WO2006098410A1

WO2006098410A1 - 永久磁石の着磁装置、および永久磁石の着磁方法

Info

Publication number: WO2006098410A1
Application number: PCT/JP2006/305278
Authority: WO
Inventors: Haruhiro Komura; Mikio Kitaoka; Ikuo Ohashi; Teruo Kiyomiya; Sachiko Shinmura; Masutaro Suzuki
Original assignee: Fdk Corporation
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2006-09-21
Also published as: EP1860670A4; EP1860670A1; US7821365B2; US20080169892A1; EP1860670B1

Abstract

【課題】極小径・多極といった着磁ピッチの狭いリング状永久磁石でも、着磁不足が生じず、着磁品質を高めることができ、低コストで強力な着磁作業を効率よく迅速に行えるようにする。【解決手段】加熱部１０と、その加熱部１０と別体構造として軸方向に配設されている着磁部１２と、前記加熱部及び着磁部に対して相対的に移動可能とされている、被着磁物２０の保持部材２２とを備え、前記加熱部で加熱された被着磁物が着磁部に移されて着磁されるように構成する。

Description

永久磁石の着磁装置、および永久磁石の着磁方法

技術分野

[0001] 本発明は、永久磁石に着磁を施すための装置および永久磁石の着磁方法に関する。

背景技術

[0002] ラジアルギャップ方式の永久磁石ステッピングモータなどに組み込むリング状永久磁石ロータを多極着磁するには、一般にコイル通電方式の着磁装置が用いられている。この種の着磁装置は、例えば磁気ヨークに、被着磁物であるリング状永久磁石を挿入 ·抜出可能な被着磁物収容穴を設けると共に、当該被着磁物収容穴の内壁面に軸方向に延びる溝を多数形成し、当該溝内に絶縁被覆導線を埋設して、隣り合う絶縁被覆導線がつづら折れ状に連続してコイルを形成する構造である。被着磁物を被着磁物収容穴に挿入し、コンデンサに蓄えた電荷を瞬時に放出することで、コイルにパルス電流を流し、それによつて発生する磁界により着磁を行って、る。

[0003] 周知のように、近年の電子機器の著、小型化に対応して、それに使用するステツビングモータなども小型化 ·小径ィ匕が進んでいる。ロータとして用いるリング状永久磁石を多極着磁する際、上記のようなコイル通電方式の着磁装置を用いてパルス状の大きな電流を流す。しかし、リング状永久磁石の小径ィ匕に伴い、着磁ピッチ (着磁極間距離）が狭くなり、そのため配設するコイルの導線径が細くなつて、導線に流せる電流値が制限されるため、十分な着磁特性が得られない問題が生じてきた。

[0004] このような問題を解決できる一つの手法として、複数の永久磁石を放射状に配置することによって中心部に複数の反転磁極を形成し、その中心部に被着磁物を配置することにより 4極以上の多極着磁を行う方法が提案されている（特許文献 1参照)。確かに、このような永久磁石方式の着磁装置の使用によって、被着磁物の磁極ピッチの狭小化に際して問題となる着磁不足は、ある程度改善できる。

[0005] しかし、最近のステッピングモータの小型化 (小径化） ·高性能化に対する要望は極めて大きい。例えば携帯映像機器のオートフォーカス機構などでは、高精細な画像を得るためにレンズァクチユエータを高精度で制御できる狭ピッチ多極着磁されたリング状永久磁石を用いたステッピングモータが重要な電子部品となって、る。ここでは、ロータを構成するリング状永久磁石としては、例えば直径 3mm以下、着磁極数が 10極以上の狭ピッチ構造に対して、飽和着磁レベルの着磁特性と!/、うような要求がある。このような着磁構造に対しては、上記のような従来の着磁方法では、例え永久磁石方式であっても着磁不足が生じ、しかも表面磁束密度ピーク値のばらつきが大きい問題が生じる。

[0006] 着磁不足を改善する技術として、被着磁物を高温の雰囲気や液中における飽和着磁磁界の減少を利用して着磁する方法も提案されている (特許文献 2など参照)。例えば、希土類永久磁石の一種である Pr—Fe— B磁石において、 100°Cでの着磁磁界は 25°Cでの着磁磁界に比較して低、値をもっから、この温度領域で着磁を行うことにより、安定な低磁界での飽和着磁をすることが可能であることが開示されている。

[0007] ところが、実際に着磁を行ってみると、前記のような極小径 ·多極といった着磁ピッチの狭、リング状永久磁石では、表面磁束密度ピーク値全極の平均値につ!、ては多少の着磁特性の向上はみられるものの、依然として、表面磁束密度ピーク値のばらつきは大きぐ高品質の着磁は極めて困難である。

特許文献 1：特開 2001— 268860号公報

特許文献 2：特開平 6— 140248号公報

発明の開示

[0008] 本発明が解決しょうとする課題は、極小径 ·多極といった着磁ピッチの狭いリング状永久磁石でも、着磁不足が生じず、着磁品質を高めることができ、低コストで強力な着磁作業を効率よく迅速に行えるような着磁装置、および着磁方法を提供することである。

[0009] 上記課題に鑑みてなされた第 1の発明は、加熱部と、その加熱部と別体構造として軸方向に配設されている着磁部と、前記加熱部及び着磁部に対して相対的に移動可能とされている、被着磁物の保持部材とを備え、前記加熱部で加熱された被着磁物が着磁部に移されて着磁されるようにした永久磁石の着磁装置である。

[0010] 第 2の発明は、前記加熱部は、被着磁物を収容する加熱空間の内面を加熱面とし、前記着磁部は、被着磁物を収容する着磁空間の内面を着磁面とし、前記保持部材は、前記加熱部及び着磁部を貫通する棒状をなして軸方向に移動可能に設置されている、第 1の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0011] 第 1の発明において、前記加熱部と着磁部とが相対的に接近 ·離間自在に支持され、前記着磁部と離間している加熱部で被着磁物が加熱され、当該被着磁物が加熱されたままの状態で着磁部と加熱部を接近させ、次いで被着磁物が着磁部に移されて着磁され、着磁部と加熱部とが離間するようにした永久磁石の着磁装置を第 3の発明とした。

[0012] 第 4の発明は、前記着磁部には温度調節機構が付加され、前記加熱部で加熱された被着磁物が、温度制御されている着磁部に移されて着磁されるようにした第 1又は第 2の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0013] 第 1又は第 2の発明において、前記加熱部は被着磁物のキュリー点以上の温度に設定され、前記着磁部は被着磁物のキュリー点未満の温度になっており、加熱部で加熱された被着磁物が着磁部に移されて着磁されるようにした永久磁石の着磁装置を第 5の発明としている。

[0014] 第 6の発明は、第 3の発明において、前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、前記着磁部は前記加熱部と同軸上に配設された筒型構造をなして内周面を着磁面とし、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置されて、る永久磁石の着磁装置である。

[0015] 第 4の発明において、前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、前記着磁部は、温度調節部を付設するとともに、筒型構造をなして内周面を着磁面とし、且つ、前記加熱部と位置関係が変わらないように同軸上に配設され、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される永久磁石の着磁装置を第 7の発明とした。

[0016] 第 1又は第 2の発明において、前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、前記着磁部は、筒型構造をなして内周面を着磁面とし、且つ、前記加熱部の上方に同軸となるように配置されて前記加熱部と前記着磁部が縦に配設されるとともに、前記着磁部との間隔が可変に保持されることで、前記加熱部力の対流により加熱されるとともに、当該間隔を調整することで温度制御される永久磁石の着磁装置が第 8の発明である。

[0017] 第 5の発明において、前記加熱部と前記着磁部とは、位置関係が変わらないように支持されていると共に、それらの間に断熱部材が介装されている永久磁石の着磁装置が第 9の発明である。

[0018] 第 10の発明の永久磁石の着磁装置は、第 5の発明において、前記着磁部は、非磁性ブロックの中央に着磁空間となる被着磁物を挿入 '抜出可能な被着磁物収容穴を設けると共に、当該被着磁物収容穴の内面から外向き放射状に延びる多数本の溝を等角度で設け、各溝に着磁用永久磁石をそれぞれ埋設した構造とした。

[0019] 第 11の発明は、第 3又は第 4の発明の永久磁石の着磁装置において、前記着磁部は、非磁性ブロックの中央に着磁空間となる被着磁物を挿入 ·抜出可能な被着磁物収容穴を設けると共に、当該被着磁物収容穴の内面から外向き放射状に延びる多数本の溝を等角度で設け、各溝に被着磁物よりもキュリー点が高い着磁用永久磁石をそれぞれ埋設した構造とした。

[0020] 第 12の発明は、第 5の発明において、前記着磁部には、室温以上で被着磁物のキユリ一点未満の温度に設定可能な温度調節装置が付設されている永久磁石の着磁装置である。

[0021] 第 13の発明は、前記着磁部は、被着磁物よりもキュリー点が高い複数の着磁用永久磁石が配列された構造であり、温度調節装置は、当該着磁用永久磁石が永久減磁を生じない温度を上限に設定されている、第 12の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0022] 第 14の発明は、第 12の発明の永久磁石の着磁装置において、着磁部は、 Nd系焼結磁石が配列された構造であり、温度調節装置は、着磁用の前記 Nd系焼結磁石が永久減磁を生じない温度を上限に設定したものである。

[0023] 第 15の発明は、第 9の発明の永久磁石の着磁装置において、前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、前記着磁部は前記加熱部と同軸上に配設された筒型構造をなして内周面を着磁面とし、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置されると共に、前記カロ熱部は前記着磁部の上方にあって、前記軸の方向が垂直となる竪配置形式とした。

[0024] 第 16の発明は、前記加熱部と前記着磁部とが縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である、第 5の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0025] 第 17の発明は、前記加熱部と前記着磁部とが縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である、第 6の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0026] 第 18の発明は、前記加熱部と前記着磁部とが横に並べられ、軸の方向が水平となる横配置形式である、第 5の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0027] 第 19の発明は、前記加熱部と前記着磁部とが横に並べられ、軸の方向が水平となる横配置形式である、第 6の発明の永久磁石の着磁装置である。

[0028] また、本発明は、被着磁物である永久磁石に着磁部により着磁磁界を印加し、前記被着磁物を、そのキュリー点以上の温度からキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、前記着磁部により被着磁物に着磁磁界を印加し続ける永久磁石の着磁方法にも及んでおり、第 20の発明は、着磁部から被着磁物を取り出す際の着磁部温度を、被着磁物が組み込まれる電磁デバイスの使用温度上限値あるいは保証温度よりも高い温度に制御することにより、初期減磁を防止すると共に、熱減磁作用を利用し着磁部温度に応じて被着磁物の表面磁束密度を調整するようにした、永久磁石の着磁方法としている。

[0029] 上記着磁方法において、着磁部温度を、 100°Cより高ぐキュリー温度 Tc— 50°C 以下の温度範囲内で一定温度に制御すればより好ましぐこの永久磁石の着磁方法を第 21の発明とした。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明の第 1の実施例に係る着磁装置を示す説明図。

[図 2]着磁装置を構成する着磁部の内部構造の一例を示す水平断面図。

[図 3]第 1の実施例に係る着磁装置の動作説明図。

[図 4]第 1の実施例に係る着磁装置の変更形態を示す説明図。

[図 5]第 1の実施例に係る着磁装置の他の変更形態を示す説明図。

[図 6]本発明の第 2の実施例に係る着磁装置を示す説明図。

[図 7]第 2の実施例に係る着磁装置の動作説明図。 [図 8]第 2の実施例に係る着磁装置の変更形態を示す説明図。

[図 9]本発明の第 3の実施例に係る着磁装置を示す説明図。

[図 10]着磁部温度と Bo (ave)、 Boばらつきの関係を示すグラフ。

[図 11]着磁部保持時間と Bo (_aVe)、 Boばらつきの関係を示すグラフ。

[図 12]本発明の着磁装置によって着磁されたリング状永久磁石の多極着磁状態を示す説明図。

[図 13]熱履歴による特性変動の着磁部温度依存性を示すグラフ。

符号の説明

[0031] 1, lb, lc 着磁装置

2, 2b 着磁装置

3 着磁装置

10 加熱部

12 着磁部

16 冷却部

20 被着磁物

22 保持部材

24 加熱部駆動機構

26 保持部材駆動機構

28 制御部

60 温度調節部

62 着磁部の伝熱部

発明の詳細な説明

[0032] = = =第 1の実施例 = = =

図 1は、本発明の第 1の実施例に係る着磁装置の説明図である。この着磁装置 1は、筒型構造をなし内周面が加熱面となる加熱部 10と、筒型構造をなし内周面が着磁面となる着磁部 12を具備し、それらは別体であって、軸方向に (軸に沿った方向に）配設されている。この例は、加熱部 10が下方に位置し、着磁部 12が上方に位置するように縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である。加熱部 10と着磁部 1 2とは、相対的に接近'離間自在に支持されている。離間状態では、着磁部 12の過剰な加熱を防ぐため、加熱部 10と着磁部 12の間には十分な空間をおくようにする。加熱部 10の上面には薄い断熱部材 14を設けるのがよい。着磁部 12の外周側には、冷却部 16が設けられている。他方、被着磁物 (永久磁石） 20を保持する棒状の保持部材 22が、前記加熱部 10及び着磁部 12を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される。ここでは、着磁部 12が固定され、加熱部 10が上下駆動機構 24で上下方向に駆動されて前記着磁部 12に対して接近 ·離間自在となっている。また、被着磁物 20の保持部材 22が上下駆動機構 26で上下方向に駆動されて当該被着磁物 2 0が加熱部 10及び着磁部 12に対して移動するように構成されて、る。保持部材の方が軽量であるため、当該保持部材を移動させる方が迅速ィ匕できるからである。勿論、保持部材を固定し、加熱部と着磁部を駆動機構で移動させるようにしてもよい。加熱部 10の温度及び加熱部 10の上下駆動機構 24や保持部材 22の上下駆動機構 26 の動作など (位置や停止時間など）は、制御部 28で制御される。

[0033] 着磁部の内部構造の一例を図 2に示す。この例は、永久磁石により生じる磁界を着磁磁界として被着磁物に印加する永久磁石方式である。なお図 2は、図 1の X—X位置での水平断面を示している。被着磁物 20はリング状の永久磁石であり、それを 10 極着磁する例である。着磁部 12は、非磁性ブロック (例えばステンレス鋼製ブロック） 30の中央に、被着磁物 20を挿入 ·抜出可能な円形の被着磁物収容穴 32を設けると共に、当該被着磁物収容穴 32の内壁面から放射状に延びる 10本の断面矩形の溝 34を等角度で設け、各溝 34に被着磁物よりもキュリー点が高い断面四角形の棒状の着磁用永久磁石 36をそれぞれ埋設した構造である。従って、着磁部 12の内周面が着磁面となる。

[0034] 加熱部 10は、ここでは外周側の加熱部本体 40と、その内周側に位置する伝熱部 4 2からなり、加熱部本体 40に多数の軸方向に延びる向きのシースヒータ (抵抗加熱器 )を円周状に配列した構造である。加熱部本体 40で発生した熱は、熱伝導性の良好な真鍮など力なる伝熱部 42により内側へと伝わる。従って、伝熱部 42の内周面が加熱面となる。この加熱部 10は、被着磁物収容穴 44内に位置する被着磁物を、そのキュリー点以上に加熱でき、所定の一定温度に維持できる能力を有するものである。

[0035] リング状の被着磁物 20を保持する棒状の保持部材 22は、下支え 46と上押さえ 48 の組み合わせからなり、上下力も被着磁物 20を挾持する構造である。勿論、下支えのみでも保持は可能である。加熱部 10は周囲の空気も加熱し、加熱された空気は上昇して着磁部 12を加熱しょうとする。断熱部材 14は、加熱部 10の上部に位置する着磁部 12が自然対流などにより加熱されるのを防ぐものであり、耐熱性能及び断熱性能を有するものであれば、任意の材料であってよい。冷却部 16は、着磁部 12を冷却し、着磁部 12の温度をほぼ一定に維持する機能を果たすものである。加熱部 10が一定温度で制御されることで、冷却部 16の自然放冷により着磁部 12の温度はほぼ一定に保たれる。勿論、冷却部 16も温度制御を行ってもよい。

[0036] 図 3は、この着磁装置の動作を示す説明図である。

[0037] A：被着磁物の装着

Aは被着磁物 20を保持部材 22に装着した状態を示している。被着磁物 20は、下支え 46と上押さえ 48とで挾持される。

[0038] B :被着磁物の加熱

保持部材 22を降下させて、被着磁物 20を加熱部 10内に位置させ、被着磁物のキユリ一点以上の所定の温度で加熱する。例えば、被着磁物が NdFeB等方性磁石 (キユリ一点:約 350°C)の場合、加熱部 10で被着磁物 20を 380°C程度まで加熱する。

[0039] C :加熱部移動

保持部材 22はそのまま動力さず (被着磁物 20の位置は変わらず)、加熱部 10を上昇させて、加熱部 10の上面（図示を省略している力上面には図 1に符号 14で示す断熱部材が位置してヽる）を着磁部 12の下面に密着させる。

[0040] D :着磁

保持部材 22を上昇させて被着磁物 20を着磁部 12内に送り込み、着磁用永久磁石により所定の着磁磁界を印加する。

[0041] E :冷却

被着磁物 20を着磁部 12内に送り込んだなら直ちに加熱部 10を降下させる。これによって着磁部 12は冷却部 16で冷却される。その間、被着磁物 20には着磁部 12 内で着磁磁界が印加され続ける。このようにして、被着磁物 20は、前記着磁部 12内に設置されたままキュリー点未満の温度まで冷却される（実験結果によれば、 Tc 5 0°C以下まで冷却するのが好ましい)。これにより、被着磁物への最大限の着磁が可能となり、被着磁物への着磁がなされるため、被着磁物のキュリー点を下回る温度まで冷却されたときに、十分な磁力が発生する。

[0042] F :被着磁物の取り出し

着磁完了後、保持部材 22を更に上昇させて、被着磁物 20を着磁部 12の外に出し、取り出す。これで 1回の着磁サイクルが完了する。被着磁物 20の大きさにもよるが、極小径で熱容量が小さ、場合には、数秒程度のサイクルで着磁を行うことができる。

[0043] 一般に、加熱部から着磁部への被着磁物移動時、被着磁物は急速降温するため、着磁部までの移動距離及び移動時間は短、ほど好ま、。この第 1の実施例では、加熱部 10と着磁部 12を相対的に移動できる構造とし、且つ加熱部 10と着磁部 12とが密着可能としている。そして、密着時に被着磁物 20を加熱部 10から着磁部 12へ移送する。加熱部 10と着磁部 12との密着によって、移送時における被着磁物 20の過剰な降温を抑制でき、また被着磁物 20の移動距離が短くなることから移動時間も短縮され、高速動作が可能になり、生産性も向上する。また、通常状態では、加熱部 10と着磁部 12は離間して、るため、着磁部 12が過度に加熱されることもな!/、。

[0044] 図 4と図 5は、第 1の実施例に係る着磁装置の変更形態を示す縦断面図である。なお、基本的な構成は図 1に示す着磁装置 1と同様であるので、対応する部材ゃ機構などには同一符号を付している。そして、図 4に示した着磁装置 lb、および図 5に示した着磁装置 lcは、筒型構造をなし内周面が加熱面となる加熱部 10と、筒型構造をなし内周面が着磁面となる着磁部 12を具備し、それらが別体であって、軸方向に配設されている。

[0045] 図 4に示した形態は、加熱部 10と着磁部 12が横に並べられ、軸の方向が水平となつている横配置形式である。加熱部 10と着磁部 12とは、相対的に接近'離間自在に支持されている。着磁部 12の外周側には、冷却部 16が設けられている。他方、被着磁物 20を保持する棒状の保持部材 22が、前記加熱部 10及び着磁部 12を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される。この構成では、着磁部 12と加熱部 10が横並びとなっているので、大きな離間距離を設けずとも、自然対流などによって着磁部が加熱されることはない。被着磁物 20は加熱部 10で加熱され、次いで加熱部 10 と着磁部 12とが密着し、加熱された被着磁物 20が水平左手方向に移動して着磁部 12で着磁される。なお、被着磁物の水平方向の駆動機構や制御部などは、図示するのを省略している。

[0046] 図 5に示した着磁装置は、筒型構造をなし内周面が加熱面となる加熱部 10と、筒型構造をなし内周面が着磁面となる着磁部 12を具備し、それらが別体であって軸方向に配設されている。しかしこの形態では、着磁部 12が下方に位置し、加熱部 10が上方に位置するように縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式となっている。加熱部 10と着磁部 12とは、相対的に接近 ·離間自在に支持されている。着磁部 12 の外周側には、冷却部 16が設けられている。他方、被着磁物 20を保持する棒状の保持部材 22が、前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される。この構成では、着磁部が加熱部の下方に位置しているので、自然対流などにより着磁部が加熱されることはない。そのため、この構成の場合も、大きな離間距離を設ける必要はなぐ着磁部 12と加熱部 10とを接近して配置できるので、装置の小型化が可能となる。被着磁物 20は加熱部 10で加熱され、次いで加熱部 10と着磁部 12とが密着し、加熱された被着磁物 20が降下して着磁部 12で着磁される。

[0047] この第 1の実施例に示したような、加熱部 10と着磁部 12を別体構造とし、それらが接近'離間自在とし、それら加熱部 10と着磁部 12に対して被着磁物 20の保持部材 2 2が相対的に移動可能となるように構成された着磁装置では、被着磁物 20を加熱部 10でキュリー点以上の温度に加熱し、次いで素早く着磁部 12に移してキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、着磁磁界を印加し続ける作業を、一連の操作で容易に行うことができ、着磁の作業性が向上する。これによつて、極小径 ·多極といつた着磁ピッチの狭いリング状永久磁石でも、着磁不足が生じず、着磁品質を高めることができ、低コストで強力な着磁が効率よく行える。

[0048] = = =第 2の実施例 = = =

図 6は、本発明の第 2の実施例に係る着磁装置の説明図である。この図において第 1の実施例として図 1に示した着磁装置 1に対応する部材ゃ機構などには同一符号を付した。この着磁装置 2は、筒型構造をなし内周面が加熱面となる加熱部 10と、筒型構造をなし内周面が着磁面となる着磁部 12を具備し、それらは別体であって、軸方向に（軸に沿った方向に）配設されている。この例は、加熱部 10が下方に位置し、着磁部 12が上方に位置するように縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である。加熱部 10と着磁部 12とは、それらの位置関係が変わらないように、互いに一定の間隔をあけて設けられている。なお、加熱部 10の構造は図 2に示した構造と同じである。

[0049] この第 2の実施例における着磁装置 2では、加熱部 10と着磁部 12の間に断熱部材 14が介装されている。着磁部 12の外周側には、温度調節部 60が設けられている。他方、被着磁物 (永久磁石） 20を保持する棒状の保持部材 22が、前記加熱部 10及び着磁部 12を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される。ここでは、加熱部 10と着磁部 12が固定され、保持部材 22が上下駆動機構 26で上下方向に駆動されて被着磁物 20が移動するように構成されて、る。保持部材 22の方が軽量であるため、迅速に移動させ易いからである。勿論、保持部材 22を固定し、加熱部 10と着磁部 12を駆動機構で移動させるようにしてもよヽ。加熱部 10及び温度調節部 60の温度、あるいは上下駆動機構 26の動作など (被着磁物の位置や停止時間など）は、制御部 28で制御される。

[0050] リング状の被着磁物 20を保持する棒状の保持部材 22は、下支え 46と上押さえ 48 の組み合わせからなり、上下力も被着磁物 20を挾持する構造である。勿論、下支えのみでも保持は可能である。加熱部 10は周囲の空気も加熱し、加熱された空気は上昇して着磁部 12を加熱しょうとする。断熱部材 14は、加熱部 10の上部に位置する着磁部 12が自然対流などにより加熱されるのを防ぐものであり、耐熱性能及び断熱性能を有するものであれば、任意の材料、任意の形状 (厚さ）であってよい。温度調節部 60は、着磁部 12の温度を、 100°Cより高ぐ且つキュリー温度 Tc— 50°C以下 (より好ましくは 200°C以下）の任意の温度に制御する。その設定温度は、必要とする表面磁束密度に応じた温度とする。

[0051] 図 7は、この着磁装置 2の動作を示す説明図である。 Aは加熱工程を示しており、 B は着磁工程を示している。 Aに示すように、被着磁物 20を加熱部 10内に置いて、当該被着磁物のキュリー点以上に加熱する。例えば、被着磁物が NdFeB等方性磁石 (キュリー点:約 350°C)の場合、加熱部 10で被着磁物 20を 380°C程度まで加熱する。次に、素早く保持部材 22を駆動して、 Bに示すように、被着磁物 20を着磁部 12 に挿入し、着磁用永久磁石 36により所定の着磁磁界を印加する。すると、被着磁物 20は、前記着磁部 12内に設置されたままキュリー点未満の温度まで冷却される（実験結果によれば、 Tc— 50°C以下まで冷却するのが好ま、)。

[0052] 着磁部温度は、温度調節部 60により、予め設定された任意の温度に制御されている。これにより、被着磁物への最大限の着磁が可能となり、被着磁物への着磁がなされるため、被着磁物のキュリー点を下回る温度まで冷却されたときに、十分な磁力が発生する。その後、被着磁物 20を着磁部 12から取り出すと、着磁部温度 (取り出し温度）に応じた表面磁束密度を有するように着磁される。被着磁物 20の大きさにもよるが、極小径で熱容量力小さい場合には、数秒程度のサイクルで着磁を行うことができる。

[0053] 図 8は、第 2の実施例に係る着磁装置の変更形態を示す縦断面図である。なお図 8 では、図 1に示した着磁装置 1や図 6に示した着磁装置 2に対応する部材ゃ機構などには同一符号を付している。図 8に示した着磁装置 2bは、第 1の実施例として図 1に示した着磁装置 1の構造とほぼ同じで、加熱部 10と着磁部 12が相対移動可能な構成である力この着磁装置 2bでは、着磁部 12の外側に、冷却部 16や温度調節部 6 0に代えて伝熱部 62が設けられている。またこの構成では、加熱部 10と着磁部 12との間に断熱部材が介装されていない。さらに、加熱部 10を着磁部 12に対して相対的に移動させる機構は制御部 28の制御下になぐ加熱部 10を上下させるためだけの可動機構 64となって、る。

[0054] この着磁装置 2bによれば、着磁部 12は自然放冷の状態にあるため、着磁部 12の温度は、ほぼ一定の平衡温度で安定に推移する。その平衡温度は、加熱部 10と着磁部 12との間隔に応じて変化する。加熱部 10が着磁部 12に接近すれば着磁部温度は高温になり、加熱部 10が着磁部 12から離れれば着磁部 12の温度は低温になる。このようにして、加熱部 10と着磁部 12の間隔を調整すると、加熱部 10内で加熱された被着磁物 10が、温度制御されている着磁部 12内に移って着磁された後、被着磁物 20を予め設定されて、る着磁部温度で取り出すことができ、所望の表面磁束密度の永久磁石が得られることになる。

[0055] = = =第 3の実施例 = = =

図 9は、本発明の第 3の実施例に係る着磁装置の説明図である。この着磁装置 3は、第 2の実施例として図 6に示した着磁装置 2とほぼ同様の構造であり、図 6に示した着磁装置 2に対応する部材ゃ機構などには同一符号を付している。第 2の実施例との相違は、着磁装置 2の温度調節部 60に代えて、冷却部 16が着磁部 12の外側に設けられている点にある。冷却部 16は、着磁部 12を冷却し、着磁部 12の温度をほぼ一定に維持する機能を果たすものである。勿論、冷却部 16も温度制御を行ってもよい。この第 3の実施例における着磁装置は、図 7に示した動作と同様にして被着磁物 20を着磁する。なお、この第 3の実施例においても、第 2の実施例と同様に、同軸上に配置された筒状加熱部と筒状着磁部とが上下方向、あるいは左右方向に配置された竪配置形式、あるは横配置形式とすることができる。

[0056] = = =着磁特性 = = =

本発明の着磁装置の性能を評価する。ここでは、図 6に示した第 2の実施例の着磁装置 2を使用して被着磁物を 10極着磁したときの結果に基づいて着磁性能を評価する。被着磁物としては、外径 1. 6mm、内径 0. 6mm、長さ 3. 8mmのリング状の N d系ボンド磁石を用いた。従って、この場合の着磁ピッチは 0. 5mmである。また、界磁磁石として、 Nd系焼結磁石 (キュリー温度： 320°C)を使用した。この界磁磁石は、 120°Cで永久減磁 (不可逆減磁)を生じるため、温度調節装置 60により 100°Cを上限として温度設定し着磁を行った。加熱温度は 380°Cとし、加熱後すみやかに温度制御された着磁部に被着磁物を移動させて着磁を実施した。着磁特性評価結果を図 10に示す。なお、被着磁物に対して着磁部は熱容量が大きいため、 380°Cにカロ熱された被着磁物が着磁空間に挿入されても、着磁用永久磁石の温度が大きく上昇することはない。

[0057] 図 10からも分力るように、 0. 5mmピッチと着磁特性が得られ難い寸法であるにもかかわらず、着磁特性として十分な lOOmT以上の Bo (ave)が得られ、 Boばらつきも抑えられた。なお、 Boとは表面磁束密度 (オープン）のことであり、 Bo (ave)とは Boピーク値の全極の平均値のことである。また、 Boばらつきとは、

Boばらつき = { Bo (max) - Bo (min) } /Bo (ave)

で定義された値である。但し、

Bo (max)： Boピーク値の全極中の最大値

Bo (min)： Boピーク値の全極中の最小値

である。

[0058] 従って、 Bo (ave)が大き、と、うことは着磁特性 (磁力特性）が高、ことを示しており、また Boばらつきが小さ!/、と!/、うことは品質の良!ヽ着磁がなされて!/、ることを示して!/ヽる。図 10に示した特性から、本発明による着磁装置によれば、有効な着磁効果が得られることが分かる。

[0059] 次に、被着磁物として外径 2. 9mm、内径 1. Omm、長さ 3. Ommのリング状の Nd 系ボンド磁石 (キュリー点： 350°C)を用い、それに対して図 6に示した着磁装置により 10極着磁を実施した。その際、界磁磁石として、 Sm— Co系焼結磁石を使用した。加熱温度は 400°C,着磁部温度は 80°Cに設定し、加熱後すみやかに着磁部に被着磁物を移動させて着磁を実施し、所定時間着磁部で保持した後、着磁部から取り出した。

[0060] 着磁部での保持時間に対応する着磁特性を図 11に示す。被着磁物のキュリー点 T cを超えた加熱が行われているため Boばらつきが抑えられているうえ、着磁特性の微調整が可能であることが分かる。図 11において、点線で囲んだ範囲が着磁特性の制御が可能な領域であることを示している。この実施例の場合、着磁部での被着磁物の保持時間を変えることによって Boピーク値力も約 8%減じた値までの範囲内で Bo を適宜調整することが可能であった。

[0061] 更に、着磁部に付設されている温度調節装置を利用すると、モータなど駆動機器に組み込まれる永久磁石の熱減磁の問題を解決できる。従来の室温における着磁では、モータ温度が上がると熱により減磁し特性が変化するため、予め熱減磁を行い特性変化が生じないようにしている。本発明装置において、着磁部での温度調節装置を利用し、被着磁物を、そのキュリー点以上の温度力キュリー点未満のモータ保証温度以上まで降温させる。その間、被着磁物に着磁用磁界を印加し続けるが、モータ保証温度以上の温度で着磁磁界を取り去る。例えば、モータ保証温度が 120°C とすると 140°C程度まで着磁磁界を印加しつつ降温させ、着磁磁界を取り去って室温まで冷却する。このような着磁方法により、モータ保証温度の範囲内でモータ温度が上昇しても熱減磁は発生せず、安定して高、トルクが得られる。

[0062] = = =着磁用永久磁石と被着磁物のキュリー点について = = =

上記各実施例では、高温下で着磁用永久磁石が被着磁物に対して着磁できる磁界を発生できるように、着磁用永久磁石のキュリー点を被着磁物である永久磁石のキユリ一点よりも高く設定している。そして、被着磁物の着磁のために必要な磁界を最小限にするために、加熱温度を被着磁物である永久磁石のキュリー点よりも高く設定し、更に着磁用永久磁石が被着磁物に着磁できる磁界を残存させ着磁能力をもたせるために、前記の加熱温度を着磁用永久磁石のキュリー点より低く設定している。

[0063] 被着磁物 20が NdFeB等方性磁石（キュリー点：材質などによって 350〜390°C程度）の場合を例にとると、着磁用永久磁石 36としては Sm— Co焼結磁石 (キュリー点：約 850°C)が好適である。加熱部 10としては、被着磁物のキュリー点 Tc以上に加熱できる性能が必要である（実験結果によれば、 Tc + 30°C程度以上まで加熱できることが望ましい)。

[0064] = = =着磁状態 = = =

上記各実施例における着磁装置によって着磁された被着磁物、すなわちリング状の永久磁石の外周面には、着磁磁極に対応した磁極が現れ、室温では十分に着磁された永久磁石を得ることができる。図 12に、製品 50であるリング状永久磁石に施されて、る多極着磁の状況を示す。

[0065] = = =加熱について = = =

上記各実施例において、被着磁物の加熱には、各実施例に示すような抵抗加熱の他、例えば高周波加熱、レーザ加熱、高温ガスフロー加熱、高温液中加熱など任意の手段を用いてよい。冷却は、自然放冷でもよいし、水冷、空冷などの強制放冷で行つてもよい。不活性雰囲気中での作業が必要な場合には、不活性ガスフローを行うこともできる。また、着磁部における着磁方式や具体的構造などについては、被着磁物である永久磁石の径寸法や材質、着磁極数などに応じて適宜変更してょ、。 [0066] = = =着磁方法について = = =

本発明に係る永久磁石の着磁方法では、被着磁物である永久磁石に着磁部により着磁磁界を印加し、前記被着磁物を、そのキュリー点以上の温度からキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、前記着磁部により被着磁物に着磁磁界を印加し続ける。ここで本発明は、着磁部から被着磁物を取り出す際の着磁部温度を、被着磁物が組み込まれる電磁デバイスの使用温度上限値あるいは保証温度よりも高!、温度に制御する点に特徴がある。着磁部温度としては、 100°Cより高ぐキュリー温度 T c - 50°C以下（より好ましくは 200°C以下）の温度に制御することが望まし、。これによって、初期減磁を防止すると共に、熱減磁作用を利用し着磁部温度に応じて被着磁物の表面磁束密度を調整することができる。

[0067] 図 13に、着磁部温度（取り出し温度） [°C]に対する表面磁束密度 Bo [mT]及び表面磁束密度 Boばらつき [ ]の関係の一例を示す。被着磁物としては、 NdFeB等方性磁石 (キュリー点:約 350°C)を使用した。加熱部で 380°Cまで加熱し、次いで所定の温度に調節された着磁部に移送して着磁した。着磁部温度を、 35°C (ほぼ室温）〜200°Cまで変化させて着磁を行、、着磁部から取り出した被着磁物の表面磁束密度 Boをガウスメータにより測定した。表面磁束密度 Boピーク値の平均を算出して、表面磁束密度 Boを求めると共に、表面磁束密度 Boピーク値のばらつきを求めた。更に、着磁後に、 130°Cで 1時間の熱履歴を付与したときの特性変動についても、同様の手法によって求めた。図 14は、それらの結果を表している。

[0068] まず、着磁後熱履歴の有無に関わらず、着磁部温度 (取り出し温度）が高いほど、表面磁束密度 Boは低くなつている。このことから、着磁部温度を任意の温度に調節することによって、 10%程度の範囲内で表面磁束密度の微調整が可能であることが分かる。

[0069] 次に、着磁部温度（取り出し温度）が 100°C未満の場合には、熱履歴の有無により表面磁束密度の変化が非常に大きく現れる（例えば、取り出し温度が 35°C程度では 4. 5%程度の変化が生じる）力着磁部温度が 100°Cを超えると、熱履歴の有無による表面磁束密度の変化は殆ど生じていない。つまり、低温取り出し (この場合は室温付近)では不可逆的な初期減磁による特性低下が生じるが、高温取り出し (取り出し温度 100°C以上)では、熱枯らしと同様の作用が付与されたようになり、初期減磁は見られない。

この着磁方法は、被着磁物の材質ゃ着磁磁界の大きさなどを変えることなぐ単に着磁部の温度調節を行うのみで、必要な表面磁束密度の永久磁石を簡便に製造できる点で極めて優れた方法である。また、 100°Cを超える取り出し温度では、熱枯らしと同様の作用が付与されたようになり、初期減磁による電磁デバイスの特性低下は見られない。なお、表面磁束密度のばらつきは、取り出し温度（室温付近〜 200°C)に力かわらず小さぐ安定した特性を示している。

Claims

請求の範囲

[1] 加熱部と、

その加熱部と別体構造として軸方向に配設されている着磁部と、

前記加熱部及び着磁部に対して相対的に移動可能とされている、被着磁物の保持部材とを備え、

前記加熱部で加熱された被着磁物が着磁部に移されて着磁されるようにした、永久磁石の着磁装置。

[2] 前記加熱部は、被着磁物を収容する加熱空間の内面を加熱面とし、

前記着磁部は、被着磁物を収容する着磁空間の内面を着磁面とし、

前記保持部材は、前記加熱部及び着磁部を貫通する棒状をなして軸方向に移動可能に設置されている、

ことを特徴とする請求項 1に記載の永久磁石の着磁装置。

[3] 前記加熱部と着磁部とが相対的に接近 ·離間自在に支持され、

前記着磁部と離間して!/、る加熱部で被着磁物が加熱され、当該被着磁物が加熱されたままの状態で着磁部と加熱部を接近させ、次いで被着磁物が着磁部に移されて着磁され、着磁部と加熱部とが離間するようにした、

請求項 1に記載の永久磁石の着磁装置。

[4] 前記着磁部には温度調節機構が付加され、

前記加熱部で加熱された被着磁物が、温度制御されている着磁部に移されて着磁されるようにした、

請求項 1又は 2に記載の永久磁石の着磁装置。

[5] 前記加熱部は被着磁物のキュリー点以上の温度に設定され、

前記着磁部は被着磁物のキュリー点未満の温度になっており、加熱部で加熱された被着磁物が着磁部に移されて着磁されるようにした、

請求項 1又は 2に記載の永久磁石の着磁装置。

[6] 前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、

前記着磁部は前記加熱部と同軸上に配設された筒型構造をなして内周面を着磁面とし、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置されている、

請求項 3に記載の永久磁石の着磁装置。

[7] 前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、

前記着磁部は、温度調節部を付設するとともに、筒型構造をなして内周面を着磁面とし、且つ、前記加熱部と位置関係が変わらないように同軸上に配設され、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置される、

請求項 4に記載の永久磁石の着磁装置。

[8] 前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、

前記着磁部は、筒型構造をなして内周面を着磁面し、且つ、前記加熱部の上方に同軸となるように配置されて前記加熱部と前記着磁部が縦に配設されるとともに、前記着磁部との間隔が可変に保持されることで、前記加熱部力の対流により加熱されるとともに、当該間隔を調整することで温度制御される、

請求項 1又は 2に記載の永久磁石の着磁装置。

[9] 前記加熱部と前記着磁部とは、位置関係が変わらな、ように支持されて、ると共に、それらの間に断熱部材が介装されている、請求項 5に記載の永久磁石の着磁装置

[10] 前記着磁部は、非磁性ブロックの中央に着磁空間となる被着磁物を挿入，抜出可能な被着磁物収容穴を設けると共に、当該被着磁物収容穴の内面から外向き放射状に延びる多数本の溝を等角度で設け、各溝に着磁用永久磁石をそれぞれ埋設した構造である、請求項 5に記載の永久磁石の着磁装置。

[11] 前記着磁部は、非磁性ブロックの中央に着磁空間となる被着磁物を挿入，抜出可能な被着磁物収容穴を設けると共に、当該被着磁物収容穴の内面から外向き放射状に延びる多数本の溝を等角度で設け、各溝に被着磁物よりもキュリー点が高い着磁用永久磁石をそれぞれ埋設した構造である、請求項 3又は 4に記載の永久磁石の着磁装置。

[12] 前記着磁部には、室温以上で被着磁物のキュリー点未満の温度に設定可能な温度調節装置が付設されている、請求項 5に記載の永久磁石の着磁装置。

[13] 前記着磁部は、被着磁物よりもキュリー点が高い複数の着磁用永久磁石が配列された構造であり、温度調節装置は、当該着磁用永久磁石が永久減磁を生じない温度を上限に設定されている、請求項 12に記載の永久磁石の着磁装置。

[14] 着磁部は、 Nd系焼結磁石が配列された構造であり、温度調節装置は、着磁用の前記 Nd系焼結磁石が永久減磁を生じない温度を上限に設定されている、請求項 12 に記載の永久磁石の着磁装置。

[15] 前記加熱部は、筒型構造をなして内周面を加熱面とし、前記着磁部は前記加熱部と同軸上に配設された筒型構造をなして内周面を着磁面とし、前記保持部材は、棒状をなして前記加熱部及び着磁部を貫通して軸方向に相対的に移動可能に設置されると共に、前記加熱部は前記着磁部の上方にあって、前記軸の方向が垂直となる竪配置形式である、請求項 9に記載の永久磁石の着磁装置。

[16] 前記加熱部と前記着磁部とが縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である、請求項 5に記載の永久磁石の着磁装置。

[17] 前記加熱部と前記着磁部とが縦に配列され、軸の方向が垂直となる竪配置形式である、請求項 6に記載の永久磁石の着磁装置。

[18] 前記加熱部と前記着磁部とが横に並べられ、軸の方向が水平となる横配置形式である、請求項 5に記載の永久磁石の着磁装置。

[19] 前記加熱部と前記着磁部とが横に並べられ、軸の方向が水平となる横配置形式である、請求項 6に記載の永久磁石の着磁装置。

[20] 被着磁物である永久磁石に着磁部により着磁磁界を印加し、前記被着磁物を、そのキュリー点以上の温度からキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、前記着磁部により被着磁物に着磁磁界を印加し続ける永久磁石の着磁方法において、着磁部から被着磁物を取り出す際の着磁部温度を、被着磁物が組み込まれる電磁デバイスの使用温度上限値あるいは保証温度よりも高い温度に制御することにより、初期減磁を防止すると共に、熱減磁作用を利用し着磁部温度に応じて被着磁物の表面磁束密度を調整するようにした、永久磁石の着磁方法。

[21] 着磁部温度を、 100°Cより高ぐキュリー温度 Tc— 50°C以下の温度範囲内で一定温度に制御する、請求項 20に記載の永久磁石の着磁方法。