(57)【要約】【課題】所定の着磁電流において、モータに必要な逆起電圧を満足して、コギングトルクを低減することが可能なマグネットの着磁装置および着磁方法を提供する。【解決手段】円環状のマグネットを円筒状の着磁ヨークに挿入して、着磁ヨークに電流を加えて着磁ヨークの中心から周方向外側に向いて貫く磁束により前記円環状のマグネットに２ｎ極（ｎは１以上の整数）の磁極を形成する着磁装置と前記円筒状の着磁ヨークに挿入されたマグネット外周面部の各磁極の略中心部に配置された円柱もしくは、円弧状の磁性体と前記磁性体を配置してマグネットを着磁する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁コイルが設けられた円筒状の着磁ヨークとその周囲に２ｎ（ｎは１以上の整数）個の着磁柱を配置した着磁装置の前記円筒状着磁ヨークに前記円環状マグネットを挿入し、
前記着磁コイルに電流を加えて、前記円環状マグネットに前期着磁柱と等しい個数の磁極を形成する着磁方法において、
前記円環状マグネット外周面部の各磁極の略中心部に配置された着磁柱の周方向幅が、電気角度で１４０度以下であることを特徴とする円環状のマグネットの着磁方法。
【請求項２】
着磁コイルが設けられた円筒状着磁ヨークとその周囲に２ｎ（ｎは１以上の整数）個の着磁柱を配置した着磁装置の前記円筒状着磁ヨークに円環状マグネットを挿入し、
前記着磁コイルに電流を加えて、前記円環状マグネットに前記着磁柱と等しい個数の磁極を形成する着磁方法において、
前記円筒状の着磁ヨークに挿入されたマグネット外周面に各磁極の略中心部に対抗した部分に所定の隙間を保ち配置された各着磁柱が繋がっており、着磁柱が電気角度で１４０度以下の範囲内に配置されていることを特徴とした円環状のマグネットの着磁方法。
【請求項３】
着磁コイルが設けられた円筒状着磁ヨークとその周囲に２ｎ（ｎは１以上の整数）個の着磁柱を配置した着磁装置。
【請求項４】
前期着磁柱が着磁ヨークの中心から径方向に移動可能である請求項３に記載の円環状のマグネットの着磁装置。
【請求項５】
請求項１及び請求項２に記載の着磁方法により着磁された円環状のマグネットを搭載したブラシレスモータ。
【請求項６】
請求項３及び請求項４に記載の着磁装置により着磁された円環状のマグネットを搭載したブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータのロータとして使用する円環状のマグネットに係わり、より具体的には、この円環状のマグネットを着磁する装置およびその方法に関するものである。より詳細には、コギングトルクを低減することが可能である円環状のマグネットを着磁する装置およびその方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと記載する）、ＣＤ−ＲＯＭなどの情報関連機器は、従来のサーバー用パソコン、デスクトップ型パソコンなどの使用用途から、携帯電話、音楽プレーヤー、ビデオなどのまで使用用途が拡大しており、市場要望も耐衝撃、耐振動、小型化、薄型化、低騒音化など、多様化してきている。
【０００３】
特に、今後の使用用途が大幅に広がると思われるＨＤＤについては、その市場要望は年々厳しくなってきている。市場要望の中でも、エンドユーザーが最も身近に感じる性能の一つである騒音については、これまでのパソコン用の規格では対応出来ないほどの市場要望となっており、各ＨＤＤメーカーにおいては低騒音化を実現するために様々な改善を行っている。
【０００４】
騒音は物が振動することにより発生するものであり、ＨＤＤメーカーにおいては筺体が関係する共振を低減するなどの手段により顧客要望である低騒音化に対応している。
【０００５】
一方、ＨＤＤに用いられるモータについても、ＨＤＤの対応と同様に先述した市場要望に対応しなければならない。特に、モータの低騒音化（低振動化）については、振動の発生減である電気系部分、例えばステータコア、マグネットなどモータの駆動系周辺の剛性を上げる、つまり、各部品の固着強度を上げるなどをして対応している。
【０００６】
しかしながら、前述しているようにＨＤＤに代表される情報関連機器はオーディオ製品、家電製品などに使用されるようになり、エンドユーザーが最も身近に感じる性能の一つである騒音については、従来の改善のみではエンドユーザーが満足しないレベルとなってきている。
【０００７】
そこで、今回、ＨＤＤに用いられるモータにおいて、これまで低騒音化には大きな効果がないと思われていたモータのコギング特性を低減することで低騒音化（低振動化）を図る。
【０００８】
コギング特性を低減する手段としては、特許文献１に記載されているように、外部着磁の磁界内に円環状マグネットを設置し着磁する着磁装置の着磁ヨークについて、２ｎ個（ｎは１以上の整数）の突極を設けその突極の形状を傘型突部にして、各突極の弧状部の中心角と電気角を指定することでコギングを小さく押える技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、リング状のマグネット内周面において、隣どうしの２つの磁極間におけるモータコイル位置での磁束分布変化が滑らかに変化するように凹凸形状にしてコギングの発生を抑える技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２４８２１６号公報
【特許文献２】特開２００１−６１２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
コギング特性はモータ振動へ影響を与える。このコギングトルクの大小は、逆起電圧や着磁電流などとも関係がある。コギング特性を低減するためには、着磁電流を小さくすれば良いのだが、それでは逆起電圧が小さくなってしまう。また、モータに必要な逆起電圧を得るためには、着磁電流を大きくすれば良いのだが、これではコギング特性が悪く（コギングが大きくなる）なってしまう。また着磁ヨークに流すことができる電流も制限があり、近年のモータの小型化（特に２．５インチ以下）で、ヨーク内部の巻線径も小さくなり、ますます印加電流への制限が大きくなってきている。
【００１１】
このような関係を踏まえて、着磁ヨークの先端形状を磁極中心のエアギャップより、その他の箇所を大きくしてコギングを低減させる方法などもあるが、この場合は市場要望を満足する逆起電圧を得ることが困難である。
【００１２】
特に、近年は小型化がすすみパワ−ブロック部つまり、ステ−タコア、マグネット、コイル線などで構成している部分の構成、具体的には、ステ−タコアの積層数を増やす、マグネットの軸方向高さを高くする、コイル線の巻き数を増やす、などで逆起電圧を増加させることも困難となってきている。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、極中心近傍に、磁性体を設置することで、着磁電流が制限される中でモータにとって必要な逆起電圧を満足し且つ、低コギング特性を維持することが可能な着磁装置および着磁方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、請求項１の発明は、円環状のマグネットを磁性体からなり外周に着磁電源と繋がる着磁コイルが巻き回された２ｎ（ｎは１以上の整数）の突起を有する円筒状の着磁ヨークに挿入し、前記着磁電源に充電された電流を放電することにより着磁ヨークに大電流を加えて、前記着磁ヨークの中心から周方向外側に向いて貫く磁束を発生させることにより前記円環状のマグネットに２ｎ極（ｎは１以上の整数）の磁極を形成する着磁装置と、前記円筒状の着磁ヨークに挿入されたマグネット外周面部の各磁極の略中心部に配置された着磁柱の周方向幅が、電気角度で１４０度以下であることを特徴としたものである。
【００１５】
本発明によれば、マグネットのＳ極Ｎ極の切り替えが滑らかなまま、Ｓ極部およびＮ極部の中心部のみの磁束をあげることが可能となり、モータ特性（逆起電圧）を維持しつつ、コギングトルクを低減することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、円環状のマグネットを円筒状の着磁ヨークに挿入して、着磁ヨークに電流を加えて着磁ヨークの中心から周方向外側に向いて貫く磁束により前記円環状のマグネットに２ｎ極（ｎは１以上の整数）の磁極を形成する着磁装置と前記円筒状の着磁ヨークに挿入されたマグネット外周面に各磁極の略中心部に対抗した部分に所定の隙間を保ち配置された着磁柱が繋がった構成、もしくは２ヶ以上に分離可能な状態で、着磁柱が電気角度で１４０度以下の範囲内に配置されている。
【００１７】
本発明によれば、マグネットのＳ極Ｎ極の切り替えが滑らかなまま、Ｓ極部およびＮ極部の中心部のみの磁束をあげることが可能となり、モータ特性（逆起電圧）を維持しつつ、コギングトルクを低減することができるとともに、安価な着磁柱を着磁装置に容易に取り付けることが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１もしくは請求項２において、前記磁性体が着磁ヨークの中心から径方向に移動可能であることを特徴としたものである。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１、請求項２及び請求項３に記載の着磁装置および着磁方法により着磁された円環状のマグネットを搭載したブラシレスモータであることを特徴とするものである。
【００２０】
本請求項３の発明によれば、着磁時の着磁ヨーク外径に対するマグネット内径の同軸度を大幅に改善できるため、着磁ズレなどの発生を抑制してモータのトルクむら、コギングむらを少なくすることが可能となり、低騒音なブラシレスモータを構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明に係わる円環状マグネットの着磁装置および着磁方法によれば、磁性体を磁極中心に配置することにより、マグネットのＳ極Ｎ極の切り替えが滑らかなまま、Ｓ極部およびＮ極部の中心部のみの磁束をあげることが可能となり、モータ特性（逆起電圧）を維持しつつ、コギングトルクを低減することができる。
【００２２】
また、着磁時の着磁ヨーク外径に対するマグネット内径の同軸度を大幅に改善できるため、着磁ズレなどの発生を抑制してモータのトルクむら、コギングむらを少なくすることが可能となる。
【００２３】
加えて、本発明に係わる円環状マグネットの着磁装置および着磁方法では、マグネットに対しての位相決めは必要としないので、従来の生産タクトでの着磁が可能となる。
【００２４】
また、径方向への移動を可能とした場合には、マグネットの着磁ヨークに対する位置精度を確保する手段にもなり、着磁バラツキの少ない着磁が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明のブラシレスモータに用いられるマグネットの着磁装置および着磁方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施例におけるブラシレスモータに用いられるマグネットの着磁装置の８極着磁ヨークの概略図を示す。図４の検証は１２極着磁ヨークで行なったが、２ｎ（ｎは１以上の整数）の突起を有する円筒状の着磁ヨークの電気角にての検証であり問題はない。
【００２７】
図１、図２に示す着磁される円環状マグネット１を８極着磁ヨーク２に挿入する。前記８極着磁ヨーク２に挿入された円環状マグネット１の外周部には等間隔に断面形状が扇型の磁性体からなる着磁柱３を配置する。前記８極着磁ヨーク２は、ステータコア４にコイル線５が巻かれており、前記コイル線５に高圧電流を印加して円環状マグネット１を磁化する。
【００２８】
このときに、前記８極着磁ヨーク２のステータコア４の各スロットの周方向外周面の略中心線上に前記断面形状が扇型の磁性体からなる着磁柱３の周方向中心部が位置するように配置され、前記着磁柱３の中心部は、前期円環状マグネット１の外径と同軸で前期着磁柱３の中心部を通る円線上に電気角度で１４０度以下の範囲に配置されている。
【００２９】
更に図１のａ−ａ’断面図である図２を用いて説明する。ここで着磁ヨーク２のコイル線５が巻かれたステータコア４の外周部側に微小隙間、例えば、半径方向隙間が、０．１ｍｍの隙間をおいて、円環状マグネット１が挿入されている。更に、その円環状マグネット１の外周部側には、前記隙間と同じ間隔にて前記断面形状が扇型の磁性体からなる着磁柱３が周方向に等間隔に設置されている。前記着磁柱３は、磁極幅よりも小さい、つまり、この場合は１２極であるので、電気角度で１４０度以下の幅にする。前記着磁柱３は、前記ステータコア４の内周中心点と外周部面とが直角に接する点に対向する前記着磁柱３の内周面側中心点とが同直線状になるように配置されている。極数が異なる場合も前記の磁極角範囲内での構成を行えばよい。
【００３０】
図４は、図１、図２および、図３に示されている着磁装置および着磁方法におけるマグネットの磁束方向の分布をまとめたものである。詳細には、図４（ｄ）に示している着磁ヨ−ク２の中心点を中心として、ステ−タコア４の突極部９のコイル線５を含む電気角度で９０度の範囲（図４（ｄ）の斜線部）を検証した。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）は、着磁リング無しの状態、図３（ｃ）、（ｄ）は、円環状着磁リング６有りの状態、図１、図２は、断面形状が扇型の磁性体をマグネット外周部に配置している状態の着磁装置の概略図である。
【００３２】
また、図４は、図４（ａ）が着磁リング無しの状態、図４（ｂ）の断面形状が扇型の磁性体をマグネット外周部に配置している状態、図４（ｃ）が、円環状着磁リング６有りの状態のそれぞれの着磁装置、方法にて着磁されたマグネットの磁束方向の分布を示している。また、図４（ｄ）は検証した部分を示している。
【００３３】
図４（ａ）の着磁リング無しの状態では、ステ−タコア４の突極部の周方向中心部付近ではマグネット外周面に対して磁束方向が垂直になっているが、隣極に近づくにつれて磁束方向は垂直ではなく横向きに近づいている。
【００３４】
図４（ｂ）の断面形状が扇型の磁性体をマグネット外周部に配置している状態では、着磁柱３が配置されている部分については、マグネット外周面に対して磁束方向が垂直になっており、着磁柱３が配置されていない部分は図４（ａ）同様に、隣極に近づくにつれて磁束方向は垂直ではなく横向きに近づいている。
【００３５】
図４（ｃ）の円環状着磁リング６有りの状態では、殆どの部分でマグネット外周面に対して磁束方向が垂直になっているが、隣極近辺では、磁束方向は垂直ではなく横向きに近づいている。
【００３６】
以上の磁束方向の分布を検証した結果から分かるように、磁束方向がステータコアからマグネット外周面側に対して垂直に向いている、つまり、マグネットが十二分に着磁されているのは、図４（ｃ）の状態である。
【００３７】
しかしながら、図６で示している一対の磁極の保磁力をそれぞれの場合で比較したグラフによると、磁極が切替る（Ｎ極からＳ極に変わるポイント）電気角度１８０度にて図４（ｃ）の場合が最も傾斜角が大きいことがわかる。これは、コギングが最も大きいこと（Ｎ極からＳ極に変わる際に、振動が大きいということ）を示している。また、図４（ａ）の場合（着磁リング無しの状態）での一対の磁極の保磁力は、傾斜角度は小さい（コギングが小さい）が、グラフの面積が小さくなっている。これは、逆起電圧が小さいことを示している。
【００３８】
前述したように、モータは高逆起電圧、低コギングが理想に近い状態である。前記２つの条件である、着磁リング無しの状態と円環状着磁リング有りの状態ではこのモータに必要な条件を満足していない。
【００３９】
一方、図４（ｂ）の磁束方向の分布を検証した結果および図６一対の磁極の保磁力は、前記２つの条件の中間位置にあり、高逆起電圧、低コギングが理想に近い状態であることがわかる。
【００４０】
更に、図５は、扇型の磁性体からなる着磁柱３の中心点からの周方向幅、つまり磁極角度（横軸に電気角度）に対する逆起電圧およびコギングトルク（縦軸に％）の関係を示したグラフである。
【００４１】
まず、磁極角度とコギングトルクの関係についてだが、磁極角度が電気角度で約０度と約１０８度の近辺で最も低いコギングトルクの値となっている。次に、磁極角度と逆起電圧の関係であるが、比較的、傾きの小さい比例関係になっており、磁極角度が電気角度で約１０８度の際に最も効率的な値となっている。モータにとっては、コギングトルクは小さく、逆起電圧は最も効率的な値が理想である。つまり、図５のシミュレーション結果より理想的な状態に近い状態は、コギングトルクが小さく、比較的、効率のよい逆起電圧が得られる磁極角度が電気角度で約１０８度の近辺、が最もよい状態（ベストモ−ド）であることがわかる。
【００４２】
また、図５のコギングトルクと逆起電圧と磁極角度の関係から電気角度で１８０度の時を逆起電圧変化率１００％、コギングトルク変化率１００％とすると、この位置に対して電気角度にて１４０度以下の部分（図５の指示線部分）では、コギングトルクが半分以下となっている。この範囲においては、着磁柱の設定により逆起電圧をほぼ１００％に近い値も可能となり、市場要望規格に応じた着磁柱を設定すればよい。
【００４３】
この電気角度で１４０度以下の範囲であれば、低コギングトルクを満足しつつ、モ−タの性能である逆起電圧を市場要望規格に応じて、磁極角度を選択することが可能となり、モータの設計および着磁ヨ−クの設計の自由度が増える。
【実施例２】
【００４４】
図７には、円環状マグネット１の外周部には等間隔に断面形状が扇型の磁性体からなる着磁柱３の別の形態が示されている。それぞれの着磁柱３が軸方向下側にてつながっている点である。着磁柱３をこの形態にすることで、着磁ヨ−ク２に対しての着着磁柱３を必要な同軸度精度を保持した状態にて設置することが可能となり、マグネットと着磁ヨ−ク、マグネットと着磁柱の同軸度がより高精度となり、低コギングトルクの実現が可能となる。更には微調整のために分割できるように切れ目などがあるのが望ましい。
【００４５】
また、図８には、略柱型の磁性体からなる着磁柱３が、固定ではなく、着磁ヨークの中心方向に稼動可能で状態を示している。つまり、着磁柱３が着磁ヨークの中心方向に稼動可能にすることで、前述した、マグネットと着磁柱３の隙間および、マグネットとステータコア（着磁ヨーク）との隙間を小さくすることが可能となり、着磁の際の、ステ−タに対するマグネット位置精度を向上させることができる。場合によっては、マグネット外周（インナーロータの場合は内周）に接触させる構造にすれば、さらにステータに対するマグネット位置精度を向上でき、着磁バラツキを押えることが可能となり、結果として、コギングを小さくすることが可能となる。
【００４６】
また、図示していないが、着磁柱は、軸方向下側以外にて連結していても同様の効果が得られる。加えて、着磁柱どうしを連結する部分は着磁柱を連結すればよいので、形状的には特に規制する必要はないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかるブラシレスモータの着磁装置および着磁方法は、小型化のモータ特性（逆起電圧）を維持しつつ、コギングトルクを低減することができる。更に着磁バラツキの少ない着磁が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１における着磁装置の概略図
【図２】図１における着磁装置の概略図ａ−ａ‘断面図
【図３ａ】着磁リング無しの着磁装置の概略図
【図３ｂ】着磁リング無しの着磁装置の概略図ｂ−ｂ‘断面図
【図３ｃ】着磁リング有りの着磁装置の概略図
【図３ｄ】着磁リング有りの着磁装置の概略図ｃ−ｃ‘断面図
【図４ａ】着磁リング無しの着磁装置での磁束方向の分布結果を示す図
【図４ｂ】着磁柱有りの着磁装置での磁束方向の分布結果を示す図
【図４ｃ】着磁リング有りの着磁装置での磁束方向の分布結果を示す図
【図４ｄ】磁束方向の検証範囲概略図
【図５】着磁柱位置と逆起電圧とコギングの関係を示す図
【図６】着磁柱位置と保持力の関係を示す図
【図７】本発明の実施例２における着磁装置の概略図
【図８】着磁柱の移動方向説明図
【符号の説明】
【００４９】
１  マグネット
２  ８極着磁ヨ−ク
３  着磁柱
４  ステ−タコア
５  コイル線
６  円環状着磁リング
７  磁束方向
８  着磁方向の検証範囲
９  突極部
１０  移動方向
１１  連結部
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
2006340430.tif 000005
【図３ｂ】
2006340430.tif 000006
【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
2006340430.tif 000009
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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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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