JP3872460B2 - Sintered ring magnet, method of manufacturing the same, and motor using the sintered ring magnet - Google Patents
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Description
この発明は、永久磁石モータのインナーロータに使用される異方性配向された焼結リング磁石に関するものである。 The present invention relates to an anisotropically oriented sintered ring magnet used for an inner rotor of a permanent magnet motor.
永久磁石モータのインナーロータに使用されるラジアル配向リング磁石は、コギングトルク等の回転むらを低減するために、磁極を軸方向に対して斜めに形成するスキュー着磁を行うことが多かった。しかし、ラジアル配向されたリング磁石の起磁力分布は矩形であるため、この磁石を永久磁石モータのインナーロータに使用した場合には、高次成分を多く含み、スキュー着磁だけでは十分にコギングトルクを低減する効果が得られない場合が多かった。 Radially oriented ring magnets used in the inner rotor of permanent magnet motors often perform skew magnetization in which magnetic poles are formed obliquely with respect to the axial direction in order to reduce rotational unevenness such as cogging torque. However, since the magnetomotive force distribution of a radially oriented ring magnet is rectangular, when this magnet is used in the inner rotor of a permanent magnet motor, it contains many higher-order components and cogging torque is sufficient with skew magnetization alone. In many cases, the effect of reducing the above cannot be obtained.
そこで、樹脂磁石において、リング磁石の外周に凹凸を形成し、さらに、凹凸部を軸方向にスキューする方法がある。この方法によれば、回転方向の磁化分布の歪を低減した上で、さらに、凹凸部のスキューによってコギングトルクを低減することができる(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in the resin magnet, there is a method of forming irregularities on the outer periphery of the ring magnet and further skewing the irregularities in the axial direction. According to this method, the distortion of the magnetization distribution in the rotation direction can be reduced, and the cogging torque can be further reduced by the skew of the concavo-convex portion (see, for example, Patent Document 1).
永久磁石モータのインナーロータに使用される磁石には、上述のラジアル配向した磁石以外に、極配向した極異方性磁石がある。極配向によれば起磁力分布が正弦波に近づいて歪が少なくなり、コギングトルクは小さくなる。さらに、スキュー着磁ができれば、コギングトルクをさらに下げることができるが、極異方性磁石は、磁束が磁石外周から磁石内部を通って再び外周にでるように配向しており、リング上のすきな場所にN/S極を設定できず、スキュー着磁ができない。 Magnets used for the inner rotor of the permanent magnet motor include polar-oriented polar anisotropic magnets in addition to the above-described radial-oriented magnets. According to the polar orientation, the magnetomotive force distribution approaches a sine wave, the distortion is reduced, and the cogging torque is reduced. Furthermore, if skew magnetization is possible, the cogging torque can be further reduced, but the polar anisotropic magnet is oriented so that the magnetic flux returns from the outer circumference of the magnet to the outer circumference through the inside of the magnet. N / S poles cannot be set at various locations, and skew magnetization cannot be performed.
そこで、極異方性磁石を軸方向に2個以上に分割し、コギングトルクで決まる角度の半周期あるいはそれ以上、分割した極異方性磁石を周方向にずらしてスキューした磁石が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, a magnet is disclosed in which a polar anisotropic magnet is divided into two or more in the axial direction, and the divided polar anisotropic magnet is shifted in the circumferential direction and skewed by a half cycle of an angle determined by cogging torque or more. (For example, refer to Patent Document 2).
上記従来の樹脂磁石では、回転方向の磁化分布の歪を低減した上で、さらに、凹凸部のスキューによってコギングトルクを低減することができるが、特殊な押出成形機が必要になり、また、成形時に磁界を印加することができないので、異方性配向ができず、強い磁石を必要とする小型、高出力モータへ適用できないという問題がある。 The conventional resin magnet can reduce the cogging torque due to the skew of the concavo-convex portion after reducing the distortion of the magnetization distribution in the rotation direction, but requires a special extrusion molding machine. Since a magnetic field cannot sometimes be applied, there is a problem that anisotropic orientation cannot be performed, and it cannot be applied to a small and high output motor that requires a strong magnet.
また、上記極異方性磁石では、磁化分布が正弦波に近づいて歪が少なくなり、コギングトルクは小さくなるが、ロータに固定された2つの磁石を2回にわけて着磁するか、固定前に着磁する必要がある。着磁した磁石の固定は磁石の吸引力及び反発力のために、決められたスキュー角度に精度よく配置することが困難になるとともに、モータ製造工程が複雑になるという問題がある。 In the polar anisotropic magnet, although the magnetization distribution approaches a sine wave and distortion is reduced and the cogging torque is reduced, the two magnets fixed to the rotor are magnetized in two steps or fixed. Need to be magnetized before. Since the magnetized magnet is fixed, there is a problem that it is difficult to accurately arrange the magnet at a predetermined skew angle due to the attractive force and repulsive force of the magnet, and the motor manufacturing process is complicated.
この発明は、ロータ組立後の着磁が容易で、異方性配向が可能なリング磁石で、かつ、回転方向の磁化分布の歪の低減及びスキューによりコギングトルクを低減することができるリング磁石の提供を目的とするものである。 The present invention provides a ring magnet that can be easily magnetized after rotor assembly and can be anisotropically oriented, and that can reduce cogging torque by reducing distortion and skewing of the magnetization distribution in the rotational direction. It is for the purpose of provision.
この発明に係る第一の焼結リング磁石の製造方法は、リング状の複数個のリングを軸方向に積み重ね、焼結により一体化する焼結リング磁石の製造方法において、
その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成された少なくとも2個のリングを含むリングを個別に成形し、ラジアル配向する工程と、
上記切り欠き部が形成された少なくとも2リングを隣接させると共に、上記隣接する2個のリング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれるように上記複数個のリングを積み重ねる工程と、
上記積み重ねられた上記複数個のリングを焼結する工程と、
上記切り欠き部の形成されたリングにおいては上記切り欠き部が磁極の境界線となるように、上記焼結されたリングをスキュー角度が軸方向で変化するスキュー着磁する工程とを備えたものである。
The first method for producing a sintered ring magnet according to the present invention is a method for producing a sintered ring magnet in which a plurality of ring-shaped rings are axially stacked and integrated by sintering.
A step of individually forming a ring including at least two rings in which notch portions of the same shape extending in the axial direction on the outer circumferential surface thereof are periodically formed in the circumferential direction, and performing radial orientation;
The at least two rings formed with the notches are adjacent to each other, and the plurality of rings are arranged so that the positions of the notches are shifted from each other between the two adjacent rings at a predetermined rotation angle in the circumferential direction. The process of stacking,
Sintering the plurality of stacked rings;
The ring in which the notch is formed has a step of skew magnetizing the sintered ring so that the skew angle changes in the axial direction so that the notch becomes a boundary line of the magnetic pole. It is.
この発明に係る焼結リング磁石は、リング状の複数個のリングが軸方向に積み重ねられ、焼結により一体化された焼結リング磁石において、
上記リングの複数個には、その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成され、
上記切り欠き部が形成された隣接する2リング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれて積み重ねられ、
上記切り欠き部が形成された隣接する2リング間に上記切り欠き部が形成されていないリングが配置され、
上記切り欠き部が形成された各リング内では、上記切り欠き部の、軸方向に平行な中心線を磁極の境界線とし、上記切り欠き部が形成されていないリングにおいては、磁極の境界線が軸方向に対してスキューするように着磁されているものである。 In the sintered ring magnet according to the present invention, a plurality of ring-shaped rings are stacked in the axial direction and integrated by sintering.
A plurality of the rings are formed with notches of the same shape extending in the axial direction on the outer peripheral surface thereof periodically in the circumferential direction,
The positions of the notches are stacked at a predetermined rotational angle in the circumferential direction between two adjacent rings formed with the notches,
A ring in which the notch is not formed is disposed between two adjacent rings in which the notch is formed;
In each ring in which the notch is formed , the center line parallel to the axial direction of the notch is a boundary line of the magnetic pole, and in the ring in which the notch is not formed, the boundary line of the magnetic pole Is magnetized so as to be skewed with respect to the axial direction.
この発明に係るモータは、この発明に係る焼結リング磁石をロータに用いたものである。 The motor according to the present invention uses the sintered ring magnet according to the present invention for the rotor.
この発明に係る第2の焼結リング磁石の製造方法は、リング状の複数個のリングを軸方向に積み重ね、焼結により一体化する焼結リング磁石の製造方法において、A second method for producing a sintered ring magnet according to the present invention is the method for producing a sintered ring magnet in which a plurality of ring-shaped rings are stacked in the axial direction and integrated by sintering.
その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成された少なくとも2個のリングと上記切り欠き部が形成されていない少なくとも1個のリングを含むリングを個別に成形し、ラジアル配向する工程と、A ring including at least two rings in which notch portions of the same shape extending in the axial direction on the outer peripheral surface are periodically formed in the circumferential direction and at least one ring in which the notch portions are not formed. Individually molding and radial orientation;
上記切り欠き部が形成された少なくとも2個のリングを隣接させると共に、上記隣接する2リング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれるようにし、上記隣接する2リング間に上記切り欠き部が形成されていないリングが配設するように、上記複数個のリングを積み重ねる工程と、The at least two rings formed with the notches are adjacent to each other, and the positions of the notches are shifted from each other between the two adjacent rings by a predetermined rotation angle in the circumferential direction. Stacking the plurality of rings such that a ring in which the notch is not formed is disposed;
上記積み重ねられた上記複数個のリングを焼結する工程と、Sintering the plurality of stacked rings;
上記切り欠き部が形成されたリング内では、上記切り欠き部の、軸方向に平行な中心線を磁極の境界線とし、上記切り欠き部が形成されていないリングにおいては、磁極の境界線が軸方向に対してスキューするように着磁する工程とを備えたものである。In the ring in which the notch is formed, the center line parallel to the axial direction of the notch is the boundary line of the magnetic pole, and in the ring in which the notch is not formed, the boundary line of the magnetic pole is And a step of magnetizing to skew with respect to the axial direction.
この発明に係る焼結リング磁石及び焼結リング磁石の製造方法によれば、ロータ組立後の着磁が容易で、ラジアル配向が可能なリング磁石で、かつ、回転方向の磁化分布の歪の低減によりコギングトルクを低減することができる。 According to the sintered ring magnet and method for producing a sintered ring magnet according to the present invention, is easy magnetization after Russia over data assembled, the ring magnet capable of radially aligned, and distortion of the magnetization distribution in the rotational direction The cogging torque can be reduced by reducing.
この発明に係るモータによれば、この発明に係る焼結リング磁石をロータに用いたものであるので、ロータ組立後の着磁が容易で、異方性配向が可能なリング磁石で、かつ、回転方向の起磁力分布の歪の低減によりコギングトルクを低減することができる。 According to the motor according to the present invention, since the sintered ring magnet according to the present invention is used for the rotor, the magnet is easy to be magnetized after the assembly of the rotor and is capable of anisotropic orientation, and The cogging torque can be reduced by reducing the distortion of the magnetomotive force distribution in the rotational direction.
以下、図に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。この発明は、リングを積み重ねた構成を基本的な構成要素としており、以下の説明では、上記リングを2ないし4個積み重ねた例を示しているが、これに限らず、複数個積み重ねたリング磁石に適用できるものである。また、リング磁石の磁極数を6個の場合について説明しているが、これに限られるものではなく、磁極数が2n個(nは整数)のリング磁石に適用できるものである。
図5は、この発明のリング磁石を用いたモータの断面を示す構成図である。同図に示したように、モータは一般に、リング磁石1と軸3からなるロータ、積層鉄心4とコイル5からなるステータで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention uses a structure in which rings are stacked as a basic component. In the following description, an example in which two to four rings are stacked is shown. Is applicable. Further, although the case where the number of magnetic poles of the ring magnet is six is described, the present invention is not limited to this, and can be applied to a ring magnet having 2n magnetic poles (n is an integer).
FIG. 5 is a block diagram showing a cross section of a motor using the ring magnet of the present invention. As shown in the figure, the motor is generally composed of a rotor composed of a
実施の形態1.
図1は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態1を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、図2は、上段と下段のリング2を分けて示した平面図(a)、(c)及び側面図(b)、(d)である。
FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) showing a first embodiment of a sintered ring magnet according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an
図1に示したように、リング磁石1は、軸方向に2つのリング2(ペア)を積み重ね、焼結によって一体化されており、各リング2は、ラジアル配向されており、外周を直線で切り欠いた切り欠き部2aが形成されている。この実施の形態では、切り欠き部2aが磁極の境界部となり、隣り合う切り欠き部2aの中間に磁極が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示したように、各リング2は、軸方向には同一の形状を有し、上段のリング2(a),(b)と下段のリング2(c),(d)において切り欠き部2aが所定の角度θだけ、軸を中心にして回転(以下、回転角度という)されて積み重ねられている。
As shown in FIG. 2, each
実際のモータにおいて、起磁力分布波形の基本周期成分(1次成分)は、各磁極の繰り返し周期に相当し、モータの回転に寄与し、6極のモータの場合、6個のN極、S極のピークに相当する成分である。主として3次、5次及び7次高調波成分はコギングトルクの原因となる。特に、5次高調波は影響が大きい。 In an actual motor, the fundamental period component (primary component) of the magnetomotive force distribution waveform corresponds to the repetition period of each magnetic pole, and contributes to the rotation of the motor. In the case of a 6-pole motor, 6 N poles, S It is a component corresponding to the peak of the pole. Mainly third-order, fifth-order, and seventh-order harmonic components cause cogging torque. In particular, the fifth harmonic has a large influence.
この実施の形態においては、外周に、直線による切り欠き部2aを軸方向に延在するように設け、切り欠き部2aを磁極の境界部とするように、切り欠き部2a間の中間に磁極を形成することによって、磁化の分布は、磁極中央部で大きく、境界部では小さくなり、3次、5次及び7次高調波成分等の磁化歪を低減することができ、コギングトルクは小さくなる。
In this embodiment, a
コギングトルクはロータの磁石とステータの磁極との位置関係で発生するので、上段のリング2と下段のリング2とが回転方向に回転角度θずれると、上段のリング2と下段のリング2とで発生するコギングトルクの位相がずれる。回転角度θの選び方によって、コギングトルクは打ち消し合ってさらに小さくなる。
Since the cogging torque is generated due to the positional relationship between the rotor magnet and the magnetic pole of the stator, if the
リング2の段数は3段、あるいはそれ以上でも同様の効果を得ることができるが、ここでは2段の場合について説明している。
The same effect can be obtained even if the number of stages of the
ここで、この実施の形態におけるリング磁石1の製造方法を説明する。最大エネルギー積の大きなネオジ焼結リング磁石は、Nd、Fe、B等を所定の組成割合で真空鋳造する工程、鋳造合金を粉砕して微粉砕粉末を作製する工程、微粉砕粉末を所定のリング形状に磁場成形する工程、焼結・熱処理工程、外形加工工程等を経て製造される。
Here, the manufacturing method of the
磁場成形の工程は、図1に示したリング2の形状を有するダイ中に微粉砕粉末を充填し、充填された微粉砕粉末をダイと同一断面形状を有するパンチで加圧して所定の密度の成形体とするとともに、成形体に配向磁場を印加して配向処理をする。配向磁場の向きはリングの径方向としてラジアル配向する。
In the magnetic field forming step, a finely pulverized powder is filled in a die having the shape of the
ラジアル配向された成形体を回転角度θで積み重ね、必要に応じて軸方向に加圧した後、焼結・熱処理を施し、リング2が一体化されたリング磁石が製造される。この段階では、このリング磁石は、着磁していないので、モータに適用する場合、モータのロータに組み込まれた後着磁される。
The radially oriented shaped bodies are stacked at a rotation angle θ and, if necessary, pressed in the axial direction, and then subjected to sintering and heat treatment to produce a ring magnet in which the
以上のように、この実施の形態によれば、ラジアル配向しているのでロータ組立後でもスキュー着磁等が容易にでき、異方性配向が可能なリング磁石で、かつ、回転方向の起磁力分布の歪の低減によりコギングトルクを低減することができる。 As described above, according to this embodiment, since it is radially oriented, it is possible to easily perform skew magnetization even after assembly of the rotor, and it is a ring magnet capable of anisotropic orientation, and a magnetomotive force in the rotational direction. The cogging torque can be reduced by reducing the distortion of the distribution.
実施の形態2.
図3は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態2を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、磁極を形成したリング磁石の構成を示している。同図において、上記実施の形態1と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
FIG. 3 is a plan view (a) and a side view (b) showing a second embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention, and shows the configuration of the ring magnet formed with magnetic poles. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
図3に示したように、この実施の形態では切り欠き部2aを円弧状の凹部にしている。円弧状の切り欠き部2aは磁極の境界部であり、切り欠き部2a間の中間部に磁極が形成される。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
切り欠き部2aの溝幅Wは、磁極の幅(切り欠き部2aの中央と隣の切り欠き部2aの中央との間の幅)の約2/5に選ぶ(溝幅Wの誤差±15%の範囲において5次高調波成分は10%以下になる)。切り欠き部2aにおけるリング2の最小厚さをmb、切り欠き部2a間におけるリング2の厚さをmrとする。
The groove width W of the
図4は、mb/mrに対する起磁力分布の基本波成分の振幅並びに、3次、5次及び7次高調波成分の振幅の関係を示す図である。同図において、振幅の負の値は位相が反転していることを示している。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amplitude of the fundamental wave component of the magnetomotive force distribution and the amplitudes of the third, fifth and seventh harmonic components with respect to mb / mr. In the figure, a negative amplitude value indicates that the phase is inverted.
図4より、mb/mrを0.5程度、すなわち、切り欠き部2aにおける厚さを切り欠き部2a間におけるリング2の厚さの半分に選ぶことによってコギングトルクの発生に大きく影響する5次高調波を大きく抑制することができることが分かる。
From FIG. 4, mb / mr is about 0.5, that is, the fifth order that greatly affects the generation of cogging torque by selecting the thickness of the
なお、3次高調波または7次高調波を低減する方が効果的な場合は、切り欠き部2aの溝幅Wを、3次高調波に対して磁極の幅の2/3、7次高調波に対して磁極の幅の2/7に選ぶことによって、コギングトルクの発生に影響する3次高調波または7次高調波を抑制することができる。
In the case where it is more effective to reduce the third harmonic or the seventh harmonic, the groove width W of the
実施の形態3.
図5に示したモータにおいて、基本的なコギングトルクとしては、モータの1回転あたりに、ロータのリング磁石1の磁極数Xとステータのスロット数Yの最小公倍数mに相当する回数の振動がある。ここで、Xは2の倍数、Yは3の倍数である。
In the motor shown in FIG. 5, the basic cogging torque includes vibrations corresponding to the least common multiple m of the number of magnetic poles X of the
図1に示した上段及び下段のリング2における回転角度を、この基本コギングトルクの半周期とする。すなわち、回転角度を360/2m[゜]とすることによって、上段及び下段のリング2それぞれのコギングトルクが打ち消し合うため、モータとして発生するコギングトルクが抑制される。また、磁気的干渉の影響で上記回転角度より大きな回転角度で効果のある場合もある。
The rotation angles in the upper and
例えば、6極、9スロットのモータの場合、1回転当たり18周期のコギングトルクが発生する。上段及び下段のリング2における回転角度を10゜とすることによって、各リング2のコギングトルクが打ち消しあってトータルのコギングトルクが抑制される。
For example, in the case of a 6-pole, 9-slot motor, 18 cycles of cogging torque are generated per revolution. By setting the rotation angle in the upper and
図6、7及び8は、回転角度と着磁された様子を示す図であり、図6(a)、(c)は平面図、図6(b)は側面図、図7(a)及び図8(a)は平面図、図7(b)及び図8(b)は側面図である。図6では、(a)に示した上段のリング2と(c)に示した下段のリング2の着磁が階段状にずれた例を示している。
6, 7, and 8 are diagrams showing a rotation angle and a state of magnetization, FIGS. 6A and 6C are plan views, FIG. 6B is a side view, and FIGS. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 7B and FIG. 8B are side views. FIG. 6 shows an example in which the magnetization of the
なお、着磁は、図7に示すように、磁極を斜めに形成するスキュー着磁を行ってもよい。スキューの効果は、リング磁石1の厚さが薄い切り欠き部2aに限られるため、コギングトルク低減効果は十分発揮される。
As shown in FIG. 7, the magnetization may be performed by skew magnetization in which the magnetic poles are formed obliquely. Since the effect of the skew is limited to the
また、図8に示すように、スキュー角度が軸方向位置で変化する、いわゆるS字スキュー着磁を行っても、コギングトルク低減効果は十分発揮される。図6の着磁は、上段、中段にわけて着磁する必要があるが、図7のスキュー着磁は、コイルをスキューさせた着磁ヨークを用い、1回で着磁することができる。図8の場合も、コイルを所望の角度にした着磁ヨークを用い、1回で着磁することができる。このように、このリング磁石は、必要に応じて磁極を形成する形態を選択することができる。 Further, as shown in FIG. 8, even when so-called S-shaped skew magnetization is performed in which the skew angle changes in the axial position, the effect of reducing the cogging torque is sufficiently exhibited. The magnetization in FIG. 6 needs to be magnetized separately in the upper stage and the middle stage, but the skew magnetization in FIG. 7 can be magnetized once by using a magnetized yoke in which the coil is skewed. In the case of FIG. 8 as well, it is possible to magnetize at one time using a magnetizing yoke having a coil at a desired angle. Thus, this ring magnet can select the form which forms a magnetic pole as needed.
実施の形態4.
図9は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態4を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、図10は、上段、中段及び下段のリングを分けて示した平面図(a)、(c),(e)及び側面図(b)、(d)、(f)である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a plan view (a) and a side view (b) showing Embodiment 4 of the sintered ring magnet according to the present invention, and FIG. 10 is a plan view showing the upper, middle and lower rings separately. It is figure (a), (c), (e) and side view (b), (d), (f).
図9及び10に示したように、リング磁石1は、軸方向に2つのリング2と1つのリング12が積み重ねられ、焼結によって一体化されており、各リング2、12は、ラジアル配向されており、上下段のリング2は外周を直線で切り欠いた切り欠き部2aが形成され、中段のリング12は切り欠きが形成されていない。この実施の形態では、切り欠き部2aが磁極の境界部となり、切り欠き部2aの中間に磁極が形成される。同図においては、6極のリング磁石1を示している。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
図10に示したように、リング2は、軸方向には同一の形状を有し、上段のリング2(図10(a),(b))と下段のリング2(図10(e),(f))において切り欠き部2aが所定の回転角度θ回転され、切り欠きのないリング12を介して積み重ねられている。
As shown in FIG. 10, the
図11は、この実施の形態のリング磁石に着磁した状態を示す平面図(a)及び側面図(b)である。上段及び下段のリング2はスキューさせた磁極ではなく軸方向に対して回転しない磁極を形成し、中段のリング12で上段のリング2と下段のリング2の磁極の回転ずれを連続的につないでいる。
FIG. 11 is a plan view (a) and a side view (b) showing a state in which the ring magnet of this embodiment is magnetized. The
この実施の形態によれば、中段のリング12で上段及び下段のリング2の磁極境界をつなぐように着磁する構成としたので、上段、中段のリングで、磁極を高精度に形成することができる。
According to this embodiment, since the
図4から分かるように、モータの回転トルクに寄与する磁化分布の基本波成分は、切り欠き部がない場合(mb/mr=1の場合)が最も大きい。このため、中段のリング12によって、より大きなトルクを得ることができる。
As can be seen from FIG. 4, the fundamental component of the magnetization distribution that contributes to the rotational torque of the motor is greatest when there is no notch (in the case of mb / mr = 1). For this reason, a larger torque can be obtained by the
実施の形態5.
図12は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態5を示す平面図(a)及び側面図(b)である。
FIG. 12 is a plan view (a) and a side view (b) showing a fifth embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention.
図12に示したように、上段及び下段に切り欠き部2aが形成されたリング2を配し、中段に切り欠き部が形成されていないリング12を配している。この実施の形態では、中段のリング12の長さをながくしている。
As shown in FIG. 12, the
このように、切り欠き部2aを持ったリング2を短くし、切り欠き部がないリング12を長くすることによって、より大きなトルクを発生させるようにすることができる。
Thus, a larger torque can be generated by shortening the
実施の形態6.
図13は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態6を示す平面図(a)、(c)及び側面図(b)である。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 13 is a plan view (a), (c) and a side view (b) showing a sixth embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention.
この実施の形態は、上記実施の形態5と同様、上段及び下段のリング2の間に切り欠き部が形成されていないリング12を配しているが、図13に示したように、中段のリング12の軸方向長さが短くなっている。
In this embodiment, as in the fifth embodiment, a
リング12はスキューした磁極が形成され、上段及び下段のリング2の磁極の回転ずれをつなぐものであり、着磁において許容される範囲においてできる限り短くてよい。
The
リング12におけるスキュー角θsは、リング2同士の回転角θと等しくなる。リング12の軸方向長さをlr、リング磁石1の外周の半径をrとすると下記式(1)となる、
lr>r×θs×tanθb …(1)
ここで、θbは磁石表面での磁極境界が軸方向に対して傾く角度であり、θb<π/4であれば、着磁による磁極の形成における誤差は少ない。
従って、上記式(1)は下記式(2)となり、この式(2)の範囲で軸方向の長さlrを規定することによってコギングトルクを低減することができる。
lr>r×θs …(2)
The skew angle θs in the
lr> r × θs × tan θb (1)
Here, θb is an angle at which the magnetic pole boundary on the magnet surface is inclined with respect to the axial direction, and if θb <π / 4, there is little error in forming the magnetic pole by magnetization.
Therefore, the above formula (1) becomes the following formula (2), and the cogging torque can be reduced by defining the axial length lr within the range of the formula (2).
lr> r × θs (2)
実施の形態7.
上記実施の形態1ないし6では、ロータのリング磁石1の磁極数とステータのスロット数との最小公倍数mに相当するコギングトルクを打ち消す場合を示した。最小公倍数mに相当するコギングトルクを打ち消すと、さらにその倍の振動数のコギングトルクが残る場合がある。
Embodiment 7 FIG.
In the first to sixth embodiments, the case where the cogging torque corresponding to the least common multiple m of the number of magnetic poles of the
図14は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態7を示す平面図(a)及び側面図(b)である。図14において、第1段のリング2と第2段のリング2のペアは回転角360/2m[゜]ずれており、第3段のリング2と第4段のリング2のペアは回転角360/2m[゜]ずれている。また、第1段及び第2段のリング2ペアと第3段及び第4段のリング2のペアとは回転角360/4m[゜]ずれている。
FIG. 14 is a plan view (a) and a side view (b) showing a seventh embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention. In FIG. 14, the pair of the first-
図15は、この実施の形態において、全体をスキュー着磁した場合を示している。図15において、第1段のリング2と第3段のリング2のペアは回転角360/2m[゜]ずれており、第2段のリング2と第4段のリング2のペアは回転角360/2m[゜]ずれている。また、第1段及び第3段のリング2のペアと第2段及び第4段のリング2のペアとは回転角360/4m[゜]ずれている。
FIG. 15 shows a case where the entirety is skew magnetized in this embodiment. In FIG. 15, the pair of the first-
この実施の形態によれば、最小公倍数mに相当するコギングトルクを打ち消し、さらにその倍の振動数のコギングトルクを打ち消すことができる。 According to this embodiment, it is possible to cancel the cogging torque corresponding to the least common multiple m, and further cancel the cogging torque of the doubled frequency.
なお、この実施の形態において、各段の間に切り欠き部を持たないリングを設けるようにしてもよい。 In this embodiment, a ring not having a notch may be provided between the steps.
また、ステータに起因するロータの磁極数のコギングトルクや、ロータのリング磁石に起因するステータスロット数のコギングトルクが発生する場合があるが、それぞれを打ち消すように、各段のリングの回転角度を選択することができる。 In addition, cogging torque of the number of magnetic poles of the rotor due to the stator and cogging torque of the number of status lots due to the ring magnet of the rotor may occur, but the rotation angle of each stage ring is set so as to cancel each of them. You can choose.
この発明のリング磁石は、例えば、回転電機のロータにおいて有効に利用することができる。また、この発明のモータは、例えば、エレベータの巻き上げ機、自動車の電動機等に利用することができる。 The ring magnet of the present invention can be effectively used, for example, in a rotor of a rotating electrical machine. The motor of the present invention can be used for, for example, an elevator hoisting machine, an automobile electric motor, and the like.
1 リング磁石、2,12 リング、2a 切り欠き部、3 軸、4 積層鉄心、
5 コイル、10 モータ。
1 ring magnet, 2,12 ring, 2a notch, 3 axis, 4 laminated core,
5 coils, 10 motors.
Claims (9)
その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成された少なくとも2個のリングを含むリングを個別に成形し、ラジアル配向する工程と、A step of individually forming a ring including at least two rings in which notch portions of the same shape extending in the axial direction on the outer circumferential surface thereof are periodically formed in the circumferential direction, and performing radial orientation;
上記切り欠き部が形成された少なくとも2個のリングを隣接させると共に、上記隣接する2リング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれるように上記複数個のリングを積み重ねる工程と、The at least two rings formed with the notches are adjacent to each other, and the plurality of rings are arranged so that the positions of the notches are shifted from each other between the two adjacent rings at a predetermined rotation angle in the circumferential direction. The process of stacking,
上記積み重ねられた上記複数個のリングを焼結する工程と、Sintering the plurality of stacked rings;
上記切り欠き部の形成されたリングにおいては上記切り欠き部が磁極の境界線となるように、上記焼結されたリングをスキュー角度が軸方向で変化するスキュー着磁する工程とを備えたことを特徴とする焼結リング磁石の製造方法。A step of magnetizing the sintered ring so that the skew angle varies in the axial direction so that the notch becomes a boundary line of the magnetic pole in the ring in which the notch is formed. The manufacturing method of the sintered ring magnet characterized by these.
上記リングの複数個には、その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成され、
上記切り欠き部が形成された隣接する2リング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれて積み重ねられ、
上記切り欠き部が形成された隣接する2リング間に上記切り欠き部が形成されていないリングが配設され、
上記切り欠き部が形成された各リング内では、上記切り欠き部の、軸方向に平行な中心線を磁極の境界線とし、上記切り欠き部が形成されていないリングにおいては、磁極の境界線が軸方向に対してスキューするように着磁されていることを特徴とする焼結リング磁石。 In a sintered ring magnet in which a plurality of ring-shaped rings are stacked in the axial direction and integrated by sintering,
A plurality of the rings are formed with notches of the same shape extending in the axial direction on the outer peripheral surface thereof periodically in the circumferential direction,
The positions of the notches are stacked at a predetermined rotational angle in the circumferential direction between two adjacent rings formed with the notches,
A ring in which the notch is not formed is disposed between two adjacent rings in which the notch is formed;
In each ring in which the notch is formed , the center line parallel to the axial direction of the notch is a boundary line of the magnetic pole, and in the ring in which the notch is not formed, the boundary line of the magnetic pole The sintered ring magnet is magnetized so as to be skewed with respect to the axial direction .
lr>r×θs…(1) The following formula (1) is satisfied, where lr is the axial length of the cylindrical ring, r is the rotation angle θs, and r is 1/2 of the outer diameter of the ring. Sintered ring magnet.
lr> r × θs (1)
その外周面に軸方向に延在する同一形状の切り欠き部が周方向に周期的に形成された少なくとも2個のリングと上記切り欠き部が形成されていない少なくとも1個のリングを含むリングを個別に成形し、ラジアル配向する工程と、A ring including at least two rings in which notch portions of the same shape extending in the axial direction on the outer peripheral surface are periodically formed in the circumferential direction and at least one ring in which the notch portions are not formed. Individually molding and radial orientation;
上記切り欠き部が形成された少なくとも2個のリングを隣接させると共に、上記隣接する2リング相互間において上記切り欠き部の位置が周方向に所定の回転角度でずれるようにし、上記隣接する2リング間に上記切り欠き部が形成されていないリングが配設するように、上記複数個のリングを積み重ねる工程と、The at least two rings formed with the notches are adjacent to each other, and the positions of the notches are shifted from each other between the two adjacent rings by a predetermined rotation angle in the circumferential direction. Stacking the plurality of rings such that a ring in which the notch is not formed is disposed;
上記積み重ねられた上記複数個のリングを焼結する工程と、Sintering the plurality of stacked rings;
上記切り欠き部が形成されたリング内では、上記切り欠き部の、軸方向に平行な中心線を磁極の境界線とし、上記切り欠き部が形成されていないリングにおいては、磁極の境界線が軸方向に対してスキューするように着磁する工程とを備えたことを特徴とする焼結リング磁石の製造方法。In the ring in which the notch is formed, the center line parallel to the axial direction of the notch is the boundary line of the magnetic pole, and in the ring in which the notch is not formed, the boundary line of the magnetic pole is And a step of magnetizing so as to be skewed with respect to the axial direction.
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