section 260 represents the orientation direction of the easy axis of magnetization of the magnet material particles. Further, the arrow of the line segment represents the magnetization direction.
図9に示すように、焼結磁石220の断面260は、磁石材料粒子の磁化容易軸が「極異方性配向」された領域262を有する。前述のように、極異方性配向された領域262が認められる断面を、特に「特定断面」と称する。 As shown in FIG. 9, the cross section 260 of the sintered magnet 220 has a region 262 in which the easy axis of magnetization of the magnet material particles is “polar anisotropic orientation”. As described above, the cross section in which the polar-anisotropically oriented region 262 is recognized is particularly referred to as a “specific cross section”.
図9から明らかなように、特定断面は、XZ平面と平行である。 As is clear from FIG. 9, the specific cross section is parallel to the XZ plane.
このような特定断面を規定した場合、略リング状の焼結磁石220において、前述の「接続部分」は、第1の主面と特定断面とをつなぐ部分(第1の表面230または第2の表面232の外周となる)となる。また、「幅W」は、接続部分に垂直であり、かつ厚さtの方向に垂直な方向の寸法とも規定できる。 When such a specific cross section is defined, in the substantially ring-shaped sintered magnet 220, the above-mentioned “connecting portion” is the portion that connects the first main surface and the specific cross section (the first surface 230 or the second surface). It becomes the outer circumference of the surface 232. The "width W" can also be defined as the dimension in the direction perpendicular to the connecting portion and perpendicular to the thickness t direction.
第2の装置201に装着される各焼結磁石220は、第1の主面(すなわち外側面236)の幅方向の略中央において、「測定ライン」にわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の(1)式
磁石間偏差ばらつきP[%]=
(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100 (1)式
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下であるという特徴を有する。
Each of the sintered magnets 220 mounted on the second device 201 has the following values when the surface magnetic flux density is measured over the “measurement line” at approximately the center in the width direction of the first main surface (that is, the outer surface 236). Formula (1)
Deviation variation between magnets P [%] =
(Σ total [mT] / A total [mT]) × 100 (1) Expression
The deviation variation P between magnets represented by is less than 4%.
前述のように、「測定ライン」は、特定断面に平行な方向に沿った、第1の主面全体にわたる測定軌跡を意味する。 As described above, the “measurement line” means a measurement locus over the first main surface along a direction parallel to the specific cross section.
従って、図8および図9に示した例では、焼結磁石220における測定ラインは、外側面236の幅方向の略中央における、XZ平面に平行な面に沿った、焼結磁石220の外周一周分(正確には、外側面236から1mm離れた外周)となる。 Therefore, in the example shown in FIG. 8 and FIG. 9, the measurement line in the sintered magnet 220 is one outer circumference of the sintered magnet 220 along the plane parallel to the XZ plane at the approximate center in the width direction of the outer surface 236. Minutes (accurately, the outer circumference is 1 mm away from the outer side surface 236).
また、合計平均表面磁束密度Atotal[mT]および合計標準偏差σtotal[mT]は、前述の定義の通りである。 The total average surface magnetic flux density A total [mT] and the total standard deviation σ total [mT] are as defined above.
従って、図8および図9に示した例では、焼結磁石220の合計平均表面磁束密度Atotal[mT]は、4つの焼結磁石220において、測定ライン上の同じ位置において、表面磁束密度の絶対値を測定し、これらからその位置における平均値Bave[mT]を算定し、これを測定ライン上の全ての位置において実施し、得られた平均値Bave[mT]を合計することにより求められる。 Therefore, in the examples shown in FIGS. 8 and 9, the total average surface magnetic flux density A total [mT] of the sintered magnets 220 is the same as the surface magnetic flux density of the four sintered magnets 220 at the same position on the measurement line. By measuring the absolute values, calculating from them the mean value B ave [mT] at that position, carrying out this at all positions on the measuring line and summing the obtained mean values B ave [mT] Desired.
同様に、合計標準偏差σtotal[mT]は、4つの焼結磁石220において、前述の平均値Bave[mT]を求めるために選定した測定ライン上の各測定位置において、標準偏差σ[mT]を算定し、これを測定ライン上の全ての位置において実施し、得られた標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 Similarly, the total standard deviation σ total [mT] is the standard deviation σ [mT] in each of the four sintered magnets 220 at each measurement position on the measurement line selected to obtain the above-mentioned average value B ave [mT]. ], This is carried out at all positions on the measurement line, and the obtained standard deviation σ [mT] is summed up.
ただし、前述のように、実際の測定ラインは、第1の主面から1mm上方の空間位置に定められる。 However, as described above, the actual measurement line is set at the spatial position 1 mm above the first main surface.
また、測定ライン上の測定箇所は、一定の間隔で離間されることが好ましい。この場合、隣接する2点の測定箇所は、焼結磁石220の特定断面の中心C(図9参照)を中心とする中心角が、0.04°となるように選定される。 In addition, it is preferable that the measurement points on the measurement line be separated at regular intervals. In this case, the two adjacent measurement points are selected such that the center angle centered on the center C (see FIG. 9) of the specific cross section of the sintered magnet 220 is 0.04 °.
(1)式で表される磁石間偏差ばらつきP[%]は、モータに使用される複数の焼結磁石220における磁気特性のばらつきを表す指標として使用することができる。すなわち、P値が小さいほど、使用焼結磁石220の間で、特性のばらつきが小さいと言える。 The variation deviation P [%] between magnets represented by the equation (1) can be used as an index representing the variation in magnetic characteristics of the plurality of sintered magnets 220 used in the motor. That is, it can be said that the smaller the P value, the smaller the variation in characteristics among the used sintered magnets 220.
従って、そのような焼結磁石220を複数備えるモータでは、振動や騒音を有意に抑制することが可能になる。 Therefore, in a motor including a plurality of such sintered magnets 220, vibration and noise can be significantly suppressed.
なお、表面磁束密度の測定の際に、各焼結磁石220において、測定ライン上の測定開始点および測定の方向を定めないと、得られるデータの相互比較ができなくなる可能性がある。この場合、磁石間偏差ばらつきPの正確な評価が行えなくなってしまう。 When measuring the surface magnetic flux density, the obtained data may not be able to be compared with each other unless the measurement starting point and the measurement direction on the measurement line are determined for each sintered magnet 220. In this case, it becomes impossible to accurately evaluate the deviation variation P between the magnets.
そこで本願では、焼結磁石220の測定ライン上の測定開始点および測定方向を、以下の図10および図11に示すようにして定めることにする。図10および図11には、測定開始点および測定方向を決定する際の操作手順を模式的に示す。 Therefore, in the present application, the measurement start point and the measurement direction on the measurement line of the sintered magnet 220 will be determined as shown in FIGS. 10 and 11 below. 10 and 11 schematically show an operation procedure for determining the measurement start point and the measurement direction.
まず、測定ラインに沿って、任意に定めた測定開始点から、任意の方向に沿って、各焼結磁石220における表面磁束密度を測定する。これにより、各焼結磁石220において、図10に示すような機械角(横軸)と表面磁束密度(縦軸)の関係(以下、「取得データ」と称する)が得られる。 First, the surface magnetic flux density in each sintered magnet 220 is measured along an arbitrary direction from an arbitrarily determined measurement start point along the measurement line. As a result, in each sintered magnet 220, a relationship (hereinafter referred to as “acquired data”) between the mechanical angle (horizontal axis) and the surface magnetic flux density (vertical axis) as shown in FIG. 10 is obtained.
次に、図11に示すように、取得データにおいて、表面磁束密度を絶対値に変換したデータ(以下、「絶対値データ」と称する)を得る。絶対値データは、図10に示した測定結果をX軸に沿って折り曲げることにより得ることができる。 Next, as shown in FIG. 11, in the acquired data, data obtained by converting the surface magnetic flux density into an absolute value (hereinafter, referred to as “absolute value data”) is obtained. The absolute value data can be obtained by bending the measurement result shown in FIG. 10 along the X axis.
次に、絶対値データにおいて、最大ピークPmaxを決定する。また、定められた最大ピークPmaxの両側において、最大ピークPmaxに最近接の2つのピークを定め、それぞれを、第1ピークP1および第2ピークP2とする。また、第1ピークP1および第2ピークP2のうち、大きい方を、特定近接ピークPnに選定する。例えば、図に示した例では、第1ピークP1が特定近接ピークPnとなる。 Next, in the absolute value data, the maximum peak P max is determined. In addition, the two closest peaks to the maximum peak Pmax are defined on both sides of the determined maximum peak Pmax, and the peaks are designated as the first peak P 1 and the second peak P 2 . In addition, the larger one of the first peak P 1 and the second peak P 2 is selected as the specific proximity peak P n . For example, in the example shown in the figure, the first peak P 1 becomes the specific proximity peak P n .
なお、最大値が等しいピークが2つ以上存在する場合は、それぞれのピークにおいてX軸と囲まれた面積を求め、面積が大きい方を、最大ピークPmaxとする。 When there are two or more peaks having the same maximum value, the area surrounded by the X axis in each peak is determined, and the one having the larger area is defined as the maximum peak P max .
次に、特定近接ピークPnと最大ピークPmaxの間にある、表面磁束密度がゼロになる位置を、表面磁束密度の測定開始点とする。また、この測定開始点から最大ピークPmaxに向かう方向を、測定方向とする。 Next, a position between the specific proximity peak P n and the maximum peak P max at which the surface magnetic flux density becomes zero is set as a measurement start point of the surface magnetic flux density. Further, the direction from the measurement start point to the maximum peak P max is the measurement direction.
このようにして定められた測定開始点および測定方向に基づいて、取得データを変換し、変換データを得る。 Based on the measurement start point and the measurement direction thus determined, the acquired data is converted and converted data is obtained.
このようにして得られた変換データを使用した場合、測定ライン上の測定開始点および測定の方向を、それぞれの焼結磁石220において揃えることができる。また、これにより、磁石間偏差ばらつきPの正確な評価が可能となる。 When the conversion data obtained in this way is used, the measurement start point on the measurement line and the measurement direction can be aligned in each sintered magnet 220. Further, this makes it possible to accurately evaluate the deviation variation P between the magnets.
なお、焼結磁石の中には、その第1の主面が略平面や略円形で表せない場合もあり得る。そのような場合、測定ラインは、前述の直線軌跡および円周軌跡のうち、表面磁束密度をより安定に評価できる軌跡から選択される。 In some sintered magnets, the first main surface may not be represented by a substantially flat surface or a substantially circular shape. In such a case, the measurement line is selected from the above-described linear locus and circumferential locus that can more stably evaluate the surface magnetic flux density.
(焼結磁石220のその他の特徴)
第2の装置201に使用される焼結磁石220の材質等は、前述の焼結磁石120の場合と同様である。
(Other characteristics of the sintered magnet 220)
The material and the like of the sintered magnet 220 used in the second device 201 are the same as those of the above-described sintered magnet 120.
また、焼結磁石220の寸法は、特に限られないが、幅Wは、例えば、10mm〜150mmの範囲であっても良い。また、焼結磁石220の外径は、例えば、8mmφ〜60mmφの範囲であっても良い。さらに、焼結磁石220の厚さtは、1.5mm〜6mmの範囲であっても良い。 The size of the sintered magnet 220 is not particularly limited, but the width W may be, for example, in the range of 10 mm to 150 mm. The outer diameter of the sintered magnet 220 may be in the range of 8 mmφ to 60 mmφ, for example. Furthermore, the thickness t of the sintered magnet 220 may be in the range of 1.5 mm to 6 mm.
以上、方形状の焼結磁石120およびリング状の焼結磁石220を例に、本発明の一実施形態による特徴について説明した。しかしながら、本発明において使用される磁石の形状は、特に限られない。本発明の別の実施形態では、例えば、リング状の焼結磁石220を2分割、3分割、4分割、またはそれ以上に分割して、セグメント化された焼結磁石を使用してもよい。 The features according to the embodiment of the present invention have been described above by taking the rectangular sintered magnet 120 and the ring-shaped sintered magnet 220 as examples. However, the shape of the magnet used in the present invention is not particularly limited. In another embodiment of the present invention, for example, the ring-shaped sintered magnet 220 may be divided into two, three, four, or more, and segmented sintered magnets may be used.
また上記例では、極異方性を有する焼結磁石120、220を備えるモータ101、201を例に、本発明の一特徴について説明した。 Further, in the above example, one feature of the present invention has been described by taking the motors 101 and 201 including the sintered magnets 120 and 220 having polar anisotropy as an example.
しかしながら、本発明に係るモータに使用される磁石は、極異方性を有する焼結磁石に限定されるものではない。すなわち、本発明では、前述の(1)式で求められる磁石間ばらつきPが4%以下となる限り、「非パラレル配向」した領域を有するいかなる焼結磁石も適用することができる。 However, the magnet used in the motor according to the present invention is not limited to the sintered magnet having polar anisotropy. That is, in the present invention, any sintered magnet having a region of "non-parallel orientation" can be applied as long as the variation P between magnets obtained by the above-mentioned formula (1) is 4% or less.
ここで、非パラレル配向とは、パラレル配向以外の配向を意味する。具体的には、非パラレル配向は、結晶方位が20°以上異なる領域を有する、全ての配向を意味する。非パラレル配向には、例えば、極異方性配向およびラジアル配向などが含まれる。 Here, the non-parallel orientation means an orientation other than the parallel orientation. Specifically, the non-parallel orientation means all orientations having regions having crystal orientations different by 20 ° or more. The non-parallel orientation includes, for example, polar anisotropic orientation and radial orientation.
なお、前述の記載では、「特定断面」は、極異方性配向された領域162、262を有する断面160、260として定義された。しかしながら、以降は、極異方性配向に限らず、パラレル配向以外の配向の領域を有する断面を、広く「特定断面」と定める。 In the above description, the "specific cross section" is defined as the cross section 160, 260 having the polar anisotropically oriented regions 162, 262. However, hereinafter, not only the polar anisotropic orientation but also a cross section having a region of orientation other than the parallel orientation is broadly defined as a “specific cross section”.
従って、「非パラレル配向の領域を有する磁石」とは、「特定断面」において、結晶方位が20°以上異なる領域を有する磁石を意味する。 Therefore, “a magnet having a non-parallel orientation region” means a magnet having a region having a different crystal orientation of 20 ° or more in the “specific cross section”.
また、ある焼結磁石が非パラレル配向の領域を有するかどうかは、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction Patterns)法を用いて判定することができる。 Further, whether or not a given sintered magnet has a non-parallel orientation region can be determined by using an EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Patterns) method.
以下、図12を用いて、EBSD法により、パラレル配向/非パラレル配向を判定する方法について、具体的に説明する。 Hereinafter, a method for determining parallel alignment / non-parallel alignment by the EBSD method will be specifically described with reference to FIG.
図12には、略直方体状の焼結磁石の第1の主面に垂直な断面APを示す。なお、断面APは、モータの移動方向と平行な断面、かつ第1の主面に垂直な方向である。 FIG. 12 shows a cross section AP perpendicular to the first main surface of the substantially rectangular parallelepiped sintered magnet. The cross section AP is a cross section parallel to the moving direction of the motor and a direction perpendicular to the first main surface.
断面APが非パラレル配向の領域を有するか否かは、以下の方法で判定される:
(i)断面APにおいて、厚さ(t)方向の略中心を結ぶ線分(以下、「分断線CL」と称する)を定める。
(ii)分断線CLを8等分する各点(以下、「点CP」と称する)を定める。
(iii)各点CPにおいて、100μm×100μmの領域において、EBSD法により、磁化容易軸の配向ベクトル(最も高い頻度の方向)を測定する。焼結磁石を形成する磁石材料粒子の大きさにより、測定領域は適時選択する。各視野において、磁石材料粒子が30個以上含まれるように測定すれば、磁化容易軸の配向ベクトルを決定することができる。
(iV)全ての点CPにおける配向ベクトルを比較し、最大の角度差が20°以上である場合、その断面は、特定断面であり、非パラレル配向の領域を有すると判定する。
Whether or not the cross-section AP has regions of non-parallel orientation is determined by the following method:
(I) In the cross section AP, a line segment (hereinafter, referred to as a “dividing line CL”) that connects the substantially centers in the thickness (t) direction is determined.
(Ii) Each point that divides the dividing line CL into eight equal parts (hereinafter referred to as "point CP") is determined.
(Iii) At each point CP, in the 100 μm × 100 μm region, the orientation vector of the easy axis of magnetization (the direction with the highest frequency) is measured by the EBSD method. Depending on the size of the magnetic material particles forming the sintered magnet, the measurement area is selected at an appropriate time. If the measurement is performed so that 30 or more magnet material particles are included in each visual field, the orientation vector of the easy axis of magnetization can be determined.
(IV) The orientation vectors at all points CP are compared, and when the maximum angle difference is 20 ° or more, the cross section is determined to be a specific cross section and has a non-parallel alignment region.
なお、図8および図9に示した焼結磁石220のような、略リング状の焼結磁石の場合も、上記方法が適用できる。ただし、断面APにおいて、厚さ(t)方向の略中心を結ぶ「線分」は、「円周」となる。従って、この場合、以下の評価が実施される:
(i')断面APにおいて、厚さ(t)方向の略中心を結ぶ円周(以下、「分断線CL」と称する)を定める。
(ii')分断線CLを8等分する各点(以下、「点CP」と称する)を定める。
(iii')各点CPにおいて、100μm×100μmの領域において、EBSD法により、磁化容易軸の配向ベクトル(最も高い頻度の方向)を測定する。
(iV')全ての点CPにおける配向ベクトルを比較し、最大の角度差が20°以上である場合、その断面は、特定断面であり、非パラレル配向の領域を有すると判定する。
The above method can be applied to the case of a substantially ring-shaped sintered magnet such as the sintered magnet 220 shown in FIGS. 8 and 9. However, in the cross-section AP, the “line segment” connecting the substantially centers in the thickness (t) direction becomes the “circumference”. Therefore, in this case the following evaluations are carried out:
(I ') In the cross section AP, a circumference (hereinafter referred to as a "dividing line CL") that connects substantially centers in the thickness (t) direction is determined.
(Ii ′) Each point (hereinafter, referred to as “point CP”) that divides the dividing line CL into eight equal parts is determined.
(Iii ′) At each point CP, in the 100 μm × 100 μm region, the orientation vector (the highest frequency direction) of the easy axis of magnetization is measured by the EBSD method.
(IV ′) The orientation vectors at all points CP are compared, and when the maximum angle difference is 20 ° or more, it is determined that the cross section is a specific cross section and has a non-parallel alignment region.
このような方法で、焼結磁石におけるパラレル配向/非パラレル配向を判定することができる。 With such a method, parallel orientation / non-parallel orientation in the sintered magnet can be determined.
本発明が適用されるモータのタイプは、特に限られない。モータは、例えば、表面磁石型モータ(SPMモータ)、磁石埋込型モータ(IPMモータ)、またはリニアモータであってもよい。 The type of motor to which the present invention is applied is not particularly limited. The motor may be, for example, a surface magnet type motor (SPM motor), a magnet embedded type motor (IPM motor), or a linear motor.
このうち、SPMモータは、回転モータのうち、前述の図7に示したような、焼結磁石がロータの表面に設置された構成を有する。また、IPMモータは、回転モータのうち、焼結磁石がロータ内部に埋め込まれた構成を有する。さらに、リニアモータは、直線運動が可能な構成を有する。 Among them, the SPM motor has a structure in which a sintered magnet is installed on the surface of the rotor as shown in FIG. 7 among the rotary motors. Further, the IPM motor has a structure in which a sintered magnet is embedded in the rotor of the rotary motor. Further, the linear motor has a configuration capable of linear movement.
図13には、IPMモータの軸方向に垂直な断面を模式的に示す。また、図14には、リニアモータの移動方向に平行な断面を模式的に示す。 FIG. 13 schematically shows a cross section perpendicular to the axial direction of the IPM motor. Further, FIG. 14 schematically shows a cross section parallel to the moving direction of the linear motor.
図13に示すように、IPMモータ401は、シャフト410の回りに回転可能に設置されたロータ412と、該ロータ412を取り囲むステータ414とを有する。ステータ414には、所定の位置に、所定の巻き数のコイル418が設置されている。 As shown in FIG. 13, the IPM motor 401 has a rotor 412 rotatably installed around a shaft 410, and a stator 414 surrounding the rotor 412. The stator 414 is provided with a coil 418 having a predetermined number of turns at a predetermined position.
図13からわかるように、IPMモータ401は、焼結磁石420がロータ412の内部に埋め込まれている点で、SPMモータとは大きく異なる。 As can be seen from FIG. 13, the IPM motor 401 is significantly different from the SPM motor in that the sintered magnet 420 is embedded inside the rotor 412.
図13において、ロータ412は、4つの焼結磁石420を有する。しかしながら、ロータ412が備える焼結磁石420の数は、複数である限り、特に限られない。例えば、ロータ412は、偶数個の焼結磁石420を有しても良い。 In FIG. 13, the rotor 412 has four sintered magnets 420. However, the number of the sintered magnets 420 included in the rotor 412 is not particularly limited as long as it is plural. For example, the rotor 412 may have an even number of sintered magnets 420.
一方、図14に示すように、リニアモータ451は、直線運動が可能な構成を有する。 On the other hand, as shown in FIG. 14, the linear motor 451 has a configuration capable of linear movement.
具体的には、リニアモータ451は、可動子453と、固定子455とを備える。可動子453は、ヨーク467と、複数のコイル468とを有する。固定子455は、ベース460と、該ベース460の上に配置された複数の焼結磁石470とを有する。 Specifically, the linear motor 451 includes a mover 453 and a stator 455. The mover 453 includes a yoke 467 and a plurality of coils 468. The stator 455 has a base 460 and a plurality of sintered magnets 470 arranged on the base 460.
各種モータのうち、SPMモータおよびリニアモータでは、本発明の一実施形態の適用により、コギングトルクをより顕著に抑制することができる。これは、SPMモータおよびリニアモータでは、焼結磁石から発生する磁束がローターの電磁鋼板の影響を受けず、ステータに鎖交するためである。 Among the various motors, in the SPM motor and the linear motor, the cogging torque can be suppressed more significantly by applying the embodiment of the present invention. This is because in the SPM motor and the linear motor, the magnetic flux generated from the sintered magnet is not influenced by the electromagnetic steel plate of the rotor and is linked to the stator.
(本発明の一実施形態によるモータ群)
次に、図15を参照して本発明の別の実施形態について説明する。
(Motor group according to an embodiment of the present invention)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図15には、本発明の一実施形態によるモータ群を模式的に示す。 FIG. 15 schematically shows a motor group according to an embodiment of the present invention.
図15に示すように、本発明の一実施形態によるモータ群(以下、「第3の装置」と称する)300は、同様の形式の複数のモータ301を有する。 As shown in FIG. 15, a motor group (hereinafter, referred to as “third device”) 300 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of motors 301 of the same type.
例えば、図15に示した例では、第3の装置300は、合計10体のモータ301(301A、301B、……、301J)を備える。 For example, in the example shown in FIG. 15, the third device 300 includes a total of 10 motors 301 (301A, 301B, ..., 301J).
なお、第3の装置300に含まれるモータ301の数は、2以上である限り、特に限られない。 The number of motors 301 included in the third device 300 is not particularly limited as long as it is 2 or more.
各モータ301A〜301Jは、一つの焼結磁石(図15からは視認が難しい)を備える。 Each of the motors 301A to 301J has one sintered magnet (which is difficult to see from FIG. 15).
各モータ301A〜301Jに含まれる焼結磁石の形態は、特に限られないが、焼結磁石は、例えば、前述の図8および図9に示したようなリング状の焼結磁石220であっても良い。 The form of the sintered magnet included in each of the motors 301A to 301J is not particularly limited, but the sintered magnet is, for example, the ring-shaped sintered magnet 220 as shown in FIGS. 8 and 9 described above. Is also good.
なお、通常の場合、各焼結磁石の特定断面は、各モータ301A〜301Jの移動方向(回転面)と平行な面となる。 In addition, in a normal case, the specific cross section of each sintered magnet is a surface parallel to the moving direction (rotational surface) of each of the motors 301A to 301J.
ここで、各モータ301A〜301Jに含まれる焼結磁石は、第1の主面の幅方向の略中央において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の(1)式
磁石間偏差ばらつきP[%]=
(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100 (1)式
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下であるという特徴を有する。
Here, the sintered magnet included in each of the motors 301A to 301J has the following formula (1) when the surface magnetic flux density is measured over the measurement line in the approximate center in the width direction of the first main surface.
Deviation variation between magnets P [%] =
(Σ total [mT] / A total [mT]) × 100 (1) Expression
The deviation variation P between magnets represented by is less than 4%.
前述のように、「測定ライン」は、特定断面に平行な方向に沿った、第1の主面全体にわたる測定軌跡を意味する。 As described above, the “measurement line” means a measurement locus over the first main surface along a direction parallel to the specific cross section.
従って、各モータ301A〜301Jに含まれる焼結磁石が、前述の焼結磁石220の場合、測定ラインは、焼結磁石220の外側面236の幅方向の略中央における、XZ平面に平行な面に沿った、焼結磁石220の外周一周分(正確には、外側面236から1mm離れた外周)となる。 Therefore, when the sintered magnet included in each of the motors 301A to 301J is the above-mentioned sintered magnet 220, the measurement line is a plane parallel to the XZ plane at approximately the center in the width direction of the outer side surface 236 of the sintered magnet 220. Along the outer circumference of the sintered magnet 220 (accurately, the outer circumference is 1 mm away from the outer surface 236).
また、合計平均表面磁束密度Atotal[mT]および合計標準偏差σtotal[mT]は、前述の定義の通りである。 The total average surface magnetic flux density A total [mT] and the total standard deviation σ total [mT] are as defined above.
前述のように、(1)式で表される磁石間偏差ばらつきP[%]は、各焼結磁石における磁気特性のばらつきを表す指標として使用することができる。すなわち、P値が小さいほど、使用焼結磁石同士の間で、特性のばらつきが小さいと言える。 As described above, the variation deviation P [%] between magnets represented by the equation (1) can be used as an index representing the variation in the magnetic characteristics of each sintered magnet. That is, it can be said that the smaller the P value, the smaller the variation in characteristics between the used sintered magnets.
従って、それぞれのモータ301A〜301Jがそのような焼結磁石を備えるモータ群では、振動や騒音を有意に抑制することが可能になる。 Therefore, in a motor group in which each of the motors 301A to 301J includes such a sintered magnet, it becomes possible to significantly suppress vibration and noise.
(本発明の一実施形態による複数のモータ製品)
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
(Multiple Motor Products According to One Embodiment of the Present Invention)
Next, another embodiment of the present invention will be described.
本発明の別の実施形態では、
市販された同一の複数のモータ製品であって、
当該モータ製品は、30台以上存在し、
各モータ製品には、1または2以上の磁石が含まれ、
各磁石は、7%以下のボイド率を有し、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、複数のモータ製品が提供される。
In another embodiment of the invention,
The same multiple motor products on the market,
There are over 30 motor products,
Each motor product contains one or more magnets,
Each magnet has a void fraction of 7% or less,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
A plurality of motor products having a deviation variation P between magnets of 4% or less are provided.
なお、本願では基本的に、複数のモータ製品が「同一」かどうかは、各モータ製品またはその梱包物に付されている型番により判断される。 In the present application, whether or not a plurality of motor products are “identical” is basically determined by the model number attached to each motor product or its package.
すなわち、モータ製品の型番は、製造メーカが各種モータ製品を区別するために定める固有のラベルであり、一般に、同一の型番が付されていれば、それらは同一のモータ製品であると認定することができる。 That is, the model number of the motor product is a unique label determined by the manufacturer for distinguishing the various motor products, and generally, if the same model number is attached, it is recognized that they are the same motor product. You can
ただし、モータには減磁と呼ばれる現象がしばしば発生する。この減磁により、型番が同じであっても、磁石の表面磁束密度が変化する場合がある。そこで、本願では、型番が同一であっても、各モータ製品の誘起電圧定数を測定し、その値の一致性を確認するものとする。 However, a phenomenon called demagnetization often occurs in the motor. Due to this demagnetization, the surface magnetic flux density of the magnet may change even if the model numbers are the same. Therefore, in the present application, even if the model numbers are the same, the induced voltage constant of each motor product is measured and the matching of the values is confirmed.
同一の測定器で測定した誘起電圧定数の値が±3%の範囲内であれば、それらのモータ製品は、相互に同一であると判断される。なお、モータ製品の誘起電圧定数は、回転モータの場合は誘起電圧実効値/回転速度、リニアモータの場合は誘起電圧実効値/移動速度で定められる。 If the value of the induced voltage constant measured by the same measuring device is within ± 3%, those motor products are judged to be identical to each other. The induced voltage constant of a motor product is determined by the induced voltage effective value / rotational speed in the case of a rotary motor and the induced voltage effective value / moving speed in the case of a linear motor.
一方、モータ製品が既に駆動装置に組み込まれている場合など、モータ製品の型番が不明な場合がしばしば存在する。そのような場合、複数のモータ製品が「同一」かどうかは、モータ製品のタイプ毎に、以下のように判断される。 On the other hand, there are often cases where the model number of the motor product is unknown, such as when the motor product is already incorporated in the drive device. In such a case, whether or not a plurality of motor products are “identical” is determined as follows for each type of motor product.
(モータ製品が回転モータの場合)
モータ製品が回転モータの場合、それぞれの製品に対して、以下のような項目を評価することにより、それぞれのモータ製品が同一かどうかが判断される。
(When the motor product is a rotary motor)
When the motor product is a rotary motor, it is determined whether or not each motor product is the same by evaluating the following items for each product.
なお、回転モータは、大きく分けてステータとロータの2部品で構成されている。また、回転モータには、磁石がロータに配置されている構成と、磁石がステータ側に配置されている構成とが存在する。下記の説明では、いずれの構成においても適用可能な表現とするため、磁石が配置されている方を界磁、コイルが配置されている方を電機子と称する。 The rotary motor is roughly divided into two parts, a stator and a rotor. Further, the rotary motor has a structure in which the magnet is arranged on the rotor and a structure in which the magnet is arranged on the stator side. In the following description, in order to make the expression applicable to any of the configurations, the one in which the magnet is arranged is referred to as a field, and the one in which the coil is arranged is referred to as an armature.
[モータ]
・モータ製品の全長LA
全長LAは、モータ製品の軸方向における最大寸法を表す。ただし、形状が変化する可動部(電気エネルギ/信号を伝える端子線等)を除いた寸法とする。
・誘起電圧定数
・極数
極数は、オシロスコープ等で誘起電圧波形の周期を読み取り、モータ軸1回転あたりの周期数を2倍することで得られる。
[motor]
・ Full length LA of motor products
The total length LA represents the maximum dimension of the motor product in the axial direction. However, the dimensions are excluded from the movable portion whose shape is changed (terminal lines for transmitting electric energy / signal, etc.).
-Induced voltage constant / number of poles The number of poles can be obtained by reading the cycle of the induced voltage waveform with an oscilloscope and doubling the number of cycles per motor shaft rotation.
[電機子]
・スロット数MS
スロット数MSは、コイルを挿入するスロットの数として定められる。ただし、コアレスモータやスロットレスモータの場合は測定不要とする。
・電機子の界磁と対向する面までの距離が最短となる位置での直径DS
直径DSは、電機子をモータ軸方向から見たときに、モータ軸の中心と、電機子の最も界磁側に突出している位置とを結ぶ線分の長さを2倍することにより求められる。
・ティース幅WT(WT1、WT2)
ティース幅WTは、隣接するスロット同士の間の直線距離を意味する。なお、通常、係る距離は、スロットの外周側と内周側とで変化する。従って、スロットの外周側における隣接するスロット同士の間の直線距離をWT1とし、スロットの内周側における隣接するスロット同士の間の直線距離をWT2と定める。ただし、コアレスモータやスロットレスモータの場合は測定不要とする。
・コイルの総数NC
・擬似溝の有無
擬似溝とは、電機子の界磁対向面上に存在する切り欠き溝を意味する。ただし、コアレスモータやスロットレスモータの場合は測定不要とする。
[Armature]
・ Number of slots MS
The number of slots MS is defined as the number of slots into which the coil is inserted. However, measurement is not required for coreless motors and slotless motors.
・ Diameter DS at the position where the distance to the surface of the armature facing the field is the shortest
The diameter DS is obtained by doubling the length of a line segment that connects the center of the motor shaft and the position of the armature projecting to the most field side when the armature is viewed from the motor axis direction. ..
・ Teeth width WT (WT1, WT2)
The tooth width WT means a linear distance between adjacent slots. In addition, normally, the distance changes between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the slot. Therefore, the straight line distance between the adjacent slots on the outer peripheral side of the slot is defined as WT1, and the straight line distance between the adjacent slots on the inner peripheral side of the slot is defined as WT2. However, measurement is not required for coreless motors and slotless motors.
・ Total number of coils NC
-Presence or absence of pseudo groove A pseudo groove means a notched groove existing on the field facing surface of the armature. However, measurement is not required for coreless motors and slotless motors.
[界磁]
・磁石の数
・磁石のモータ軸方向の長さLM
・界磁の電機子と対向する面までの距離が最短となる位置での直径DR
直径DRは、界磁をモータ軸方向から見たときに、モータ軸の中心と、界磁の最も電機子側に突出している位置とを結ぶ線分の長さを2倍することにより求められる。
[Field]
・ Number of magnets ・ Length of magnet in the motor axis direction LM
· Diameter DR at the position where the distance to the surface of the field facing the armature is the shortest
The diameter DR is obtained by doubling the length of a line segment that connects the center of the motor shaft and the position of the field most protruding toward the armature when the field magnet is viewed from the motor axis direction. ..
図16〜図19には、一例として、各タイプのモータ製品における上記評価項目の一部を模式的に示す。 16 to 19 schematically show, as an example, some of the evaluation items in each type of motor product.
図16には、磁石が回転するインナーロータ型の回転モータの断面を示す。図17には、コイルが回転するアウターロータ型の回転モータの断面を示す。図18には、磁石が回転するアウターロータ型の回転モータの断面を示す。図19には、コイルが回転するインナーロータ型の回転モータの断面を示す。 FIG. 16 shows a cross section of an inner rotor type rotary motor in which a magnet rotates. FIG. 17 shows a cross section of an outer rotor type rotary motor in which a coil rotates. FIG. 18 shows a cross section of an outer rotor type rotary motor in which a magnet rotates. FIG. 19 shows a cross section of an inner rotor type rotary motor in which a coil rotates.
なお、これらの図において、参照符号GMは、擬似溝を表す。 In these figures, the reference numeral GM represents a pseudo groove.
(モータ製品がリニアモータの場合)
モータ製品がリニアモータの場合、それぞれの製品に対して、以下のような項目を評価することにより、それぞれのモータ製品が同一かどうかが判断される。
(When the motor product is a linear motor)
When the motor product is a linear motor, it is determined whether or not each motor product is the same by evaluating the following items for each product.
なお、リニアモータは、大きく分けて可動子と固定子の2部品で構成されている。また、リニアモータは、磁石が可動子に配置されている構成と、磁石が固定子に配置されている構成とが存在する。下記の説明では、いずれの構成においても適用可能な表現とするため、磁石が配置されている方を界磁、コイルが配置されている方を電機子と称する。 The linear motor is roughly divided into two parts, a mover and a stator. Further, the linear motor has a structure in which the magnet is arranged in the mover and a structure in which the magnet is arranged in the stator. In the following description, in order to make the expression applicable to any of the configurations, the one in which the magnet is arranged is referred to as a field, and the one in which the coil is arranged is referred to as an armature.
[モータ]
・モータ製品の全長LA
全長LAは、モータ製品の可動方向に対し垂直、かつ、電機子と界磁との対向面に平行な方向の電機子最大寸法を表す。ただし、形状が変化する可動部(電気エネルギ/信号を伝える端子線等)を除いた寸法とする。
・誘起電圧定数
[電機子]
・スロット数MS
スロット数MSは、可動方向において、可動子の可動方向に沿った全長に完全に覆いかぶさっている範囲のスロットの総数として定められる。ただし、コアレスモータやスロットレスモータの場合は測定不要とする。
・コイル間のピッチPA
コイル間のピッチPAとは、輪を形成している1束のコイルにおいて、可動方向におけるコイル間距離の中央を開始点とし、別の輪を形成している隣の1束のコイルでのコイル間距離中央を終了点とした時の、2点間の距離寸法を指す。ただし、可動方向における可動子の可動方向全長に完全に覆いかぶさっている範囲において、同一の測定箇所が複数ある場合には、全てを測定し、その平均値をとるものとする。
・コイルの総数NC
コイルの総数NCは、可動方向における可動子の可動方向全長に完全に覆いかぶさっている範囲内のコイルの合計本数として定められる。
[motor]
・ Full length LA of motor products
The total length LA represents the maximum size of the armature in the direction perpendicular to the moving direction of the motor product and parallel to the facing surface between the armature and the field. However, the dimensions are excluded from the movable portion whose shape is changed (terminal lines for transmitting electric energy / signal, etc.).
・ Induced voltage constant [armature]
・ Number of slots MS
The number of slots MS is defined as the total number of slots in the movable direction that completely cover the entire length of the mover in the movable direction. However, measurement is not required for coreless motors and slotless motors.
・ Pitch PA between coils
The pitch PA between the coils is a coil in one bundle of coils forming a ring, with the center of the distance between the coils in the movable direction as a starting point, and a coil of one bundle of adjacent coils forming another ring. It refers to the distance dimension between two points when the middle point is the end point. However, if there are a plurality of identical measurement points in a range that covers the entire length of the movable element in the movable direction in the movable direction, all of them are measured and the average value is taken.
・ Total number of coils NC
The total number NC of coils is defined as the total number of coils within a range that completely covers the entire length in the movable direction of the mover in the movable direction.
[界磁]
・磁石の数
磁石の数は、可動方向において、可動子の可動方向に沿った全長に完全に覆いかぶさっている範囲の磁石数とする。
・磁石の長さLM
磁石の長さLMは、可動方向に対し垂直、かつ、電機子と界磁との対向面に平行な方向の磁石寸法を表す。ただし、可動方向において、可動子の可動方向に沿った全長に完全に覆いかぶさっている範囲内に、複数の磁石がある場合には、全てを測定し、その平均値をとるものとする。
・磁石間のピッチPB
磁石間のピッチPBとは、可動方向における1つの磁石の幅寸法の中央を開始点とし、隣の1つの磁石の幅の中央を終了点とした時の、2点間の距離寸法を指す。ただし、可動方向における可動子の可動方向全長に完全に覆いかぶさっている範囲において、同一の測定箇所が複数ある場合には、全てを測定し、その平均値をとるものとする。
[Field]
-Number of magnets The number of magnets shall be the number of magnets that completely cover the entire length of the mover in the moving direction.
・ Magnet length LM
The magnet length LM represents the magnet size in the direction perpendicular to the movable direction and parallel to the facing surface of the armature and the field. However, in the movable direction, if there are a plurality of magnets within a range that completely covers the entire length of the movable element in the movable direction, all the magnets are measured and the average value thereof is taken.
・ Pitch PB between magnets
The pitch PB between the magnets refers to the distance dimension between two points when the center of the width dimension of one magnet in the movable direction is the starting point and the center of the width of one adjacent magnet is the ending point. However, if there are a plurality of identical measurement points in a range that covers the entire length of the movable element in the movable direction in the movable direction, all of them are measured and the average value is taken.
図20〜図23には、一例として、各タイプのリニアモータ製品における上記評価項目(の一部)を模式的に示す。 20 to 23 schematically show (part of) the above evaluation items in each type of linear motor product as an example.
図20には、コア付きムービングコイル型のリニアモータの断面を示す。図21には、コア付きムービングマグネット型のリニアモータの断面を示す。図22には、コアレスムービングコイル型のリニアモータの断面を示す。図23には、コアレスムービングマグネット型のリニアモータの断面を示す。 FIG. 20 shows a cross section of a moving coil type linear motor with a core. FIG. 21 shows a cross section of a moving magnet type linear motor with a core. FIG. 22 shows a cross section of a coreless moving coil type linear motor. FIG. 23 shows a cross section of a coreless moving magnet type linear motor.
以上のように、各モータ製品において、これらの項目を評価し、全ての項目が一致する場合、各モータ製品は同一であると判断される。 As described above, in each motor product, these items are evaluated, and if all the items match, it is determined that each motor product is the same.
ただし、上記項目のうち、モータ製品の全長LA、電機子の直径DS、ティース幅WT1、WT2、磁石のモータ軸方向の長さLM、界磁の直径DR、コイル間ピッチ、磁石の長さLM、および磁石間のピッチには、寸法誤差が含まれる。 However, among the above items, the total length LA of the motor product, the armature diameter DS, the tooth widths WT1 and WT2, the magnet axial length LM, the field diameter DR, the coil pitch, and the magnet length LM. , And the pitch between the magnets includes a dimensional error.
従って、これらの項目は、JIS B 0405に準拠した公差範囲(公差等級:粗級)内であれば、相互に一致していると判断される。 Therefore, these items are judged to be in agreement with each other if they are within the tolerance range (tolerance class: coarse grade) according to JIS B 0405.
また、誘起電圧定数は、同一の測定器で測定した値が±3%の範囲内であれば、相互に一致していると判断される。 Further, the induced voltage constants are determined to be in agreement with each other if the values measured by the same measuring device are within ± 3%.
(適用例)
本発明の一実施形態によるモータおよびモータ群は、各種駆動装置などに適用することができる。駆動装置は、例えば、リニアモータ、回転電動機、および多関節を有するロボット等であっても良い。
(Application example)
The motor and the motor group according to the embodiment of the present invention can be applied to various drive devices and the like. The drive device may be, for example, a linear motor, a rotary electric motor, a robot having multiple joints, or the like.
なお、本発明は、回転電動機およびリニアモータのような一般的な駆動装置に加えて、磁石を用いた磁気応用製品、例えば、ガルバノスキャナ用アクチュエータおよび磁気冷凍装置等にも適用することができる。 The present invention can be applied not only to general drive devices such as rotary electric motors and linear motors, but also to magnetic application products using magnets, such as galvano-scanner actuators and magnetic refrigeration devices.
(焼結磁石の製造方法)
次に、図24を参照して、前述のような特徴を有する焼結磁石の製造方法の一例について説明する。
(Sintered magnet manufacturing method)
Next, with reference to FIG. 24, an example of a method for manufacturing a sintered magnet having the above-described features will be described.
図24には、焼結磁石の製造方法のフローを模式的に示す。 FIG. 24 schematically shows the flow of the method for manufacturing a sintered magnet.
図24に示すように、焼結磁石の製造方法は、
(1)磁石用原料合金を微粉砕して、磁石材料粒子を得る工程(工程S110)と、
(2)磁石材料粒子を含む成形体を形成する工程(工程S120)と、
(3)成形体に環状磁場の一部を印加して、磁石材料粒子の磁化容易軸を極異方性配向させる工程(工程S130)と、
(4)成形体を仮焼して、仮焼体を得る工程(工程S140)と、
(5)仮焼体を加圧しながら焼結して、焼結体を得る工程(工程S150)と、
(6)焼結体を着磁させる工程(工程S160)と、
を有する。
As shown in FIG. 24, the method for manufacturing a sintered magnet is
(1) a step of finely pulverizing a raw material alloy for magnets to obtain magnet material particles (step S110),
(2) a step of forming a compact containing magnet material particles (step S120),
(3) a step of applying a part of an annular magnetic field to the compact to orient the easy axis of magnetization of the magnet material particles to polar anisotropy (step S130),
(4) a step of calcining the molded body to obtain a calcined body (step S140),
(5) A step of sintering the calcined body under pressure to obtain a sintered body (step S150),
(6) A step of magnetizing the sintered body (step S160),
Have.
以下、各工程について説明する。なお、以下の説明では、一例として、前述の焼結磁石120を例に、その製造方法について説明する。 Hereinafter, each step will be described. In the following description, the manufacturing method of the sintered magnet 120 will be described as an example.
(工程S110)
まず、磁石用原料合金が微粉砕処理され、磁石材料粒子が形成される。
(Step S110)
First, the raw material alloy for a magnet is finely pulverized to form magnet material particles.
磁石用原料合金は、例えば、ネオジウム−鉄−ボロン系合金である。微粉砕処理は、例えばジェットミル粉砕装置により実施されても良い。微粉砕処理後の磁石材料粒子の中心粒子径は、例えば、1μm〜5μmである。 The raw material alloy for magnets is, for example, a neodymium-iron-boron-based alloy. The fine pulverization process may be carried out by, for example, a jet mill pulverizer. The center particle size of the magnet material particles after the fine pulverization treatment is, for example, 1 μm to 5 μm.
(工程S120)
次に、得られた磁石材料粒子が高分子樹脂と混合され、混練物が形成される。
(Step S120)
Next, the obtained magnet material particles are mixed with a polymer resin to form a kneaded product.
高分子樹脂としては、例えば、解重合性のあるポリマーが使用されても良い。そのようなポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン(PIB)、イソプレンの重合体であるポリイソプレン(イソプレンゴム、IR)、ポリプロピレン、α−メチルスチレンを重合させたポリ(α−メチルスチレン)、ポリエチレン、1,3−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン(ブタジエンゴム、BR)、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体(SIS)、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム(IIR)、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)、スチレンとエチレン、ブタジエンの共重合体であるスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SEBS)、スチレンとエチレン、プロピレンの共重合体であるスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)、エチレンとプロピレンの共重合体であるエチレン-プロピレン共重合体(EPM)、エチレン、プロピレンとともにジエンモノマーを共重合させたEPDM、2−メチル−1−ペンテンの重合体である2−メチル−1−ペンテン重合樹脂、2−メチル−1−ブテンの重合体である2−メチル−1−ブテン重合樹脂等が挙げられる。 As the polymer resin, for example, a depolymerizable polymer may be used. Examples of such a polymer include polyisobutylene (PIB) which is a polymer of isobutylene, polyisoprene (isoprene rubber, IR) which is a polymer of isoprene, polypropylene, and poly (α-methylstyrene) obtained by polymerizing α-methylstyrene. Styrene), polyethylene, polybutadiene (butadiene rubber, BR) which is a polymer of 1,3-butadiene, polystyrene which is a polymer of styrene, and styrene-isoprene block copolymer (SIS) which is a copolymer of styrene and isoprene. Butyl rubber (IIR) which is a copolymer of isobutylene and isoprene, styrene-butadiene block copolymer (SBS) which is a copolymer of styrene and butadiene, and styrene-ethylene- which is a copolymer of styrene and ethylene and butadiene. Butadiene-styrene copolymer Polymer (SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer (SEPS) which is a copolymer of styrene, ethylene and propylene, ethylene-propylene copolymer (EPM) which is a copolymer of ethylene and propylene, ethylene EPDM prepared by copolymerizing a diene monomer with propylene, 2-methyl-1-pentene polymer resin which is a polymer of 2-methyl-1-pentene, and 2-methyl- which is a polymer of 2-methyl-1-butene. 1-butene polymerization resin etc. are mentioned.
なお、高分子樹脂として用いるポリマーは、酸素原子および/もしくは窒素原子を含むモノマーの重合体または共重合体(例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等)を、少量含んでも良い。ただし、酸素原子および窒素原子を含まないポリマーが好ましい。 The polymer used as the polymer resin may contain a small amount of a polymer or copolymer of a monomer containing an oxygen atom and / or a nitrogen atom (for example, polybutyl methacrylate or polymethyl methacrylate). However, a polymer containing no oxygen atom and nitrogen atom is preferable.
高分子樹脂は、例えば、磁石材料粒子と高分子樹脂の合計量に対する高分子樹脂の比率(「高分子樹脂混合量」と称する)が、1wt%〜20wt%となるように添加される。高分子樹脂混合量は、2wt%〜15wt%であることが好ましく、2wt%〜10wt%であることがより好ましく、3wt%〜6wt%であることがさらに好ましい。 The polymer resin is added so that the ratio of the polymer resin to the total amount of the magnet material particles and the polymer resin (referred to as “polymer resin mixed amount”) is 1 wt% to 20 wt%, for example. The mixing amount of the polymer resin is preferably 2 wt% to 15 wt%, more preferably 2 wt% to 10 wt%, and further preferably 3 wt% to 6 wt%.
次に、得られた混練物が成形され、成形体が形成される。 Next, the obtained kneaded material is molded to form a molded body.
(工程S130)
次に、成形体に環状磁場の一部が印加される。これにより、成形体内の磁石材料粒子の磁化容易軸が、極異方性配向される。
(Step S130)
Next, a part of the annular magnetic field is applied to the molded body. As a result, the easy axis of magnetization of the magnet material particles in the molded body is oriented in polar anisotropy.
この工程には、多層コイルと高容量コンデンサーとを備えるパルス磁場発生装置が使用される。極異方性配向は、大容量コンデンサーに蓄えた電流を瞬間的に多層コイルに流し、特定断面に平行な方向に磁場を印加することによって実現できる。この際の最大電流は、例えば、8kA〜16kAであり、パルス幅は、例えば、0.3ミリ秒〜10ミリ秒である。環状パルス磁場印加は、複数回行っても良い。 In this step, a pulsed magnetic field generator including a multilayer coil and a high capacity capacitor is used. The polar anisotropic orientation can be realized by instantaneously flowing a current stored in a large-capacity capacitor through a multilayer coil and applying a magnetic field in a direction parallel to a specific cross section. The maximum current at this time is, for example, 8 kA to 16 kA, and the pulse width is, for example, 0.3 msec to 10 msec. The annular pulse magnetic field may be applied multiple times.
また、前記極異方性配向する工程は、磁石材料粒子と高分子樹脂とが混合された混合物のパルス磁場を印加する温度での溶融粘度が900Pa・s以下になる温度で実施され、更に好ましくは700Pa・s以下、特に好ましくは300Pa・s以下である。300Pa・s以下とすることで磁場印加回数が1回であっても配向度を93%以上とすることが可能である。ここで、溶融粘度は、せん断速度243s−1、キャピラリ長さL/キャピラリ内径D=1/10で測定した。印加されるパルス磁場強度は2T以上が好ましく、より好ましくは3T以上である。前記磁場強度で配向を行うことで、混合物であっても配向度を高めることができる。 Further, the step of orienting with polar anisotropy is performed at a temperature at which a melt viscosity of a mixture of a mixture of magnet material particles and a polymer resin at a pulse magnetic field is 900 Pa · s or less, and more preferably Is 700 Pa · s or less, particularly preferably 300 Pa · s or less. When it is 300 Pa · s or less, the orientation degree can be 93% or more even if the magnetic field is applied once. Here, the melt viscosity was measured at a shear rate of 243 s −1 and a capillary length L / capillary inner diameter D = 1/10. The applied pulse magnetic field strength is preferably 2T or more, more preferably 3T or more. By performing the orientation with the magnetic field strength, the degree of orientation can be increased even with a mixture.
(工程S140)
次に、成形体が仮焼成され、成形体に含まれる高分子樹脂成分が除去される。
(Step S140)
Next, the molded body is pre-baked to remove the polymer resin component contained in the molded body.
仮焼成処理は、例えば、還元性雰囲気下で、成形体を400℃〜600℃に加熱することにより実施される。還元性雰囲気は、水素を含んでも良い。 The calcination treatment is carried out, for example, by heating the molded body to 400 ° C to 600 ° C in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere may contain hydrogen.
仮焼成処理後に、仮焼体が得られる。 After the calcination treatment, a calcinated body is obtained.
(工程S150)
次に、仮焼体が焼結処理され、焼結体が形成される。焼結処理は、仮焼体を加圧した状態で実施される。
(Step S150)
Next, the calcined body is sintered to form a sintered body. The sintering process is performed in a state where the calcined body is pressurized.
仮焼体に印加される圧力は、例えば3MPa〜20MPaである。焼成温度は、例えば700℃〜1000℃の範囲である。仮焼体に印加される圧力の方向は、後に特定断面が得られる面に対して垂直な方向である。例えば、図2に示した焼結磁石120では、圧力印加方向は、Y方向である。 The pressure applied to the calcined body is, for example, 3 MPa to 20 MPa. The firing temperature is, for example, in the range of 700 ° C to 1000 ° C. The direction of the pressure applied to the calcined body is a direction perpendicular to the plane where a specific cross section will be obtained later. For example, in the sintered magnet 120 shown in FIG. 2, the pressure application direction is the Y direction.
焼結処理には、例えばホットプレス焼結法、またはSPS焼結等が用いられても良い。これらの方法では、前述の工程で得られた磁石材料粒子の極異方性配向を、焼結後も維持することができる。 For the sintering treatment, for example, a hot press sintering method, SPS sintering or the like may be used. According to these methods, the polar anisotropic orientation of the magnet material particles obtained in the above-mentioned step can be maintained even after sintering.
(工程S160)
次に、得られた焼結体が着磁処理される。
(Step S160)
Next, the obtained sintered body is magnetized.
この着磁処理では、工程S130で使用した装置と同様の装置を使用することができる。 In this magnetizing process, the same device as that used in step S130 can be used.
これにより、焼結磁石120のような磁石を製造することができる。 Thereby, a magnet such as the sintered magnet 120 can be manufactured.
以上、略直方体形状の焼結磁石120を例に、その製造方法について説明した。しかしながら、上記製造方法は、略リング状の焼結磁石220の製造にも適用可能であることは、当業者には明らかである。 The manufacturing method of the sintered magnet 120 having a substantially rectangular parallelepiped shape has been described above as an example. However, it is obvious to those skilled in the art that the above manufacturing method can be applied to the manufacturing of the substantially ring-shaped sintered magnet 220.
なお、工程S150において、リング状の仮焼体を焼結処理する場合、特に、加圧焼結処理が好ましい。 When the ring-shaped calcined body is sintered in step S150, pressure sintering is particularly preferable.
図25には、リング状の仮焼体の加圧焼結処理に使用され得る冶具の一構成を模式的に示す。 FIG. 25 schematically shows a configuration of a jig that can be used for pressure sintering of a ring-shaped calcined body.
図25に示すように、この冶具900は、中央型910と、上部ピン920と、下部ピン930と、中心棒940とを備える。中央型910は、グラファイトで構成され、上部ピン920、下部ピン930および中心棒940は、ステンレス鋼で構成される。 As shown in FIG. 25, this jig 900 includes a central mold 910, an upper pin 920, a lower pin 930, and a center rod 940. The center mold 910 is made of graphite, and the upper pin 920, the lower pin 930 and the center rod 940 are made of stainless steel.
この冶具900を用いて加圧焼結処理を行う場合、まず、リング状の仮焼体950が中心棒940に貫通された状態で、中央型910の内部に配置される。 When performing the pressure sintering process using this jig 900, first, the ring-shaped calcined body 950 is placed inside the central mold 910 with the center rod 940 penetrated.
次に、冶具900全体が高温に加熱される。加熱温度は、例えば、900℃〜1050℃の範囲である。 Next, the entire jig 900 is heated to a high temperature. The heating temperature is, for example, in the range of 900 ° C to 1050 ° C.
仮焼体950が所定の温度に達した後、上部ピン920を所定の圧力で押し下げることにより、仮焼体950が加圧焼結される。 After the calcined body 950 has reached a predetermined temperature, the calcined body 950 is pressure-sintered by pushing down the upper pin 920 with a predetermined pressure.
なお、この冶具900を使用する場合、冶具900の仮焼体950と接触する部位に、予め離型材を塗布しておくことが好ましい。これにより、処理後の焼結磁石を冶具900から取り出すことが容易になる。 In addition, when using this jig 900, it is preferable to apply a release material in advance to the part of the jig 900 that contacts the calcined body 950. This makes it easy to take out the sintered magnet after the treatment from the jig 900.
特に、離型材は、仮焼体950から遠い順に、第1の離型材と第2の離型材の2層構造とすることが好ましい。 In particular, the mold release material preferably has a two-layer structure of a first mold release material and a second mold release material in the order of increasing distance from the calcined body 950.
第1の離型材は、第2の離型材と冶具900の構成部材との間の密着性を高めるために使用される。また、第2の離型材は、仮焼体950が冶具900の部材に固着することを抑制するために使用される。 The first release material is used to enhance the adhesion between the second release material and the constituent members of the jig 900. The second release material is used to prevent the calcined body 950 from sticking to the member of the jig 900.
第1の離型材は、窒化ホウ素粒子および樹脂成分を含む。第1の離型材は、さらに、アルミナ粒子を含んでもよい。樹脂成分は、第1の離型材の全重量に対して、15%〜25%の範囲で添加される。樹脂成分は、熱分解開始温度が180℃以上200℃以下であり、熱分解終了温度が250℃以下のものから選定される。第1の離型材は、室温で10MPa以上のせん断強度を有する。 The first release material contains boron nitride particles and a resin component. The first release material may further include alumina particles. The resin component is added in the range of 15% to 25% with respect to the total weight of the first release material. The resin component is selected from those having a thermal decomposition start temperature of 180 ° C. or higher and 200 ° C. or lower and a thermal decomposition end temperature of 250 ° C. or lower. The first release material has a shear strength of 10 MPa or more at room temperature.
第2の離型材は、窒化ホウ素粒子および樹脂成分を含む。樹脂成分は、第2の離型材の全重量に対して、2%〜10%の範囲で添加される。樹脂成分は、熱分解開始温度が250℃以上であり、熱分解終了温度が400℃以下のものから選定される。第2の離型材は、室温で0.5MPa以下のせん断強度を有する。 The second release material contains boron nitride particles and a resin component. The resin component is added in the range of 2% to 10% with respect to the total weight of the second release material. The resin component is selected from those having a thermal decomposition start temperature of 250 ° C. or higher and a thermal decomposition end temperature of 400 ° C. or lower. The second release material has a shear strength of 0.5 MPa or less at room temperature.
なお、樹脂成分量や樹脂成分の熱分解温度は、Discovery TGA(TA Instruments社製)を使用して測定することができる。具体的には、離型材中の揮発性溶剤がない状態で、以下の分析条件が適用される:
試料量:約10mg
雰囲気ガス:空気
容器:白金製容器
温度プログラム:室温から1000℃に加熱
昇温速度:10℃/min
分解開始温度・分解終了温度は、JIS K7120を参考に算出される。
The amount of the resin component and the thermal decomposition temperature of the resin component can be measured by using Discovery TGA (manufactured by TA Instruments). Specifically, the following analytical conditions apply in the absence of volatile solvents in the release material:
Sample amount: about 10mg
Atmospheric gas: Air container: Platinum container temperature program: Heating from room temperature to 1000 ° C Heating rate: 10 ° C / min
The decomposition start temperature and the decomposition end temperature are calculated with reference to JIS K7120.
具体的には、測定開始後のベースラインとTG曲線の最大勾配接線との交点温度を分解開始温度とし、TG曲線の最大勾配接線と重量減少終了域の接線との交点温度を分解終了温度とした。また、750℃の残渣量を灰分とし、重量減少割合を樹脂成分量とした。 Specifically, the temperature at the intersection of the baseline after the start of measurement and the maximum tangent line of the TG curve is set as the decomposition start temperature, and the temperature at the intersection of the maximum slope tangent line of the TG curve and the tangent line of the weight reduction end region is set as the decomposition end temperature. did. Further, the amount of residue at 750 ° C. was taken as ash, and the weight reduction rate was taken as the amount of resin component.
また、離型材せん断強度装置は、SAICAS DN−20型(ダイプラウィンテス社製)を使用して測定することができる。具体的には、離型材中の揮発性溶剤がない状態で、以下の分析条件が適用される:
刃幅;1mm(単結晶ダイヤモンド)
すくい角;10°
水平速度;10μm/sec
垂直速度;0.5μm/sec
上記条件において、試料表面から斜め切削を行い、得られた水平荷重・変位曲線から、以下の式により、せん断強度および剥離強度が算出される:
せん断強度(Pa)=水平荷重(kN)/(2×せん断断面積(m2)×cotφ)
ここで、φは、せん断角(45°)である。また、Wは刃幅(m)であり、dは垂直変位(m)であり、せん断断面積(m2)はW×dで表される。
Further, the release material shear strength device can be measured by using SAICAS DN-20 type (manufactured by Daipla Wintes). Specifically, the following analytical conditions apply in the absence of volatile solvents in the release material:
Blade width: 1 mm (single crystal diamond)
Rake angle; 10 °
Horizontal speed: 10 μm / sec
Vertical speed: 0.5 μm / sec
Under the above conditions, diagonal cutting was performed from the sample surface, and the shear strength and the peel strength were calculated from the obtained horizontal load / displacement curves by the following formulas:
Shear strength (Pa) = horizontal load (kN) / (2 × shear cross-sectional area (m 2 ) × cotφ)
Here, φ is a shear angle (45 °). W is the blade width (m), d is the vertical displacement (m), and the shear cross-sectional area (m 2 ) is W × d.
このような2層構造の離型材を使用した場合、加圧焼結処理の際の摺動抵抗が低下し、割れなどを発生させずに、仮焼体950の焼結を行う可能となる。また、摺動抵抗の低下により、仮焼体950の配向の乱れも抑制できる。その結果、得られる焼結磁石毎のばらつきを、よりいっそう低減することができる。 When such a release material having a two-layer structure is used, sliding resistance at the time of pressure sintering processing is lowered, and it becomes possible to sinter the calcined body 950 without causing cracks or the like. Further, due to the reduction of the sliding resistance, the disorder of the orientation of the calcined body 950 can be suppressed. As a result, the variation among the obtained sintered magnets can be further reduced.
また、前述の2層構造の離型材を使用することにより、仮焼体950が不純物で汚染される可能性が低減される。従って、焼結を阻害する要因が排除され、焼結不足を回避することができる。 Further, the use of the above-mentioned two-layer structure release material reduces the possibility that the calcined body 950 is contaminated with impurities. Therefore, the factor that hinders sintering is eliminated, and insufficient sintering can be avoided.
その結果、得られる焼結磁石のボイド率を有意に低減することができる。 As a result, the void ratio of the obtained sintered magnet can be significantly reduced.
なお、このような加圧焼結処理装置および方法は、略直方体形状の仮焼体にも適用することができる。ただし、この場合、冶具900において、図25に示した中心棒940を有さないものが使用される。 It should be noted that such a pressure sintering apparatus and method can be applied to a substantially rectangular parallelepiped calcined body. However, in this case, the jig 900 that does not have the center rod 940 shown in FIG. 25 is used.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
(磁石間偏差ばらつきPの評価)
以下の方法により製造した焼結磁石を用いて、磁石間偏差ばらつきPを評価した。
(Evaluation of deviation P between magnets)
The deviation variation P between magnets was evaluated using the sintered magnet manufactured by the following method.
(例1)
前述の製造方法により、焼結磁石を製造した。
(Example 1)
A sintered magnet was manufactured by the manufacturing method described above.
まず、Nd−Fe−B系合金(Nd:25.25wt%、Pr:6.75wt%、B:1.01wt%、Ga:0.13wt%、Nb:0.2wt%、Co:2.0wt%、Cu:0.13wt%、Al:0.1wt%、残部Fe、その他不可避不純物を含む)を微粉砕して、磁石材料粒子を形成した。粉砕処理には、ジェットミル粉砕装置を使用した。得られた磁石材料粒子の中心粒子径は、約3μmであった。 First, Nd-Fe-B based alloy (Nd: 25.25 wt%, Pr: 6.75 wt%, B: 1.01 wt%, Ga: 0.13 wt%, Nb: 0.2 wt%, Co: 2.0 wt. %, Cu: 0.13 wt%, Al: 0.1 wt%, balance Fe, and other unavoidable impurities) were pulverized to form magnet material particles. A jet mill grinding device was used for the grinding process. The center particle diameter of the obtained magnet material particles was about 3 μm.
次に、得られた磁石材料粒子に、スチレン・ブタジエンブロックコポリマー(SBS樹脂)と、オイル成分である1−オクタデシンおよび1−オクタデセンとを混合し、混練物を調製した。高分子樹脂混合量は、磁石材料粒子100重量部に対して、4重量部とし、1−オクタデシンを1.5重量部、1−オクタデセンを4.5重量部とした。その後、混練物を長さ21.2mm×幅32mm×厚さ4.3mmの寸法の金型に充填して成形することにより、成形体を調製した。 Next, the obtained magnet material particles were mixed with styrene / butadiene block copolymer (SBS resin) and 1-octadecine and 1-octadecene as oil components to prepare a kneaded product. The amount of the polymer resin mixed was 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic material particles, 1-octadecine was 1.5 parts by weight, and 1-octadecene was 4.5 parts by weight. Thereafter, the kneaded product was filled into a mold having a size of 21.2 mm in length × 32 mm in width × 4.3 mm in thickness and molded to prepare a molded body.
次に、前述の方法で、成形体に環状磁場の一部を印加した。環状磁場は、パルス電流によって生じるパルス磁場とした。パルス電流は、コイルに接続されたコンデンサ(容量1000μF)に1300Vの充電電圧を印加しておき、このコンデンサを放電することにより発生させた。パルス電流のパルス幅は、0.7msであり、パルス電流は、12.2kAであった。パルス磁場印加後の成形体温度は120℃であった。 Next, a part of the annular magnetic field was applied to the molded body by the method described above. The annular magnetic field was a pulse magnetic field generated by a pulse current. The pulse current was generated by applying a charging voltage of 1300 V to a capacitor (capacity 1000 μF) connected to the coil and discharging this capacitor. The pulse width of the pulse current was 0.7 ms, and the pulse current was 12.2 kA. The temperature of the molded body after applying the pulsed magnetic field was 120 ° C.
これにより、成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が極異方性配向され、長さと厚さで表される面が特定断面となった。 As a result, the easy axis of magnetization of the magnet material particles contained in the molded body was oriented in polar anisotropy, and the plane represented by the length and the thickness became the specific cross section.
次に、成形体を0.8MPaの加圧水素雰囲気下、500℃で仮焼処理し、仮焼体を得た。 Next, the compact was calcined in a pressurized hydrogen atmosphere of 0.8 MPa at 500 ° C. to obtain a calcined body.
次に、得られた仮焼体をグラファイト型に充填した。また、この型を10MPaで加圧した状態で、1000℃まで加熱し、仮焼体を焼結させた。これにより、長さ21.2mm、幅16mm、厚さ4.3mmの焼結体を形成した。その後、研削を行い、長さ20mm、幅15mm、厚さ4mmの寸法とした。 Next, the obtained calcined body was filled in a graphite mold. In addition, the calcinated body was sintered by heating the mold to 1000 ° C. while being pressurized at 10 MPa. As a result, a sintered body having a length of 21.2 mm, a width of 16 mm and a thickness of 4.3 mm was formed. After that, grinding was performed to obtain dimensions of 20 mm in length, 15 mm in width, and 4 mm in thickness.
次に、前述の環状磁場を用いて、この焼結体を最大磁束密度がほぼ飽和するまで着磁させた。 Next, this sintered body was magnetized using the above-mentioned annular magnetic field until the maximum magnetic flux density was almost saturated.
以上の工程により、10個の焼結磁石(以下「ロットA」と称する)が製造された。 Through the above steps, 10 sintered magnets (hereinafter referred to as "lot A") were manufactured.
図26には、得られた焼結磁石の形状を模式的に示す。 FIG. 26 schematically shows the shape of the obtained sintered magnet.
図26に示すように、焼結磁石520は、第1の主面530(第1の表面)と、特定断面560とを有する。図26には、特定断面560における磁化方向を模式的に示した。 As shown in FIG. 26, the sintered magnet 520 has a first main surface 530 (first surface) and a specific cross section 560. In FIG. 26, the magnetization direction in the specific cross section 560 is schematically shown.
(評価)
ロットAに含まれる各焼結磁石を用いて、表面磁束密度を測定した。
(Evaluation)
The surface magnetic flux density was measured using each sintered magnet included in the lot A.
測定には、三次元磁界ベクトル分布測定装置(MTX−5R:アイエムエス社製)を使用した。測定は、図26に示すように、焼結磁石520の第1の主面530の上方1mmの水平面内において、測定ラインに沿って、0.004mm間隔で実施した。測定ラインは、焼結磁石520の幅(Y)方向の中心を通り、長さ(X)方向に平行である。 A three-dimensional magnetic field vector distribution measuring device (MTX-5R: manufactured by IMS Inc.) was used for the measurement. As shown in FIG. 26, the measurement was performed at 0.004 mm intervals along the measurement line in a horizontal plane 1 mm above the first main surface 530 of the sintered magnet 520. The measurement line passes through the center of the sintered magnet 520 in the width (Y) direction and is parallel to the length (X) direction.
なお、測定は、表面磁束密度に影響を与えないよう、非磁性材料を用いて焼結磁石を固定した状態で行った。また、計測した表面磁束密度は、測定ラインの軌跡に対して法線方向の成分を測定したものである。 The measurement was carried out with the sintered magnet fixed using a non-magnetic material so as not to affect the surface magnetic flux density. The measured surface magnetic flux density is a measurement of the component in the direction normal to the locus of the measurement line.
図27には、10個の焼結磁石において得られた測定結果をまとめて示した。 In FIG. 27, the measurement results obtained with 10 sintered magnets are shown together.
図27において、横軸は、測定ライン上の各位置を表しており、0点は、焼結磁石520の長さ(X)方向の中心に対応する。 In FIG. 27, the horizontal axis represents each position on the measurement line, and the 0 point corresponds to the center of the sintered magnet 520 in the length (X) direction.
図27から、ロットAに含まれる各磁石は、表面磁束密度特性の差が小さいことがわかる。 It can be seen from FIG. 27 that the magnets included in the lot A have a small difference in surface magnetic flux density characteristics.
得られた結果から、前述の(1)式を用いて、磁石間偏差ばらつきPを算定した。その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約3.3%であった。 From the obtained results, the deviation variation P between magnets was calculated by using the above-mentioned formula (1). As a result, the deviation variation P between magnets was about 3.3%.
(例2)
例1と同様の方法により、10個の焼結磁石(以下「ロットB」と称する)を製造し、各焼結磁石の特性を評価した。
(Example 2)
Ten sintered magnets (hereinafter referred to as "lot B") were manufactured by the same method as in Example 1, and the characteristics of each sintered magnet were evaluated.
図28には、ロットBに含まれる10個の焼結磁石において得られた測定結果をまとめて示した。 In FIG. 28, the measurement results obtained for 10 sintered magnets included in lot B are shown together.
図28から、ロットBに含まれる各磁石は、表面磁束密度特性の差が小さいことがわかる。 From FIG. 28, it is understood that the magnets included in the lot B have a small difference in surface magnetic flux density characteristics.
得られた結果から、前述の(1)式を用いて、磁石間偏差ばらつきPを算定した。その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約3.5%であった。 From the obtained results, the deviation variation P between magnets was calculated by using the above-mentioned formula (1). As a result, the deviation variation P between magnets was about 3.5%.
(例3)
例1と同様の方法により、10個の焼結磁石(以下「ロットC」と称する)を製造し、各焼結磁石の特性を評価した。
(Example 3)
Ten sintered magnets (hereinafter referred to as “lot C”) were manufactured by the same method as in Example 1, and the characteristics of each sintered magnet were evaluated.
図29には、ロットCに含まれる10個の焼結磁石において得られた測定結果をまとめて示した。 In FIG. 29, the measurement results obtained for the ten sintered magnets included in lot C are shown together.
図29から、ロットCに含まれる各磁石は、表面磁束密度特性の差が小さいことがわかる。 From FIG. 29, it is understood that the magnets included in the lot C have a small difference in surface magnetic flux density characteristics.
得られた結果から、前述の(1)式を用いて、磁石間偏差ばらつきPを算定した。その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約2.6%であった。 From the obtained results, the deviation variation P between magnets was calculated by using the above-mentioned formula (1). As a result, the deviation variation P between the magnets was about 2.6%.
(例4)
例1と同様の方法により、10個の焼結磁石(以下「ロットD」と称する)を製造し、各焼結磁石の特性を評価した。
(Example 4)
Ten sintered magnets (hereinafter referred to as “lot D”) were manufactured by the same method as in Example 1, and the characteristics of each sintered magnet were evaluated.
図30には、ロットDに含まれる10個の焼結磁石において得られた測定結果をまとめて示した。 FIG. 30 collectively shows the measurement results obtained from the ten sintered magnets included in Lot D.
図30から、ロットDに含まれる各磁石は、表面磁束密度特性の差が小さいことがわかる。 From FIG. 30, it can be seen that the magnets included in the lot D have a small difference in surface magnetic flux density characteristics.
得られた結果から、前述の(1)式を用いて、磁石間偏差ばらつきPを算定した。その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約2.5%であった。 From the obtained results, the deviation variation P between magnets was calculated by using the above-mentioned formula (1). As a result, the deviation variation P between magnets was about 2.5%.
(例5)
以下に示す方法により、焼結磁石を製造した。
(Example 5)
A sintered magnet was manufactured by the method described below.
まず、Nd−Fe−B系合金(Nd:23.45wt%、Pr:6.75wt%、Dy:1.80wt%B:1.01wt%、Ga:0.13wt%、Nb:0.2wt%、Co:2.0wt%、Cu:0.13wt%、Al:0.1wt%、残部Fe、その他不可避不純物を含む)を微粉砕して、磁石材料粒子を形成した。粉砕処理には、ジェットミル粉砕装置を使用した。得られた磁石材料粒子の中心粒子径は、約3μmであった。 First, Nd-Fe-B based alloy (Nd: 23.45 wt%, Pr: 6.75 wt%, Dy: 1.80 wt% B: 1.01 wt%, Ga: 0.13 wt%, Nb: 0.2 wt%. , Co: 2.0 wt%, Cu: 0.13 wt%, Al: 0.1 wt%, balance Fe and other unavoidable impurities) were pulverized to form magnet material particles. A jet mill grinding device was used for the grinding process. The center particle diameter of the obtained magnet material particles was about 3 μm.
次に、得られた磁石材料粒子に、スチレン・ブタジエンブロックコポリマー(SBS樹脂)と、オイル成分である1−オクタデシンおよび1−オクタデセンとを混合し、混練物を調製した。高分子樹脂混合量は、磁石材料粒子100重量部に対して、4重量部とし、1−オクタデシンを1.5重量部、1−オクタデセンを4.5重量部とした。その後、混練物を外径29.8mm×内径25.2mm×幅(軸長)30mmの寸法の金型に充填して成形することにより、リング状成形体を調製した。 Next, the obtained magnet material particles were mixed with styrene / butadiene block copolymer (SBS resin) and 1-octadecine and 1-octadecene as oil components to prepare a kneaded product. The amount of the polymer resin mixed was 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic material particles, 1-octadecine was 1.5 parts by weight, and 1-octadecene was 4.5 parts by weight. Then, the kneaded product was filled into a mold having an outer diameter of 29.8 mm × an inner diameter of 25.2 mm × a width (axial length) of 30 mm to be molded to prepare a ring-shaped molded body.
次に、前述の方法で、成形体に環状磁場の一部を印加した。環状磁場は、パルス電流によって生じるパルス磁場とした。パルス電流は、コイルに接続されたコンデンサ(容量1000μF)に2550Vの充電電圧を印加しておき、このコンデンサを放電することにより発生させた。パルス電流のパルス幅は、0.7msであり、パルス電流は、11.9kAであった。パルス磁場印加後の成形体温度は120℃であった。 Next, a part of the annular magnetic field was applied to the molded body by the method described above. The annular magnetic field was a pulse magnetic field generated by a pulse current. The pulse current was generated by applying a charging voltage of 2550 V to a capacitor (capacity 1000 μF) connected to the coil and discharging this capacitor. The pulse width of the pulse current was 0.7 ms, and the pulse current was 11.9 kA. The temperature of the molded body after applying the pulsed magnetic field was 120 ° C.
コイルは、リング状の成形体の外側に、軸長方向に平行となるように設置した。 The coil was installed outside the ring-shaped compact so as to be parallel to the axial direction.
これにより、成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が極異方性配向された。成形体は、外径側に8極の磁極を有するように極異方性配向された。成形体の特定断面は、軸長方向に垂直な断面である。 As a result, the easy axis of magnetization of the magnet material particles contained in the molded body was oriented in polar anisotropy. The molded body was oriented in polar anisotropy so as to have eight magnetic poles on the outer diameter side. The specific cross section of the molded body is a cross section perpendicular to the axial direction.
次に、成形体を0.8MPaの加圧水素雰囲気下、500℃で仮焼処理し、仮焼体を得た。 Next, the compact was calcined in a pressurized hydrogen atmosphere of 0.8 MPa at 500 ° C. to obtain a calcined body.
次に、前述の図25に示した冶具900を用いて、得られた仮焼体の加圧焼結処理を実施した。 Next, using the jig 900 shown in FIG. 25, the obtained calcined body was subjected to pressure sintering treatment.
まず、中央型910、上部ピン920、下部ピン930、および中心棒940において、仮焼体と接触する可能性のある箇所に、離型材をスプレー塗布した。離型材には、前述の第1の離型材と、第2の離型材の2層構造とした。なお、離型材は、第2の離型材の側が仮焼体と接触するように設置した。 First, the mold release material was spray-coated on the central mold 910, the upper pin 920, the lower pin 930, and the center rod 940 at the places where they might come into contact with the calcined body. The release material has a two-layer structure including the first release material and the second release material described above. The mold release material was installed such that the side of the second mold release material was in contact with the calcined body.
次に、上部ピン920および下部ピン930により、仮焼体を軸長方向に沿って、10.5MPaの圧力で加圧した。この状態で、冶具900を980℃まで加熱し、30分保持することにより、仮焼体を焼結させた。 Next, the calcinated body was pressed at a pressure of 10.5 MPa along the axial direction by the upper pin 920 and the lower pin 930. In this state, the jig 900 was heated to 980 ° C. and held for 30 minutes to sinter the calcined body.
これにより、外径29.8mm、内径23.8mm、および軸長15mmのリング状焼結体を形成した。この焼結体を1000℃で7時間熱処理し、その後更に480℃で熱処理を行った。 As a result, a ring-shaped sintered body having an outer diameter of 29.8 mm, an inner diameter of 23.8 mm, and an axial length of 15 mm was formed. This sintered body was heat-treated at 1000 ° C. for 7 hours, and then further heat-treated at 480 ° C.
次に、前述の環状磁場を用いて、この焼結体を最大磁束密度がほぼ飽和するまで着磁させた。 Next, this sintered body was magnetized using the above-mentioned annular magnetic field until the maximum magnetic flux density was almost saturated.
以上の工程により、30個の焼結磁石(以下「ロットE」と称する)が製造された。 Through the above steps, 30 sintered magnets (hereinafter referred to as "lot E") were manufactured.
(評価)
(磁石間偏差ばらつきP)
例1と同様の方法により、ロットEに含まれる各焼結磁石を用いて表面磁束密度を測定した。
(Evaluation)
(Difference variation P between magnets)
By the same method as in Example 1, the surface magnetic flux density was measured using each sintered magnet included in Lot E.
ただし、ロットEに含まれる各焼結磁石はリング状であり、第1の主面は外周面である。従って、焼結磁石の外周面から1mm離れた位置を測定ラインとし、この測定ラインに沿って測定を行った。測定間隔は0.04°である。 However, each sintered magnet included in the lot E has a ring shape, and the first main surface is an outer peripheral surface. Therefore, a position 1 mm away from the outer peripheral surface of the sintered magnet was set as a measurement line, and the measurement was performed along this measurement line. The measurement interval is 0.04 °.
得られた表面磁束密度から、前述の(1)式により、磁石間偏差ばらつきPを算定したところ、P=3.8%であった。 From the obtained surface magnetic flux density, the variation variation P between magnets was calculated by the above-mentioned formula (1), and it was P = 3.8%.
(ボイド率)
ロットEに含まれる各焼結磁石を用いて、ボイド率を評価した。
(Void rate)
The void ratio was evaluated using each sintered magnet included in the lot E.
ボイド率の測定には、測定装置FINE SAT III(FS200III)(株式会社日立パワーソリューションズ製)を使用し、以下のように測定した。 For the measurement of the void rate, a measuring device FINE SAT III (FS200III) (manufactured by Hitachi Power Solutions Co., Ltd.) was used and the measurement was performed as follows.
まず焼結磁石から、ボイド率の測定用試料を調製した。リング状の焼結磁石を特定断面と平行な方向に切断し、焼結磁石の軸長方向(図8における幅Wの方向)に沿った略中央部分から、4mm幅のリング状の試料を採取した。 First, a sample for measuring void fraction was prepared from a sintered magnet. A ring-shaped sintered magnet is cut in a direction parallel to a specific cross section, and a ring-shaped sample having a width of 4 mm is taken from a substantially central portion along the axial length direction (direction of width W in FIG. 8) of the sintered magnet. did.
次に、測定装置に試料を設置し、以下の条件および操作方法で測定を行った。 Next, the sample was placed in the measuring device, and the measurement was performed under the following conditions and operating methods.
使用プローブには、50P6F15(周波数50MHz、焦点距離16mm、作動距離15mm)を使用した。プローブの焦点は、試料を幅方向の中央部分に合わせ、反射法により測定を実施した。 As the probe used, 50P6F15 (frequency 50 MHz, focal length 16 mm, working distance 15 mm) was used. The focus of the probe was measured by the reflection method with the sample being aligned with the central portion in the width direction.
具体的には、以下の操作を実施した。 Specifically, the following operations were performed.
表面エコーが最大となるように、プローブのZ軸座標を調整する。次に、検出強度ゲインを24Hzに固定した状態で、試料底面からのエコーが最大となるように、プローブのZ軸座標を調整する。なお、プローブと試料が接触しないように、プローブと試料の間の距離は、0.2mm以上とした。 The Z-axis coordinate of the probe is adjusted so that the surface echo is maximized. Next, with the detection intensity gain fixed at 24 Hz, the Z-axis coordinate of the probe is adjusted so that the echo from the bottom surface of the sample becomes maximum. The distance between the probe and the sample was 0.2 mm or more so that the probe and the sample would not come into contact with each other.
次に、表面エコーと試料底面からのエコーの中央に、ゲート幅200nsのFゲートを設定する。 Next, an F gate having a gate width of 200 ns is set at the center of the surface echo and the echo from the bottom of the sample.
プローブのZ軸座標は、試料を幅方向の中央部分に焦点が合うように、表面エコーが最大となるZ軸座標と、試料底面からのエコーが最大となるプローブのZ軸座標との中間の高さに調整した。 The Z-axis coordinate of the probe is between the Z-axis coordinate where the surface echo is maximum and the probe Z-axis coordinate where the echo from the sample bottom is maximum so that the sample is focused on the center portion in the width direction. Adjusted to height.
Sゲートの高さ(トリガ)は、ノイズに影響されない程度に調整した。測定は、50μmピッチごとに行い、走査モードとして、速度優先を選択した。 The height (trigger) of the S gate was adjusted so as not to be affected by noise. The measurement was performed every 50 μm pitch, and speed priority was selected as the scanning mode.
また、探触子に印加するエネルギーは、50Vとし、パルス繰り返し周波数(PRF)は、10kHとし、ハイパスフィルタは、10MHzとし、ローパスフィルタは140MHzとし、深度データは、トリガポイントとし、表面エコー検出モードは、(+)(−)とした。 The energy applied to the probe is 50 V, the pulse repetition frequency (PRF) is 10 kHz, the high pass filter is 10 MHz, the low pass filter is 140 MHz, the depth data is the trigger point, and the surface echo detection mode is used. Was (+) (-).
表示させる画像は、標準映像(Std)とし、カラーバーで表示される画像の輝度は、Highを6、Lowを0、Brightを0とした。 The image to be displayed was a standard video (Std), and the brightness of the image displayed by the color bar was 6 for High, 0 for Low, and 0 for Bright.
得られた画像から、画像解析ソフトウェア(ImageJ)を用いて、ボイドの面積割合を算出した。輝度が120以上の箇所をボイドとして識別した。 From the obtained image, the area ratio of voids was calculated using image analysis software (ImageJ). A void having a brightness of 120 or more was identified as a void.
なお、試料の外周面および内周面は、焼結磁石を製造する過程で、様々な影響を受けている可能性がある。このため、試料の外周表面から深さ500μmの部分、および試料の内周表面から深さ500μmの部分を除いて、面積割合を算定した。 The outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sample may be affected in various ways in the process of manufacturing the sintered magnet. For this reason, the area ratio was calculated excluding a portion having a depth of 500 μm from the outer peripheral surface of the sample and a portion having a depth of 500 μm from the inner peripheral surface of the sample.
測定の結果、30個のボイド率の平均は、3.8%であった。 As a result of the measurement, the average of the 30 void ratios was 3.8%.
図31には、得られた画像の一例を示す。ロットEに含まれる焼結磁石では、ボイドが少ないことがわかった。 FIG. 31 shows an example of the obtained image. It was found that the sintered magnet contained in lot E had few voids.
(例6)
以下に示す方法により、焼結磁石を製造した。
(Example 6)
A sintered magnet was manufactured by the method described below.
まず、Nd−Fe−B系合金(Nd:23.45wt%、Pr:6.75wt%、Dy:1.80wt%B:1.01wt%、Ga:0.13wt%、Nb:0.2wt%、Co:2.0wt%、Cu:0.13wt%、Al:0.1wt%、残部Fe、その他不可避不純物を含む)を微粉砕して、磁石材料粒子を形成した。粉砕処理には、ジェットミル粉砕装置を使用した。得られた磁石材料粒子の中心粒子径は、約3μmであった。 First, Nd-Fe-B based alloy (Nd: 23.45 wt%, Pr: 6.75 wt%, Dy: 1.80 wt% B: 1.01 wt%, Ga: 0.13 wt%, Nb: 0.2 wt%. , Co: 2.0 wt%, Cu: 0.13 wt%, Al: 0.1 wt%, balance Fe and other unavoidable impurities) were pulverized to form magnet material particles. A jet mill grinding device was used for the grinding process. The center particle diameter of the obtained magnet material particles was about 3 μm.
次に、得られた磁石材料粒子に、スチレン・ブタジエンブロックコポリマー(SBS樹脂)と、オイル成分である1−オクタデシンおよび1−オクタデセンとを混合し、混練物を調製した。高分子樹脂混合量は、磁石材料粒子100重量部に対して、4重量部とし、1−オクタデシンを1.5重量部、1−オクタデセンを4.5重量部とした。その後、混練物を、長さ21.2mm×幅32mm×厚さ4.3mmの寸法の金型に充填して成形することにより、成形体を調製した。 Next, the obtained magnet material particles were mixed with styrene / butadiene block copolymer (SBS resin) and 1-octadecine and 1-octadecene as oil components to prepare a kneaded product. The amount of the polymer resin mixed was 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic material particles, 1-octadecine was 1.5 parts by weight, and 1-octadecene was 4.5 parts by weight. Then, the kneaded product was filled into a mold having a size of 21.2 mm in length × 32 mm in width × 4.3 mm in thickness and molded to prepare a molded body.
次に、前述の方法で、成形体に環状磁場の一部を印加した。環状磁場は、パルス電流によって生じるパルス磁場とした。パルス電流は、コイルに接続されたコンデンサ(容量1000μF)に1650Vの充電電圧を印加しておき、このコンデンサを放電することにより発生させた。パルス電流のパルス幅は、0.7msであり、パルス電流は、12.5kAであった。パルス磁場印加後の成形体温度は120℃であった。 Next, a part of the annular magnetic field was applied to the molded body by the method described above. The annular magnetic field was a pulse magnetic field generated by a pulse current. The pulse current was generated by applying a charging voltage of 1650 V to a capacitor (capacity 1000 μF) connected to the coil and discharging this capacitor. The pulse width of the pulse current was 0.7 ms, and the pulse current was 12.5 kA. The temperature of the molded body after applying the pulsed magnetic field was 120 ° C.
コイルは、直方体の成形体の幅方向に平行となるように設置した。 The coil was installed so as to be parallel to the width direction of the rectangular parallelepiped molded body.
これにより、成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が極異方性配向された。成形体の特定断面は、長さと厚さで形成される平面と平行な方向である。 As a result, the easy axis of magnetization of the magnet material particles contained in the molded body was oriented in polar anisotropy. The specific cross section of the molded body is a direction parallel to the plane formed by the length and the thickness.
次に、成形体を0.8MPaの加圧水素雰囲気下、500℃で仮焼処理し、仮焼体を得た。 Next, the compact was calcined in a pressurized hydrogen atmosphere of 0.8 MPa at 500 ° C. to obtain a calcined body.
次に、得られた仮焼体の加圧焼結処理を実施した。 Next, pressure calcining treatment of the obtained calcined body was carried out.
加圧焼結処理には、前述の図25に示した冶具900と同様の装置を使用した。ただし、この装置は、冶具900のような中心棒940を有さず、中央型、上部ピンおよび下部ピンで構成される。 For the pressure sintering process, the same device as the jig 900 shown in FIG. 25 was used. However, this device does not have a center rod 940 like the jig 900, but is configured with a center mold, an upper pin, and a lower pin.
加圧焼結処理の前に、仮焼体と接触する可能性のある箇所に、離型材をスプレー塗布した。離型材には、前述の例5と同様のものを使用した。 Before the pressure-sintering treatment, a mold release material was spray-applied to a portion that might come into contact with the calcined body. The same release material as in Example 5 was used.
仮焼体を中央型に設置した後、上部ピンおよび下部ピンにより、仮焼体を軸長方向に沿って、9.1MPaの圧力で加圧した。この状態で、装置を980℃まで加熱し、5分保持することにより、仮焼体を焼結させた。 After the calcined body was placed in the central mold, the calcined body was pressed at a pressure of 9.1 MPa along the axial direction by the upper pin and the lower pin. In this state, the calcined body was sintered by heating the apparatus to 980 ° C. and holding it for 5 minutes.
これにより、長さ21.2mm×幅16mm×厚さ4.3mmの直方体状の焼結体を形成した。この焼結体を1000℃で7時間熱処理し、その後更に480℃で熱処理を行った。その後、研削を行い、長さ20mm、幅15mm、厚さ4mmの寸法とした。 As a result, a rectangular parallelepiped sintered body having a length of 21.2 mm, a width of 16 mm, and a thickness of 4.3 mm was formed. This sintered body was heat-treated at 1000 ° C. for 7 hours, and then further heat-treated at 480 ° C. After that, grinding was performed to obtain dimensions of 20 mm in length, 15 mm in width, and 4 mm in thickness.
次に、前述の環状磁場を用いて、この焼結体を最大磁束密度がほぼ飽和するまで着磁させた。 Next, this sintered body was magnetized using the above-mentioned annular magnetic field until the maximum magnetic flux density was almost saturated.
以上の工程により、30個の直方体形状の焼結磁石(以下「ロットF」と称する)が製造された。 Through the above steps, 30 rectangular parallelepiped sintered magnets (hereinafter referred to as “lot F”) were manufactured.
(評価)
(磁石間偏差ばらつきP)
例1と同様の方法により、ロットFに含まれる各焼結磁石を用いて表面磁束密度を測定した。また、得られた結果から、前述の(1)式を用いて、磁石間偏差ばらつきPを算定した。
(Evaluation)
(Difference variation P between magnets)
By the same method as in Example 1, the surface magnetic flux density was measured using each sintered magnet included in Lot F. Further, from the obtained results, the deviation variation P between magnets was calculated by using the above-mentioned formula (1).
その結果、ロットFの磁石間偏差ばらつきPは、1.9%であった。 As a result, the variation deviation P between magnets of the lot F was 1.9%.
(ボイド率)
ロットFに含まれる各焼結磁石を用いて、前述の方法により、ボイド率を評価した。その結果、ロットFにおけるボイド率の平均は、1.9%であった。
(Void rate)
The void ratio was evaluated by the above-mentioned method using each sintered magnet included in the lot F. As a result, the average void ratio in Lot F was 1.9%.
(例11)
市販のリング形状の焼結磁石5個を用いて、例1と同様の評価を実施した。焼結磁石には、4極異方性磁石を使用した。
(Example 11)
The same evaluation as in Example 1 was performed using five commercially available ring-shaped sintered magnets. A 4-pole anisotropic magnet was used as the sintered magnet.
図32には、使用した焼結磁石の形状を模式的に示す。 FIG. 32 schematically shows the shape of the sintered magnet used.
図32に示すように、焼結磁石620は、第1の主面630(外周面)と、特定断面660(上面)とを有する。図32には、特定断面660における磁化方向を模式的に示した。 As shown in FIG. 32, the sintered magnet 620 has a first main surface 630 (outer peripheral surface) and a specific cross section 660 (upper surface). FIG. 32 schematically shows the magnetization direction in the specific cross section 660.
例1と同様の方法で、各焼結磁石620の幅(Y)方向の略中央において、測定ラインに沿って、表面磁束密度を測定し、得られた結果から磁石間偏差ばらつきPを算定した。なお、この例11では、測定ラインは、焼結磁石620の外周面630から1mm離れた円周とし、測定間隔は、0.04°とした。 In the same manner as in Example 1, the surface magnetic flux density was measured along the measurement line at approximately the center in the width (Y) direction of each sintered magnet 620, and the deviation variation P between magnets was calculated from the obtained result. . In addition, in this Example 11, the measurement line was a circumference 1 mm apart from the outer peripheral surface 630 of the sintered magnet 620, and the measurement interval was 0.04 °.
その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約4.9%であった。また、前述の方法で測定されたボイド率の平均は、8.1%であった。 As a result, the deviation variation P between magnets was about 4.9%. The average void fraction measured by the above method was 8.1%.
図33には、得られた画像の一例を示す。図33から明らかなように、焼結磁石620には、多くのボイドが認められた。 FIG. 33 shows an example of the obtained image. As is clear from FIG. 33, many voids were recognized in the sintered magnet 620.
(例12)
市販のリング形状の焼結磁石3個を用いて、例1と同様の評価を実施した。焼結磁石には、ラジアル異方性磁石を使用した。
(Example 12)
The same evaluation as in Example 1 was carried out using three commercially available ring-shaped sintered magnets. A radial anisotropic magnet was used as the sintered magnet.
図34には、使用した焼結磁石の形状を模式的に示す。 FIG. 34 schematically shows the shape of the used sintered magnet.
図34に示すように、焼結磁石720は、第1の主面730(外周面)と、特定断面760(上面)とを有する。図34には、特定断面760における磁化方向を模式的に示した。焼結磁石720の外径(X方向の最大寸法)は43.1mmであり、厚さ(外周面と内周面の間の距離)は2.2mmである。また、幅(Y方向の寸法)は39.2mmである。 As shown in FIG. 34, the sintered magnet 720 has a first main surface 730 (outer peripheral surface) and a specific cross section 760 (upper surface). FIG. 34 schematically shows the magnetization direction in the specific cross section 760. The outer diameter (maximum dimension in the X direction) of the sintered magnet 720 is 43.1 mm, and the thickness (distance between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface) is 2.2 mm. The width (dimension in the Y direction) is 39.2 mm.
例11と同様の方法で、各焼結磁石720を用いて、表面磁束密度を測定し、得られた結果から、磁石間偏差ばらつきPを算定した。 In the same manner as in Example 11, the surface magnetic flux density was measured using each sintered magnet 720, and the deviation P between magnets was calculated from the obtained results.
その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約7.4%であった。 As a result, the deviation variation P between magnets was about 7.4%.
(例13)
市販のリング形状の焼結磁石10個を用いて、例1と同様の評価を実施した。焼結磁石には、4極の極異方性磁石を使用した。
(Example 13)
The same evaluation as in Example 1 was performed using ten commercially available ring-shaped sintered magnets. A 4-pole polar anisotropic magnet was used as the sintered magnet.
使用した焼結磁石の形状は、前述の例11の場合と同様である。 The shape of the sintered magnet used is the same as in the case of Example 11 described above.
例11と同様の方法で、各焼結磁石を用いて、表面磁束密度を測定し、得られた結果から、磁石間偏差ばらつきPを算定した。 In the same manner as in Example 11, the surface magnetic flux density was measured using each sintered magnet, and the deviation variation P between magnets was calculated from the obtained result.
その結果、磁石間偏差ばらつきPは、約14.3%であった。 As a result, the deviation variation P between magnets was about 14.3%.
また、前述の方法で測定された10個の焼結磁石におけるボイド率の平均は、7.3%であった。 The average void fraction of the 10 sintered magnets measured by the above method was 7.3%.
図35には、得られた画像の一例を示す。図35から明らかなように、焼結磁石には、多くのボイドが認められた。 FIG. 35 shows an example of the obtained image. As is clear from FIG. 35, many voids were recognized in the sintered magnet.
(シミュレーションによる評価)
前述の図15に示すような一連のモータ群(第3の装置)を想定して、磁石間偏差ばらつきPが第3の装置のコギングトルクに及ぼす影響をシミュレーションにより評価した。
(Evaluation by simulation)
Assuming a series of motor groups (third device) as shown in FIG. 15 described above, the effect of variation deviation P between magnets on the cogging torque of the third device was evaluated by simulation.
モータの数は10台とし、それぞれのモータに一つの焼結磁石が装着されるものと仮定した。また、各モータに装着される焼結磁石は、前述の図8および図9に示したようなリング状の4極異方性を有する焼結磁石220とした。 The number of motors was 10, and it was assumed that one sintered magnet was attached to each motor. Further, the sintered magnet mounted on each motor was the sintered magnet 220 having the ring-shaped quadrupole anisotropy as shown in FIGS. 8 and 9 described above.
具体的には、以下のシミュレーションを実施した。 Specifically, the following simulation was performed.
まず、10個の焼結磁石の表面磁束密度特性のばらつきに影響を及ぼす因子として、Δθ、ΔD、ΔG、Δx、およびΔyを仮定した。 First, Δθ, ΔD, ΔG, Δx, and Δy were assumed as factors that affect the variations in the surface magnetic flux density characteristics of the ten sintered magnets.
ここで、Δθ、ΔD、およびΔGは、磁石圧粉体に対する着磁処理の際に生じる特性ばらつきに関するパラメータである。 Here, Δθ, ΔD, and ΔG are parameters relating to characteristic variations that occur when the magnet powder compact is magnetized.
各パラメータを図36および図37を用いて説明する。 Each parameter will be described with reference to FIGS. 36 and 37.
図36には、シミュレーションに用いた着磁処理の装置構成を模式的に示す。また、図37には、図36の太枠で囲った部分の模式的な拡大図を示す。 FIG. 36 schematically shows the device configuration of the magnetizing process used in the simulation. Further, FIG. 37 shows a schematic enlarged view of a portion surrounded by a thick frame in FIG.
図36に示すように、この装置800は、スリーブ810と、コイル818と、ヨーク870とを有する。 As shown in FIG. 36, the device 800 includes a sleeve 810, a coil 818, and a yoke 870.
スリーブ810は、磁石圧粉体821を設置するための「型」として機能する。スリーブ810は、磁性体のリングであり、装置800の中心Hと等しい中心を有する。 The sleeve 810 functions as a “mold” for installing the magnet powder compact 821. The sleeve 810 is a magnetic ring and has a center equal to the center H of the device 800.
コイル818は、スリーブ810の周囲に、中心Hを回転中心として実質的に等間隔(約90°間隔)で4つ設けられている。 Four coils 818 are provided around the sleeve 810 at substantially equal intervals (about 90 ° intervals) with the center H as the center of rotation.
図37に示すように、コイル818とスリーブ810との間には、空気領域819が存在する。 As shown in FIG. 37, an air region 819 exists between the coil 818 and the sleeve 810.
ヨーク870は、スリーブ810およびコイル818を取り囲むように設置される。 The yoke 870 is installed so as to surround the sleeve 810 and the coil 818.
ここで、前述のパラメータΔθは、図37に示すように、着磁処理の際の装置800の中心Hを通る水平直線と、左側のコイル818の中心Hを通る延伸軸Mとのなす角を表す。 Here, as shown in FIG. 37, the parameter Δθ described above is an angle formed by a horizontal straight line passing through the center H of the device 800 at the time of the magnetization process and a stretching axis M passing through the center H of the left coil 818. Represent
また、ΔDは、図37に示すように、左側のコイル818とスリーブ810の間に存在する空気領域819の、コイル818の延伸軸Mの方向における最大寸法をDとしたとき、
ΔD=D−D0
で表される。ここで、D0は、空気領域819の、コイル818の延伸軸Mの方向における理想時の最大寸法を表す。
Further, ΔD is, as shown in FIG. 37, when the maximum dimension of the air region 819 existing between the left coil 818 and the sleeve 810 in the direction of the extension axis M of the coil 818 is D,
ΔD = D−D 0
It is represented by. Here, D 0 represents the ideal maximum dimension of the air region 819 in the direction of the extension axis M of the coil 818.
また、ΔGは、着磁処理による磁石圧粉体の完全な(100%)磁化に対するずれを表す。例えば、理想磁化率をG0としたとき、
ΔG=G0−G
で表される。ここで、Gは、実際の磁化率である。
Further, ΔG represents a deviation with respect to complete (100%) magnetization of the magnet powder compact due to the magnetizing process. For example, when the ideal magnetic susceptibility is G 0 ,
ΔG = G 0 −G
It is represented by. Here, G is the actual magnetic susceptibility.
なお、実際のシミュレーションでは、コイル818に流れる電流値のばらつきを直接的な入力パラメータとしており、ΔGは、電流値のばらつきによって生じる二次パラメータである。 In the actual simulation, the variation of the current value flowing in the coil 818 is used as a direct input parameter, and ΔG is a secondary parameter generated by the variation of the current value.
一方、ΔxおよびΔyは、着磁後に得られる焼結磁石の中心軸の、理想焼結磁石の中心軸からのずれを表すパラメータである。すなわち、Δxは、理想焼結磁石に対する焼結磁石の中心軸のx方向のずれを表し、Δyは、理想焼結磁石に対する焼結磁石の中心軸のy方向のずれを表す。 On the other hand, Δx and Δy are parameters representing the deviation of the center axis of the sintered magnet obtained after magnetization from the center axis of the ideal sintered magnet. That is, Δx represents the deviation of the central axis of the sintered magnet from the ideal sintered magnet in the x direction, and Δy represents the deviation of the central axis of the sintered magnet from the ideal sintered magnet in the y direction.
これらのパラメータを変化させて、10個の焼結磁石の間で特性のばらつきを発生させた。また、10個の焼結磁石の間の磁石間偏差ばらつきPの値を約1%〜約11%の間で変化させた際に、各モータにおいて発生するコギングトルクの変動幅を、シミュレーションで評価した。 These parameters were changed to generate characteristic variations among the 10 sintered magnets. In addition, the variation range of the cogging torque generated in each motor when the value of the variation deviation P between magnets between the 10 sintered magnets is changed between about 1% and about 11% is evaluated by simulation. did.
シミュレーションには、電磁界解析ソフト(JMAG−Designer:バージョン16.1.03k)を使用した。 Electromagnetic field analysis software (JMAG-Designer: version 16.1.03k) was used for the simulation.
焼結磁石は、ネオジム磁石とした。 The sintered magnet was a neodymium magnet.
図38には、シミュレーションの評価結果を示す。 FIG. 38 shows the evaluation result of the simulation.
図38において、横軸は、磁石間偏差ばらつきP[%]を示す。また、縦軸は、コギングトルク幅ΔT[mN・m]を示す。コギングトルク幅ΔT[mN・m]は、第3の装置において、最も大きなコギングトルクが生じたモータにおけるコギングトルク値(Kmax)と、最も小さなコギングトルクが生じたモータにおけるコギングトルク値(Kmin)との差で表される。 In FIG. 38, the horizontal axis represents the deviation variation P [%] between the magnets. The vertical axis represents the cogging torque width ΔT [mN · m]. The cogging torque width ΔT [mN · m] is the cogging torque value (K max ) in the motor in which the largest cogging torque occurs and the cogging torque value (K min in the motor in which the smallest cogging torque occurs in the third device). ) And the difference.
図38から、磁石間偏差ばらつきPが小さくなると、第3の装置におけるコギングトルク幅ΔTが低下する傾向にあることがわかる。特に、磁石間偏差ばらつきP≦4%では、コギングトルク幅ΔTは、約2.5mN・m以下にまで抑制可能であることがわかる。 It can be seen from FIG. 38 that the cogging torque width ΔT in the third device tends to decrease as the variation deviation P between the magnets decreases. In particular, it is understood that the cogging torque width ΔT can be suppressed to about 2.5 mN · m or less when the deviation variation between magnets P ≦ 4%.
このように、モータに使用される焼結磁石において、磁石間偏差ばらつきPを4%以下とすることにより、一連のモータに生じるコギングトルクを有意に抑制できることが確認された。 As described above, in the sintered magnet used for the motor, it was confirmed that the cogging torque generated in the series of motors can be significantly suppressed by setting the variation deviation P between the magnets to 4% or less.
(別のシミュレーションによる評価)
複数の同一のモータ製品を想定して、磁石間偏差ばらつきPがコギングトルクに及ぼす影響をシミュレーションにより評価した。
(Evaluation by another simulation)
Assuming a plurality of identical motor products, the effect of the deviation variation P between magnets on the cogging torque was evaluated by simulation.
モータ製品の数は30台とし、それぞれのモータ製品に、一つの焼結磁石が装着されるものと仮定した。また、各モータ製品に装着される焼結磁石は、前述の図8および図9に示したようなリング状の4極異方性を有する焼結磁石220とした。以下、シミュレーションに使用した構成を、「第4の装置」と称する。 It is assumed that the number of motor products is 30, and that one sintered magnet is attached to each motor product. The sintered magnet mounted on each motor product was the sintered magnet 220 having the ring-shaped quadrupole anisotropy as shown in FIGS. 8 and 9 described above. Hereinafter, the configuration used for the simulation will be referred to as a “fourth device”.
以下のシミュレーションを実施した。 The following simulation was carried out.
まず、30個の焼結磁石の表面磁束密度特性のばらつきに影響を及ぼす因子として、Δθ、ΔD、ΔG、Δx、およびΔyを仮定した。 First, Δθ, ΔD, ΔG, Δx, and Δy were assumed as factors that affect the variations in the surface magnetic flux density characteristics of the 30 sintered magnets.
ここで、Δθ、ΔD、およびΔGは、コンパウンドに対する着磁処理の際に生じる特性ばらつきに関するパラメータである。 Here, Δθ, ΔD, and ΔG are parameters relating to characteristic variations that occur during the magnetization process for the compound.
各パラメータを前述の図36および図37を用いて説明する。 Each parameter will be described with reference to FIGS. 36 and 37 described above.
図36に示すように、この装置800は、スリーブ810と、コイル818と、ヨーク870とを有する。 As shown in FIG. 36, the device 800 includes a sleeve 810, a coil 818, and a yoke 870.
スリーブ810は、コンパウンド821を設置するための「型」として機能する。スリーブ810は、磁性体のリング状であり、装置800の中心Hと等しい中心を有する。 The sleeve 810 functions as a “mold” for installing the compound 821. The sleeve 810 is a ring of magnetic material and has a center equal to the center H of the device 800.
コイル818は、スリーブ810の周囲に、中心Hを回転中心として実質的に等間隔(約90°間隔)で4つ設けられている。 Four coils 818 are provided around the sleeve 810 at substantially equal intervals (about 90 ° intervals) with the center H as the center of rotation.
図37に示すように、コイル818とスリーブ810との間には、空気領域819が存在する。 As shown in FIG. 37, an air region 819 exists between the coil 818 and the sleeve 810.
ヨーク870は、スリーブ810およびコイル818を取り囲むように設置される。 The yoke 870 is installed so as to surround the sleeve 810 and the coil 818.
ここで、前述のパラメータΔθは、図37に示すように、着磁処理の際の装置800の中心Hを通る水平直線と、左側のコイル818の中心Hを通る延伸軸Mとのなす角を表す。 Here, as shown in FIG. 37, the parameter Δθ described above is an angle formed by a horizontal straight line passing through the center H of the device 800 at the time of the magnetization process and a stretching axis M passing through the center H of the left coil 818. Represent
また、ΔDは、図37に示すように、左側のコイル818とスリーブ810の間に存在する空気領域819の、コイル818の延伸軸Mの方向における最大寸法をDとしたとき、
ΔD=D−D0
で表される。ここで、D0は、空気領域819の、コイル818の延伸軸Mの方向における理想時の最大寸法を表す。
Further, ΔD is, as shown in FIG. 37, when the maximum dimension of the air region 819 existing between the coil 818 on the left side and the sleeve 810 in the direction of the extension axis M of the coil 818 is D,
ΔD = D−D 0
It is represented by. Here, D 0 represents the ideal maximum dimension of the air region 819 in the direction of the extension axis M of the coil 818.
また、ΔGは、着磁処理による焼結磁石の完全な(100%)磁化に対するずれを表す。例えば、理想磁化率をG0としたとき、
ΔG=G0−G
で表される。ここで、Gは、実際の磁化率である。
Further, ΔG represents a deviation with respect to the perfect (100%) magnetization of the sintered magnet due to the magnetization treatment. For example, when the ideal magnetic susceptibility is G 0 ,
ΔG = G 0 −G
It is represented by. Here, G is the actual magnetic susceptibility.
一方、ΔxおよびΔyは、着磁後に得られる焼結磁石の中心軸の、理想焼結磁石の中心軸からのずれを表すパラメータである。すなわち、Δxは、理想焼結磁石に対する焼結磁石の中心軸のx方向のずれを表し、Δyは、理想焼結磁石に対する焼結磁石の中心軸のy方向のずれを表す。 On the other hand, Δx and Δy are parameters representing the deviation of the center axis of the sintered magnet obtained after magnetization from the center axis of the ideal sintered magnet. That is, Δx represents the deviation of the central axis of the sintered magnet from the ideal sintered magnet in the x direction, and Δy represents the deviation of the central axis of the sintered magnet from the ideal sintered magnet in the y direction.
これらのパラメータを変化させて、30個の焼結磁石の間で特性のばらつきを発生させた。その際、表面磁束密度のばらつきが小さい母集団と大きい母集団を作成した。また、各母集団の中から無作為に抽出された30個の焼結磁石の間の磁石間偏差ばらつきPと、30台のモータ製品において発生するコギングトルクの関係を、シミュレーションにより評価した。 These parameters were changed to generate characteristic variations among 30 sintered magnets. At that time, a population with a small variation in the surface magnetic flux density and a population with a large variation were created. In addition, the relationship between the magnet variation deviation P among 30 sintered magnets randomly selected from each population and the cogging torque generated in 30 motor products was evaluated by simulation.
なお、シミュレーションは、
I コンパウンドに対する磁化容易軸の配向の際のばらつきのシミュレーション、
II 焼結磁石に対する着磁の際のばらつきのシミュレーション、および
III モータ製品におけるコギングトルクのばらつきのシミュレーション、
の流れで実施した。
The simulation is
Simulation of variations in the orientation of the easy axis with respect to I compound,
II Simulation of variation in magnetizing a sintered magnet, and III Simulation of variation in cogging torque in motor products,
It carried out in the flow of.
シミュレーションには、電磁界解析ソフト(JMAG−Designer:バージョン16.1.03k)を使用した。IおよびIIの計算には、2次元静解析を使用し、IIIの計算には、2次元過渡応答解析を使用した。 Electromagnetic field analysis software (JMAG-Designer: version 16.1.03k) was used for the simulation. A two-dimensional static analysis was used for the calculation of I and II, and a two-dimensional transient response analysis was used for the calculation of III.
以下、I〜IIIのそれぞれの項目について、詳しく説明する。 Hereinafter, each item of I to III will be described in detail.
(コンパウンドに対する磁化容易軸の配向の際のばらつきのシミュレーション)
図36を用いて、シミュレーションに使用した磁化容易軸の配向の際のばらつきのシミュレーションの例を説明する。
(Simulation of variation in orientation of easy axis of magnetization with respect to compound)
An example of a simulation of variations in the orientation of the easy axis of magnetization used in the simulation will be described with reference to FIG.
コンパウンド821は、外周15mmφ、厚さ5.6mm(内周3.8mmφ)の寸法を有する。コンパウンド材料としては、パルス励磁型磁気特性測定装置やB−Hカーブトレーサ等の測定機器を用いて実測された初磁化曲線(B−H)データを割り当てる。 The compound 821 has an outer circumference of 15 mmφ and a thickness of 5.6 mm (inner circumference 3.8 mmφ). As the compound material, initial magnetization curve (B-H) data measured by using a pulse excitation type magnetic characteristic measuring device or a measuring device such as a B-H curve tracer is assigned.
スリーブ810は、外周25mmφ、内周7.5mmφ(厚さt5mm)の炭素鋼S45Cとした。ヨーク870は、外周100mmφ、厚さt37.5mm(内周25mmφ)とし、磁性体材料はSS400とした。なお、ヨーク870の内部にはコイル818が存在しており、コイル818は、中心Hを通る水平直線もしくは延伸軸Mを中心線として平行に11.2mmの幅を持ち、水平直線もしくは延伸軸Mに垂直な方向に20mmの奥行を有している。 The sleeve 810 was carbon steel S45C having an outer circumference of 25 mmφ and an inner circumference of 7.5 mmφ (thickness t5 mm). The yoke 870 had an outer circumference of 100 mmφ and a thickness t of 37.5 mm (inner circumference of 25 mmφ), and the magnetic material was SS400. A coil 818 exists inside the yoke 870. The coil 818 has a width of 11.2 mm in parallel with a horizontal straight line passing through the center H or the extension axis M as a center line, and a horizontal straight line or extension axis M. It has a depth of 20 mm in the direction perpendicular to.
コイル領域の角部には、半径2.8mmのフィレットを形成した。巻数は、1コイルあたり52ターンに設定した。また、コイル818とスリーブ810との間に存在する空気領域819は、コイル818の水平直線もしくは延伸軸Mを中心線として、平行に5.1mmの幅を持ち、水平直線もしくは延伸軸Mの方向における理想時最大寸法D0が0.5mmである。 Fillets having a radius of 2.8 mm were formed at the corners of the coil region. The number of turns was set to 52 turns per coil. Further, the air region 819 existing between the coil 818 and the sleeve 810 has a width of 5.1 mm in parallel with the horizontal straight line of the coil 818 or the extension axis M as a center line, and the direction of the horizontal straight line or the extension axis M. The maximum dimension D 0 at 0.5 is 0.5 mm.
このモデルを用いて、前述のパラメータΔθおよびΔDを変化させ、各コイルに20kAの電流を通電すると仮定して、コンパウンド821の磁化容易軸方向を決定した。 Using this model, the above-mentioned parameters Δθ and ΔD were changed, and it was assumed that a current of 20 kA was applied to each coil, and the easy axis direction of the compound 821 was determined.
(焼結磁石に対する着磁の際のばらつきのシミュレーション)
次に、同モデルを使用して、コンパウンド821を焼結磁石に置き換えて、予め決定した磁化容易軸方向のパターン、および実測により得られた初磁化曲線(B−H)、着磁率、リコイル比透磁率曲線で決定される着磁材料データを割り当て、ΔθおよびΔDに加え、コイル818に通電する電流値も可変パラメータとして、着磁処理を行うことにより、磁化容易軸の方向と磁化率Gが異なる磁石材料データを作成した。
(Simulation of variation in magnetizing a sintered magnet)
Next, using the same model, the compound 821 was replaced with a sintered magnet, and a pattern in the direction of the easy axis of magnetization determined in advance, the initial magnetization curve (B-H) obtained by actual measurement, the magnetic susceptibility, and the recoil ratio were used. By assigning the magnetizing material data determined by the magnetic permeability curve, and performing the magnetizing process by using Δθ and ΔD and the current value flowing through the coil 818 as a variable parameter, the direction of the easy axis of magnetization and the magnetic susceptibility G are determined. Different magnet material data were created.
次に、シミュレーションに使用した表面磁束密度計算の例を、前述の図9を用いて説明する。 Next, an example of surface magnetic flux density calculation used in the simulation will be described with reference to FIG. 9 described above.
焼結磁石220は、外周10.0mmφ、幅W25mm、厚さt2.25mm(内周5.5mmφ)であり、先程の着磁処理で作成された磁石材料データを割り当てる。 The sintered magnet 220 has an outer circumference of 10.0 mmφ, a width of W25 mm, and a thickness t of 2.25 mm (inner circumference of 5.5 mmφ), and the magnet material data created by the previous magnetizing process is assigned.
なお、磁石材料データを割り当てる際には、図36の中心Hと図9の中心Cの相対位置を先に述べたΔxおよびΔyのパラメータを変化させ、異なる表面磁束波形を持つ焼結磁石220のデータを取得した。 In assigning the magnet material data, the relative positions of the center H of FIG. 36 and the center C of FIG. 9 are changed by changing the parameters of Δx and Δy described above, and the sintered magnet 220 having different surface magnetic flux waveforms is changed. I got the data.
得られた焼結磁石220において、測定ラインに沿って表面磁束密度を測定し、その結果から、磁石間偏差ばらつきPを計算した。 In the obtained sintered magnet 220, the surface magnetic flux density was measured along the measurement line, and the deviation variation between magnets P was calculated from the result.
(モータ製品におけるコギングトルクのばらつきのシミュレーション)
次に、図39を用いて、シミュレーションに使用したモータ製品の形状寸法を説明する。
(Simulation of cogging torque variation in motor products)
Next, the shape dimensions of the motor product used for the simulation will be described with reference to FIG.
図39に示すように、モータ製品のステータは、外周21mmφ、内周10.3mmφ、積層厚み25mmの円筒形状であり、焼結磁石と同心円上に配置される。ステータには、内側にコイルを設置するスロット6個とコイルを巻き付けるティース6本が交互に等角度で構成されている。 As shown in FIG. 39, the stator of the motor product has a cylindrical shape with an outer circumference of 21 mmφ, an inner circumference of 10.3 mmφ, and a laminated thickness of 25 mm, and is arranged concentrically with the sintered magnet. In the stator, six slots for installing coils inside and six teeth for winding the coils are alternately arranged at equal angles.
スロットの奥行寸法は17mmφ、ステータのスロット奥行側から中心点Cに向かう部分にあるティース幅は、厚みが均一に3.1mmである。 The depth dimension of the slot is 17 mmφ, and the tooth width in the portion from the slot depth side of the stator toward the center point C has a uniform thickness of 3.1 mm.
また、ティースは中心側先端の幅が広くなるように構成されており、隣り合うティース先端間の隙間はモータ中心点を経由した角度が14度となるように配置される。ティース厚み3.1mm部の中心側終端部は、モータ中心座標を中心点とした直径12.4mmφの円周上に位置している。ティース厚み3.1mm部の辺が中心側終端部を基点としてティース先端方向に広がる際の角度は137°である。 In addition, the teeth are configured such that the width of the tip on the center side is wide, and the gap between the tips of adjacent teeth is arranged such that the angle passing through the motor center point is 14 degrees. The center-side end portion of the tooth thickness 3.1 mm portion is located on the circumference of a diameter of 12.4 mmφ with the motor center coordinates as the center point. The angle at which the side of the tooth thickness 3.1 mm portion spreads in the tooth front end direction from the terminal end on the center side is 137 °.
ステータには、このようなティース形状が、左右対称に、周方向に等間隔に6個配置されている。 Six such tooth shapes are arranged symmetrically in the stator at equal intervals in the circumferential direction.
ステータは、電磁鋼板50H700、シャフトは炭素鋼S45C、コイルは銅とした。 The stator was electromagnetic steel plate 50H700, the shaft was carbon steel S45C, and the coil was copper.
なお、コイル218の巻数の設定は任意である。 The number of turns of the coil 218 is arbitrary.
コギングトルクの計算の際の設定条件は、以下の通りである。 The setting conditions for calculating the cogging torque are as follows.
解析ステップ数は61ステップとし、1ステップ当たりロータが1°回転する設定とした。ギャップ分割数は、径方向に4とし、周方向に720とした。要素数は34,938、節点数は19,294である。 The number of analysis steps was 61, and the rotor was set to rotate 1 ° per step. The number of gap divisions was 4 in the radial direction and 720 in the circumferential direction. The number of elements is 34,938 and the number of nodes is 19,294.
この条件下において、各種異なる表面磁束密度を持つ焼結磁石を割り当てて計算を行い、出力されるコギングトルク波形の最大ピーク点と最小ピーク点との差を、そのモータ製品におけるコギングトルク値として登録する。 Under this condition, sintered magnets with different surface magnetic flux densities are assigned and calculated, and the difference between the maximum peak point and the minimum peak point of the output cogging torque waveform is registered as the cogging torque value for the motor product. To do.
以上の計算により、1つの焼結磁石に対して、1つの表面磁束密度および1つのコギングトルク値が関連付けられる。 By the above calculation, one surface magnetic flux density and one cogging torque value are associated with one sintered magnet.
この表面磁束密度およびコギングトルク値の組み合わせを複数準備しておき、その中から無作為に30個の組み合わせを選び出すことにより、磁石間偏差ばらつきP[%]と、コギングトルクの関係を算出した。 A plurality of combinations of the surface magnetic flux density and the cogging torque value were prepared, and 30 combinations were randomly selected from the combinations to calculate the relationship between the deviation variation P [%] between the magnets and the cogging torque.
図40には、シミュレーションの評価結果を示す。 FIG. 40 shows the evaluation result of the simulation.
図40において、横軸は、磁石間偏差ばらつきP[%]を示す。また、縦軸は、高調波振幅比の平均を示す。 In FIG. 40, the horizontal axis represents the deviation variation P [%] between the magnets. The vertical axis represents the average of harmonic amplitude ratios.
ここで、「高調波振幅比」とは、コギングトルク値を360°の範囲でフーリエ変換することにより得られるパラメータの一つである。 Here, the “harmonic amplitude ratio” is one of the parameters obtained by Fourier transforming the cogging torque value in the range of 360 °.
具体的には、コギングトルク値をフーリエ変換すると、特定の高調波成分に振幅が分離される。モータ製品のタイプをN極Mスロットと仮定すると、次数Mの位置、およびMとNの最小公倍数で表される次数の位置に、振幅のピークが生じる。前者のピークは、磁石のばらつきに起因し、ステータ周期成分と称される。一方、後者のピークは、モータ製品の構造に起因し、コギング基本波と称される。 Specifically, when the cogging torque value is Fourier-transformed, the amplitude is separated into specific harmonic components. Assuming that the motor product type is N pole M slot, there will be amplitude peaks at positions of order M and at the order of the least common multiple of M and N. The former peak is called a stator period component due to variations in magnets. On the other hand, the latter peak is called a cogging fundamental wave due to the structure of the motor product.
縦軸の「高調波振幅比」は、両方のピークの比、すなわちステータ周期成分/コギング基本波として表される。従って、「高調波振幅比の平均」は、対象となるモータ製品における高調波振幅比の平均で表される。 The "harmonic amplitude ratio" on the vertical axis is expressed as the ratio of both peaks, that is, the stator period component / cogging fundamental wave. Therefore, the "average of the harmonic amplitude ratios" is represented by the average of the harmonic amplitude ratios in the target motor product.
図40から、第4の装置では、磁石間偏差ばらつきPが4%以下になると、高調波振幅比の平均が大きく低下し、約0.8以下にまで抑制されることがわかった。 From FIG. 40, it was found that in the fourth device, when the variation deviation P between magnets was 4% or less, the average of the harmonic amplitude ratios was significantly reduced and was suppressed to about 0.8 or less.
(さらに別のシミュレーションによる評価)
複数の同一のモータ製品を想定して、磁石間偏差ばらつきPがコギングトルクに及ぼす影響をシミュレーションにより評価した。
(Evaluation by another simulation)
Assuming a plurality of identical motor products, the effect of deviation variation P between magnets on cogging torque was evaluated by simulation.
ただし、ここでは、モータ製品の数は30台とし、それぞれのモータ製品に、4つの焼結磁石が装着されるものと仮定した。また、各モータ製品に装着される焼結磁石は、リングを1/4分割したセグメント状の焼結磁石とした。以下、シミュレーションに使用した構成を、「第5の装置」と称する。 However, here, it is assumed that the number of motor products is 30, and that four sintered magnets are attached to each motor product. The sintered magnets mounted on each motor product were segmented sintered magnets obtained by dividing the ring into quarters. Hereinafter, the configuration used for the simulation will be referred to as a “fifth device”.
以下のシミュレーションを実施した。 The following simulation was carried out.
まず、4×30個の焼結磁石の表面磁束密度特性のばらつきに影響を及ぼす因子として、Δx、Δyを仮定した。 First, Δx and Δy were assumed as factors that affect the dispersion of the surface magnetic flux density characteristics of 4 × 30 sintered magnets.
ここで、Δx、Δyは、ラジアル配向の焦点座標にばらつきを与えるパラメータである。これらのパラメータを変化させ、4×30個の焼結磁石の間で特性のばらつきを発生させた。その際、表面磁束密度のばらつきが小さい母集団と大きい母集団を作成した。また、各母集団の中から無作為に抽出された4×30個の焼結磁石の間の磁石間偏差ばらつきPと、30台のモータ製品において発生するコギングトルクの関係を、シミュレーションで評価した。 Here, Δx and Δy are parameters that cause variations in the focal coordinates of the radial orientation. These parameters were changed to cause characteristic variations among 4 × 30 sintered magnets. At that time, a population with a small variation in the surface magnetic flux density and a population with a large variation were created. In addition, the relationship between the magnet variation deviation P among the 4 × 30 sintered magnets randomly selected from each population and the cogging torque generated in 30 motor products was evaluated by simulation. .
シミュレーションに使用したソフトウェア等は、前述の装置4におけるシミュレーションの場合と同様である。 The software and the like used for the simulation are the same as those for the simulation in the device 4 described above.
なお、シミュレーションは、
I 焼結磁石における特性ばらつきのシミュレーション、および
II モータ製品におけるコギングトルクのばらつきのシミュレーション、
の流れで実施した。
The simulation is
I Simulation of characteristic variation in sintered magnet, and II Simulation of variation in cogging torque in motor products,
It carried out in the flow of.
以下、それぞれについて説明する。 Each will be described below.
(焼結磁石における特性ばらつきのシミュレーション)
図41を用いて、シミュレーションに使用した表面磁束密度の計算の例を説明する。
(Simulation of characteristic variation in sintered magnet)
An example of calculation of the surface magnetic flux density used in the simulation will be described with reference to FIG.
図41に示すように、使用した焼結磁石は外周19mmφ、厚さt3.5mm(内周12mmφ)のリングを1/4分割したセグメント状のものであり、X軸とY軸がなす直線に対し平行に、それぞれ0.4mmだけ磁石部分を取り除いた上で、4か所の角部にそれぞれ1mm角の面取りを施している。 As shown in FIG. 41, the sintered magnet used was a segment shape in which a ring having an outer circumference of 19 mmφ and a thickness of t3.5 mm (inner circumference of 12 mmφ) was divided into quarters, and a straight line formed by the X axis and the Y axis In parallel with the above, the magnet portion is removed by 0.4 mm, and the four corners are chamfered at 1 mm square.
この磁石モデルにおいて、磁石の外周円または内周円に対応する中心点を原点座標(0,0)とし、座標(13,13)に基準とする焦点座標を設定する。すなわち、磁石内の磁化容易軸方向が、座標(13,13)に収束する方向に配向されていると仮定する。この基準座標に対し、X軸方向にΔx、Y軸方向にΔyずらすことで、異なる焦点座標を持つ焼結磁石のデータが作成される。 In this magnet model, the center point corresponding to the outer circumference circle or the inner circumference circle of the magnet is set as the origin coordinates (0, 0), and the reference focus coordinates are set at the coordinates (13, 13). That is, it is assumed that the easy axis of magnetization in the magnet is oriented so as to converge to the coordinates (13, 13). By shifting Δx in the X-axis direction and Δy in the Y-axis direction with respect to the reference coordinates, data of the sintered magnet having different focus coordinates is created.
各焼結磁石のデータにおいて、測定ラインに沿って表面磁束密度を測定し、得られた結果から磁石間偏差ばらつきPを算定する。ここでは、焼結磁石における測定ラインとは、焦点座標と対向する側の面を第1の主面とし、その第1の主面から焦点座標側に1mm離れた同心円上における、X軸からY軸までの0°〜90°までの範囲を意味する。 In the data of each sintered magnet, the surface magnetic flux density is measured along the measurement line, and the deviation P between magnets is calculated from the obtained result. Here, the measurement line in the sintered magnet means a surface on the side facing the focus coordinates as a first main surface, and a Y-axis from the X axis on a concentric circle 1 mm away from the first main surface on the focus coordinate side. It means the range from 0 ° to 90 ° to the axis.
(モータ製品におけるコギングトルクのばらつきのシミュレーション)
次に、図42を用いて、シミュレーションに使用したモータ製品の形状寸法を説明する。
(Simulation of cogging torque variation in motor products)
Next, the shape dimensions of the motor product used for the simulation will be described with reference to FIG.
図42に示すように、モータ製品のステータコアは、外周42mmφ、内周20.4mmφ、積層厚み23mmの円筒形状であり、焼結磁石と同心円上に配置される。ステータコアには、内側にコイルを設置するスロット6個とコイルを巻き付けるティース6本が交互に等角度で構成されている。 As shown in FIG. 42, the stator core of the motor product has a cylindrical shape with an outer circumference of 42 mmφ, an inner circumference of 20.4 mmφ, and a laminated thickness of 23 mm, and is arranged concentrically with the sintered magnet. On the stator core, six slots for installing coils inside and six teeth for winding the coils are alternately arranged at equal angles.
スロットの奥行寸法は34mmφ、ステータのスロット奥行側から中心点Cに向かう部分にあるティース幅は、厚みが均一に6.2mmである。 The depth dimension of the slot is 34 mmφ, and the tooth width in the portion from the slot depth side of the stator toward the center point C has a uniform thickness of 6.2 mm.
また、ティースは中心側先端の幅が広くなるように構成されており、隣り合うティース先端間の隙間はモータ中心点を経由した角度が14度となるように配置される。ティース厚み6.2mm部の中心側終端部は、モータ中心座標を中心点とした直径24.8mmφの円周上に位置している。ティース厚み6.2mm部の辺が中心側終端部を基点としてティース先端方向に広がる際の角度は137°である。 Further, the teeth are configured such that the width of the tip on the center side is wide, and the gap between the tips of adjacent teeth is arranged so that the angle passing through the motor center point is 14 degrees. The center-side end portion of the teeth thickness 6.2 mm portion is located on the circumference of a diameter of 24.8 mmφ with the motor center coordinates as the center point. The angle when the side of the tooth thickness of 6.2 mm spreads in the tooth tip direction with the terminal end on the center side as the base point is 137 °.
ステータには、このようなティース形状が、左右対称に、周方向に等間隔に6個配置されている。 Six such tooth shapes are arranged symmetrically in the stator at equal intervals in the circumferential direction.
ロータは、モータ製品の中心にあるシャフトと、ロータ外径側にある焼結磁石と、シャフトと焼結磁石との間にある磁性体材料のロータコアとで構成されている。なお、ロータコアは、外周12mmφ、内周6mmφで、焼結磁石間の隙間を埋めるようにモータ中心から距離9mmの突起が計4か所設けられている。 The rotor includes a shaft at the center of the motor product, a sintered magnet on the outer diameter side of the rotor, and a rotor core made of a magnetic material between the shaft and the sintered magnet. The rotor core has an outer circumference of 12 mmφ and an inner circumference of 6 mmφ, and a total of four protrusions having a distance of 9 mm from the motor center are provided so as to fill the gap between the sintered magnets.
ステータコアおよびロータコアは電磁鋼板50A700、シャフトは炭素鋼S45C、コイルは銅とした。なお、コイルの巻数の設定は任意である。 The stator core and the rotor core were electromagnetic steel plates 50A700, the shaft was carbon steel S45C, and the coil was copper. The number of turns of the coil is arbitrary.
コギングトルクの計算の際の設定条件は、以下の通りである。 The setting conditions for calculating the cogging torque are as follows.
解析ステップ数は61ステップとし、1ステップ当たりロータが1°回転する設定とした。ギャップ分割数は、径方向に4とし、周方向に720とした。要素数は43,395、節点数は23,218である。 The number of analysis steps was 61, and the rotor was set to rotate 1 ° per step. The number of gap divisions was 4 in the radial direction and 720 in the circumferential direction. The number of elements is 43,395 and the number of nodes is 23,218.
この条件下において、各種異なる表面磁束密度を持つ焼結磁石パターンをモータ製品の4か所の焼結磁石に割り当てて計算を行い、出力されるコギングトルク波形の最大ピーク点と最小ピーク点との差を、そのモータ製品におけるコギングトルク値として登録する。 Under this condition, sintered magnet patterns with various different surface magnetic flux densities are assigned to the four sintered magnets of the motor product for calculation, and the maximum peak point and the minimum peak point of the output cogging torque waveform are calculated. The difference is registered as a cogging torque value in the motor product.
なお、図41で示した焼結磁石の焦点位置パターンは、図42のモータにおける焼結磁石の第1象限に位置する焼結磁石に相当するパターン例である。従って、第2象限、第3象限、第4象限と焼結磁石の位置が異なる場合には、それぞれの座標を90°毎に回転移動したパターンが割り当てられる。 The focal position pattern of the sintered magnet shown in FIG. 41 is a pattern example corresponding to the sintered magnet located in the first quadrant of the sintered magnet in the motor of FIG. Therefore, when the positions of the sintered magnets are different from those in the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant, patterns in which the respective coordinates are rotationally moved by 90 ° are assigned.
以上の計算により、一つのモータ製品に対し、4つの表面磁束密度(4つの焼結磁石)および1つのコギングトルク値が関連付けられる。 By the above calculation, four surface magnetic flux densities (four sintered magnets) and one cogging torque value are associated with one motor product.
この4つの表面磁束密度およびコギングトルク値の組み合わせを複数準備しておき、その中から無作為に30個の組み合わせを選び出すことにより、4×30個の磁石間偏差ばらつきP[%]と、30台のモータ製品のコギングトルクの関係を算出した。 By preparing a plurality of combinations of these four surface magnetic flux densities and cogging torque values, and randomly selecting 30 combinations from among them, 4 × 30 variation deviation P [%] between magnets and 30 The relationship of the cogging torque of the single motor product was calculated.
図43には、シミュレーションの評価結果を示す。 FIG. 43 shows the evaluation result of the simulation.
図43において、横軸は、磁石間偏差ばらつきP[%]を示す。また、縦軸は、高調波振幅比の平均を示す。 In FIG. 43, the horizontal axis represents the deviation variation P [%] between the magnets. The vertical axis represents the average of harmonic amplitude ratios.
図43から、第5の装置では、磁石間偏差ばらつきPが4%以下になると、高調波振幅比の平均が大きく低下し、約0.8以下にまで抑制されることがわかった。 From FIG. 43, it was found that in the fifth device, when the variation deviation P between the magnets was 4% or less, the average of the harmonic amplitude ratios was significantly reduced and was suppressed to about 0.8 or less.
このように、モータ製品に使用される焼結磁石において、磁石間偏差ばらつきPを4%以下とすることにより、複数のモータ製品に生じるコギングトルクや高調波振幅比を有意に抑制できることが確認された。 As described above, in the sintered magnet used for the motor product, it is confirmed that the cogging torque and the harmonic amplitude ratio generated in the plurality of motor products can be significantly suppressed by setting the variation deviation P between the magnets to 4% or less. It was
本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments Is also included in the technical scope of the present invention.
101 モータ
110 シャフト
112 ロータ
114 ステータ
118 コイル
120 焼結磁石
130 第1の表面
132 第2の表面
136 第1の側面
137 第2の側面
138 第3の側面
139 第4の側面
160 断面
162 領域
201 モータ
210 シャフト
212 ロータ
214 ステータ
218 コイル
220 焼結磁石
230 第1の表面
232 第2の表面
236 外側面
237 内側面
260 断面
262 領域
300 モータ群
301(301A、301B、……、301J) モータ
401 IPMモータ
410 シャフト
412 ロータ
414 ステータ
418 コイル
420 焼結磁石
451 リニアモータ
453 可動子
455 固定子
467 ヨーク
468 コイル
460 ベース
470 焼結磁石
520 焼結磁石
530 第1の主面
560 特定断面
620 焼結磁石
630 第1の主面
660 特定断面
720 焼結磁石
730 第1の主面
760 特定断面
800 装置
810 スリーブ
818 コイル
819 空気領域
821 圧粉体
870 ヨーク
900 冶具
910 中央型
920 上部ピン
930 下部ピン
940 中心棒
950 仮焼体
AP 断面
CL 分断線
CP 点
101 motor 110 shaft 112 rotor 114 stator 118 coil 120 sintered magnet 130 first surface 132 second surface 136 first side surface 137 second side surface 138 third side surface 139 fourth side surface 160 cross section 162 area 201 motor 210 shaft 212 rotor 214 stator 218 coil 220 sintered magnet 230 first surface 232 second surface 236 outer side surface 237 inner side surface 260 cross section 262 region 300 motor group 301 (301A, 301B, ..., 301J) motor 401 IPM motor 410 shaft 412 rotor 414 stator 418 coil 420 sintered magnet 451 linear motor 453 mover 455 stator 467 yoke 468 coil 460 base 470 sintered magnet 520 sintered magnet 530th 1 main surface 560 specific cross section 620 sintered magnet 630 first main surface 660 specific cross section 720 sintered magnet 730 first main surface 760 specific cross section 800 device 810 sleeve 818 coil 819 air region 821 green compact 870 yoke 900 jig 910 Central type 920 Upper pin 930 Lower pin 940 Center rod 950 Calcined body AP cross section CL dividing line CP point
Claims (12)
当該モータ製品は、30台以上存在し、
各モータ製品には、1または2以上の磁石が含まれ、
各磁石は、7%以下のボイド率を有し、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、複数のモータ製品:
ここで、前記測定ラインは、前記非パラレル配向した領域が認められる断面を特定断面と称したとき、前記第1の主面の略中央において、前記特定断面に平行な方向に沿った、前記第1の主面全体に対応する測定軌跡を表し、前記測定ラインは、前記第1の主面から1mm上方の空間位置に定められ、
Atotalは、合計平均表面磁束密度を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められ、
σtotalは、合計標準偏差を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、前記合計平均表面磁束密度Atotalの算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 The same multiple motor products on the market,
There are over 30 motor products,
Each motor product contains one or more magnets,
Each magnet has a void fraction of 7% or less,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
A plurality of motor products having a variation deviation P between magnets represented by 4% or less:
Here, the measurement line, when a cross section in which the non-parallel oriented region is recognized is referred to as a specific cross section, at a substantially center of the first main surface, along a direction parallel to the specific cross section, 1 represents a measurement locus corresponding to the entire main surface, and the measurement line is defined at a spatial position 1 mm above the first main surface,
A total represents the total average surface magnetic flux density, and when the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines in each sintered magnet were averaged, and this was taken as B ave [mT], the measurement Calculated by summing the average values B ave [mT] at all measurement positions on the line,
σ total represents the total standard deviation, and the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used in the calculation of the total average surface magnetic flux density A total on the measurement line in each sintered magnet is σ [mT]. Then, the standard deviation σ [mT] at all the measurement positions on the measurement line is calculated.
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、モータ:
ここで、前記測定ラインは、前記非パラレル配向した領域が認められる断面を特定断面と称したとき、前記第1の主面の略中央において、前記特定断面に平行な方向に沿った、前記第1の主面全体に対応する測定軌跡を表し、前記測定ラインは、前記第1の主面から1mm上方の空間位置に定められ、
Atotalは、合計平均表面磁束密度を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められ、
σtotalは、合計標準偏差を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、前記合計平均表面磁束密度Atotalの算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 A motor having a plurality of magnets,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
The deviation variation P between the magnets represented by is 4% or less, the motor:
Here, the measurement line, when a cross section in which the non-parallel oriented region is recognized is referred to as a specific cross section, at a substantially center of the first main surface, along a direction parallel to the specific cross section, 1 represents a measurement locus corresponding to the entire main surface, and the measurement line is defined at a spatial position 1 mm above the first main surface,
A total represents the total average surface magnetic flux density, and when the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines in each sintered magnet were averaged, and this was taken as B ave [mT], the measurement Calculated by summing the average values B ave [mT] at all measurement positions on the line,
σ total represents the total standard deviation, and the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used in the calculation of the total average surface magnetic flux density A total on the measurement line in each sintered magnet is σ [mT]. Then, the standard deviation σ [mT] at all the measurement positions on the measurement line is calculated.
各モータは、一つの磁石を備え、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、モータ群:
ここで、前記測定ラインは、前記非パラレル配向した領域が認められる断面を特定断面と称したとき、前記第1の主面の略中央において、前記特定断面に平行な方向に沿った、前記第1の主面全体に対応する測定軌跡を表し、前記測定ラインは、前記第1の主面から1mm上方の空間位置に定められ、
Atotalは、合計平均表面磁束密度を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められ、
σtotalは、合計標準偏差を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、前記合計平均表面磁束密度Atotalの算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 A series of motor groups having a plurality of motors,
Each motor has one magnet
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel-oriented regions and has a first main surface with a maximum peak value of surface magnetic flux density,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation deviation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
A motor group in which the deviation variation P between magnets represented by is 4% or less:
Here, the measurement line, when the cross section in which the non-parallel oriented region is recognized is referred to as a specific cross section, in the substantially center of the first main surface, along the direction parallel to the specific cross section, 1 represents a measurement locus corresponding to the entire one main surface, and the measurement line is defined at a spatial position 1 mm above the first main surface,
A total represents the total average surface magnetic flux density, and when the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines of the respective sintered magnets were averaged, and this was taken as B ave [mT], the measurement was performed. Calculated by summing the average values B ave [mT] at all measurement positions on the line,
σ total represents the total standard deviation, and the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used for the calculation of the total average surface magnetic flux density A total on the measurement line in each sintered magnet is σ [mT]. Then, the standard deviation σ [mT] at all the measurement positions on the measurement line is summed up.
各磁石は、7%以下のボイド率を有し、
各磁石は、非パラレル配向した領域を有する焼結磁石であり、表面磁束密度のピーク値が最大となる第1の主面を有し、
各磁石の前記第1の主面において、測定ラインにわたって表面磁束密度を測定したとき、以下の式
磁石間偏差ばらつきP[%]=(σtotal[mT]/Atotal[mT])×100
で表される磁石間偏差ばらつきPが4%以下である、磁石群:
ここで、前記測定ラインは、前記非パラレル配向した領域が認められる断面を特定断面と称したとき、前記第1の主面の略中央において、前記特定断面に平行な方向に沿った、前記第1の主面全体に対応する測定軌跡を表し、前記測定ラインは、前記第1の主面から1mm上方の空間位置に定められ、
Atotalは、合計平均表面磁束密度を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、同じ測定位置における表面磁束密度の絶対値を平均し、これをBave[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における平均値Bave[mT]を合計することにより求められ、
σtotalは、合計標準偏差を表し、各焼結磁石における前記測定ライン上の、前記合計平均表面磁束密度Atotalの算定に用いた各測定位置における表面磁束密度の標準偏差をσ[mT]としたとき、前記測定ライン上の全ての測定位置における標準偏差σ[mT]を合計することにより求められる。 A magnet group including a plurality of magnets,
Each magnet has a void fraction of 7% or less,
Each magnet is a sintered magnet having non-parallel oriented regions, and has a first main surface where the peak value of the surface magnetic flux density is maximum,
When the surface magnetic flux density is measured across the measurement line on the first main surface of each magnet, the following formula is obtained.
Variation variation between magnets P [%] = (σ total [mT] / A total [mT]) × 100
A magnet group in which the deviation variation P between magnets represented by is 4% or less:
Here, the measurement line, when a cross section in which the non-parallel oriented region is recognized is referred to as a specific cross section, at a substantially center of the first main surface, along a direction parallel to the specific cross section, 1 represents a measurement locus corresponding to the entire main surface, and the measurement line is defined at a spatial position 1 mm above the first main surface,
A total represents the total average surface magnetic flux density, and when the absolute values of the surface magnetic flux densities at the same measurement positions on the measurement lines in each sintered magnet were averaged, and this was taken as B ave [mT], the measurement Calculated by summing the average values B ave [mT] at all measurement positions on the line,
σ total represents the total standard deviation, and the standard deviation of the surface magnetic flux density at each measurement position used in the calculation of the total average surface magnetic flux density A total on the measurement line in each sintered magnet is σ [mT]. Then, the standard deviation σ [mT] at all the measurement positions on the measurement line is calculated.
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