(57)【要約】【課題】同極同士が対面した状態で現れる磁石構造の生産性を向上する技術を提供する。【解決手段】複数の磁石部材（ＭＧ）を含む被処理部材（ＯＢ）が準備される。着磁装置（４００）は、それぞれ着磁コイル（４２４）と着磁ヨーク（４２２）とを有する複数の着磁処理部（４２０）を備える。各着磁ヨーク（４２４）は、互いに異なる極性の磁束を発生する２つの着磁ヨーク端（４２４ａ，４２４ｂ）を有する。複数の着磁処理部（４２０）は、同じ極性の磁束を発生する着磁ヨーク端（４２４ａ，４２４ｂ）が隣接するように配置されている。これらの着磁ヨーク端（４２４ａ，４２４ｂ）を用いて、複数の磁石部材（ＭＧ）の対面する同極に着磁処理が実行される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同磁極を対面とする複数の永久磁石の着磁方法であって、
（ａ）着磁前の複数の磁石部材を含む被処理部材を準備する工程と、
（ｂ）前記被処理部材を着磁装置内に配置するとともに、前記着磁装置を用いて前記複数の磁石部材の対面する同極に着磁処理を行う工程と、
を備え、
前記着磁装置は、
それぞれ着磁コイルと着磁ヨークとを有する複数の着磁処理部を備え、
各着磁ヨークは、互いに異なる極性の磁束を発生する２つの着磁ヨーク端を有し、
前記複数の着磁処理部は、同じ極性の磁束を発生する着磁ヨーク端が隣接するように配置されている、
前記工程（ｂ）は、前記着磁ヨーク端を用いて、前記複数の磁石部材の対面する同極に着磁処理を実行する、
着磁方法。
【請求項２】
請求項１記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、前記複数の磁石部材を積層した柱状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記柱状の被処理部材の側面の周囲を覆うように配置されている、
着磁方法。
【請求項３】
請求項２記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、四角柱状の形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記四角柱状の被処理部材の４つの側面にそれぞれ配置された４組の着磁処理部群を有する、
着磁方法。
【請求項４】
請求項１記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、円盤状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面の少なくとも一方に前記着磁ヨーク端が対面するように配置されている、
着磁方法。
【請求項５】
請求項４記載の着磁方法であって、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面にそれぞれ前記着磁ヨーク端が対面するように配置された２組の着磁処理部群を有する、
着磁方法。
【請求項６】
複数の磁石部材を含む被処理部材を着磁するための着磁装置であって、
それぞれ着磁コイルと着磁ヨークとを有する複数の着磁処理部を備え、
各着磁ヨークは、互いに異なる極性の磁束を発生する２つの着磁ヨーク端を有し、
前記複数の着磁処理部は、同じ極性の磁束を発生する着磁ヨーク端が隣接するように配置されており、
前記着磁ヨーク端を用いて、前記複数の磁石部材の対面する同極に着磁処理を実行する、
着磁装置。
【請求項７】
請求項６記載の着磁装置であって、
前記被処理部材は、前記複数の磁石部材を積層した柱状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記柱状の被処理部材の側面の周囲を覆うように配置されている、
着磁装置。
【請求項８】
請求項７記載の着磁装置であって、
前記被処理部材は、四角柱状の形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記四角柱状の被処理部材の４つの側面にそれぞれ配置された４組の着磁処理部群を有する、
着磁装置。
【請求項９】
請求項６記載の着磁装置であって、
前記被処理部材は、円盤状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面の少なくとも一方に前記着磁ヨーク端が対面するように配置されている、
着磁装置。
【請求項１０】
請求項９記載の着磁装置であって、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面にそれぞれ前記着磁ヨーク端が対面するように配置された２組の着磁処理部群を有する、
着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ等に用いられる永久磁石の着磁方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石の着磁方法としては、例えば下記の特許文献に記載されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４９３６号公報
【０００４】
従来から、最適な着磁パターンを得るために種々の工夫がなされている。しかし、同極同士が対面した状態で現れる磁石構造を得ることは困難であった。例えば、このような磁石構造を、複数の永久磁石を積層することによって得ようとすると、個々に磁化された永久磁石同士の反発力が大きいため、その製造方法が大掛かりで非常に困難なものとなる。そこで、同極同士が対面した状態で現れる磁石構造の生産性の向上が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、同極同士が対面した状態で現れる磁石構造の生産性を向上する技術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】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
同磁極を対面とする複数の永久磁石の着磁方法であって、
（ａ）着磁前の複数の磁石部材を含む被処理部材を準備する工程と、
（ｂ）前記被処理部材を着磁装置内に配置するとともに、前記着磁装置を用いて前記複数の磁石部材の対面する同極に着磁処理を行う工程と、
を備え、
前記着磁装置は、
それぞれ着磁コイルと着磁ヨークとを有する複数の着磁処理部を備え、
各着磁ヨークは、互いに異なる極性の磁束を発生する２つの着磁ヨーク端を有し、
前記複数の着磁処理部は、同じ極性の磁束を発生する着磁ヨーク端が隣接するように配置されている、
前記工程（ｂ）は、前記着磁ヨーク端を用いて、前記複数の磁石部材の対面する同極に着磁処理を実行する、
着磁方法。
【０００８】
この構成では、複数の着磁ヨーク端によって、被処理部材に含まれる複数の磁石部材に対面する同極が形成されるので、同極同士が対面した状態で現れる磁石構造の生産性を向上させることが可能である。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、前記複数の磁石部材を積層した柱状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記柱状の被処理部材の側面の周囲を覆うように配置されている、
着磁方法。
【００１０】
この構成では、柱状の被処理部材の側面の周囲のほぼ全体にわたって着磁することができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、四角柱状の形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記四角柱状の被処理部材の４つの側面にそれぞれ配置された４組の着磁処理部群を有する、
着磁方法。
【００１２】
この構成では、４つの側面のそれぞれにおいて、同極同士が対面した状態で現れるような磁石構造を製造することができる。
【００１３】
［適用例４］
適用例１記載の着磁方法であって、
前記被処理部材は、円盤状の外形形状を有しており、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面の少なくとも一方に前記着磁ヨーク端が対面するように配置されている、
着磁方法。
【００１４】
この構成では、円盤状の被処理部材の上面と下面の少なくとも一方に、同極同士が対面した状態で現れるような磁石構造を製造することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例４記載の着磁方法であって、
前記複数の着磁処理部は、前記円盤状の被処理部材の上面と下面にそれぞれ前記着磁ヨーク端が対面するように配置された２組の着磁処理部群を有する、
着磁方法。
【００１６】
この構成では、円盤状の被処理部材の上面と下面の両方に、同極同士が対面した状態で現れるような磁石構造を製造することができる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、着磁方法及び着磁装置、永久磁石の製造方法及び製造装置等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．好ましい永久磁石の構成例：
B．各種の実施例：
C．変形例：
【００１９】
A．好ましい永久磁石の構成例：
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、好ましい永久磁石の構成例を示す説明図である。図１（Ａ）は、１つの永久磁石１０を示している。この磁石１０は、上下方向に磁化されている。Ｎ極から出る矢印及びＳ極に入る矢印は、磁力線を示している。図１（Ｂ）は、２つの磁石１０で構成される永久磁石対１０pairを示している。この永久磁石対１０pairは、２つの磁石１０が、Ｎ極同士が互いに接した状態で保持されたものである。この状態で２つの磁石１０を保持すると、太い矢印で示されるように、その同極接触面１０ｃから外部に向けた磁場方向ＭＤに沿って、最も強い磁場が発生する。ここで、「同極接触面」とは、互いに接する同極同士の表面で規定される平面を意味している。図１（Ｃ）は、永久磁石対１０pairの表面磁束密度の分布を示している。なお、磁場方向ＭＤは、同極接触面１０ｃ上の方向であって、永久磁石対１０pairの内部から（より好ましくは中央から）外側に向かう方向である。磁石１０のサイズが小さい場合には、この磁場方向ＭＤは、永久磁石対１０pairの内部（又は中央）から外側に向かう放射状の方向となる。発明者の実験によれば、永久磁石対１０pairの磁場方向ＭＤの表面磁束密度は、単一の磁石１０の表面磁束密度（すなわち図１（Ａ）の上面の磁束密度）の約２倍に達することが見いだされた。なお、Ｎ極でなく、Ｓ極同士を接するように永久磁石対１０pairを構成してもよい。
【００２０】
図１（Ｄ）は、６つの平板状の永久磁石１０を含む磁石集合体２０を示している。磁石集合体２０の隣接する磁石同士は、Ｎ極同士又はＳ極同士が互いに接した状態で保持されている。図１（Ｅ）は、磁石集合体２０の表面磁束密度の分布を示している。このグラフから理解できるように、磁石集合体２０の周囲（図１（Ｄ）の左右位置）では、Ｎ極同士の同極接触面１０ｃとＳ極同士の同極接触面１０ｃとにおいて、それぞれ大きな表面磁束密度が発生している。この例から理解できるように、３個以上の磁石を含む磁石集合体は、Ｎ極とＳ極のそれぞれにおいて大きな磁束密度を発生することが可能である。
【００２１】
図１（Ｂ）に示す磁石集合体１０pairは、同極同士が対面した状態で現れる１つの磁石構造と考えることが可能である。図１（Ｄ）に示す磁石集合体２０も同様である。従来は、このような磁極配列を有する磁石体は、複数の磁石を積層することによって作成していた。以下に説明する実施例は、着磁後の複数の磁石を用いずに、着磁前の複数の磁石部材を含む１つの被処理部材から、同極同士が対面した状態で現れる１つの磁石構造を得る方法を工夫したものである。
【００２２】
B．各種の実施例：
図２（Ａ），（Ｂ）は、第１実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の水平断面図をそれぞれ示している。この着磁装置４００は、四角円柱状の被処理部材ＯＢに着磁を行うための装置である。被処理部材ＯＢの４つの側面には、４組の着磁処理ユニット４１０が設けられている。４組の着磁処理ユニット４１０の間の空間は、非処理部材ＯＢを収納するための収納部を構成している。被処理部材ＯＢは、着磁前の複数の板状の磁石部材ＭＧを、非磁性体層ＮＭを介して積層することによって形成されたものである。非磁性体層ＮＭとしては、樹脂や、非磁性金属、空気、オイル等の種々の非磁性材料を利用することができる。非磁性体層ＮＭを空気やオイルなどの流体で形成する場合には、隣接する磁石部材ＭＧの間に複数の小さなスペーサを設けることが好ましい。なお、非磁性体層ＮＭを「ギャップ」と呼ぶことも可能である。
【００２３】
各着磁処理ユニット４１０は、複数の着磁処理部４２０を有している。各着磁処理部４２０は、着磁ヨーク４２２と、着磁ヨーク４２２の中心部の周囲に巻き回された着磁コイル４２４とを有している。着磁ヨーク４２２は、その上端と下端において、被処理部材に対面する位置に２つの着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂを有している。着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂの距離は、１枚の磁石部材ＭＧの厚みにほぼ等しい。これらの着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂは、互いに異なる極性の磁束を発生する。上下に隣接する着磁処理部４２０は、一方の着磁処理部の第１の着磁ヨーク端４２２ａと他方の着磁処理部の第２の着磁ヨーク端４２２ｂとが互いにほぼ接する状態で配置されている。また、互いにほぼ接する状態で配置されている２つの着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂは、同じ極性の磁束を発生する。このため、上下に隣接する着磁処理部４２０の着磁コイル４２４には、互いに逆向きに電流が印加される。
【００２４】
図３（Ａ）は、第１実施例の着磁装置で製造される磁石構造の一例を示している。図中の矢印は、磁束線を示している。この例では、Ｓ，Ｎ，Ｎ，Ｓ…という順番で非処理部材ＯＢに含まれる磁石部材ＭＧの側面がそれぞれ着磁されている。以下では、着磁後の非処理部材ＯＢを単に「磁石構造ＯＢ」と呼ぶ。隣接する磁石部材ＭＧの間には、同極同士が対面する状態で現れていることが理解できる。なお、磁石構造ＯＢの側面のうちで、Ｎ極同士が隣接している部分は１つのＮ極として機能し、Ｓ極同士が隣接している部分は１つのＳ極として機能すると考えることも可能である。従って、この磁石構造ＯＢは、Ｓ，Ｎ，Ｓ…という順番で交互に着磁されたものとほぼ等価である。さらに、この磁石構造ＯＢの磁場方向は、図１（Ｄ）に示した磁石集合体２０に類似したものとなり、磁石構造ＯＢの内部から外側に向かう方向となっていることが理解できる。
【００２５】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示した被処理部材ＯＢの側面の同極同士（Ｎ極同士又はＳ極同士）が形成される領域に、切り込み（凹部）を予め形成した場合を示している。このような被処理部材ＯＢを用いても、複数の永久磁石を重ねた磁石集合体に近い磁束分布を得ることが可能である。
【００２６】
図３（Ｃ）は、被処理部材ＯＢの軸方向の長さをより長くして、側面に形成されるＮ極とＳ極の数を増加させた場合の例を示している。図３（Ｃ）のような長い柱状の磁石構造ＯＢは、例えばリニアモータ用の永久磁石として利用可能である。
【００２７】
このように、第１実施例では、互いに異なる極性の磁束を発生する着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂを用いて、被処理部材ＯＢの側面に異なる極が交互に形成されるように着磁処理を実行する。この結果、予め着磁した複数の永久磁石を用いることなく、着磁前の複数の磁石部材ＭＧを含む１つの被処理部材ＯＢから、同極同士が対面して現れるような磁石構造を製造することが可能である。
【００２８】
図４（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。この着磁装置４００ａは、着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂの構成が第１実施例と異なるだけであり、他の構成は第１実施例と同じである。
【００２９】
第２実施例の着磁装置４００ａでは、図４（Ｂ）に示すように、略円柱状の被処理部材ＯＢを着磁する。このため、着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂは、この被処理部材ＯＢの周囲に沿うように凹状に形成されている。このように、一般には、被処理部材ＯＢとしては種々の形状を取りうるので、着磁ヨーク端４２２ａ，４２２ｂは、その被処理部材ＯＢの周囲を覆うような形状にそれぞれ形成されることが好ましい。なお、「被処理部材ＯＢの周囲を覆う」とは、完全に全体を覆っている必要はなく、その一部又は大部分を覆っていれば十分である。
【００３０】
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、第３実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。図５（Ａ），（Ｂ）は、処理対象となる被処理部材ＯＢの平面図及び正面図を示す。図５（Ｃ）は着磁装置の正面図、図５（Ｄ）はその側面図、図５（Ｅ）は１つの着磁処理部の斜視図をそれぞれ示している。図５（Ａ），（Ｂ）に示す被処理部材ＯＢは、着磁前の４つの磁石部材ＭＧを非磁性体ＮＭで保持して成形したものであり、円盤状の形状を有している。個々の磁石部材ＭＧは略扇状の形状を有している。隣接する磁石部材ＭＧの間にはギャップＧＰが形成されている。このギャップＧＰは、非磁性体層として機能するものであり、空気や樹脂などの任意の非磁性体材料で形成することができる。また、被処理部材ＯＢの中心には、軸１１２が固定されている。このような軸１１２を有する被処理部材ＯＢは、着磁処理後にモータのロータ部としてそのまま使用することが可能である。
【００３１】
図５（Ｄ）に示すように、この着磁装置４００ｂは、円盤状の被処理部材ＯＢの上面と下面にそれぞれ対向する２つの着磁処理ユニット４１０ｂを備えている。これらの２つの着磁処理ユニット４１０ｂは互いに上下が反転された状態で配置されている。２組の着磁処理ユニット４１０ｂの間の空間は、被処理部材ＯＢを収納する収納部４３０として機能する。図５（Ｃ）に示すように、１組の着磁処理ユニット４１０ｂは、４つの着磁処理部４２０ｂを有している。図５（Ｅ）に示すように、１つの着磁処理部４２０ｂは、着磁ヨーク４２２と着磁コイル４２４とを有している。なお、着磁ヨーク４２２は、リングを４等分した形状をほぼ有しており、また、その下面に着磁ヨーク端４２２ｃ，４２２ｄが設けられている。これらの着磁ヨーク端４２２ｃ，４２２ｄは、互いに異なる極性の磁束を発生するためのものである。なお、図５（Ｄ）からも理解できるように、被処理部材ＯＢの下面に対応する着磁処理部４２０ｂでは、着磁ヨーク端４２２ｃ，４２２ｄが上になるように配置されている。
【００３２】
着磁処理の際には、８つの着磁処理部４２０ｂの中心の収納部４３０に被処理部材ＯＢが挿入される。図５（Ａ）には、着磁処理の結果、被処理部材ＯＢ磁石部材ＭＧが着磁されている様子が描かれている。隣接する磁石部材ＭＧは、同極同士が対面している。従って、この着磁後の磁石構造ＯＢも、同極同士が対面して現れる磁石構造であることが理解できる。なお、４つの磁石部材ＭＧは、着磁処理部４２０ｂの着磁ヨーク４２２を投影した形状に近似した形状を有している。
【００３３】
このように、第３実施例では、円盤状の被処理部材ＯＢを用いて、その回転方向に沿って複数の磁石部材ＭＧを着磁することが可能である。すなわち、予め着磁した複数の磁石を用いることなく、着磁前の複数の磁石部材ＭＧを含む１つの被処理部材ＯＢを用いて、複数の磁石を有するモータのロータ部を容易に構成することができる。
【００３４】
図６（Ａ），（Ｂ）は、第４実施例の構成を示す説明図である。第４実施例は、非処理部材ＯＢの構成が第１実施例（図２）と異なるだけであり、着磁装置は第１実施例と同じである。この非処理部材ＯＢは、１個の四角柱状の磁石材料ＭＧで全体が構成されている。
【００３５】
図７（Ａ），（Ｂ）は、第４実施例の着磁処理で得られる磁石構造ＯＢを示している。これらの磁石構造ＯＢは、第１実施例で得られた磁石構造（図３）と類似していることが理解できる。
【００３６】
図８（Ａ），（Ｂ）は、第５実施例の構成を示す説明図である。第５実施例は、非処理部材ＯＢの構成が第２実施例（図４）と異なるだけであり、着磁装置は第２実施例と同じである。この非処理部材ＯＢは、１個の円柱状の磁石材料ＭＧで全体が構成されている。
【００３７】
第４及び第５実施例のように、未着磁の複数の磁石部材を用いずに、１個の磁石部材を着磁することによって、第１及び第２実施例と類似した磁石構造を得ることも可能である。但し、同極同士が対面する位置における磁極の強さは、第１及び第２実施例のように、磁石部材ＭＧの間に非磁性体層ＮＭを挟んだ構造の方がかなり強いので、この点では第１及び第２実施例の方が好ましい。
【００３８】
C．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３９】
C１．変形例１：
上記各実施例における着磁処理部の形状や数は、必要に応じて任意に変更することが可能である。例えば、第１実施例（図２）では、柱状の被処理部材ＯＢの４つの側面に対面するように４組の着磁処理ユニットが設けられていたが、被処理部材ＯＢの少なくとも１つの側面に対面するように着磁処理ユニットを設けるようにすることが可能である。また、第３実施例（図５）では、円盤状の被処理部材ＯＢの上面と下面に対面するように２組の着磁処理ユニットが設けられていたが、このうちの１組を省略してもよい。
【００４０】
C２．変形例２：
上記実施例によって製造される永久磁石は、モータや発電機などの種々の電気機械に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】好ましい永久磁石の構成例を示す説明図である。
【図２】第１実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。
【図３】第１実施例で作成される磁石構造を示す説明図である。
【図４】第２実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。
【図５】第３実施例としての着磁装置の構成を示す説明図である。
【図６】第４実施例の構成を示す説明図である。
【図７】第４実施例で作成される磁石構造を示す説明図である。
【図８】第５実施例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０pair…永久磁石対
１０…永久磁石
１０ｃ…同極接触面
２０…磁石集合体
１１２…軸
４００…着磁装置
４１０…着磁処理ユニット
４２０…着磁処理部
４２２…着磁ヨーク
４２２ａ〜４２２ｄ…着磁ヨーク端
４２４…着磁コイル
４３０…収納部
【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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