JP2005312166A - Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it - Google Patents
Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005312166A JP2005312166A JP2004124876A JP2004124876A JP2005312166A JP 2005312166 A JP2005312166 A JP 2005312166A JP 2004124876 A JP2004124876 A JP 2004124876A JP 2004124876 A JP2004124876 A JP 2004124876A JP 2005312166 A JP2005312166 A JP 2005312166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- orientation
- magnetic
- bonded magnet
- anisotropic
- pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、モータに使用される中空円筒状の４磁極の異方性ボンド磁石及びそのボンド磁石を用いたモータに関する。 The present invention relates to a hollow cylindrical four-pole anisotropic bonded magnet used for a motor and a motor using the bonded magnet.
モータ用の永久磁石として、中空円筒状に成形した異方性ボンド磁石が知られている。このボンド磁石は所定の磁場分布を発生させた状態で成形することで磁性体粉末の磁化容易軸を配向させている。円筒状のボンド磁石の軸に垂直な断面における配向のパターンには、主として、アキシャル配向とラジアル配向と極配向とがある。アキシャル配向は、断面において１軸方向に配向させる方法であり、ラジアル配向は断面中心から放射状に、即ち、円周の法線方向に配向させる方法である。 An anisotropic bonded magnet formed into a hollow cylindrical shape is known as a permanent magnet for a motor. This bond magnet is formed in a state where a predetermined magnetic field distribution is generated, thereby orienting the easy magnetization axis of the magnetic powder. The orientation pattern in the cross section perpendicular to the axis of the cylindrical bonded magnet mainly includes an axial orientation, a radial orientation, and a polar orientation. Axial alignment is a method of aligning in a uniaxial direction in the cross section, and radial alignment is a method of aligning radially from the center of the cross section, that is, in the normal direction of the circumference.
近年、モータの大幅な小型化・軽量化の要求がある。例えば、非磁性金型で成形したアキシャル配向の２極リング磁石があるが、トルクが小さいという問題点があるため、モータの大幅な小型化・軽量化には答えられない。また、アキシャル配向の発展形として考案された非磁性金型中に磁性材料を埋設することで２極ラジアル配向部と磁極間部でアキシャル配向と思われる配向部もしくは配向していない等方性部で構成された２極リング磁石（例えば、下記特許文献１）があるが、これもトルクが小さいという問題点があるため、モータの大幅な小型化・軽量化には答えられない。 In recent years, there has been a demand for significant reduction in size and weight of motors. For example, although there is an axially oriented two-pole ring magnet formed with a non-magnetic mold, there is a problem that the torque is small, so it cannot be answered for a significant reduction in size and weight of the motor. In addition, by embedding a magnetic material in a non-magnetic mold devised as an advanced form of axial orientation, an orientation portion that is considered to be axial orientation or an isotropic portion that is not oriented at the dipole radial orientation portion and the portion between the magnetic poles However, since this also has a problem that the torque is small, it cannot be answered to drastically reduce the size and weight of the motor.
近年、１〜３００ＷクラスのＤＣブラシモータにおいて大幅な小型化・軽量化の要求に答えるために、１４ＭＧＯｅ以上の異方性ボンド磁石を使用した４極モータの検討がなされている（例えば、特許第３４８０７３３号）。そこで使用される磁石としては４極ラジアル配向磁石が想定される。これらに使用する磁石は０．７〜２．５ｍｍ程度の厚さである。この場合、前記の２極モータに対して、大トルク化は満足できるが、コギングトルクが大きいという問題点がある。この場合コギングトルクが大きいのは、配向が全周においてラジアル方向のみであり、その磁石を４極に着磁すると磁極間部で表面磁束密度が急激に減少するためである。コギングトルクを小さくするためには磁極間部（この部分では、磁極の向きが反転する部分であるので、以下、「遷移区間」という）において機械角の推移に伴って、漸増、漸減するような配向磁場および着磁磁場を供給する必要がある。遷移区間で内部磁化が機械角の推移に伴って、漸増、漸減するように分布すれば、遷移区間での表面磁束密度の急激な減少を防止することが出来る。この異方性ボンド磁石は保磁力が高いために、配向磁場は０．５T 以上が必要となる。しかし、上記の各配向方法では配向磁場が小さくなる遷移区間において、０．５T の磁場を供給することは困難であった。 In recent years, a 4-pole motor using an anisotropic bonded magnet of 14 MGOe or more has been studied in order to respond to the demand for a significant reduction in size and weight in DC brush motors of 1 to 300 W class (for example, Patent No. 1). 3480733). As a magnet used there, a quadrupole radial orientation magnet is assumed. The magnet used for these has a thickness of about 0.7 to 2.5 mm. In this case, a large torque can be satisfied with respect to the two-pole motor, but there is a problem that the cogging torque is large. In this case, the reason why the cogging torque is large is that the orientation is only in the radial direction on the entire circumference, and when the magnet is magnetized to four poles, the surface magnetic flux density rapidly decreases between the magnetic poles. In order to reduce the cogging torque, the magnetic pole part gradually increases and decreases with the transition of the mechanical angle in the part between the magnetic poles (in this part, the direction of the magnetic pole is reversed, hereinafter referred to as “transition section”). It is necessary to supply an orientation magnetic field and a magnetization magnetic field. If the internal magnetization is distributed so as to gradually increase and decrease as the mechanical angle changes in the transition section, it is possible to prevent a rapid decrease in the surface magnetic flux density in the transition section. Since this anisotropic bonded magnet has a high coercive force, the orientation magnetic field needs to be 0.5 T or more. However, it has been difficult to supply a magnetic field of 0.5 T in the transition section in which the orientation magnetic field is small in each of the above orientation methods.
そこで、４極モータに使用される４極磁石に対して、２極モータで使用される２極磁石のアキシャル配向の発展形として考案されている方式（特許文献１）を４極化に展開してみる。４極磁石では、２極配向に比べて配向金型の配向ヨークとして利用できる空間が小さいために、遷移区間においては、十分な配向磁場を供給し難いという問題点がある。 Therefore, the system (Patent Document 1) devised as an extension of the axial orientation of the 2-pole magnet used in the 2-pole motor is expanded to 4-pole with respect to the 4-pole magnet used in the 4-pole motor. Try. The quadrupole magnet has a problem that it is difficult to supply a sufficient orientation magnetic field in the transition section because the space that can be used as the orientation yoke of the orientation mold is small compared to the dipole orientation.
ところで、ボンド磁石の外周面を形成する金型の一部であるダイスリングの材質は、非磁性材であり、金型寿命の向上のために、しばしば非磁性超硬材が使用されている。ダイスリングを非磁性材としたまま単に供給磁場を増加させても、配向金型や装置の大きさを一定とすると、ヨークサイズで最大供給磁場が決まってしまい、ある値以上の磁場が供給できない。そこでヨーク間の周回方向の距離の調整を検討すると以下のようになる。 By the way, the material of the die ring, which is a part of the mold that forms the outer peripheral surface of the bonded magnet, is a non-magnetic material, and a non-magnetic cemented carbide material is often used to improve the mold life. Even if the supply magnetic field is simply increased while the die ring is made of a non-magnetic material, the maximum supply magnetic field is determined by the yoke size if the size of the orientation mold and the apparatus is kept constant, and a magnetic field exceeding a certain value cannot be supplied. . Therefore, the adjustment of the distance in the circumferential direction between the yokes is considered as follows.
キャビティにおいて、ラジアル配向をさせる区間の角度範囲を大きくしようとすると、おのずと各ヨークの角度幅が大きくなるために、磁性体のヨーク間の周回方向の距離が近づき過ぎて、ヨーク極間で磁束の短絡が生じる。この結果、キャビティの遷移区間においては有効な磁場が発生しない。このために、遷移区間における配向磁場の大きさが低下してしまう。また、遷移区間のキャビティ外に漏洩する磁場、すなわち、ヨーク極間での短絡を少なくするために、ダイスリングに接するヨークの内周面を径方向に遠ざけて、各ヨーク磁極同士の周回方向の距離を広げることが考えられる。しかしながら、各ヨークの磁極からキャビティまでの距離が大きくなるので、自ずとキャビティ部に発生するラジアル配向の磁束が小さくなる問題点がある。また、ヨークのキャビティの対向面を径方向に後退させずに、ヨーク磁極間の磁束の漏れ（短絡）を嫌ってヨークの角度幅を狭めると、配向ヨークが対向するキャビティの区間は、十分な配向磁場が供給されるものの、配向部の面積が減る。このため、ヨーク極間の距離が離れすぎるため遷移区間の配向磁場が低下し、ボンド磁石において遷移区間に無配向の等方性のデッドスペースが生じる。そのため、トルクが低下する。よって、大トルクと低コギングトルクを満足する磁石を得ることはできない。 In the cavity, if the angular range of the section for radial orientation is increased, the angular width of each yoke naturally increases, so that the distance in the circumferential direction between the yokes of the magnetic material becomes too close, and the magnetic flux between the yoke poles becomes too close. A short circuit occurs. As a result, an effective magnetic field is not generated in the cavity transition section. For this reason, the magnitude | size of the orientation magnetic field in a transition area will fall. Further, in order to reduce the magnetic field leaking outside the cavity in the transition section, i.e., the short circuit between the yoke poles, the inner peripheral surface of the yoke contacting the die ring is moved away from the radial direction in the circumferential direction of the yoke magnetic poles. It is possible to increase the distance. However, since the distance from the magnetic pole of each yoke to the cavity is increased, there is a problem that the radial orientation magnetic flux generated in the cavity portion is naturally reduced. Also, if the yoke width is narrowed by avoiding leakage (short circuit) of magnetic flux between the yoke magnetic poles without retreating the facing surface of the yoke cavity in the radial direction, the section of the cavity facing the orientation yoke is sufficient. Although the orientation magnetic field is supplied, the area of the orientation portion is reduced. For this reason, since the distance between yoke poles is too far, the orientation magnetic field in the transition section is lowered, and a non-oriented isotropic dead space is generated in the transition section in the bonded magnet. Therefore, the torque is reduced. Therefore, a magnet that satisfies a large torque and a low cogging torque cannot be obtained.
このような配向のボンド磁石を、例えば、２極のＤＣブラシモータに用いた場合には、主として、モータは次の特性を示す。アキシャル配向のボンド磁石を用いたモータは、機械角の変化に対して法線方向の表面磁束密度が正弦波的に変化するので、コギングトルクは小さいが、出力トルクも小さい。一方、ラジアル配向のボンド磁石を用いたモータは、機械角の変化に対して法線方向の表面磁束密度が大略方形波的に変化するので、出力トルクは大きいが、コギングトルクも大きい。 When such a bonded magnet is used in, for example, a two-pole DC brush motor, the motor mainly exhibits the following characteristics. In a motor using an axially oriented bonded magnet, the cogging torque is small but the output torque is small because the surface magnetic flux density in the normal direction changes sinusoidally with respect to the change in mechanical angle. On the other hand, a motor using a radially oriented bonded magnet has a large output torque but a large cogging torque because the surface magnetic flux density in the normal direction changes in a substantially square wave with respect to a change in mechanical angle.
下記特許文献１は、磁極間の遷移区間においてアキシャル配向とする２極の磁石を示している。しかし、４極のボンド磁石を構成する場合には、上記したように遷移区間の実角度が狭くなり、遷移区間における配向は実際には困難である。まして、遷移区間において異方性希土類磁性体粉末の配向方向を徐々に変化させる思想は開示されていないし、記載の金型構造を用いたのでは、このような配向はできない。
また、下記特許文献２、３は、磁極と磁極の間の遷移区間において、着磁後の表面磁束密度の法線方向成分が機械角の変化に伴って徐々に減少して、徐々に増加する特性としたボンド磁石を開示している。しかし、このような着磁分布を実現しても、ラジアル配向の場合に比べてコギングトルクは小さくなるもののモータの出力は小さいものであった。
In
図１１に示すように、特許文献２、３によると、金型は、軟磁性体のコア５２とキャビティ５５と非磁性体のリング５３と軟磁性体からなるガイド５１ａ、５１ｂ、非磁性体から成るインサート５４ａ、５４ｂを有する。この成形金型においては、キャビティ５５の外側に成形圧による磨耗に耐えるために非磁性体の超硬材料から成るリング５３が用いられている。このため、遷移区間Ａにおいては、キャビティ５５の外側法線方向の磁路は、非磁性体のリング５３、非磁性体のインサート５４ａ、５４ｂで構成され、全て、非磁性体となるために、キャビティ５５の遷移区間Ａでは、磁場分布を、磁極の中立点に近づくに連れて徐々に円筒側面の周回接線方向を向き、中立点においては円筒側面の周回接線方向となり、中立点から遠ざかる連れて徐々に円筒側面の法線方向を向く分布とすることができない。また、異方性希土類磁性体粉末を用いた場合には、配向に大きな磁場を要する。これらのことから、特許文献２、３では、遷移区間Ａにおける周回方向の配向磁場成分が大きくなく、配向を十分に完了する程、大きくはない。このため、遷移区間Ａでは、配向が不完全となり、等方的配向となっていた。このことが、ラジアル配向の異方性ボンド磁石を用いた場合に比べて、モータの出力が低い原因であった。
As shown in FIG. 11, according to
そこで、本発明は、出力トルクが大きく、コギングトルクの小さいモータ用ボンド磁石を実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize a bonded magnet for a motor that has a large output torque and a small cogging torque.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明の構成は、異方性希土類磁性体粉末を樹脂で成形した中空円筒形状の最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ以上の４磁極モータ用異方性ボンド磁石において、異方性ボンド磁石の軸に垂直な断面における異方性希土類磁性体粉末の配向分布は、磁極周期の主たる区間においては中空円筒形状の円筒側面の法線方向であり、磁極の向きが変化する遷移区間においては、磁極の中立点に近づくに連れて徐々に円筒側面の周回接線方向を向き、中立点においては円筒側面の周回接線方向となり、中立点から遠ざかる連れて徐々に円筒側面の法線方向を向く分布であり、配向分布が得られた４磁極モータ用異方性ボンド磁石を配向方向に着磁させたことを特徴とする４磁極モータ用異方性ボンド磁石である。
The structure of the invention according to
請求項２に記載の発明は、遷移区間における異方性希土類磁性体粉末の配向は、０．５Ｔ以上の配向磁場で行われたものであることを特徴とする請求項１に記載の４磁極モータ用異方性ボンド磁石である。
The invention according to
異方性希土類磁性体粉末を樹脂中で十分に配向させる場合には、０．５Ｔ以上の磁場が必要である。特に、配向が困難なＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性希土類磁性粉末の場合には０．５Ｔ以上の磁場がないと、９５％の配向度を得ることができない。また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性希土類磁性粉末の場合には、９７％以上の十分な配向を完了するには０．７０Ｔ以上の磁場が必要であり、０．８Ｔ以上の磁場であればなお望ましい。したがって、キャビティ内における遷移区間における磁場は０．５Ｔ以上とするのが望ましい。なお、ここにおいて、配向度は、同じ形状のワークに１．５Ｔの配向磁場を印加した後、着磁磁場を４．０Ｔ印加した時に得られる表面磁束Ｂｒmax に対する、ある配向磁場を印加した後に着磁磁場を４．０Ｔ印加した時に得られる表面磁束Ｂｒの百分率で求めた。また、配向磁場のキャビティにおける測定位置は、図８に示す位置である（後述）。 When the anisotropic rare earth magnetic powder is sufficiently oriented in the resin, a magnetic field of 0.5 T or more is required. In particular, in the case of an Nd—Fe—B anisotropic rare earth magnetic powder that is difficult to be oriented, a degree of orientation of 95% cannot be obtained without a magnetic field of 0.5 T or more. In the case of Nd-Fe-B anisotropic rare earth magnetic powder, a magnetic field of 0.70 T or more is required to complete a sufficient orientation of 97% or more, and a magnetic field of 0.8 T or more is required. Even better. Therefore, it is desirable that the magnetic field in the transition section in the cavity be 0.5 T or more. Here, the degree of orientation is determined after applying a certain orientation magnetic field to the surface magnetic flux Brmax obtained by applying a magnetic field of 4.0 T after applying a magnetic field of 1.5 T to a workpiece having the same shape. The percentage was obtained as a percentage of the surface magnetic flux Br obtained when a magnetic field of 4.0 T was applied. Moreover, the measurement position in the cavity of an orientation magnetic field is a position shown in FIG. 8 (described later).
請求項３に記載の発明は、異方性ボンド磁石の着磁後の磁極周期の主たる区間における法線方向の表面磁束密度分布において、最大値と最小値の差のこの主たる区間における平均値に対する比は、０．２以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の４磁極モータ用異方性ボンド磁石である。
In the invention according to
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の４磁極モータ用異方性ボンド磁石を有するモータである。 A fourth aspect of the present invention is a motor having the anisotropic bonded magnet for a four-pole motor according to any one of the first to third aspects.
本発明に採用した異方性希土類ボンド磁石は、出願人によって提案された公開番号ｐ２００１−７６９１７Ａ、登録番号第２８１６６６８号の製造方法で作製される磁石であって、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉を樹脂成型することにより製造され、１軸方向に強く磁化される磁石である。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨmax ）が４倍以上となる特徴がある。 The anisotropic rare earth bonded magnet employed in the present invention is a magnet manufactured by the manufacturing method of publication number p2001-76917A and registration number 2816668 proposed by the applicant, for example, from Nd-Fe-B. It is a magnet that is manufactured by resin molding magnetic powder that is strongly magnetized in one axial direction. This magnet has a feature that the maximum energy product (BH max ) is four times or more as compared with a conventional sintered ferrite magnet.
又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度の良い回転対称とすることができる。内部磁場の対称性が高精度となるので、中央部の電磁回転体は均一にトルクを受け回転することができる。よって、従来のようなトルクムラによる異音が低減されて、より静粛なモータ装置となる。又、異方性希土類ボンド磁石は中空円筒形状に樹脂成形されるので、モータ装置筐体への組み付けも容易となる。従来のように、分離された４極の焼結フェライト磁石をそれぞれ組み付ける必要がない。即ち、製造工程も容易とする利点がある。 Further, since this anisotropic rare earth bonded magnet is formed by resin molding, it is easily formed with high accuracy. Thereby, the permanent magnet shape of a motor housing inner peripheral part can be made into an accurate hollow cylindrical shape. That is, the motor internal magnetic field by the permanent magnet can be made rotationally symmetrical with high accuracy. Since the symmetry of the internal magnetic field is highly accurate, the electromagnetic rotating body at the center can be rotated by receiving torque uniformly. Therefore, the conventional noise due to torque unevenness is reduced, and the motor device becomes quieter. Further, since the anisotropic rare earth bonded magnet is resin-molded into a hollow cylindrical shape, it can be easily assembled to the motor device casing. As in the prior art, it is not necessary to assemble the separated four-pole sintered ferrite magnets. That is, there is an advantage that the manufacturing process is easy.
本発明は、中空円筒状の４磁極異方性ボンド磁石の軸に垂直な断面における異方性希土類磁性体粉末の配向方向（異方性希土類磁性体粉末の磁化容易軸が外部から与える配向磁場の向きになるよにう異方性希土類磁性体粉末を回転させた後の磁化容易軸の向き）の分布に特徴がある。即ち、磁極の周期的な変化を機械角を変数として表す時、トルクの発生に主として寄与する機械角区間においては、断面において、異方性希土類磁性体粉末の配向方向は法線方向を向いている。そして、磁極の向きが変化する遷移区間においては、図１に示すように、異方性希土類磁性体粉末の配向方向は、磁極の中立点Ｍに近づくに連れて徐々に磁石の円筒側面の周回接線方向を向き、中立点Ｍにおいては円筒側面の周回接線方向となり、中立点Ｍから遠ざかるに連れて徐々に円筒側面の法線方向となる分布としたことが特徴である。 The present invention relates to an orientation direction of an anisotropic rare earth magnetic powder in a cross section perpendicular to the axis of a hollow cylindrical four-pole anisotropic bonded magnet (an orientation magnetic field given from the outside by an easy axis of magnetization of an anisotropic rare earth magnetic powder). It is characterized by the distribution of the direction of the easy axis after rotating the anisotropic rare earth magnetic powder so that the orientation of That is, when the periodic change of the magnetic poles is expressed with the mechanical angle as a variable, in the mechanical angle section that mainly contributes to the generation of torque, the orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder is in the normal direction in the cross section. Yes. In the transition section in which the direction of the magnetic pole changes, as shown in FIG. 1, the orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder gradually turns around the cylindrical side surface of the magnet as it approaches the neutral point M of the magnetic pole. The distribution is directed to the tangential direction, the circular tangential direction of the cylindrical side surface at the neutral point M, and gradually the normal direction of the cylindrical side surface as the distance from the neutral point M increases.
本発明は、異方性希土類磁性体粉末の配向方向をこのような分布にさせた４磁極異方性ボンド磁石において、さらに、配向方向に着磁して大きな磁気モーメントが得られるようにした４磁極異方性ボンド磁石である。また、この着磁後の４磁極異方性ボンド磁石の表面磁化ベクトルの分布は、大きさが異なるだけで配向分布と相似となる。又、異方性ボンド磁石は、最大エネルギー積が１４ＭＧＯe 以上であることをが望ましい。さらに、望ましくは、１７ＭＧＯe 以上である。最大エネルギー積がこれらの値を越える場合に、本発明の配向分布の利点を大きく生かすことができ、モータの出力を有効に向上させると共にコギングトルクを減少させることができる。 According to the present invention, in the four-pole anisotropic bonded magnet in which the orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder is distributed as described above, a large magnetic moment can be obtained by magnetization in the orientation direction. It is a magnetic pole anisotropic bonded magnet. Further, the distribution of the surface magnetization vector of the four-pole anisotropic bonded magnet after magnetization is similar to the orientation distribution only with a different size. The anisotropic bonded magnet preferably has a maximum energy product of 14 MGOe or more. Furthermore, it is desirably 17 MGOe or more. When the maximum energy product exceeds these values, the advantages of the orientation distribution of the present invention can be greatly utilized, and the motor output can be effectively improved and the cogging torque can be reduced.
異方性希土類磁性体粉末の配向分布は図１に示すようになる。また、表面磁化ベクトルの分布は、図２に示すようになる。遷移区間における異方性希土類磁性体粉末の配向方向を、磁極の中立点に近づくに連れて徐々に磁石の円筒側面の周回接線方向を向き、中立点においては円筒側面の周回接線方向となり、中立点から遠ざかるに連れて徐々に円筒側面の法線方向となる分布としたので、その後に着磁した時に、この遷移区間の磁化ベクトルを大きくすることができる。この結果、モータの出力トルクをラジアル配向の場合と同様に大きくでき、コギングトルクをラジアル配向に比べると低減させることができる。 The orientation distribution of the anisotropic rare earth magnetic powder is as shown in FIG. The distribution of the surface magnetization vector is as shown in FIG. The orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder in the transition section gradually turns to the circular tangent direction of the cylindrical side of the magnet as it approaches the neutral point of the magnetic pole, and at the neutral point it becomes the circular tangent direction of the cylindrical side surface. Since the distribution gradually becomes the normal direction of the side surface of the cylinder with increasing distance from the point, the magnetization vector in this transition section can be increased when the magnetization is performed thereafter. As a result, the output torque of the motor can be increased in the same manner as in the radial orientation, and the cogging torque can be reduced as compared with the radial orientation.
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１は、本発明の具体的な実施の形態に係るボンド磁石の構成を示している。ボンド磁石１０には、例示であるが、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の異方性希土類ボンド磁石を用いた。ボンド磁石１０は軸１１を中心として周辺に外周肉厚部１２を有した中空円筒形状をしている。図１は軸１１に垂直な横断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a bonded magnet according to a specific embodiment of the present invention. As an example, the
図１は、外周肉厚部１２における異方性希土類磁性体粉末の配向方向を示している。機械角（実回転角）で約６７．５度の区間Ｂが主としてトルクを発生する区間である。また、機械角約２２．５度の区間Ａが磁極が変化する遷移区間である。ただし、遷移区間は磁極の向きが法線方向から周回接線方向に向きを変化し始める一応の目安を示す区間の意味であり、この境界で臨界的に磁化ベクトルの周回接線成分が変換するものではない。区間Ｂにおいては、異方性希土類磁性体粉末は円筒側面の法線方向に配向している。また、遷移区間Ａにおいては、図示するように機械角の推移に伴って、異方性希土類磁性体粉末の配向方向は、滑らかに反転する。すなわち、異方性希土類磁性体粉末は、磁極の中立点Ｍに近づくに連れて徐々に磁石の円筒側面の周回接線方向を向き、中立点においては円筒側面の周回接線方向となり、中立点から遠ざかるに連れて徐々に円筒側面の法線方向を向く、配向分布をしている。
FIG. 1 shows the orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder in the outer peripheral
磁性体粉末を配向させるための配向磁場を印加して、圧縮成形した後、４磁極異方性ボンド磁石に着磁する。機械角９０度の範囲における着磁後の法線方向の表面磁束密度の変化特性は図２に示す特性となる。図２に示すように、区間Ｂにおいては、法線方向の表面磁束密度はほぼ一定であり、遷移区間Ａにおいては法線方向の表面磁束密度は機械角θの増加に伴って、その絶対値が滑らかに漸減、漸増している。 An orientation magnetic field for orienting the magnetic powder is applied and compression molded, and then magnetized to a four-pole anisotropic bonded magnet. The change characteristic of the surface magnetic flux density in the normal direction after magnetization in the range of the mechanical angle of 90 degrees is the characteristic shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the section B, the surface magnetic flux density in the normal direction is substantially constant, and in the transition section A, the surface magnetic flux density in the normal direction increases as the mechanical angle θ increases. Is gradually decreasing and increasing gradually.
なお、ボンド磁石１０の軸１１に平行な縦断面図における法線方向の表面磁束密度の分布は軸１１の方向に沿って一様にしている。しかし、軸１１の方向に沿っては一様に磁化させなくとも良い。
The distribution of the surface magnetic flux density in the normal direction in the longitudinal sectional view parallel to the
一方、比較例として、ラジアル配向させたボンド磁石を製造した。寸法は上記実施例のボンド磁石と同一である。図３に、機械角９０度での、ラジアル配向させて着磁したボンド磁石の法線方向の表面磁束密度の変化特性を示す。図３に示すように、ラジアル配向させたボンド磁石では、遷移区間Ａにおいて表面磁束密度の立ち上がりと立ち下がりが急峻となり、立ち上がり付近でピークＰ１、立ち下がり付近でピークＰ２が現れ、区間Ｂの中央部（機械角でπ／４）で谷Ｖ１を有する特性となる。これは、図７に示すように、異方性ボンド磁石の表面に現れる磁荷（磁化）の有限分布により区間Ｂの中央部で最も大きくなる反磁場の影響と考えられる。 On the other hand, as a comparative example, a radially oriented bonded magnet was manufactured. The dimensions are the same as those of the bonded magnet of the above embodiment. FIG. 3 shows the change characteristics of the surface magnetic flux density in the normal direction of a bonded magnet magnetized in a radial orientation at a mechanical angle of 90 degrees. As shown in FIG. 3, in the radially oriented bonded magnet, the rise and fall of the surface magnetic flux density are steep in the transition section A, the peak P1 appears near the rise, the peak P2 appears near the fall, and the center of the section B Part (mechanical angle π / 4) has a valley V1. As shown in FIG. 7, this is considered to be the influence of the demagnetizing field that becomes the largest in the central portion of the section B due to the finite distribution of magnetic charges (magnetization) appearing on the surface of the anisotropic bonded magnet.
ところが、本実施例のセミラジアル配向の場合には、遷移区間Ａにおいて表面磁束密度の立ち上がりと立ち下がりが、ラジアル配向させたボンド磁石の場合に比べて、緩やかとなり、立ち上がり付近のピークＳ１、立ち下がり付近のピークＳ２は、ラジアル配向の場合に比べて、小さくなり、区間Ｂの中央部（機械角でπ／４）で谷Ｕ１が、ラジアル配向の場合に比べて、大きくなる。すなわち、本実施例のセミラジアル配向の場合のピークと谷との差（Ｓ１−Ｕ１）は、ラジアル配向の場合のピークと谷との差（Ｐ１−Ｖ１）よりも小さくなっていることが理解される。また、機械角π／２の範囲における図３に示された表面磁束密度の平均値Ｂavに対するピークと谷との差の割合をリップル率と定義すれば、リップル率は、ラジアル配向の場合は、２７％であり、本実施例のセミラジアル配向の場合は、１１％である。４極モータに対して２極モータでのアキシャル配向の発展形として考案されている方式を適用した場合の配向の場合には、１０．４％である。 However, in the case of the semi-radial orientation of the present embodiment, the rise and fall of the surface magnetic flux density in the transition section A are slower than in the case of the radially oriented bond magnet, and the peak S1 near the rise, the rise. The peak S2 in the vicinity of the decrease is smaller than that in the radial orientation, and the valley U1 is larger in the central portion of the section B (mechanical angle π / 4) than in the radial orientation. That is, it is understood that the difference (S1-U1) between the peak and the valley in the case of the semi-radial alignment of this example is smaller than the difference (P1-V1) between the peak and the valley in the case of the radial alignment. Is done. In addition, if the ratio of the difference between the peak and the valley with respect to the average value B av of the surface magnetic flux density shown in FIG. 3 in the range of the mechanical angle π / 2 is defined as the ripple rate, the ripple rate is 27%, and 11% in the case of the semi-radial orientation of this example. In the case of the orientation in the case of applying a method devised as an extension of the axial orientation in the 2-pole motor to the 4-pole motor, it is 10.4%.
また、各配向方式の場合の表面磁束密度の平均値ＢAVは、ラジアル配向の場合を１００とすると、本実施例であるセミラジアル配向の場合は１０３である。４極モータに対し２極モータでのアキシャル配向の発展型として提案されている方式の場合には、９５であった。リップル率が大きいと、特性の立ち上がりと立ち下がりが急峻となるので、コギングトルクが大きくなる。コギングトルクが小さくなる範囲としては、リップル率を２０％以下とするのが望ましい。 Further, the average value B AV of the surface magnetic flux density in each orientation method is 103 in the case of the semi-radial orientation of the present embodiment, where 100 is assumed in the radial orientation. In the case of the method proposed as a development type of the axial orientation in the 2-pole motor with respect to the 4-pole motor, it was 95. If the ripple rate is large, the rise and fall of the characteristics become steep, so that the cogging torque becomes large. As a range where the cogging torque becomes small, it is desirable that the ripple rate is 20% or less.
一方、特許文献２、３の記載された異方性ボンド磁石の着磁後の法線方向の表面磁束密度は図３の曲線Ｅに示す特性となる。これは、従来技術の欄で説明したように、十分な配向磁場が供給されていないため、遷移区間Ａにおいて異方性磁性体粉末の配向がなされていないために、着磁しても磁化ベクトルが小さく、遷移区間Ａにおける表面磁束密度が小さくなることが原因と思われる。
On the other hand, the surface magnetic flux density in the normal direction after magnetization of the anisotropic bonded magnet described in
このような機械角π／２の範囲において２つのピークが現れる特性は、異方性ボンド磁石の表面に現れる磁荷（磁化）による反磁場の影響と考えられる。機械角π／２の有限範囲において磁荷（磁化）が一様に分布している場合には、磁荷（磁化）分布の対称性から機械角π／２の区間の中央部が反磁場の影響が最も大きくなるので、図７に示すように、その中央部での表面磁束密度が最も小さくなる。本実施例のセミラジアル配向の場合には、遷移区間Ａにおいては異方性希土類磁性体粉末の配向方向が中立点Ｍに向かうにつれて徐々に周回接線方向を向いているために、ボンド磁石の表面に現れる磁荷（磁化）密度は中立点Ｍに向かうにつれて徐々に小さくなる。この結果、図７に示すように、本発明のセミラジアル配向では、ラジアル配向に比べて、機械角π／２の区間の端部での反磁場、及び中央部での反磁場は小さくなり、両端のピークが小さくなり、中央部の谷は大きくなる結果として、ピークと谷の差が小さくなるものと考えられる。 Such a characteristic that two peaks appear in the range of the mechanical angle π / 2 is considered to be an influence of a demagnetizing field due to a magnetic charge (magnetization) appearing on the surface of the anisotropic bonded magnet. When the magnetic charge (magnetization) is uniformly distributed in the finite range of the mechanical angle π / 2, the central part of the section of the mechanical angle π / 2 is demagnetized due to the symmetry of the magnetic charge (magnetization) distribution. Since the influence becomes the largest, as shown in FIG. 7, the surface magnetic flux density at the central portion becomes the smallest. In the case of the semi-radial orientation of this example, in the transition section A, the orientation direction of the anisotropic rare earth magnetic powder gradually turns to the tangential direction as it goes to the neutral point M. The magnetic charge (magnetization) density that appears in the graph gradually decreases toward the neutral point M. As a result, as shown in FIG. 7, in the semi-radial orientation of the present invention, the demagnetizing field at the end of the section of the mechanical angle π / 2 and the demagnetizing field at the center are smaller than in the radial orientation, It is considered that the difference between the peak and the valley becomes small as a result of the peak at both ends becoming smaller and the valley at the center becoming larger.
次に、上記のボンド磁石の配向を圧縮成形時に行う実施例に基づいて説明する。以下、この実施例で製造されるボンド磁石をタイプＡと呼ぶ。図４が装置の平面断面図、図５が装置の縦断面図である。図６が金型３０のキャビティ３５を含む部分の詳細断面図である。円筒状の金型３０は、中心部には軟磁性体から成る外径２６ｍｍのコア３２が配設されており、そのコア３２の周囲は強磁性体の磁性超硬材から成る円筒状の内径２６ｍｍ、外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの第１リング３４が配設されている。そして、その第１リング３４と一定の間隙を設けて、強磁性体の磁性超硬材から成る円筒状の内径３３ｍｍ、外径３７ｍｍ、厚さ２ｍｍの第２リング３６が設けられている。第２リング３６の厚さは２ｍｍ、飽和磁束密度を０．３Ｔである。第１リング３４と第２リング３６との間に、樹脂成形のための厚さ１．５ｍｍのキャビティ３５が形成されている。このキャビティ３５に磁性体粉末と樹脂粉末から構成されたボンド磁石原料が供給される。
Next, an explanation will be given of an example in which the orientation of the bonded magnet is performed during compression molding. Hereinafter, the bonded magnet manufactured in this embodiment is referred to as Type A. 4 is a plan sectional view of the device, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the device. FIG. 6 is a detailed sectional view of a part including the
第２リング３６の外側には、４分割された扇形の強磁性体から成る第１ダイス３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、各第１ダイス間に設けられた扇形のステンレス等の非磁性体から成る第２ダイス４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが設けられている。これらの部材により金型３０が形成されている。第２リング３６と４分割された扇形の強磁性体から成る第１ダイス３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄとの各接合面の軸に垂直な断面における円弧長は約２３ｍｍである。また、第１リング３４と４分割された扇形の非磁性体から成る第２ダイス４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとの各接合面の軸に垂直な断面における円弧長は約６ｍｍである。
On the outside of the
金型３０の外側には、円形のポールピース４２が配設されており、そのポールピース４２は４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄの４区画を有しており、各区画の間にコイルを巻くためのスペース４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄが形成されている。隣接する２つのスペース、例えば、４４ａと４４ｂとに、その間の区画４３ａを内包するようにコイル４６ａが巻かれる。
A
上記の構成において、コイル４６ａに電流を流すことによりポールピース４３ａの表面がＮ極となる磁束を発生させ、コイル４６ｂに電流を流すことによりポールピース４３ｂの表面がＳ極となる磁束を発生させ、コイル４６ｃに電流を流すことによりポールピース４３ｃの表面がＮ極となる磁束を発生させ、コイル４６ｄに電流を流すことによりポールピース４３ｄの表面がＳ極となる磁束を発生させることができる。
In the above configuration, a magnetic flux is generated in which the surface of the
ポールピース４２、４つの第１ダイス３８、第２リング３６、第１リング３４、コア３２は、磁気回路中の磁気抵抗が極めて小さい部分であり、配向磁場はその部分に収束して流れる。第１ダイス３８の透磁率は、第２ダイス４０の透磁率に比べて遥かに大きい。このために、配向磁場は図６に示すように形成される。図８に示すように、キャビティ３５における法線方向の磁場成分Ｂr 、周回接線方向の磁場成分はＢθで表される。この時、磁性体の第２リング３６が設けられているため、配向磁場の一部は、第２リング３６に沿って誘導されて、非磁性体の第２ダイス４０の側にも回り込み、この磁束の一部がキャビティ３５に漏れる。すなわち、キャビティ３５においては、遷移区間Ａにおいて周回接線方向の配向磁場Ｂθが形成されることになる。この結果、異方性希土類磁性体粉末の配向を、磁極の向きが変化する遷移区間においては、磁極の中立点に近づくに連れて徐々に円筒側面の周回接線方向を向き、中立点においては円筒側面の周回接線方向となり、中立点から遠ざかる連れて徐々に円筒側面の法線方向を向く配向分布とした４磁極のボンド磁石を得ることができる。また、配向磁場の絶対値Ｂは図９の曲線Ｗ１で示す特性となる。遷移区間Ａにおいて、配向磁場０．５Ｔ以上が得られているのが理解される。一方、特許文献２、３で示されているように、第２リング３６を非磁性体とした場合には、キャビティ内の磁場の絶対値Ｂは、図９の曲線Ｗ２に示す特性となる。遷移区間Ａにおける磁場の絶対値Ｂが、本願発明の場合に比べて明らかに低下しており、異方性希土類ボンド磁石の配向に必要な０．５Ｔが得られていないことが理解される。特に、図８に示す測定点Ｒ４において、０．５Ｔが得られている。なお、軸方向の両側から磁場を印加して得られるラジアル配向の場合には、図９の曲線Ｗ３に示すように、全域に渡り一定の配向磁場Ｂが得られていることが理解される。
The
上記の構成において、円弧状の第２ダイス４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの軸１１を中心とする角度、およそ２２．５度の区間が図１の遷移区間Ａに相当する。また、第１ダイス３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの軸１１を中心とする角度、およそ６７．５度の区間が、図１の区間Ｂに相当する。このような構成により図１に示すような異方性希土類磁性体粉末の配向を得ることができる。このように配向させたボンド磁石を着磁させれば、図２に示すような法線方向の表面磁束密度分布を得ることができる。
In the above configuration, an angle of about 22.5 degrees, centered on the
異方性希土類ボンド磁石１０はプラスチック磁石とも言われ、代表的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石粉末を樹脂材料と混合して成形したものである。本出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１０は、公開番号ｐ２００１−７６９１Ａ、登録番号第２８１６６６８号の製造方法で作製される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１０ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅのものを、現在、製造することができる。
The anisotropic rare earth bonded
その他、異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨmax ）が４倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨmax ）３．５ＭＧＯe に対して、その約４倍の１４ＭＧＯe 以上の最大エネルギー積を有する。これはモータトルクを従来と同等とすれば（トルク同一条件）、永久磁石の厚さを例えば約１／４に縮小できる可能性があることを意味する。 In addition, the material of the anisotropic rare earth bonded magnet includes Nd—Fe—B, Nd—Fe—B-based materials, for example, other rare earth elements such as Nd and Nd, and other additive elements. Can be used. Furthermore, materials containing rare earth elements other than Nd, for example, Sm—Fe—N materials, SmCo materials, or Nd—Fe—B materials, and mixtures thereof can be used. This magnet has a feature that the maximum energy product (BH max ) is four times or more as compared with a conventional sintered ferrite magnet. That is, the maximum energy product (BH max ) of 3.5 MGOe of the standard sintered ferrite magnet 23 is about four times that of 14 MGOe or more. This means that if the motor torque is equivalent to the conventional one (the same torque condition), the thickness of the permanent magnet may be reduced to about 1/4, for example.
また、磁石粉末の粒径等は公知のものを使用できる。例えば、フェライト系では平均粒径で１μｍ程度、希土類系では１〜２５０μｍ程度である。樹脂は、公知の材料を用いることができる。ナイロン１２、ナイロン６等のポリアミド系合成樹脂や、ポリ塩化ビニル、その酢酸ビニル共重合体、ＭＭＡ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＥ、ＰＰ等の単独又は共重合したビニル系合成樹脂や、ウレタン、シリコーン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＣＰＥ、ハイパロン、ネオプレン、ＳＢＲ、ＮＢＲ等の熱可塑性樹脂、又はエポキシ系、フェノール系等の熱硬化性樹脂を用いることができる。磁性体粉末と合成樹脂の配合比率は公知のものを用いることができる。例えば、４０〜９０ｖｏｌ％とすることができる。また、可塑剤、滑剤、抗酸化剤、表面処理剤等を目的に応じて使用することができる。
Moreover, the particle diameter etc. of a magnet powder can use a well-known thing. For example, the average particle diameter is about 1 μm for ferrite and about 1 to 250 μm for rare earth. A known material can be used for the resin. Polyamide-based synthetic resins such as
製造条件としては、以下の条件を採用することが可能である。実施例では熱硬化性樹脂を使用したが、熱可塑性樹脂でも良い。実施例では圧縮成形を用いたが、他の公知の成形方法を用いることができる。本実施例では、磁場配向と圧縮成形を同時に行うため、磁場中加熱圧縮成形を用いた。まず、成形の条件は、金型温度を１２０℃、成形圧力を３．０ｔ／ｃｍ2 、成形時間を１５ｓｅｃ、磁極周期の主たる区間における配向磁場を０．８０Ｔ、磁極の向きが変化する遷移区間Ａにおける配向磁場（図８の測定点Ｒ４での値）が０．７０Ｔとした。遷移区間Ａにおける配向磁場の測定は、図８に示す位置で行った。キャビティ３５の周回方向の中心線をＬ１とし、第２ダイス４０ａの中心線Ｌ３、第２ダイス４０ａの角の点Ｒ３における法線をＬ２とする。法線Ｌ２と中心線Ｌ１との交点をＲ３とし、法線Ｌ３と中心線Ｌ１との交点をＲ１とする。中心線Ｌ１上で点Ｒ１とＲ３との中点Ｒ４における磁場をホール素子で測定した。なお、中点Ｒ４での角度位置は図９の特性では、３９．３７５度の位置、図２の特性では、８４．３７５度の位置に対応する。
The following conditions can be adopted as the manufacturing conditions. In the embodiment, a thermosetting resin is used, but a thermoplastic resin may be used. Although compression molding was used in the examples, other known molding methods can be used. In this example, in order to perform magnetic field orientation and compression molding at the same time, heating compression molding in a magnetic field was used. First, the molding conditions are as follows: mold temperature is 120 ° C., molding pressure is 3.0 t / cm 2 , molding time is 15 sec, orientation magnetic field in the main section of the magnetic pole cycle is 0.80 T, and the transition section where the direction of the magnetic pole changes The orientation magnetic field in A (value at the measurement point R4 in FIG. 8) was 0.70T. The measurement of the orientation magnetic field in the transition section A was performed at the position shown in FIG. The center line in the circumferential direction of the
次に、第２リング３６の厚さを２ｍｍ、飽和磁束密度を１．６Ｔ、キャビティ３５の幅を１．５ｍｍとして、異方性ボンド磁石を製造した。以下、このボンド磁石をタイプＢという。この場合には、図８の点Ｒ４における配向磁場は０．８Ｔであった。
Next, an anisotropic bonded magnet was manufactured by setting the thickness of the
配向の仕方は先に記述した通りである。着磁は次のように行った。着磁ヨークとして、円筒状のボンド磁石の内側に軟磁性コア、外側に軟磁性ヨークを配置した。着磁磁場は、配向磁場と同様に、円筒状のボンド磁石の軸に対して垂直な方向に平行磁場として作用させる。着磁方法は、パルス磁場を用いた。着磁磁場は約４Ｔである。 The orientation method is as described above. Magnetization was performed as follows. As the magnetized yoke, a soft magnetic core was disposed inside a cylindrical bond magnet, and a soft magnetic yoke was disposed outside. The magnetizing magnetic field acts as a parallel magnetic field in a direction perpendicular to the axis of the cylindrical bonded magnet, like the orientation magnetic field. As a magnetization method, a pulsed magnetic field was used. The magnetizing magnetic field is about 4T.
次に、タイプＡのボンド磁石に関して、磁石のＢＨmax が２２ＭＧＯｅで保磁力が１４ｋＯｅの異方性希土類ボンド磁石と、ＢＨmax が２１ＭＧＯｅで保磁力が１７ｋＯｅのセミラジアル配向の異方性希土類ボンド磁石を２種類製造した。 Next, type with respect to the bonded magnet of A, and the anisotropic rare earth bonded magnet of the coercive force 14 kOe BH max of the magnet in 22MGOe, BH max anisotropic rare earth bonded magnet of the semi-radial orientation coercive force of 17kOe at 21MGOe Two types were manufactured.
また、比較例として、第２リング３６の厚さを４ｍｍ、飽和磁束密度を０．３０Ｔ、キャビティ３５の幅を１．５ｍｍとすると、図８の点Ｒ４における配向磁場は０．４５Ｔと低下した。つまり、第２リング３６が磁性体で構成されていても、第２リング３６の厚さを厚くすると、キャビティ３５の遷移区間Ａにおける磁場は小さいことが理解される。
As a comparative example, when the thickness of the
同様に、第２リング３６を非磁性体とした従来例のボンド磁石を製造した。第２リング３６に対応する非磁性リングの厚さを２ｍｍ、飽和磁束密度を０Ｔ、キャビティ３５の幅を１．５ｍｍとした場合には図８の点Ｒ４における配向磁場は０．４８Ｔであった。第２リング３６に対応する非磁性リングの厚さを２ｍｍ、飽和磁束密度を０Ｔ、キャビティ３５の幅を１．５ｍｍとして、軸方向から磁場を印加させるラジアル配向の場合には、図８の点Ｒ４における配向磁場は０．８０Ｔであった。上記の配向磁場はトルクを生じる主たる区間Ｂにおけるキャビティ３５の磁場が０．８０Ｔとなるように、印加磁場の大きさを決定した。
Similarly, a conventional bonded magnet using the
上記のタイプＡのボンド磁石と、ラジアル配向のボンド磁石とを、それぞれ、励磁磁石としてＤＣブラシモータを製造した。ＤＣブラシモータの寸法は全て同一にした。それらのモータの出力トルクとコギングトルクを、それぞれ、測定した。ラジアル配向のボンド磁石を用いたＤＣブラシモータの出力トルクを１００％、コギングトルクを１００％とした場合に、本実施例のセミラジアル配向を用いたボンド磁石のモータの出力トルクは９９．６％、コギングトルクは５２．０％であった。 A DC brush motor was manufactured by using the above-mentioned type A bonded magnet and the radially oriented bonded magnet as exciting magnets, respectively. The dimensions of the DC brush motor were all the same. The output torque and cogging torque of these motors were measured. When the output torque of the DC brush motor using the radially oriented bonded magnet is 100% and the cogging torque is 100%, the output torque of the bonded magnet motor using the semi-radial orientation of this embodiment is 99.6%. The cogging torque was 52.0%.
本実施例の配向のボンド磁石を用いたモータにおいては、ラジアル配向の磁石を用いたモータに対して、出力トルクは９９．６％と低下させることなく、コギングトルクは５２．０％に大幅に低下させることができた。即ち、同一の出力トルクを得て、コギングトルクだけを５２．０％に低下させることができた。これにより、高出力トルクの保持とコギングトルクの減少とを両立させるというモータの性能にとって極めて有効な改善である。 In the motor using the bonded magnet of the present embodiment, the cogging torque is greatly reduced to 52.0% without decreasing the output torque to 99.6% compared to the motor using the radially oriented magnet. It was possible to reduce. That is, the same output torque was obtained, and only the cogging torque could be reduced to 52.0%. As a result, this is an extremely effective improvement for the performance of the motor in which both high output torque retention and cogging torque reduction are compatible.
作成した本実施例のタイプＡに係る４磁極異方性希土類ボンド磁石を用いた４極ＤＣブラシモータの寸法や特性値を、ラジアル配向の従来例と共に表１に示す。磁石の大きさは内径が３０ｍｍ、外径が３３ｍｍ、厚さが１．５ｍｍ、長さが３０ｍｍ、バックヨークは内径３３ｍｍ、外径３７ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３７ｍｍである。バックヨークの材質はＳＰＣＣ、アーマチャ材質はケイ素鋼板、コイルの巻き方は、分布巻、定格、電流値は４．６Ａである。
また、異方性希土類ボンド磁石１０は樹脂成形で製作されるので、精度のよい中空円筒状に形成される。そして、異方性希土類ボンド磁石１０は容易に精度よく対称的に着磁される。モータ装置内部で磁場が精度よく対称的に発生される。
Further, since the anisotropic rare earth bonded
又、上記実施例では、機械角にして約３π／８の範囲Ｂを主としてトルクを発生する機械角区間とし、機械角にして約π／８の範囲Ａを磁極が変化する遷移区間としている。しかし、遷移区間は機械角にして約３０度の範囲、約１５度の範囲等を用いることができる。そしてトルクを主として生じる範囲は残りの機械角区間とする。 In the above embodiment, the mechanical angle range B of about 3π / 8 as a mechanical angle is mainly used as a mechanical angle section for generating torque, and the range A of mechanical angle as about π / 8 is set as a transition section in which the magnetic pole changes. However, the transition section can use a mechanical angle range of about 30 degrees, a range of about 15 degrees, and the like. The range where torque is mainly generated is the remaining mechanical angle section.
本発明のボンド磁石は、ＤＣブラシモータの励磁として用いることができる。この場合には、ステータにもロータにも使用でき、モータの種類としては、ＤＣブラシモータの他、ブラシレスモータ、同期モータ等に使用可能である。 The bonded magnet of the present invention can be used for excitation of a DC brush motor. In this case, it can be used for both the stator and the rotor, and the motor can be used for a brushless motor, a synchronous motor, etc. in addition to a DC brush motor.
本発明による４磁極異方性希土類ボンド磁石は、出力能力を低下させることなく、コギングトルクを減少させたモータに用いることができる。 The four-pole anisotropic rare earth bonded magnet according to the present invention can be used for a motor with reduced cogging torque without lowering the output capability.
１０…異方性ボンド磁石
１１…軸
１２…外周肉厚部
３０…金型
３２…コア
３４…第１リング
３５…キャビティ
３６…第２リング
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ…第１ダイス
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…第２ダイス
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ…スペース
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ…コイル
５１ａ、５１ｂ…ガイド
５４ａ、５４ｂ…インサート
５５…キャビティ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記異方性ボンド磁石の軸に垂直な断面における前記異方性希土類磁性体粉末の配向分布は、磁極周期の主たる区間においては前記中空円筒形状の円筒側面の法線方向であり、磁極の向きが変化する遷移区間においては、磁極の中立点に近づくに連れて徐々に前記円筒側面の周回接線方向を向き、前記中立点においては前記円筒側面の周回接線方向となり、前記中立点から遠ざかる連れて徐々に前記円筒側面の法線方向を向く分布であり、
前記配向分布が得られた４磁極モータ用異方性ボンド磁石を配向方向に着磁させたことを特徴とする４磁極モータ用異方性ボンド磁石。 In an anisotropic bonded magnet for a four-pole motor having a hollow cylindrical shape in which anisotropic rare earth magnetic powder is molded from resin and having a maximum energy product of 14 MGOe or more,
The orientation distribution of the anisotropic rare earth magnetic powder in the cross section perpendicular to the axis of the anisotropic bonded magnet is the normal direction of the cylindrical side surface of the hollow cylindrical shape in the main section of the magnetic pole period, and the orientation of the magnetic pole In the transition section where the magnetic field changes, the direction of the tangential direction of the cylindrical side gradually turns toward the neutral point of the magnetic pole, the direction of the tangential direction of the cylindrical side of the cylindrical side becomes the neutral point, and the distance from the neutral point increases. It is a distribution that gradually faces the normal direction of the cylindrical side surface,
An anisotropic bonded magnet for a four-pole motor, wherein the anisotropic bonded magnet for a four-pole motor obtained from the orientation distribution is magnetized in the orientation direction.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004124876A JP2005312166A (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it |
| TW094112571A TWI289967B (en) | 2004-04-20 | 2005-04-20 | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor |
| US10/560,435 US7592889B2 (en) | 2004-04-20 | 2005-04-20 | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor |
| PCT/JP2005/007513 WO2005104337A1 (en) | 2004-04-20 | 2005-04-20 | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor |
| CNB2005800002576A CN100521458C (en) | 2004-04-20 | 2005-04-20 | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor |
| EP05734645A EP1739811A1 (en) | 2004-04-20 | 2005-04-20 | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor |
| US12/320,686 US7750776B2 (en) | 2004-04-20 | 2009-02-02 | Anisotropic bonded magnet for use in a 4-pole motor, a motor employing that magnet, and an alignment process apparatus for the anisotropic bonded magnet for use in a 4-pole motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004124876A JP2005312166A (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008006259A Division JP4737202B2 (en) | 2008-01-15 | 2008-01-15 | Method for orienting anisotropic bonded magnet for motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005312166A true JP2005312166A (en) | 2005-11-04 |
Family
ID=35440305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004124876A Pending JP2005312166A (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005312166A (en) |
| CN (1) | CN100521458C (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018107320A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 住友金属鉱山株式会社 | Mold for shaping anisotropic bond magnet, and manufacturing method using the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3034918B1 (en) * | 2015-04-07 | 2018-12-07 | Valeo Equipements Electriques Moteur | STARTER STATOR FOR MOTOR VEHICLE HAVING A PERMANENT MAGNET FORMING A PLURALITY OF POLES |
| CN106199468B (en) * | 2016-07-20 | 2019-12-17 | 北矿磁材科技股份有限公司 | Evaluation method for magnetic properties of bonded permanent magnetic ferrite magnetic powder |
| JP2022040523A (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | 日本電産サンキョー株式会社 | Optical unit with shake correction function |
-
2004
- 2004-04-20 JP JP2004124876A patent/JP2005312166A/en active Pending
-
2005
- 2005-04-20 CN CNB2005800002576A patent/CN100521458C/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018107320A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 住友金属鉱山株式会社 | Mold for shaping anisotropic bond magnet, and manufacturing method using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100521458C (en) | 2009-07-29 |
| CN1771650A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3864986B2 (en) | Thin hybrid magnetized ring magnet, thin hybrid magnetized ring magnet with yoke, and brushless motor | |
| TWI289967B (en) | Anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor, motor using the same, device for orientation processing of anisotropic bond magnet for four-magnetic-pole motor | |
| TWI400857B (en) | Rotor-stator structure for electrodynamic machines | |
| US5204569A (en) | Anisotropic magnet for rotary electric machine | |
| JP4029679B2 (en) | Bond magnet for motor and motor | |
| JP2007214393A (en) | Annular polar anisotropic plastic magnet and rotor used for motor | |
| JP4093263B2 (en) | Anisotropic bonded magnet and DC motor using it. | |
| CN106253518A (en) | The manufacture method of rotor, motor and rotor | |
| JP2004023085A (en) | Method of orienting anisotropically bonded magnet for motor | |
| JP2769061B2 (en) | Extremely anisotropically oriented magnet | |
| JP2017212863A (en) | Pole-oriented anisotropic injection molding bond magnet and manufacturing method thereof | |
| JP2005312166A (en) | Anisotropic bond magnet for four magnetic pole motor and motor employing it | |
| JP4013916B2 (en) | Orientation processing device for anisotropic bonded magnet for 4-pole motor | |
| JP3012067B2 (en) | Extremely anisotropic cylindrical magnet | |
| JP2012010571A (en) | Magnet rotor for rotary electric machine, manufacturing method of the same, and inner rotor type motor | |
| JP4737202B2 (en) | Method for orienting anisotropic bonded magnet for motor | |
| JP2016144322A (en) | Rotor for rotary electric machine and manufacturing method for the same | |
| JP4569139B2 (en) | Rotor for IPM motor, method for manufacturing rotor for IPM motor using the same, and IPM motor therefor. | |
| JP2005210803A (en) | Manufacturing method of arc-shaped permanent magnet and manufacturing method of embedded magnet type rotor | |
| JP7186956B2 (en) | Cylindrical linear motor and method for manufacturing annular magnet | |
| JPS62235703A (en) | Anisotropic resin magnet | |
| JP2016225408A (en) | Manufacturing method of anisotropic ring magnet of pseudo radial orientation and anisotropic ring magnet of pseudo radial orientation | |
| JP2005294757A (en) | Anisotropy rare earth bond magnet | |
| JP2006003251A (en) | Magnetic encoder | |
| JP2008182825A (en) | Manufacturing method of rotor in synchronous motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060126 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20070521 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20070606 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070801 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071113 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080311 |