(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の永久磁石を中心軸に対して放射状に、Ｎ極とＳ極を周方向に交互に配設するように着磁する着磁装置であって、
前記永久磁石を着磁するための磁界を発生させる、積み重ねられた上層の第１着磁コイル及び下層の第２着磁コイルとを備え、
前記第１着磁コイルは、1本の導線が、平面上において波状かつ菊花文様状に折り返される複数の内側折り返し部と複数の外側折り返し部を有し、
前記第２着磁コイルは、前記第１着磁コイルを表裏反転させた形状であり、
前記第１着磁コイルの各前記内側折り返し部と、前記第２着磁コイルの各前記内側折り返し部とは、周方向に１磁極分だけずれて配置され、
前記第２着磁コイルの巻き始め端部は、前記第１着磁コイルの巻き終わり端部と接続され、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの中心を中心Ｏ２とし、
前記第１着磁コイルの、径方向に延び、同じ内側折り返し部に繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部に繋がる２つの中間部の、それぞれの中央線を中央線ＳＬ１、中央線ＳＬ２とし、
前記第２着磁コイルの、径方向に延び、同じ内側折り返し部に繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部に繋がる２つの中間部の、それぞれの中央線を中央線ＰＬ１、中央線ＰＬ２とし、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの前記内側折り返し部における径方向外側端部を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円を円Ｒ１１とし、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの前記外側折り返し部における径方向内側端部を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円を円Ｒ３３とするとき、
前記中央線ＳＬ１と前記円Ｒ１１との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＳＬ２と前記円Ｒ１１との交点とが成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも小さく、
前記中央線ＳＬ１と前記円Ｒ３３との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＳＬ２と前記円Ｒ３３との交点が成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＰＬ１と前記円Ｒ１１との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＰＬ２と前記円Ｒ１１との交点とが成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＰＬ１と前記円Ｒ３３との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＰＬ２と前記円Ｒ３３との交点が成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも小さい着磁装置。
【請求項２】
円環状の永久磁石を中心軸に対して放射状に、Ｎ極とＳ極を周方向に交互に配設するように着磁する着磁装置であって、
台座部と、前記台座部の上に放射状に、溝を介して周方向に交互に配置された第１突極部及び第２突極部と、
前記第１突極部及び前記第２突極部の周囲にそれぞれ巻回され、前記永久磁石を着磁するための磁界を発生させる第１着磁コイル及び第２着磁コイルとを備え、
前記第１着磁コイルは、前記第１突極部の内周側を通って巻回され、前記第１突極部と隣り合う前記第２突極部の間の溝の中を通って、隣り合う前記第２突極部の外周側を通って巻回され、さらに隣の溝の中に収納され、全ての前記第１突極部及び前記第２突極部に対して繰り返して波状に巻回されており、
前記第２着磁コイルの巻き始め端部は、前記第１着磁コイルの巻き終わり端部と接続され、
前記第２着磁コイルは、前記第１着磁コイルの前記巻き終わり端部を収納した溝と同じ溝から、前記第２突極部の内周側を通って巻回され、前記第２突極部と隣り合う前記第１突極部との間の溝の中を通って、隣り合う前記第１突極部の外周側を通って巻回され、さらに隣の溝の中に収納され、全ての前記第１突極部及び前記第２突極部に対して繰り返して波状に巻回されており、
前記台座部の中心を中心Ｏ１とし、
前記第１突極部の周方向両側において、径方向に延びる２本の前記溝の中央線をそれぞれ中央線ＭＬ１、中央線ＭＬ２とし、
前記第１突極部及び前記第２突極部の径方向内側端部を通り、前記中心Ｏ１を中心とする円を円Ｒ１とし、
前記第１突極部及び前記第２突極部の径方向外側端部を通り、前記中心Ｏ１を中心とする円を円Ｒ３とするとき、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ１との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ１との交点とが成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも小さく、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ３との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ３との交点が成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも大きく、
前記第２突極部の周方向両側において、径方向に延びる２本の前記溝の中央線をそれぞれ前記中央線ＭＬ２、中央線ＭＬ３とするとき、
前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ１との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ３と前記円Ｒ１との交点とが成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ３の交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ３と前記円Ｒ３との交点が成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも小さい着磁装置。
【請求項３】
前記第１突極部及び前記第２突極部は、強磁性部材からなる請求項２に記載の着磁装置。
【請求項４】
前記第１突極部及び前記第２突極部は、軸方向に垂直な断面が、涙型又は三角形である請求項２又は請求項３に記載の着磁装置。
【請求項５】
前記溝の周方向の幅は、前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの幅と等しい請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の着磁装置。
【請求項６】
前記第１着磁コイルが、前記第１突極部の内周側に及び前記第２突極部の外周側において屈曲して折り返す部分の断面積及び、
前記第２着磁コイルが、前記第２突極部の内周側及び前記第１突極部の外周側において屈曲して折り返す部分の断面積は、前記溝に収納される部分の断面積よりも大きい請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の着磁装置。
【請求項７】
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルは、断面長方形である請求項５又は請求項６に記載の着磁装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の着磁装置を用いて、前記永久磁石を着磁する着磁方法。
【請求項９】
請求項８に記載の着磁方法を用いて着磁された前記永久磁石を回転子の回転軸に固定し、
前記永久磁石に対向して前記回転子の回転角を検出する回転検出装置を配設するモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、着磁装置、着磁方法、およびモータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータには、円筒状の永久磁石が用いられる場合がある。例えば、回転軸と直交する方向に、且つ回転軸から放射状に広がる着磁方向を有し、周方向に交互にＮ極とＳ極が複数形成されるようにラジアル方向に多極着磁されたマグネットが用いられている。
【０００３】
また、回転軸と平行の着磁方向を有し、周方向に交互にＮ極とＳ極が複数形成されるようにアキシャル方向に多極着磁されたマグネットが用いられている。さらに、モータの回転子に、その回転数を検出するためのセンサが組み込まれている回転位置検出装置付きモータの場合は、回転軸と平行の着磁方向を有し、周方向に交互にＮ極とＳ極が複数形成されるようにアキシャル方向に多極着磁されたマグネットが用いられる。
【０００４】
アキシャル方向に磁石を着磁する場合、着磁装置に、軸方向に突出する突極部を設け、各突極部に導線を巻回して着磁コイルを形成する着磁装置を使用する。さらに、例えば、特許文献１には、断面が長方形の導線を着磁コイルに使用することにより、断面が円形の導線を使用する場合に比べて着磁コイルに通電する電流を大きくし、着磁された磁石が高温で減磁しにくく、モータの特性のばらつきも小さくできる技術が提案されている。このように、断面長方形の着磁コイルを使用すれば、ヨークの中心に対して、着磁コイルの位置のばらつきが小さいため、着磁むらが発生しにくく、モータの回転精度を向上できる。
【０００５】
近年、希土類系の磁石が普及し、フェライト系の磁石などに比べ、磁石の着磁に必要な磁界が増加している。着磁装置の着磁コイルに通電することによって発生する磁界を大きくするためには、アンペアターンを増加する必要がある。これには、通電する電流を増やすか、巻回する導線のターン数を増加させる必要がある。
【０００６】
例えば、軸方向に垂直な断面扇形の突極部の周囲に導線を巻き回して着磁コイルを形成し、ターン数を２ターンとする場合には、隣り合う突極部の間に２本の導線が入ることになる。また、着磁磁界を大きくするため、一般的に強磁性部材からなる突極部を用いる。これにより、強磁性部材を用いることで、着磁コイルから発生する磁界を断面扇形の突極部に集中させることができる（例えば特許文献１、図１３参照）。
【０００７】
しかしながら、着磁コイルのターン数を増やすと、突極部を形成する空間が狭くなり、突極部の断面積が小さくなるとＮ極とＳ極の着磁磁界が低下してしまう。また、センサマグネットに着磁する場合、突極部によりセンサマグネットの周方向にＮ極とＳ極が交互に形成されるため、隣り合う突極部の間の間隔が広がると、着磁コイルと対向するセンサマグネットの着磁磁界が小さくなり、結果的にＮ極とＳ極の切り替わりが緩やかになって、着磁後にセンサマグネットから発生する磁界が歪んでしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５１８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
着磁装置を用いて永久磁石に着磁する際には、上層の着磁コイルに対向するように着磁前の永久磁石を配置するため、上層の着磁コイルに比べ、下層の着磁コイルと永久磁石の距離が遠くなる。
【００１０】
したがって、この場合、上層の着磁コイルに着目すると、内周と外周にコイルエンドが交互に存在し、上層のコイルエンドが存在しない部分には下層のコイルエンドが存在する。この場合、下層のコイルエンドとセンサマグネットとの距離が遠いため、下層の着磁コイルによりセンサマグネットに印加される磁界が弱くなり、センサマグネットの内周部、中心部、外周部で表面磁束密度分布の波形が異なってしまう。例えば、外周付近では、Ｎ極の表面磁束密度の角度ピッチが狭くなり、中央付近では角度ピッチの誤差がほぼなく、内周付近では逆にＮ極の表面磁束密度の角度ピッチが広くなり、磁極が切り替わる角度ピッチの切り替わりの精度が悪くなるという課題があった。このような永久磁石を、回転電機の回転位置検出用のセンサマグネットとして使用することを想定すると、センサマグネットの磁極の切り替え精度とホール素子の取り付け精度の問題から、製品毎の回転位置検出精度にばらつきが生じ均一な製品精度を確保できないという課題があった。
【００１１】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、周方向に交互に磁極が切り替わる永久磁石の磁極の切り替えピッチを精度良く調整できる着磁装置、着磁方法、およびモータの製造方法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】
【００１２】
本願に開示される着磁装置は、
円環状の永久磁石を中心軸に対して放射状に、Ｎ極とＳ極を周方向に交互に配設するように着磁する着磁装置であって、
前記永久磁石を着磁するための磁界を発生させる、積み重ねられた上層の第１着磁コイル及び下層の第２着磁コイルとを備え、
前記第１着磁コイルは、1本の導線が、平面上において波状かつ菊花文様状に折り返される複数の内側折り返し部と複数の外側折り返し部を有し、
前記第２着磁コイルは、前記第１着磁コイルを表裏反転させた形状であり、
前記第１着磁コイルの各前記内側折り返し部と、前記第２着磁コイルの各前記内側折り返し部とは、周方向に１磁極分だけずれて配置され、
前記第２着磁コイルの巻き始め端部は、前記第１着磁コイルの巻き終わり端部と接続され、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの中心を中心Ｏ２とし、
前記第１着磁コイルの、径方向に延び、同じ内側折り返し部に繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部に繋がる２つの中間部の、それぞれの中央線を中央線ＳＬ１、中央線ＳＬ２とし、
前記第２着磁コイルの、径方向に延び、同じ内側折り返し部に繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部に繋がる２つの中間部の、それぞれの中央線を中央線ＰＬ１、中央線ＰＬ２とし、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの前記内側折り返し部における径方向外側端部を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円を円Ｒ１１とし、
前記第１着磁コイル及び前記第２着磁コイルの前記外側折り返し部における径方向内側端部を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円を円Ｒ３３とするとき、
前記中央線ＳＬ１と前記円Ｒ１１との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＳＬ２と前記円Ｒ１１との交点とが成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも小さく、
前記中央線ＳＬ１と前記円Ｒ３３との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＳＬ２と前記円Ｒ３３との交点が成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＰＬ１と前記円Ｒ１１との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＰＬ２と前記円Ｒ１１との交点とが成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＰＬ１と前記円Ｒ３３との交点、前記中心Ｏ２、前記中央線ＰＬ２と前記円Ｒ３３との交点が成す角度は、３６０度を前記永久磁石の磁極の総数で除した値よりも小さいものである。
【００１３】
また、本願に開示される着磁装置は、
円環状の永久磁石を中心軸に対して放射状に、Ｎ極とＳ極を周方向に交互に配設するように着磁する着磁装置であって、
台座部と、前記台座部の上に放射状に、溝を介して周方向に交互に配置された第１突極部及び第２突極部と、
前記第１突極部及び前記第２突極部の周囲にそれぞれ巻回され、前記永久磁石を着磁するための磁界を発生させる第１着磁コイル及び第２着磁コイルとを備え、
前記第１着磁コイルは、前記第１突極部の内周側を通って巻回され、前記第１突極部と隣り合う前記第２突極部の間の溝の中を通って、隣り合う前記第２突極部の外周側を通って巻回され、さらに隣の溝の中に収納され、全ての前記第１突極部及び前記第２突極部に対して繰り返して波状に巻回されており、
前記第２着磁コイルの巻き始め端部は、前記第１着磁コイルの巻き終わり端部と接続され、
前記第２着磁コイルは、前記第１着磁コイルの前記巻き終わり端部を収納した溝と同じ溝から、前記第２突極部の内周側を通って巻回され、前記第２突極部と隣り合う前記第１突極部との間の溝の中を通って、隣り合う前記第１突極部の外周側を通って巻回され、さらに隣の溝の中に収納され、全ての前記第１突極部及び前記第２突極部に対して繰り返して波状に巻回されており、
前記台座部の中心を中心Ｏ１とし、
前記第１突極部の周方向両側において、径方向に延びる２本の前記溝の中央線をそれぞれ中央線ＭＬ１、中央線ＭＬ２とし、
前記第１突極部及び前記第２突極部の径方向内側端部を通り、前記中心Ｏ１を中心とする円を円Ｒ１とし、
前記第１突極部及び前記第２突極部の径方向外側端部を通り、前記中心Ｏ１を中心とする円を円Ｒ３とするとき、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ１との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ１との交点とが成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも小さく、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ３との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ３との交点が成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも大きく、
前記第２突極部の周方向両側において、径方向に延びる２本の前記溝の中央線をそれぞれ前記中央線ＭＬ２、中央線ＭＬ３とするとき、
前記中央線ＭＬ２と前記円Ｒ１との交点、前記中心Ｏ１、前記中央線ＭＬ３と前記円Ｒ１との交点とが成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも大きく、
前記中央線ＭＬ１と前記円Ｒ３の交点、前記中心、前記中央線ＭＬ３と前記円Ｒ３との交点が成す角度は、３６０度を前記第１突極部及び前記第２突極部の総数で除した値よりも小さいものである。
また、本願に開示される着磁方法は、
前記着磁装置を用いて、前記永久磁石を着磁するものである。
また、本願に開示されるモータの製造方法は、
前記着磁方法を用いて着磁された前記永久磁石を回転子の回転軸に固定し、
前記永久磁石に対向して前記回転子の回転角を検出する回転検出装置を配設するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願に開示される着磁装置、着磁方法、およびモータの製造方法によれば、軸方向に対して垂直な着磁面のあるアキシャル方向に着磁した円筒状の永久磁石の表面磁束密度の波形を、内周部、中心部、外周部において、測定する位置によらず角度誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る永久磁石の平面図と側面図である。
【図２】実施の形態１に係る着磁装置の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る突極部に印加する磁界と、磁束密度との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係る第１突極部の形状を示す平面図である。
【図５】実施の形態１に係る第２突極部の形状を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係る着磁装置を着磁コイル側からみた平面図である。
【図７】比較例としての着磁装置の平面図である。
【図８】実施の形態１に係る着磁装置で着磁した永久磁石の表面から発生する磁束密度の分布の一部を示すグラフである。
【図９】比較例である着磁装置で着磁した永久磁石の表面から発生する磁束密度の分布の一部を示すグラフである。
【図１０】実施の形態１に係るモータの断面図である。
【図１１】実施の形態１に係る台座及び突極部を省略した着磁装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る永久磁石の着磁装置、着磁方法、およびモータの製造方法を図に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、特に断り無く径方向、周方向、外周側、内周側というときは、着磁装置の径方向、周方向、外周側、内周側をいうものとする。
図１は、着磁装置を用いて着磁する永久磁石６０の平面図と側面図である。
図２は、着磁装置１００の斜視図である。
図２に示す着磁装置１００を用いて着磁する永久磁石６０は、円環状であり、その中心軸６１に垂直な平面において、中心軸から放射状に、周方向にＮ極とＳ極とが周方向に交互に配設されるように２４極に着磁されている。永久磁石６０の材料は、ネオジムを含む希土類系ボンド磁石である。一例として、外径が直径３０ｍｍ、内径が直径１５ｍｍ、厚みが３ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジム、鉄、ホウ素焼結磁石）系のボンド磁石に着磁するものとして説明する。
【００１７】
なお、永久磁石６０は、フェライト焼結、フェライトボンド、ネオジム焼結、サマリウム−コバルト系磁石であってもよい。近年、永久磁石の高特性化に伴い、着磁に必要な磁界が増加している。永久磁石６０を着磁するには、高出力、高容量の電源を着磁装置１００に使用する必要がある。
【００１８】
次に、着磁装置１００について説明する。
着磁装置１００は、円柱状の台座部１０と台座部１０の上に、台座部１０の中心軸Ｏを中心として放射状に、周方向に溝Ｍを介して交互に配置された第１突極部２０ａ及び第２突極部２０ｂと、第１突極部２０ａ及び第２突極部２０ｂの周囲にそれぞれ巻回され、永久磁石６０を着磁するための磁界を発生させる上層の第１着磁コイル３０ａと下層の第２着磁コイル３０ｂとを備える。着磁装置１００の台座部１０の直径は、４５ｍｍとする。また、第１突極部２０ａ、第２突極部２０ｂが１５°ピッチで、周方向に交互に、それぞれ１２個、合計２４個配置されている。以下、単に着磁コイル３０という時は、第１着磁コイル３０ａと第２着磁コイル３０ｂとの双方を指すものとし、単に突極部２０という時は、第１突極部２０ａと第２突極部２０ｂとの双方を指すものとする。本実施の形態では、第１突極部２０ａは、永久磁石をＮ極に、第２突極部２０ｂは、永久磁石をＳ極に着磁する。ただし、Ｎ極とＳ極は、第１着磁コイル３０ａ、第２着磁コイル３０ｂに流す電流の向きで決まるため、永久磁石の磁極は、Ｎ極とＳ極を逆に着磁してもよい。
【００１９】
突極部２０は、台座部１０と一体化された強磁性部材からなる。一般的には、純鉄、Ｓ４５Ｃなどの炭素鋼、或いはＳＳ４００などの一般構造材などの強磁性部材により構成されている。なお、本実施の形態では、突極部２０に強磁性部材を用いているが、必ずしも強磁性部材でなくてもよく、樹脂などの常磁性部材で構成されていてもよい。
【００２０】
しかしながら、近年の磁石の高性能化により着磁に必要な磁界が増加しているため、強磁性部材を用いて導線から発生する磁界を高めることが有効である。
図３は、突極部に印加する磁界と磁束密度との関係を示すグラフである。
図３は、一般的に強磁性部材に磁界を印加した場合の、強磁性部材の内部を通る磁束密度と印加した磁界の関係を示しており、磁界が小さい領域において強磁性部材内を通る磁束密度が急激に立ち上がった後、磁界と磁束密度の関係が線形を示し、それぞれが比例するように変化することを示している。
【００２１】
磁束密度が急激に立ち上がる領域において、ある磁界の範囲をΔＨ、その時の磁束密度の増加分をΔＢとした際、μ＝ΔＢ／ΔＨを透磁率と呼び、μが大きいほど急峻に磁束密度が立ち上がることになり、より小さい磁界で大きい磁束密度を得ることができる。
【００２２】
さらに大きい磁界をかけた後、磁束密度の上昇が飽和し、真空中、或いは空気中に磁界を印加した場合と同様に、磁界が小さい場合よりもμが小さく、かつ磁界と磁束密度とが直線状となる関係となる。このように、μが高いものほど、導線に通電する電流が小さくても強い着磁磁界を発生することができる。
【００２３】
第１突極部２０ａと第２突極部２０ｂとは、径方向外側に向かって太くなる涙型をしている。また、双方の断面形状は、やや異なる。
図４は、第１突極部２０ａの形状を示す平面図である。
図５は、第２突極部２０ｂの形状を平面図である。
なお、説明の都合上、図面に示す角度は、誇張して記載したものであり、実際の角度とは異なる。
【００２４】
図４と図５とを比較すると分かるように、第１突極部２０ａと第２突極部２０ｂとは形状が異なる。内周部では、第１突極部２０ａの方が、第２突極部２０ｂよりも周方向の幅が狭く、外周部では、第１突極部の方が、第２突極部２０ｂよりも周方向の幅が広い。ここで、図４に示す第１突極部２０ａの右隣りに、図５に示す第２突極部２０ｂが配置されているとする。また、図４に示す第１突極部２０ａの左に存在する溝Ｍを溝Ｍ１とし、図４に示す第１突極部２０ａと図５に示す第２突極部２０ｂの間に存在する溝Ｍを溝Ｍ２とし、図５に示す第２突極部２０ｂの右に存在する溝Ｍを溝Ｍ３とする。溝Ｍ１〜溝Ｍ３の間には上述の第１着磁コイル３０ａ、第２着磁コイル３０ｂが挿入されるので溝Ｍ１〜溝Ｍ３の周方向の幅は同じある。なお、面取りされた断面涙型の突極部を示したが、断面三角形でもよい。
【００２５】
ところで、仮に、第１突極部２０ａの形状と第２突極部２０ｂの形状とが同じであった場合には、周方向に隣り合う溝Ｍ１と溝Ｍ２、溝Ｍ２と溝Ｍ３の、それぞれの中央を径方向に延びる中央線ＭＬ１、ＭＬ２、ＭＬ３のうち、中央線ＭＬ１と中央線ＭＬ２、中央線ＭＬ２と中央線ＭＬ３同士が成す角度は、３６０度を磁極の総数２４（永久磁石６０の磁極の総数に等しい）で除した値である１５度となる。
【００２６】
一方、上述のように、実際には、形状の異なる第１突極部２０ａと第２突極部２０ｂとが、周方向に交互に並んでいる。次に、各中央線ＭＬ１〜ＭＬ３上にそれぞれ３点を定義し、周方向に隣り合う２本の中央線上、かつ、図４、図５に示す平面図上での台座部１０上の中心Ｏ１（全ての突極部２０の径方向の中心線の交点でもある）から、径方向に同じ距離にある２点と、中心Ｏ１とが成す角度について説明する。
【００２７】
図４及び図５に示す、第１突極部２０ａ及び第２突極部２０ｂの径方向内側端部を通る、中心Ｏ１を中心とする円（直径１５ｍｍ）を円Ｒ１とし、同様に第１突極部２０ａ及び第２突極部２０ｂの径方向中央部を通る円（直径２２．５ｍｍ）を円Ｒ２、第１突極部２０ａ及び第２突極部２０ｂの径方向外側端部を通る円（直径３０ｍｍ）を円Ｒ３とする。
【００２８】
まず、図４に示す、第１突極部２０ａについて述べる。
第１突極部２０ａの周方向両側には、径方向に延びる溝Ｍ１と溝Ｍ２とが存在する。
円Ｒ２と中央線ＭＬ１との交点ＭＬ１Ｒ２と、中心Ｏ１と、円Ｒ２と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ２とが成す角度２０ａＲ２は、１５度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値と同じである。
【００２９】
次に、円Ｒ１と中央線ＭＬ１との交点ＭＬ１Ｒ１と、Ｏ１と、円Ｒ１と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ１とが成す角度２０ａＲ１は、１４度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値１５度よりも１度小さい。
【００３０】
次に、円Ｒ３と中央線ＭＬ１との交点ＭＬ１Ｒ３と、中心Ｏ１と、円Ｒ３と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ３とが成す角度２０ａＲ３は、１６度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値１５度よりも１度大きい。
【００３１】
次に、図５に示す、第２突極部２０ｂについて述べる。
円Ｒ２と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ２と、中心Ｏ１と、円Ｒ２と中央線ＭＬ３との交点ＭＬ３Ｒ２とが成す角度２０ｂＲ２は、１５度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値と同じである。
【００３２】
次に、円Ｒ１と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ１と、中心Ｏ１と、円Ｒ１と中央線ＭＬ３との交点ＭＬ３Ｒ１とが成す角度２０ｂＲ１は、１６度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値１５度よりも１度大きい。
【００３３】
次に、円Ｒ３と中央線ＭＬ２との交点ＭＬ２Ｒ３と、中心Ｏ１と、円Ｒ３と中央線ＭＬ３との交点ＭＬ３Ｒ３とが成す角度２０ｂＲ３は、１４度である。これは、上述した、３６０度を磁極の総数２４で除した値１５度よりも１度小さい。
【００３４】
なお、図４、図５では、角度２０ａＲ１、２０ａＲ３、２０ｂＲ１、２０ｂＲ３の角度を、角度２０ａＲ２、２０ｂＲ２の角度からそれぞれ＋−１度ずらしているが、放射状の導線の角度が３６０度／ｐ（ｐは極数：本実施の形態では２４）よりも小さい、または、大きければよく、上記１度に限定されるものではない。
【００３５】
次に、着磁コイル３０について詳細を説明する。
図６は、着磁装置１００を着磁コイル３０側からみた平面図である。
それぞれ、１本の導線からなる第１着磁コイル３０ａと、第２着磁コイル３０ｂとが、台座部１０の上で積み重なって配置されている。台座部１０側を下、その反対を上とすると、台座部１０の上に第２着磁コイル３０ｂが配設され、その上に第１着磁コイル３０ａが配設される。第２着磁コイル３０ｂは、第１着磁コイルを表裏反転させた形状をしている。
【００３６】
図２、図６に示すように第１着磁コイル３０ａは、第１突極部２０ａの内周側を通って巻回され、２４個の溝Ｍの中を通って、隣り合う第２突極部２０ｂの外周側を通って巻回され、隣の溝Ｍの中に収納され、これを全ての突極部２０に対して繰り返して波状、かつ菊花文様状に折り返して巻回されている。第１着磁コイル３０ａのうち、外周側で折り返されている部分を外側折り返し部３０ａｏｕｔとし、内周側で折り返されている部分を内側折り返し部３０ａｉｎとし、外側折り返し部３０ａｏｕｔおよび内側折り返し部３０ａｉｎに繋がり、溝Ｍに収納される部分を中間部３０ａｓ１とする。また、同じ内側折り返し部３０ａｉｎに繋がり、隣の溝Ｍに収納される部分を中間部３０ａｓ２とする。
【００３７】
第２着磁コイル３０ｂは、その巻き始め端部３０ｂｓが、第１着磁コイル３０ａの巻き終わり端部に３０ａｅに接続され、第１着磁コイル３０ａの巻き終わり端部３０ａｅを収納した溝Ｍと同じ溝Ｍから、径方向の逆方向に、第２突極部２０ｂの内周側を通って巻回され、２４個の溝Ｍの中を通って、隣り合う第１突極部２０ａの外周側を通って巻回され、さらに隣の溝Ｍの中に収納され、これを全ての突極部２０対して繰り返して波状かつ菊花文様状に折り返して巻回されている。
【００３８】
同様に、第２着磁コイル３０ｂのうち、外周側で折り返されている部分を外側折り返し部３０ｂｏｕｔとし、内周側で折り返されている部分を内側折り返し部３０ｂｉｎとし、外側折り返し部３０ｂｏｕｔおよび内側折り返し部３０ｂｉｎに繋がり、溝Ｍに収納される部分を中間部３０ｂｓ１とする。また、同じ内側折り返し部３０ａｉｎに繋がり、隣の溝Ｍに収納される部分を中間部３０ｂｓ２とする。
【００３９】
第１着磁コイル３０ａおよび第２着磁コイル３０ｂはこのように構成されているので、図６に示すように、導線が径方向に折り返される位置（内側折り返し部３０ａｉｎと内側折り返し部３０ｂｉｎ、外側折り返し部３０ａｏｕｔと外側折り返し部３０ｂｏｕｔ）が、第１着磁コイル３０ａと第２着磁コイル３０ｂとでは、周方向に溝Ｍ１つ分（１磁極分）だけずれている。導線は１ｍｍＸ１ｍｍの断面四角形状であり、各溝Ｍの内壁面に沿った形状を有する。なお、断面形状は、長方形でもよい。
【００４０】
溝Ｍに沿って導線を収納するが、各溝Ｍの幅は、１．２ｍｍである。導線の幅よりも大きくしている。導線に電流を流した際に、絶縁破壊を防止するため、導線と強磁性部材の間には絶縁フィルム、或いは絶縁紙を挿入して絶縁する。また、導線又は強磁性部材、もしくは導線と強磁性部材の両方に電着塗装などの絶縁膜を形成してもよい。この場合は、溝Ｍの幅は、導線の幅とほぼ等しくてもよい。
【００４１】
上述した各溝Ｍの構成によれば、各溝Ｍに収納される第１着磁コイル３０ａについて、第１突極部２０ａの周囲を取り囲む部分の角度は、内周側の屈曲して折り返す部分では１４度、溝Ｍの径方向中央部分では１５度、溝Ｍの径方向外周部分では１６度となる。
【００４２】
同様に、各溝Ｍに収納される第２着磁コイル３０ｂについて、第２突極部２０ｂ周囲を取り囲む部分の角度は、内周側の屈曲して折り返す部分では１６度、溝Ｍの径方向中央部分では１５度、溝Ｍの径方向外周部分では１４度となる。
【００４３】
第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂを構成する導線の内周側の屈曲して折り返す部分の断面形状は、径方向１．５ｍｍ×軸方向１ｍｍの長方形であり、外周側屈曲して折り返す部分の断面形状は、径方向２ｍｍ×軸方向１ｍｍである。
【００４４】
第１着磁コイル３０ａを上層に配置し、第２着磁コイル３０ｂを下層に配置しており、第１着磁コイル３０ａの巻き終わり端部と、第２着磁コイル３０ｂの巻き始め端部が接続されており、２ターンを構成している。なお、ターン数は２ターンに限らず、３ターン、または４ターンでもよい。
【００４５】
また、導線の断面形状は円形でもよく、断面長方形でもよい。市販のマグネットワイヤ―を用いてもよく、より好ましくは着磁コイルの形状精度を確保するために銅板をワイヤーカットなどで加工することが望ましい。銅板からワイヤーカットで精度よく加工でき、導線の位置精度を向上できる。
【００４６】
近年、モータの小型高効率化に伴い、小径で多極の着磁装置が要求され、ヨークの歯、溝の構成が寸法的に困難になってきていることから、着磁コイルの断面寸法をそれほど大きくできないため、通電する電流を増加する必要があるが、電流を１０ｋＡ／ｍｍ＾２以上流すと導線が発熱し過ぎたり、ローレンツ力によって導線が力を受けて破断したりする恐れがある。そのため、上述のように着磁コイル３０のターン数を増やして対応することが望ましい。
【００４７】
また、上述のように、第１突極部２０ａ、第２突極部２０ｂの間の溝Ｍに収納されている導線の断面積に比べて、内周側と外周側で折り返されている部分の導線の断面積が大きい。永久磁石６０への着磁時には、導線に大電流を通電するため、ローレンツ力により導線に力が発生する。反平行に電流が流れると導線に反発力が働く。
【００４８】
着磁装置１００に大電流を流すために、大容量のコンデンサを有する電源をこれに接続する。コンデンサと着磁装置１００の間にスイッチを接続し、瞬間的にコンデンサの電荷を着磁装置に流すことで大電流のパルスが着磁装置１００の導線に流れる。
【００４９】
そのため、生産ラインで着磁する場合、導線に働く反発力が繰り返し印加される。このとき、着磁コイル３０のうち、突極部の内周側と外周側を屈曲して折り返す部分の導線に応力が集中し、導線が破断する可能性がある。そのため、導線を破断しにくくするため、当該部分の断面積を、溝Ｍに収納される部分の断面積よりも大きくすることで応力を低減し、導線の破断を防止している。ただし、必ずしも必要ではなく、均一な断面積の導線を使用してもよい。
【００５０】
さらに、永久磁石６０の着磁時に着磁コイル３０の導線が動かないようにするために、突極部２０と導線とをエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂で一体化し、突極部２０と磁極コイルの導線との間の空間を埋め、導線が動かないようにする。また、着磁コイル３０への通電により導線が発熱するため、使用する樹脂が軟化する温度は、摂氏１００度以上、望ましくは摂氏１５０度以上であることが望ましい。また、永久磁石６０への着磁時に、樹脂に対して導線から衝撃がかかるため、樹脂には耐衝撃性が必要であり、ガラス粉末などのフィラーを樹脂に混合するとなおよい。
【００５１】
図７は、比較例としての着磁装置１００Ｂの平面図である。
次に、着磁装置１００の比較例として着磁装置１００Ｂについて述べる。
着磁装置１００と比較例としての着磁装置１００Ｂとの大きな違いは、２４個の突極部２０Ｂの形状は全て同一である点である。着磁コイル３０Ｂの構成は、屈曲部の断面積と溝Ｍの中に収納される部分の断面積とが同じである点以外は、着磁装置１００の着磁コイル３０と同じである。
【００５２】
図８は、着磁装置１００で着磁した永久磁石６０の表面から発生する磁束密度の分布の一部を示すグラフである。縦軸が磁束密度を示し、横軸が磁石の周方向の位置を回転角度として示している。グラフＦＲ１が永久磁石６０の直径１５ｍｍの位置の磁束密度の変化を表し、グラフＦＲ２が永久磁石６０の直径２２．５ｍｍの位置の磁束密度の変化を表し、グラフＦＲ３が永久磁石６０の直径３０ｍｍの位置の磁束密度の変化を表す。これは、上述の円Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の位置の磁束密度に相当する。なお、それぞれのグラフは、永久磁石６０の周方向全体３６０度の内の、１２度から１８度までの一部のみを示していて、実際には、Ｎ極とＳ極の磁束密度の分布は、正弦波状となる。
【００５３】
図９は、比較例である着磁装置１００Ｂで着磁した永久磁石の表面から発生する磁束密度の分布の一部を示すグラフである。磁束密度を測定した位置は、上述の永久磁石６０と同じである。グラフＦＲＢ１が永久磁石の直径１５ｍｍの位置の磁束密度の変化を表し、グラフＦＲＢ２が永久磁石の直径２２．５ｍｍの位置の磁束密度の変化を表し、グラフＦＲＢ３が永久磁石の直径３０ｍｍの位置の磁束密度の変化を表す。いずれの永久磁石も２４極であるため、磁極が１５度毎にＳからＮ又はその反対に切り替わる。
【００５４】
図８に示すように、本実施の形態の永久磁石６０では、直径１５ｍｍの位置、３０ｍｍの位置共に、磁極が切り替わる角度は、直径２２．５ｍｍの位置の表面磁束密度の磁極が切り替わる角度とほぼ一致している。そして、直径１５ｍｍと３０ｍｍの位置の磁極が切り替わる角度の、直径２２．５ｍｍの位置（１５度）とのずれは、０．０５度程度である。
【００５５】
次に、図９の比較例の永久磁石の場合、直径２２．５ｍｍの位置の表面磁束密度分布の磁極の切り替わりの角度は、ほぼ１５度であり、直径１５ｍｍと３０ｍｍの位置の表面磁束密度の磁極の切り替わりの角度のずれは、１５度から０．８度であった。このような永久磁石を回転センサ用のセンサマグネットとして使用する場合であって、回転軸に組付けられた後に回転子のマグネットが着磁される場合、回転子マグネットを着磁する時の磁界がセンサマグネットにも印加され、センサマグネットから発生する磁束密度分布が乱れてしまう。センサマグネットの磁極が等間隔でなくなり、回転センサから正しい回転数信号が出力されなくなる。
【００５６】
このように、磁極の切り替わりの角度の径方向の位置によるずれを低減するため、突極部２０の内周側で屈曲するように、着磁コイル３０を折り返し、各溝Ｍに挿入される着磁コイル３０の導線が成す角度を上述のように変えることが有効であったことが分かる。
【００５７】
次に、永久磁石６０を回転検出装置付きモータに搭載した場合を考える。
図１０は、モータ８０の断面図である。
図１０に示すように、固定子鉄心８１に複数の固定子コイル８２が周方向にほぼ等間隔に配設された固定子８５と、複数の永久磁石８３が周方向に配設され、外周面が固定子８５の内周面に対向するように配設された回転子８８と、電源から供給される直流電流を、回転子８８を介して転流させるためのトリガーとなる、回転軸８９に固定され、回転子８８の回転角θを検出するための磁界を発生するセンサマグネットとしての永久磁石６０と、このセンサマグネットと対向して配設され、上記磁界に応じた信号を出力する３つのホール素子８７を配置する。センサマグネットの着磁方向は、回転軸８９の軸方向と平行な方向である。
【００５８】
なお、この適用例では、永久磁石６０をセンサ用のマグネットとしているが、アキシャルギャップモータのようにモータを駆動するための永久磁石に適用してもよい。
【００５９】
図１１は、着磁装置１００Ｃの平面図である。
また、図１１に示すように、着磁装置１００Ｃは、台座部１０、第１突極部２０ａ、第２突極部２０ｂを省略し、第１着磁コイル３０ａと第２着磁コイル３０ｂのみで構成されたものである。このような、着磁装置１００Ｃでも、着磁装置１００と同様の効果を奏する。
【００６０】
この場合、これまでの説明で「溝Ｍ１、溝Ｍ２の中央線ＭＬ１、ＭＬ２と、円Ｒ１〜Ｒ３の各交点、中心Ｏ１を用いて特定した角度」については、「中心Ｏ１」を「第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂの中心Ｏ２」と読み替え、「溝Ｍ１、溝Ｍ２の中央線ＭＬ１、ＭＬ２」を「第１着磁コイル３０ａの、径方向に延び、同じ内側折り返し部３０ａｉｎに繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部３０ａｏｕｔに繋がる２つの中間部３０ａｓ１、３０ａｓ２のそれぞれの中央線ＳＬ１、中央線ＳＬ２」と読み替え、「円Ｒ１」を、「第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂの内側折り返し部３０ａｉｎ、３０ｂｉｎにおける径方向外側端部Ｑ１を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円Ｒ１１」と読み替え、「円Ｒ３」を、「第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂの外側折り返し部３０ａｏｕｔ、３０ｂｏｕｔにおける径方向内側端部Ｑ３を通り、中心Ｏ２を中心とする円Ｒ３３」と読み替え、「円Ｒ２」を、中間部３０ａｓ１、３０ａｓ２のそれぞれの径方向の中央部を通り、中心Ｏ２を中心とする円Ｒ２２」と読み替えるとよい。
【００６１】
また、これまでの説明で「溝Ｍ２、溝Ｍ３の中央線ＭＬ２、ＭＬ３と、円Ｒ１〜Ｒ３の各交点、中心Ｏ１を用いて特定した角度」については、「中心Ｏ１」を「第１着磁コイル３０ａ及び前記第２着磁コイル３０ｂの中心Ｏ２」と読み替え、「溝Ｍ２、溝Ｍ３の中央線ＭＬ２、ＭＬ３」を「第２着磁コイル３０ｂの、径方向に延び、同じ内側折り返し部３０ｂｉｎに繋がり、それぞれ周方向反対側の外側折り返し部３０ｂｏｕｔに繋がる２つの中間部３０ｂｓ１、中間部３０ｂｓ２のそれぞれの中央線ＰＬ１、中央線ＰＬ２」と読み替え、「円Ｒ１」を、「第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂの内側折り返し部３０ａｉｎ、３０ｂｉｎにおける径方向外側端部Ｑ１を通り、前記中心Ｏ２を中心とする円Ｒ１１」と読み替え、「円Ｒ３」を、「第１着磁コイル３０ａ及び第２着磁コイル３０ｂの外側折り返し部３０ａｏｕｔ、３０ｂｏｕｔにおける径方向内側端部Ｑ３を通り、中心Ｏ２を中心とする円Ｒ３３」と読み替え、「円Ｒ２」を、中間部３０ｂｓ１、３０ｂｓ２のそれぞれの径方向の中央部を通り、中心Ｏ２を中心とする円Ｒ２２」と読み替えるとよい。
【００６２】
さらに、コイルを固定するために、樹脂などでコイルを覆うことが望ましい。これにより、コイルの変形を防止できる。
【００６３】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
【００６４】
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６５】
１００，１００Ｂ  着磁装置、１０  台座部、２０ａ  第１突極部、
２０ｂ  第２突極部、２０，２０Ｂ  突極部、３０，３０Ｂ  着磁コイル、
３０ａ  第１着磁コイル、３０ｂ  第２着磁コイル、
３０ａｉｎ，３０ｂｉｎ  内側折り返し部、
３０ａｏｕｔ，３０ｂｏｕｔ  外側折り返し部、
３０ａｓ１，３０ａｓ２，３０ｂｓ１，３０ｂｓ２  中間部、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ２２，Ｒ３３  円、
２０ａＲ１，２０ａＲ２，２０ａＲ３，２０ｂＲ１，２０ｂＲ２，２０ｂＲ３  角度、
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  溝、
ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＳＬ１，ＳＬ２，ＰＬ１，ＰＬ２  中央線、
ＭＬ１Ｒ１，ＭＬ１Ｒ２  交点、
ＭＬ１Ｒ３，ＭＬ２Ｒ１，ＭＬ２Ｒ２，ＭＬ２Ｒ３，ＭＬ３Ｒ１，ＭＬ３Ｒ２，ＭＬ３Ｒ３  交点、
Ｏ，６１  中心軸、Ｏ１，Ｏ２  中心、Ｑ１  径方向外側端部、Ｑ３  径方向内側端部、６０  永久磁石、８０  モータ、８１  固定子鉄心、８２  固定子コイル、
８３  永久磁石、８５  固定子、８７  ホール素子、８８  回転子、８９  回転軸、
ＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３，ＦＲＢ１，ＦＲＢ２，ＦＲＢ３  グラフ。
【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】
0006968296.tif 000008
【図８】
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【図９】
0006968296.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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