JPS5951223B2

JPS5951223B2 - ロ−タ−

Info

Publication number: JPS5951223B2
Application number: JP52028882A
Authority: JP
Inventors: 昇増田; 悠西野; 勝正佐々木
Original assignee: Denki Onkyo Co Ltd
Current assignee: Denki Onkyo Co Ltd
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1984-12-12
Also published as: JPS53114009A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は異方性磁石を用いたローターに関する。

一般に、ステーターによって取り囲まれ回転軸に固定さ
れたローターは、環状磁石によって形成されている。

この環状磁石は外周面が多極化されているが、多くの場
合等方性の磁石が用いられている。

周知のように多極化する場合には、等方性強磁性体は特
別な方向性をもたないことがら着磁が容易であるという
利点をもっている。

しかし、実用に供しうるフェライトのような比較的安価
な等方性の強磁性体を用いた磁石は、表面磁束密度が低
く回転トルクが小さい。

例えば、電子ミシンに用いられるような電動機の場合に
は、一定の角度範囲内でローターを往復運動させる必要
があり当然大きな回転トルクが要求される。

このような大きい回転トルクが要求される分野では、上
記の（ごとき等方性磁石のローターでは不十分である。

もつとも、回転トルクを得ることのみを目的とする場合
にはステーターに設けられる界磁コイルの巻数をより多
くする方法が考えられる。

しかし、この方法では電動機自体の大型化を招き、電動
機°の適用範囲が自から制限される。

また、回転トルクをより大きくする他の手段としてステ
ーターとローターとの間隔をますます狭くすることも考
えられるが、極めて高い組立精度が要求されるため実用
上この手段も限界がある。

更に、表面磁束密度の高いアルニコのような磁石の適用
も考えられるが、高価なるが故に側底実用に供し得ない
。

一方、上記フェライトのような安価な強磁性体ではあっ
ても異方性を有するものは、一般に表面磁束密度が高い
。

従って、回転トルクが大きく設定できるため電動機やセ
ンサー等の小型化に適している。

既に一部では異方性磁石を用いたローターもみられる。

しかし、異方性なるが故に着磁が難しく磁極数もせいぜ
い２極どまりであった。

その上、この場合でも各磁極に均一磁場を得るよう着磁
することが難しく、電動機に適用したとしても極めて性
能の低いものとなる。

本発明は上記のような欠点を除去し、安定した性能を有
する異方性磁石を用いたローターを提供するものである
。

以下本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

第１図は４極構成のローターを示す平面図であるが、ロ
ーター１はフエライｌ−のような異方性の強磁性体２か
ら構成されている。

各強磁性体２はそれぞれ強磁場方向が外周面に出るよう
配置され、着磁器の各磁脚Ｍに対向している。

この外周面は曲面をなしているが、内周面は平面状をな
しており全体的に各強磁性体２は不均一な厚味を有する
ように形成されている。

強磁性体２の背面即ち、内周面には純鉄のような磁性体
からなるヨーク３が設けられている。

このヨーク３は、各強磁性体２に共通するようほぼ矩形
状の外形を有し一体に形成されている。

即ち、ヨーク３の外周面に強磁性体２の内周面が接着さ
れている。

また、それぞれ隣接する強磁性体２の内周面の各端部を
それぞれ分離し位置規制するように、上記ヨーク３の各
頂部には小さな角部３１が形成されている。

この角部３１はヨークの頂部から更に半径方向に突き出
るよう形成されている。

更に、この角部３１の外方には、銅やアルミニウムや真
鍮のような導電性を有する非磁性体のスペーサー４が設
けられている。

このスペーサー４は隣接する強磁性体２を互に分離する
よう形成されている。

第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ線断面図であるが、ここ
では上記ヨーク３の中央に形成された透孔３２′と嵌着
される回転軸Ｓが同時に記載されている。

また、第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である
が、ヨーク３の外方に装着されるスペーサー４は、底板
部４１を介してそれぞれが一体に連続して形成されてい
る。

当然スペーサー４は、それぞれを独立に形成し、底板部
４１を省略することも出来るが、組立作業の面から一体
化が好ましい。

また、上記底板部４１はヨーク３と同様中央に透孔が形
成されている。

尚、上記回転軸Ｓは、着磁操作時にはヨーク３と同様に
純鉄のような高価なかつ透磁率の優れた磁性体を用い、
ローターの組上時にはステンレスや真鍮或は合成樹脂の
ような適宜な非磁性体で形成することができるものであ
る。

而して、異方性を有する各強磁性体２′は、周囲に対向
するよう設けられた着磁器の各磁脚Ｍにより、外周面に
設けられたその強磁場方向の面に磁極が形成され、回転
軸に関して半径方向に着磁容易軸をもった磁石２がそれ
ぞれ構成される。

この場合、隣接する磁石２は互に異なる磁極を有するよ
うに並設されている。

ここで本発明の構成をより明確にするためローター１の
一部を拡大して示した第４図を用いて更に説明する。

例えば、ヨーク３やスペーサー４を設けることなく単に
図のような位置に合成樹脂のごとき非磁性体を用いて強
磁性体２を配置し、着磁を行った場合をまず考えてみる
。

この場合、強磁性体２は外周面が曲面状をなし、不均一
な厚味を有するように形成されており、単に単一の強磁
性体２は両端部が隣接する他の強磁性体２と近接してい
る。

従って、異方性強磁性体そのものが厚味依存性を有する
ことと、各強磁性体の機械的配置から、磁脚Ｍで生じた
磁束は全体的に低くかつ強磁性体２の中央部よりも両端
部側に集中し、隣接の強磁性体を通るようにエネルギー
偏位が生ずることとなる。

即ち、ローターの回転角と磁束の関係（ωとφ）を示し
た第５図に於いて、各磁石２′の部分が点線ａのごとく
両側が強く中央が弱い歪んだ特性を示す。

また磁束も小さい。更に、等方性磁石でもみられるよう
な主磁極に近接して小さな補磁極が発生し、両端に小さ
な逆極性の部分が生じる。

即ち、各磁極の磁場が不均一となり、磁束量も相対的に
低くなるため回転トルクが小さく安定した性能が得られ
ず、到底実用に供し得ないものとなる。

また、第４図に於けるスペーサー４の部分までを全てヨ
ーク３のような磁性体で形成した場合には、上記と同様
な特性に加えて鎖線すで示すごとき特性を示す。

これは各磁石間の間隔部即ち、スペーサー該当部に於い
て各磁石の近傍にそれぞれ強い逆極性の補磁極が発生し
たことを示している。

この補磁極の発生は着磁されたそれぞれの磁石の磁極の
値が等制約に低下したことになり、これまた回転トルク
とともに安定した性能が得られず、到底実用には供し得
ない。

而して、上記のごとき本発明は各強磁性体２の内周面側
に磁性体からなるヨーク３を設けたものであり、更に隣
接する各強磁性体間に導電性の非磁性体からなるスペー
サー４を配置したものであるが、結果として第５図の実
線Ｃのごとく、各磁極に強い均一磁場が得られる。

また、上記間隔部には平坦な無磁束部を一定の範囲にわ
たって得ることができるものとなる。

ここに導電性のスペーサー４は、着磁に際して磁極Ｍか
らの磁束が各強磁性体２の厚味依存性により両端部に偏
位し、上記スペーサ一部を通ってショートループをえか
こうとするが、この場合にうず電流が発生して上記ショ
ートループの発生を抑制し、強磁性体２の端部に於ける
過度の磁場集中を制御し大きな磁束ループとするように
作用する。

従って、上記ヨーク３との相互作用により各磁極が均一
磁場を発生するように寄与するものである。

またヨーク３の角部３１は、第５図に示した実線Ｃの各
特性の山の肩部Ｃ′を制御するものであり、強磁性体２
の厚味や幅或はスペーサー４の開角度等により突き出し
寸法や形状が適宜調整される。

特に、隣接する強磁性体２の間隔が狭くなるような場合
には除去しても良い。

尚、上記実施例では４極構成として各磁石２をそれぞれ
均一の角度即ち、９０度づつ並設した場合で示したが、
第６図のように軸心を通る中性線りに関して対称をなす
ようスペーサー間隔や磁石形状を変えることもできる。

また、各磁石２の内周面に接するヨーク３の一部に、実
質的な切欠３３を設けて磁場の均一化を調整することも
できる。

更に、磁極数も用途やステーターとの関係に於いて２極
や８極等適宜変形できること言うまでもない。

以上のごとく本発明のローターは、不均一な厚味を有す
る数個の異方性磁石を用いても各磁極に均一磁場を生ず
ることができるし、確実な無磁束範囲が得られるために
安定した回転性能を得ることができる。

また、異方性磁石を用いているが故に表面磁束密度の極
めて高いローターを安価に得ることができる。

その上、ステーター側の巻数には影響を与えることなく
大きな回転トルクが得られるため電動機等の小型化に極
めて有効となる。

第５図の特性から明らかなように、スペーサー４の介在
により補磁極がないため、一定の角度内で往復運動させ
るような場合には優れた機械的ダンピング作用で反転す
ることとなる。

更に、磁極数が増し多極化すればする程、本発明の上記
効果が顕著に発揮できるものであるため、磁電変換素子
との組合せにより今後電子カム装置やテンションコント
ローラをはじめとして、各分野に於けるローターの適用
範囲を著しく拡大することができ実用上の効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるローターの一実施例を示す正面図
、第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ線断面図、第３図は同
じ＜ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、第４図は第１図の要部
拡大説明図、第５図は本発明と対比させた各種ローター
の回転角対磁束特性説明図、第６図は本発明の他の実施
例を説明する平面図である。１・・・ローター、２・・・強磁性体、２′・・・磁石
、３・・・ヨーク、４・・・スペーサー。

Claims

【特許請求の範囲】

１磁性体からなるヨークと、該ヨークを共有して固定
された偶数個の異方性磁石と、該磁石間に設けた導電性
の非磁性体スペーサとからなるローターに於いて、前記
異方性磁石は、前記ヨークと接する面を平坦に形成する
とともに、強磁場方向となる外周面を円弧面に形成して
全体的に不均一な厚味形状としたことを特徴とするロー
ター。