JPH118960A - 磁極ずらし治具およびその治具を用いた回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極異方性マグネットを用いた回転電機におい
て、コギングトルクを抑制できる回転子を提供する。 【解決手段】 中央部に回転軸と未着磁の極異方性マグ
ネットを収める孔部２ａの外側から磁界を発生する磁界
発生部１を備えた治具２，３間において、磁界発生部１
の磁気センターを所定の角度４だけずらして軸方向に並
べた極異方性マグネットの磁極ずらし治具を用いて得ら
れる未着磁の回転子を、みかけ上の磁化センターを中心
にして着磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種産業機械に用
いられる回転電機の極異方性マグネットを用いた回転子
の磁極ずらし治具とその治具を用いた回転子の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用の各種機器においては小型
化・高性能化の必要性が高まっており、特にロボットな
どに使用されるＡＣサーボモータにおいては、ロボット
の高速化・小型化・高出力化が要求されている。ＡＣサ
ーボモータの小型化・高出力化は、固定子は分割コア方
式による高密度巻線により実現し、また、回転子は磁束
密度の高いマグネットを使用することにより対処してい
る。

【０００３】マグネットは、磁性粉体を金型内で成型す
るときに磁場をかけるか、磁場をかけないかで等方性マ
グネット，異方性マグネットに区分される。磁場をかけ
て得られる異方性マグネットには、磁場の向きによっ
て、ラジアル異方性マグネットと、極異方性マグネット
に区分され、高出力化には、この極異方性マグネットが
用いられる。

【０００４】図４はリング型ラジアル異方性マグネット
の磁場の配向を表したもので、中心から放射状に配向さ
れる。図５はリング型極異方性マグネットの磁場の配向
を示したもので、あらかじめ磁場配向した方向以外には
フル着磁ができないので、リング型極異方性マグネット
には、磁場成型時に、磁場配向が後からでも分かるよう
に合いマークを設けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、ＡＣサーボモー
タの高出力化に伴い、コギングトルクと呼ばれるマグネ
ットと固定子鉄心との間で発生するトルクリップルを低
減しなければ回転軸を高精度に位置決めすることができ
ず、高性能化に対応できないという課題があった。

【０００６】このコギングトルクは固定子巻線には関係
せず、鉄心のスロットに対して着磁されたマグネットが
回転して磁束が変化することで起きるもので、このコギ
ングトルクを低減するために従来からスキュー着磁など
の方法が採用されている。

【０００７】しかしながら、極異方性マグネットを使用
すると磁場成型で磁化方向が決まりスキュー着磁ができ
ず、このため、リング型極異方性マグネットを軸線方向
に複数個に分割して磁極をずらしたあと着磁して、みか
けのスキュー着磁をしたＡＣサーボモータがある（特開
平８−３４０６５２号公報参照）。

【０００８】この回転子はリング型極異方性マグネット
の磁極をずらすこと以外、具体的な方法については明細
書に記載しておらず、上述した様に合いマークによる位
置決め方法では、コギングトルクが大きくばらつくとい
う問題があった。

【０００９】本発明は上記の問題を解決するもので、コ
ギングトルクを抑制できる極異方性マグネットを用いた
回転子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題が解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、中央部に回転軸と未着磁の極異方性マグ
ネットを収める孔部と前記孔部の外側から磁界を発生す
る磁界発生部を備えた治具を複数個具備し、前記磁界発
生部の磁気センターを、複数個の前記治具間においてコ
ギングトルクが逆位相になる所定の角度θだけずらして
軸方向に並べた極異方性マグネットの磁極ずらし治具を
用い、回転軸と複数個の未着磁の極異方性マグネットと
を軸線方向に磁化位置をθ度ずらして固定した後、みか
け上の磁化センターを中心にして着磁をした回転子であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、中央部に回転軸と未着磁の極異方性マグネットを
収める孔部と前記孔部の外側から磁界を発生する磁界発
生部を備えた治具を複数個具備し、前記磁界発生部の磁
気センターを、複数個の前記治具間においてコギングト
ルクが逆位相になる所定の角度θだけずらして軸方向に
並べた極異方性マグネットの磁極ずらし治具である。

【００１２】また、磁界発生部に着磁したマグネットを
用いた請求項１記載の磁極ずらし治具である。

【００１３】さらに、回転軸と複数個の未着磁の極異方
性マグネットを具備し、中央部に回転軸と未着磁の極異
方性マグネットを収める孔部と前記孔部の外側から磁界
を発生する磁界発生部を備えた治具を複数個具備し、前
記磁界発生部の磁気センターを、複数個の前記治具間に
おいてコギングトルクが逆位相になる所定の角度θだけ
ずらして軸方向に並べた極異方性マグネットの磁極ずら
し治具を用いて、前記回転軸の軸線方向に前記極異方性
マグネットの磁化位置をθ度ずらして固定した未着磁の
回転子を得る第一の工程と、前記第一の工程で得られた
回転子のみかけ上の磁化センターを中心にして着磁をす
る第二の工程とからなる回転子の製造方法である。

【００１４】このように、磁極ずらし治具に磁界を発生
する磁界発生部を設けたので、複数の未着磁の極異方性
マグネットの磁極を、目視によらず所定の角度θだけ精
度よくずらすことができる。

【００１５】また、磁界発生部に着磁をしたマグネット
を用いれば、磁極ずらし治具を簡単に造ることができ
る。

【００１６】さらに、磁極ずらし治具を用いて磁化位置
をθ度ずらした未着磁の回転子を、みかけ上の磁化セン
ターを中心にして着磁をするので、スキュー着磁と同様
の効果が得られ、コギングトルクを抑制した回転子を得
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。 （実施例１）図１において、１は磁界発生部で、着磁し
たマグネットで磁界を発生させる。２は治具で、中央部
に回転子の未着磁のリング型極異方性マグネットを納め
る孔部２ａを備えており、この孔部２ａの外側に９０度
等間隔にマグネット１の磁極センターＮ極，Ｓ極を交互
に中央に向けて納めて固定している。同様に構成した治
具３は、マグネット１の磁気センターを所定の角度４で
あるθ度だけずらして治具２に重ねて、磁極ずらし治具
が構成される。

【００１８】この磁極ずらし治具に、接着剤を塗布した
回転軸と未着磁のリング型極異方性マグネット２個を一
緒に挿入して接着剤を硬化させると、図２に示す様に、
リング型極異方性マグネット５は、磁極ずらし治具と同
様に磁化方向がθ度ずれた未着磁の回転子６となる。

【００１９】次に、所定の角度θについて説明すると、
角度θは磁極の数と固定子鉄心のスロット数とにより求
められるもので、コギングトルクを最小にする最適角度
に相当する。

【００２０】例えば、マグネットが４極着磁で固定子鉄
心のスロット数が６の場合、回転子をリング型極異方性
マグネット１段で構成すると、１２個のトルクリップル
が発生する（３０度／１サイクル）。ところが、本願の
実施例のように、回転子を軸方向に同じ長さのリング型
極異方性マグネット２段重ねで構成するとき、所定の角
度θを１５度（１／２サイクル）に設定したあと着磁を
すると、上下２段のリング型極異方性マグネットと鉄心
のスロット数により発生するコギングトルクは、互いに
逆位相となりキャンセルして最小になる。

【００２１】また、図示はしないが、高出力化の手段と
して、モータ全長を軸方向に長くする場合、極異方性マ
グネットを３段以上の多段にしてもよく、上記と同様
に、マグネットと鉄心のスロット数で発生するコギング
トルクを逆位相になるように角度θを設定すればよく、
例えば、回転子を軸方向に同じ長さのリング型極異方性
マグネットを４段で構成する時、所定の角度θを１５度
にしたものを２回繰り返せばよく、このときの磁極ずら
し治具も、同様な治具２段を２回で構成し、互いにコギ
ングトルクが逆位相になるように、所定の角度θを設定
すればよい。

【００２２】次に、着磁について説明する。着磁ヨーク
（図示せず）中に、磁化方向がθ度ずれて固定された未
着磁の回転子を入れ、回転軸を固定せずにストレートの
着磁ヨークに通電して着磁すれば、みかけ上の磁化セン
ターを中心にしてそれぞれ着磁され、上記で説明したコ
ギングトルクは互いに逆位相となりキャンセルしてスキ
ュー着磁と同様の効果が得られる。つまり、コギングト
ルクを抑制できる回転子が得られる。

【００２３】また、回転軸の目標物（Ｄカット溝など）
に対して、極異方性マグネットの磁極（Ｎ極またはＳ
極）位置を指定したい場合は、事前に磁極ずらし治具を
用いて、極異方性マグネットの磁化方向と回転軸の目標
物を位置決めする。その後、着磁ヨークの磁化方向に概
ね合わせて回転軸を固定せずに着磁すれば、上記と同様
に、みかけ上の磁化センターを中心にして着磁され、コ
ギングトルクを抑制できる回転子が得られる。

【００２４】なお、図１において、治具２，治具３にマ
グネット１をそれぞれ４つ用いた例で説明したが、マグ
ネット１は治具２，治具３にそれぞれ１個以上使用すれ
ば実施できるが、４つ用いた方が磁化方向の平均化がで
きるので、コギングトルクのばらつきを確実に抑制でき
る。

【００２５】また、本実施例では、４極着磁の例を示し
たが、その他の多極着磁においても同様に実施できる。 （実施例２）図３のように、磁界発生部に着磁したマグ
ネットの替わりに、着磁ヨークのように巻線に通電する
ことで、内周部がＮ極またはＳ極に磁化されるようにし
た治具を、所定の角度θずらして重ねても同様に実施で
きる。

【００２６】

【発明の効果】上記の実施例から明らかなように、本発
明の請求項１によれば、未着磁の極異方性マグネットを
目視によらず正確に所定の角度θだけずらすことができ
る。

【００２７】請求項２によれば、着磁ヨークのように巻
線の絶縁破壊の心配がなく、磁極ずらし治具の作成が簡
単かつ安価に造ることができる。

【００２８】さらに、磁極ずらし治具を用いて作成した
未着磁の回転子を、通常の着磁ヨークで着磁するだけ
で、コギングトルクを抑制できる回転子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁極ずらし治具の斜視図

【図２】本発明の磁極をずらした回転子を説明する斜視
図

【図３】本発明の別の実施例の磁極ずらし治具の斜視図

【図４】リング型ラジアル異方性マグネットの磁場配向
の説明図

【図５】リング型極異方性マグネットの磁場配向の説明
図

【符号の説明】

１ 界磁発生部 ２，３ 治具 ２ａ 孔部 ４ 所定の角度 ５ 極異方性マグネット ６ 回転子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部に回転軸と未着磁の極異方性マグネ
   ットを収める孔部と前記孔部の外側から磁界を発生する
   磁界発生部を備えた治具を複数個具備し、前記磁界発生
   部の磁気センターを、複数個の前記治具間においてコギ
   ングトルクが逆位相になる所定の角度θだけずらして軸
   方向に並べた極異方性マグネットの磁極ずらし治具。
2. 【請求項２】磁界発生部に着磁したマグネットを用いた
   請求項１記載の磁極ずらし治具。
3. 【請求項３】回転軸と複数個の未着磁の極異方性マグネ
   ットを具備し、中央部に回転軸と未着磁の極異方性マグ
   ネットを収める孔部と前記孔部の外側から磁界を発生す
   る磁界発生部を備えた治具を複数個具備し、前記磁界発
   生部の磁気センターを、複数個の前記治具間においてコ
   ギングトルクが逆位相になる所定の角度θだけずらして
   軸方向に並べた極異方性マグネットの磁極ずらし治具を
   用いて、前記回転軸の軸線方向に前記極異方性マグネッ
   トの磁化位置をθ度ずらして固定した未着磁の回転子を
   得る第一の工程と、前記第一の工程で得られた回転子の
   みかけ上の磁化センターを中心にして着磁をする第二の
   工程とからなる回転子の製造方法。