JP7054648B2

JP7054648B2 - 多極磁石の着磁方法

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Publication number: JP7054648B2
Application number: JP2018107198A
Authority: JP
Inventors: 康英臼井; 弘灰塚
Original assignee: Daido Electronics Co Ltd
Current assignee: Daido Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: JP2019212743A

Description

この発明は、永久磁石の平面に多極着磁する多極磁石の着磁方法に関する。

例えば、回転体の回転角度を検出するエンコーダ等の回転角度検出手段の構成要素として、リング円板状の多極磁石が用いられている。この多極磁石では、複数の磁極が周方向等間隔に且つ極性が交互に異なるように着磁されており、多極磁石の着磁面近傍に設けられたセンサにより、回転移動に伴って変化する着磁面での表面磁束密度が検出される。このため、回転角度検出の精度を高めるためには、多極磁石の着磁面に沿った表面磁束密度波形をより理想正弦波形に近づけることが求められる。

しかしながら、着磁工程で使用される着磁ヨークの製造ばらつきによって、多極磁石における特定の着磁部の表面磁束密度のピーク値がばらついてしまい、目的とする表面磁束密度波形が得られない問題がある。

なお、下記特許文献１には「永久磁石の着磁方法」についての発明が示され、そこにおいて永久磁石を挟んで、着磁ヨークとともに凹凸部を備えた補助ヨークを配置し、且つ補助ヨークの凹部を、着磁ヨークのスロット（着磁コイルの中心に相当）と対向する位置に設けることにより、正弦波の着磁波形を得ることができる点が開示されている。しかしながらこの特許文献１の着磁方法は、着磁ヨークに対し補助ヨークを相対移動させることで、永久磁石の全領域における着磁の状態を一様に変化させるもので、特定の着磁部に対する着磁の状態を変化させるものではない。

特開平１１－３０８８２４号公報

而して本発明は、複数の突極と、該突極を巻回する磁化コイルとを有する着磁ヨークを用い、該着磁ヨークの前記突極を永久磁石の平面に対向するように配置して、前記永久磁石の平面に多極着磁する着磁方法であって、
前記着磁ヨークの突極の、前記永久磁石に近接対向する端面に調整孔を形成して、多極磁石における表面磁束密度波形を調整することを特徴とする。

而して本発明は、複数の突極と、該突極を巻回する磁化コイルとを有する着磁ヨークを用い、該着磁ヨークの前記突極を永久磁石の平面に対向するように配置して、前記永久磁石の平面に多極着磁する着磁方法であって、
前記着磁ヨークの突極の端面に調整孔を形成して、多極磁石における表面磁束密度波形を調整することを特徴とする。

永久磁石の平面に対向して配置される突極の端面に孔を形成すると、磁化コイルに電流を流した際に、突極から永久磁石に供給される磁束の量が減少する。その結果、かかる突極からの磁束により着磁される永久磁石の着磁部では表面磁束密度のピーク値が低くなる。すなわち本発明では、着磁ヨークの突極の端面に、永久磁石に供給する磁束の量を調整するための孔（調整孔）を形成することで、多極磁石における特定の着磁部の表面磁束密度を変化させることができ、これにより多極磁石の着磁面に沿った表面磁束密度波形を調整することができる。

本発明では、前記多極磁石における表面磁束密度のピーク値が大きかった着磁部に対応する前記突極に、前記調整孔を形成して、前記多極磁石の表面磁束密度波形のピーク値を揃えるようにすることができる。
このようにすれば、多極磁石の着磁面に沿った表面磁束密度波形を、より理想正弦波に近似させることが可能である。

またこのような本発明の着磁方法によれば、着磁後の多極磁石において目的の波形が得られなかった場合でも、着磁ヨークに大幅な変更を施すことなく、追加的な孔明け加工を行うことで、かかる着磁ヨークを継続して使用することができる。

本発明の着磁方法に用いられる永久磁石を示した図である。図１の永久磁石を着磁して得た多極磁石のＡ面側から見た平面図である。図２の多極磁石での表面磁束密度波形を示した図である。（Ａ）は着磁ヨークの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ部位に対応するヨーク本体の断面図である。図４の着磁ヨークの各突極周りに巻回された磁化コイルを模式的に示した図である。着磁装置の一部を展開して示した断面図である。図３とは異なる表面磁束密度波形を示した図である。着磁ヨークに調整孔を設けた一例を示した図である。本発明の他の実施形態の着磁方法の要部を示した図である。

次に本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態の着磁方法で用いる永久磁石１０を示している。この永久磁石１０は、磁石材料と樹脂を混合し、射出成形して得たボンド磁石で、リング円板形状をなしている。永久磁石１０は軸方向に厚みが一定で、互いに平行な環状の平面としてＡ面１２とＢ面１３を備えている。
なお、磁石材料は、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以上を含む磁性材料を意味し、例えば、ＳｍＦｅＮ系、ＮｄＦｅＢ系の希土類磁性粉やフェライト系磁性粉及びこれらの混合物を用いることができる。

図２は、永久磁石１０を着磁して得た多極磁石１４をＡ面１２側から見た平面図を示している。多極磁石１４は、周方向に等間隔な境界線により１６の着磁部ｇ（ｇ-１～ｇ-１６）に区画されている。隣接する各着磁部ｇは、互いに極性が逆となるように着磁されている。また個々の着磁部ｇについてみれば、Ａ面１２とＢ面１３とで逆の極性に着磁されている。
このように着磁された多極磁石１４は、一方の平面（Ａ面１２）において位置検出機能が発揮され、他方の平面（Ｂ面１３）において回転体に対する吸着機能が発揮される。

図３は、多極磁石１４が目標とする表面磁束密度波形を示している。図３において横軸は磁石の回転角度、縦軸は磁束密度である。表面磁束密度の波形は、多極磁石１４のＡ面１２から一定距離離間したところで周方向に沿って測定される。ここで目標とする波形は理想正弦波であり、同図で示すように、各極において磁束密度のピーク値Ｐ₀が揃っており、各極におけるピーク値とその前後にある磁束密度が０の位置との間の間隔（角度）Ｌ₀が揃っていることが重要である。

次に、着磁工程で用いられる着磁ヨークについて説明する。
本例では、上下一対の着磁ヨークを備えた着磁装置を用いて永久磁石１０の着磁が行われる。図４は、一対の着磁ヨークのうち、下側の着磁ヨーク２０の構成を示した図である。着磁ヨーク２０は、鉄系の磁性材から成るヨーク本体２１に形成された複数の突極ｋと、突極ｋを巻回する磁化コイル２４を備えている。

ヨーク本体２１は、鍔状部２２とその厚み方向の一方の側に突き出した円筒状部２３とを有している。そして円筒状部２３の先端側は、同図（Ｂ）で示すように放射状に形成された分割溝２６により等間隔に分割され、そこに１６個の突極ｋ（ｋ-１，ｋ-２，・・，ｋ-１６）が形成されている。各突極ｋの内側には環状溝２８が形成されており、分割溝２６の一端側が環状溝２８に開放されている。そして各突極ｋ周りに巻回される磁化コイル２４は、これら分割溝２６および環状溝２８に収容されている。
なお、各突極ｋの端面２９は同一平面上に位置するように形成されている。

図５は、各突極ｋ周りに巻回された磁化コイル２４を模式的に示した図である。図５に示すように、磁化コイル２４は隣接する突極ｋ毎にその巻き方向が逆になるように巻回され、磁化コイル２４の両端は図示を省略する印加装置に接続されている。このため磁化コイル２４に対し通電が行なわれると、隣接した突極ｋが互いに逆極となるような磁場が発生する。

これらヨーク本体２１および磁化コイル２４は、図４（Ａ）に示すように、非磁性材からなる収納容器３０内に収容され、収納容器３０とヨーク本体２１との隙間、各突極ｋ周りの分割溝２６および環状溝２８に樹脂材３２が充填される。これにより、磁化コイル２４は各突極ｋ周りに取付固定されている。なお、３４は収納容器３０に設けられた位置決めピンである。

以上、下側の着磁ヨーク２０について説明したが、他方の上側の着磁ヨーク３６についても同様の構成である。着磁の際には、永久磁石１０を挟んで、それぞれの着磁ヨーク２０と３６が上下に配置される。なお、上側の着磁ヨーク３６には、下側の着磁ヨーク２０の位置決めピン３４と対応する位置決め孔が形成されており、着磁の際には、これらを嵌合させることで一対の着磁ヨーク２０，３６の位置決めが行なわれる。

次に本実施形態の着磁方法について説明する。
図６は、一対の着磁ヨーク２０，３６を備えた着磁装置の一部を展開して示した断面図である。同図に示すように、下側の着磁ヨーク２０の突極ｋを上向き、上側の着磁ヨーク３６の突極ｋを下向きとし、その間に永久磁石１０が配置される。このとき永久磁石１０は、その中心が着磁ヨーク２０，３６の中心と一致するように位置合わせが行なわれている。

そして上下それぞれの磁化コイル２４に電流を流して各突極ｋをＳ極とＮ極とに磁化し、図６に示すような、永久磁石１０板厚方向の磁束を発生させ、永久磁石１０の着磁を行う。

図７は、着磁により得られた多極磁石１４のＡ面１２で測定された表面磁束密度の波形の一例である。この図７の例では、特定の着磁部ｇ-３（図２参照）における、磁束密度のピーク値Ｐ₁が他の着磁部のピーク値に比べて高く、またピーク値とその前後にある磁束密度が０の位置との間の間隔（角度）Ｌ₁が他の着磁部より大きくなっている。このような場合、本例では、図８に示すように、着磁部ｇ-３に対応する着磁ヨーク２０の突極ｋ-３の端面２９に、調整孔４０を追加的に穿設する。調整孔４０を穿設する位置は、着磁の際と同様に、永久磁石１０を着磁ヨーク２０に重ね合わせた状態で、永久磁石１０と重なり合う領域の径方向中央かつ周方向中央の位置が望ましい。

このようにして、突極ｋ-３に調整孔４０が形成された着磁ヨーク２０を用いて、着磁を行なった場合には、磁化コイル２４に電流を流した際、突極ｋ-３から永久磁石１０に供給される磁束の量が減少する。その結果、突極ｋ-３からの磁束により着磁される永久磁石１０の着磁部ｇ-３では表面磁束密度のピーク値が低くなる。その結果、多極磁石１４における表面磁束密度波形の各ピーク値を揃えるように調整することが可能となる。
なお着磁部ｇ-３での表面磁束密度のピーク値Ｐ₁（図７参照）を低くすることで、図７に示すピーク値Ｐ₁とその前後にある磁束密度が０の位置との間の間隔（角度）Ｌ₁もまた小さくなる方向に調整される。その結果、目標とする図３の表面磁束密度波形と同一もしくは近似する波形を得ることができる。

以上の例は、1つの突極に調整孔４０を形成するものであったが、相対的に表面磁束密度のピーク値が大きい複数の着磁部に対応する複数の突極ｋに対して、それぞれ調整孔４０を形成することもできる。その際、調整孔４０は同一の径であってもよいし、またそれぞれ異なる径であってもよい。調整孔４０による表面磁束密度のピーク値を下げる効果は、調整孔４０の孔径が大きいほど高いことから、ピーク値の大きさに応じて調整孔４０の孔径を変更することでより精度高く表面磁束密度波形のピーク値を揃えることができる。

また上記の例は、着磁の際に用いる一対着磁ヨークのうち、下側の着磁ヨーク２０に調整孔４０を設けた例であったが、上側の着磁ヨーク３６に調整孔４０を設けることも可能であり、また上下両方の着磁ヨーク２０，３６に調整孔４０を設けることも可能である。

図９は、本発明の他の実施形態の要部を示している。
例えば、リング円板状のボンド磁石の、着磁ヨーク２０Ｂの突極ｋと対向する面に突部が形成されている場合、図９（Ａ）で示すように着磁ヨーク２０Ｂの特定の突極（ここではｋ-１，ｋ-５，ｋ-９，ｋ-１３）には、かかる突部との干渉を避けるための孔４２が形成される。そして、この着磁ヨーク２０Ｂを用いて着磁をおこなった多極磁石では、予め孔４２が形成されている突極ｋ-１，ｋ-５，ｋ-９，ｋ-１３に対応する着磁部での表面磁束密度のピーク値が低くなり、目的とする表面磁束密度波形が得られないことがある。

このような場合、本例では図９（Ｂ）に示すように、着磁ヨーク２０Ｂの他の突極（ｋ-２，ｋ-３，…，ｋ-１６）に調整孔４４を追加的に形成する。このようにすることで、多極磁石における表面磁束密度波形のピーク値を揃えるように調整することが可能となる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまでも一例示である。例えば上記実施形態は、リング円板形状の永久磁石に多極着磁する着磁方法であったが、場合によっては棒状に延びる永久磁石に対し多極着磁する着磁方法に適用することも可能である。また上記実施形態では、ボンド磁石を用いたが、Ｎｄ系焼結磁石、Ｓｍ系焼結磁石およびＮｄ系熱間加工磁石に対しても適用可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で構成可能である。

１０永久磁石
１２Ａ面(平面）
１４多極磁石
２０，２０Ｂ，３６着磁ヨーク
２４磁化コイル
２９端面
４０，４４調整孔
ｋ突極

Claims

複数の突極と、該突極を巻回する磁化コイルとを有する着磁ヨークを用い、
該着磁ヨークの前記突極を永久磁石の平面に対向するように配置して、前記永久磁石の平面に多極着磁する着磁方法であって、
前記着磁ヨークの突極の、前記永久磁石に近接対向する端面に調整孔を形成して、多極磁石における表面磁束密度波形を調整することを特徴とする多極磁石の着磁方法。
前記多極磁石における表面磁束密度のピーク値が大きかった着磁部に対応する前記突極に、前記調整孔を形成して、前記多極磁石における表面磁束密度波形のピーク値を揃えるように調整することを特徴とする請求項１に記載の多極磁石の着磁方法。