JP3685716B2

JP3685716B2 - 軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法、同着磁方法により作成された永久磁石およびその磁石を作成する着磁装置、同磁石を備えた軸方向空隙型モータ。

Info

Publication number: JP3685716B2
Application number: JP2000403081A
Authority: JP
Inventors: 忠男山口
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002204542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信装置の無音報知手段、あるいはディスクメディア信号検出用スライドモータなど小型な軸方向空隙型モータに用いて好適な効率のよい永久磁石の着磁方法と同着磁方法により作成される磁石および着磁装置の改良に係り、さらにこのような磁石を備えることによって高効率にした軸方向空隙型モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信装置の無音報知手段に用いられる扁平な軸方向空隙型小形振動モータとして本出願人は、先にコアレス型では特公平８−１０９７２号などを提案している。また、ブラシレス型としては、実用新案登録第２５４９３５７号などを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで最近の携帯機器は、小型、軽量化志向により搭載される無音報知手段に用いられる扁平な軸方向空隙型小形振動モータは、ますます超小型、薄型が要求されている。
このような軸方向空隙型小形振動モータとしては、一般的には図５に示すようなものが一般的に使用されている。最近ではハウジングＨが直径１２ｍｍ以下、厚みも３ｍｍ以下が要求され、内蔵される永久磁石Ｍ（以下単に磁石という）も外径が９乃至１１ｍｍ、内径が５ｍｍ程度のもので、空隙を介して臨ませた複数個の空心電機子コイルからなるコアレス型偏心ロータＲを駆動するには、特性上からＮＳ交互に４極当分に磁化した希土類焼結合金からなるものが賞用されている。
しかしながら、このような小さなサイズの磁石となると磁石有効断面積に対する無着磁部分（ニュートラル部）の占める割合が多くなってくるので、トルクの低下を招く。
このような軸方向空隙型磁石Ｍを着磁するには、図７に示すように１．２ｍｍ程度の励磁コイル挿入溝２を介して着磁すべき極数分だけ並立させた軟鉄材からなる着磁ヨーク１に１ｍｍ程度太い絶縁銅線を４極の場合は８字状に２回ほど前記励磁コイル挿入溝２に巻回した励磁コイル３とこの励磁コイルを固定する耐熱性エポキシ樹脂からなる着磁装置ＴＳを用いている。この場合励磁コイル３は、極間の磁路ショートを防ぐために着磁ヨーク１の上面にできるだけ目一杯に配されるようになっている。図中、Ｐはリターンパスプレート、１３はハウジングの一部を構成するブラケット、５は着磁ガイド、７は突き出しピンである。
希土類磁石、特にネオジム磁石は保持力（抗磁力）が大きく、着磁するのが困難であって大電流を放電させる必要があり、焼損を防ぐため励磁コイルは太線を巻回せざるを得ない。したがって、前記励磁コイル挿入溝２は幅広にならざるを得ず、必然的に無着磁部分が増加してしまう。
通常このような小型なサイズでは４極の場合は全磁石断面積に対する無着磁部が１５％以上占めることになってしまう。当然ながら６極、８極のように極数が増加すればするほど悪化する。
また、最近では着磁能力的に上下に着磁ヨークを配したいわゆるダブルヨーク型も採用されているが、極間の磁路ショートが少なくなる分、無着磁部分が増加してしまう問題があるのは変わりがない。
【０００４】
そこで、この発明の第１の目的は、無着磁部分をできるだけ少なくした高性能な磁石を得るため着磁方法を改良することである。
この発明の第２の目的は、このような着磁方法により小型で無着磁部をこれまでより少なくした磁石を得ることができるようにするものである。
この発明の第３の目的はこのような磁石を備えた高性能な軸方向空隙型モータを提供するものである。
この発明の第４の目的はこのような磁石を簡単な方法で得ることができ、太線の励磁コイルを採用することによりヨークのパンクを防止できる着磁装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するには、請求項１に示すように、希土類金属を含んだもので平板リング状の磁性材にＮＳ交互に２ｎ（ｎは２以上の整数）個の磁極を着磁する軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法であって、次の工程を有する；
ａ磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の着磁ヨークで磁性材の第一所定領域を着磁する工程；
ｂ磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の着磁ヨークで前記第一の所定領域に対し励磁コイル装着溝の幅の範囲内でずれた磁性材の第二所定領域を着磁する工程。
具体的には、請求項２および請求項３に示すように、前記平板状の着磁ヨークは一つのヨークを用い、前記第一の所定領域に着磁後、その着磁ヨークと前記磁性材を、前記励磁コイル装着溝の幅の範囲で相対的に移動する工程を含む請求項１記載の軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法か、前記第一所定領域を着磁する着磁ヨークは前記磁性材の片面側に位置する第一の着磁ヨークで、前記第二の所定領域を着磁する着磁ヨークは前記磁性材の他面側に位置する第二の着磁ヨークで、その第一、第二の着磁ヨークは前記励磁コイル装着溝の幅の範囲に相対的にずれた位置に配置され、両方の着磁ヨークにより一度の着磁動作で前記磁性材を着磁する請求項１記載の軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法とする。
このような着磁方法によれば、極間の無着磁部を少なくでき、これらの方法により請求項４記載の磁石が得られる。
このような磁石は、請求項５に示すようにブラケットに載置し、この磁石に磁路を閉じるケース内に軸方向空隙を介して扁平なロータを軸を介して格納し、ブラケットに配した一対のブラシによって駆動するようにした軸方向空隙型モータにするか、または請求項６に示すようにロータケースに配して扁平なロータを構成し、このロータを軸方向空隙を介して駆動させる電機子コイルからなるステータをステータベースに配することにより扁平なスロットレス方式のブラシレス型にした軸方向空隙型モータにするのがよい。
このようにすれば高効率な軸方向空隙型振動モータが得られる。
このような着磁方法を実施させる着磁装置は、請求項７に示すように平板リング状の磁性材の片面側に位置し、磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の第一の着磁ヨークと、前記平板リング状の磁性材の他面側に位置し前記励磁コイル装着溝と同じ装着溝を有する平板状の第二の着磁ヨークで構成され、第一の着磁ヨークと第二の着磁ヨークは平面方向で前記励磁コイル装着溝の幅の範囲で相対的にずれた位置に配置された着磁装置にするのがよい。
このような着磁装置を用いれば、極間の無着磁部を少なくできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、軸方向空隙型永久磁石の磁極部と無磁極部の状態を示す平面図で、本発明と従来との比較したものである。
図２は、本発明の軸方向空隙型永久磁石を着磁する着磁装置とその着磁方法を説明する第１の実施の形態の平面図である。
図３は、同装置による着磁方法による磁石の磁化具合を説明する要部平面図である。
図４は、同装置の第２の実施の形態を示す要部断面図である。
図５は、一般的な、すなわち、従来と本発明を含む軸方向空隙型永久磁石を備えたコアレス型の軸方向空隙型モータの縦断面図である。
図６は、本発明の軸方向空隙型永久磁石を備えたスロットレス型の軸方向空隙型ブラシレスモータの縦断面図である。
【０００７】
軸方向空隙型モータ用永久磁石、特に空心電機子コイルを組み合わせるものはコギングトルクの問題は無いので、磁極断面積をできるだけ大きくなるように、すなわち磁石表面の磁化曲線が方形に近いものをねらうのがよい。
このようにすれば、磁化曲線の面積で決まる空隙有効磁束が多く得られる。
以下、この発明の構成を図示する各実施の形態に基づいて説明する。
なお、図７で説明したものと同一なものは同一符号を付してある。図１は、ＮＳ交互に磁化された４極の磁極を有する外径が１２ｍｍ程度で、内径が５ｍｍ程度の軸方向空隙型モータ用磁石Ｍを示し、本発明の無着磁部Ｎと従来の無着磁部ｎとの関係を示している。すなわち、従来の無着磁部は磁石の全断面積に対して１６％程度占めるのに対して本発明の方は３％程度になっている。
図２に示すものは図１のような磁石を無着磁部がほとんど零（０．２ｍｍ以下）になるようにするための着磁装置としての着磁ヨーク１で、内径４ｍｍ、外径２０ｍｍの軟鉄材からなり、幅が１．２ｍｍの励磁コイル装着溝２で４等分され、この各溝２には、絶縁のためにポリイミドフイルム（便宜上図示しない）を介して１．０ｍｍの絶縁銅線を８の字状に２回ほど巻回してなる励磁コイル３を装着して耐熱性エポキシ樹脂４を注型してなるものである。このとき、前記励磁コイル３は、ヨーク間のショートを防ぐためにできるだけヨーク面と面一になるように必要に応じてヨーク面を研削して仕上げる。
この着磁ヨーク１には、さらに内径を着磁すべき永久磁石にあわせた着磁ガイド５が装着される。この着磁ガイド５は、油圧シリンダ６などにより、矢印の方向に、少なくとも前記励磁コイル装着溝２の２倍程度のスライド量が確保できるように動くようになっており、スライド溝５ａと浮き上がりを防ぐボルト５ｂが備えられている。
【０００８】
いま、この着磁装置を利用した着磁方法を説明すると、着磁すべき磁性材としての永久磁石Ｍ（図１では図が複雑になるので省略している）を、先ず、油圧シリンダ６により着磁ガイド５を引き込ませて内径が想像線で示す第１の位置Ｘにある時、たとえば、１５００Ｖ、１０００μＦの着磁電源（図示せず）で正負の電源ケーブルＫを介して第１回の着磁をする。この結果、永久磁石の磁化の具合は、図３の左記ａのようになる。なお、この電源ケーブルＫの先端はヨーク内部で励磁コイルの端末と圧着結線され、前記耐熱性エポキシ樹脂４で固着されるようになっている。次に同シリンダにより今度は、着磁ガイド５を押し出して内径が想像線で示す第２の位置Ｙにある時、再度着磁をする。ここで磁石の磁化の具合は、図３の右記のｂのように第１回の着磁の時にできる無着磁部が磁化されるが、第１回の磁化部分がそのまま残り、最終的には同図下記のｃのように無着磁部がほとんど零に近いものが得られる。この場合、着磁ヨークの表面の摩耗を防ぐために硬質金属メッキなどを施しておくのが望ましい。
図中、７は着磁された磁石Ｍを容易に取り出すことができるようにした突き出しピンである。なお、磁石Ｍを着磁ガイド５で移動させるとき、この突き出しピン７で少し浮かせることもできる。
【０００９】
図４に示すものは、この発明の着磁装置と同装置を用いた着磁方法の第２の実施の形態を説明するものである。ここで上記と同一なものは同符号を記してその説明を省略する。
この装置の特徴は磁石Ｍ１を介して着磁ヨークを上下に対向して配したもので、いずれか一方の着磁ヨーク（ここでは上方）１１を他方着磁ヨーク（ここでは下方）１に対して回転して前記励磁コイル装着溝２内でいっぱいにずらしたものである。
このような着磁装置を用いて永久磁石Ｍ１を着磁するには、１回の着磁で済み、磁石の磁化状況は断面の想像線のように無着磁部が狭くできる。
【００１０】
このような永久磁石Ｍを用いた軸方向空隙型モータとしては、従来と同様に図５に示すように特に振動モータとして複数個の電機子コイルＣを偏らせた偏心ロータＲを固定軸Ｓに装着し、前記永久磁石Ｍに軸方向空隙を介して臨ませるようにケース１２とブラケット１３からなるハウジングＨに格納させ、一対の正負のブラシＢ、Ｂを介して駆動させるようにした軸方向空隙型コアレスモータに採用するのがよい。このようにすれば高効率なモータが得られる。
【００１１】
また、このような永久磁石Ｍ、Ｍ１を用いた別の軸方向空隙型モータとしては、図６に示すように振動モータとして弧状のウエイト９を取り付けたロータケース８に永久磁石Ｍ１を取り付けて偏心ロータＲ１にしたスロットレスブラシレス振動モータにも採用できる。ここでは、前記弧状のウエイト９はロータケースの外側に溶接などで取り付けられ、ステータコイル１０の外側に先端が来るように垂下させてより偏心量を稼いでいる。この偏心ロータＲ１は、ハウジングＨの一部を構成するステータベース１３に立ち上げた軸受部Ｊに軸Ｓを介して回転自在に装着される。
軸方向空隙型ブラシレスモータは一般的に磁石は８極以上に多極着磁となるため、特に無着磁部が多くなるが、このようにして着磁した永久磁石を用いると無着磁部が少なくなるので高効率となる。
【００１２】
なお、このような永久磁石を採用した軸方向空隙型モータとして振動モータにしたものを例示したが、通常回転型モータにも採用できるのは言うまでもない。この発明は、その技術的思想、特徴から逸脱することなく、他のいろいろな実施の形態をとることができる。そのため、前述の実施の形態は単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。この発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には拘束されない。
【００１３】
【発明の効果】
この発明は、上記のように、無着磁部分をできるだけ少なくした高性能な磁石を簡単な方法で得ることができる。すなわち、太線の励磁コイルを採用することによりヨークのパンクを防止できる着磁装置を提供し、このような磁石を備えた高性能な軸方向空隙型モータを提供することができる。
本願発明請求項１乃至３のような着磁方法によれば、極間の無着磁部を少なくでき、さらに請求項７に示す発明のような着磁装置を用いれば、極間の無着磁部を少なくした磁石が一度の着磁で提供できる。
さらに、請求項５、６に示す発明では、その磁石を使用して高効率な軸方向空隙型振動モータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸方向空隙型永久磁石の磁極部と無磁極部の状態を示す平面図で、本発明と従来との比較したものである。
【図２】本発明の軸方向空隙型永久磁石を着磁する着磁装置とその着磁方法を説明する第１の実施の形態の平面図である。
【図３】同装置による着磁方法による磁石の磁化具合を説明する要部平面図である。
【図４】同装置の第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】一般的な、すなわち、従来と本発明を含む軸方向空隙型永久磁石を備えたコアレス型の軸方向空隙型モータの縦断面図である。
【図６】本発明の軸方向空隙型永久磁石を備えたスロットレス型の軸方向空隙型ブラシレスモータの縦断面図である。
【図７】従来の着磁装置とその着磁具合を説明する要部縦断面図である。
【符号の説明】
１、１１‥着磁ヨーク
２‥励磁コイル装着溝
３‥励磁コイル
４‥耐熱性エポキシ樹脂
５‥着磁ガイド
６‥油圧シリンダ
７‥突き出しピン
Ｈ‥ハウジング
Ｍ、Ｍ１永久磁石
Ｓ‥軸
Ｒ、Ｒ１‥偏心ロータ

Claims

希土類金属を含んだもので平板リング状の磁性材にＮＳ交互に２ｎ（ｎは２以上の整数）個の磁極を着磁する軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法であって、次の工程を有する；
ａ磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の着磁ヨークで磁性材の第一所定領域を着磁する工程；
ｂ磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の着磁ヨークで前記第一の所定領域に対し励磁コイル装着溝の幅の範囲内でずれた磁性材の第二所定領域を着磁する工程。
前記平板状の着磁ヨークは一つのヨークを用い、前記第一の所定領域に着磁後、その着磁ヨークと前記磁性材を、前記励磁コイル装着溝の幅の範囲で相対的に移動する工程を含む請求項１記載の軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法。
前記第一所定領域を着磁する着磁ヨークは前記磁性材の片面側に位置する第一の着磁ヨークで、前記第二の所定領域を着磁する着磁ヨークは前記磁性材の他面側に位置する第二の着磁ヨークで、その第一、第二の着磁ヨークは前記励磁コイル装着溝の幅の範囲に相対的にずれた位置に配置され、両方の着磁ヨークにより一度の着磁動作で前記磁性材を着磁する請求項１記載の軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法。
請求項１乃至３記載の軸方向空隙型モータ用永久磁石の着磁方法により作成され、無着磁部（Ｎ）面積が平板上で８％以下になるように着磁した軸方向空隙型モータ用永久磁石。
請求項４に記載の永久磁石（Ｍ）をブラケット（１３）に載置し、この磁石の磁路を閉じるケース（１２）に軸方向空隙を介して扁平な偏心ロータ（Ｒ）を軸を介して格納し、ブラケットに配した一対のブラシ（Ｂ、Ｂ）によって駆動するようにした軸方向空隙型モータ。
請求項１に記載の永久磁石（Ｍ１）をロータケース（８）に配して扁平な偏心ロータを構成し、この偏心ロータ（Ｒ１）を軸方向空隙を介して駆動させる電機子コイル（１０）からなるステータをステータベースに配することにより扁平なブラシレス型にした軸方向空隙型モータ。
平板リング状の磁性材の片面側に位置し、磁極数の励磁コイル装着溝を有する平板状の第一の着磁ヨークと、前記平板リング状の磁性材の他面側に位置し前記励磁コイル装着溝と同じ装着溝を有する平板状の第二の着磁ヨークで構成され、第一の着磁ヨークと第二の着磁ヨークは平面方向で前記励磁コイル装着溝の幅の範囲で相対的にずれた位置に配置されたことを特徴とする軸方向空隙型モータ用永久磁石着磁装置。