JPH0429303A - 円筒状多極着磁永久磁石 - Google Patents
円筒状多極着磁永久磁石Info
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- JPH0429303A JPH0429303A JP13464190A JP13464190A JPH0429303A JP H0429303 A JPH0429303 A JP H0429303A JP 13464190 A JP13464190 A JP 13464190A JP 13464190 A JP13464190 A JP 13464190A JP H0429303 A JPH0429303 A JP H0429303A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は特定方向のみに回転する単相同期モータや、コ
ギングトルクを少なくした直流モータ等のローターに用
いられる円筒状多極着磁永久磁石に関する。
ギングトルクを少なくした直流モータ等のローターに用
いられる円筒状多極着磁永久磁石に関する。
［従来技術］
従来からの円筒状多極着磁永久磁石用いる単相同期モー
タは、特公昭５０−８３のように固定子の磁極を鋸歯形
状として特定方向の回転をさせる物などが知られていた
。
タは、特公昭５０−８３のように固定子の磁極を鋸歯形
状として特定方向の回転をさせる物などが知られていた
。
また永久磁石を磁極ごとに貼り合わせてローターとする
直流モータにおいては、隣合う永久磁石部分に磁束が集
中しコギングトルクが大きくなるため、隣合う部分に空
隙を設けたり、永久磁石に面取りを行なうなどして貼り
合わせた状態で溝形状となる様にしていた。
直流モータにおいては、隣合う永久磁石部分に磁束が集
中しコギングトルクが大きくなるため、隣合う部分に空
隙を設けたり、永久磁石に面取りを行なうなどして貼り
合わせた状態で溝形状となる様にしていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記したような従来技術による方法では
、複雑な形状の固定子の磁極形状の作り込みにおいて加
工が難しいという問題点を有していた。
、複雑な形状の固定子の磁極形状の作り込みにおいて加
工が難しいという問題点を有していた。
また貼り合わせる方法では、ローターの組み立てに工数
が掛かるという問題点を有していた。
が掛かるという問題点を有していた。
そこで本発明はこのような問題点を解決するためのもの
で、その目的とするところは、加工が簡便にできる構成
部品を使用し、かつ従来のように複雑な形状の磁極を必
要としないで、組み立て工数を少なくした単相同期モー
タや、コギングトルクを少なくした直流モータを造るこ
とのできる円筒状多極着磁永久磁石を提供するところに
有る。
で、その目的とするところは、加工が簡便にできる構成
部品を使用し、かつ従来のように複雑な形状の磁極を必
要としないで、組み立て工数を少なくした単相同期モー
タや、コギングトルクを少なくした直流モータを造るこ
とのできる円筒状多極着磁永久磁石を提供するところに
有る。
［課題を解決するための手８］
上記課題を解決するため本発明の円筒状多極着磁永久磁
石は、円筒状永久磁石の中央部に回転のための軸を有し
、もしくは内周面に軟磁性材料よりなる円筒状構成部品
、もしくは非磁性材料よりなる構成部品を有し、軸をも
って構成される該円筒状永久磁石の外周面に多極着磁し
てなる、円筒状多極着磁永久磁石において、前記した外
周面に着磁極数に相当する数の溝を有していることを特
徴とする。
石は、円筒状永久磁石の中央部に回転のための軸を有し
、もしくは内周面に軟磁性材料よりなる円筒状構成部品
、もしくは非磁性材料よりなる構成部品を有し、軸をも
って構成される該円筒状永久磁石の外周面に多極着磁し
てなる、円筒状多極着磁永久磁石において、前記した外
周面に着磁極数に相当する数の溝を有していることを特
徴とする。
［実施例］
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
一般に樹脂結合型希土類永久磁石と呼称されるＮｄ −
Ｆｅ系（ネオジュウムー鉄）永久磁石粉末と結合材であ
る熱固化性エポキシ樹脂との混練物を押出し成形装置を
用いて、外径φ１８Ｘ内径φ１５の円筒状永久磁石を得
た。
Ｆｅ系（ネオジュウムー鉄）永久磁石粉末と結合材であ
る熱固化性エポキシ樹脂との混練物を押出し成形装置を
用いて、外径φ１８Ｘ内径φ１５の円筒状永久磁石を得
た。
押出し成形金型には等分に１０個の凸状の突起部を設け
て有り、成形された円筒状永久磁石の外周面にはＵ字形
の断面をした１０本の溝が同時に成形される。
て有り、成形された円筒状永久磁石の外周面にはＵ字形
の断面をした１０本の溝が同時に成形される。
なお本実施例ではアモルファスフレーク状の永久磁石粉
末を用いたが、ＳｍＣｏ系（サマリュウムーコバルト）
永久磁石粉末を用い放射状の配向磁場を発生する磁場押
出し成形装置で成形すれば、外周方向に高い磁束密度を
発生するラジアル異方性永久磁石を得ることが出来る。
末を用いたが、ＳｍＣｏ系（サマリュウムーコバルト）
永久磁石粉末を用い放射状の配向磁場を発生する磁場押
出し成形装置で成形すれば、外周方向に高い磁束密度を
発生するラジアル異方性永久磁石を得ることが出来る。
また結合材に熱可塑性のナイロン樹脂を用いれば、成形
後冷却するだけで円筒状永久磁石を得ることができる。
後冷却するだけで円筒状永久磁石を得ることができる。
次に長さ８龍に切断後、結合材であるエポキシ樹脂を加
熱固化し、第１図に示したように外周面に１０本のＵ字
形溝２をもった円筒状永久磁石１に外径φ１５×内径φ
１４×長さ８ＩｌｌＩ１１の軟磁性材料よりなる継鉄リ
ング３を内接させ、接着剤にて固定し、更にプラスチッ
ク材スペーサー４によりシャフト５と固定し単相同期モ
ータに用いるローターとした。
熱固化し、第１図に示したように外周面に１０本のＵ字
形溝２をもった円筒状永久磁石１に外径φ１５×内径φ
１４×長さ８ＩｌｌＩ１１の軟磁性材料よりなる継鉄リ
ング３を内接させ、接着剤にて固定し、更にプラスチッ
ク材スペーサー４によりシャフト５と固定し単相同期モ
ータに用いるローターとした。
永久磁石は円筒形状のため填め込みながら接着剤で固定
でき、磁極ごと貼り合わせる方法比べ簡単に組み立てで
きる。
でき、磁極ごと貼り合わせる方法比べ簡単に組み立てで
きる。
以上のようにして製作したローターの外周に１０極着磁
をするため、ローターの溝を位置決めとして、１０極着
磁ヨークの磁極の位置にそれぞれ対応するように合わせ
て挿入し、オイルコンデンサーバンクによるパルス着磁
電源装置により着磁を行なった。
をするため、ローターの溝を位置決めとして、１０極着
磁ヨークの磁極の位置にそれぞれ対応するように合わせ
て挿入し、オイルコンデンサーバンクによるパルス着磁
電源装置により着磁を行なった。
第２図に１０極着磁を行なったローターをシャフト５を
利用して回転させ市販のがウスメーターとホールブロー
７を用い、ホールプローブをローターの多極着磁された
円筒状永久磁石１の外周表面に接触させ測定した表面磁
束密度のカーブを縦軸を磁束変化量、横軸を回転変位と
して示す。
利用して回転させ市販のがウスメーターとホールブロー
７を用い、ホールプローブをローターの多極着磁された
円筒状永久磁石１の外周表面に接触させ測定した表面磁
束密度のカーブを縦軸を磁束変化量、横軸を回転変位と
して示す。
通常の溝のない円筒状永久磁石の表面磁束密度のカーブ
は、第３図（ａ）に示すようなほぼ正弦波形状か、また
は円筒状永久磁石の肉厚が薄く、−磁極幅が広い場合に
は（ｂ）に示すように中央部がやや平らな台形形状に近
いものとなり、それぞれ破線で表わしたように波形中央
部位置と表面磁束密度の最大値の位置は一致する。
は、第３図（ａ）に示すようなほぼ正弦波形状か、また
は円筒状永久磁石の肉厚が薄く、−磁極幅が広い場合に
は（ｂ）に示すように中央部がやや平らな台形形状に近
いものとなり、それぞれ破線で表わしたように波形中央
部位置と表面磁束密度の最大値の位置は一致する。
しかし第２図に示す、本発明の円筒状多極着磁永久磁石
は表面磁束密度のカーブでの最大値の位置（実線で示す
）は、それぞれ破線で表わしたようにＮ、Ｓ極の波形中
央部位置から特定方向に規則正しくずれている。
は表面磁束密度のカーブでの最大値の位置（実線で示す
）は、それぞれ破線で表わしたようにＮ、Ｓ極の波形中
央部位置から特定方向に規則正しくずれている。
これは多極着磁の際に円筒状永久磁石の溝部分と１０極
着磁ヨークの磁極部分とを、特定の角度を持ってずらし
対応させたことによるものである。
着磁ヨークの磁極部分とを、特定の角度を持ってずらし
対応させたことによるものである。
なおずれ量は、着磁ヨークの磁極位置とローターの渭の
位置とを位置決めすれば、任意に決定できる。
位置とを位置決めすれば、任意に決定できる。
しかし、ずれ量を大きくして表面磁束密度の最大位置ま
で掛かると、磁束が減少してしまう。
で掛かると、磁束が減少してしまう。
また、円筒状永久磁石の肉厚が磁極幅に対して薄い場合
は、第４図に示すように隣合う磁極部分で表面磁束が上
がり、コギングトルクが大きくなり振動の発生など問題
となる。
は、第４図に示すように隣合う磁極部分で表面磁束が上
がり、コギングトルクが大きくなり振動の発生など問題
となる。
本発明の円筒状多極着磁永久磁石においては、多極着磁
ヨークに巻き装しである電線の位置、つまりＮまたはＳ
極の切り替わる位置とローターの溝部とを相対させ着磁
すると、前記した部分の表面磁束密度が減少し、第３図
（ａ）または（ｂ）に示した波形を持つ着磁分布となり
コギングトルクは減少する。
ヨークに巻き装しである電線の位置、つまりＮまたはＳ
極の切り替わる位置とローターの溝部とを相対させ着磁
すると、前記した部分の表面磁束密度が減少し、第３図
（ａ）または（ｂ）に示した波形を持つ着磁分布となり
コギングトルクは減少する。
以上のようにして成形、多極着磁したローターをＰＭ型
ステッピングモータのクローポールと呼ばれる上下一対
の固定子と、ひとつ励磁コイル内にセットして回転試験
を行なった。
ステッピングモータのクローポールと呼ばれる上下一対
の固定子と、ひとつ励磁コイル内にセットして回転試験
を行なった。
ＰＭ型ステッピングモータのクローポールは、台形また
は長方形の極歯形状で、複雑な形をしておらず、数多く
生産されており、加工技術においても一般的である。
は長方形の極歯形状で、複雑な形をしておらず、数多く
生産されており、加工技術においても一般的である。
今回用いたクローポールの極歯は先端がやや細くなった
台形形状で、それぞれ５枚づつの極歯を交互に噛み合わ
せ、合計１０本の上下一対の固定子とした。
台形形状で、それぞれ５枚づつの極歯を交互に噛み合わ
せ、合計１０本の上下一対の固定子とした。
また固定子の内側にはバイポーラ励磁コイルを入れ、更
に前記した本発明の円筒状多極着磁永久磁石による１０
極着磁ローターを固定子内にセット、軸受は付きの端面
板で両端を固定し、ローターがスムースに回転すること
をシャフトを回すことにより確認した。
に前記した本発明の円筒状多極着磁永久磁石による１０
極着磁ローターを固定子内にセット、軸受は付きの端面
板で両端を固定し、ローターがスムースに回転すること
をシャフトを回すことにより確認した。
組み立てたＰＭ型ステッピングモータの半分の構成部品
よりなる単相同期モータは、ローターに外部から負荷が
加わらない状態、または加えられた負荷を取り除いた状
態では、円筒状多極着磁永久磁石の表面磁束密度の最大
値の位置に特定方向のずれがあるため、最大値の位置よ
りやや溝寄りのＮまたはＳ極−磁極の面積の中心がクロ
ーポールの極歯と相対した点で安定する。
よりなる単相同期モータは、ローターに外部から負荷が
加わらない状態、または加えられた負荷を取り除いた状
態では、円筒状多極着磁永久磁石の表面磁束密度の最大
値の位置に特定方向のずれがあるため、最大値の位置よ
りやや溝寄りのＮまたはＳ極−磁極の面積の中心がクロ
ーポールの極歯と相対した点で安定する。
励磁コイルに流す電流によりクローポールの極歯に発生
する磁極と、相対するローターの磁極とが異なる場合に
は互いに吸引し回転運動は起こらない。
する磁極と、相対するローターの磁極とが異なる場合に
は互いに吸引し回転運動は起こらない。
しかし同極の場合には反発してローターが一磁極分回転
し、今まで相対していた磁極の隣の上下反対側の極歯に
吸引され停止する。
し、今まで相対していた磁極の隣の上下反対側の極歯に
吸引され停止する。
この時の回転方向はローターに用いた円筒状多極着磁永
久磁石の表面磁束密度の最大値の位置に特定方向のずれ
があるため必ず特定方向となる。
久磁石の表面磁束密度の最大値の位置に特定方向のずれ
があるため必ず特定方向となる。
駆動回路を接続し、電流方向が交互に切り替わる矩形波
の駆動電流を励磁コイルに流し回転状態を観察した。
の駆動電流を励磁コイルに流し回転状態を観察した。
本発明の円筒状多極着磁永久磁石を用いたローターは、
低速域からスムースに一定方向に回転し、駆動電流方向
を切替える周波数を高くしても同期し、約６００Ｏｒｐ
ｍで脱調するまで常に一定方向に回転を続けた。
低速域からスムースに一定方向に回転し、駆動電流方向
を切替える周波数を高くしても同期し、約６００Ｏｒｐ
ｍで脱調するまで常に一定方向に回転を続けた。
［発明の効果］
以上述べたように本発明の円筒状多極着磁永久磁石にな
れば、円筒状永久磁石の中央部に回転のための軸を有し
、もしくは内周面に軟磁性材料よりなる円筒状構成部品
、もしくは非磁性材料よりなる構成部品を有し、軸をも
って構成される該円筒状永久磁石の外周面に多極着磁し
てなる、円筒状多極着磁永久磁石において、前記した外
周面に着磁極数に相当する数の溝を有していることによ
り、加工が簡便にできる構成部品を使用し、かつ従来の
ように複雑な形状の磁極を必要としないで、組み立て工
数を少なくした単相同期モータや、コギングトルクを少
なくした直流モータを造ることのできる円筒状多極着磁
永久磁石を、提供できるという効果を有するものである
。
れば、円筒状永久磁石の中央部に回転のための軸を有し
、もしくは内周面に軟磁性材料よりなる円筒状構成部品
、もしくは非磁性材料よりなる構成部品を有し、軸をも
って構成される該円筒状永久磁石の外周面に多極着磁し
てなる、円筒状多極着磁永久磁石において、前記した外
周面に着磁極数に相当する数の溝を有していることによ
り、加工が簡便にできる構成部品を使用し、かつ従来の
ように複雑な形状の磁極を必要としないで、組み立て工
数を少なくした単相同期モータや、コギングトルクを少
なくした直流モータを造ることのできる円筒状多極着磁
永久磁石を、提供できるという効果を有するものである
。
第１図は本発明の円筒状多極着磁永久磁石の断面図。
第２図は本発明の円筒状多極着磁永久磁石を用いたロー
ターの表面磁束密度のカーブを示す図。 第３図（ａ）（ｂ）は通常の円筒状多極着磁永久磁石の
表面磁束密度のカーフを示す図。 第４図は磁石肉厚の薄い円筒状多極着磁永久磁石の表面
磁束密度のカーブを示す図。 １・・円筒状永久磁石 ２・・溝 ３・・継鉄リング ４・・スペーサー ５・・シャフト 一以上−
ターの表面磁束密度のカーブを示す図。 第３図（ａ）（ｂ）は通常の円筒状多極着磁永久磁石の
表面磁束密度のカーフを示す図。 第４図は磁石肉厚の薄い円筒状多極着磁永久磁石の表面
磁束密度のカーブを示す図。 １・・円筒状永久磁石 ２・・溝 ３・・継鉄リング ４・・スペーサー ５・・シャフト 一以上−
Claims (1)
- 円筒状永久磁石の中央部に回転のための軸を有し、も
しくは内周面に軟磁性材料よりなる円筒状構成部品、も
しくは非磁性材料よりなる構成部品を有し、軸をもって
構成される該円筒状永久磁石の外周面に多極着磁してな
る、円筒状多極着磁永久磁石において、前記した円筒状
永久磁石の外周面に着磁極数に相当する数の溝を有して
いることを特徴とする円筒状多極着磁永久磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13464190A JPH0429303A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 円筒状多極着磁永久磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13464190A JPH0429303A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 円筒状多極着磁永久磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429303A true JPH0429303A (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=15133115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13464190A Pending JPH0429303A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 円筒状多極着磁永久磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0429303A (ja) |
-
1990
- 1990-05-24 JP JP13464190A patent/JPH0429303A/ja active Pending
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