JPH08279415A - 多極着磁用ヨーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 多極着磁用ヨーク４１は、ヨーク本体１０
が、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、その孔部２の内側にリング状磁石が
同心的に配置される。孔部２の内面には、装着溝４がヨ
ーク４１の軸方向に複数本並列に形成されている。各装
着溝４は、その横断面において、連結溝部４ｃにより互
いに連結された第一の溝部４ａ及び第二の溝部４ｂを備
え、励磁用コイル線材１５及び２５がヨーク４１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及び第二の溝
部４ｂに順次、互い違いに装着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１
０１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Ｓ
ｍ−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２５〜６
０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２
５〜６５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４
８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４
ａ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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   装着溝とを備え、 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
   れるようになっており、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。
2. 【請求項２】 前記装着溝は、その長手方向において前
   記ヨーク本体の両端部にそれぞれ開放するものとされ、
   前記励磁用コイル線材は、該ヨーク本体の両端部におい
   て折り返されつつ、前記装着溝の全てのものにまたがっ
   て装着される請求項１記載の多極着磁用ヨーク。
3. 【請求項３】 前記コイル線材用の装着溝は、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ている請求項１又は２
   に記載の多極着磁用ヨーク。
4. 【請求項４】 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、 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。
5. 【請求項５】 前記各装着溝は、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さ
   れ、 前記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
   ものとされている請求項３又は４に記載の多極着磁用ヨ
   ーク。
6. 【請求項６】 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
   ないし５のいずれかに記載の多極着磁用ヨーク。
7. 【請求項７】 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６のいずれかに記載
   の多極着磁用ヨーク。