JPH05219711A

JPH05219711A - モータ

Info

Publication number: JPH05219711A
Application number: JP4745092A
Authority: JP
Inventors: Minoru Endo; 実遠藤; Koichi Oda; 光一小田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1992-02-03
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気特性の良好な永久磁石を用いてモータの
小型化を図る。【構成】永久磁石８Ａ、８Ｂ、１０Ａ、１０Ｂからの
磁界とコイル１４からの磁界との相互作用により駆動さ
れるモータにおいて、上記永久磁石として磁気余効によ
る磁束の減少が５％以下で且つ減磁曲線とリコイル曲線
２８との差が１％以内であるような良好な磁気特性を有
する永久磁石を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータに係り、特に、特
性の良好な永久磁石を用いたモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、モータ、例えば磁気回路と可動
コイルを組み合わせて位置決めを行うボイスコイルモー
タはすでに磁気回路の構造、磁石の磁気特性、可動コイ
ルの形状により種々のタイプが開発されている。この種
のボイスコイルモータは、例えば図９に示すように円弧
状に屋根形に成形された屋根形ヨーク２を有しており、
このヨーク２に空隙部４を介して同じく円弧状に成形さ
れたアーク状ヨーク６を取り付けている。そして、これ
ら屋根形ヨーク２とアーク状ヨーク６の上記空隙部４に
臨む湾曲面に一対の円弧状に成形された永久磁石８、１
０を、上記空隙部を挟んで対向させて設け、この空隙部
４に一軸を中心として揺動可能になされたアーム１２の
先端に取り付けたコイル１４を収容し、このコイル１４
を空隙部４に沿って揺動可能となるように構成されてい
る。そして、上記アーム１２の他端部には、例えば磁気
ヘッド１６が取り付けられており、上記アーム１２を揺
動させることにより上記磁気ヘッド１６を、回転してい
る磁気ディスク１８の半径方向へ移動し得るように構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、永久磁石を
磁気回路に組み込むためには、予め磁気回路計算を行っ
て、（ＢＨ）ｍａｘすなわち磁石から外部へ取り出せる
エネルギが最大となるポイントで磁石を動作させるよう
に回路設計が行われる。例えば図１０に示すように、カ
ギ型のヨーク２０の開口部に空間部２４を介して磁石２
２を組み込むような磁気回路を仮定する。まず、磁石２
２が上記磁気回路に組み込まれて着磁された場合のパー
ミアンス係数Ｐｃ（磁束の通りやすさを示す量）を求め
る。Ｐｃ＝Ｌｍ／Ａｍ・Ａｇ／ＬｇここでＬｍは磁石２２の長さ、Ａｍは磁石断面積、Ａｇ
は空間部２４の面積、Ｌｇは空間部２４の長さである。

【０００４】図１１は磁石の減磁曲線２６及びリコイル
曲線２８を示し、パーミアンス係数Ｐｃのロードライン
３０と減磁曲線２６との交点が仮の動作点Ｐ１となる。
また、ロードライン３２は、磁石単独の場合のパーミア
ンス係数Ｐｏにおけるロードラインを示し、このライン
３２と上記減磁曲線２６との交点が磁石の単独の動作点
Ｐ２を示す。そして、磁石が単独で着磁された後に磁気
回路に組み込まれた場合、パーミアンス係数が大きくな
って反磁界が作用することからロードライン３２からロ
ードライン３０に移動し、この場合、動作点は減磁曲線
に沿って変化するのではなく可逆導磁率に従って描かれ
るリコイル曲線２８に沿って変化し、結果的に組み込ま
れた磁石は、仮の動作点Ｐ１よりも磁化の小さな動作点
Ｐ３で実際に動作することになり、この動作点Ｐ３を求
めて回路設計がなされる。

【０００５】ところで、従来ボイスコイルモータに使用
されている永久磁石８、１０は、例えば合金粉をホット
プレスしつつこれに磁界をかけて、焼結成形して製造さ
れるが、上記した実際の動作点Ｐ３における減磁曲線２
６とリコイル曲線２８との差がかなり大きく、そのため
に、所望のエネルギを磁石から取り出すためには大きな
磁石を用いなければならないことからモータ自体が大型
化し、また磁気回路の設計自体も複雑化するという問題
点があった。本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、磁気特性の良好な永久磁石を用いたモータを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気余効の小
さい永久磁石のリコイル曲線は、減磁曲線上をほぼ可逆
的に戻る、という知見を得ることによりなされたもので
ある。本発明は、上記問題点を解決するために、永久磁
石からの磁界とコイルからの磁界との相互作用により駆
動されるモータにおいて、前記永久磁石は、磁気余効に
よる磁束の減少が０．５％以下で且つ減磁曲線とリコイ
ル曲線との差が１％以下である磁気特性を構成したもの
である。

【０００７】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、永久磁
石の磁気余効が０．５％以下となり、このために永久磁
石を磁気回路に組み込んだときには、この磁石の形成す
るリコイル曲線はほぼ減磁曲線上に沿って戻ることにな
って磁気特性は良好となり、従って、この永久磁石を用
いたモータの小型化を図ることが可能となる。以下に、
本発明に係るモータの一実施例を添付図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係るモータを示す斜視図、図２
は図１に示すモータの平面図である。尚、以下に使用す
る上下の語は図面の説明上用いるものであり、実際の位
置関係を示すものではない。本実施例においては、モー
タとして、例えば磁気ディスク駆動装置の磁気ヘッド位
置決め用アクチュエータに使用されるボイスコイルモー
タを例にとって説明する。尚、従来装置と同一部分につ
いては同一符号を付す。

【０００８】図示するようにこのモータは、円弧状に屋
根形に成形された屋根形ヨーク２を有しており、このヨ
ーク２の内側には、所定のギャップすなわち空隙部４を
形成すべく円弧状、すなわちアーク状に成形されたアー
ク状ヨーク６がその両端部を上方向へ屈曲させて上記屋
根形ヨーク２へ接合することにより取り付けられてい
る。そして、上記屋根形ヨーク２の下側面すなわち空隙
部４に臨む湾曲面には円弧状に成形されてヨーク中央部
にて接合された本発明の特長とする２つの永久磁石、す
なわち上側永久磁石８Ａ、８Ｂが設けられると共に、ア
ーク状ヨーク６の上側面すなわち空隙部４に臨む湾曲面
には上記上側磁石８Ａ、８Ｂよりも小さい半径で、円弧
状に成形されて同じくヨーク中央部にて接合された２つ
の本発明の特長とする永久磁石、すなわち下側永久磁石
１０Ａ、１０Ｂが上記上側永久磁石８Ａ，８Ｂに対して
同心円状に設けられる。

【０００９】そして、図中左右の磁石間においては異な
る方向へ磁極方向が着磁されており、例えば右側の上下
側永久磁石８Ａ、１０Ａについては円弧の半径方向外方
へ向かうように磁極方向３２が設定され、これに対して
左側の上下側磁石８Ｂ、１０Ｂにあっては円弧の半径方
向内方へ向かうように磁極方向３４が設定されている。
そして、上下側磁石間に形成される空隙部４には、円弧
中心Ｏを支点として揺動可能になされたアーム１２の先
端部に取り付け固定したコイル１４が空隙部４に沿って
円弧状に移動可能に設けられている。このアーム１２の
他端部には、例えば磁気ヘッド１６が取り付けられてお
り、アーム１２を揺動させることにより上記磁気ヘッド
２０を、回転している磁気ディスク１８の半径方向へ移
動し得るように構成されている。

【００１０】そして、上記空隙部４に形成されるギャッ
プ磁束密度の平坦性を改善するために、各下側永久磁石
１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ左右に２分割する中心線３６
Ａ、３６Ｂに対して、同一長さ（Ｌ１＝Ｌ２）となるよ
うに対称的に切断された切断端面３８Ａ、３８Ｂが形成
されている。この場合、磁石の磁気特性を考慮して上述
のように切断端面を対称的に形成するのではなく、例え
ば切断端面を各磁石の接合部反対側へ移動させて形成
し、各磁石の中心線３６Ａ、３６Ｂと切断端面の両端と
の間の距離Ｌ１、Ｌ２をＬ１＞Ｌ２の関係となるように
非対称に形成するようにしてもよい。そして、ここで使
用される各永久磁石８Ａ、８Ｂ、１０Ａ、１０Ｂは、そ
の磁気余効が０．５％以下で且つ減磁曲線とリコイル曲
線との差が１％以下である磁気特性を有するものを使用
する。この種の磁気特性を有する永久磁石としては、例
えば据込み加工法により成形された据込み磁石を適用し
得る。

【００１１】このように構成された永久磁石は、後述す
るように非常に磁気特性が良好になり、この種の永久磁
石をモータの磁気回路に組み込んだときにおいても設計
通りの高い磁気エネルギを取り出すことが可能となる。
従って、同じモータ性能を必要とする場合には使用する
永久磁石自体のサイズを小さくすることができ、モータ
の小型化に寄与できるのみならず、磁気回路設計も容易
に行うことが可能となる。ここで、永久磁石の製法の相
異に基づく、磁気余効、減磁曲線及びリコイル曲線の相
異について検討する。ここで、磁気余効とは、磁石自体
の温度によって生ずる磁束のゆらぎにともなって磁束が
減少する現象をいう。

【００１２】まず、据込み磁石と焼結磁石とについてパ
ーミアンス係数を適宜変えて、その時の磁気余効を検討
する。上記据込み磁石は、以下のように製造した。Ｎｄ
（８２％Ｆｅ、１０％Ｃｏ、７％Ｂ、１％Ｇａ）なる組
成の合金をアーク溶解にて作製し、この合金をＡｒ雰囲
気中で風速が３０ｍ／秒で回転する単ロール上に射出し
て約３０μｍの厚さを持った不定形のフレーク状薄片を
作製した。この薄片をディスクミルで５０μｍ以下に粉
砕し、得られた粉砕粉を成形圧６トン／ｃｍ² で磁場を
印加せずに金型成形をして、得られた成形体を７００
℃、２トン／ｃｍ² でＨＩＰした。次いで、高密度化さ
れた成形体を更に７００℃で据込み加工によって温間加
工をして磁気異方性を付与した。

【００１３】このようにして成形した据込み磁石のパー
ミアンス係数Ｐｃを２．３７に設定し、減磁曲線及び磁
束１３１．０における磁気余効を求めた。その結果を図
３に示す。また、焼結磁石は、以下のように製造した。
フェロボロン合金（１９．３８％Ｂ、５．３２％Ａｌ、
０．７４％Ｓｉ、０．０３％Ｃ、残部Ｆｅ）を高周波溶
解し、水冷銅鋳型に鋳造した。そして、できた合金を、
スタンプミルにより３５メッシュスルーまでに粗粉砕
し、次いでボールミルにより３時間微粉砕して３〜１０
μｍの粒径にした。そして、１０ＫＯｅの磁界中で配向
させて、１．５トン／ｃｍ² の圧力を加えて加圧成形
し、これを１０００〜１２５０℃でＡｒ雰囲気中にて１
時間焼結し、焼結後１時間放冷して焼結磁石を製造し
た。

【００１４】このようにして成形した焼結磁石のパーミ
アンス係数Ｐｃをそれぞれ０．３４、１．２５、５．０
４に設定し、減磁曲線及び磁気余効を求めた、各結果
を、図４乃至図６に示す。図４においては磁束１３２．
０で、図５においては磁束１３８．３及び１３３．４
で、図５においては磁束１２２．３における磁気余効を
求めた。各図から明らかなように、図３に示す据込み磁
石の場合は、磁気余効による磁束の減少がほぼゼロであ
るのに対して、焼結磁石の場合、例えば図４においては
磁束が１３１．５となって磁束が０．５（０．３８％）
減少し、図５においては、２つのポイントにおいてそれ
ぞれ磁束が１３７．６及び１３２．６へ減少して、磁束
０．７（０．５１％）及び０．８（０．６％）の減少と
なっている。また、図６においては、磁束が１２１．６
となって磁束が０．７（０．５７％）減少している。

【００１５】このように、据込み磁石（図３参照）にあ
っては、磁気余効による磁束の減少がほとんどゼロであ
って磁気余効の影響が少ないのに対して、焼結磁石の場
合には、図４の結果を除いて磁気余効による磁束の減少
は全て０．５％以上であり、上記据込み磁石と比較する
と磁束の減少はかなり大きくて磁気余効の影響はかなり
大きくなっている。従って、磁気余効に関しては、据込
み磁石の特性が優れていることが判明する。尚、図４に
示す焼結磁石の場合には、磁束の減少が０．３８％と比
較的少ないが、測定ポイントは磁界がゼロであることか
ら実際の磁石の動作点とは成り得ない。

【００１６】次に、据込み磁石と焼結磁石とのリコイル
曲線の相異及びそのロードラインについて検討をした。
その結果をそれぞれ図７及び図８に示す。この具体例に
おいては各磁石に１０ＫＯｅの逆磁界をかけて、この逆
磁界を次第に減少させてゼロに戻したときに形成される
リコイル曲線４０、４２を示している。この場合、各磁
石の動作点は、上記リコイル曲線と磁石の組み込まれる
磁気回路の磁気抵抗に応じて変動するロードライン４４
Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂとの交点Ｐ５、Ｐ６及びＰ
７、Ｐ８となる（図１０参照）。図示例から明らかなよ
うに、図７に示す据込み磁石の場合にはリコイル曲線４
０はほぼ減磁曲線に沿って可逆的に変化し、その結果、
磁石を磁気回路に組み込んだ時における実際の動作点Ｐ
６における磁束密度の減少は、減磁曲線の対応する点に
対して僅かである。すなわち、減磁曲線とリコイル曲線
４０との差、すなわち磁束減少の程度は１０％以下、詳
しくは０．８３％と非常に少なく、良好な磁気特性であ
ることが判明する。

【００１７】これに対して、図８に示す焼結磁石の場合
には、リコイル曲線４２は減磁曲線よりもかなり下方に
沿って変化し、その結果、磁石を磁気回路に組み込んだ
時における実際の動作点Ｐ８における磁束密度の減少
は、減磁曲線の対応する点に対してかなり大きい。すな
わち減磁曲線とリコイル曲線４２との差、すなわち磁束
減少の程度は４．８％にもなり、上記据込み磁石と比較
して磁気特性はよくない。このように、据込み磁石の磁
気特性の良好な理由、すなわち、磁気余効の影響が少な
く、しかも減磁曲線とリコイル曲線との差が少ない理由
は以下のように考えられる。

【００１８】焼結磁石は、例えば平均粒径１０μｍ程度
の結晶粒子が集まって磁石になっており、磁化は一方向
に向いているのであるが、結晶粒子中には粒径が３０〜
４０μｍ程度のものもある。この値（３０〜４０μｍ）
は単磁区粒子径の値（０．２６μｍ）よりもかなり大き
いことから粒子が多軸構造となって保磁力のバラツキが
生ずることになる。このために、保磁力の低い粒子が磁
化反転して磁化が減り、磁気余効の影響も受けやすくな
る。また、上述のように保磁力の低い粒子が磁化反転し
た状態で逆磁界を減少させても磁化反転した粒子の磁化
方向は変わらず、その結果、減磁曲線とリコイル曲線４
２との間に大きな磁束の差が生ずる。

【００１９】これに対して、据込み磁石の場合は結晶粒
子径が非常に小さくて上記した単磁区粒子径よりも小さ
くなり、このために結晶粒子１個中に磁区が存在し得な
くなり、保磁力が均一となっている。このために逆磁界
をかけても磁化反転する粒子がほとんどなく、リコイル
曲線４０は可逆的に減磁曲線上を変化することになる。
このように、モータとしては磁気特性が良好な磁石、例
えば上述した据込み磁石を用いることにより前述のよう
にモータ自体の小型化等を達成することが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。磁気
余効が小さく、リコイル曲線も減磁曲線に対してほぼ可
逆的な磁気特性を有する永久磁石を用いたので、モータ
自体の小型化を達成することができるのみならず、磁気
回路設計の簡単化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータを示す斜視図である。

【図２】図１に示すモータの平面図である。

【図３】据込み磁石の磁気余効を説明するための説明図
である。

【図４】焼結磁石の磁気余効を説明するための説明図で
ある。

【図５】焼結磁石の磁気余効を説明するための説明図で
ある。

【図６】焼結磁石の磁気余効を説明するための説明図で
ある。

【図７】据込み磁石のリコイル曲線とロードラインを説
明するための説明図である。

【図８】焼結磁石のリコイル曲線とロードラインを説明
するための説明図である。

【図９】従来のモータを示す斜視図である。

【図１０】磁気回路を設計するときの磁気回路の一例を
示す図である。

【図１１】磁気回路を設計するときの減磁曲線とリコイ
ル曲線を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２屋根形ヨーク４空隙部６アーク状ヨーク８Ａ、８Ｂ上側永久磁石１０Ａ、１０Ｂ下側永久磁石１２アーム１４コイル１６磁気ヘッド１８磁気ディスク４０、４２リコイル曲線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂロードライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石からの磁界とコイルからの磁界
との相互作用により駆動されるモータにおいて、前記永
久磁石は、磁気余効による磁束の減少が０．５％以下で
且つ減磁曲線とリコイル曲線との差が１％以下である磁
気特性を有することを特徴とするモータ。