(57)【要約】【課題】熱間押出し加工によるラジアル異方性磁石に対し、ＥＰＳ用モータなどに適用できるまでにコギングトルクを低減できる着磁方法を提供する。【解決手段】ラジアル異方性磁石の着磁を、高保磁力端のスキュー角度を最適スキュー角度理論値もしくはそれ以上とし、低保磁力端のスキュー角度をそれよりも小さいスキュー角度、例えば、最適スキュー角度理論値の１／１．２倍〜１／１．４倍、好ましくは１／１．３倍でスキュー着磁をなし、その間のスキュー角度を適宜配分した非線形着磁によりスキュー着磁をなすものである。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高保磁力部のスキュー角度を最適スキュー角度理論値もしくはそれ以上とし、低保磁力部のスキュー角度をそれよりも小さいスキュー角度でスキュー着磁をなすことを特徴とする円筒またはリング磁石の着磁方法。
【請求項２】
低保磁力部のスキュー角度が、最適スキュー角度理論値の１／２倍〜１倍とされてなることを特徴とする請求項１記載の円筒またはリング磁石の着磁方法。
【請求項３】
高保磁力部のスキュー角度が、最適スキュー角度理論値の１倍〜２倍とされてなることを特徴とする請求項２記載のリング磁石の着磁方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の着磁方法により着磁がされてなることを特徴とする円筒またはリング磁石。
【請求項５】
請求項４記載の円筒またはリング磁石を用いてなることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁石の着磁方法およびそれにより着磁されてなる磁石に関する。さらに詳しくは、保磁力にバラツキがある磁石の着磁方法およびそれにより着磁されてなる磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に適用されるパワーステアリングとして、近年、電動式パワーステアリング（以下、ＥＰＳという）が注目を集めるようになってきている。ＥＰＳは、油圧式パワーステアリングにおいて必要とされるポンプ、配管を省略できるため、機構の単純化および車両の軽量化を図る上で有利である。また、パワーアシスト時以外エネルギーを消費しないため、燃費向上に大きく貢献する。
【０００３】
図８に従来のＥＰＳの一例を示す。このＥＰＳは、ハンドル１０１を軸支するコラム１０２とインターミディエイトシャフト１０３との接続部にモータ１０４が配され、モータ１０４の出力により車両速度に応じた力でハンドリングをアシストするものとされる。ＥＰＳにおいては、一般にモータの回転力がハンドル操作のアシスト力として直接利用される。このため、運転者はハンドルを介して間接的にモータ回転軸に触っており、モータの挙動がハンドルフィーリングに与える影響は大きい。
【０００４】
また、モータの挙動に係わる諸特性の中で、特にコギングトルクはハンドル中立付近の操作の滑らかさ、すなわち車両の直進性に係わるものであるため、極めて小さくする必要性が高いものであるといえる。
【０００５】
したがって、ＥＰＳ用モータとしてブラシレスモータを適用する場合には、モータのコギングトルクを低減することが必要とされる。そして、コギングトルクを低減するための方法として、モータにスキューを施す方法が提案されかつ実施されている（例えば、特開平１０−１７８７６６号公報参照）。例えば、スキュー積層のコア構造を用いたり、永久磁石にスキュー着磁するなどして、コギングトルクをある程度まで低減することがなされている。
【０００６】
しかしながら、ＥＰＳ用モータにおいて必要とされるコギングトルク低減の程度は非常に高い（例えば、定格出力の１％以下）ため、先に提案されている方法によっては、保磁力にバラツキがあるリング磁石を用いたモータにおけるコギングトルクを要求に見合う程度に低減することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、保磁力にバラツキがあるリング磁石に対し、ＥＰＳ用モータなどに適用できるまでにコギングトルクを低減できる着磁方法を提供することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の円筒またはリング磁石の着磁方法は、高保磁力部のスキュー角度を最適スキュー角度理論値もしくはそれ以上とし、低保磁力部のスキュー角度をそれよりも小さいスキュー角度でスキュー着磁をなすことを特徴とする。
【０００９】
本発明の円筒またはリング磁石の着磁方法においては、低保磁力部のスキュー角度が最適スキュー角度理論値の１／２倍〜１倍とされてなるのが好ましく、高保磁力部のスキュー角度が最適スキュー角度理論値の１倍〜２倍とされてなるのがさらに好ましい。
【００１０】
しかして、本発明の着磁方法により着磁された円筒またはリング磁石は、ブラシレスモータに用いられる。
【００１１】
【作用】
本発明の円筒またはリング磁石は、前記の如く着磁されているので、それが適用されたモータのコギングトルクをＥＰＳモータなどのように低コギングトルクが要求されるモータに適用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１３】
図１に、円筒（またはリング）とされた磁石（以下、単に磁石ということもある。）をロータ１として用いてなる６Ｐ９Ｓ型モータＭの要部を一部切欠き斜視図で示す。なお、図中符号２はステータを示す。
【００１４】
磁石は、図２に示すように、成形容器５に入れられた磁石原料６をポンチ７により押し出すことにより、円筒（またはリング）に成形して磁石素材としたものを着磁してなるものとされる。このため、磁石素材の特性は一様ではなく、圧延方向に依存性を有し長手方向に沿って特性分布いわゆるラジアル異方性を有している。したがって、一様な所定磁界による着磁では、出来上がった磁石の保磁力が一様とはならず、例えば図３に実線で示すように、上端（一端）の磁界の強さが８１０ｋＡ／ｍとされ、下端（他端）の磁界の強さが８８０ｋＡ／ｍとされた保磁力分布を有している。
【００１５】
なお、本明細書では、一様な所定磁界により着磁された場合に磁力が最大となる端部を高保磁力部と称し、その逆に磁力が最低となる端部を低保磁力部と称することにする。
【００１６】
しかるに、一般的になされているスキュー着磁を用いたコギングトルク低減方法は、コギングトルクの周期性を利用し、その周期に対応させたスキューを磁石にかけることにより、コギングトルクを相殺させてコギングトルクを低減させようとするものである。そのためには、長手方向における磁石の保磁力は一定であることが前提として必要である。
【００１７】
しかしながら、前述したように熱間押出し加工によるリング磁石においては、保磁力は一般的には一様とはならない。そのため、スキュー角度を最適スキュー角度理論値（以下、単に理論値という）に設定してもコギングトルクは最低とはならない。例えば６Ｐ９Ｓ型モータでは理論値は２０度であるが、前述した保磁力分布が存在すると、図４に示すように、スキュー角度を理論値としても、コギングトルクは保磁力が均一な場合ほど低下しない。
【００１８】
また、図３に示す磁石における低保磁力部、点Ａおよび高保磁力部において、保磁力をそれぞれ一定とした場合のコギングトルクは図５に示すようになる。すなわち、コギングトルクは高保磁力部で最大となり、そして低保磁力部に向けて順次低下して低保磁力部で最小となる。このことは、点Ａや低保磁力部におけるスキュー角度は、そのコギングトルクの差、ΔＣｏｇ１，ΔＣｏｇ２に応じて低減できることを示唆している。
【００１９】
そこで、この実施形態では、高保磁力部におけるスキュー角度を最大としてその個所における磁石の吸引力を低減する一方、低保磁力部におけるスキュー角度を最小としてその個所における磁石の吸引力を増大させるように非線形なスキュー着磁を行なって、モータの円滑な駆動を確保するようにしている。例えば、スキュー角度は低保磁力部から適宜増大するように設定されている。つまり、低保磁力部におけるスキュー角度は、高保磁力部におけるスキュー角度より小さい所定倍とされ、かつ低保磁力部と高保磁力部との間のスキュー角度は、両者のスキュー角度を適宜配分してなるものとされている。
【００２０】
具体的には、高保磁力部でのスキュー角度は、その磁石が適用されるモータのステータ極数と磁石極数に応じて、均一な保磁力とされた磁石における理論値もしくはそれ以上とし、かつ、低保磁力部でのスキュー角度は、高保磁力部でのスキュー角度の所定倍としている。例えば、電流波形が矩形であれば、高保磁力部でのスキュー角度を均一な保磁力とされた磁石における理論値の２倍とし、かつ低保磁力部でのスキュー角度を理論値とすることにより、モータの当該駆動電流におけるコギングトルクを最小とできる。より具体的には、スキュー角度は、低保磁力部におけるスキュー角度が高保磁力部におけるスキュー角度より小さくするようにしながら、磁石の保磁力分布およびその磁石が用いられるモータのステータ極数と磁石極数に応じて、低保磁力部では理論値の１／２倍〜１倍の範囲で適宜選定され、かつ、高保磁力部では理論値の１倍〜２倍の範囲で適宜選定される。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明をより具体的な実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００２２】
本実施形態の非線形なスキュー着磁がなされ、かつ着磁傾斜αが５度の台形波着磁がなされた磁石（図６参照）を用いた、４Ｐ１２Ｓ型モータのスキュー角度に対する最大コギングトルクの変化をシミュレーションし、その結果を図７に示す。
【００２３】
ここで、試験例１の低保磁力部でのスキュー角度Ｓは高保磁力部でのスキュー角度３０度の１／１．４倍とされ、試験例２の低保磁力部でのスキュー角度Ｓは高保磁力部でのスキュー角度３０度の１／１．３倍とされ、試験例３の低保磁力部でのスキュー角度Ｓは高保磁力部でのスキュー角度３０度の１／１．２倍とされ、試験例３の低保磁力部でのスキュー角度Ｓは高保磁力部でのスキュー角度３０度の１／０．９倍とされている。また、参考例１においては高保磁力部および低保磁力部ともスキュー角度は３０度とされ、参考例２においては保磁力は８４５ｋＡ／ｍで均一とされかつスキュー角度は３０度、つまり最適スキュー角度理論値とされている。
【００２４】
図７より、試験例２において最大コギングトルクが参考例２の最大コギングトルクにまで低減されているのがわかる。また、試験例１および試験例３においても、最大コギングトルクが参考例１の最大コギングトルクよりも低減されているのがわかる。
【００２５】
このことより、高保磁力部のスキュー角度を最適スキュー角度理論値とし、低保磁力部のスキュー角度を最適スキュー角度理論値／１．４〜最適スキュー角度理論値／１．２、つまり２１．４度〜２５度とし、その間のスキュー角度を比例配分することにより、コギングトルクを実用上問題のない程度にまで低減できるといえる。
【００２６】
以上、本発明を実施形態および実施例に基いて説明してきたが、本発明の適用はかかる実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態および実施例においては、モータは４Ｐ１２Ｓ型モータおよび６Ｐ９Ｓ型モータに適用した場合を例に取り説明されているが、適用できるモータは２Ｐ３Ｓ型以上のモータとすることができ、またリニアモータとすることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、リング磁石を用いたモータのコギングトルクをＥＰＳモータとして適用できるまでに低減できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の磁石が適用されたモータの要部を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】リング磁石の磁石素材の成形要領を示す説明図である。
【図３】本実施形態の磁石の保磁力分布を示すグラフである。
【図４】本実施形態の磁石が適用されたモータにおけるスキュー角度とコギングトルク関係を示すグラフである。
【図５】モータの回転機械角度とコギングトルクとの関係を示すグラフである。
【図６】試験例１ないし試験例４ならび参考例１および参考例２の磁石の周方向位置と着磁強さの関係を示すグラフである。
【図７】スキュー角度とコギングトルクとの関係を示すグラフである。
【図８】従来のＥＰＳの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１      ロータ
２      ステータ
Ｍ      モータ
【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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