センサ用外周2極SmFeN磁石解析事例
【解析事例：磁場解析シミュレーション】

• ホール素子と磁石で回転角度を検出するセンサを作りたいがどんな磁石にすればよいかわからない
• ホール素子と磁石でできるだけ広い角度を検出できるセンサをつくりたい
• 角度に対してできるだけリニアに磁束密度がかわる磁石をつくりたい
• 検出素子と磁石の間隔を拡げても信号が検出できるセンサ構成にしたい

Wellmax®SmFeN磁石材料と市販の磁場解析ソフト「JMAG」を用いて配向の構成を変えた場合の磁石の表面磁束密度波形の調整が可能です。どのような配向で表面磁束密度がどうなるかの事例をご紹介します。

【Step1：配向解析】

永久磁石を埋め込んだいくつかの金型のモデルを作成して成形の際にWellmax®材料がどのような配向になるかを計算します。

【Step2：表面磁束密度解析】

Step1で得られたWellmax®磁石の配向で得られる磁石の表面磁束密度の波形を計算します。

（モデル）磁場解析シミュレーションする磁石

・磁石の形状：Φ30×Φ24×L12 (mm)
・磁石材料：Wellmax®-S3A12M
・磁極：外周2極
・異方性：極異方性
・要求特性：表面磁束密度波形が配向によってどのように変わるかの検討（磁石の軸方向中央、磁石表面からGap=0.5mm）
・波形形状：検討項目
・付属部品：なし

図１　解析する磁石形状

【解析モデル】

配向モデルは磁石1極に対して1～2個の永久磁石（配向用磁石）を用いて構成し、配向用磁石の角度や金型部品の材質を変えて磁場解析を行いました。

比較的構成が簡単な1個/極の配向用磁石配置モデル（Case-1）をベースにし、配向角度や金型部品の材質を変えたモデル（Case-2～6）を作成して各モデルの表面磁束密度波形を解析して要求特性の検討を行いました。

図２　解析モデル（例）

【解析結果】

・キャビティ内に充填されたWellmax®磁石材料の磁化の方向と大きさを、各配向モデルで磁場解析ソフト「JMAG」を用いて計算しました。

図３　キャビティ内の配向解析ベクトル図（例）

【解析モデル】

・Step1で得られた配向を持つWellmax®材料の各磁石の表面磁束密度がどのような波形になるかを磁場解析を用いてシミュレーションしました。

【解析結果】

・各配向モデルで磁場解析を行いシミュレーションした磁石の表面磁束密度の波形の奇数次成分値について、三角波の成分と比較を行いました。

図４　各配向に基づく磁石解析結果ベクトル図（例）

図５　６パターンの配向モデルにおける磁石の表面磁束密度波形

※赤破線は三角波を示します。

図６　６パターンの配向モデルにおける磁石の表面磁束密度波形のピーク値とFFT解析結果

SmFeN射出成形異方性ボンド磁石材料(Wellmax®材料)で要求特性を満足する配向金型の構成を磁場解析シミュレーションにより検討しました。

検討した6種類の配向パターンで磁石の表面磁束密度波形は大きく変わり、2つの配向パターンの表面磁束密度波形で三角波に近い結果を得ました。