(57)【要約】【課題】  巻線スペースを確保すると共に、着磁効率を低下させることなく漏れ磁束を防止することができる、小型で高磁束を発生するロータ用磁石着磁装置およびモータを提供する。【解決手段】  着磁ヨーク２と着磁ヨーク巻線５を備え、着磁ヨーク巻線５に通電して着磁ヨーク２の磁極面の内側に空隙を介して対向配置されるロータ７の磁石材１１を着磁する着磁装置１において、着磁ヨークのティース３の数をロータ７の磁極数よりも少なくし、磁石材１個を着磁するために使用される、互いに隣接する２つのティースの成す角度θを３６０度／極数＜θとする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に沿って設けた複数のティースに着磁ヨーク巻線を備えてなる円筒状の着磁ヨークを配置し、該ティースの内側に空隙を介してロータ磁石を対向配置させ、前記着磁ヨーク巻線に通電することにより前記ロータ磁石を着磁するロータ用磁石着磁装置において、
前記着磁ヨークのティースの数が、前記ロータ磁石の極数よりも少ないことを特徴とするロータ用磁石着磁装置。
【請求項２】
前記着磁ヨークは、前記ティースを２個備えた略馬蹄形状からなる部位を少なくとも１組有していることを特徴とする請求項１記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項３】
前記着磁ヨークは、円筒の一部を軸方向に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に前記略馬蹄形状からなる部位を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項４】
前記着磁ヨークは、円筒の一部を軸方向に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に前記略馬蹄形状からなる部位を設けてあり、
当該円筒の前記分割鉄心を除いた残りの部位を非磁性体で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項５】
少なくとも前記ロータ磁石を１個着磁するために使用されると共に、互いに隣り合う前記ティース２個の成す角度θを３６０度／極数＜θとすることを特徴とする請求項２に記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項６】
前記着磁ヨークのティースがテーパ形状となっていることを特徴とする請求項２または５に記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項７】
前記着磁ヨーク巻線への通電と未着磁の前記ロータ磁石を磁界発生位置に移動させる操作を交互に繰り返して、すべての前記ロータ磁石に着磁を行うことを特徴とする請求項１に記載のロータ用磁石着磁装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータ用磁石着磁装置によって着磁されたロータ用磁石を備えることを特徴としたモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型モータのロータに設けた磁石を着磁するためのロータ用磁石着磁装置およびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子に複数の回転子磁石を埋め込んだＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータが知られている。
図８はＩＰＭモータのロータの正断面図である。図において、７はロータ、８はシャフト、９はロータコア、１０は磁石材、１２は磁石挿入穴、１４は空気穴、Ｂは配向方向を示している。ＩＰＭモータのロータ磁石を着磁する場合、予め着磁した磁石をロータコアの磁石挿入穴１２に挿入するか、未着磁の磁石材を磁石挿入穴１２に挿入後、専用の着磁装置を用いて着磁されている。予め着磁した磁石を挿入する場合、磁石の吸引・反発力や、磁石表面の鉄粉の付着によって挿入困難となるため、このような問題を解決する方策として、未着磁状態の磁石材を挿入したロータを着磁装置に設置して着磁を行うようにしている。
図９は第1従来技術のロータ用磁石着磁装置の正断面図であって、図８のロータを装着した状態を示したものである。図８において、ロータ７の未着磁状態の磁石材１０はロータコア９の磁石挿入穴１２に埋め込まれている。磁石材１０は着磁後、配向方向Ｂを有し、ロータ７は１０極ロータとなる。また、図９において、着磁ヨーク２は、着磁ヨーク巻線５に通電したときに発生する磁束の磁路を形成する。ティース３から発生した磁束Ａはロータコア９に入り、磁石材１０を通過することで着磁される。
一方、第２の従来技術として、磁束を有効に利用するために、隣接する磁石には同時に着磁を行わないような着磁方法が提案されている（例えば、特許文献１に記載）。
図１０は第２従来技術の着磁装置の正断面図である。図において１１は着磁対象の磁石材であり、１３は着磁対象の磁石材１１に隣接する着磁対象外の磁石材である。磁石材１１の着磁時には磁石材１３に着磁せず、磁石材１１の着磁終了後に、磁石材１３を磁束発生位置に移動し、再度、着磁ヨーク巻線に通電することで磁石材１３が着磁される。この作業をすべての磁石材が着磁されるまで繰り返される。このように、隣接する磁石材には同時に着磁を行わず、磁束を有効に利用した着磁を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０４５５６号公報（第９頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図９に示す第１従来技術の着磁装置では、一つのティースから発生する磁束がそのティースと隣り合うティースに分岐し、磁石材を通過する磁束量がティースから発生する磁束量の半分以下となるため、着磁に必要な磁束が不足するという問題がある。また、図１０に示す第２従来技術の着磁装置では、磁束を発生するティースに隣接するティースに漏れ磁束Ａ’が発生し、着磁効率が低下する問題がある。
さらに、例えば、磁石材がロータコアの中心部まで埋め込まれていたり、図８に示すように、ロータコア内部に漏れ磁束を防止するための空気穴１４が設けられる場合、着磁に必要な磁束がロータコア中心部近くの磁石材まで届かず、完全に着磁することができない箇所ができることがある。このような場合、磁束量を増加させるために、着磁巻線の巻数を増加させる、もしくは着磁電流値を上げる必要がある。
通常、従来の着磁装置はロータの極数と同数のティースを備えているため、巻線スペースが極数によって決まり、極数の増加に従い巻線スペースが狭くなるので、着磁ヨーク巻線の巻数を増加させることが困難であった。また、着磁電流値を上げる場合にも、着磁ヨーク巻線の線径を太くしなければならないため、巻線スペースを確保するためには着磁装置のサイズを大きくしなければならないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、巻線スペースを確保すると共に、着磁効率を低下させることなく漏れ磁束を防止することができる、小型で高磁束を発生するロータ用磁石着磁装置およびモータ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】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円周方向に沿って設けた複数のティースに着磁ヨーク巻線を備えてなる円筒状の着磁ヨークを配置し、該ティースの内側に空隙を介してロータ磁石を対向配置させ、前記着磁ヨーク巻線に通電することにより前記ロータ磁石を着磁するロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨークのティースの数が、前記ロータ磁石の極数よりも少ないことを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨークは、前記ティースを２個備えた略馬蹄形状からなる部位を少なくとも１組有していることを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨークは、円筒の一部を軸方向に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に前記略馬蹄形状からなる部位を設けたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨークは、円筒の一部を軸方向に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に前記略馬蹄形状からなる部位を設けてあり、当該円筒の前記分割鉄心を除いた残りの部位を非磁性体で構成したことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のロータ用磁石着磁装置において、少なくとも前記ロータ磁石を１個着磁するために使用されると共に、互いに隣り合う前記ティース２個の成す角度θを３６０度／極数＜θとすることを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項２または５に記載のロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨークのティースがテーパ形状となっていることを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のロータ用磁石着磁装置において、前記着磁ヨーク巻線への通電と未着磁の前記ロータ磁石を磁界発生位置に移動させる操作を交互に繰り返して、すべての前記ロータ磁石に着磁を行うことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータ用磁石着磁装置によって着磁されたロータ用磁石を備えるモータを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、巻線スペースを広くすることができ、着磁装置の発生する磁束を増加することができる。
請求項２に記載の発明によると、巻線スペースを広くすることができ、着磁装置の発生する磁束を増加することができるとともに、着磁に必要でない漏れ磁束を低減することができる。
請求項３に記載の発明によると、一度に複数個の磁石に着磁することができるので、着磁時間を短縮することができる。
請求項４に記載の発明によると、漏れ磁束を防止し、かつ着磁ヨークの位置を正確に固定することができるので、着磁のばらつきを抑えることができる。
請求項５に記載の発明によると、巻線スペースを広くすることができ、着磁装置の発生する磁束を増加することができる。
請求項６に記載の発明によると、着磁ヨークの磁気飽和を緩和し、着磁装置の発生する磁束量を増加することができる。
請求項７に記載の発明によると、着磁ヨーク巻線への通電とロータの回転の定型的な繰り返し作業で、すべてのロータ磁石に着磁することができる。
請求項８に記載の発明によると、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータ用磁石着磁装置によって得られる効果を有するロータ用磁石を備えたモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施例を示すロータ用磁石着磁装置の断面図
【図２】本発明の第２実施例を示すロータ用磁石着磁装置の部分正断面図
【図３】本発明の第４実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図
【図４】本発明の第５実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図
【図５】本発明の第６実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図
【図６】着磁ヨークの打ち抜き形状を示す電磁鋼板の平面図であって、（a）はリング形状、（b）は馬蹄形状をしたもの
【図７】本発明の第７実施例を示す着磁装置の正断面図であって、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ通電１回目から５回目目までの着磁過程を順番に示したもの
【図８】ＩＰＭモータのロータの正断面図
【図９】第１従来技術のロータ用磁石着磁装置の正断面図であって、図８のロータを装着した状態を示したもの
【図１０】第２従来技術のロータ用磁石着磁装置の正断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の第１実施例を示すロータ用磁石着磁装置の断面図である。
図１に示される本発明の着磁装置１において、基本的に着磁ヨーク２と着磁ヨーク巻線５から構成されると共に、着磁ヨーク２の円周方向に沿って設けた複数のティース３に着磁ヨーク巻線５が集中巻される構成は従来技術と同じである。
本発明が従来技術と異なる点は、図１において、着磁ヨーク２のティース３の数を、着磁対象となるロータ７の磁石材１０の数よりも少なくし、巻線スペースを広くすることで、巻数を増加させる点にある。また、図１に示すように着磁ヨーク２は、該ヨークに隣り合う２個のティース３を組み合わせてちょうど略馬蹄形状から構成される部位（図１におけるＳ）１組としたものを機械角で１８０度異なる位置に２つ対向配置したものとなっている。
ここで、図６は着磁ヨークの打ち抜き形状を示す電磁鋼板の平面図を表わしており、当該着磁ヨーク２は図６（a）に示すような電磁鋼板２１から板２２を打ち抜き、打ち抜き後の板２２を積層することで製造され、当該打ち抜き後の積層板より得られる着磁ヨーク２におけるティース３とティース３間に形成されたスロット４により、磁極を構成する。
次に着磁方法について説明する。
図１において、着磁ヨーク２の磁極面の内側に空隙を介してロータ７を設置し、着磁ヨーク巻線５に通電することで磁束を発生し、磁石材１０を着磁する。着磁ヨーク巻線５への通電について、２つのティースを１組の磁極として構成し、磁石材を図８に示す配向方向Ｂの向きに磁化するように通電を行う。図中の通電方向Ｃ１の印は電流が紙面手前から奥へ向かう方向を、通電方向Ｃ２の印はＣ１と逆向きの方向を示す。この場合、磁束Ａは矢印の方向に流れ、着磁対象の磁石材１１が着磁される。
従来の着磁ヨークは、図９あるいは図１０に示したように、ロータの極数と同数のティースが円周方向に等間隔に配置されているため、隣り合うティースの成す角度は３６０度／極数となる。このため、スロット４のスペースが極数によって制限され、ターン数を増加することが困難となる。特に、極数が多くなるほど、巻線スペースが狭くなるため、巻数を増やすことができず、着磁が困難となる。
これに対して、本発明はスロットスペースを広げるために、ティースの数をロータの極数よりも少なくし、ティース３を傾け、隣り合うティースの成す角度を３６０度／極数よりも大きくしている。さらに、着磁に必要のないティースを省略することで、漏れ磁束を低減することができる。
着磁ヨークの磁極数に関して、着磁時に発生する回転力を防止するために、一度に着磁する磁石の個数を偶数個とし、円周方向に時計回りと反時計回りの方向に着磁するそれぞれの磁石の個数が等しくなるように磁極数を決めるのが望ましい。そこで、本実施例では着磁ヨークの磁極を２極としている。
【実施例２】
【００１０】
図２は、本発明の第２実施例を示すロータ用磁石着磁装置の部分正断面図である。
図において、第２実施例が第１実施例と異なる点は、着磁ヨーク２は円周上に１磁極（２ティース分）だけ分断した、略馬蹄形状となっている。具体的には、第１実施例に示した着磁ヨークに対して、円筒の一部を軸方向（紙面と直角方向）に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に該馬蹄形状からなる部位を設けたものとなっている。なお、この着磁ヨーク２は図６（ｂ）に示すような電磁鋼板２１を打ち抜いた板２２を、積層することで製造される。
第２実施例は上記構成にしたので、第１実施例の着磁ヨークよりも電磁鋼板を有効に使用することができる。また、磁極の周りに磁性体が存在しないので、漏れ磁束を防止することができる。
【実施例３】
【００１１】
第３実施例では、第１実施例および第２実施例と異なる点は、図２の着磁ヨークを図示しないハウジング内に円周方向に複数個配置し、モールドすることで製造される点である。
第３実施例は上記構成にしたので、１度の通電で、同時に複数個のロータ磁石に着磁することができるので、着磁時間を短縮ことができる。
【実施例４】
【００１２】
図３は本発明の第４実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図である。
図において、６は非磁性体である。
第４実施例が第１実施例乃至第３実施例と異なる点は、第１実施例のような全周ヨーク形状に替えて、着磁ヨーク２は、円筒の一部を軸方向に沿って分割してなる部分円筒状の鉄心で構成すると共に、当該分割鉄心に略馬蹄形状からなる部位を設けてあり、当該円筒の前記分割鉄心を除いた残りの部位を非磁性体６で構成した点である。ここで具体的には、該部分円筒状鉄心は、着磁ヨーク２を円周方向に１８０度異なる対称位置に２個配置し、当該着磁ヨーク２の間に２個の非磁性体６を挟む構成にしたものである。また、磁着ヨーク２と非磁性体６は一体でハウジング（図示せず）内に収め、モールドすることで着磁装置が構成される。
第４実施例は上記構成にしたので、着磁ヨークの磁極位置を正確に固定することができるため、着磁ムラを防止することができる。また、ヨーク部２以外には非磁性体を使用するので、漏れ磁束を防止することができる。
【実施例５】
【００１３】
図４は本発明の第５実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図である。
図４において、３はティースである。
第５実施例が第４実施例と異なる点は、ロータ磁石１極分を着磁するために使用される、互いに隣接する２つのティースの成す角度θを３６０度／極数よりも大きくした点である。
第５実施例は上記構成にしたので、第４実施例と比べてティースをロータ磁石に対して傾けることで、巻線スペースを広げ、巻数を増加することができる。
例えば、図２や図３に示す着磁ヨークのように２つのティースの成す角度を３６０度／極数とすると、巻線は４ターンしか巻くことができないが、図４に示す着磁ヨークのように巻線スペースを広げと巻線を７ターンまで巻くことができる。
【実施例６】
【００１４】
図５は本発明の第６実施例を示すロータ用磁石着磁装置の正断面図である。
図において、第６実施例が第５実施例と異なる点は、ティース３がテーパ形状をしており、巻線が可能な範囲内でティース幅を広くした点である。
第６実施例は上記構成にしたので、高磁束密度下でのティースの磁気飽和を緩和することができ、磁束を増加させることができる。
着磁ヨーク巻線の巻数を増加すると、インダクタンスが増加し、電圧降下が大きくなるため、ある巻数以上になると着磁電流が減少する。そこで、本実施例ではターン数を増加して磁束を上げる代わりに、着磁ヨークの磁気飽和を緩和することで、磁束を増加させる。
テーパの角度と２つのティースの成す角度の最適値は、磁界解析を用いて着磁ヨークの飽和と着磁ヨーク巻線のインダクタンスを計算することで決定される。
【実施例７】
【００１５】
図７は本発明の第７実施例を示す着磁装置の正断面図であって、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ通電１回目から５回目目までの着磁過程を順番に示したものである。
図において、１１は着磁対象の磁石材であり、ハッチングされた磁石材は矢印Ｄの方向に着磁されている。着磁装置において、ロータ磁石は着磁ヨークにより通電１回目から５回目目にかけて着磁されるが、通電終了後、矢印Ｅの方向に磁石材２個分だけロータ７を回転させ、未着磁の磁石材に着磁を行う。手作業、もしくは機械による自動化システムにより、全ての磁石材が着磁されるまでこの作業を繰り返す。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
ＩＰＭモータ以外の永久磁石型モータのロータ磁石に着磁する場合でも磁束の与え方はＩＰＭモータの場合と同様であるので、あらゆる永久磁石型モータのロータ磁石を着磁する際にも利用することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１    着磁装置
２    着磁ヨーク
３    ティース
４    スロット
５    着磁ヨーク巻線
６    非磁性体
７    ロータ
８    シャフト
９    ロータコア
１０  磁石材（ロータ用磁石）
１１  着磁対象の磁石材
１２  磁石挿入穴
１３  着磁対象外の磁石材
１４  空気穴
２１  電磁鋼板
２２  打ち抜き後の板
Ａ    磁束
Ａ’  漏れ磁束
Ｂ    配向方向
Ｃ１  紙面手前から奥へ向かう方向
Ｃ２  紙面奥から手前へ向かう方向
Ｄ    磁化方向
Ｅ    通電後のロータの移動方向
Ｓ    略馬蹄形状の部位
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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