WO2007018128A1

WO2007018128A1 - 異方性ボンド磁石とそれを用いた直流モータ

Info

Publication number: WO2007018128A1
Application number: PCT/JP2006/315423
Authority: WO
Inventors: Yoshinobu Honkura; Hironari Mitarai; Hiroshi Matsuoka; Yoji Hashimoto
Original assignee: Aichi Steel Corporation
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2007-02-15
Also published as: JP4093263B2; US20090127958A1; EP1923983A1; JP2007074887A; US20110248591A1

Abstract

　ブラシ付き直流機の整流特性を改善し、長寿命化すること。　図２のように異方性ボンド磁石の磁極区間に、磁束密度を低減した磁束密度低減部を形成した。磁束密度低減部の磁極区間における形成位置を、整流区間を整流コイルが移動するとき、磁束密度低減部の影響により整流コイルを貫通する磁束密度の絶対値が増大する位置に形成しているので、整流期間中に整流コイルに反転電流の向きに逆電圧を誘起させることができ、電流の反転を促進して、不足整流を補償し整流特性を改善できるので、整流終了時における火花の発生を防止することができる。

Description

明細書

異方性ボンド磁石とそれを用いた直流モータ

技術分野

[0001] 従来から、ブラシを用いた直流モータにおいて、整流特性を良好にする各種の技術が開発されている。整流とは、ブラシによって短絡される整流子片に接続されているモータの電機子コイル (以下、「整流コイル」という）が、整流子片が短絡されてから解除されるまでの期間に移動する整流子コイルの回転方向の後方に位置する後端片の移動区間（以下、「整流区間」といい、その期間を「整流期間」という）において、この整流コイルを流れる電流の向きを反転させることを言う。整流終了付近において、正規の反転電流が流れていない現象を不足整流といい、整流子片がブラシとの接触力も解離する瞬間にインダクタンスによる逆起電力により、高電圧が間隙にかかり、急峻な電流が流れて火花が発生する。この火花が整流子やブラシの寿命を短くする原因となっている。

[0002] この不足整流を改善するために、磁石の磁束密度分布を変化させることにより、整流期間中に整流コイルを貫通する磁束を変化させて、整流中に整流コイルに反転電流の向きに電圧を誘起させて、整流コイルのインダクタンスによる電圧を打ち消すようにした技術が知られている。このような考え方は、整流制御 (火花対応）として 1984 年頃に理論的に確立され、 1990年には実用化されていた。

[0003] 近年、ブラシを有する直流モータにおいては、例えば、下記の特許文献 1〜4に記載されて!、る技術が知られて、る。

特許文献 1では、瓦状の磁石を 2枚用い、機械的中性軸付近には磁極が存在しない従来型の直流 2極モータにおいて、磁石の電機子の回転方向側の前端部から機械的中性軸の方向に、主磁極と同一極性の磁束密度が漸増する磁石力なる延長部を設けている。この構成により、整流コイルが整流区間を移動する間に、整流コィルを貫通する磁束を増加させることにより、反転電流の向きに電圧を発生させて、不足整流を補うようにしている。

[0004] 下記特許文献 2は、特許文献 1におけるモータにぉ、て、主磁極と延長部との境界に形成される磁束極小部の位置に対する整流開始時の整流コイルの角度位置の一整流子角度に対する割合が所定範囲となるようにブラシの位置を調整することで、火花の発生を抑制することを開示して、る。

[0005] 下記特許文献 3は、瓦状の磁石を 2枚用い、機械的中性軸付近には磁極が存在しない従来型の直流 2極モータにおいて、電機子の回転方向側の次の磁極の回転方向と反対方向に位置する後端部力回転方向とは逆向きに機械的中性軸の方向に、整流コイルの貫通する磁束を発生している主磁極 (手前の磁極）と同一極性の磁石力もなる端部磁極を設けている。この構成により、整流コイルの前端片（回転方向の先端コイル片）が、磁極の存在しない機械的中性軸付近力端部磁極の中央までを整流区間とするようにブラシの位置を調整することで、整流コイルが整流区間を移動する間に、整流コイルを貫通する磁束を増加させることにより、反転電流の向きに逆起電力を発生させて、不足整流を補うようにしている。

[0006] 下記特許文献 4は、特許文献 3に対して、主磁極の回転方向の前端部から機械的中性軸方向に、逆極性の端部磁極を設け、その端部磁極の中央カゝら次の磁極の手前の端部磁極の中央までの間を整流区間とするようにブラシの位置を調整している。そして、整流区間の前半では、整流コイルを貫通する磁束を減少させ、整流区間の後半では、整流コイルを貫通する磁束を増大させることで、過整流と不足整流とを防止するようにすることが開示されて、る。

[0007] 特許文献 1 :特開 2001— 095218号公報

特許文献 2 :特開 2002— 084719号公報

特許文献 3 :特開 2002— 095229号公報

特許文献 4:特開 2002— 095230号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 一方、近年、直流モータや直流発電機の容易組立て性、コギングトルクの低減などの要求が高まっており、出力トルクなどの装置諸元を従来と同等レベル以上に維持した上で、整流特性を良好にしたり、コギングトルクを減少させたりすることが要求されている。そのためには、上記の技術と異なり、磁石の貼り付け工程をなくした異方性のリング磁石を用いる方が有利である。 [0009] し力しながら、リング形状の異方性磁石に、従来の技術を適用することには、以下の問題がある。

上記特許文献 1〜4のいずれも、機械的中性軸の付近に磁石が存在しないことを利用して、この領域に、補磁極を設けるようにしたものである。ところが、リング磁石は、円周上、切れ目なく磁極が形成されているので、このような補磁極を形成できる余地が存在しないので、上記特許文献 1〜4の技術を、リング形状の異方性ボンド磁石に適用することはできない。

[0010] また、肉薄のリング形状の異方性ボンド磁石を、さらに、特許文献 1〜4のように厚さや欠損部を含む形状加工で形成することは、加工精度、部品強度などを考慮すると困難である。

[0011] さらに、近年、直流モータの小型化や軽量ィ匕の要求が高まっており、出力トルクなどの装置諸元を従来と同等レベル以上に維持した上で、小型化や軽量ィ匕などに十分に対応していくためには、励磁磁石として、リング形状の高性能の異方性希土類ボンド磁石を薄型にして使用するのが有利である。

[0012] 本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、直流モータにおける整流特性を改善する異方性ボンド磁石を実現することであり、その磁石を用いた直流モータにおける火花の発生を抑制して、その寿命を長期化することである。

また、他の目的は、コギングトルクを減少させることである。

課題を解決するための手段

[0013] 上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。

第 1の発明は、ブラシを有する直流モータの励磁に用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石において、リング形状の磁極区間内に、リング形状の法線方向成分の磁束密度が部分的に低減された磁束密度低減部を有することを特徴とする異方性ボンド磁石である。

本発明は、厚さを一定としたリング磁石において、磁極区間内において磁束密度が部分的に低減された磁束密度低減部を設けたことが特徴である。この磁束密度低減部の形成により、直流モータの整流特性を良好にすることができる。リング磁石をカロェすることなぐ配向、着磁だけで、磁束密度低減部を形成しているので、製造が容易となる。また、磁束密度低減部を薄く構成していないので、反磁場による減磁を防止することができる。磁束密度低減部は、整流コイルの数に対応した数だけ形成されることが望ましい。磁束密度低減部は、少なくとも、整流コイルの後端片が整流中に移動する領域である整流区間に対応する位置の磁極区間に形成されれば良い。

[0014] 第 2の発明は、ブラシを有する直流モータの励磁に用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石において、リング形状の一磁極区間における磁束密度分布は、電機子の回転方向と反対側の中性軸からは、絶対値が電機子の回転方向に対して遅れて立ち上がる磁束密度低減部を有し、電機子の回転方向側の中性軸に対しては、電機子の回転方向に対して立ち上がりよりは急激に立ち下がる非対称分布をして、ることを特徴とする異方性ボンド磁石である。

すなわち、リング磁石の磁束密度分布を非対称にしたことが特徴であり、電機子の回転方向と反対側の中性軸からの磁束密度の立ち上がりを遅らせて、この立ち上げの遅れた区間に磁束密度低減部を有することが特徴である。

[0015] 第 3の発明は、磁束密度低減部は、リング形状の法線方向成分の磁束密度の分布力リング形状の周回方向の位置変化に対して極小を示す磁束密度極小部を有することを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の異方性ボンド磁石である。

本発明では、磁束密度低減部は磁束密度の極小部を含むことが特徴である。この構成により整流特性を改善することができる。

[0016] 第 4の発明は、磁束密度低減部の配向は、リング磁石の周回方向の配向成分を主として有することを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石である。

本発明は、磁束密度低減部を、ボンド磁石の配向により実現したものである。磁束密度低減部以外の主磁極部の配向は、ラジアル配向、極配向、セミラジアル配向、アキシャル配向など、電機子に対して磁束を貫通させる磁束を発生するに必要な任意の配向を用いることができる。この構成により、配向処理の後の着磁により、磁束密度低減部では、法線方向の磁ィ匕成分が小さいので、磁束密度低減部を実現することができる。 [0017] 第 5の発明は、磁束密度低減部の配向は、リング磁石の周回方向の位置の変化に対して、法線方向から漸次周回方向を向き、漸次法線方向となる分布であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石である。このような配向処理の後の着磁により、法線方向の磁ィヒ成分の小さい磁束密度低減部を形成することができる。また、この構成により、磁束密度低減部において、磁束密度極小部を具体的に形成することができる。

[0018] 第 6の発明は、磁束密度低減部の磁極区間における形成位置は、整流区間を整流コイルが移動するとき、磁束密度低減部の影響により整流コイルを貫通する磁束密度の絶対値が増大する位置に形成されていることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石である。

[0019] 本発明は、整流コイルと磁束密度低減部との相対位置関係に特徴を有するものである。この位置関係にある時に、整流コイルの移動に伴い磁束密度が増大するので、反転電流の向きに電圧 (電機子の回転により生じる誘導起電力）を発生させることができる。これにより、整流を促進させることができる。この条件を満たす整流コイルと磁束密度低減部との関係は、典型的には、整流開始時においては、全ての磁束密度低減部からの磁束とその磁束密度低減部が属する磁極の磁束とが整流コイルを貫通し、整流終了時において、磁束密度低減部力の磁束が整流コイルを貫通しなくなり、磁束密度低減部が属する磁極力の磁束だけが整流コイルを貫通するような位置関係である。すなわち、磁束密度低減部は、典型的には、整流開始時における整流コイルの後端片 (電機子の回転方向を前方とした時の後端のコイル片）の位置（整流コイルを貫通する磁束が電磁気的特性を決定するので、このコイル片の位置は、このコイル片が卷かれる磁束を誘導するティースの後端エッジの位置で定義する。 )から、整流終了時の整流コイルの後端片が位置するまでの区間、すなわち、整流区間に存在する。ただし、整流区間を整流コイルが移動する間、前端片 (電機子の回転方向を前方とした前端のコイル片）の位置 (このコイル片が卷かれるティースの前端ェッジ位置で定義する。）は、同一磁極内に存在する。

[0020] このような関係を満たすように、磁束密度低減部を磁極区間内に形成する。この時、整流コイルを貫通する全磁束は、整流区間を整流コイルが移動する間において、増加させることができる。この関係の場合には、上記した特許文献 1、 2と異なり、整流区間を整流コイルが移動する時、整流コイルの後端片が磁束密度低減部を通過すること〖こなる。磁束密度低減部が極小値を有する場合には、磁束密度低減部における電機子の回転方向に沿って、磁束が低下する領域と、磁束が増大する領域とのいずれの領域も、整流コイルを貫通する全磁束の増加に寄与することから、回転角に対する磁束の増加率を大きくすることができ、整流特性を良好に改善することができる。

[0021] また、磁束密度低減部を電機子の回転角に対して遅れて立ち上げる磁束密度分布で構成することにより、整流期間において、整流コイルを貫通する磁束密度低減部の磁束密度が、中性軸上の値に近い小さい値力飽和した定常値に近い値まで、大きく増加することになる。したがって、整流コイルを貫通する全磁束が整流期間において、大きく増加する方向に変化する。したがって、有効に不足整流を補償することができ、火花の発生を効果的に防止することができる。また、この磁束密度低減部は、磁極の中性軸付近での磁束密度の変化を平均的になだらかにするので、コギングトルクが大きく減少する。

[0022] また、整流区間において、整流コイルは同一磁極内に存在し、整流開始時において、整流コイルの前端片が磁束密度低減部の極小位置に位置し、整流終了時において、整流コイルが磁束密度低減部を含む位置にするような位置関係で用いても良い。

また、整流区間において、整流コイルは同一磁極内に存在し、整流開始時において、整流コイルが全ての磁束密度低減部を含み、整流終了時において、整流コイルの後端片が磁束密度低減部の極小位置付近に位置するようにし、整流コイルの前端片は、整流期間中、同一磁極区間に存在するようにして用いても良い。

また、磁束密度低減部の磁極区間における形成位置は、整流区間において、整流コイルは同一磁極内に存在し、整流区間を整流コイルが移動するとき、磁束密度低減部の磁束の少なくとも一部の所定磁束を整流コイルが貫通する位置から、所定磁束を整流コイルが貫通しない位置に変化させる位置に形成しても良い。

また、磁束密度低減部の磁極区間における形成位置は、整流区間において、整流コイルは同一磁極内に存在し、整流区間を整流コイルが移動するとき、整流コイルの回転方向の後方に位置する後端片が磁束密度低減部を通過する位置に形成されていても良い。

以上の場合において、整流コイルが整流区間を移動する期間において、整流コィルを貫通する磁束は増加することになる。これにより、整流期間中に、整流コイルに反転電流の向きに電圧を誘起させることができ、整流特性を改善することができる。

[0023] 第 7の発明は、磁束密度低減部は、リング磁石の周回方向の位置の変化に対して、配向分布が、法線方向から漸次周回方向を向き、漸次法線方向となる配向遷移区間の少なくとも 1Z2以上を一磁極区間に内包して磁化された領域のうち、配向遷移区間の少なくとも中線を含む領域であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6の何れカ 1項に記載の異方性ボンド磁石である。

このような配向遷移区間を設けた後に、一磁極区間において一方向に磁ィ匕させるとき、磁束密度低減部を形成することができる。配向遷移区間は一磁極区間に完全に内包されて、ても良ぐ配向遷移区間の端から配向遷移区間の中線 (周回方向に配向している配向分布の領域上の中線であって、必ずしも幾何学的な中線を意味しない）を越えない領域が、他の隣接磁極区間に存在していても良い。すなわち、配向が周回方向を向く区間の中点位置（中線)が、一磁極区間に内包される位置関係として、残り 1Z2より小さ、領域が他の隣接磁極区間に存在するように磁ィ匕するようにしても良い。このようにすると、上記した請求項 1〜6の磁束密度低減部を形成することが可能となる。

[0024] 第 8の発明は、請求項 1乃至請求項 7の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石を有したブラシを有した直流モータである。この場合にも、整流区間を移動する整流コィルを貫通する全磁束は、増大することになり、整流コイルには、反転電流の向きに電圧が誘起されることになり、火花の発生を抑制することができる。また、コギングトルクを減少、させることができる。

[0025] なお、上記の全発明におヽて、磁束密度低減部の特性は、異方性ボンド磁石をモータに組み付けて、電機子を回転させた時に、あるティースが回転と共に感じる磁束密度の変化特性である。すなわち、モータにおける現実のトルク発生に寄与する磁束密度分布である。したがって、この磁束密度低減部の分布特性は、電機子を設けずに、異方性ボンド磁石単体での表面磁束密度の測定により得られる特性ではなヽ。測定方法については、後述する。

発明の効果

[0026] 本発明は、厚さを一定としたリング磁石において、磁極区間内において磁束密度が部分的に低減された磁束密度低減部を設けてヽるので、整流コイルを貫通する磁束の絶対値を増大させることができ、反転電流方向に電圧を誘起させることができる。この結果、整流コイルにおける電流の反転を促進させることができ、不足整流を補償してブラシを有した直流モータの整流特性を良好にし、整流子とブラシ間の火花の発生を有効に抑制することができる。また、リング磁石を加工することなぐ配向、着磁だけで、磁束密度低減部を形成しているので、製造が容易となる。また、磁束密度低減部を薄く構成して、な、ので、反磁場による減磁を防止することができる。

[0027] 第 2の発明は、リング形状の一磁極区間における磁束密度分布は、電機子の回転方向と反対側の中性軸からは、絶対値が電機子の回転方向に対して遅れて立ち上力 ¾磁束密度低減部を有し、電機子の回転方向側の中性軸に対しては、電機子の回転方向に対して立ち上がりよりは急激に立ち下がる非対称分布をしているので、整流コイルを貫通する磁束の絶対値を大きく増大させることができ、反転電流方向に大きな電圧を誘起させることができる。この結果、整流コイルにおける電流の反転を促進させることができ、不足整流を補償してブラシを有した直流モータの整流特性を良好にし、整流子とブラシ間の火花の発生を有効に抑制することができる。また、中性軸力磁束密度の立ち上げを遅延させて緩やかに立ち上げている磁束密度低減部を有して!/ヽるので、磁束密度低減部を形成しなヽリング磁石を用いた場合に比べて、さらに効果的にコギングトルクを減少させることができる。その他、請求項 1と同様な効果を奏する。

[0028] 第 3の発明は、磁束密度低減部は、磁束密度の極小を示す磁束密度極小部を有しているので、効果的に整流特性を改善することができる。

[0029] 第 4の発明は、磁束密度低減部の配向は、リング磁石の周回方向の配向成分を主として有するようにしていることから、配向処理の後の着磁により、磁束密度低減部では、法線方向の磁ィ匕成分を小さくできるので、配向および着磁を十分に行うことができる。この結果、電機子反作用磁束による減磁を防止することができる。これは、主として周回方向に配向されているため、電機子反作用磁束に対して配向方向が垂直になり、減磁作用が生じないためである。

[0030] 第 5の発明は、磁束密度低減部の配向は、リング磁石の周回方向の位置の変化に対して、法線方向から漸次、周回方向を向き、漸次、法線方向にとなる分布としているので、法線方向の磁ィ匕成分の小さい磁束密度低減部を効果的に形成することができる。また、この構成により、磁束密度低減部において、磁束密度極小部を具体的に形成することができる。

[0031] 第 6の発明は、磁束密度低減部の磁極区間における形成位置を、整流区間を整流コイルが移動するとき、磁束密度低減部の影響により整流コイルを貫通する磁束密度の絶対値が増大する位置に形成して、るので、整流期間中に整流コイルに反転電流の向きに電圧を誘起させることができ、電流の反転を促進して、不足整流を補償し整流特性を改善できるので、整流終了時における火花の発生を防止することができる。また、磁束密度低減部を形成しないリング磁石を用いた場合に比べて、コギングトルクを減少させることができる。

[0032] 第 7の発明は、磁束密度低減部を、配向遷移区間の少なくとも 1Z2以上を一磁極区間に内包して磁化された領域のうち、配向遷移区間の少なくとも中線を含む領域とすることにより、所望の目的の磁束密度分布を有した磁束密度低減部を容易に磁極区間において形成することができる。

[0033] 第 8の発明は、上記構成の異方性ボンド磁石を有したブラシ付き直流モータであるので、火花の発生を抑制することができるので、モータの寿命を長期化することができる。また、コギングトルクを低減することができる。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]実施例 1の DCブラシモータ 20の概略構造を示す断面図。

[図 2]実施例 1のモータにおけるティース、整流子、ブラシおよび整流コイルの位置と、異方性ボンド磁石の表面磁束密度分布、整流子を貫通する磁束、整流子に誘起される電圧、異方性ボンド磁石の磁ィヒベクトルの分布、異方性ボンド磁石の配向分布との関係を示した説明図。圆 3]配向成形後の異方性ボンド磁石の配向分布を示した説明図。

圆 4]配向成形工程における配向磁場の磁束分布を示す説明図。

[図 5]配向磁場を供する配向処理装置 100の断面図。

[図 6]実施例 2の DCブラシモータ 200の概略構造を示す断面図。

[図 7]実施例 2のモータにおけるティース、整流子、ブラシおよび整流コイルの位置と

、異方性ボンド磁石の表面磁束密度分布、整流子を貫通する磁束、整流子に誘起される電圧、異方性ボンド磁石の磁ィヒベクトルの分布、異方性ボンド磁石の配向分布との関係を示した説明図。

圆 8]実施例 2の配向成形後の異方性ボンド磁石の配向分布を示した説明図。

[図 9]実施例 2の配向成形工程における配向磁場の磁束分布を示す説明図。

圆 10]実施例 2の配向磁場を供する配向処理装置の断面図。

[図 11]実施例 2のモータのコギングトルクの特性図。

符号の説明

20 ： DCブラシモータ

10, 15 ：異方性ボンド磁石

1, 3 ：異方性ボンド磁石 10の内径側面の N極

2, 4 ：異方性ボンド磁石 10の内径側面の S極

mA: 磁束密度低減部 (m= l, 2, 3, 4)

ma: 磁束密度極小部 (m= l, 2, 3, 4)

5 ：ブラシ

50 ：整流コイル

51 ：後端片

52 ： j端片

1A, 1C ：磁束密度低減部

F ：配向遷移区間

S1 ：中性軸

S2 ：極小部

Ml ：酉 S向の中'性軸発明を実施するための最良の形態

[0036] 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。

実施例 1

[0037] 図 1は、本実施例 1の DCブラシモータ 20 (直流モータ）の概略構造を示す断面図である。本図 1に示すように、この DCブラシモータ 20は、一体に成形された厚さ一定でリング形状の 4極励磁用の異方性ボンド磁石 10、ブラシ 5a〜5d、コア 6、整流子 8 、コイル 50、及びヨーク材 9を有している。また、各コア 6の外方端部には、ティース 7 が形成されている。異方性ボンド磁石 10は中空の円筒形であり、その内側面上には、 N磁極 1、 S磁極 2、 N磁極 3、及び S磁極 4が形成されている。これらは、ティース 7 の端面に対畤する上記の円筒形の内側面の法線方向の着磁によって形成されたものである。図 1において、ブラシ 5a、 5cにおいて短絡が開始されると、ブラシシ 5b、 5 dによる短絡が解除される。また、電機子が回転して、ブラシシ 5a、 5cによる短絡が解除されると、ブラシ 5b、 5dによる短絡が開始されるように構成されている。したがって、図 1のタイミングでは、ブラシ 5a、 5cにおいて短絡が開始されるので、ブラシ 5a、 5c によって短絡される 2つの整流コイル 50だけが表記されている。

[0038] また、各磁極 1〜4には、磁極の極性の遷移点（中性軸)から電機子の回転方向に測定して、磁極の長さの 1Z2以下 (電気角にして π Ζ2以下）の領域に、それぞれ局所的に磁束密度低減部 1A, 2Α, 3Α, 4Αが形成されている。コイルは 2つのティースに重ね巻きで巻かれている。これらの磁束密度低減部 1A, 2Α, 3Α, 4Αは、異方性ボンド磁石 10の磁極の中性軸の数 (磁極の数）と同数設けられており、これらの設定により、整流区間において、整流コイルを貫く磁束を増大させて、電流の反転を促進させることにより、火花放電を抑制することができる。

[0039] 本実施例 1の DCブラシモータ 20は、 4極の直流モータであって、軟鉄製のモータハウジング (ヨーク材 9)の筒状の内側面に、上記の異方性ボンド磁石 10力上記のティース 7を囲んで、ティース 7に接近対畤する様に対向配置されている。ティース 7 の個数は 10個であり、そのティース 7が、機械角 36° 毎に形成されている。つまり、隣り合うティース 7は、その中心線のなす角が 36° となるように形成されている。また、整流子 8の間隔は、 36° であり、一つの整流子 8が面する角度は約 30° である。残りの約 6° が整流子間に存在する絶縁体又は空気の面する角度である。コア 6、整流子 8など力成る電機子は、ブラシ 5に対する直流電流の供給により図 1の機械角 Θの正の向きに回転駆動される。

[0040] 図 2の（a)は、磁極 1の区間における整流開始時の整流コイル 50、整流子 71、 72、ブラシ 5a、ティース 61、 62の位置関係を示している。整流コイル 50は、ティース 61、 62に卷かれており、整流子 71と整流子 72とがブラシ 5aにより短絡されるタイミングでの位置関係である。磁束密度低減部 1Aの中央位置 (磁束密度の極小位置） S2は、磁極の遷移点（中性軸） S1から回転方向に機械角で 12° 、電気角で 4 π Ζ30の位置にあり、その磁束密度低減部 1 Αの幅は、機械角で約 12° 、電気角で約 4 π /30 に設定している。

[0041] 図 2 (b)では、整流開始位置での整流コイル 50の位置を 50aで示し、整流終了位置での整流コイル 50の位置を 50bで示している。整流コイル 50の後端片（回転方向と逆方向に位置する電機子軸に平行に配設されているコイル片） 51の位置 (その後端片 51が巻かれるティース 62の後端エッジ部 62aの位置で定義する）基準にして、整流期間中に整流コイル 50の移動する区間が整流区間 Wである。勿論、この整流区間 Wは、整流コイル 50の基準位置のとり方により変化する力整流期間中に整流コイルが移動する区間として定義できる。

[0042] また、整流コイル 50が整流区間 Wを移動する時、整流コイル 50は前端片（回転方向の側に位置する軸に平行に配設されている部分） 52の位置 (その前端片 52が卷かれるティース 6 laの前端エッジ部 6 laの位置で定義する）力主磁極区間内を移動し、後端片 51が磁束密度低減部 1 Aを通過する。この時、磁束密度低減部 1 Aは、整流コイル 50の外部に位置し、前端片 52から磁束密度の高い磁束が整流コイル 50に供給され続けるので、整流コイル 50を貫通する磁束の絶対値は、図 2 (c)に示すように、全体として、増加する。そして、この磁束の増加により誘導される電圧 eは、図 2 (d )に示すように、整流区間 Wにおいて、逆起電力が増大することになる。整流コイル 5 0を貫通する磁束は、主磁極の磁束を増力！]させる方向に増加するので、この誘起電圧は、反転電流の向きとなる。これにより、不足整流を補償することができる。

[0043] 図 2 (b)に示すような、磁束密度分布を発生させる異方性ボンド磁石の配向は、図 2

(f)、図 3に示すように構成されている。磁束密度低減部 1Aでは、配向は、周回方向成分を主として有している。他の磁極部分 Bでは、法線方向の配向を示している。機械角 Θ ' で幅約 12° (電気角で 4 π /30)の配向遷移区間 Α力磁化の配向が徐々に反転する区間である。主要区間 Bにおいては、異方性希土類磁性体粉末は円筒側面の法線方向に配向されている。また、配向遷移区間 Aにおいては、図示するように機械角の推移に伴って、異方性希土類磁性体粉末の配向方向は、滑らかに反転する。すなわち、異方性希土類磁性体粉末は、配向の中性軸 Mn (n= l, 2, 3, 4 )に近づくに連れて徐々に磁石の円筒側面の周回接線方向を向き、配向の中性軸においては円筒側面の周回接線方向となり、配向の中性軸力遠ざかるに連れて徐々に円筒側面の法線方向を向ぐ配向分布をしている。

[0044] このような配向の後に、図 3に示すように、磁束密度低減部 1Aの中央部 S2が磁極遷移点（磁極の中性軸） S1から 12° の位置に位置するようにして、区間 Yl、 Y3を N 極、区間 Υ2、 Υ4を S極に着磁をすることで、図 2 (e)のような磁ィ匕分布を得ることができる。この結果として、磁束密度の法線成分は、図 2 (b)の様な分布を示す。磁束密度低減部 1Aは、主として周回方向に配向されているため、電機子反作用磁束に対して配向方向が垂直になり、減磁作用が生じない。

[0045] 異方性希土類ボンド磁石の材料としては、 Nd— Fe— Βの他にも、 Nd— Fe— B系材料、即ち、例えば Ndと Ndの他の希土類元素を含んでいたり、その他の添加元素を含んでいたりする材料を用いることができる。更に、 Nd以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、 Sm— Fe— N系材料、 SmCo系材料、または、 Nd— Fe— B系材料とこれらの混合物質を用いることができる。

[0046] 本実施例 1の DCブラシモータ 20においては、図 1、図 2に具体的に示した様に、異方性ボンド磁石 10上に磁束密度低減部 1A, 2A, 3A, 4Aは、その磁束が、整流コィルが整流期間に移動する時、整流コイルを貫通する位置から貫通しない位置に変化する位置に、非常に急峻に変化するように形成されている。このため、回転角に対する誘導電圧の増加率を大きくできるので、整流期間中における電流の反転を促進させることができる。したがって、本実施例 1の DCブラシモータ 20では、火花の発生を抑制することができ、 DCブラシモータ 20の寿命を長期化することが可能となる。

[0047] 以下、 DCブラシモータ 20が備える上記の異方性ボンド磁石 10の構成や製造手順にって説明する。

図 3に、本発明に係わる配向成形工程の実施直後における上記の異方性ボンド磁石 10の各部の磁ィ匕の配向を示す。即ち、図 3は、この異方性ボンド磁石 10の軸 11 に垂直な横断面図であり、この異方性ボンド磁石 10における異方性希土類磁性体粉末の配向方向を示している。異方性ボンド磁石 10には、 Nd— Fe— B系の異方性希土類ボンド磁石を用いた。異方性ボンド磁石 10は軸 11を中心とする肉厚約 1. 5m mの中空円筒形状をして、る。

[0048] 配向成形工程では、磁場配向と圧縮成形を同時に行うため、磁場中加熱圧縮成形を実施した。また、この時の磁場中加熱圧縮成形の条件は、金型温度を 120°C、成形圧力を 3. Ot/cm² 、成形時間を 15secとし、磁極周期の主要区間 Bにおける配向磁場の強さは 0. 80Tとした。

[0049] 図 3に示した配向分布を有した異方性ボンド磁石 10は、図 4のキヤビティ 35の中で配向成形されるが、この時、図 3の配向の中性軸 Mlは、図 4の Φ =0° の位置に形成される。即ち、円弧状の第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40dの軸 11を中心とする角度、およそ 12° の区間が図 3の配向遷移区間 Aに相当する。また、第 1ダイス 38a、 38 b、 38c、 38dの軸 11を中心とする角度、およそ 78° の区間が、図 3の区間 Bに相当する。

[0050] 図 5に示す配向処理装置 100においては、図 3の軸 11が配置される中心部に軟磁性体力も成るコア 32と、その周囲には、超硬材カも成る円筒状の第 1リング 34が配設されている。その第 1リング 34と一定の間隙を設けて、超硬材カも成る第 2リング 36が設けられている。第 1リング 34と第 2リング 36との間に、キヤビティ 35が形成され、磁性体粉末と榭脂粉末から構成されたボンド磁石原料が供給される。

[0051] 第 2リング 36の外側には、 4分割された扇形の強磁性体カゝら成る第 1ダイス 38a、 38 b、 38c、 38dと、各第 1ダイス間に設けられた扇形のステンレス等の非磁性体力も成る第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40d力 S設けられている。金型 30の外側には、円形のポールピース 42力己設されており、そのポールピース 42は 43a、 43b、 43c、 43dの 4 区画を有しており、各区画の間にコイルを卷くためのスペース 44a、 44b、 44c、 44d が形成されている。隣接する 2つのスペース、例えば、 44aと 44bとに、その間の区画 43aを内包するようにコイル 46aが巻かれる。

[0052] 上記の構成の装置において、図 3に示すような配向処理を施すことが可能となる。

磁性体粉末を配向させるための配向磁場を印カロして、圧縮成形した後（配向成形工程の後）に、 4磁極異方性ボンド磁石に着磁する (着磁工程)。次に、着磁工程では、着磁ヨークとして、異方性ボンド磁石 10の内側に軟磁性ヨークを配置し、また外側にも軟磁性ヨークを配置した。そして、この時の着磁磁場としては、強さ約 4Tのパルス磁場を用いて、その着磁磁場を着磁対象である上記の異方性ボンド磁石 10に対して前述の配向磁場の場合と同様に作用させた。

[0053] ただし、着磁工程では、前述の配向成形工程における配向磁場に対して、着磁磁場を約 12° ずらして着磁した。即ち、図 1の Θ ^ 12° の位置に配向成形工程後の中性軸 Mlが配置され、同様に、 Θ = 102° 、 192° 、 282° の位置に、それぞれ、配向成形工程後の中立点 M2、 M3、 M4が配置される様に設定して着磁を行った。

[0054] この様な設定によれば、配向時に配向遷移区間 A (図 3に配置されていた部位 (磁束密度低減部 A) )の中央に、磁束密度極小部 la (図 2 (b) , 2a, 3a, 4a (図示略）がそれぞれ形成されるので、従来よりも容易かつ確実に、所望の磁束密度極小部を形成することができる。この様な配向ゃ着磁処理には、例えば「特開 2004— 23085 : モータ用異方性ボンド磁石の配向処理方法」や「特開 2004— 56835：モータ用ボンド磁石及びモータ」などに開示されている装置や方法等を用いることもできる。

実施例 2

[0055] 次に、実施例 1とは異なる磁束密度分布を発生させた実施例 2について説明する。

図 6に示す DCブラシモータ 200の構成は、異方性ボンド磁石 15の磁束密度分布を除いて、実施例 1と同一である。実施例 1と同一部分については、同一符合を付した。各磁極 1〜4には、磁束密度低減部 1C, 2C, 3C, 4Cが形成されている。

[0056] 図 7の（a)は、磁極 1の区間における整流開始時の整流コイル 50、整流子 71、 72、ブラシ 5a、ティース 61、 62の位置関係を示している。整流コイル 50は、ティース 61、 62に卷かれており、整流子 71と整流子 72とがブラシ 5aにより短絡されるタイミングでの位置関係である。磁束密度低減部 1Cの極小位置 K2は、磁極の遷移点（中性軸） K1から回転方向に機械角で 10° 、電気角で π Ζ9の位置にあり、その磁束密度低減部 1Cの幅 Uは、機械角で約 12° 、電気角で約 4 π Ζ30に設定している。

[0057] 図 7 (b)において、整流コイル 50の整流開始位置、整流終了位置、後端片、前端片の定義は、図 2 (b)と同一である。

図 7 (b)に示すように磁束密度分布は、磁束密度低減部 U (整流区間でもある）を有している。この磁束密度低減部 Uは、磁極の中性軸 K1からの磁束の絶対値が電機子の回転方向に対して遅れて立ち上がつている。詳しくは、磁束密度は、磁極の中性軸 K1から回転方向 Θの向きに移動すると、小さな極大値をとり、その後、極小値をとり、その後、飽和値に向力つて徐々に増大する。

[0058] 整流コイル 50が整流区間 Uを移動する時、整流コイル 50は前端片 52の位置が、主磁極区間内を移動し、後端片 51が磁束密度低減部 1Cを移動する。この時、磁束密度低減部 1Cは、整流コイル 50の外部に位置し、前端片 52から磁束密度の高い磁束が整流コイル 50に供給され続けるので、整流コイル 50を貫通する磁束の絶対値は、図 7 (c)の実線に示すように、全体として、増加する。そして、この磁束の増加により誘導される電圧 eは、図 7 (d)の実線で示すように、整流区間 Uにおいて、逆起電力が増大することになる。整流コイル 50を貫通する磁束は、主磁極の磁束を増加させる方向に増加するので、この誘起電圧は、反転電流の向きとなる。これにより、不足整流を補償することができる。なお、図 7 (c)と (d)における破線は、図 2 (c)と (d)に示す実施例 1の磁束量と誘起電圧を示している。実施例 2の方が、実施例 1よりも効果的に整流区間において、反転電流の向きに誘起電圧が発生されていることが理解される。これにより、さらに、火花の発生が効果的に防止される。

[0059] 図 7 (b)に示すような、磁束密度分布を発生させる異方性ボンド磁石の配向は、図 7

(f)、図 8に示すように構成されている。機械角 Θで幅約 36° (電気角で 4 π ΖΐΟ)の配向遷移区間 F力磁ィ匕の配向が徐々に反転する区間である。主要区間 Dにおいては、異方性希土類磁性体粉末は円筒側面の法線方向に配向されている。また、配向遷移区間 Fにおいては、図示するように機械角の推移に伴って、異方性希土類磁性体粉末の配向方向は、滑らかに反転する。すなわち、異方性希土類磁性体粉末は、配向の中性軸 Mn (n= l, 2, 3, 4)に近づくに連れて徐々に磁石の円筒側面の周回接線方向を向き、配向の中性軸においては円筒側面の周回接線方向となり、配向の中性軸力遠ざかるに連れて徐々に円筒側面の法線方向を向ぐ配向分布をしている。本実施例では、磁束密度低減部 1Cは、この配向遷移区間 F内であって、配向遷移区間 Fの中線を含む一部の区間として形成されている。

[0060] このような配向の後に、図 8に示すように、磁束密度低減部 1Cの極小 K2、すなわち配向遷移区間 Fの中線が磁極の中性軸 K1から 10° の位置に位置するように、区間 Yl、 Υ3を Ν極、区間 Υ2、 Υ4を S極に着磁をすることで、図 7 (e)のような磁ィ匕分布を得ることができる。この結果として、磁束密度の法線成分は、図 7 (b)の様な分布を示す。磁束密度低減部 1Cは、主として周回方向に配向されているため、電機子反作用磁束に対して配向方向が垂直になり、減磁作用が生じない。

実施例 1では配向遷移区間 Aと磁束密度低減部 1A〜4Aと整流区間 Wとを一致させているが、実施例 2では、配向遷移区間 Fの内部に整流区間 Uと一致する磁束密度低減部 1C〜4Cを設けたことが特徴である。

[0061] 本実施例 2の DCブラシモータ 200においては、図 6、図 7に具体的に示した様に、異方性ボンド磁石 15上の磁束密度低減部 1C, 2C, 3C, 4Cは、その磁束が、整流コイルが整流期間に移動する時、整流コイルを貫通する位置力貫通しない位置に変化する位置に、貫通磁束が急峻に変化するように形成されている。このため、回転角に対する誘導電圧の増加率を大きくできるので、整流期間中における電流の反転を促進させることができる。したがって、本実施例 2の DCブラシモータ 200では、火花の発生を抑制することができ、 DCブラシモータ 200の寿命を長期化することが可能となる。

特に、本実施例 2では、磁束密度低減部 1C, 2C, 3C, 4Cでの磁束密度の立ち上力 Sりが電機子の回転角に対して遅れて立ち上がつていることから、整流区間において、整流コイルを貫通する磁束は、初期において小さぐ終期において急激に大きくすることが可能となる。この結果、反転電流の向きに発生する誘導電圧が大きくなり、火花の発生を効果的に防止できる。また、磁極間の磁ィ匕の変化も滑らかとなるので、コギングトクルが顕著に減少する。

[0062] また、上記実施例 2の説明では、配向遷移区間 Fの中の一部である整流区間が少なくとも磁束密度が低減されていれば良いので、この区間を磁束密度低減部と定義した。しかし、配向遷移区間 Fの全体力ラジアル配向で磁ィ匕させた場合に比べれば、配向遷移区間の磁束密度分布は、低減されている。したがって、磁極の中性軸 K1 から整流開始位置までの前区間、整流終了位置から磁束密度が飽和する位置 K3までの後区間も、磁束密度は低減されているので、この区間を磁束密度低減前区間、磁束密度低減後区間という。本発明は、磁束密度が遅れて立ち上がる磁束密度低減部が少なくとも整流区間に形成されていることを特徴とする。

上記実施例では、磁束密度低減前区間では、磁束密度は、回転方向に沿って中性軸 K1から小さい極大値をとる。また、磁束密度低減後区間では、磁束密度は、磁束密度の飽和値に向力つて緩やかに増加している。

しかし、本発明は、少なくとも整流区間が上記の磁束密度低減部であれば良いので、実施例 2のような磁束密度低減前区間の小さな極大値をとる必要はない。この部分を着磁しないことにより極大値が発生しないようにすることができる。また、磁束密度低減前区間がなくとも良いし、この区間を磁束密度が十分に小さい値をとる区間とすることも可能である。また、磁束密度低減後区間はなくとも良い。

また、中性軸 K1から磁束密度が飽和する位置 K3までの区間において、磁束密度は、極大値、極小値を有せずに、変曲点を有して変化するように構成しても良い。同様に、磁束密度低減部において、極小値、極大値を有せずに、滑らかに増加する曲線 (変曲点があっても良い）であっても良い。

磁束密度低減部によりコギングトルクを減少させることができる。また、磁束密度の小さな磁束密度低減前区間、磁束密度が飽和していない磁束密度低減後区間の存在、又は、区間内において着磁後の磁極極性が変化する配向遷移区間により、よりコギングトルクを減少させることができる。

[0063] 以下、 DCブラシモータ 20が備える上記の異方性ボンド磁石 15の製造手順につて説明する。

図 9に、配向処理装置を示す。実施例 1の図 4の製造装置に対して、軟磁性体から成るコア 32の表面咅こお!ヽて、円弧状の第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40d【こ対向する位置に非磁性部材 37a、 37b、 37c、 37dが配列されている。この非磁性部材の存在により、キヤビティ 35内において周回方向へ磁束を効果的に誘導させることができ、配向遷移区間 Fの幅を大きくし、周回方向の配向部分を長くすることができる。図 1 0の配向処理装置は実施例 1の図 5の配向処理装置に対応するものであって、軟磁 '14体力、ら成るコア 32の表面咅にお!/ヽて、円弧状の第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40d に対向する位置に非磁性部材 37a、 37b、 37c、 37dが配列されている点が異なる他は、同一の構成である。

[0064] 図 8に示した配向分布を有した異方性ボンド磁石 15は、図 9のキヤビティ 35の中で配向成形されるが、この時、図 8の配向分布の中性軸 Mlは、図 4の Φ =0° の位置に形成される。良口ち、円弧状の第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40dの軸 11を中、とする角度、およそ 36° の区間が図 8の配向遷移区間 Fに相当する。また、第 1ダイス 38a 、 38b、 38c、 38dの軸 11を中心とする角度、およそ 54° の区間が、図 8の区間 Dに相当する。

[0065] 上記の構成の装置において、実施例 1と同様にして、図 8に示すような配向処理を施すことが可能となる。その後、実施例 1と同様に異方性ボンド磁石 15を着磁させるただし、着磁工程では、前述の配向成形工程における配向磁場に対して、着磁磁場を約 10° ずらして着磁した。即ち、図 6の Θ ^ 10° の位置に配向成形工程後の中性軸 Mlが配置され、同様に、 Θ = 100° 、 190° 、 280° の位置に、それぞれ、配向成形工程後の中立点 M2、 M3、 M4が配置される様に設定して着磁を行った。この時、実施例 1では、配向遷移区間 Aは 12° であるので、配向遷移区間 Aの全領域が同一磁極に包含され、磁極中性軸と配向遷移区間 Aの端部との間の 6° の範囲は法線方向の配向となっている。

これに対して、実施例 2では、配向遷移区間 Fは 36° であるので、配向遷移区間 F のうち 28° の範囲が注目している磁極区間内に存在し、残りの 8° の範囲は、電機子の回転方向に対して逆方向の隣接磁極区間に存在する。

[0066] この様な設定によれば、磁束密度の絶対値が電機子の回転角に対して、磁束密度の絶対値が遅れて立ち上がる磁束密度低減部 1C, 2C, 3C, 4Cを形成することができる。また、配向時に配向遷移区間 Fの中央に、磁束密度極小部 la (図 7 (b) ) , 2a, 3a, 4a (図示略)をそれぞれ形成することができる。

[0067] なお、配向遷移区間 Fの幅や配向分布を変更するには、図 9における非磁性体 37 a〜37dの幅や第 2ダイス 40a、 40b、 40c、 40dに対する相対位置を変更することで、容易に実現できる。

[0068] 次に、本実施例のコギングトルクを測定した。その結果を図 11に示す。図 11は電機子を 18° 回転させた期間のトルクの変動特性である。磁束密度低減部を有しない異方性ボンド磁石を用いたモータのコギングトルクを比較例として示す。実施例 2の異方性ボンド磁石を用いた場合には、明らかに、コギングトルクは減少して、滑らかな回転が実現されていることが理解される。本実施例 2の場合には、最大コギングトルクは 23. 40mN 'mであり、比較例の場合には、最大コギングトルクは 92. 49mN 'mであり、従来の約 1Z4にコギングトルクを低減できた。また、実施例 1の場合には、最大コギングトルクは 61. 62mN 'mであり、約 2Z3に低減できた。比較例、実施例 1、 2 共に、異方性ボンド磁石の BHmaxは、 21MGOeである。有効磁束は、実施例 2の場合が、 26. 91kMaxwellであり、比較例の場合が 27. 56kMaxwellであり、実施例 1の場合が、 27. 51kMaxwellである。有効磁束密度をほとんど低下させることなぐコギングトルクを顕著に低下できた。

[0069] 上記のモータにおける整流補償の考え方は、発電機に用いることができる。その場合には、磁束密度低減部の磁極区間における形成位置を、整流区間を整流コイルが移動するとき、磁束密度低減部の影響により整流コイルを貫通する磁束密度の絶対値が減少する位置に形成することが必要となる。

[0070] また、モータの回転速度を変更するために、コイルを貫通する磁束を変化させるために、第 3ブラシを設ける場合があるが、その第 3ブラシでの火花の発生を防止するためには、第 3ブラシに対する整流区間において、上記実施例の磁束密度低減部を設けても良い。

[0071] 実施例 2における図 2 (b)、図 7 (b)に示す異方性ボンド磁石の磁束密度分布は、異方性ボンド磁石をモータに組み付けて、電機子を回転させた時に、あるティースが感じる磁束密度である。この場合に、ティースと異方性ボンド磁石との間隙は、 0. 3 〜 lmmと非常に狭いので、ティースの前面にホール素子などの感磁素子を設けることは困難である。し力しながら、電機子を組み付けない状態で、異方性ボンド磁石の表面磁束密度分布を測定しても、磁気回路が現実のモータと異なるので、ティースが回転と共に感じる磁束密度を測定することはできない。そこで、電機子の代りに、異方性ボンド磁石と表面との間隔を 3mmとした軟鉄製の円柱を配置し、この円柱の表面に 2mm X 2mm X 2mmの大きさのホール素子を配置して、円柱を回転しながら、異方性ボンド磁石の表面磁束密度を測定する。上記実施例による配向と着磁を行つた異方性ボンド磁石を用いて、磁束密度を測定すると、図 2 (b)、図 7 (b)の特性が得られる。

以下、本明細書において、以下の発明を認識することができる。

1)ブラシを有する直流モータに用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石の製造方法であって、異方性ボンド磁石の材料に対して配向磁場を与えて異方性ボンド磁石を成形する配向成形工程と、配向成形工程によって配向成形された異方性ボンド磁石に対して着磁磁場を与えて異方性ボンド磁石に着磁する着磁工程とを有し、異方性ボンド磁石上に、配向磁場の向きと着磁磁場の向きとが直交する直交区域を、リング形状の周回方向に周期的に異方性ボンド磁石の極数分設けることによって、リング形状の法線方向成分の磁束密度が低減された磁束密度低減部を各直交区域に設けることを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。

2)ブラシを有する直流モータに用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石の製造方法であって、異方性ボンド磁石の材料に対して配向磁場を与えて異方性ボンド磁石を成形する配向成形工程と、配向成形工程によって配向成形された異方性ボンド磁石に対して着磁磁場を与えて異方性ボンド磁石に着磁する着磁工程とを有し、配向成形工程において配向磁場を、磁場の方向がリング形状の法線方向に実質的に一致する主要区間と、リング形状の法線方向に対する磁場の向きがリング形状の周回方向の位置変化に対して徐々に反転する配向遷移区間の計 2種類の区間の周回方向における交互配列によって構成し、着磁工程において、着磁処理によつて形成される各磁極に対応する各磁極区間の区間内に、各配向遷移区間の少なくとも一部分がそれぞれ含まれる様に、各配向遷移区間を着磁磁場内に配置することを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。

産業上の利用可能性

本発明は、火花の発生を抑制したブラシを有する直流モータに用いることができる

Claims

請求の範囲

[1] ブラシを有する直流モータの励磁に用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石において、

前記リング形状の磁極区間内に、前記リング形状の法線方向成分の磁束密度が部分的に低減された磁束密度低減部を有することを特徴とする異方性ボンド磁石。

[2] ブラシを有する直流モータの励磁に用いられるリング形状に成形された異方性ボンド磁石において、

前記リング形状の一磁極区間における磁束密度分布は、電機子の回転方向と反対側の中性軸からは、絶対値が電機子の回転方向に対して遅れて立ち上がる磁束密度低減部を有し、電機子の回転方向側の中性軸に対しては、電機子の回転方向に対して立ち上がりよりは急激に立ち下がる非対称分布をしていることを特徴とする異方性ボンド磁石。

[3] 前記磁束密度低減部は、

前記リング形状の法線方向成分の磁束密度の分布が、前記リング形状の周回方向の位置変化に対して極小を示す磁束密度極小部を有する

ことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の異方性ボンド磁石。

[4] 前記磁束密度低減部の配向は、前記リング磁石の周回方向の配向成分を主として有することを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石。

[5] 前記磁束密度低減部の配向は、前記リング磁石の周回方向の位置の変化に対して、法線方向から漸次周回方向を向き、漸次法線方向となる分布であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石。

[6] 前記磁束密度低減部の前記磁極区間における形成位置は、整流区間を整流コィルが移動するとき、前記磁束密度低減部の影響により前記整流コイルを貫通する磁束密度の絶対値が増大する位置に形成されていることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石。

[7] 前記磁束密度低減部は、前記リング磁石の周回方向の位置の変化に対して、配向分布が、法線方向から漸次周回方向を向き、漸次法線方向となる配向遷移区間の少なくとも 1Z2以上を一磁極区間に内包して磁化された領域のうち、前記配向遷移区間の少なくとも中線を含む領域であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石。

請求項 1乃至請求項 7の何れか 1項に記載の異方性ボンド磁石を有したブラシを有した直流モータ。