異方性フェライト磁石及びモータ
【課題】コギングトルク及びトルクリップルを低減できる乾式成形による異方性フェライト磁石を提供する。
【解決手段】内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつＲｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【解決手段】内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつＲｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式成形法を用いて製造され、円弧状で径方向に異方性を有するフェライト磁石及び当該フェライト磁石を用いたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品や自動車の電装品などに用いられるモータには、高性能、かつ小型、軽量であることが求められている。このようなモータは直流モータであり、磁石としては、円弧状の異方性フェライト磁石が用いられている。これらのモータ用磁石は径方向が磁化容易軸となるように異方性化されている。これらの磁石には、内周面側の表面磁束密度Ｂｄが大きく、しかも、内周面側の表面磁束密度Ｂｄの分布が周方向において均一であることが要求される。内周面の周方向において表面磁束密度Ｂｄの変動が大きいとコギングトルク、トルクリップルが大きくなり、良好なモータ特性が得られない。ここで、コギングトルクとは、モータの固定子と回転子との間に発生する磁気吸引力に基づくトルクの回転角に対する変化をいう。また、トルクリップルとは、トルクの変動幅をいう。
【０００３】
円弧状の異方性フェライト磁石は、乾式成形または湿式成形を用いて製造される。湿式成形は、配向性は良好であるが、製造コストが高くなる。一方、乾式成形では、円弧状の異方性フェライト磁石の両端部において配向が乱れやすく、良好なモータ特性が得られにくい。
【０００４】
このような乾式成形の問題点に対して、特許文献１は、円弧状で径方向に異方性を有するフェライト磁石を製造する際に、磁石両端部での配向の乱れを防ぐ手法を提案している。すなわち、特許文献１は、配向用強磁性体を設けた乾式成形装置を用いることにより、異方性方向が径方向に揃った成形体が得られる。このため、内周面側の表面磁束密度Ｂｄが大きくかつその分布が均一な円弧状の異方性フェライト磁石が得られる。したがって、特許文献１の異方性フェライト磁石を用いたモータは、強力であり、しかもコギングトルクが小さいという特徴を有している。また、従来、磁石両端部での配向の乱れを原因として、焼結時に内周面の両端部付近にクラックが多発していたが、特許文献１では磁石両端部での配向の乱れが著しく少なくなるため、このようなクラックが激減する。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、モータの特性を向上できる異方性フェライト磁石を提供することができるが、特性の向上の要求は継続される。
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、コギングトルク及びトルクリップルの低減がさらに図られた異方性フェライト磁石を提供することを目的とする。また、本発明はそのような異方性フェライト磁石を用いたモータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許文献１では円弧状を有し、径方向に異方性を有するフェライト磁石の内周面の表面磁束密度Ｂｄ分布に着目していた。しかるに、実際にモータとして組み立てた場合、磁石がケースや隣接する磁石等と磁気回路を形成するため、異方性を有するフェライト磁石の外周面の表面磁束密度Ｂｄ分布もモータ特性に影響を与えることが判明した。つまり、外周面の表面磁束密度Ｂｄ分布を均一とし、さらにその均一の度合いを内周面における表面磁束密度Ｂｄ分布よりも高くすることにより、コギングトルク及びトルクリップルを低減することができる。すなわち本発明の異方性フェライト磁石は、内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
本発明の異方性フェライト磁石において、Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝≦０．９の条件、さらにはＲｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝≦０．８の条件を満足することが好ましい。
また、本発明の異方性フェライト磁石において、内周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、外周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９の条件を満足することであることが好ましい。
さらにまた、本発明の異方性フェライト磁石において、Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）≧０．４の条件を満足することが好ましい。
【０００９】
本発明の異方性フェライト磁石を用いたモータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子と、固定子固着される異方性フェライト磁石と、を備え、異方性フェライト磁石は、内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コギングトルク及びトルクリップルを低減できる異方性フェライト磁石を提供することができる。本発明の異方性フェライト磁石を用いることにより特性の優れたモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による異方性フェライト磁石１は、図１に示すように、断面が円弧状であり、その径方向に異方性（矢印で示す）を有している。この異方性フェライト磁石１は、内周面２及び外周面３を有しており、いわゆる異方性セグメント磁石と称されることがある。この異方性フェライト磁石１は、乾式成形法を用いて製造される。この成形法については後述する。
【００１２】
本発明の磁石は、外周面３の周方向における表面磁束密度Ｂｄ分布（以下、単にＢｄ又はＢｄ分布と言うことがある）に特徴を有し、また、内周面２の周方向におけるＢｄ分布及び外周面３の周方向におけるＢｄ分布の関係にも特徴を有している。
内周面２及び外周面３の周方向のＢｄ分布は、図２及び図３に示す手順で測定する。まず、磁性のケース４に組み込んだ異方性フェライト磁石１を、図２に示す内面着磁ヨーク５を使用して所定の方法で着磁する。Ｂｄ測定に際しては、図３に示すように、着磁した異方性フェライト磁石１の内周面２付近にホール素子６を配置する。このときのホール素子６は、内周面２の高さ方向（図３の上下方向）中央部に位置させて、周面に接触させるか、できるだけ接近させて配置する。そして、異方性フェライト磁石１を周方向に回転させることにより、周面の周方向の一端Ａから他端ＢにかけてのＢｄ分布を測定することができる。なお、ホール素子６と周面との距離が変動しないように、異方性フェライト磁石１の回転を行なう。なお、図３は内周面２についての測定を示しているが、外周面３についても同様に測定する。
【００１３】
以上のようにして測定されたＢｄ分布を、横軸を測定領域長（一端Ａから他端Ｂまでのホール素子６の軌跡）、縦軸をＢｄとしたＢｄ分布グラフにプロットし、図４に示すようなＢｄ分布曲線を得る。Ｂｄ分布曲線は、内周面２におけるＢｄ分布曲線及び外周面３におけるＢｄ分布曲線の２つのＢｄ分布曲線を得ることができる。
【００１４】
図４において、内周面２におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、外周面３におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）とする。なお、内周面２と外周面３とは極性が逆になるが、Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、Ｂｄｏ（ｍａｘ）及びＢｄｏ（ｍｉｎ）は、その絶対値で特定されるものとする。
以上において、本発明による異方性フェライト磁石１は、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５の条件を満足する。この、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）…（１）で得られる値は、外周面３におけるＢｄの均一性を表している。つまり、この式（１）で得られる値が大きいほど外周面３におけるＢｄが均一であることを示している。本発明による異方性フェライト磁石１は、このＲｏが０．５以上である。Ｒｏは、極めて理想的には１．０であるが、そのような値を得ることは容易ではない。他の本発明による条件を具備することを考慮すると、Ｒｏは０．７５程度が上限になる。
【００１５】
また、本発明による異方性フェライト磁石１は、Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝…（２）は、内周面２におけるＢｄの均一性（Ｒｉ）と外周面３におけるＢｄの均一性（Ｒｏ）の比である。したがって、式（２）で得られる値が１．０未満の場合には、内周面２よりも外周面３のＢｄがより均一な分布を示すことになる。後述する実施例からも明らかなように、従来は、内周面２のＢｄ分布の均一性を専ら配慮していたため、Ｒｉ／Ｒｏは１．０以上となっていた。本発明によるＲｉ／Ｒｏは、好ましくは０．９以下、より好ましくは０．８以下である。ただし、Ｒｉ／Ｒｏが小さいということは、Ｒｉ自体が小さいことをも意味しているから、Ｒｉ／Ｒｏは０．５以上、さらには０．６以上とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の異方性フェライト磁石１では、内周面２のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、外周面３のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９、好ましくはＡｉ／Ａｏ＝１．０〜１．５である。Ａｉ／Ａｏが小さすぎる異方性フェライト磁石１は内周面２側の磁気特性が不足する。一方、１．９を超えるＡｉ／Ａｏを得ようとすると、成形体の内周面２と外周面３とで密度差を著しく大きくしなければならない。このため、焼成時にクラックが多発し、成形が不可能となることもある。さらに好ましいＡｉ／Ａｏは、１．０〜１．３である。
また、本発明では、Ｂｄ分布グラフにおいて、内周面２におけるＢｄが均一であることが好ましく、Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）≧０．４とすることが好ましい。Ｒｉは、Ｒｏと同様に、極めて理想的には１．０であるが、そのような値を得ることは容易ではない。他の本発明による条件を具備することを考慮すると、Ｒｉは０．７５程度が上限になる。
【００１７】
本発明が適用される異方性フェライト磁石１に材質的な制限はない。この中では、ＭＯ・６Ｆｅ２Ｏ３又はＭＦｅ１２Ｏ１９（Ｍ＝Ｂａ及びＳｒの１種又は２種）の一般式で示されるＭ型（マグネトプランバイト型）フェライトを主相とする異方性フェライト磁石に適用するのが好適である。このＭ型フェライトについては、Ｍの一部を希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）で置換することができる。また、Ｆｅの一部をＣｏ及びＮｉの１種または２種で置換することができる。
【００１８】
本発明による異方性フェライト磁石１を得るためには、特徴のある磁場中成形装置を用いることが重要である。以下、この乾式磁場中成形装置２０について説明する。
図５は、乾式磁場中成形装置２０の要部断面図である。乾式磁場中成形装置２０は、ダイ２１、上部パンチ２２、下部パンチ２３、ダイ２１と下部パンチ２３から構成されるキャビティ２４、コイル２５を有する。乾式磁場中成形装置２０は、上部パンチ２２及び下部パンチ２３のキャビティ２４側に硬質非磁性部２２ａ、２３ａを備えている。
【００１９】
上部パンチ２２は異方性フェライト磁石１の外周面３を形成する。したがって、上部パンチ２２の硬質非磁性部２２ａの成形面２２ｓの形状は凹状をなしている。またこの上部パンチ２２は、非磁性体から構成される。よって、硬質非磁性部２２ａを含めて、上部パンチ２２は全体が非磁性体から構成される。
また、下部パンチ２３は異方性フェライト磁石１の内周面２を形成する。したがって、下部パンチ２３の硬質非磁性部２３ａの成形面２３ｓの形状は凸状をなしている。この下部パンチ２３は、成形面を構成する硬質非磁性部２３ａを除き磁性体から構成される。
【００２０】
上部パンチ２２を非磁性体から構成することによりで、コイル２５による磁界印加時には、下部パンチ２３から放射状の磁界がキャビティ２４内に印加される。つまり、異方性フェライト磁石１の配向が外周面３に集束したり、あるいは部分的な配向方向の偏り等が起きたりせず、径方向に均一に異方性化することができる。
【００２１】
上部パンチ２２を構成する非磁性体の材質は特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、銅ベリリウム合金、ハイマンガン鋼、青銅、真鍮、非磁性超鋼等を用いることができ、２種以上の材質を組み合わせても良い。
【００２２】
一方、下部パンチ２３を構成する磁性体の材質は特に限定されず、一般に用いられるものであればよく、例えば炭素鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼等が用いられる。
上部パンチ２２、下部パンチ２３の硬質非磁性部２２ａ、２３ａとしては、Ｃｏ基の硬質合金であるステライトを用いるのが最も好ましいが、非磁性で耐磨耗性材料であれば何でもよく、例えば非磁性超鋼等を用いることができる。
【００２３】
ダイ２１の材質は非磁性体であればよく、上部パンチ２２と同様の材質を用いることができる。また、キャビティ２４を構成するダイ２１の内壁面にも非磁性超鋼、ステライト等の耐磨耗材を設けることができる。
【００２４】
キャビティ２４は、ダイ２１の上下方向に貫通するダイホール２１ａの空間のうち内嵌した下部パンチ２３が占める部分を除いた空間である。そして、成形されるフェライト粉末がキャビティ２４へ充填され、上部パンチ２２がキャビティ２４に進入することにより、下部パンチ２３と協働してフェライト粉末を加圧成形するものである。
【００２５】
乾式磁場中成形装置２０は、上部パンチ２２の上方に上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧に概略沿った形状の下面２７ｓを有する磁性体治具２７を装着している。この下面２７ｓの曲率半径ｒ１は、成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円となるような形状としたときの曲率半径ｒ２よりも大きく設定されている。つまり、成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と磁性体冶具２７の下面２７ｓの円弧とは同心円とはならず、磁性体冶具２７の下面２７ｓの円弧の中心は成形面２２ｓの円弧の中心よりも下部パンチ２３側に位置する。非磁性体からなる上部パンチ２２側に磁性体治具２７を設けることで、コイル２５によりキャビティ２４内に印加される磁界強度が高まる。また、磁性体治具２７の下面２７ｓの形状を上部パンチ２２の成形面２２ｓに概略沿った構成とすることで、径方向の配向をしやすくする。この磁性体治具２７の下面２７ｓの面積は、得られる異方性フェライト磁石１の端部配向に偏りを与えない程度に大きめにすればよい。さらに、乾式磁場中成形装置２０は、曲率半径ｒ１を曲率半径ｒ２よりも大きくすることで、ｒ１＝ｒ２としたときよりも磁性体治具２７の幅方向中央部の肉厚を厚くしている。したがって、異方性フェライト磁石１の幅方向中央部に磁束をある程度集束させることができる。そうすることにより、一般的にはＢｄが低下する異方性フェライト磁石１の外周面３の幅方向中央部のＢｄを大きくし、異方性フェライト磁石１の外周面３におけるＢｄ分布の均一性を向上することができる。また、磁性体治具２７の材質としては通常の磁性体であればよく、例えば炭素鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼等が用いられる。
【００２６】
以上の乾式磁場中成形装置２０の基本的な構成は、特許文献２に記載されている。ただし、特許文献２の図２に記載されている乾式磁場中成形装置２０は、下面２７ｓの曲率半径ｒ１が成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円（曲率半径ｒ２）になるように設定されており（ｒ１＝ｒ２）、この点で乾式磁場中成形装置２０は特許文献２の図２と相違している。
【００２７】
【特許文献２】特開平１０−２７０２７６号公報
【実施例】
【００２８】
図５に示される構成の乾式磁場中成形装置２０を用いて、成形体を作製した。この磁場中成形装置２０は、以下の仕様を有している。
上部パンチ２２の成形面２２ｓの曲率半径：１６．４ｍｍ
下部パンチ２３の成形面２３ｓの曲率半径：１１．１ｍｍ
キャビティ２４の幅：２６．９３ｍｍ
キャビティ２４の長さ（奥行き）：２４．５６ｍｍ
磁性体治具２７の下面２７ｓの曲率半径：実施例１＝７３ｍｍ、実施例２＝７１ｍｍ、比較例３＝６６ｍｍ
【００２９】
この乾式磁場中成形装置２０の成形空間内に、異方性フェライト磁石の原料粉末を充填し、磁場中で加圧成形して、径方向に異方性を有する円弧状の成形体を得た。なお、原料粉末の組成、成形圧力、印加した磁場強度は以下の通りである。
原料粉末組成：Ｓｒ０．９５Ｌａ０．０５Ｃｏ０．０３Ｆｅ１１．９７Ｏ１９
成形圧力（総圧）：２．５ｔｏｎ
磁場強度：６ｋＯｅ（４８０ｋＡ／ｍ）
次いで、成形体を焼結し、円弧状の異方性フェライト磁石とした。得られた異方性フェライト磁石の寸法は、外周面の曲率半径が１３．２５ｍｍ、内周面の曲率半径が８．９ｍｍ、径方向を含む断面における幅が２２．６ｍｍ、長さが２１．２ｍｍであった。
【００３０】
比較のために、以下の磁場中成形方法による成形体を用いた以外は上記と同様の異方性フェライト磁石を作製した。
比較例１：特許文献１の図４に示す磁場中成形装置から、配向用磁性体６１及び６２を除いた形態の磁場中成形装置を用いた。
比較例２：特許文献１の図４に示す形態の磁場中成形装置を用いた。
比較例３：特許文献２の図２に示す形態の磁場中成形装置を用いた。
なお、特許文献２の図２に記載されている乾式磁場中成形装置２０では、上述した通り、下面２７ｓの曲率半径ｒ１が成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円（曲率半径ｒ２）になるように設定されており（ｒ１＝ｒ２）、ｒ１＝ｒ２＝６６ｍｍである。
【００３１】
以上で得られた実施例１、２及び比較例１〜３の異方性フェライト磁石について前述した方法により、Ｂｄを測定した。
図６〜図１０に、実施例１、２及び比較例１〜３の異方性フェライト磁石の内周面及び外周面のＢｄ分布曲線を示す。また、各Ｂｄ分布曲線から、Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）、Ａｉ、Ａｏを求めた。求めた各値から、Ｒｉ、Ｒｏ、Ｒｉ／Ｒｏ及びＡｉ／Ａｏを求めた。その結果を表１に示す。
また、得られた異方性フェライト磁石をモータに組み込んで、コギングトルク及びトルクリップルを測定した。このモータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを備え、固定子に異方性フェライト磁石を固着させた公知の構成を有するものである。その結果を表１に示す。
さらに、このモータを用いて、外部駆動によりロータを回転させたときの起電力Ｅｃを測定した。その結果を表１に示す。Ｅｃはモータ特性の一指標で、値が大きいほど大きな出力を得ることができる。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に示すように、実施例１、２による異方性フェライト磁石と比較例１〜３の異方性フェライト磁石を比較すると、実施例１、２による異方性フェライト磁石はＲｏが０．５以上となっており、Ｒｏが０．５未満の比較例１〜３の異方性フェライト磁石よりも、外周面のＢｄ分布が均一になっている。また、実施例１、２による異方性フェライト磁石はＲｉ／Ｒｏが１．０未満となっており、Ｒｉ／Ｒｏが１．０以上の比較例１〜３の異方性フェライト磁石よりも、外周面のＢｄ分布が、内周面のＢｄ分布よりも均一の度合いが高い。
そして、Ｒｉ／Ｒｏが低くなるほどコギングトルク及びトルクリップルが低減されており、Ｒｉ／Ｒｏが１．０未満である実施例１、２による異方性フェライト磁石を用いたモータは、回転及び出力の均一性を確保することができる。
【００３４】
さらに、実施例１、２は、コギングトルク及びトルクリップルが低減されているとともに、起電力Ｅｃも比較例１に対して向上しているが、このようにコギングトルク、トルクリップルとともに起電力Ｅｃを向上できることは、本発明がモータの特性向上にとって極めて有効な技術であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による異方性フェライト磁石の斜視図である。
【図２】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄの測定のための着磁方法を示す図である。
【図３】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄの測定方法を示す図である。
【図４】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図５】本発明に用いる磁場中成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】実施例１による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図７】実施例２による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図８】比較例１による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図９】比較例２による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図１０】比較例３による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１…異方性フェライト磁石、２…内周面、３…外周面、４…ケース、５…内面着磁ヨーク、６…ホール素子、２０…乾式磁場中成形装置、２１…ダイ、２２…上部パンチ、２２ａ…硬質非磁性部、２３…下部パンチ、２３ａ…硬質非磁性部、２４…キャビティ、２５…コイル、２７…磁性体治具、２７ｓ…下面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式成形法を用いて製造され、円弧状で径方向に異方性を有するフェライト磁石及び当該フェライト磁石を用いたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品や自動車の電装品などに用いられるモータには、高性能、かつ小型、軽量であることが求められている。このようなモータは直流モータであり、磁石としては、円弧状の異方性フェライト磁石が用いられている。これらのモータ用磁石は径方向が磁化容易軸となるように異方性化されている。これらの磁石には、内周面側の表面磁束密度Ｂｄが大きく、しかも、内周面側の表面磁束密度Ｂｄの分布が周方向において均一であることが要求される。内周面の周方向において表面磁束密度Ｂｄの変動が大きいとコギングトルク、トルクリップルが大きくなり、良好なモータ特性が得られない。ここで、コギングトルクとは、モータの固定子と回転子との間に発生する磁気吸引力に基づくトルクの回転角に対する変化をいう。また、トルクリップルとは、トルクの変動幅をいう。
【０００３】
円弧状の異方性フェライト磁石は、乾式成形または湿式成形を用いて製造される。湿式成形は、配向性は良好であるが、製造コストが高くなる。一方、乾式成形では、円弧状の異方性フェライト磁石の両端部において配向が乱れやすく、良好なモータ特性が得られにくい。
【０００４】
このような乾式成形の問題点に対して、特許文献１は、円弧状で径方向に異方性を有するフェライト磁石を製造する際に、磁石両端部での配向の乱れを防ぐ手法を提案している。すなわち、特許文献１は、配向用強磁性体を設けた乾式成形装置を用いることにより、異方性方向が径方向に揃った成形体が得られる。このため、内周面側の表面磁束密度Ｂｄが大きくかつその分布が均一な円弧状の異方性フェライト磁石が得られる。したがって、特許文献１の異方性フェライト磁石を用いたモータは、強力であり、しかもコギングトルクが小さいという特徴を有している。また、従来、磁石両端部での配向の乱れを原因として、焼結時に内周面の両端部付近にクラックが多発していたが、特許文献１では磁石両端部での配向の乱れが著しく少なくなるため、このようなクラックが激減する。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、モータの特性を向上できる異方性フェライト磁石を提供することができるが、特性の向上の要求は継続される。
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、コギングトルク及びトルクリップルの低減がさらに図られた異方性フェライト磁石を提供することを目的とする。また、本発明はそのような異方性フェライト磁石を用いたモータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許文献１では円弧状を有し、径方向に異方性を有するフェライト磁石の内周面の表面磁束密度Ｂｄ分布に着目していた。しかるに、実際にモータとして組み立てた場合、磁石がケースや隣接する磁石等と磁気回路を形成するため、異方性を有するフェライト磁石の外周面の表面磁束密度Ｂｄ分布もモータ特性に影響を与えることが判明した。つまり、外周面の表面磁束密度Ｂｄ分布を均一とし、さらにその均一の度合いを内周面における表面磁束密度Ｂｄ分布よりも高くすることにより、コギングトルク及びトルクリップルを低減することができる。すなわち本発明の異方性フェライト磁石は、内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
本発明の異方性フェライト磁石において、Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝≦０．９の条件、さらにはＲｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝≦０．８の条件を満足することが好ましい。
また、本発明の異方性フェライト磁石において、内周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、外周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９の条件を満足することであることが好ましい。
さらにまた、本発明の異方性フェライト磁石において、Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）≧０．４の条件を満足することが好ましい。
【０００９】
本発明の異方性フェライト磁石を用いたモータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子と、固定子固着される異方性フェライト磁石と、を備え、異方性フェライト磁石は、内周面及び内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、内周面又は外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
内周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
外周面におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コギングトルク及びトルクリップルを低減できる異方性フェライト磁石を提供することができる。本発明の異方性フェライト磁石を用いることにより特性の優れたモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による異方性フェライト磁石１は、図１に示すように、断面が円弧状であり、その径方向に異方性（矢印で示す）を有している。この異方性フェライト磁石１は、内周面２及び外周面３を有しており、いわゆる異方性セグメント磁石と称されることがある。この異方性フェライト磁石１は、乾式成形法を用いて製造される。この成形法については後述する。
【００１２】
本発明の磁石は、外周面３の周方向における表面磁束密度Ｂｄ分布（以下、単にＢｄ又はＢｄ分布と言うことがある）に特徴を有し、また、内周面２の周方向におけるＢｄ分布及び外周面３の周方向におけるＢｄ分布の関係にも特徴を有している。
内周面２及び外周面３の周方向のＢｄ分布は、図２及び図３に示す手順で測定する。まず、磁性のケース４に組み込んだ異方性フェライト磁石１を、図２に示す内面着磁ヨーク５を使用して所定の方法で着磁する。Ｂｄ測定に際しては、図３に示すように、着磁した異方性フェライト磁石１の内周面２付近にホール素子６を配置する。このときのホール素子６は、内周面２の高さ方向（図３の上下方向）中央部に位置させて、周面に接触させるか、できるだけ接近させて配置する。そして、異方性フェライト磁石１を周方向に回転させることにより、周面の周方向の一端Ａから他端ＢにかけてのＢｄ分布を測定することができる。なお、ホール素子６と周面との距離が変動しないように、異方性フェライト磁石１の回転を行なう。なお、図３は内周面２についての測定を示しているが、外周面３についても同様に測定する。
【００１３】
以上のようにして測定されたＢｄ分布を、横軸を測定領域長（一端Ａから他端Ｂまでのホール素子６の軌跡）、縦軸をＢｄとしたＢｄ分布グラフにプロットし、図４に示すようなＢｄ分布曲線を得る。Ｂｄ分布曲線は、内周面２におけるＢｄ分布曲線及び外周面３におけるＢｄ分布曲線の２つのＢｄ分布曲線を得ることができる。
【００１４】
図４において、内周面２におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、外周面３におけるＢｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）とする。なお、内周面２と外周面３とは極性が逆になるが、Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、Ｂｄｏ（ｍａｘ）及びＢｄｏ（ｍｉｎ）は、その絶対値で特定されるものとする。
以上において、本発明による異方性フェライト磁石１は、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）≧０．５の条件を満足する。この、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）…（１）で得られる値は、外周面３におけるＢｄの均一性を表している。つまり、この式（１）で得られる値が大きいほど外周面３におけるＢｄが均一であることを示している。本発明による異方性フェライト磁石１は、このＲｏが０．５以上である。Ｒｏは、極めて理想的には１．０であるが、そのような値を得ることは容易ではない。他の本発明による条件を具備することを考慮すると、Ｒｏは０．７５程度が上限になる。
【００１５】
また、本発明による異方性フェライト磁石１は、Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝＜１．０の条件を満足することを特徴とする。Ｒｉ／Ｒｏ＝｛Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）｝／｛Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）｝…（２）は、内周面２におけるＢｄの均一性（Ｒｉ）と外周面３におけるＢｄの均一性（Ｒｏ）の比である。したがって、式（２）で得られる値が１．０未満の場合には、内周面２よりも外周面３のＢｄがより均一な分布を示すことになる。後述する実施例からも明らかなように、従来は、内周面２のＢｄ分布の均一性を専ら配慮していたため、Ｒｉ／Ｒｏは１．０以上となっていた。本発明によるＲｉ／Ｒｏは、好ましくは０．９以下、より好ましくは０．８以下である。ただし、Ｒｉ／Ｒｏが小さいということは、Ｒｉ自体が小さいことをも意味しているから、Ｒｉ／Ｒｏは０．５以上、さらには０．６以上とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の異方性フェライト磁石１では、内周面２のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、外周面３のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９、好ましくはＡｉ／Ａｏ＝１．０〜１．５である。Ａｉ／Ａｏが小さすぎる異方性フェライト磁石１は内周面２側の磁気特性が不足する。一方、１．９を超えるＡｉ／Ａｏを得ようとすると、成形体の内周面２と外周面３とで密度差を著しく大きくしなければならない。このため、焼成時にクラックが多発し、成形が不可能となることもある。さらに好ましいＡｉ／Ａｏは、１．０〜１．３である。
また、本発明では、Ｂｄ分布グラフにおいて、内周面２におけるＢｄが均一であることが好ましく、Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）≧０．４とすることが好ましい。Ｒｉは、Ｒｏと同様に、極めて理想的には１．０であるが、そのような値を得ることは容易ではない。他の本発明による条件を具備することを考慮すると、Ｒｉは０．７５程度が上限になる。
【００１７】
本発明が適用される異方性フェライト磁石１に材質的な制限はない。この中では、ＭＯ・６Ｆｅ２Ｏ３又はＭＦｅ１２Ｏ１９（Ｍ＝Ｂａ及びＳｒの１種又は２種）の一般式で示されるＭ型（マグネトプランバイト型）フェライトを主相とする異方性フェライト磁石に適用するのが好適である。このＭ型フェライトについては、Ｍの一部を希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）で置換することができる。また、Ｆｅの一部をＣｏ及びＮｉの１種または２種で置換することができる。
【００１８】
本発明による異方性フェライト磁石１を得るためには、特徴のある磁場中成形装置を用いることが重要である。以下、この乾式磁場中成形装置２０について説明する。
図５は、乾式磁場中成形装置２０の要部断面図である。乾式磁場中成形装置２０は、ダイ２１、上部パンチ２２、下部パンチ２３、ダイ２１と下部パンチ２３から構成されるキャビティ２４、コイル２５を有する。乾式磁場中成形装置２０は、上部パンチ２２及び下部パンチ２３のキャビティ２４側に硬質非磁性部２２ａ、２３ａを備えている。
【００１９】
上部パンチ２２は異方性フェライト磁石１の外周面３を形成する。したがって、上部パンチ２２の硬質非磁性部２２ａの成形面２２ｓの形状は凹状をなしている。またこの上部パンチ２２は、非磁性体から構成される。よって、硬質非磁性部２２ａを含めて、上部パンチ２２は全体が非磁性体から構成される。
また、下部パンチ２３は異方性フェライト磁石１の内周面２を形成する。したがって、下部パンチ２３の硬質非磁性部２３ａの成形面２３ｓの形状は凸状をなしている。この下部パンチ２３は、成形面を構成する硬質非磁性部２３ａを除き磁性体から構成される。
【００２０】
上部パンチ２２を非磁性体から構成することによりで、コイル２５による磁界印加時には、下部パンチ２３から放射状の磁界がキャビティ２４内に印加される。つまり、異方性フェライト磁石１の配向が外周面３に集束したり、あるいは部分的な配向方向の偏り等が起きたりせず、径方向に均一に異方性化することができる。
【００２１】
上部パンチ２２を構成する非磁性体の材質は特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、銅ベリリウム合金、ハイマンガン鋼、青銅、真鍮、非磁性超鋼等を用いることができ、２種以上の材質を組み合わせても良い。
【００２２】
一方、下部パンチ２３を構成する磁性体の材質は特に限定されず、一般に用いられるものであればよく、例えば炭素鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼等が用いられる。
上部パンチ２２、下部パンチ２３の硬質非磁性部２２ａ、２３ａとしては、Ｃｏ基の硬質合金であるステライトを用いるのが最も好ましいが、非磁性で耐磨耗性材料であれば何でもよく、例えば非磁性超鋼等を用いることができる。
【００２３】
ダイ２１の材質は非磁性体であればよく、上部パンチ２２と同様の材質を用いることができる。また、キャビティ２４を構成するダイ２１の内壁面にも非磁性超鋼、ステライト等の耐磨耗材を設けることができる。
【００２４】
キャビティ２４は、ダイ２１の上下方向に貫通するダイホール２１ａの空間のうち内嵌した下部パンチ２３が占める部分を除いた空間である。そして、成形されるフェライト粉末がキャビティ２４へ充填され、上部パンチ２２がキャビティ２４に進入することにより、下部パンチ２３と協働してフェライト粉末を加圧成形するものである。
【００２５】
乾式磁場中成形装置２０は、上部パンチ２２の上方に上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧に概略沿った形状の下面２７ｓを有する磁性体治具２７を装着している。この下面２７ｓの曲率半径ｒ１は、成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円となるような形状としたときの曲率半径ｒ２よりも大きく設定されている。つまり、成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と磁性体冶具２７の下面２７ｓの円弧とは同心円とはならず、磁性体冶具２７の下面２７ｓの円弧の中心は成形面２２ｓの円弧の中心よりも下部パンチ２３側に位置する。非磁性体からなる上部パンチ２２側に磁性体治具２７を設けることで、コイル２５によりキャビティ２４内に印加される磁界強度が高まる。また、磁性体治具２７の下面２７ｓの形状を上部パンチ２２の成形面２２ｓに概略沿った構成とすることで、径方向の配向をしやすくする。この磁性体治具２７の下面２７ｓの面積は、得られる異方性フェライト磁石１の端部配向に偏りを与えない程度に大きめにすればよい。さらに、乾式磁場中成形装置２０は、曲率半径ｒ１を曲率半径ｒ２よりも大きくすることで、ｒ１＝ｒ２としたときよりも磁性体治具２７の幅方向中央部の肉厚を厚くしている。したがって、異方性フェライト磁石１の幅方向中央部に磁束をある程度集束させることができる。そうすることにより、一般的にはＢｄが低下する異方性フェライト磁石１の外周面３の幅方向中央部のＢｄを大きくし、異方性フェライト磁石１の外周面３におけるＢｄ分布の均一性を向上することができる。また、磁性体治具２７の材質としては通常の磁性体であればよく、例えば炭素鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼等が用いられる。
【００２６】
以上の乾式磁場中成形装置２０の基本的な構成は、特許文献２に記載されている。ただし、特許文献２の図２に記載されている乾式磁場中成形装置２０は、下面２７ｓの曲率半径ｒ１が成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円（曲率半径ｒ２）になるように設定されており（ｒ１＝ｒ２）、この点で乾式磁場中成形装置２０は特許文献２の図２と相違している。
【００２７】
【特許文献２】特開平１０−２７０２７６号公報
【実施例】
【００２８】
図５に示される構成の乾式磁場中成形装置２０を用いて、成形体を作製した。この磁場中成形装置２０は、以下の仕様を有している。
上部パンチ２２の成形面２２ｓの曲率半径：１６．４ｍｍ
下部パンチ２３の成形面２３ｓの曲率半径：１１．１ｍｍ
キャビティ２４の幅：２６．９３ｍｍ
キャビティ２４の長さ（奥行き）：２４．５６ｍｍ
磁性体治具２７の下面２７ｓの曲率半径：実施例１＝７３ｍｍ、実施例２＝７１ｍｍ、比較例３＝６６ｍｍ
【００２９】
この乾式磁場中成形装置２０の成形空間内に、異方性フェライト磁石の原料粉末を充填し、磁場中で加圧成形して、径方向に異方性を有する円弧状の成形体を得た。なお、原料粉末の組成、成形圧力、印加した磁場強度は以下の通りである。
原料粉末組成：Ｓｒ０．９５Ｌａ０．０５Ｃｏ０．０３Ｆｅ１１．９７Ｏ１９
成形圧力（総圧）：２．５ｔｏｎ
磁場強度：６ｋＯｅ（４８０ｋＡ／ｍ）
次いで、成形体を焼結し、円弧状の異方性フェライト磁石とした。得られた異方性フェライト磁石の寸法は、外周面の曲率半径が１３．２５ｍｍ、内周面の曲率半径が８．９ｍｍ、径方向を含む断面における幅が２２．６ｍｍ、長さが２１．２ｍｍであった。
【００３０】
比較のために、以下の磁場中成形方法による成形体を用いた以外は上記と同様の異方性フェライト磁石を作製した。
比較例１：特許文献１の図４に示す磁場中成形装置から、配向用磁性体６１及び６２を除いた形態の磁場中成形装置を用いた。
比較例２：特許文献１の図４に示す形態の磁場中成形装置を用いた。
比較例３：特許文献２の図２に示す形態の磁場中成形装置を用いた。
なお、特許文献２の図２に記載されている乾式磁場中成形装置２０では、上述した通り、下面２７ｓの曲率半径ｒ１が成形完了直前に上部パンチ２２が位置したときに、上部パンチ２２の成形面２２ｓの円弧と同心円（曲率半径ｒ２）になるように設定されており（ｒ１＝ｒ２）、ｒ１＝ｒ２＝６６ｍｍである。
【００３１】
以上で得られた実施例１、２及び比較例１〜３の異方性フェライト磁石について前述した方法により、Ｂｄを測定した。
図６〜図１０に、実施例１、２及び比較例１〜３の異方性フェライト磁石の内周面及び外周面のＢｄ分布曲線を示す。また、各Ｂｄ分布曲線から、Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）、Ａｉ、Ａｏを求めた。求めた各値から、Ｒｉ、Ｒｏ、Ｒｉ／Ｒｏ及びＡｉ／Ａｏを求めた。その結果を表１に示す。
また、得られた異方性フェライト磁石をモータに組み込んで、コギングトルク及びトルクリップルを測定した。このモータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを備え、固定子に異方性フェライト磁石を固着させた公知の構成を有するものである。その結果を表１に示す。
さらに、このモータを用いて、外部駆動によりロータを回転させたときの起電力Ｅｃを測定した。その結果を表１に示す。Ｅｃはモータ特性の一指標で、値が大きいほど大きな出力を得ることができる。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に示すように、実施例１、２による異方性フェライト磁石と比較例１〜３の異方性フェライト磁石を比較すると、実施例１、２による異方性フェライト磁石はＲｏが０．５以上となっており、Ｒｏが０．５未満の比較例１〜３の異方性フェライト磁石よりも、外周面のＢｄ分布が均一になっている。また、実施例１、２による異方性フェライト磁石はＲｉ／Ｒｏが１．０未満となっており、Ｒｉ／Ｒｏが１．０以上の比較例１〜３の異方性フェライト磁石よりも、外周面のＢｄ分布が、内周面のＢｄ分布よりも均一の度合いが高い。
そして、Ｒｉ／Ｒｏが低くなるほどコギングトルク及びトルクリップルが低減されており、Ｒｉ／Ｒｏが１．０未満である実施例１、２による異方性フェライト磁石を用いたモータは、回転及び出力の均一性を確保することができる。
【００３４】
さらに、実施例１、２は、コギングトルク及びトルクリップルが低減されているとともに、起電力Ｅｃも比較例１に対して向上しているが、このようにコギングトルク、トルクリップルとともに起電力Ｅｃを向上できることは、本発明がモータの特性向上にとって極めて有効な技術であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による異方性フェライト磁石の斜視図である。
【図２】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄの測定のための着磁方法を示す図である。
【図３】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄの測定方法を示す図である。
【図４】異方性フェライト磁石の内周面及び外周面における表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図５】本発明に用いる磁場中成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】実施例１による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図７】実施例２による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図８】比較例１による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図９】比較例２による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【図１０】比較例３による異方性フェライト磁石の表面磁束密度Ｂｄ分布曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１…異方性フェライト磁石、２…内周面、３…外周面、４…ケース、５…内面着磁ヨーク、６…ホール素子、２０…乾式磁場中成形装置、２１…ダイ、２２…上部パンチ、２２ａ…硬質非磁性部、２３…下部パンチ、２３ａ…硬質非磁性部、２４…キャビティ、２５…コイル、２７…磁性体治具、２７ｓ…下面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面及び前記内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、
前記内周面又は前記外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
前記内周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
前記外周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の条件を満足することを特徴とする異方性フェライト磁石。
但し、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）、
Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）
【請求項２】
Ｒｉ／Ｒｏ≦０．９の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項３】
Ｒｉ／Ｒｏ≦０．８の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項４】
前記内周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、前記外周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項５】
Ａｉ／Ａｏ＝１．０〜１．５の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項６】
Ａｉ／Ａｏ＝１．０〜１．３の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項７】
Ｒｏ≦０．７５の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項８】
０．５≦Ｒｉ／Ｒｏの条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項９】
０．６≦Ｒｉ／Ｒｏの条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１０】
Ｒｉ≧０．４の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１１】
Ｒｉ≦０．７５の条件を満足することを特徴とする請求項１０に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１２】
前記異方性フェライト磁石は、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｆｅを含むマグネトプランバイト型フェライトを主相とすることを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１３】
固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子と、
前記固定子に固着される異方性フェライト磁石と、を備え、
前記異方性フェライト磁石は、
内周面及び前記内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形によるフェライト磁石であって、
前記内周面又は前記外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
前記内周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
前記外周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の条件を満足することを特徴とするモータ。
但し、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）、
Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）
【請求項１４】
前記異方性フェライト磁石が、
Ｒｏ≦０．７５、
０．５≦Ｒｉ／Ｒｏ≦０．９の条件を満足することを特徴とする請求項１３に記載のモータ。
【請求項１５】
前記異方性フェライト磁石が、
０．４≦Ｒｉの条件を満足することを特徴とする請求項１４に記載のモータ。
【請求項１】
内周面及び前記内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形による異方性フェライト磁石であって、
前記内周面又は前記外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
前記内周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
前記外周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の条件を満足することを特徴とする異方性フェライト磁石。
但し、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）、
Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）
【請求項２】
Ｒｉ／Ｒｏ≦０．９の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項３】
Ｒｉ／Ｒｏ≦０．８の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項４】
前記内周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｉとし、前記外周面のＢｄ分布曲線と横軸とが囲む面積をＡｏとしたとき、Ａｉ／Ａｏ＝０．９５〜１．９の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項５】
Ａｉ／Ａｏ＝１．０〜１．５の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項６】
Ａｉ／Ａｏ＝１．０〜１．３の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項７】
Ｒｏ≦０．７５の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項８】
０．５≦Ｒｉ／Ｒｏの条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項９】
０．６≦Ｒｉ／Ｒｏの条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１０】
Ｒｉ≧０．４の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１１】
Ｒｉ≦０．７５の条件を満足することを特徴とする請求項１０に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１２】
前記異方性フェライト磁石は、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｆｅを含むマグネトプランバイト型フェライトを主相とすることを特徴とする請求項１に記載の異方性フェライト磁石。
【請求項１３】
固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子と、
前記固定子に固着される異方性フェライト磁石と、を備え、
前記異方性フェライト磁石は、
内周面及び前記内周面に対向する外周面を有し、断面が円弧状で、かつその径方向に磁気的な異方性を有する乾式成形によるフェライト磁石であって、
前記内周面又は前記外周面の周方向の測定領域長を横軸、表面磁束密度Ｂｄを縦軸としたＢｄ分布グラフにおいて、
前記内周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｉ（ｍａｘ）、Ｂｄｉ（ｍｉｎ）、
前記外周面における前記Ｂｄの最大値、最小値を各々Ｂｄｏ（ｍａｘ）、Ｂｄｏ（ｍｉｎ）としたとき、
Ｒｏ≧０．５、かつ
Ｒｉ／Ｒｏ＜１．０の条件を満足することを特徴とするモータ。
但し、Ｒｏ＝Ｂｄｏ（ｍｉｎ）／Ｂｄｏ（ｍａｘ）、
Ｒｉ＝Ｂｄｉ（ｍｉｎ）／Ｂｄｉ（ｍａｘ）
【請求項１４】
前記異方性フェライト磁石が、
Ｒｏ≦０．７５、
０．５≦Ｒｉ／Ｒｏ≦０．９の条件を満足することを特徴とする請求項１３に記載のモータ。
【請求項１５】
前記異方性フェライト磁石が、
０．４≦Ｒｉの条件を満足することを特徴とする請求項１４に記載のモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２８１４３７（Ｐ２００７−２８１４３７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６１２５９（Ｐ２００７−６１２５９）
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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