JP3664271B2 - Multipolar magnetizing yoke - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、永久磁石部材の着磁用ヨーク、特にリング磁石等を多極着磁するための着磁用ヨークに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動機のロータやステータ用として、半径方向に多極着磁されたリング状あるいは円柱状の永久磁石が使用されている。例えば、リング状永久磁石(以下、単にリング磁石ともいう)を多極着磁する場合には、図1に示すような着磁用ヨーク101が使用される。着磁用ヨーク101は、例えば電磁軟鉄により円筒状に形成され、その孔部102の内周面には軸方向に沿って多数の装着溝104が並列に形成されている。また、図3に示すように、これら装着溝104の全てのものにまたがって、励磁用のコイル線材105がヨーク101の端部側で折り返されながら装着される。そして、リング磁石103を孔部102内に同心的に配置し、コイル線材105に通電することにより、図5に示すように、リング磁石103は、その外周面を着磁面として半径方向に多極着磁される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなリング磁石103は、モータの小型化ないし高性能化を図るため、最近では、Nd−Fe−B系磁石材料やSm−Co系磁石材料等の希土類磁石材料により形成されたものが多く使用されている。希土類磁石材料は保磁力が極めて大きいため、十分な着磁を行うためには、それに打ち勝つ大きな着磁磁界を印加する必要がある。しかしながら、上記従来の着磁用ヨークにおいては、その構成材料である電磁軟鉄の飽和磁束密度と透磁率が希土類磁石の着磁に必ずしも十分であるとは言い難く、磁石の部位によっては着磁磁界が不足して、表面磁束密度の不足や偏り(いわゆる着磁ムラ)等を生じ易い問題がある。特に、図8(a)に示すように、コイル線材105の折返部106が形成されていない側は、形成されている側に比べて磁石103の表面磁束密度が不足しやすい傾向にある。
【0004】
本発明の課題は、高性能の希土類磁石に対しても、十分かつ均一に着磁を行うことができる多極着磁用ヨークを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の多極着磁用ヨークは、被着磁体の着磁面と対向するヨーク面を有するヨーク本体と、そのヨーク面に複数本並列に形成されたコイル線材用の装着溝とを備える。それら複数の装着溝に沿って励磁用コイル線材が装着され、その励磁用コイル線材に通電することにより、上記着磁面を着磁する磁界を発生させる。ここで、ヨーク本体は、Coを25〜60重量%の範囲内で含有する鉄系合金により構成される。Coの含有量が上記範囲外のものとなると、材料の飽和磁束密度ないし透磁率が減少して着磁磁界の不足を招くことにつながる。Coの含有量は、望ましくは45〜55重量%とするのがよい。また、上記鉄系合金においては、Coを除く残部は実質的にFeにより構成されるが、合金の透磁率と飽和磁束密度を極端に低下させない範囲内で他の合金元素を添加することもでき、例えば、材料の靱性向上の観点から、Vを1〜3重量%の範囲内で添加することもできる。
【0006】
ここで、上記装着溝をその長手方向においてヨーク本体の両端部にそれぞれ開放するものとし、励磁用コイル線材をヨーク本体の両端部において折り返しながら、装着溝の全てのものにまたがって装着することができる。
【0007】
上記装着溝は、その横断面において、溝深さ方向の第一の深さ位置に第一の溝部を、また第二の深さ位置に第二の溝部を備え、かつそれら第一及び第二の溝部が、それら各溝部の溝幅よりも狭い連結溝部により互いに連結されたものとすることができる。この場合、各装着溝は、その長手方向において前記ヨーク本体の両端面にそれぞれ開放するものとすることができる。そして、励磁用コイル線材は、ヨーク本体の両端面において交互に折り返されつつ、隣接して並ぶ各装着溝に対し、その第一又は第二の溝部に順次、互い違いに装着される2つの線材部分を備えたものとすることができる。その第二の線材部分は、その折返部が生ずる側の端面が第一の線材部分とは互いに逆となるように交互に折り返され、かつ各装着溝に対し、その線材の装着される溝部が第一の線材部分とは互いに逆となるように、その第一もしくは第二の溝部に装着される。
【0008】
装着溝が、上述の第一及び第二の溝部を備えた構成においては、ヨーク本体は、電磁軟鉄やFe−Ni系合金等、一般の鉄系軟磁性材料により構成することもできる。
【0009】
本発明の多極着磁用ヨークにおいては、被着磁体を挟んでヨーク本体と反対側にバックヨーク部を設けることができる。
【0010】
本発明の多極着磁用ヨークにおいては、そのヨーク面を具体的に、リング状又は円筒状に形成された被着磁体の外周面ないし内周面に対応する形状に形成することができる。
【0011】
【発明の作用及び効果】
本発明の多極着磁用ヨークは、被着磁体の着磁面と対向するヨーク面に沿って複数本並列に形成された装着溝に励磁用コイル線材が装着され、その励磁用コイル線材に通電することにより上記着磁面を多極着磁するものであって、ヨーク本体が、Coを25〜65重量%の範囲内で含有する鉄系合金により構成される。上記組成の合金を使用することにより、電磁軟鉄等で構成された従来のヨークと比較して、ヨーク材の飽和磁束密度が向上するため、より大きな着磁磁界を発生させることができ、ひいては高性能の希土類磁石も十分かつ均一に着磁することができる。また、透磁率も、電磁軟鉄等と比較して優れているので、コイル線材の通電量をそれほど大きくしなくとも、十分な強度の着磁磁界を得ることができる。特に、装着溝をヨーク本体の両端部に開放させ、励磁用コイル線材を折り返しながら、装着溝の全てのものにまたがって装着する構成の着磁用ヨークにおいては、上記合金の使用により、コイル線材の折返部が形成された側と形成されない側との間の着磁磁界強度の差が小さくなり、着磁後の磁石における表面磁束密度の偏りやばらつき等が生じにくくなる。
【0012】
コイル線材用の装着溝に第一及び第二の溝部を備えた構成においては、装着される励磁用コイル線材のターン数を増やすことができ、それに基づく着磁磁界強度の増加により、高性能磁石を十分かつ均一に着磁することができる。そして、励磁用コイル線材が、ヨーク本体の両端面において交互に折り返されつつ、隣接して並ぶ各装着溝に対し、その第一又は第二の溝部に順次、互い違いに装着される2つの線材部分を備えた構成においては、その第二の線材部分が、その折返部が生ずる側の端面が第一の線材部分とは互いに逆となるように交互に折り返され、かつ各装着溝に対し、その線材の装着される溝部が第一の線材部分とは互いに逆となるように、その第一もしくは第二の溝部に装着されるので、両励磁用コイル線材は、ヨークの両端部において折返部を互いに補いつつヨーク本体に装着され、折返部の有無に基づく着磁磁界の不均一が解消されて、さらに効率よく着磁を行うことができる。
【0013】
被着磁体を挟んでヨーク本体と反対側にバックヨーク部を設けた構成においては、磁石の厚さ方向においても着磁磁界の均一化を図ることができる。
【0014】
【実施例】
以下、本発明のいくつかの実施例を図面を用いて説明する。
(実施例1)
図1は、本発明の多極着磁用ヨークの一例を示すものである。多極着磁用ヨーク(以下、単にヨークともいう)1は、リング状の永久磁石部材を半径方向に多極着磁するためのものであって、例えばFe−49重量%Co−2重量%V合金(いわゆるパーメンデュール合金)製のヨーク本体10を備え、その孔部2の内周面には、軸方向に沿って多数の装着溝4が並列に形成されている。各装着溝4は、図2に示すように、ほぼ円形の断面を有する溝部4a、及びそれと一体的に形成されて孔部2の内周面側に開放する開放部4bとを有し、開放部4bが溝部4aよりも細幅に形成されて、全体として鍵穴状の断面形状を有するものとなっている。このような形状のヨーク本体10は、例えば、精密鋳造等により円筒状の予備体を形成し、その内周面に放電加工ないしレーザー加工等により装着溝4を形成して製造することができる。
【0015】
各装着溝4には、図3及び図4に示すように、励磁用のコイル線材5が装着される。装着溝4は、その長手方向においてヨーク本体10の両端部にそれぞれ開放しており、コイル線材5はヨーク1の端部側で折り返されながら、装着溝4の全てのものにまたがって1ターンずつ装着されている。
【0016】
図1に示すように、ヨーク1の孔部2内に被着磁体として、例えばNd−Fe−B系希土類磁石粉末を樹脂と共に成形して得られるリング磁石3を同心的に配置し、パルス着磁電源を用いてコイル線材5に通電すると、図5に示すように、ヨーク1の内周面(ヨーク面)1aからはリング磁石3の外周面(着磁面)を半径方向(肉厚方向)に貫く磁界が発生し、リング磁石3が半径方向に着磁されることとなる。ここで、各装着溝4内に装着されたコイル線材5を流れる電流の向きは交互に反転しており、開放部4bにより区切られたヨーク面1aの各領域1bを貫く磁界の方向も交互に反転するものとなる。これにより、リング磁石3の着磁面3aは、ヨーク面1aの上記領域1bのそれぞれに対応して、すなわち装着溝4の形成個数に対応して周方向に区切られ、その区切られた領域のそれぞれに磁極が交互に反転するように形成されて、いわゆる多極ラジアル着磁された状態となる。
【0017】
図6は、従来のヨークに使用されている電磁軟鉄(B)、及び本発明のヨークに使用されるパーメンデュール(A)の磁化曲線をそれぞれ示すものである。パーメンデュールの飽和磁化ISAは電磁軟鉄の飽和磁化ISBよりも大きく、また透磁率もパーメンデュールの方が大きいため、パーメンデュールで構成した着磁用ヨークは、電磁軟鉄で構成したものより均一かつ大きく磁化される。これにより、希土類磁石などの高性能磁石に対しても、それを均一かつ十分に着磁するに足る磁界を発生させることができる。
【0018】
図7(a)、(b)は、図1に示す形状のヨークをパーメンデュール及び電磁軟鉄によりそれぞれ作製し、それらを用いてリング状のNd−Fe−B系ボンド磁石(高さ15mm、内径18mm、外径20mm)を48極にラジアル着磁した場合の、磁石外周面(着磁面)における表面磁束密度分布の測定例を示すものである。ここで、着磁のためにコイル線材5に通電した電流値は、電磁軟鉄製のものに対しては12kA、パーメンデュール製のものに対しては10kAとした。電磁軟鉄製のものを使用した場合は、分布曲線のピーク部における磁束密度の平均値が1200G程度であるのに対し、パーメンデュール製のものを使用すると、コイル線材5への通電量がやや小さいにも拘わらず、ピーク部における磁束密度の平均値は倍近くの2300Gまで向上していることがわかる。
【0019】
また、図8は、リング磁石の外周面における表面磁束密度分布を模式的に示すものであり、(a)は電磁軟鉄製のヨークを、(b)は本発明のパーメンデュール製のものを使用した場合をそれぞれ示している。すなわち、電磁軟鉄製のヨークを使用した場合には、表面磁束密度がコイル線材の折返部5aに対応する側で高く、形成されない側で低くなるなど不均一(着磁ムラ)を生じているのに対し、パーメンデュール製のヨークを使用すると、そのような着磁ムラが生じにくくなり、全体を均一に着磁することができる。
【0020】
以下、上記着磁用ヨークのいくつかの変形例について説明する。図9に示すヨーク11においては、円柱状ないし円筒状のヨーク本体10の外周面をヨーク面11aとして、装着溝4が軸方向に並列に形成されている。この場合、リング状磁石3はヨーク11の外側に同心的に配置され、その内周面側から着磁磁界が印加される。また、図10に示すヨーク21においては、そのヨーク面21aが平坦に形成され、装着溝4は互いにほぼ平行にかつ等間隔で形成されている。このようなヨーク21を使用することにより、板状の磁石部材23を板厚方向に多極着磁することができる。さらに図11に示すように、ヨーク面21aを、円筒面の一部を構成するように凸状ないし凹状に形成し、その軸方向に沿って装着溝4を並列に形成することにより、そのヨーク面21aに対応する周面を有する弓型の磁石部材23を半径方向(肉厚方向)に多極着磁することができる。
【0021】
また、本発明の着磁用ヨークには、被着磁体を挟んでヨーク本体とは反対側にバックヨーク部を設けることができる。例えば、図1に示す形状のヨーク1の場合、図12に示すように、その内側に配置されたリング磁石3の内側にリング状のバックヨーク部8を設けることができる。バックヨーク部8はヨーク本体10と同材質のものを使用することができるが、異なる材質のものであってもよく、例えば電磁軟鉄等で構成されたものも使用することができる。バックヨーク部8を設けることにより、図12に示すように、リング磁石3の内周面側で着磁磁界が発散しにくくなり、磁石の半径方向(肉厚方向)の着磁ムラを防止することができる。また、図13に示すように、このようなバックヨーク部8は、図10に示すような平坦なヨーク面を有する着磁用ヨーク21に対しても設けることができる。
【0022】
なお、ヨーク1、11及び21等は、上述の組成の合金に変えて、Fe−30重量%Co合金で構成することもできる。これにより、ヨークの磁束密度を電磁軟鉄のそれよりも20〜30%向上させることができる。
(実施例2)
図14は、装着溝が2つの溝部を備えた多極着磁用ヨーク41の構成例を示すものである。ヨーク41は、実施例1と同様にパーメンデュール合金で構成され、図1に示すヨーク1と類似の外観を有する円筒状のヨーク本体10を備えているが、図15に示すように、装着溝4にはその横断面において、ヨーク1の内周面側(第一の深さ位置)に第一の溝部4aを、また外周面側(第二の深さ位置)に第二の溝部4bが形成され、それら第一及び第二の溝部4a及び4bが、それら各溝部の溝幅よりも狭い連結溝部4cにより互いに連結されている。装着溝4は、図16に示すように、その長手方向においてヨーク本体10の両端部にそれぞれ開放しており、その第一及び第二の溝部4a及び4b(図14)には、それぞれ励磁用コイル線材の第一の線材部分15及び第二の線材部分25がヨーク本体10の両端部において折り返されつつ、装着溝4の全てのものにまたがって装着されている。
【0023】
ここで、図15に示すように、第一の線材部分15は、ヨーク本体10の両端面において交互に折り返されつつ、隣接して並ぶ各装着溝4に対し、その第一又は第二の溝部4a及び4bに順次、互い違いに装着されている。また、第二の線材部分25は、その折返部25aが生ずる側の端面が第一の線材部分15とは互いに逆となるように交互に折り返され、かつ各装着溝に対し、その線材の装着される溝部が第一の線材部分15とは互いに逆となるように、その第一又は第二の溝部4a又は4bに順次装着されている。これら第一及び第二の線材部分15及び25は、その一方の端部側で互いに連結するとともに、他端側をそれぞれ図示しない着磁電源に接続することができる。このようにすれば、図16に示すように、ヨーク41の両端部において、第一及び第二の線材部分15及び25は折返部15a及び25aを互いに補いつつヨーク本体10に装着されることとなり、着磁電源から通電することにより、図17に示すように、折返部の有無に基づく着磁ムラを解消することができる。このような効果は、ヨーク41をパーメンデュールに代えて電磁軟鉄等の他の鉄系軟磁性材料で構成した場合においても同様に達成することができる。また、所定の形状の硅素鋼板を板厚方向に積層することにより、ヨーク本体10を形成することもできる。なお、第一及び第二の線材部分15及び25を別体の線材として形成し、その通電方向が上記構成と同じになるようにそれぞれ着磁電源に接続する構成としてもよい。
【0024】
なお、図18に示すように、第一の溝部4aに装着されるコイル線材15の折返方向と、第二の溝部4bに装着されるコイル線材25の折返方向とが互いに同方向となるように、線材15及び25をヨーク41に装着することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の多極着磁用ヨークの外観を示す斜視図。
【図2】図1の部分平面図。
【図3】図1の多極着磁用ヨークのヨーク面側を拡大して示す斜視図。
【図4】実施例1のヨークへのコイル線材の装着方法を模式的に示す図。
【図5】図1の多極着磁ヨークにおける着磁磁界の発生状態を示す模式図。
【図6】電磁軟鉄及びパーメンデュール合金の磁化曲線。
【図7】従来の着磁用ヨーク及び実施例1の着磁用ヨークを使用して多極着磁した磁石部材の、表面磁束密度分布の測定例を示すグラフ。
【図8】従来の着磁用ヨーク及び実施例1の着磁用ヨークを使用して多極着磁した磁石部材の表面磁束密度分布状態を模式的に示す図。
【図9】実施例1の着磁用ヨークの第一の変形例を示す斜視図。
【図10】同じく第二の変形例を示す斜視図。
【図11】同じく第三の変形例を示す斜視図。
【図12】バックヨーク部を備えた着磁用ヨークの例を示す平面図。
【図13】同じくその変形例を示す平面図。
【図14】実施例2の着磁用ヨークを部分的に示す斜視図。
【図15】その平面図。
【図16】実施例2のヨークへのコイル線材の装着方法を模式的に示す図。
【図17】実施例2の着磁用ヨークを使用して多極着磁した磁石部材の表面磁束密度分布状態を模式的に示す図。
【図18】実施例2のヨークへの、コイル線材の装着方法の変形例を示す図。
【符号の説明】
1、11、21、31、41 多極着磁用ヨーク
1a ヨーク面
3、23 磁石部材
3a 着磁面
4 装着溝
4a 第一の溝部
4b 第二の溝部
4c 連結溝部
5 励磁用コイル線材
10 ヨーク本体
15 第一の線材部分
25 第二の線材部分
5a、15a、25a 折返部
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a magnetizing yoke for a permanent magnet member, and more particularly to a magnetizing yoke for multipolarizing a ring magnet or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, ring-shaped or cylindrical permanent magnets magnetized in the radial direction have been used for rotors and stators of electric motors. For example, when a ring-shaped permanent magnet (hereinafter also simply referred to as a ring magnet) is magnetized in a multipolar manner, a magnetizing yoke 101 as shown in FIG. 1 is used. The magnetizing yoke 101 is formed in a cylindrical shape by, for example, electromagnetic soft iron, and a plurality of mounting grooves 104 are formed in parallel along the axial direction on the inner peripheral surface of the hole 102. Further, as shown in FIG. 3, the exciting coil wire 105 is mounted while being folded back on the end portion side of the yoke 101 across all of the mounting grooves 104. Then, the ring magnet 103 is arranged concentrically in the hole portion 102, and the coil wire 105 is energized, so that as shown in FIG. Polarized.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the ring magnet 103 as described above has recently been formed of a rare earth magnet material such as an Nd—Fe—B magnet material or an Sm—Co magnet material in order to reduce the size or performance of the motor. Many things are used. Since the rare earth magnet material has an extremely large coercive force, it is necessary to apply a large magnetizing magnetic field to overcome it in order to achieve sufficient magnetization. However, in the conventional magnetizing yoke, it is difficult to say that the saturation magnetic flux density and magnetic permeability of the constituent soft magnetic iron are necessarily sufficient for magnetizing rare earth magnets. Is insufficient, and there is a problem that surface magnetic flux density is insufficient and bias (so-called uneven magnetization) is likely to occur. In particular, as shown in FIG. 8A, the surface magnetic flux density of the magnet 103 tends to be insufficient on the side where the folded portion 106 of the coil wire 105 is not formed compared to the side where the coil wire 105 is formed.
[0004]
An object of the present invention is to provide a multipole magnetizing yoke capable of sufficiently and evenly magnetizing a high performance rare earth magnet.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The multipolar magnetizing yoke of the present invention includes a yoke body having a yoke surface facing the magnetized surface of the magnetized body, and a plurality of coil wire mounting grooves formed in parallel on the yoke surface. An exciting coil wire is mounted along the plurality of mounting grooves, and a current to magnetize the magnetized surface is generated by energizing the exciting coil wire. Here, the yoke body is made of an iron-based alloy containing Co in the range of 25 to 60% by weight. If the Co content is outside the above range, the saturation magnetic flux density or permeability of the material will decrease, leading to a shortage of the magnetizing magnetic field. The Co content is desirably 45 to 55% by weight. In the iron-based alloy, the balance other than Co is substantially composed of Fe, but other alloy elements can be added within a range that does not extremely reduce the permeability and saturation magnetic flux density of the alloy. For example, from the viewpoint of improving the toughness of the material, V can be added within a range of 1 to 3% by weight.
[0006]
Here, it is assumed that the mounting groove is opened to both ends of the yoke body in the longitudinal direction, and the exciting coil wire is folded over at both ends of the yoke body and mounted across all the mounting grooves. it can.
[0007]
The mounting groove includes a first groove portion at a first depth position in the groove depth direction and a second groove portion at a second depth position in the transverse section thereof, and the first and second grooves. These groove portions can be connected to each other by a connecting groove portion narrower than the groove width of each of the groove portions. In this case, each mounting groove can be opened to both end faces of the yoke body in the longitudinal direction. The exciting coil wire is alternately folded back at both end faces of the yoke body, and the two wire portions are alternately mounted in the first or second groove portion sequentially with respect to the adjacent mounting grooves. Can be provided. The second wire portion is alternately folded so that the end surface on which the folded portion is generated is opposite to the first wire portion, and a groove portion to which the wire is attached is provided for each attachment groove. The first or second groove portion is mounted so as to be opposite to the first wire portion.
[0008]
In the configuration in which the mounting groove includes the first and second groove portions described above, the yoke body can be made of a general iron-based soft magnetic material such as electromagnetic soft iron or Fe—Ni-based alloy.
[0009]
In the multipolar magnetizing yoke of the present invention, a back yoke portion can be provided on the opposite side of the yoke body with the magnetized body interposed therebetween.
[0010]
In the multipolar magnetizing yoke of the present invention, the yoke surface can be specifically formed into a shape corresponding to the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the magnetized body formed in a ring shape or a cylindrical shape.
[0011]
[Action and effect of the invention]
In the multipolar magnetizing yoke of the present invention, an exciting coil wire is installed in a mounting groove formed in parallel along a yoke surface facing the magnetized surface of the magnetized body, and the exciting coil wire is attached to the exciting coil wire. The magnetized surface is multipolar magnetized by energization, and the yoke body is made of an iron-based alloy containing Co in a range of 25 to 65% by weight. By using an alloy having the above composition, the saturation magnetic flux density of the yoke material is improved as compared with a conventional yoke made of electromagnetic soft iron or the like, so that a larger magnetizing magnetic field can be generated, and as a result High performance rare earth magnets can be magnetized sufficiently and uniformly. In addition, since the magnetic permeability is superior to that of electromagnetic soft iron or the like, a sufficiently strong magnetized magnetic field can be obtained without enlarging the energization amount of the coil wire. In particular, in a magnetizing yoke configured to be mounted across all of the mounting groove while opening the mounting groove at both ends of the yoke body and folding the exciting coil wire, the coil wire The difference in the magnetization magnetic field strength between the side where the folded portion is formed and the side where the folded portion is not formed becomes small, and the surface magnetic flux density is less likely to be biased or uneven in the magnet after magnetization.
[0012]
In the configuration in which the first and second groove portions are provided in the mounting groove for the coil wire, the number of turns of the excitation coil wire to be mounted can be increased. Can be sufficiently and uniformly magnetized. Then, two wire portions that are alternately mounted in the first or second groove portion sequentially for each of the adjacent mounting grooves while the coil wire for excitation is alternately folded at both end faces of the yoke body. The second wire portion is alternately folded so that the end surface on the side where the folded portion is generated is opposite to the first wire portion, and for each mounting groove, Since the groove portion to which the wire is attached is attached to the first or second groove portion so that the first wire portion is opposite to the first wire portion, both coil portions for excitation have folded portions at both ends of the yoke. It is attached to the yoke body while supplementing each other, and the non-uniformity of the magnetizing magnetic field based on the presence or absence of the folded portion is eliminated, so that the magnetizing can be performed more efficiently.
[0013]
In the configuration in which the back yoke portion is provided on the opposite side of the yoke body with the magnetized body interposed therebetween, the magnetizing magnetic field can be made uniform in the magnet thickness direction.
[0014]
【Example】
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 shows an example of a multi-pole magnetizing yoke according to the present invention. A multipolar magnetizing yoke (hereinafter also simply referred to as a yoke) 1 is for magnetizing a ring-shaped permanent magnet member in the radial direction, and is, for example, Fe-49 wt% Co-2 wt% A yoke body 10 made of a V alloy (so-called permendur alloy) is provided, and a plurality of mounting grooves 4 are formed in parallel on the inner peripheral surface of the hole 2 along the axial direction. As shown in FIG. 2, each mounting groove 4 has a groove portion 4 a having a substantially circular cross section, and an opening portion 4 b that is integrally formed with the groove portion 4 a and opens to the inner peripheral surface side of the hole portion 2. The part 4b is formed narrower than the groove part 4a, and has a keyhole-like cross-sectional shape as a whole. The yoke body 10 having such a shape can be manufactured, for example, by forming a cylindrical preliminary body by precision casting or the like, and forming the mounting groove 4 on the inner peripheral surface thereof by electric discharge machining or laser machining.
[0015]
As shown in FIGS. 3 and 4, an excitation coil wire 5 is mounted in each mounting groove 4. The mounting groove 4 is open to both ends of the yoke body 10 in the longitudinal direction, and the coil wire 5 is folded back on the end side of the yoke 1, and turns one by one over all the mounting grooves 4. It is installed.
[0016]
As shown in FIG. 1, a ring magnet 3 obtained by molding, for example, Nd—Fe—B rare earth magnet powder together with a resin as a magnetized body in a hole 2 of a yoke 1 is arranged concentrically, When the coil wire 5 is energized using a magnetic power source, the outer peripheral surface (magnetized surface) of the ring magnet 3 extends in the radial direction (thickness direction) from the inner peripheral surface (yoke surface) 1a of the yoke 1 as shown in FIG. ) Is generated, and the ring magnet 3 is magnetized in the radial direction. Here, the direction of the current flowing through the coil wire 5 mounted in each mounting groove 4 is alternately reversed, and the direction of the magnetic field penetrating each region 1b of the yoke surface 1a defined by the open portion 4b is also alternately. It will be reversed. Thereby, the magnetized surface 3a of the ring magnet 3 is divided in the circumferential direction corresponding to each of the above-described regions 1b of the yoke surface 1a, that is, in correspondence with the number of the mounting grooves 4 formed. The magnetic poles are formed so as to be alternately reversed, and a so-called multipolar radial magnetization state is obtained.
[0017]
FIG. 6 shows magnetization curves of electromagnetic soft iron (B) used in a conventional yoke and permendur (A) used in the yoke of the present invention. Permendur saturation magnetization ISA is larger than the saturation magnetization ISB of electromagnetic soft iron, and the permeability of permendur is larger than that of permendur. Uniform and large magnetized. As a result, a magnetic field sufficient to uniformly and sufficiently magnetize a high performance magnet such as a rare earth magnet can be generated.
[0018]
7 (a) and 7 (b), yokes having the shape shown in FIG. 1 are made of permendur and electromagnetic soft iron, respectively, and ring-shaped Nd—Fe—B based bonded magnets (height 15 mm, An example of measurement of the surface magnetic flux density distribution on the outer peripheral surface (magnetized surface) of the magnet in the case of radial magnetization of 48 poles with an inner diameter of 18 mm and an outer diameter of 20 mm is shown. Here, the current value applied to the coil wire 5 for magnetization was 12 kA for electromagnetic soft iron and 10 kA for permendur. When an electromagnetic soft iron product is used, the average value of the magnetic flux density at the peak portion of the distribution curve is about 1200 G. On the other hand, when a permendur product is used, the amount of current supplied to the coil wire 5 is slightly increased. Although it is small, it can be seen that the average value of the magnetic flux density in the peak portion is improved to 2300 G, which is nearly double.
[0019]
FIG. 8 schematically shows the surface magnetic flux density distribution on the outer peripheral surface of the ring magnet. (A) is a yoke made of electromagnetic soft iron, and (b) is made of the permendur of the present invention. Each case is shown. That is, when an electromagnetic soft iron yoke is used, the surface magnetic flux density is high on the side corresponding to the folded portion 5a of the coil wire, and is low on the side where it is not formed. On the other hand, when a permendur yoke is used, such uneven magnetization is less likely to occur, and the whole can be magnetized uniformly.
[0020]
Hereinafter, some modified examples of the magnetizing yoke will be described. In the yoke 11 shown in FIG. 9, the mounting groove 4 is formed in parallel in the axial direction with the outer peripheral surface of the columnar or cylindrical yoke body 10 as the yoke surface 11a. In this case, the ring-shaped magnet 3 is concentrically disposed outside the yoke 11 and a magnetizing magnetic field is applied from the inner peripheral surface side thereof. Further, in the yoke 21 shown in FIG. 10, the yoke surface 21a is formed flat, and the mounting grooves 4 are formed substantially parallel to each other at equal intervals. By using such a yoke 21, the plate-like magnet member 23 can be multipolarly magnetized in the thickness direction. Further, as shown in FIG. 11, the yoke surface 21a is formed in a convex shape or a concave shape so as to constitute a part of the cylindrical surface, and the mounting groove 4 is formed in parallel along the axial direction thereof, whereby the yoke surface 21a is formed. An arcuate magnet member 23 having a peripheral surface corresponding to the surface 21a can be multipolarly magnetized in the radial direction (thickness direction).
[0021]
In the magnetizing yoke of the present invention, a back yoke portion can be provided on the opposite side of the yoke body with the magnetized body interposed therebetween. For example, in the case of the yoke 1 having the shape shown in FIG. 1, as shown in FIG. 12, a ring-shaped back yoke portion 8 can be provided inside the ring magnet 3 arranged on the inside thereof. The back yoke portion 8 may be made of the same material as that of the yoke body 10, but may be made of a different material, for example, one made of electromagnetic soft iron or the like can be used. By providing the back yoke portion 8, as shown in FIG. 12, the magnetizing magnetic field is less likely to diverge on the inner peripheral surface side of the ring magnet 3, and magnetizing unevenness in the radial direction (thickness direction) of the magnet is prevented. be able to. Further, as shown in FIG. 13, such a back yoke portion 8 can also be provided for a magnetizing yoke 21 having a flat yoke surface as shown in FIG.
[0022]
The yokes 1, 11 and 21 can be made of an Fe-30 wt% Co alloy instead of the alloy having the above composition. Thereby, the magnetic flux density of a yoke can be improved 20-30% rather than that of electromagnetic soft iron.
(Example 2)
FIG. 14 shows an example of the configuration of a multipole magnetizing yoke 41 having two mounting grooves. The yoke 41 is made of a permendur alloy as in the first embodiment, and includes a cylindrical yoke body 10 having an appearance similar to that of the yoke 1 shown in FIG. 1, but as shown in FIG. In the cross section of the groove 4, the first groove portion 4a is formed on the inner peripheral surface side (first depth position) of the yoke 1, and the second groove portion 4b is formed on the outer peripheral surface side (second depth position). The first and second groove portions 4a and 4b are connected to each other by a connecting groove portion 4c that is narrower than the groove width of each groove portion. As shown in FIG. 16, the mounting groove 4 is open to both end portions of the yoke body 10 in the longitudinal direction, and the first and second groove portions 4a and 4b (FIG. 14) are respectively provided for excitation. The first wire portion 15 and the second wire portion 25 of the coil wire are mounted over the entire mounting groove 4 while being folded at both ends of the yoke body 10.
[0023]
Here, as shown in FIG. 15, the first wire portion 15 is folded back alternately at both end faces of the yoke body 10, and the first or second groove portion is arranged for each of the mounting grooves 4 arranged adjacent to each other. 4a and 4b are mounted alternately in turn. In addition, the second wire portion 25 is alternately folded so that the end surface on which the folded portion 25 a is generated is opposite to the first wire portion 15, and the wire is attached to each attachment groove. The first groove portion 4a or the second groove portion 4b is sequentially mounted so that the groove portions to be formed are opposite to the first wire portion 15. The first and second wire portions 15 and 25 can be connected to each other on one end side, and the other end side can be connected to a magnetized power source (not shown). In this way, as shown in FIG. 16, at both ends of the yoke 41, the first and second wire portions 15 and 25 are attached to the yoke body 10 while complementing the folded portions 15a and 25a. By energizing from the magnetizing power source, as shown in FIG. 17, it is possible to eliminate the uneven magnetization due to the presence or absence of the folded portion. Such an effect can be similarly achieved even when the yoke 41 is composed of another iron-based soft magnetic material such as electromagnetic soft iron instead of permendur. Moreover, the yoke main body 10 can also be formed by laminating silicon steel plates having a predetermined shape in the thickness direction. In addition, it is good also as a structure which forms the 1st and 2nd wire part parts 15 and 25 as a separate wire, and each connects to a magnetized power supply so that the energization direction may become the same as the said structure.
[0024]
As shown in FIG. 18, the folding direction of the coil wire 15 attached to the first groove 4a and the folding direction of the coil wire 25 attached to the second groove 4b are in the same direction. The wires 15 and 25 can be attached to the yoke 41.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a multipole magnetizing yoke according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a partial plan view of FIG.
3 is an enlarged perspective view showing a yoke surface side of the multi-pole magnetizing yoke shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a method of attaching a coil wire to a yoke according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a generation state of a magnetizing magnetic field in the multipolar magnetized yoke of FIG. 1;
FIG. 6 is a magnetization curve of electromagnetic soft iron and permendur alloy.
FIG. 7 is a graph showing a measurement example of surface magnetic flux density distribution of a magnet member magnetized by using a conventional magnetizing yoke and a magnetizing yoke of Example 1 in a multipolar manner.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a surface magnetic flux density distribution state of a magnet member magnetized with multiple poles using a conventional magnetizing yoke and a magnetizing yoke of Example 1;
FIG. 9 is a perspective view showing a first modification of the magnetizing yoke according to the first embodiment.
FIG. 10 is a perspective view showing a second modified example.
FIG. 11 is a perspective view showing a third modified example.
FIG. 12 is a plan view showing an example of a magnetizing yoke having a back yoke portion.
FIG. 13 is a plan view showing a modified example of the same.
14 is a perspective view partially showing a magnetizing yoke of Example 2. FIG.
FIG. 15 is a plan view thereof.
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a method of attaching a coil wire to a yoke according to the second embodiment.
FIG. 17 is a diagram schematically showing a surface magnetic flux density distribution state of a magnet member magnetized with multiple poles using the magnetizing yoke of the second embodiment.
FIG. 18 is a view showing a modification of the method for attaching the coil wire to the yoke of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21, 31, 41 Multipolar magnetizing yoke 1a Yoke surface 3, 23 Magnet member 3a Magnetizing surface 4 Mounting groove 4a First groove 4b Second groove 4c Connection groove 5 Excitation coil wire 10 Yoke Main body 15 First wire part 25 Second wire part 5a, 15a, 25a Turned part

Claims (4)

Coを25〜60重量%の範囲内で含有する鉄系合金により構成され、被着磁体の着磁面と対向するヨーク面を有するヨーク本体と、
そのヨーク面に複数本並列に形成されたコイル線材用の装着溝であって、その横断面において、溝深さ方向の第一の深さ位置に第一の溝部を、また第二の深さ位置に第二の溝部を備え、かつそれら第一及び第二の溝部が、それら各溝部の溝幅よりも狭い連結溝部により互いに連結され、かつその長手方向において前記ヨーク本体の両端面にそれぞれ開放するものとされた装着溝とを備え、
それら装着溝に沿って励磁用コイル線材が装着されるようになっているとともに、当該励磁用コイル線材は、前記ヨーク本体の両端面において交互に折り返されつつ、隣接して並ぶ前記各装着溝に対し、その第一又は第二の溝部に順次、互い違いに装着される第一の線材部分と、同じく前記ヨーク本体の両端面において、その折返部が生ずる側の端面が前記第一の線材部分とは互いに逆となるように交互に折り返され、かつ前記各装着溝に対し、その線材の装着される前記溝部が前記第一の線材部分とは互いに逆となるように、前記第一もしくは第二の溝部に順次、互い違いに装着される第二の線材部分とを含むものとされており、
その励磁用コイル線材に通電することにより、前記着磁面を着磁する磁界を発生させることを特徴とする多極着磁用ヨーク。
A yoke main body having a yoke surface that is made of an iron-based alloy containing Co in a range of 25 to 60% by weight and is opposed to the magnetized surface of the magnetized body;
A plurality of coil wire mounting grooves formed in parallel on the yoke surface, the first groove portion at the first depth position in the groove depth direction and the second depth in the transverse section thereof The first and second groove portions are connected to each other by connecting groove portions that are narrower than the groove widths of the respective groove portions, and open to both end surfaces of the yoke body in the longitudinal direction. A mounting groove that is supposed to be
With exciting coil wire along which RaSo in groove is adapted to be mounted, the exciting coil wire, while folded alternately in both end surfaces of the yoke main body, it arranged adjacent each mounting The first wire rods, which are alternately mounted in the first or second groove portion sequentially with respect to the grooves, and the end surfaces on the side where the folded portion is formed on both end surfaces of the yoke body are the first wire rods. The first or the first or the second wire portion so that the groove portion in which the wire is mounted is alternately folded back so as to be opposite to each other, and the first wire rod portion is opposite to the first wire portion. It is supposed to include second wire rod portions that are alternately mounted in the second groove portion,
A multi-pole magnetizing yoke, wherein a magnetic field for magnetizing the magnetized surface is generated by energizing the exciting coil wire.
鉄系軟磁性材料により構成され、被着磁体の着磁面に対向するヨーク面を有するヨーク本体と、A yoke body made of an iron-based soft magnetic material and having a yoke surface facing the magnetized surface of the magnetized body;
そのヨーク面に複数本並列に形成されたコイル線材用の装着溝であって、その横断面において、溝深さ方向の第一の深さ位置に第一の溝部を、また第二の深さ位置に第二の溝部を備え、かつそれら第一及び第二の溝部が、それら各溝部の溝幅よりも狭い連結溝部により互いに連結され、かつその長手方向において前記ヨーク本体の両端面にそれぞれ開放するものとされた装着溝とを備え、  A plurality of coil wire mounting grooves formed in parallel on the yoke surface, the first groove portion at the first depth position in the groove depth direction and the second depth in the transverse section thereof The first and second groove portions are connected to each other by connecting groove portions that are narrower than the groove widths of the respective groove portions, and open to both end surfaces of the yoke body in the longitudinal direction. A mounting groove that is supposed to be
それら装着溝に沿って励磁用コイル線材が装着されるようになっているとともに、当該励磁用コイル線材は、前記ヨーク本体の両端面において交互に折り返されつつ、隣接して並ぶ前記各装着溝に対し、その第一又は第二の溝部に順次、互い違いに装着される第一の線材部分と、同じく前記ヨーク本体の両端面において、その折返部が生ずる側の端面が前記第一の線材部分とは互いに逆となるように交互に折り返され、かつ前記各装着溝に対し、その線材の装着される前記溝部が前記第一の線材部分とは互いに逆となるように、前記第一もしくは第二の溝部に順次、互い違いに装着される第二の線材部分とを含むものとされており、  Excitation coil wires are mounted along the mounting grooves, and the excitation coil wires are alternately folded at both end faces of the yoke body, and are adjacent to the mounting grooves arranged adjacent to each other. On the other hand, the first wire rod portions that are alternately mounted in the first or second groove portion, and the end surfaces on the side where the folded portion is formed on both end surfaces of the yoke body are the first wire rod portions. Are alternately folded so as to be opposite to each other, and for each of the mounting grooves, the first or second portion is arranged such that the groove portion to which the wire is attached is opposite to the first wire portion. And the second wire rod portions that are alternately mounted in the groove portions of
その励磁用コイル線材に通電することにより、前記着磁面を着磁する磁界を発生させることを特徴とする多極着磁用ヨーク。  A multi-pole magnetizing yoke, wherein a magnetic field for magnetizing the magnetized surface is generated by energizing the exciting coil wire.
前記被着磁体を挟んで前記ヨーク本体とは反対側に設けられたバックヨーク部を備える請求項1または2に記載の多極着磁用ヨーク。3. The multipolar magnetizing yoke according to claim 1, further comprising a back yoke portion provided on a side opposite to the yoke main body with the magnetized body interposed therebetween. 前記ヨーク面は、リング状又は円筒状に形成された被着磁体の外周面ないし内周面に対応する形状に形成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多極着磁用ヨーク。The multi-pole magnetization according to any one of claims 1 to 3, wherein the yoke surface is formed in a shape corresponding to an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of a magnetized body formed in a ring shape or a cylindrical shape. For yoke.
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