(57)【要約】【課題】外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高め得るリング磁石およびその製造方法を提供する。【解決手段】リング磁石２０では、径方向に形成される磁石内の磁路が筒形状の軸Ｊの長さ方向に向かって斜めに形成されるため、筒形状の軸Ｊに対して直角な径方向に磁路が形成される場合に比べて、当該磁路の長さを大きくすることができる。例えば、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石２５を複数枚、軸Ｊの同軸上に積層して形成されるので、この皿ばね形状磁石２５の凹部２５ａのへこみ、凸部２５ｂの出っ張りに沿うようにして磁束を通す磁路を形成させる。これにより、比較的容易に複数層において径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成することができるので、リング磁石の外径を変えることなく、パーミアンス係数を大きくすることができる。【選択図】  図１
2005012928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状に形成され、周方向に交互に異極を着磁させたリング磁石であって、径方向に形成される磁石内の磁路が前記筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成されることを特徴とするリング磁石。
【請求項２】
前記筒形状は、一端側に前記筒形状の軸中心に形成されるすり鉢状の凹部を有し、他端側に前記筒形状の軸中心に形成される円錐台状の凸部を有することを特徴とする請求項１記載のリング磁石。
【請求項３】
請求項１または２記載のリング磁石は、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石を複数枚、同軸上に積層して形成されることを特徴とするリング磁石。
【請求項４】
請求項２または３記載のリング磁石において、前記筒形状の軸に対し、前記円錐台状のテーパ面の角度θは、θ≒ｓｉｎ−１（ｐｔ／πｒ）で表されることを特徴とするリング磁石。
ただし当該式において、ｐは周方向に着磁される磁極数、ｔは円錐台の大径から円錐台の小径を引いた長さの１／２、ｒは円錐台の大径の１／２、πは円周率とする。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のリング磁石は、極異方性を有するものであることを特徴とするリング磁石。
【請求項６】
筒形状に形成され、周方向に交互に異極を着磁させたリング磁石の製造方法であって、
磁粉を配向させ、蓋底無しの中空の円錐台状の皿ばね形状体を成形する第１工程と、
前記皿ばね形状体を配向方向を揃えて複数枚、同軸上に積層させた積層体を形成する第２工程と、
前記積層体に対し、その周方向に交互に異極を着磁させる第３工程と、
を含むことを特徴とするリング磁石の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のリング磁石を回転軸の外周に設けたことを特徴とするＤＣ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、リング磁石、その製造方法およびリング磁石を用いたＤＣブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
筒形状に形成された異方性のリング磁石には、例えば、周方向に交互に異極を単に径方向に着磁したラジアル異方性リング磁石や、径方向から磁石に入った磁束が周方向に曲がって入って来た径方向に出ていく極異方性リング磁石があり（下記、非特許文献１参照）、これらはいずれもＤＣブラシレスモータのロータ（回転子）等に用いられている。
【０００３】
一般に、磁石はその磁束密度を高めることにより磁気吸引力が強くなる。そのため、例えば、このようなリング磁石をロータに用いたＤＣブラシレスモータにおいては、出力可能なモータトルクを高めるため、ロータとステータ（固定鉄心）との隙間、つまりエアギャップを通る磁束密度を高める方策が採られる。
【０００４】
通常、磁気回路のパーミアンス（磁気抵抗の逆数）を大きくすれば、磁気抵抗が小さくなるので、エアギャップ磁束密度を高めることができる。即ち、図５に示すように、ＢＨカーブの第２象限における減磁曲線（残留磁束Ｂｒと保磁力Ｈｃとを結ぶ線）とパーミアンスによる動作線Ｉとの交点（動作点）Ｐ１  により得られる動作点磁束Ｂｄ１  を大きくするには、動作線Ｉの傾き、つまりパーミアンス係数（Ｐｃ＝Ｂｄ／Ｈｄ）を大きくし、動作線Ｉを動作線ＩＩに移動させれば良いことがわかる。これにより動作点磁束Ｂｄ１  よりも大きな動作点磁束Ｂｄ２  が得られ、エアギャップ磁束密度を高めることが可能となる。なお、パーミアンス係数Ｐｃは、次式（１）  により表される。
【０００５】
Ｐｃ  ＝（σ／ｆ）×（Ｓｇ・Ｌｍ）／（Ｌｇ・Ｓｍ）      …（１）
ここで、σ：漏れ係数、ｆ：起磁力損失係数、Ｓｇ：エアギャップ表面積、Ｌｍ：磁石の長さ、Ｌｇ：エアギャップ幅、Ｓｍ：磁石表面積とする。
【０００６】
この式（１）  から、パーミアンス係数Ｐｃを大きくするには、エアギャップ表面積Ｓｇや磁石の長さＬｍを大きくするか、あるいはエアギャップ幅Ｌｇや磁石表面積Ｓｍを小さくする必要があることがわかる。
【０００７】
【非特許文献１】
日立金属株式会社、同社のインターネットホームページ、製品情報／マグネット／ネオジム系焼結異方性リング磁石［平成１５年６月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｉｔａｃｈｉ−ｍｅｔａｌｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄ／ｐｒｏｄ０３／ｐ０３＿０１＿ｄ．ｈｔｍｌ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記式（１）  に基づいてパーミアンス係数Ｐｃを大きくするには、エアギャップ表面積Ｓｇ等のパラメータ値を増減させる必要があるが、エアギャップ表面積Ｓｇや磁石表面積Ｓｍは、リング磁石が取り付けられるＤＣブラシレスモータの形状寸法の仕様等により制約を受けるため、変更の自由度が低い。またエアギャップ幅Ｌｇ、即ちリング磁石の外径とステータの内径との間隔は、リング磁石およびステータの加工精度やロータの組付精度を向上させる必要があることから、エアギャップ幅Ｌｇを狭くしても限界がある。
【０００９】
さらに、リング磁石の場合、通常、筒形状の軸に対して直角な径方向に磁路が形成されることから、磁石の長さＬｍ、即ちリング磁石内の磁路の長さを大きくするためには、リング磁石の大径化を伴うことになるが、エアギャップ表面積Ｓｇ等の場合と同様に、ＤＣブラシレスモータの形状寸法の仕様等による制約や、リング磁石の体積の増加によるコスト高や重量増によって、容易にリング磁石の外径を大きくすることはできない。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高め得るリング磁石およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、外径寸法の増加を伴うことなく、出力可能なモータトルクを増加し得るＤＣブラシレスモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１のリング磁石では、筒形状に形成され、周方向に交互に異極を着磁させたリング磁石であって、径方向に形成される磁石内の磁路が前記筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成されることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明では、径方向に形成される磁石内の磁路が筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成されるため、筒形状の軸に対して直角な径方向に磁路が形成される場合に比べて、当該磁路の長さを大きく（長く）することができる。これにより、前掲の式（１）  中の「磁石の長さＬｍ」を大きくできるので、リング磁石の外径を変えることなく、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。したがって、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高めることができる。
【００１３】
また、請求項２のリング磁石では、請求項１において、前記筒形状は、一端側に前記筒形状の軸中心に形成されるすり鉢状の凹部を有し、他端側に前記筒形状の軸中心に形成される円錐台状の凸部を有することを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明では、当該リング磁石の筒形状は、一端側に筒形状の軸中心に形成されるすり鉢状の凹部を有し、他端側に筒形状の軸中心に形成される円錐台状の凸部を有するので、この凹部のへこみ（窪み）、あるいは凸部の出っ張りに沿うようにして磁束を通す磁路を形成させることができる。これにより、比較的容易に、径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成することができる。
【００１５】
さらに、請求項３のリング磁石では、請求項１または２記載のリング磁石は、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石を複数枚、同軸上に積層して形成されることを技術的特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石を複数枚、同軸上に積層して形成されるので、この皿ばね形状磁石の凹部のへこみ（窪み）、あるいは凸部の出っ張りに沿うようにして磁束を通す磁路を形成させることができる。これにより、比較的容易に複数層において、径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成することができる。
【００１７】
さらにまた、請求項４のリング磁石では、請求項２または３記載のリング磁石において、前記筒形状の軸に対し、前記円錐台状のテーパ面の角度θは、θ≒ｓｉｎ−１（ｐｔ／πｒ）で表されることを技術的特徴とする。ただし当該式において、ｐは周方向に着磁される磁極数、ｔは円錐台の大径から円錐台の小径を引いた長さの１／２、ｒは円錐台の大径の１／２、πは円周率とする。
【００１８】
請求項４の発明では、筒形状の軸に対し円錐台状のテーパ面の角度θは、θ≒ｓｉｎ−１（ｐｔ／πｒ）で表されることから、円錐台の大径寸法や小径寸法および周方向に着磁される磁極数が決まると、無駄のない円錐台状のテーパ面の角度θを求めることができる。
【００１９】
即ち、当該円錐台状のテーパ面は、その角度θが大きいほど磁石内の磁路の長さを大きく（長く）できるように考えられるが、実際には、隣り合って着磁される磁極間隔ａ（＝２πｒ／ｐ）のほぼ１／２よりも深く（長く）テーパ面に沿って着磁することは困難であることから、磁極間隔ａのほぼ１／２よりも長く延びて形成されるテーパ面は内部に磁路が形成されることのない無駄な凹部あるいは凸部を形成することになる。そのため、円錐台の大径寸法や小径寸法および周方向に着磁される磁極数を設定した後、当該式に従って円錐台状のテーパ面の角度θを求めることで、かかる無駄な凹部や凸部の形成を防止可能な円錐台状のテーパ面の角度θを求めることができる。
【００２０】
また、請求項５のリング磁石では、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリング磁石は、極異方性を有するものであることを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明では、当該リング磁石は、極異方性を有するものであることから、ラジアル異方性のものに比べて、磁石内に形成される磁路の長さを長くすることができる。したがって、よりパーミアンス係数を大きくすることができ、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高めることができる。
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項６のリング磁石の製造方法では、筒形状に形成され、周方向に交互に異極を着磁させたリング磁石の製造方法であって、磁粉を配向させ、蓋底無しの中空の円錐台状の皿ばね形状体を成形する第１工程と、前記皿ばね形状体を配向方向を揃えて複数枚、同軸上に積層させた積層体を形成する第２工程と、前記積層体に対し、その周方向に交互に異極を着磁させる第３工程と、を含むことを技術的特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明では、第１工程により、磁粉を配向させ蓋底無しの中空の円錐台状の皿ばね形状体を成形し、第２工程により、皿ばね形状体を配向方向を揃えて複数枚、同軸上に積層させた積層体を形成し、第３工程により、積層体に対しその周方向に交互に異極を着磁させる。これにより、皿ばね形状体ごとに、凹部のへこみ（窪み）、あるいは凸部の出っ張りに沿うようにして磁束が流れ易い方向が形成されているので、皿ばね形状体を複数枚積層した積層体においても径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成するように、周方向に交互に異極を着磁させることができる。したがって、このような各工程を含むことで、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高め得るリング磁石を製造することができる。
【００２４】
上記目的を達成するため、請求項７のＤＣブラシレスモータでは、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリング磁石を回転軸の外周に設けたことを技術的特徴とする。
【００２５】
請求項７の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリング磁石を回転軸の外周に設けたことから、外径の増加を伴うことなく、回転子の磁束密度を高められるので、当該回転子と固定鉄心との隙間を通る磁束密度を高めることができる。したがって、外径寸法の増加を伴うことなく、出力可能なモータトルクを増加することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリング磁石の実施形態について図を参照して説明する。
図１（Ａ）  に示すように、本実施形態に係るリング磁石２０は、筒形状に形成され、周方向に交互に異極を着磁させたもので、ここでは、径方向から磁石に入った磁束が周方向に曲がって入って来た径方向に出ていく極異方性を有するように着磁されている（図１（Ａ）  中のＳ極からＮ極に向かう矢印付き点線を参照）。
【００２７】
このリング磁石２０の筒形状は、一端側に筒形状の軸Ｊ中心に形成されるすり鉢状の凹部２０ａを有し、他端側に筒形状の軸Ｊ中心に形成される円錐台状の凸部２０ｂを有するように形成されている。このような筒形状は、図１（Ｂ）  に示すように、例えば、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石２５を複数枚（２枚以上）、軸Ｊの同軸上に積層することにより形成されている。これにより、図１（Ｃ）  にも示すように、径方向に形成される磁石内の磁路（図１（Ｃ）  に示す矢印付き点線）を、筒形状の軸Ｊの長さ方向に向かって斜めに形成することが可能となる。
【００２８】
即ち、図１（Ａ）  に示すような筒形状を、図１（Ｂ）  に示すような複数の皿ばね形状の磁石（皿ばね形状磁石２５）に分割することなく、一体に焼結等により成形した場合には、通常、筒形状の軸Ｊに対して直角な径方向（軸Ｊに垂直方向）に磁石内の磁路が形成されてしまうことから、図１（Ｃ）  に示すように、軸Ｊの長さ方向（軸Ｊに平行方向）に向かって斜めに磁路を形成し難い。そこで、本実施形態に係るリング磁石２０は、後述する工程より製造されることで、図１（Ｃ）  に示すような軸Ｊに対して斜めに延びる磁路の形成を可能にしている。
【００２９】
次に、図２を参照して皿ばね形状磁石２５の形状、特に凸部２５ｂのテーパ面の角度θに関して説明する。なお、図２（Ａ）  には、リング磁石２０を構成する皿ばね形状磁石２５の側面方向から見たときの各部位の寸法パラメータが示されており、図２（Ｂ）  には、着磁された磁極Ｎ・Ｓの間隔ａ等が示されている。
【００３０】
図２（Ａ）  に示すように、皿ばね形状磁石２５は、厚さｍの皿ばね形状、即ち、蓋底無しの中空の円錐台状に形成されている。そして、周方向に着磁される磁極数をｐ、当該円錐台の大径を２ｒ、同円錐台の小径を２ｒ’とすると、皿ばね形状磁石２５のテーパ面の角度θは軸Ｊに対し、次式（２）  で表される。なお、πは円周率である。
【００３１】
θ  ≒  ｓｉｎ−１（ｐｔ／πｒ）      …（２）
【００３２】
即ち、図２（Ｂ）  に示すように、周方向に着磁される磁極Ｎ・Ｓの間隔ａは、磁極数ｐ（本実施形態では１４）と円錐台の大径２ｒとから求められ（ａ＝２πｒ／ｐ）、円錐台のテーパ面の幅ｔは、テーパ面の軸方向長さＬとテーパ面の角度θとから求められる（ｔ＝Ｌｓｉｎ  θ）。
【００３３】
ここで、テーパ面の軸方向長さＬは、隣り合う磁極Ｎ・Ｓの間隔ａのほぼ１／２よりも深く（長く）テーパ面に沿って着磁することが困難であることを考慮すると、テーパ面の軸方向長さＬと磁極間隔ａとの間には、Ｌ＝ａ／２の関係が成り立つため、ｔ／ｓｉｎ  θ＝πｒ／ｐから前掲の式（２）  が導出される。なお、円錐台のテーパ面の幅ｔは、円錐台の大径２ｒから円錐台の小径２ｒ’を引いた長さの１／２、つまり大径の半径ｒと小径の半径ｒ’との差として求められる。
【００３４】
なお、この式（２）  に示される「≒」は、当該式により求められた計算値を皿ばね形状磁石２５（リング磁石２０）のテーパ面の角度θに設定する場合に生じ得る設計技術上、製造技術上あるいは製造コスト上の不可避な誤差が、当該角度θに含まれ得ることを意味しており、例えば、当該計算値に対し±５％や±１０％等の範囲内の誤差を許容することを示すものである（特許請求の範囲等に記載の「θ≒ｓｉｎ−１（ｐｔ／πｒ）」においても同じ。）。
【００３５】
例えば、皿ばね形状磁石２５の外形寸法としては、厚さｍは３ｍｍ〜５ｍｍ程度、大径ｒは２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、テーパ面の幅ｔは２ｍｍ〜５ｍｍ程度を想定しており、磁極数を１４、大径ｒを２５ｍｍ、テーパ面の幅ｔを２．５ｍｍに設定した場合には、式（２）  から、テーパ面の角度θ≒２６度（計算値では２６．５度）を求めることができる。
【００３６】
このように、式（２）  に基づいて皿ばね形状磁石２５のテーパ面の角度θを設定することにより、内部に磁路が形成されることのない内周寄りの無駄な部分（凹部２５ａや凸部２５ｂ）を極力抑制した皿ばね形状磁石２５を構成することができる。つまり、磁極数ｐが多いほど磁極間隔ａが狭くなるため、磁路が形成され得るテーパ面の軸方向長さＬが短くなり、この長さＬを超えるような凹部２５ａや凸部２５ｂを形成しても無駄が生じる。一方、磁極数ｐが少ないほど磁極間隔ａが広くなるので、磁路が形成され得るテーパ面の軸方向長さＬを長くすれば、その分、磁路が延びて凹部２５ａや凸部２５ｂを有効に利用できることになる。
【００３７】
続いて、リング磁石２０の製造工程を簡単に説明する。本実施形態では、リング磁石２０は、例えば、ネオジウム・鉄・ホウ素や、サマリウム・コバルトからなるボンド磁石（ゴム磁石、プラスチック磁石等）として構成されている。
【００３８】
まず、第１工程により、磁粉を配向させ皿ばね形状体を成形する。即ち、皿ばね形状磁石２５を成形可能な雄型枠と雌型枠により磁粉を加圧成形しながら磁場をかけて磁粉を配向させる。これにより成形されたものが皿ばね形状体となる。
【００３９】
次に、第２工程により、皿ばね形状体を配向方向を揃えて複数枚、同軸上に積層させた積層体を形成する。即ち、軸Ｊに対して同軸上に積み重ねられる上下の皿ばね形状体の配向方向がそれぞれ一致するように、周方向の向きが揃えられたうえで、例えば８枚の皿ばね形状体が１つの積層体として積層される。なお、各層間には接着剤を介在させることにより皿ばね形状体同士の剥離や位置ずれ等を防止している。また周方向の位置決めは、第１工程による皿ばね形状体の成形時に位置決め用の凹凸も同時に成形することで、第２工程による配向方向の位置合わせを容易に行うことも可能となる。
【００４０】
次に、第３工程により、積層体に対しその周方向に交互に異極を着磁させる。即ち、第２工程により積層された積層体に対して配向方向に適合した所定の着磁電流を印加する。これにより、第１工程により成形された皿ばね形状体ごとに、皿ばね形状体の凹部２５ａのへこみ（窪み）、あるいは凸部２５ｂの出っ張りに沿うようにして磁束が通り易い方向、つまり軸Ｊの長さ方向に向かって斜めに、磁路が形成されるので、着磁電流の印加によって、皿ばね形状体を複数枚積層した積層体においても径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸Ｊの長さ方向に向かって斜めに形成するように、周方向に交互に異極を着磁させることができる。したがって、このような第１工程〜第３工程を含むことで、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高め得るリング磁石２０を製造することができる。
【００４１】
上述したように、本実施形態に係るリング磁石２０によると、径方向に形成される磁石内の磁路が筒形状の軸Ｊの長さ方向に向かって斜めに形成されるため、筒形状の軸Ｊに対して直角な径方向に磁路が形成される場合に比べて、当該磁路の長さを大きく（長く）することができる。具体的には、例えば、蓋底無しの中空の円錐台状に形成された皿ばね形状磁石２５を複数枚、軸Ｊの同軸上に積層して形成されるので、この皿ばね形状磁石２５の凹部２５ａのへこみ（窪み）、あるいは凸部２５ｂの出っ張りに沿うようにして磁束を通す磁路を形成させる。これにより、比較的容易に複数層において、径方向に形成される磁石内の磁路を筒形状の軸長方向に向かって斜めに形成することができ、前掲の式（１）  中の「磁石の長さＬｍ」を大きくできるので、リング磁石の外径を変えることなく、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。したがって、外径の増加を伴うことなく、磁束密度を高めることができる。
【００４２】
引き続き、このように形成されたリング磁石２０をＤＣブラシレスモータ３０のロータの永久磁石に適用した例を図３に基づいて説明する。なお、この図３には、ＤＣブラシレスモータ３０の内部の主要構成が模式的に示されており、図３（Ａ）  は径方向断面を軸方向から見た図、図３（Ｂ）  は図３（Ａ）  に示す３Ｂ−３Ｂ線による軸方向断面を径方向から見た図である。
【００４３】
図３（Ａ）  に示すように、ＤＣブラシレスモータ３０は、主に、モータシャフト３３の外周に前述のリング磁石２０を設けたロータと、このロータの全周囲に設けられたステータ３１とから構成されている。なお、これらを収容するハウジングは、図３において省略されている。
【００４４】
ＤＣブラシレスモータ３０のロータは、モータシャフト３３を中心に回転可能に設けられており、このモータシャフト３３はリング磁石２０の穴部２０ｃを貫通してこのリング磁石２０とともに回転することでロータとして機能するように構成されている。即ち、ステータ３１による回転界磁によって当該ロータが回転することにより発生する回転力を、モータシャフト３３からモータトルクとして出力可能に構成されている。なお、このリング磁石２０は、周方向に交互にＮ極あるいはＳ極が１４極分、着磁された極異方性のリング磁石である。
【００４５】
ステータ３１は、円環状に形成された強磁性体からなる積層鋼板を軸Ｊが延びる方向に積み重ねた円筒形状に構成されており、その内側には回転界磁を発生させるコイル３５を巻回するため、複数のスロット３１ａが形成されている。なお、本実施形態では、等間隔で１２箇所にスロット３１ａが形成されている。
【００４６】
このようにＤＣブラシレスモータ３０を構成することにより、ステータ３１のコイル３５に励磁電流が供給されると、図３（Ａ）  に点線で示すようにステータ３１に磁束が通り、ロータ側のリング磁石２０と閉磁路を構成する。これにより、ロータを回転させることが可能となる。
【００４７】
なお、図３（Ｂ）  に示すように、ロータのリング磁石２０の他端側に形成される円錐台状の凸部２０ｂは、ステータ３１よりも軸方向に突出しているが、ステータ３１の軸方向長さは、予定したエアギャップ幅Ｌｇを確保可能なエアギャップＧを形成できる範囲に留められている。そのため、ステータ３１の軸方向長さは、通常のリング磁石を用いる場合と異なることがないので、リング磁石２０だけを交換することにより、外径の増加を伴うことなく、ロータの磁束密度を高められる。これにより、ロータとステータ３１とのエアギャップＧを通る磁束密度を高めることができる。したがって、このようなリング磁石２０をロータの永久磁石に用いることにより、外径寸法の増加を伴うことなく、出力可能なモータトルクを増加することができる。
【００４８】
続いて、上述した極異方性のリング磁石２０と異方性の性質が異なるほかは、外観形状および磁粉材料等がリング磁石２０と同様に構成されるラジアル異方性を有するリング磁石５０を、ＤＣモータ７０のステータの永久磁石に適用した例を図４に基づいて説明する。なお、この図４には、ＤＣモータ７０の内部の主要構成を径方向断面を軸方向から見たものが模式的に示されている。
【００４９】
図４に示すように、ＤＣモータ７０は、主に、モータシャフト７３を回転軸としたロータ７１と、このロータ７１の全周囲に設けられたリング磁石５０を有するステータと、そしてこのリング磁石５０の外周を取り囲むように設けられたヨーク７７とから構成されている。なお、これらを収容するハウジングは、図４において省略されている。
【００５０】
ＤＣモータ７０のロータ７１は、モータシャフト７３を中心に回転可能に設けられており、ロータ７１に巻回されたコイル７５によって回転界磁を発生可能に図略のブラシ等により構成されている。一方、リング磁石５０からなるステータは、その外周にヨーク７７を備えているため、ラジアル異方性によりリング磁石５０から出た磁束を当該ヨーク７７を介して閉磁路を形成可能に構成されている。なお、このリング磁石５０は、磁極数６に設定されている。
【００５１】
このようにＤＣモータ７０を構成することにより、ロータ７１のコイル７５に励磁電流が供給されると、図４に点線で示すようにロータ７１に磁束が通り、ステータ側のリング磁石５０およびヨーク７７と閉磁路を構成する。これにより、ロータ７１を回転させることが可能となる。
【００５２】
このように、一端側に筒形状の軸中心に形成されるすり鉢状の凹部を有し、他端側に筒形状の軸中心に形成される円錐台状の凸部を有するように形成されるラジアル異方性のリング磁石５０を、ステータ側の永久磁石として用いても、ロータ７１とステータとのエアギャップＧを通る磁束密度を高めることができる。したがって、このようなリング磁石５０を備えたステータを用いることで、外径寸法の増加を伴うことなく、出力可能なモータトルクを増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリング磁石の構成例を示す説明図で、図１（Ａ）  はリング磁石の外観形状を示す図、図１（Ｂ）  はリング磁石を構成する皿ばね形状磁石（皿ばね形状体）の外観形状を示す図、図１（Ｃ）  はリング磁石の軸方向半断面形状を示す図である。
【図２】図１（Ｂ）  に示す皿ばね形状磁石を示す説明図で、図２（Ａ）  は皿ばね形状磁石を側面から見たときの各部位の寸法パラメータを示す図、図２（Ｂ）  は着磁された磁極Ｎ・Ｓの間隔ａ等を示す図である。
【図３】本実施形態に係るリング磁石をロータの永久磁石に用いたＤＣブラシレスモータの内部主要構成を模式的に表した説明図で、図３（Ａ）  は径方向断面を軸方向から見た図、図３（Ｂ）  は図３（Ａ）  に示す３Ｂ−３Ｂ線による軸方向断面を径方向から見た図である。
【図４】本実施形態に係るリング磁石をステータの永久磁石に用いたＤＣモータの内部構成概要を模式的に表した説明図で、径方向断面を軸方向から見た図である。
【図５】ＢＨカーブの第２象限におけるパーミアンスの大きさ（動作線の傾き）と動作点との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
２０          リング磁石（極異方性を有するリング磁石）
２０ａ        凹部（すり鉢状の凹部）
２０ｂ        凸部（円錐台状の凸部）
２０ｃ        穴部
２５          皿ばね形状磁石
２５ａ        凹部（すり鉢状の凹部）
２５ｂ        凸部（円錐台状の凸部）
２５ｃ        穴部
３０          ＤＣブラシレスモータ
３１          ステータ（固定鉄心）
３３          モータシャフト（回転軸）
３５          コイル
５０          リング磁石（ラジアル異方性を有するリング磁石）
７０          ＤＣモータ
７１          ロータ
７３          モータシャフト
７７          ヨーク
Ｊ            筒形状の軸
【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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