(57)【要約】  保磁力分布磁石を破壊等することなく、保磁力分布磁石の分割領域ごとの減磁曲線を作成することのでき、かつ分割領域ごとの平均保磁力を精度よく特定することのできる保磁力特定装置を提供する。  本発明の保磁力特定装置は、保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、励磁コイルと、保磁力分布磁石に磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、磁化変化による電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサを具備し、前記端面には２以上のループ状の溝条が開設され、溝条内にサーチコイルが配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、サーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定されるものである。
2012120609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、該ヨークに磁界を発生させる励磁コイルと、保磁力分布磁石に該磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、該磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサと、を少なくとも具備し、
ヨークの前記挿入空間に臨む端面には２以上のループ状の溝条が開設され、それぞれの溝条内に導線とその周囲の絶縁被膜からなる前記サーチコイルが配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、
それぞれのサーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定され、これが全ての分割領域で実施されて保磁力分布磁石の保磁力が特定される保磁力特定装置。
【請求項２】
前記溝条の深さが１ｍｍ以下である請求項１に記載の保磁力特定装置。
【請求項３】
前記溝条の幅が０．３ｍｍ以下である請求項１または２に記載の保磁力特定装置。
【請求項４】
保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、該ヨークに磁界を発生させる励磁コイルと、保磁力分布磁石に該磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、該磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサと、を少なくとも具備し、
ヨークの前記挿入空間に臨む端面には、樹脂フィルムとその表面に導電性素材がループ状にパターニングされてなるサーチコイルが２以上配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、
それぞれのサーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定され、これが全ての分割領域で実施されて保磁力分布磁石の保磁力が特定される保磁力特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等に使用される保磁力分布磁石の分割領域ごとの減磁曲線を作成するとともに各分割領域の平均保磁力を特定し、これを全ての分割領域で実施することで保磁力分布磁石の保磁力を特定する保磁力特定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＭモータ等のロータ内に埋設される永久磁石には、ステータコア側から入射してくる外部磁界による減磁に抗し得る保磁力が要求されている。【０００３】
この永久磁石に作用する外部磁界は、永久磁石の埋設されたロータを平面的に見た際に永久磁石のステータコア側の隅角部が最も大きく、ロータコアの中央側が小さくなるのが一般的である。【０００４】
一方、焼結された永久磁石に対して、その表面から当該永久磁石の保磁力性能を高めるための金属粒が粒界拡散等されているが、この金属粒はジスプロシウムやテルビウム等のレアアースが使用されていることから、永久磁石の製造コスト低減の観点から所望する保磁力性能を担保しつつその使用量を如何にして低減できるかが当該技術分野における重要な解決課題の一つとなっている。【０００５】
この保磁力性能は、上記するように永久磁石の部位ごとに作用する外部磁界の大きさが異なることから要求される保磁力も永久磁石の部位ごとに相違しており、保磁力性能を高めるレアアースの使用量を低減することを含めて、永久磁石の部位ごとに保磁力の異なる（保磁力分布のある）保磁力分布磁石を製造することにより、要求される保磁力性能を満足しながらジスプロシウム等のレアアースの使用量が可及的に低減され、製造コストの削減を図ることのできる永久磁石の製造を実現することができる。【０００６】
この保磁力分布磁石の内部の保磁力分布、すなわち、内部の部位ごとの平均保磁力を精度よく特定することは、保磁力分布磁石の品質保証の観点から極めて重要である。たとえば、上記ＩＰＭモータ用ロータ内に埋設される保磁力分布磁石においては、ステータ側からの磁束の流れに起因して、そのステータ側側面部位の磁気特性を相対的に良好にするような最適設計がなされる場合がある。その際に、たとえば供用開始前の段階における保磁力分布磁石において、その内部の部位ごとの保磁力を精度よく特定し、特定対象となっている保磁力分布磁石の品質を所望部位ごとに、より精度よく保証することは、今後の製品（たとえば磁石）開発にとっても、磁石メーカーや磁石使用メーカーの信用にとっても極めて重要である。【０００７】
しかし、現在は、保磁力分布磁石を破壊して分割片とし、その保磁力を特定する方法が適用されているに過ぎない。また、従来の公開技術である特許文献１，２で開示される保磁力測定方法を適用しても、保磁力分布磁石の全体の平均保磁力を測定できるに留まり、保磁力分布磁石の部位ごと（分割領域ごと）の平均保磁力を特定することはできない。【０００８】
このように、一つの保磁力分布磁石に関し、磁石を破壊して部位ごとの保磁力を特定していた従来の特定方法に代わって、磁石を破壊することなく、任意にエリア分けされた分割領域ごとの減磁曲線を作成し、かつ平均保磁力を特定できる装置が当該分野で模索されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１４１７０１号公報
【特許文献２】特開平５−２６４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、保磁力分布磁石を破壊等することなく、当該保磁力分布磁石を任意にエリア分けしてできる分割領域ごとの減磁曲線を作成することができ、かつ分割領域ごとの平均保磁力を特定することができ、これを全ての分割領域で実施することで保磁力分布磁石の保磁力を分割領域ごとに精度よく特定することのできる保磁力特定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による保磁力特定装置は、保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、該ヨークに磁界を発生させる励磁コイルと、保磁力分布磁石に該磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、該磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサと、を少なくとも具備し、ヨークの前記挿入空間に臨む端面には２以上のループ状の溝条が開設され、それぞれの溝条内に導線とその周囲の絶縁被膜からなる前記サーチコイルが配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、それぞれのサーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定され、これが全ての分割領域で実施されて保磁力分布磁石の保磁力が特定されるものである。【００１２】
本発明の保磁力特定装置が特定対象とする保磁力分布磁石は、製造後の性能確認のために、磁石製造時、この磁石を内蔵したＩＰＭモータ製造時、このＩＰＭモータを内蔵した車両製造時のいずれかのタイミングにおける保磁力分布磁石や、車両の市場走行後などの任意の環境下に置かれた後でロータから取り出された保磁力分布磁石などである。また、この保磁力分布磁石としてはモータ用で保磁力分布のある永久磁石を挙げることができ、ネオジムに鉄とボロンを加えた３成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの２成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、鉄酸化物粉末を主原料としたフェライト磁石、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを原料としたアルニコ磁石などを挙げることができる。【００１３】
磁性体であるヨークの挿入空間に臨む端面に設けられるループ状の溝条とこの溝条内に配設されるサーチコイルの基数や各サーチコイルの包含する面積は、保磁力分布磁石の面積と、平均保磁力を特定したい分割領域面積（分割領域とはサーチコイルで囲まれた領域のことであり、本発明の保磁力特定装置によって当該各領域の平均保磁力を求めることができる。）などによって多様に変化するものであり、２つのループ状のサーチコイルを適用する場合は保磁力分布磁石が２つの分割領域に分割されてそれぞれの分割領域の減磁曲線が作成されるとともに各分割領域の平均保磁力が特定されることになり、３つのループ状のサーチコイルを適用する場合は３つの分割領域の減磁曲線が作成されるとともにそれらの平均保磁力が特定される。【００１４】
減磁曲線を作成するトレーサとしては、たとえばＢ−Ｈカーブトレーサを適用することができ、励磁コイルで発生された磁界が保磁力分布磁石に印加された際の保磁力分布磁石の磁化変化に基づく電圧値がサーチコイルで検出され、この電圧値がサーチコイルからＢ−Ｈカーブトレーサに内蔵された積分器に送信され、該磁化変化によって生じた電圧値が積分器で時間積分されて磁束密度が算定され、これに基づいて減磁曲線（Ｂ−Ｈカーブや４πＩ−Ｈカーブ）が作成される。【００１５】
また、この減磁曲線から特定された保磁力（Ｈｃｊ）は、各サーチコイルが対応する保磁力分布磁石の分割領域の平均保磁力となる。【００１６】
上記する保磁力特定装置を用いることにより、サーチコイルの基数やその分担面積を任意に調整することで、所望する範囲の分割領域ごとにその減磁曲線を作成し、その平均保磁力を特定することができ、もって、高精度に保磁力分布磁石の部位ごとの平均保磁力を特定することが可能となる。【００１７】
ここで、前記溝条の深さは１ｍｍ以下であるのが好ましい。【００１８】
本発明者等の磁場解析によれば、溝条の深さを１ｍｍ以下としてその内部に導線およびその周囲の絶縁被膜からなるサーチコイルを配設することで、保磁力分布磁石の材料特性値（Ｈｃｊ）に対して０．１％以内の誤差精度で対象エリアの保磁力を特定できることが実証されている。【００１９】
また、前記溝条の幅は０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。【００２０】
本発明者等の磁場解析によれば、溝条の幅を０．３ｍｍ以下とした場合でも、保磁力分布磁石の材料特性値（Ｈｃｊ）に対して０．１％以内の誤差精度で対象エリアの保磁力を特定できることが実証されている。【００２１】
以上より、溝条は深さが１ｍｍ以下で幅が０．３ｍｍ以下のものが望ましく、さらにその内部に配設されるサーチコイルの製造可能な寸法（絶縁被膜となるエナメル線や銅素材の導線などの寸法）を勘案すれば、たとえば深さが１ｍｍで幅が０．３ｍｍの溝条とするのがよい。【００２２】
さらに本発明による保磁力特定装置の好ましい実施の形態は、保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、ヨークに磁界を発生させる励磁コイルと、保磁力分布磁石に該磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、該磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサと、を少なくとも具備し、ヨークの前記挿入空間に臨む端面には、樹脂フィルムとその表面に導電性素材がループ状にパターニングされてなるサーチコイルが２以上配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、それぞれのサーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定され、これが全ての分割領域で実施されて保磁力分布磁石の保磁力が特定されるものである。【００２３】
既述するヨークの挿入空間に臨む端面に溝条が設けられた形態では、保磁力分布磁石が挿入空間に挿入されてこの表面がヨークの端面と密着した際に、保磁力分布磁石は磁性体（ヨーク）とエアギャップ（溝条）が交互に現れる密着面と当接することになり、パーミアンス（磁石の減磁曲線上での動作点のことで、この値が小さい程、反磁場（磁石内で磁石の磁化方向と逆向きに通る磁界）が大きくなる）が分布し易い。【００２４】
これに対して、本実施の形態の装置によれば、溝条を設ける代わりに、樹脂フィルムとその表面に導電性素材がループ状にパターニングされてなるサーチコイルが２以上配設されたものをヨークの挿入空間に臨む端面に設けたことで、これに密着する保磁力分布磁石の表面には均一素材の樹脂フィルム等が当接し、もって均一磁界を保磁力分布磁石に印加することが可能となる。そして、このことにより、パーミアンスを分布し難くすることができる。【００２５】
なお、上記する導電性素材（銅などの金属）のパターニングの形態は任意であり、印刷による形態やエッチングによる形態などを挙げることができる。【００２６】
上記する本発明の保磁力特定装置を、たとえば以下で示す保磁力分布磁石の保磁力特定方法に適用することができる。【００２７】
この保磁力分布磁石の保磁力特定方法は、保磁力分布磁石のうち、容易磁化方向に沿う方向で切断してできる平面内で保磁力が相違し、該平面においてその中心から外周側に向かって保磁力が大きくなる保磁力分布を呈している保磁力分布磁石において、該平面における任意箇所の保磁力を特定する保磁力分布磁石の保磁力特定方法であって、保磁力分布磁石の前記平面に対して容易磁化方向に延びる複数の分割領域を仮想的に設定し、該保磁力分布磁石を逆磁界付与装置に配設するとともにそれぞれの前記分割領域に対応した位置にサーチコイルを配し、それぞれのサーチコイルによる測定結果から各分割領域に固有の減磁曲線を作成する第１のステップ、作成されたそれぞれの前記減磁曲線から最低保磁力：Ｈｍｉｎと平均保磁力：Ｈｃｊを特定し、かつ、分割領域の中心位置をｘ１とし、中心位置から左右の外周側に保磁力を特定したい位置：±ｘ２、±ｘ３を設定する第２のステップ、以下（１）〜（３）の仮定事項を利用して分割領域の中心から外周側への距離をＸ軸とし、各距離における保磁力をＹ軸とした座標系にて保磁力分布グラフを作成する第３のステップ、（１）保磁力分布グラフにおいて、中心位置：ｘ１における保磁力：Ｈｘ１を最低保磁力：Ｈｍｉｎとする、（２）位置：±ｘ２、±ｘ３それぞれの保磁力をＨ−ｘ２、Ｈ＋ｘ２、Ｈ−ｘ３、Ｈ＋ｘ３とした際に、（Ｈ−ｘ３＋Ｈ−ｘ２＋Ｈｘ１＋Ｈ＋ｘ２＋Ｈ＋ｘ３）／５＝平均保磁力：Ｈｃｊとする、（３）Ｈ＋ｘ２−Ｈｘ１＝Ｈ＋ｘ３−Ｈ＋ｘ２とする、前記分割領域ごとに特定される前記保磁力分布グラフを利用して、保磁力分布磁石内の前記平面内における任意の位置における保磁力を特定する第４のステップからなるものである。【００２８】
この保磁力特定方法は、保磁力分布磁石を容易磁化方向で切断した際の平面、すなわち、この磁石がロータスロット内に配設された際にこのスロット軸に対して直交する方向で磁石を切断した際の断面（平面）において、その中心から外周側に向かって保磁力が大きくなる保磁力分布を呈している保磁力分布磁石の平面内における任意位置の保磁力を精緻に特定することのできる保磁力特定方法である。【００２９】
平面視が矩形の保磁力分布磁石に関して言えば、上記する平面において、その一側がステータ側の側面となり、これに対向する他側がロータ中央側の側面となる。【００３０】
一般に、焼結されてできた永久磁石に対して、その表面からジスプロシウムやテルビウム等の磁石保磁力を高める重希土類元素が粒界拡散されるため、磁石の外周から中心に向かって保磁力が低減する保磁力分布磁石となる。【００３１】
したがって、直方体形状の永久磁石であっても、これを高さ方向の任意レベルで切断してできる平面における保磁力の分布状態はどのレベルで切断してもほぼ同程度の傾向、すなわち、平面における中心から外周側に向かって同心状に保磁力が高くなる傾向を示すと言ってよい。【００３２】
そこで、ジスプロシウム等が粒界拡散されてできた保磁力分布磁石をある高さレベルで切断してできる平面において、この平面内における保磁力分布を特定し、これを磁石の高さ方向に展開することで３次元的に任意の位置（任意の高さの平面内における任意の位置）での保磁力を特定することも可能となる。【００３３】
まず、第１のステップにおいて、保磁力分布磁石の前記平面に対して容易磁化方向に延びる複数の分割領域を仮想的に設定し、該保磁力分布磁石を本発明の保磁力特定装置に配設するとともに、それぞれの前記分割領域に対応した位置にサーチコイルを配し、それぞれのサーチコイルによる測定結果からそれぞれの分割領域に固有の減磁曲線を作成する。【００３４】
たとえば平面視矩形の磁石平面に対して容易磁化方向に沿う帯状の分割領域を仮想的に設定することにより、この磁石平面を複数の帯状領域に仮に分割する。この容易磁化方向とはたとえば、既述するように当該保磁力分布磁石がロータスロット内に配設された際に、ロータ中心側からステータ側に向かう方向である。【００３５】
本発明の保磁力特定装置を使用して、被特定対象である保磁力分布磁石に外部の逆磁界をかけて減磁させていき、保磁力座標と残留磁束密度（磁化）座標からなる座標系（の第二象限）に減磁曲線を作成できる。【００３６】
この特定方法では上記する仮想的に分割された分割領域ごとにサーチコイルを配設し、各サーチコイルに対応する分割領域の減磁曲線を作成する。【００３７】
なお、上記する平面において５つの分割領域が形成される場合を例示すると、その中央の分割領域の保磁力が低く、これに隣接する上下の分割領域は同程度に保磁力が高くなり、さらにこれらに隣接する上下の分割領域は同様に同程度に保磁力がさらに高くなる傾向を示す。すなわち、中央の分割領域をＢＡ１、これに隣接する容易磁化方向に対して垂直方向の上下の分割領域をＢＡ２，３、さらにこれらに隣接する上下の分割領域をＢＡ４，５とした際に、保磁力の大小は、ＢＡ１＜ＢＡ２＝ＢＡ３＜ＢＡ４＝ＢＡ５となる。【００３８】
したがって、この実施の形態では、中央の分割領域に対応する位置（ＢＡ１）と、たとえばこれに隣接する上方の分割領域（ＢＡ２）とさらにこれに隣接する上方の分割領域（ＢＡ４）の合計３箇所にサーチコイルを設けておけばよい（ＢＡ３、ＢＡ５の減磁曲線はそれぞれ、ＢＡ２、ＢＡ４のそれを使用できる）。【００３９】
次に、第２のステップとして、作成されたそれぞれの前記減磁曲線から最低保磁力：Ｈｍｉｎと平均保磁力：Ｈｃｊを特定し、かつ、分割領域の中心位置をｘ１とし、その左右の外周側に保磁力を特定したい位置：±ｘ２、±ｘ３を設定する。より具体的には、中心位置：ｘ１から、そのステータ側へ＋ｘ２、＋ｘ３が設定されるとともに、ロータ中央側へも同様に−ｘ２、−ｘ３が設定され、各分割領域において、５箇所の平面位置（ｘ１、±ｘ２、±ｘ３）が設定されることになる。【００４０】
ここで、作成された減磁曲線から、残留磁束密度が低下する変曲点（もしくは、最大磁束密度から数％減磁した時点）の保磁力をもって最低保磁力とすることができ、さらに減磁して当該減磁曲線が保磁力座標と交わる点をもって平均保磁力とすることができる。【００４１】
たとえば３つのサーチコイルにて３つの分割領域の減磁曲線を作成した場合には、それぞれの減磁曲線ごとに最低保磁力と平均保磁力が設定される。【００４２】
中心位置：ｘ１における保磁力が最も小さく、位置±ｘ２、±ｘ３と分割領域の左右の外周側に向かって保磁力が大きくなることは言うまでもない。【００４３】
次に、第３のステップとして、以下（１）〜（３）の仮定事項を利用して分割領域の中心から外周側への距離をＸ軸とし、各距離における保磁力をＹ軸とした座標系に保磁力分布グラフを作成する。ここで、３つの仮定事項とは、（１）保磁力分布グラフにおいて、中心位置：ｘ１における保磁力：Ｈｘ１を最低保磁力：Ｈｍｉｎとする、（２）位置：±ｘ２、±ｘ３それぞれの保磁力をＨ−ｘ２、Ｈ＋ｘ２、Ｈ−ｘ３、Ｈ＋ｘ３とした際に、（Ｈ−ｘ３＋Ｈ−ｘ２＋Ｈｘ１＋Ｈ＋ｘ２＋Ｈ＋ｘ３）／５＝平均保磁力：Ｈｃｊとする、（３）Ｈ＋ｘ２−Ｈｘ１＝Ｈ＋ｘ３−Ｈ＋ｘ２とする、からなる。【００４４】
ここで、Ｈ−ｘ３とＨ＋ｘ３、Ｈ−ｘ２とＨ＋ｘ２は、中心位置から同距離にある保磁力であることからそれぞれの値は等しい。【００４５】
したがって、実質的に変数はＨ＋ｘ２とＨ＋ｘ３となり、上式（２）、（３）からＨ＋ｘ２とＨ＋ｘ３が特定される。【００４６】
また、（１）にて設定される、中心位置：ｘ１における保磁力：Ｈｘ１＝Ｈｍｉｎを勘案して、分割領域の中心から外周側への距離をＸ軸とし、各距離における保磁力をＹ軸としたＸ−Ｙ座標系において一次関数（たとえばＨ＝ｋｘ＋Ｈｍｉｎ（ｘは中心からの距離））の保磁力分布グラフが作成できる。
【発明の効果】
【００４７】
以上の説明から理解できるように、本発明の保磁力特定装置によれば、保磁力分布磁石を破壊することなく、任意にエリア分けされた分割領域ごとの減磁曲線を作成することができ、かつそれぞれの平均保磁力を精度よく特定することができ、もって保磁力分布磁石の分布する保磁力を高精度で特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の保磁力特定装置の一実施の形態を説明した模式図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【図３】（ａ）は図１のIII部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）に対応した図であってサーチコイルの配設形態の他の実施の形態を示した図である。
【図４】本発明の保磁力特定装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【図５】本装置にて得られる励磁磁界（横軸）と、サーチコイルにて得られる磁石の磁化変化（縦軸）を表す図である。
【図６】溝条の溝深さを変化させ、各溝深さの溝条を具備する装置から求められる磁石保磁力と磁石材料特性値から特定される保磁力との差に関する磁場解析結果を示すグラフである。
【図７】溝条の溝幅を変化させ、各溝幅の溝条を具備する装置から求められる磁石保磁力と磁石材料特性値から特定される保磁力との差に関する磁場解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例では、保磁力分布磁石を３つの分割領域に仮に分割して各分割領域の減磁曲線を作成し、平均保磁力を特定する実施の形態を示しているが、この分割領域の数は２つ、４つ以上などであってもよいことは勿論のことである。
【００５０】
図１は本発明の保磁力特定装置の一実施の形態を説明した模式図であり、図２は図１のII−II矢視図であり、図３ａは図１のIII部の拡大図である。
【００５１】
図示する保磁力特定装置１０は、保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石Ｍが挿入される挿入空間１ａを具備する平面視が略Ｃの字状のヨーク１と、ヨーク１に磁界を発生させる（磁気流れＸ方向）励磁コイル２と、励磁コイル２に電流を通電する不図示の電源と、保磁力分布磁石Ｍに磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイル３と、この磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサ４（Ｂ−Ｈカーブトレーサ）とから大略構成されている。
【００５２】
ヨーク１の挿入空間１ａに臨む端面１ｂには図２で示す平面図から明らかなように３つのループ状の溝条１ｃ，１ｃ，１ｃが開設され、それぞれの溝条１ｃ内には銅製の導線３ａとその周囲の絶縁被膜３ｂからなるサーチコイル３が配設されている。
【００５３】
保磁力分布磁石Ｍにおいて各サーチコイル３には対応する保磁力分布磁石の分割領域Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が規定され、各サーチコイル３から延びる導線はトレーサ４内に内蔵される積分器４ａに繋がっている。
【００５４】
励磁コイル２で発生された磁界が保磁力分布磁石Ｍに印加されると、保磁力分布磁石Ｍ内で磁化変化が生じ、この磁石変化に基づく電圧値がサーチコイル３で検出される。
【００５５】
検出された電圧値はサーチコイル３からに内蔵された積分器に送信され、積分器４ａで時間積分されて磁束密度が算定され、これに基づいて分割領域Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３（各サーチコイルで囲まれた領域）ごとの減磁曲線（Ｂ−Ｈカーブや４πＩ−Ｈカーブ）が作成される。
【００５６】
作成された分割領域Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ごとの減磁曲線から特定される保磁力（Ｈｃｊ）は、各分割領域における平均保磁力となる。
【００５７】
ここで、端面１ｂに開設されるループ状の溝条１ｃの溝深さｈと溝幅ｗ（図３ａ参照）に関しては、後述する磁場解析結果より、溝深さｈは１ｍｍ以下、溝幅ｗは０．３ｍｍ以下とするのが好ましく、さらにその内部に配設されるサーチコイルの製造可能な寸法（絶縁被膜となるエナメル線や銅素材の導線などの寸法）を勘案すれば、たとえば深さが１ｍｍで幅が０．３ｍｍの溝条とするのがよい。なお、同図において、溝条１ｃ内にはサーチコイル３が収容され、その上部（保磁力分布磁石側）にはエアギャップＡが形成されている。
【００５８】
また、コイルの配設形態は図３ａ以外にも、図３ｂで示すように、一つ溝条１ｃ内に２つのコイル３をラップさせるようにして収容する形態であってもよい。
【００５９】
ここで、被特定対象である保磁力分布磁石Ｍは、たとえばＩＰＭモータを構成する不図示のロータ内に埋設される焼結永久磁石の表面からジスプロシウムやテルビウムなどを粒界拡散等しながら保磁力が所望に分布する態様で形成された磁石である。そして、この永久磁石としては、ネオジムに鉄とボロンを加えた３成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの２成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、鉄酸化物粉末を主原料としたフェライト磁石、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを原料としたアルニコ磁石などがある。
【００６０】
保磁力特定装置１０を用いることで、保磁力分布磁石を破壊等することなく、当該保磁力分布磁石を任意にエリア分けしてできる分割領域ごとの減磁曲線を作成することができ、かつ分割領域ごとの平均保磁力を精度よく特定することができ、これを全ての分割領域で実施することで保磁力分布磁石の保磁力を分割領域ごとに精度よく特定することが可能となる。
【００６１】
図４は、本発明の保磁力特定装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【００６２】
図示する保磁力特定装置１０Ａは、ヨーク１の挿入空間１ａに臨む端面１ｂにおいて、樹脂フィルム５ａの表面に導電性素材がループ状にパターニングされてなる３つのサーチコイル３Ａ，３Ａ，３Ａが配設され、さらにこれらサーチコイル３Ａを樹脂フィルム５ａとともに挟持する別途の樹脂フィルム５ｂが配設されたものであり、保磁力分布磁石Ｍにおいて３つのサーチコイル３Ａ，３Ａ，３Ａのそれぞれが対応する分割領域Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が規定され、それぞれのサーチコイル３Ａにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されるようになっている。
【００６３】
ここで、銅などの導電性素材のパターニング形態としては、印刷による形態やエッチングによる形態などを挙げることができる。
【００６４】
図１で示す保磁力特定装置１０では、保磁力分布磁石Ｍが挿入空間１ａに挿入されてこの表面がヨーク１の端面１ｂと密着した際に、保磁力分布磁石Ｍは磁性体（ヨーク１）とエアギャップＡ（溝条１ｃ）が交互に現れる密着面に当接することになり、パーミアンスが分布し易くなってしまう。
【００６５】
そこで、保磁力特定装置１０Ａを適用することにより、溝条を設ける代わりに、樹脂フィルム５ａ，５ｂとその表面に導電性素材がループ状にパターニングされてなる３つのサーチコイル３Ａ，３Ａ，３Ａが配設されたものをヨーク１の端面１ｂに設けたことで、これに密着する保磁力分布磁石Ｍの表面には均一素材の樹脂フィルム５ｂが当接することとなり、もって均一磁界を保磁力分布磁石Ｍに印加することが可能となる。そして、このことによってパーミアンスを分布し難くすることができる。
【００６６】
[磁場解析とその結果]
本発明者等は、図１で示す保磁力特定装置１０において、溝条の最適な溝深さ範囲と溝幅範囲を特定するための磁場解析をおこなった。
【００６７】
解析条件としては、励磁コイルのターン数を１４０、励磁コイルへの印加電流を０．１Ａ／ステップで印加したい磁界に到達するまで印加し（本装置にて得られる励磁磁界（横軸）と、サーチコイルにて得られる磁石の磁化変化（縦軸）を表す図５参照）、磁石印加磁界として解析にて入力する磁石の保磁力（Ｈｃｊ）以上の磁界値を設定した（図５参照）。
【００６８】
最適な溝深さ範囲を特定する解析では、溝幅を０．３ｍｍに設定して溝深さを０ｍｍ〜７ｍｍまで変化させ、各溝深さの溝条を具備する装置から求められる磁石保磁力を求めるとともに、求められた磁石保磁力と磁石材料特性値から特定される保磁力（真値）との差を求め、その結果を図６に示している。
【００６９】
一方、最適な溝幅範囲を特定する解析では、溝深さを０．８ｍｍに設定して溝幅を０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍまで変化させ、各溝幅の溝条を具備する装置から求められる磁石保磁力を求めるとともに、求められた磁石保磁力と磁石材料特性値から特定される保磁力（真値）との差を求め、その結果を図７に示している。
【００７０】
なお、図６，７ともに、磁石の中央および端部に位置する２箇所のサーチコイルにて保磁力（真値）との差を求めている。なお、磁石の中央とは、たとえば図１で示す保磁力分布磁石Ｍのうちの中央の分割領域Ｍ２のことであり、磁石の端部とは、同図１で示す分割領域Ｍ１もしくは分割領域Ｍ３のことである。
【００７１】
図６より、溝深さに関しては１ｍｍを超えると磁石材料特性値との差が増加する傾向を呈し、溝深さ１ｍｍがその変曲点となっていることが実証されており、この結果を踏まえて最適な溝深さ範囲を１ｍｍ以下に規定した。
【００７２】
一方、図７より、溝幅に関しては０．３ｍｍを超えると磁石材料特性値との差が顕著に増加する傾向を呈し、溝幅０．３ｍｍがその変曲点となっていることが実証されており、この結果を踏まえて最適な溝幅範囲を０．３ｍｍ以下に規定した。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１…ヨーク、１ａ…挿入空間、１ｂ…挿入空間に臨む端面、１ｃ…溝条、２…励磁コイル、３，３Ａ…サーチコイル、３ａ…導線、３ｂ…絶縁被膜、４…トレーサ、４ａ…積分器、５ａ，５ｂ…樹脂フィルム、１０，１０Ａ…保磁力特定装置、Ｍ…保磁力分布磁石（永久磁石）、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…分割領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保磁力が部位ごとに異なる保磁力分布磁石が挿入される挿入空間を具備するヨークと、該ヨークに磁界を発生させる励磁コイルと、保磁力分布磁石に該磁界が印加された際の磁化変化を検出するサーチコイルと、該磁化変化によって生じた電圧値に基づいて減磁曲線を作成するトレーサと、を少なくとも具備し、
ヨークの前記挿入空間に臨む端面には２以上のループ状で深さが１ｍｍ以下、幅が０．３ｍｍ以下の溝条が開設され、それぞれの溝条内に導線とその周囲の絶縁被膜からなる前記サーチコイルが配設されて、保磁力分布磁石において２以上のサーチコイルのそれぞれが対応する分割領域が規定され、
それぞれのサーチコイルにて検出された磁化変化による電圧値がトレーサに送信されて対応する分割領域の減磁曲線が作成されるとともに平均保磁力が特定され、これが全ての分割領域で実施されて保磁力分布磁石の保磁力が特定される保磁力特定装置。
【国際調査報告】
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