JP7555232B2 - 着磁装置 - Google Patents

Description

本発明は、着磁装置および被着磁物に関する。

従来、機器の回転位置検出として、磁気エンコーダが知られている。この磁気エンコーダは、回転軸方向に対してラジアル方向、またはアキシャル方向に所定の着磁パターンで複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が着磁されてトラックを形成している被着磁物である。このような所定の着磁パターンで複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を着磁する場合、一般にコイル通電方式の着磁装置が用いられている。このコイル通電方式の着磁装置は、例えば、着磁ヨークに巻回されたコイルを有する界磁部にパルス電流を流し、それによって発生する磁界により、被着磁物に対して着磁を行う（例えば、特許文献１参照）。

磁気エンコーダの小型化や高分解能化に対応して、被着磁物である永久磁石が高磁気特性を有する希土類磁石（例えば、Ｎｄボンド磁石）で構成されている場合、従来のパルス電流を流したコイル通電方式では、より大きな電流を流す必要があり、着磁装置の大型化、高価格化を招くという問題が考えられる。これに対して、加熱部により被着磁物に対する加熱を行い、被着磁物を構成する磁粉のキュリー点以上の温度からキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、界磁部が有する永久磁石によって磁界を発生し続けることによって、多極着磁が行われた被着磁物の着磁装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２における着磁装置は、加熱部１０と着磁部１２を別体構造として軸方向に配設すると共に、加熱部１０と着磁部１２とを相対的に接近・離間自在に支持し、かつ被着磁物２０の保持部材２２を加熱部１０および着磁部１２に対して相対的に移動可能とし、着磁部１２と離間している加熱部１０で被着磁物２０がラジアル方向において加熱され、被着磁物２０が加熱されたままの状態で着磁部１２と加熱部１０を接近させ、次いで被着磁物２０が着磁部１２に移されてラジアル方向において着磁され、着磁部１２と加熱部１０とが離間するように構成されている。

特開２０１４－０３８９３９号公報 特開２００６－２６１４６０号公報

ところで、従来の着磁装置は、小さい被着磁物の着磁において有用である。これは、小さい被着磁物は、熱し易く、冷め易いため、被着磁物での温度分布に偏りが生じ難い。一方、被着磁物が大きくなると、熱容量が増加するため、熱し難く、被着磁物に加熱の不均質が生じ易くなり、その結果、被着磁物の着磁特性の均一性が低下する虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、被着磁物に加熱の不均質を抑制することができ、被着磁物の着磁特性の均一性を図ることができる着磁装置および被着磁物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明における着磁装置は、リング状の被着磁物に対して磁界を発生する永久磁石を有し、かつ前記永久磁石が周方向に等間隔に複数配列される界磁部と、前記被着磁物のアキシャル方向において前記被着磁物と対向する加熱面を有し、かつ前記被着磁物に対して、前記被着磁物の構成する磁粉のキュリー点以上に加熱を行う加熱部と、前記アキシャル方向において、前記被着磁物および前記加熱部を非加熱位置と加熱位置との間で相対移動させる移動部と、前記界磁部、加熱部および移動部を制御する制御部と、を備え、前記非加熱位置は、前記アキシャル方向において前記被着磁物に対して前記加熱面が離間し、かつ前記加熱部による前記被着磁物の加熱が行われない位置であり、前記加熱位置は、前記アキシャル方向において前記被着磁物に対して前記加熱面が近接し、前記加熱部による前記被着磁物の加熱が行われる位置である、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明における被着磁物は、着磁装置により加熱された状態で、着磁されたリング状の被着磁物であって、アキシャル方向における両面のうち、一方の面は、ラジアル方向における外周面に対して酸化被膜の膜厚が厚い、ことを特徴とする。

本発明に係る着磁装置および被着磁物は、被着磁物に加熱の不均質を抑制することができ、被着磁物の着磁特性の均一性を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１における着磁装置の概略構成例を示す図である。 図２は、実施形態１における着磁装置の界磁部を示す斜視図である。 図３は、着磁後の被着磁物を示す断面図である。 図４は、実施形態１における着磁装置の動作説明図である。 図５は、実施形態１における着磁装置の動作説明図である。 図６は、実施形態１における着磁装置の動作説明図である。 図７は、実施形態２における着磁装置の概略構成例を示す図である。 図８は、実施形態２における着磁装置の動作説明図である。 図９は、実施形態２における着磁装置の動作説明図である。 図１０は、実施形態２における着磁装置の動作説明図である。 図１１は、変形例における着磁装置の概略構成例を示す図である。 図１２は、変形例における着磁装置の界磁部を示す斜視図である。 図１３は、被着磁物１００として、４種類の磁石を作製し、それぞれ被着磁物１００と界磁部６との間に介装したスペーサの厚さ１１を変えたときの被着磁物１００の発生磁界（表面磁束密度）（ｍＴ）を測定した結果である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
まず、実施形態１における着磁装置および被着磁物について説明する。図１は、実施形態１における着磁装置の概略構成例を示す図である。図２は、実施形態１における着磁装置の界磁部を示す斜視図である。図３は、着磁後の被着磁物を示す断面図である。図４～図６は、実施形態１における着磁装置の動作説明図である。なお、図３は、被着磁物のアキシャル方向を含む平面における断面図である。ここで、各図のＸ方向は、本実施形態１における被着磁物のラジアル方向である。Ｚ方向は、被着磁物のアキシャル方向であり、上下方向であり、Ｚ１方向が上方向であり、Ｚ２方向が下方向である。

本実施形態１における着磁装置１は、図１～図３に示すように、被着磁物１００に着磁を行い、着磁後の被着磁物１００’を製造するものである。着磁装置１は、架台部２と、移動部３と、加熱部４と、予熱部５と、界磁部６と、位置決めピン７と、冷却部８と、制御部１０とを備える。

架台部２は、着磁装置１の基部であり、少なくとも移動部３、加熱部４、予熱部５、界磁部６、位置決めピン７、冷却部８および制御部１０が搭載されるものである。

移動部３は、アキシャル方向において、被着磁物１００および加熱部４を非加熱位置と加熱位置との間で相対移動させるものである。本実施形態１における移動部３は、天井板３１と、アクチュエータ３２と、加熱部取付台３３とを有する。天井板３１は、アキシャル方向において、架台部２と離間して配置されており、アクチュエータ３２および加熱部取付台３３が固定されている。アクチュエータ３２は、架台部２に対して天井板３１をアキシャル方向において相対移動させるものである。アクチュエータ３２は、例えば、油圧シリンダなどの直動機構であり、図示しない外部電力により電力が供給されるとともに、制御部１０により駆動制御が行われる。アクチュエータ３２は、架台部２と天井板３１との間に、複数配置されており、例えば、２つ、４つ配置されている。加熱部取付台３３は、加熱部４が固定されるものであり、天井板３１の下方向側面に固定されている。

加熱部４は、被着磁物１００に対して着磁用加熱を行うものである。加熱部４は、非磁性金属材料、例えば非磁性のステンレス鋼などにより構成されており、被着磁物１００を構成する磁粉のキュリー点以上に被着磁物１００を加熱するものである。本実施形態１における加熱部４は、円板状に形成され、上下方向における両面のうち、上方向側面が移動部３の加熱部取付台３３に固定されており、下方向側面が加熱面４ａである。加熱面４ａは、外径が被着磁物１００の外径よりも大きく形成されており、アキシャル方向において界磁部６の後述する載置面６ａと対向する。つまり、加熱面４ａは、アキシャル方向において、載置面６ａに載置された被着磁物１００と対向する。また、加熱面４ａは、加熱位置において、被着磁物１００と接触する。加熱部４は、１以上のヒータを有しており、図示しない外部電力により電力が供給されるとともに、制御部１０により温度制御が行われる。

予熱部５は、被着磁物１００に対して予備用加熱を行うものである。予熱部５は、非磁性金属材料により構成されており、加熱位置となる前に、被着磁物１００を構成する磁粉のキュリー点未満（常温よりも高い温度）に被着磁物１００を加熱するものである。本実施形態１における予熱部５は、円柱状に形成され、界磁部６および位置決めピン７が固定されるものである。ここで、予熱部５は、界磁部６および位置決めピン７を介して、界磁部６に載置された被着磁物１００を加熱する。予熱部５は、上下方向における両面のうち、下方向側面が架台部２に固定されており、上方向側面が載置加熱面５ａである。載置加熱面５ａは、界磁部６の外径よりも大きく形成されており、界磁部６および位置決めピン７と接触する。予熱部５は、図示しない外部電力により電力が供給されるとともに、１以上のヒータを有しており、制御部１０により温度制御が行われる。

界磁部６は、被着磁物１００に対して磁界を発生するものである。本実施形態１における界磁部６は、被着磁物１００に対してアキシャル方向に着磁を行うものであり、本体部６１と、フランジ部６２と、永久磁石６３，６４とを有する。本体部６１は、非磁性金属材料により構成されており、円筒形状に形成されており、上下方向における両面のうち、下方向側面が予熱部５の載置加熱面５ａに固定されており、上方向側面は被着磁物１００が載置される載置面６ａである。本体部６１は、位置決めピン７が挿入される挿入孔６ｂが形成されている。フランジ部６２は、本体部６１の下方向側端部から径方向外側に突出して形成されている。フランジ部６２は、予熱部５の載置加熱面５ａに界磁部６が載置された状態で、図示しない貫通孔に固定具、例えば締結ネジなどが挿入され、固定具が予熱部５に固定されることで、予熱部５に対して界磁部６を固定するものである。永久磁石６３，６４は、本体部６１の上方向側端部に埋設され、被着磁物１００に対して磁界を発生するものであり、例えば、矩形状のＳｍＣｏ磁石である。永久磁石６３，６４は、上下方向から見た場合において、本体部６１の中心を中心として同心円に形成され、永久磁石６３が径方向内側において、周方向に等間隔に複数配列され、永久磁石６４が径方向外側において、永久磁石６３に対して径方向に離間して、周方向に等間隔に複数配列される。永久磁石６３，６４は、上方向側及び下方向側において２つ磁極（Ｓ極、Ｎ極）を有し、周方向において、交互に磁極が異なるように、本体部６１に対して埋設されている。ここでは、永久磁石６３，６４は、上方向側における磁極（例えば、Ｓ極）が周方向において隣り合う永久磁石６３，６４の上方向側における磁極と異なり（例えば、Ｎ極）、下方向側における磁極（例えば、Ｎ極）が周方向において隣り合う永久磁石６３，６４の下方向側における磁極と異なる（例えば、Ｓ極）。本実施形態１における永久磁石６３，６４は、埋設される個数および周方向における厚さが異なり、周方向に配置される位置、すなわち配列ピッチが異なっている。なお、永久磁石６３，６４は、本体部６１に対して、載置面６ａに露出した状態で埋設されているが、載置面６ａに露出せず、本体部６１内部に埋設されていてもよい。

位置決めピン７は、ラジアル方向における界磁部６に対する被着磁物１００の位置を決めるものであり、被着磁物１００の後述する貫通孔１００ｃに挿入されるものである。位置決めピン７は、界磁部６が予熱部５に固定された状態で、界磁部６の挿入孔６ｂに挿入されることで、予熱部５に固定されるものである。

冷却部８は、加熱部４により加熱された被着磁物１００を冷却するものである。本実施形態１における冷却部８は、図示しない固定部材により、架台部２に固定されており、空気を界磁部６に載置された被着磁物１００に向けて出力するものである。冷却部８は、例えば、空冷ファンや、圧縮空気供給するコンプレッサーなどであり、加熱後の被着磁物１００を自然空冷ではなく、冷却効率が高い強制空冷により冷却するものである。冷却部８は、図示しない外部電力により電力が供給されるとともに、制御部１０により送風制御が行われる。

制御部１０は、被着磁物１００に対して着磁を行うために、着磁装置１を制御するものである。制御部１０は、移動部３、加熱部４、予熱部５および冷却部８を制御するものである。制御部１０は、移動部３を駆動制御することで、界磁部６に載置された被着磁物１００に対して加熱部４を非加熱位置と加熱位置との間で相対移動させる。ここで、非加熱位置とは、アキシャル方向において被着磁物１００に対して加熱面４ａが離間、本実施形態１では加熱面４ａが被着磁物１００に非接触であり、かつ加熱部４による被着磁物１００の加熱が行われない位置である（図４参照）。一方、加熱位置は、アキシャル方向において被着磁物１００に対して加熱面４ａが近接、本実施形態１では加熱面４ａが被着磁物１００に接触し、加熱部４による被着磁物１００の加熱が行われる位置である（図５参照）。制御部１０は、加熱部４を温度制御することで、被着磁物１００を構成する磁粉のキュリー点以上の加熱温度、本実施形態１では、加熱位置となる前に、キュリー点に対してプラス３０℃以上であり、３５０℃以下となるように加熱部４を加熱する。加熱温度は、被着磁物１００を構成する磁粉の磁気特性劣化および後述する熱硬化性樹脂の劣化が生じることを抑制できる温度である。ここで、制御部１０は、加熱面４ａが被着磁物１００に接触する際の加熱部４による被着磁物１００に対する押圧力の制御を行う。制御部１０は、加熱面４ａが被着磁物１００に接触した際に、被着磁物１００の破損を抑制できる押圧力となるように、移動部３を駆動制御する。これにより、被着磁物１００の破損を抑制できるとともに、被着磁物１００と加熱部４との接触状態の均一化を図ることができる。制御部１０は、予熱部５を温度制御することで、加熱位置となる前に、被着磁物１００を構成する磁粉のキュリー点未満の予熱温度、本実施形態１では、キュリー点に対してマイナス３０℃以下であり、１５０℃以上となるように予熱部５を加熱する。すなわち、好ましい予備温度Ｔの範囲はＴ＜Ｔ_ｃ、より好ましい予備温度Ｔの範囲はＴ≦Ｔ_ｃ－３０である。また、より具体的には、１５０℃≦Ｔ＜Ｔ_ｃ、さらに具体的には、１５０℃≦Ｔ≦Ｔ_ｃ－３０である。制御部１０は、冷却部８を温度制御することで、加熱位置から非加熱位置となった後に、加熱された被着磁物１００を冷却する（図６参照）。

ここで、被着磁物１００および着磁後の被着磁物１００’は、図１、図３に示すように、リング状に形成されており、アキシャル方向における両面である下方向側面１００ａと、上方向側面１００ｂと、貫通孔１００ｃと、外周面１００ｄとを有する。被着磁物１００は、着磁前の希土類鉄系磁石であり、本実施形態１では、例えば、磁気的に等方性の希土類鉄系磁石であるネオジム（Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ）を含む磁粉と熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂を所定比率で混合して形成したものである。被着磁物１００は、小さい被着磁物ではなく、いわゆる大きい被着磁物であり、一例としては、外径が１０ｍｍ以上、好ましくは、外径が１５ｍｍ以上～５０ｍｍ以下のリング状に形成されている。

被着磁物１００は、平均結晶粒径が１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下である異方性希土類鉄系磁石であることが好ましく、平均結晶粒径が１０ｎｍ以上６６００ｎｍ以下である異方性希土類鉄系磁石であることがより好ましい。このような異方性希土類鉄系磁石を用いると、上述した着磁装置１により、強力に着磁できる。

次に、本実施形態１における着磁装置１による被着磁物１００に対する着磁方法について、説明する。なお、着磁装置１は、非加熱位置となっている。また、被着磁物１００は、予め製造個数に応じてリング状に成形されている。まず、制御部１０は、図１に示すように、加熱部４および予熱部５の加熱を開始する。ここでは、制御部１０は、加熱部４を加熱温度まで加熱するとともに、予熱部５を予熱温度まで加熱する。次に、作業員は、アキシャル方向において、被着磁物１００の貫通孔１００ｃと位置決めピン７とを対向させた状態で、被着磁物１００を下方向側に移動する（同図矢印Ａ）。これにより、被着磁物１００は、図４に示すように、界磁部６の載置面６ａに載置される。このとき、作業員は、界磁部６の載置面６ａから突出する位置決めピンの上方向側端部を、被着磁物１００の貫通孔１００ｃに挿入することで、着磁装置１に対する被着磁物１００の位置決めを行う。なお、被着磁物１００の上方向側面１００ｂは、加熱部４の加熱面４ａとアキシャル方向において対向する。

次に、制御部１０は、被着磁物１００が載置面６ａに載置してから第１所定時間Ｔ１経過後に、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させる（同図矢印Ｂ）。ここで、第１所定時間Ｔ１とは、加熱部４が加熱温度を維持しているとともに、載置面６ａに載置された被着磁物１００が界磁部６を介して予熱部５から受熱することで、被着磁物１００が常温よりも高いキュリー点未満の温度にすることができるまでに十分な時間をいう。つまり、制御部１０は、非加熱位置において、加熱部４が加熱温度であるとともに、被着磁物１００が予熱されてから、被着磁物１００に対して加熱部４を加熱位置に移動させ、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、予熱された被着磁物１００の加熱を開始する。なお、制御部１０は、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４が移動すると、予熱部５に対する加熱を終了、すなわち温度制御をＯＦＦとする。次に、制御部１０は、図５に示すように、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、被着磁物１００をキュリー点以上となるまで加熱をする。次に、制御部１０は、加熱位置において、被着磁物１００の加熱を開始してから第２所定時間Ｔ２経過後に、移動部３により、加熱位置から非加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させる（同図矢印Ｃ）。ここで、第２所定時間Ｔ２とは、被着磁物１００がキュリー点以上となるまでに十分な時間をいう。

次に、制御部１０は、図６に示すように、非加熱位置において、被着磁物１００に対して冷却部８により冷却を行う。次に、制御部１０は、非加熱位置において、冷却部８による冷却を開始してから第３所定時間Ｔ３経過後に、冷却部８による冷却を終了する。ここで、第３所定時間Ｔ３とは、被着磁物１００がキュリー点以上からキュリー点未満、好ましくは、キュリー点マイナス５０℃となるまでに十分な時間をいう。

次に、作業員は、着磁された被着磁物１００’を取り出す。着磁装置１により、被着磁物１００に新たに着磁を行う場合、制御部１０は、既に加熱部４は加熱されているので、予熱部５の加熱を開始する。

以上により、本実施形態１における着磁装置１は、被着磁物１００をキュリー点未満からキュリー点以上に昇温し、界磁部６により着磁磁界を印加された状態のまま、キュリー点以上からキュリー点未満に降温することで、被着磁物１００に対して着磁を行う。これにより、着磁装置１は、被着磁物１００から、図３に示すように、着磁後の被着磁物１００’を製造する。着磁後の被着磁物１００’は、界磁部６の永久磁石６３，６４にそれぞれ対応した領域に着磁が行われる。本実施形１態における着磁後の被着磁物１００’は、各永久磁石６３に対応する着磁領域１０１および各永久磁石６４に対応する着磁領域１０２が形成、すなわち少なくとも下方向側面１００ａにおいて、リング状に２列の多極着磁された永久磁石である。ここで、着磁後の被着磁物１００’は、加熱部４により、被着磁物１００をアキシャル方向において加熱、すなわち加熱面４ａと被着磁物１００の上方向側面１００ｂとを対向させて加熱するため、アキシャル方向における両面のうち、一方の面である上方向側面１００ｂがラジアル方向における外周面１００ｄに対して酸化被膜の膜厚が厚くなる。結果として、着磁後の被着磁物１００’は、外周面１００ｄよりも上方向側面１００ｂにおいてＮｄ量が増大し、Ｎｄの偏析が多く生じることを確認した。

本実施形態１における着磁装置１は、加熱位置において非加熱位置よりも、アキシャル方向において被着磁物１００に対して加熱部４の加熱面４ａが近接することで、アキシャル方向において加熱部４により被着磁物１００の加熱が行われる。従って、加熱部４により、被着磁物１００をラジアル方向、すなわち加熱面４ａと被着磁物１００の外周面１００ｄとを対向させて加熱する場合と比較して、被着磁物１００をアキシャル方向、すなわち加熱面４ａと被着磁物１００の上方向側面１００ｂとを対向させて加熱する場合は、被着磁物１００に対する加熱ムラを抑制することができ、被着磁物１００に対する加熱の不均質を抑制することができる。特に、大きい被着磁物１００は、小さい被着磁物１００よりも熱容量が大きい。小さい被着磁物１００は、熱し易く、冷め易いため、被着磁物１００での温度分布に偏りが生じ難いが、被着磁物が大きく、例えば大径になると、被着磁物１００に加熱の不均質が生じ易くなる。大きい被着磁物１００の場合において、加熱の不均質の発生を抑制するために、加熱温度をさらに高温にしたり、または第２所定時間Ｔ２を長くすることも可能であるが、被着磁物１００を構成する磁粉の磁気特性劣化および後述する熱硬化性樹脂の劣化が生じる虞がある。しかしながら、本実施形態１における着磁装置１は、大きい被着磁物１００であっても、被着磁物１００をアキシャル方向、すなわち加熱面４ａと被着磁物１００の上方向側面１００ｂとを対向させて加熱するので、加熱温度が高温でなくても、また、第２所定時間Ｔ２が長くなくても、被着磁物１００に対する加熱の不均質を抑制することができる。これにより、界磁部６により着磁磁界を印加された状態における被着磁物１００の温度不均一を抑制することができるので、被着磁物１００の着磁特性の均一性を図ることができる。

［実施形態２］
まず、実施形態２における着磁装置および被着磁物について説明する。図７は、実施形態２における着磁装置の概略構成例を示す図である。図８～図１０は、実施形態２における着磁装置の動作説明図である。ここで、各図のＸ方向は、本実施形態２における被着磁物のラジアル方向である。Ｚ方向は、被着磁物のアキシャル方向であり、上下方向であり、Ｚ１方向が上方向であり、Ｚ２方向が下方向である。

実施形態２における着磁装置１が実施形態１における着磁装置１と異なる点は、界磁部６に非磁性材料からなるスペーサ１１を載置し、スペーサ１１が界磁部６と被着磁物１００との間に介装した構成となる点である。また、被着磁物１００がスペーサ１１を介して界磁部６により着磁される点が異なる。なお、実施形態２における着磁装置１の基本的構成は、実施形態１における着磁装置１の基本的構成と同一であるため、同一符号の構成について省略または簡略化して説明する。

スペーサ１１は、界磁部６の載置面６ａに載置され、界磁部６と被着磁物１００との間に介装される部材である。スペーサ１１は、例えば、非磁性金属材料でリング状に形成されている。非磁性金属材料で薄くできる材料として、例えば、非磁性のステンレス鋼、チタン合金、真鍮などが挙げられ、スペーサ１１は、これらにより構成されていることが好ましい。なお、加熱されるため、３５０℃°以上の耐熱性を有していれば、非磁性金属材料に限定されない。例えば、非磁性のセクラミックスでもよい。

このスペーサ１１の外径は、界磁部６の載置面６ａと同じである。また、スペーサ１１のアキシャル方向の厚さは０．７ｍｍ以下に形成されていることが好ましく、０．３ｍｍ以下に形成されていることがより好ましい。スペーサ厚は、０．７ｍｍよりも大きくなると、被着磁物を着磁（磁化）することが難しくなる場合がある。この非磁性金属材料のスペーサ１１を界磁部６と被着磁物１００との間に介装することによって、被着磁物１００に着磁した後、着磁された被着磁物１００’と界磁部６との間の吸着力を低減できる。この結果、被着磁物１００’を界磁部６から容易に取り去ることができる。さらに、被着磁物１００’を界磁部６から取り去る際、被着磁物１００’の一部に欠けが生じることや、被着磁物１００’のエッジで、界磁部６の載置面６ａに露出する永久磁石であるＳｍＣｏ磁石を傷付けることを防止できる。

次に、実施形態２における着磁装置１による被着磁物１００に対する着磁方法について、説明する。なお、着磁装置１は、非加熱位置となっている。まず、制御部１０は、図８に示すように、加熱部４および予熱部５の加熱を開始する。ここでは、制御部１０は、加熱部４を加熱温度まで加熱するとともに、予熱部５を予熱温度まで加熱する。次に、作業員は、アキシャル方向において、被着磁物１００の貫通孔１００ｃと位置決めピン７とを対向させた状態で、被着磁物１００を下方向側に移動する（同図矢印Ａ）。これにより、被着磁物１００は、図８に示すように、位置決めピン７に挿入されて界磁部６の載置面６ａに載置されたスペーサ１１上に、載置される。このとき、作業員は、界磁部６の載置面６ａおよびスペーサ１１から突出する位置決めピンの上方向側端部を、被着磁物１００の貫通孔１００ｃに挿入することで、着磁装置１に対する被着磁物１００の位置決めを行う。

次に、制御部１０は、被着磁物１００が載置面６ａ上のスペーサ１１に載置してから第１所定時間Ｔ１経過後に、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させる（同図矢印Ｂ）。ここで、第１所定時間Ｔ１とは、加熱部４が加熱温度を維持しているとともに、スペーサ１１に載置された被着磁物１００が界磁部６およびスペーサ１１を介して予熱部５から受熱することで、被着磁物１００が常温よりも高いキュリー点未満の温度にすることができるまでに十分な時間をいう。つまり、制御部１０は、非加熱位置において、加熱部４が加熱温度であるとともに、被着磁物１００が予熱されてから、被着磁物１００に対して加熱部４を加熱位置に移動させ、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、予熱された被着磁物１００の加熱を開始する。なお、制御部１０は、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４が移動すると、予熱部５に対する加熱を終了、すなわち温度制御をＯＦＦとする。次に、制御部１０は、図９に示すように、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、被着磁物１００をキュリー点以上となるまで加熱をする。次に、制御部１０は、加熱位置において、被着磁物１００の加熱を開始してから第２所定時間Ｔ２経過後に、移動部３により、加熱位置から非加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させる（同図矢印Ｃ）。ここで、第２所定時間Ｔ２とは、被着磁物１００がキュリー点以上となるまでに十分な時間をいう。

次に、制御部１０は、図１０に示すように、非加熱位置において、被着磁物１００に対して冷却部８により冷却を行う。次に、制御部１０は、非加熱位置において、冷却部８による冷却を開始してから第３所定時間Ｔ３経過後に、冷却部８による冷却を終了する。ここで、第３所定時間Ｔ３とは、被着磁物１００がキュリー点以上からキュリー点未満、好ましくは、キュリー点マイナス５０℃となるまでに十分な時間をいう。

次に、作業員は、着磁された被着磁物１００’を取り出す。上述のように、スペーサ１１が界磁部６と被着磁物１００’との間に介装されているため、被着磁物１００’を界磁部６から容易に取り去ることができる。さらに、被着磁物１００’の一部に欠けが生じることや、界磁部６の載置面６ａに露出する永久磁石であるＳｍＣｏ磁石を傷付けることを防止できる。

［変形例］
なお、本実施形態１における着磁装置１は、被着磁物１００に対してアキシャル方向に着磁を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラジアル方向に着磁を行ってもよい。

図１１は、変形例における着磁装置の概略構成例を示す図である。図１２は、変形例における着磁装置の界磁部を示す斜視図である。変形例における着磁装置１が実施形態１における着磁装置１と異なる点は、界磁部９が被着磁物１００に対してラジアル方向に着磁を行う構成である点である。また、予熱部５が界磁部９を介して、すなわち間接的に被着磁物１００に予熱を行うのではなく、直接予熱を行う点が異なる。なお、変形例における着磁装置１における基本的構成は、実施形態１における着磁装置１の基本的構成と同一であるため、同一符号の構成について省略または簡略化して説明する。

加熱部４は、本体部４１と突出部４２とを有する。本体部４１は、円板状に形成され、上下方向における両面のうち、上方向側面が移動部３の加熱部取付台３３に固定されており、下方向側面から突出部４２が下方向に突出して形成されている。突出部４２は、上下方向における下方向側面が加熱面４ａである。加熱面４ａは、界磁部９の挿入孔９ｂの径よりも小さい径で構成されている。

予熱部５は、上方向側面が載置加熱面５ａであり、２段に形成されている。載置加熱面５ａのうち、上方向側の１段目において被着磁物１００が載置加熱され、下方向側の２段目において界磁部９が載置加熱される。

界磁部９は、被着磁物１００に対して磁界を発生するものである。変形例における界磁部９は、被着磁物１００に対してラジアル方向に着磁を行うものであり、本体部９１と、フランジ部９２と、永久磁石９３とを有する。本体部９１は、非磁性金属材料により構成されており、円筒形状に形成されており、上下方向における両面のうち、下方向側面が予熱部５の載置加熱面５ａの２段目に固定されており、上方向側面９ａが天井板３１とアキシャル方向において対向している。本体部９１は、被着磁物１００が挿入される挿入孔９ｂが形成されている。フランジ部９２は、本体部９１の下方向側端部から径方向外側に突出して形成されている。フランジ部９２は、予熱部５の載置加熱面５ａの２段目に界磁部９が載置された状態で、図示しない貫通孔に固定具、例えば締結ネジなどが挿入され、固定具が予熱部５に固定されることで、予熱部５に対して界磁部９を固定するものである。永久磁石９３は、径方向において本体部９１の挿入孔９ｂ側に埋設され、被着磁物１００に対して磁界を発生するものであり、例えば、矩形状のＳｍＣｏ磁石である。永久磁石９３は、上下方向から見た場合において、本体部９１の中心を中心として同心円に形成され、周方向に等間隔に複数配列される。永久磁石９３は、径方向内側および径方向外側において２つ磁極（Ｓ極、Ｎ極）を有し、周方向において、交互に磁極が異なるように、本体部９１に対して埋設されている。ここでは、永久磁石９３は、径方向内側における磁極（例えば、Ｓ極）が周方向において隣り合う永久磁石９３の径方向内側における磁極と異なり（例えば、Ｎ極）、径方向外側における磁極（例えば、Ｎ極）が周方向において隣り合う永久磁石９３の径方向外側における磁極と異なる（例えば、Ｓ極）。なお、永久磁石９３は、本体部９１において、挿入孔９ｂに露出した状態で埋設されているが、挿入孔９ｂに露出せず、本体部９１内部に埋設されていてもよい。

次に、変形例における着磁装置１による被着磁物１００に対する着磁方法について、説明する。なお、実施形態１における着磁装置１による着磁方法と同一の部分は、省略または簡略化して説明する。まず、制御部１０は、加熱部４および予熱部５の加熱を開始する。次に、作業員は、アキシャル方向において、被着磁物１００と界磁部９の挿入孔９ｂとを対向させた状態で、被着磁物１００を下方向側に移動し、被着磁物１００を界磁部９の挿入孔９ｂに挿入し、予熱部５の加熱載置面５ａの１段目に載置する。このとき、作業員は、被着磁物１００を挿入孔９ｂに挿入することで、着磁装置１に対する被着磁物１００の位置決めを行う。なお、被着磁物１００は、外周面１００ｄが径方向、すなわちラジアル方向において界磁部９と対向し、上方向側面１００ｂが加熱部４の加熱面４ａとアキシャル方向において対向する。

次に、制御部１０は、被着磁物１００が加熱載置面５ａに載置してから第１所定時間Ｔ１経過後に、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させ、予熱された被着磁物１００の加熱を開始し、加熱位置において、被着磁物１００の加熱を開始してから第２所定時間Ｔ２経過後に、移動部３により、加熱位置から非加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させる。制御部１０は、非加熱位置において、被着磁物１００に対して冷却部８により冷却を行い、非加熱位置において、冷却部８による冷却を開始してから第３所定時間Ｔ３経過後に、冷却部８による冷却を終了する。次に、作業員は、着磁された被着磁物１００’を取り出す。

以上により、変形例における着磁装置１は、被着磁物１００をキュリー点未満からキュリー点以上に昇温し、界磁部９により着磁磁界を印加された状態のまま、キュリー点以上からキュリー点未満に降温することで、被着磁物１００に対して着磁を行う。これにより、着磁装置１は、被着磁物１００から着磁後の被着磁物を製造する。着磁後の被着磁物は、界磁部９の永久磁石９３にそれぞれ対応した領域に着磁が行われる。変形例における着磁後の被着磁物は、各永久磁石９３に対応する着磁領域が形成、すなわち少なくとも外周面１００ｄにおいて、１列の多極着磁された永久磁石である。

また、変形例における着磁装置１は、被着磁物１００の外周面１００ｄにおいて、１列に多極着磁された永久磁石を備える形態であるが、界磁部９に設けた永久磁石９３を同軸状で、軸方向に離間して複列（例えば、２列）に配置してもよい。この場合、被着磁物１００の外周面１００ｄに、アキシャル方向において、複列（例えば、２列）で多極着磁することができる。

なお、上記実施形態および変形例においては、加熱部４が加熱位置となる前に加熱温度に到達しているがこれに限定されるものではなく、非加熱位置において加熱温度よりも低い待機温度に加熱しておき、加熱位置において、被着磁物１００に加熱面４ａが接触した状態で待機温度から加熱温度まで昇温してもよい。

［実施例］
本実施形態２における着磁装置１を用いて、被着磁物１００に着磁を行った。具体的には、下記のスペーサ１１、被着磁物１００を用いた。
〔スペーサ１１〕
・材質：ＳＵＳ３０４
・形状：リング形状（外径φ３０ｍｍ、φ内径１５ｍｍ、厚さ（０．１ｍｍ～０．７ｍｍ）
〔被着磁物１００〕
・形状：リング形状（外径φ３０ｍｍ、φ内径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ）
・着磁ピッチ：１．２８mm（６４極）、０．９５mm（６２極）
径方向に２列で、それぞれ円周方向に、着磁
（外側列が６４極、内側列が６２極）
・種類
（１）異方性希土類鉄系バルク磁石
磁石粉末は、超急冷法にて作製したＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系の等方性磁石粉末を粉砕した磁石粉末をホットプレス成形して密度を高め、さらに熱間塑性加工して異方性を付与した、マグネクエンチ社製の熱間加工の異方性磁石（いわゆる、ＭＱ３磁石）用の磁石粉末を用いた。そして、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置を利用して、この磁石粉末を所定温度で熱間塑性加工して異方性を付与した磁石を作製した。
（２）等方性希土類鉄系バルク磁石
超急冷法にて作製した、マグネクエンチ社製のＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系の等方性磁石粉末を用いた。放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置を利用して、この磁石粉末を所定温度で焼結して等方性の焼結磁石を作製した。
（３）希土類鉄系ボンド磁石
超急冷法にて作製した、マグネクエンチ社製のＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系の等方性磁石粉末を用い、エポキシ樹脂と混合、圧縮した後、エポキシ樹脂を所定温度で硬化させて等方性の希土類鉄系ボンド磁石を作製した。
（４）ネオジム焼結磁石
ネオジム系焼結磁石（信越化学工業（株）製の型番Ｎ３９ＵＨ）を機械加工して、リング形状の磁石を作製した。
上記（１）、（４）は異方性磁石で、（２）、（３）は等方性磁石である。
異方性希土類鉄系バルク磁石の平均結晶粒径は、２８５ｎｍであり、ネオジム焼結磁石の平均結晶粒径は、６７００ｎｍであった。
ここで、平均結晶粒径は下記のようにして求めた。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて各磁石の主相結晶粒を観察した。
観察倍率：１５００～２００００倍
観察条件：２次電子像
観察方向：磁化容易方向
粒径確認方法：画像処理(ＷｉｎＲＯＯＦ、三谷商事株式会社)
これら条件により測定したＳＥＭ像を粒子解析ソフトに読み込み、粒子の面積と周囲長を算出し、円相当径を換算。各磁石３００個程測定し、円相当径の平均値を平均結晶粒径とした。

［着磁方法］
作製した上記（１）のリング状の磁石を着磁装置１にセットし、厚さ０．１ｍｍのスペーサ１１を用いて、アキシャル方向に着磁した。
着磁装置１は、非加熱位置となっていた（図８）。まず、制御部１０は、図８に示すように、加熱部４および予熱部５の加熱を開始した。ここでは、制御部１０は、加熱部４を加熱温度（３５０℃）まで加熱するとともに、予熱部５を予熱温度（２００℃）まで加熱した。次に、作業員は、アキシャル方向において、被着磁物１００の貫通孔１００ｃと位置決めピン７とを対向させた状態で、被着磁物１００を下方向側に移動する（同図矢印Ａ）。これにより、被着磁物１００は、図８に示すように、界磁部６の載置面６ａに載置されたスペーサ１１上に、載置された。このとき、作業員は、界磁部６の載置面６ａおよびスペーサ１１から突出する位置決めピンの上方向側端部を、被着磁物１００の貫通孔１００ｃに挿入することで、着磁装置１に対する被着磁物１００の位置決めを行った。なお、被着磁物１００の上方向側面１００ｂは、加熱部４の加熱面４ａとアキシャル方向において対向していた。
次に、制御部１０は、被着磁物１００が載置面６ａのスペーサ１１に載置してから第１所定時間Ｔ１（３０秒）経過後に、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させた（同図矢印Ｂ）。被着磁物１００に対して加熱部４を加熱位置に移動させ、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、予熱された被着磁物１００の加熱を開始した。なお、制御部１０は、移動部３により、非加熱位置から加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４が移動すると、予熱部５に対する加熱を終了した。次に、制御部１０は、図９に示すように、被着磁物１００に加熱面４ａを接触させた状態で、被着磁物１００をキュリー点以上（３３０℃（なお、キュリー点は３１５℃である。））となるまで加熱した。次に、制御部１０は、加熱位置において、被着磁物１００の加熱を開始してから第２所定時間Ｔ２（３０秒）経過後に、移動部３により、加熱位置から非加熱位置に被着磁物１００に対して加熱部４を移動させた（同図矢印Ｃ）。
次に、制御部１０は、図１０に示すように、非加熱位置において、被着磁物１００に対して冷却部８により冷却を行った。次に、制御部１０は、非加熱位置において、冷却部８による冷却を開始してから第３所定時間Ｔ３（６０秒）経過後に、冷却部８による冷却を終了した。ここで、被着磁物１００がキュリー点以上からキュリー点マイナス５０℃となっていた。
次に、作業員は、着磁された被着磁物１００’を取り出した。スペーサ１１が界磁部６と被着磁物１００’との間に介装されているため、被着磁物１００’を界磁部６から、界磁部６の載置面６ａに露出する永久磁石であるＳｍＣｏ磁石を傷付けることなく、容易に取り去ることができた。
そして、スペーサ厚を変えて（０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ）、同様に着磁した。また、上記（２）～（４）のリング状の磁石についても、同様に着磁した。

［表面磁束密度］
着磁した後、上記（１）～（４）のリング状の磁石の表面磁束密度を測定した。
図１３は、被着磁物１００として、４種類の磁石を作製し、それぞれ被着磁物１００と界磁部６との間に介装したスペーサの厚さを変えたときの被着磁物１００の発生磁界（表面磁束密度）（ｍＴ）を測定した結果である。なお、図１３において、着磁ピッチ：０．９５ｍｍのグラフは、図２の界磁部６を用いて着磁した試料の符号６３（０．９５ｍｍ）に対応する箇所の表面磁束測定結果である。また、着磁ピッチ：１．２８のグラフは、図２の界磁部６を用いて着磁した試料の符号６４（１．２８ｍｍ）に対応する箇所の表面磁束測定結果である。実施形態２における着磁装置１を用いると、上記（１）～（４）のリング状の磁石のいずれも、好適に着磁されていた。また、図１３からもわかるように、スペーサの厚みが増えると、界磁部６に配置した永久磁石から被着磁物１００までの距離寸法が大きくなるため、界磁部６に配置した永久磁石からの磁力が被着磁物１００に及ぼす範囲が小さくなり、発生磁界（表面磁束密度）が減少する。スペーサ厚が０．１ｍｍの場合、明らかに異方性希土類鉄系バルク磁石の発生磁界（表面磁束密度）の値が大きく、それに対して、ネオジム焼結磁石の発生磁界（表面磁束密度）の値は比較的小さい。
また、スペーサ厚が０．７ｍｍの場合、異方性希土類鉄系バルク磁石、等方性希土類鉄系バルク磁石、ボンド磁石それぞれにおける発生磁界（表面磁束密度）は、略同じ値で、１００ｍＴ～１１０ｍＴとなっている。一方、ネオジム焼結磁石の発生磁界（表面磁束密度）は、約２０ｍＴで、比較的低い値を示す。
図１３から、熱間塑性加工して異方性を付与した異方性希土類鉄系バルク磁石をアキシャル方向に着磁した磁石は、狭ピッチで多極着磁を行っても、強力に着磁された磁石を得ることができる。これは、異方性希土類鉄系バルク磁石の平均結晶粒径が１０ｎｍ以上６６００ｎｍ以下であることによると考えられる。
また、スペーサ厚は、０．７ｍｍよりも大きくなると、被着磁物を着磁（磁化）することが難しくなる場合がある。このため、スペーサ厚は、０．７ｍｍ以下で使用することが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。

１ 着磁装置、２ 架台部、３ 移動部、４ 加熱部、４ａ 加熱面、５ 予熱部、６ 界磁部、６３，６４ 永久磁石、７ 位置決めピン、８ 冷却部、９ 界磁部、１０ 制御部、１１ スペーサ、１００ 被着磁物、１００’ 着磁後の被着磁物、１００ｂ 上方向側面（一方の面）

Claims (2)

1. リング状の被着磁物に対して磁界を発生する永久磁石を有し、かつ前記永久磁石が周方向に等間隔に複数配列される界磁部と、
   前記被着磁物のアキシャル方向において前記被着磁物と対向する加熱面を有し、かつ前記被着磁物に対して、前記被着磁物の構成する磁粉のキュリー点以上に加熱を行う加熱部と、
   前記被着磁物のアキシャル方向において、前記被着磁物および前記加熱部を非加熱位置と加熱位置との間で相対移動させる移動部と、
   少なくとも前記加熱部および前記移動部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記非加熱位置は、前記アキシャル方向において前記被着磁物に対して前記加熱面が離間し、かつ前記加熱部による前記被着磁物の加熱が行われない位置であり、
   前記加熱位置は、前記アキシャル方向において前記被着磁物に対して前記加熱面が近接し、前記加熱部による前記被着磁物の加熱が行われる位置であり、
   前記加熱位置となる前に、前記被着磁物に対して、前記キュリー点未満に加熱を行う予熱部を備え、
   前記制御部は、前記予熱部を制御する、
   ことを特徴とする着磁装置。
2. 前記界磁部に非磁性材料からなるスペーサを載置し、前記スペーサが前記界磁部と前記被着磁物との間に介装した構成となる、
   請求項１に記載の着磁装置。
   

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