JP2011119546A

JP2011119546A - 着磁装置

Info

Publication number: JP2011119546A
Application number: JP2009276864A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sugiyama; 靖杉山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】安定した磁界により高精度の多極着磁を可能とする着磁装置を提供する。
【解決手段】環状の着磁ヨークと、着磁ヨークに装着される着磁コイルと、を備え、前記着磁ヨークの中心軸方向一方側の端面に位置する着磁面には、内径端から外径端に向けて延びる放射状溝が周方向に多数設けられ、前記放射状溝に、着磁コイルを構成する励磁電線が埋設される着磁装置において、前記環状の着磁ヨークに、着磁コイルを構成する第１励磁電線が前記放射状溝に対して周方向に一つおきに埋設されるように螺旋状に巻き付けられると共に、着磁コイルを構成する第２励磁電線が着磁ヨークに第１励磁電線が巻き付けられる放射状溝の間の放射状溝に埋設されるように螺旋状に巻き付けられる構成となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえばロータリーエンコーダの多極マグネットのように環状に多極着磁するための着磁装置に関する。

従来のこの種の着磁装置としては、たとえば、図３（Ａ）に記載のようなものがある。

すなわち、環状の着磁ヨーク１１０と、着磁ヨーク１１０に装着される着磁コイル１２０と、を備えている。着磁ヨーク１１０は、その中心軸を上下方向に向けた場合に、その上端面が、エンコーダ等の被着磁物が載置される着磁面１１０Ａであり、着磁面１１０Ａには、放射状に延びる放射状溝１１１が周方向に多数設けられ、この放射状溝１１１に、着磁コイル１２０を構成する励磁電線が埋設されている。着磁コイル１２０は、一本の励磁電線１２５を、着磁面１１０Ａの外径と内径の間を周方向にジグザグ状に折り曲げた平面的な構成で、各放射状溝１１１に埋設される直線的な埋設線部１２１と、内周側の折り返し部１２２と、外周側の折り返し部１２３とを備えている。

円盤状のエンコーダ等の被着磁物を周方向にＮＳ多極に着磁する場合には、被着磁物を着磁ヨーク１１０の着磁面１１０Ａに載置し、着磁コイル１２０に高い電流を流す。これにより、隣り合う埋設線部１２１に互いに逆向きの電流が流れ(図３（Ｂ）参照)、この電流によって生じる磁束を、放射状溝１１１に挟まれる放射状歯部１１２に集中させ、エンコーダを多極に着磁するようになっていた。このような着磁コイルの形態は、たとえば、特許文献１に記載されている。

特開２００１−３５１８１６号公報

しかしながら、自動車等に使用されているエンコーダは、近年、小径化や多極化が進みつつあり、従来の着磁装置では、着磁コイル１２０の折り返し部１２２、１２３のの曲げ形状が不安定になりやすいこと、折り返し部１２２，１２３の位置がエンコーダ製品に近くなってしまうことから、エンコーダに着磁した磁極の幅(又は角度）の精度が悪化して
しまうという問題があった。

これは、埋設線部１２１に発生する磁界は等配であるが、折り返し部１２２，１２３で電流は１８０°周回し、かつ内外で同じ向きとなり、この部位の磁界が小径化によって埋設線部１２１の磁界へ影響することが原因となっている。

本発明の目的は、安定した磁界により高精度の多極着磁を可能とする着磁装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の着磁装置は、環状の着磁ヨークと、着磁ヨークに装着される着磁コイルと、を備え、前記着磁ヨークの中心軸方向一方側の端面に位置する着磁面には、内径端から外径端に向けて延びる放射状溝が周方向に多数設けられ、前記放射状溝に、着磁コ
イルを構成する励磁電線が埋設される着磁装置において、
前記環状の着磁ヨークに、着磁コイルを構成する第１励磁電線が前記放射状溝に対して周方向に一つおきに埋設されるように螺旋状に巻き付けられると共に、着磁コイルを構成する第２励磁電線が着磁ヨークに第１励磁電線が巻き付けられる放射状溝の間の放射状溝に埋設されるように螺旋状に巻き付けられる構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、環状の着磁ヨークに２条の第１、第２励磁電線を周方向に交互に巻き付け、着磁面の放射状溝に交互に埋設し、従来のように着磁面の内周側及び外周側に励磁電線を折り返す折り返し部を排除する構造としているので、折り返し部による磁界の影響はなくなり、環状ヨークの小径化、磁極幅の高精度化を図ることができる。

また、従来のように折り返し部が無いため、励磁電線の線径を太くして発熱を少なくできる。また、放熱性が優れるため、高い電流を流すことができることとなり、希土類磁石の着磁も可能となる。

着磁ヨークは、前記着磁面側の第１ヨークと、着磁面と反対側の端面側の第２ヨークに分割され、第１ヨークと第２ヨークの間に非磁性体のスペーサが介装されていることが効果的である。
これにより、第1ヨークと第２ヨーク間の磁界の影響を遮断することができる。

着磁ヨークの着磁面と反対側の端面にも、第１励磁電線及び第２励磁電線を埋設する放射状溝があり、放射状溝は、着磁面の放射状溝に対して、内周側の端部と外周側の端部の位相が、着磁面の放射状溝の２ピッチ分だけ位相がずれるように角度が設定される構造とすることができる。
このようにすれば、着磁面と反対側の端面の放射状溝に案内されて励磁電線を無理なく巻き付けることができる。

第１励磁電線と第２励磁電線は折曲部で２つ折りされた一本の電線で構成され、折曲部は着磁面と反対側の端面側に配置されているが好適である。
このように、折曲部を着磁面と反対側の端面に配置することにより、折曲部の磁界の影響を遮断することができる。

着磁ヨークの着磁面を露出させ、着磁ヨークの内外周面を保持する非磁性体のヨークボディを備え、ヨークボディには、引き出し線が引き出される引き出し孔が設けられ、引き出し線の一端は、ヨークボディ内において第２ヨーク側で第１励磁電線及び第２励磁電線の端部と結線されていることが好適である。
このように引き出し線と第１，第２励磁電線とを第２ヨーク側で結線するようにすれば、引き出し線による磁界の影響も遮断することができる。

前記ヨークボディの引き出し孔には、軟磁性体の遮蔽部材が配置されていることが好適である。
軟磁性体の遮蔽部材を設けることにより、引き出し部おける不要な磁界漏れを防ぐことができる。

本発明によれば、環状の着磁ヨークに２条の第１、第２励磁電線を周方向に交互に巻き付け、着磁面の放射状溝に交互に埋設し、従来ように着磁面の内周側及び外周側に励磁電線を折り返す折り返し部を排除する構造としているので、折り返し部による磁界の影響はなく、環状ヨークの小径化、磁極幅の高精度化を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る着磁装置を示すもので、同図（Ａ）は着磁ヨークに対する着磁コイルの巻き付け状態を説明するための斜視図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の着磁コイルが巻き付けられた着磁ヨークの縦断面図、同図（Ｃ）は全体構造を示す半縦断面図である。図２は図１（Ｂ）の着磁コイルが巻き付けられた着磁ヨークを示すもので、同図（Ａ）は着磁面を示す上視図、同図（Ｂ）は着磁面と反対側の端面を示す下視図である。図３（Ａ）は従来の着磁コイルが装着された着磁ヨークの着磁面を示す上視図、同図（Ｂ）は（Ａ）の着磁コイルの電流の流れる方向を示す部分説明図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて励磁的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る着磁装置について説明する。着磁装置１は、環状のエンコーダ１０を着磁するもので、円環状の着磁ヨーク２０と、着磁ヨーク２０に巻き付けられる着磁コイル３０と、着磁ヨーク２０を保持するヨークボディ４０とを備えている。

円環状の着磁ヨーク２０は、周回部の断面形状が四角形状で、着磁ヨーク２０の中心軸Ｎを上下方向に向けた場合に、その一方の上端面が着磁面２０Ａであり、着磁面２０Ａ側の円環状の第１ヨーク２１と、着磁面２０Ａと反対側の円環状の第２ヨーク２２と、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２間に介装される円環状の非磁性体のスペーサ２３とを備えたドーナッツ形状の構造体である。第１ヨーク２１と第２ヨーク２２は軟磁性体であり、スペーサ２３によって磁気的に遮断されている。スペーサ２３は絶縁性樹脂によって構成されることが好適である。

着磁ヨーク２の環状の着磁面２０Ａには、内径端から外径端に向けて延びる放射状溝２４が周方向に多数等配されており、これら放射状溝２４に、着磁コイル３０を構成する励磁電線３１が埋設されている。本発明は、励磁電線３１を着磁ヨーク２の周回部分に螺旋状に巻き付けて、放射状溝２４に順次埋設する。放射状溝２４の深さは励磁電線３１が完全に隠れる深さとなっている。

ここで、励磁電線３１の巻き方について説明する。
エンコーダ１０を周方向にＮＳ極交互に多極化するには、放射状溝２４に埋設される埋設線部に流れる電流の向きは、最初が外周側から内周側の電流の向きなら、隣の埋設線部には逆向きに電流を流す必要がある。しかしながら、たとえば着磁ヨーク２の周回部分に、周方向に励磁電線１本を右巻きに巻いてひとつずつ放射状溝２４に埋設した場合、埋設線部に流れる電流は外周側から内周側というように多数本同じ向きとなってしまい、交互に違う向きの電流を流すことができない。

そこで、本発明では、着磁ヨーク２０の周回部分に、第１励磁電線３１Ａを放射状溝２４に対して周方向に一つおきに埋設されるように螺旋状に巻き付けると共に、着磁コイル３０を構成する第２励磁電線３１Ｂを着磁ヨーク２０に第１励磁電線３１Ａが巻き付けられる放射状溝２４の間の放射状溝２５に埋設されるように螺旋状に巻き付けている。

これにより、第１励磁電線３１Ａと第２励磁電線３１Ｂはそれぞれ１本置きに配置された状態となり、放射状溝２５に埋設された隣り合う埋設線部３１Ａ１、３１Ｂ１に、交互
に向きの異なる電流を流すことができる。
第２ヨーク２２の着磁面２０Ａと反対側に位置する下端面の第２端面２０Ｂにも、第１励磁電線３１Ａ及び第２励磁電線３１Ｂを埋設する放射状溝２５があり、溝形状は、第１のヨーク２１の放射状溝２４の溝位置に対して内周側から外周側に向かって２個分位相がずれるように角度をもって形成されている。
このようにすれば、着磁面２０Ａと反対側の端面２０Ｂの放射状溝２５に案内されて第１、第２励磁電線３１Ａ，３１Ｂを無理なく巻き付けることができる。

この第１励磁電線３１Ａ及び第２励磁電線３１Ｂは、折曲部３１Ｃで二つ折りした一本の電線で構成されるもので、折曲部３１Ｃは第２ヨーク２２の第２端面２０Ｂ側に位置し、第２端面２０Ｂに設けられた係合凸部２０Ｃに内周側から引っ掛けられている。
この例では、第１ヨーク２１の外径は第２ヨーク２２及びスペーサ２３の外径より若干大径で、かつ内径は第２ヨーク２２及びスペーサ２３の内径よりも小さく、第１ヨーク２１の外径端部が第２ヨーク２２及びスペーサ２３の外周よりも外側に張り出し、第１ヨーク２１の内径端部が第２ヨーク２２及びスペーサ２３の内周よりも内側に突出している。そして、放射状溝２４の外径端部及び内径端部が第１ヨーク２１の外周面及び内周面まで延びており、第１励磁電線３１Ａ及び第２励磁電線３１Ｂが、第１ヨーク２１の外周面及び内周面に埋設され、第２ヨーク２２及びスペーサ２３の外周面及び内周面に沿って第２端面２０Ｂ側に延びている。

ヨークボディ４０は、銅合金やアルミ合金等の非磁性体製で、着磁ヨーク２０の着磁面２０Ａを露出させ、着磁ヨーク２０の内外周面及び着磁面２０Ａと反対側の第２端面２０Ｂを保持する非磁性体のホルダで、着磁ヨーク２０の内周面を嵌合保持する環状の内側ホルダ４１と、着磁ヨーク２０の外周面に嵌合保持する環状の外側ホルダ４２とを備えている。
外側ホルダ４１と内側ホルダ４２の上面は、着磁ヨーク２０の着磁面２０Ａと同一面上に位置するように組みつけられている。
また、着磁ヨーク２０の第１ヨーク２１の外周面及び内周面が、第２ヨーク２２及びスペーサ２３の外周面及び内周面よりも外側及び内側に突出しているので、第１ヨーク２１の外周面及び内周面が、外側ホルダ４１内周面及び内側ホルダ４２外周面に嵌合され、第２ヨーク２２及びスペーサ２３の外周面及び内周面は、外側ホルダ４１の内周面及び内側ホルダ４２の外周面との間に隙間が形成され、この隙間によって、第１励磁電線３１Ａ及び第２励磁電線３２Ｂが、外側ホルダ４１及び内側ホルダ４２の内周面及び外周面と干渉しないようになっている。

また、内側ホルダ４１と外側ホルダ４２の間の第２端面２０Ｂ側には、第１励磁電線３１Ａと第２励磁電線３１Ｂの引き出し部３１Ａ２，３１Ｂ２が引き出される引き出し空間が設けられている。
一方、ヨークボディ４０の外側ホルダ４２には、この引き出し空間に面して、引き出し空間と外部空間を連通して外部引き出し線５０が引き出される引き出し孔４４が設けられている。外部引き出し線５０の一端が、第２ヨーク２２の端面２０Ｂから延びる第１励磁電線３１Ａと第２励磁電線３１Ｂの引き出し部３１Ａ２，３１Ｂ２と接続されている。
ヨークボディ４０の引き出し孔４４には、軟磁性体の遮蔽部材５１が配置されている。この例では、遮蔽部材５１はチューブ状であるが、板によって構成されていてもよい。

本発明によれば、エンコーダ１０に着磁する場合には、着磁ヨーク２０上面の着磁面２０Ａにエンコーダ１０を載置し、着磁コイル３０に直流電流を通電する。すると、隣り合う埋設線部３１Ａ１、３１Ｂ１に互いに逆向きの電流が流れ、この電流によって生じる磁束が、放射状溝２４に挟まれる放射状歯部２６に集中し、エンコーダ１０を多極に着磁することができる。
本発明では、環状の着磁ヨーク２０に２条の第１、第２励磁電線３１Ａ、３１Ｂを周方向に交互に巻き付け、着磁面２０Ａの放射状溝２４に交互に埋設し、従来のように着磁面２０Ａの内周側及び外周側に励磁電線を折り返す折り返し部を排除している。したがって、折り返し部による磁界の影響はなく、着磁ヨーク２０の小径化、磁極幅の高精度化を図ることができる。

また、従来のように折り返し部が無いため、第１、第２励磁電線３１Ａ、３１Ｂの電線径を太くして発熱を少なくできる。また、放熱性が優れるため、高い電流を流すことができることとなり、希土類磁石の着磁も可能となる。
また、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２の間には、非磁性体のスペーサ２３が介装され、第1ヨーク２１と第２ヨーク２２間の磁界の影響を遮断しているので、第２ヨーク２２
側の磁界の影響は無い。
特に、第１励磁電線３１Ａと第２励磁電線３１Ｂの折曲部３１Ｃが着磁面２０Ａと反対側の端面２０Ｂ側に配置されているので、折曲部３１Ｃの磁界の影響を遮断することができる。

さらに、引き出し線５０と、第１励磁電線３１Ａ及び第２励磁電線３１Ｂの端部との結線部５２についても、第２端面２０Ｂの下方に配置されているので、引き出し線５０に流れる電流による磁界の影響を、非磁性体のスペーサ２３によって遮断することができる。
また、引き出し孔４４に軟磁性体の遮蔽部材５１が配置されているので、引き出し部おける不要な磁界漏れも防ぐことができる。
さらに、エンコーダ１０の着磁には、励磁電線３１に数千アンペアの電流を流すため、電線の発熱が問題となるが、ヨークホルダを銅合金やアルミ合金で作製し、励磁電線３１が巻かれた第1ヨーク２１及び第２ヨーク２２の外周部を圧入嵌合することで、着磁コイ
ル３０の放熱の効率を上げることができる。

なお、上記実施例では第１、第２励磁電線を一本の電線によって構成したが、２本の電線によって構成してもよい。

１０エンコーダ
２０着磁ヨーク
２０Ａ着磁面
２０Ｂ第２端面（着磁面と反対側の端面）
２１第１ヨーク
２２第２ヨーク
２３スペーサ
２４放射状溝（着磁面側）
２５放射状溝(第２端面側）
２６放射状歯部
３０着磁コイル
３１励磁電線
３１Ａ第１励磁電線
３１Ａ１埋設線部
３１Ａ２引き出し部
３１Ｂ第２励磁電線
３１Ｂ１埋設線部
３１Ｂ２引き出し部
３１Ｃ折曲部
４０ヨークボディ
４１内側ホルダ、４２外側ホルダ、４４引き出し孔
５０引き出し線、５１遮蔽部材

Claims

環状の着磁ヨークと、着磁ヨークに装着される着磁コイルと、を備え、前記着磁ヨークの中心軸方向一方側の端面に位置する着磁面には、内径端から外径端に向けて延びる放射状溝が周方向に多数設けられ、前記放射状溝に、着磁コイルを構成する励磁電線が埋設される着磁装置において、
前記環状の着磁ヨークに、着磁コイルを構成する第１励磁電線が前記放射状溝に対して周方向に一つおきに埋設されるように螺旋状に巻き付けられると共に、着磁コイルを構成する第２励磁電線が着磁ヨークに第１励磁電線が巻き付けられる放射状溝の間の放射状溝に埋設されるように螺旋状に巻き付けられる構成となっていることを特徴とする着磁装置。
着磁ヨークは、前記着磁面側の第１ヨークと、着磁面と反対側の端面側の第２ヨークに分割され、第１ヨークと第２ヨークの間に非磁性体のスペーサが介装されている請求項１に記載の着磁装置。
着磁ヨークの着磁面と反対側の端面にも、第１励磁電線及び第２励磁電線を埋設する放射状溝があり、放射状溝は、着磁面の放射状溝に対して、内周側の端部と外周側の端部の位相が、着磁面の放射状溝の２ピッチ分だけ位相がずれるように角度が設定される請求項２に記載の着磁装置。
第１励磁電線と第２励磁電線は折曲部で２つ折りされた一本の電線で構成され、折曲部は着磁面と反対側の端面側に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の着磁装置。
着磁ヨークの着磁面を露出させ、着磁ヨークの内外周面及び着磁面と反対側の端面を保持する非磁性体のヨークボディを備え、該ヨークボディには、引き出し線が引き出される引き出し孔が設けられ、引き出し線の一端は、ヨークボディ内において第２ヨーク側で第１の励磁電線及び第２の励磁電線の端部と結線されている請求項２乃至４のいずれかの項に記載の着磁装置。
前記ヨークボディの引き出し孔には、軟磁性体の遮蔽部材が配置されている請求項５に記載の着磁装置。