モーター用リングマグネット：BLDC、ステッピングモーター、サーボモーター向けアプリケーションガイド

簡単な回答：BLDCモーターには、N42SHまたはN45SHグレードの8～24極の多極ラジアルリングマグネットを使用してください。ステッピングモーターには、50極以上のボンディングNdFeBリング、またはハイブリッド設計の場合は焼結N35SHを使用してください。サーボモーターには、N45SHまたはN48SHの高均一焼結リング（磁束偏差±2%未満）を使用してください。100℃を超えるすべてのモーター用途には、SHまたはUHグレードが必要です。リングマグネットを使用した場合のトルクリップルは2～5%ですが、セグメントアークアセンブリを使用した場合は8～15%になります。

に基づくフルゼンテクノロジー月間5万個のモーターリングマグネットの実際の生産経験に基づき、モーターの種類別に、以下の直接的に実行可能な選定に関する結論が得られます。

BLDCモーター、ステッピングモーター、サーボモーター用リングマグネットの選定における重要なポイント（極数／グレード／コーティング／標準寸法）

選択決定マトリックス：各モータータイプにどの構成を使用すべきかを一目でわかる表

新エネルギー車用モーターマグネットの特別調達基準

モーターにおけるリング磁石の故障モードとその防止策

性能データ比較：リング型とセグメント型アーク型

現代のモーター設計において、リングマグネットが標準的な選択肢となっている理由

モーターローターでは、トルクリップルの低減、機械的強度の向上、ローター全体のコスト削減につながる組み立ての簡素化といった利点から、リング磁石がセグメントアークアセンブリに徐々に取って代わってきています。

モーターローター磁石の選定において、業界は従来のセグメント型アーク磁石から一体型リング磁石へと移行しつつあります。この傾向は偶然ではなく、性能、信頼性、コストの同時最適化の結果です。

リング型とセグメント型アーク型：性能差

リング型磁石がセグメント型アークアセンブリに比べて持つ主な利点：

・トルクリップル：リング型多極磁石は2～5％、セグメント型アーク磁石は8～15％ ― トルクリップルが低いほど、動作がスムーズになり、騒音が低減し、位置制御精度が向上します。

・機械的完全性：一体成形リング磁石は継ぎ目がなく、高速回転時にも脱落の危険性がありません。分割された円弧は接着剤による接合または機械的固定が必要で、20,000 rpmを超えると破損のリスクが高まります。

·組み立ての簡素化：リング磁石はローターに一度に圧入される。分割された円弧は部品ごとに位置合わせ、接着、検査が必要となるため、組み立て作業は50～70%削減される。

·磁気回路の効率：リング磁石の漏洩磁束は15%未満ですが、セグメント化されたアーク磁石の接合部では25～30%の漏洩磁束が発生します。同じ材料を使用した場合、リング磁石の方がより高い実効磁束が得られます。

重要なコスト閾値が存在する。月産500ユニット未満の場合、セグメント化されたアークの方が柔軟性が高い（多極磁化治具は不要）。月産500ユニットを超えると、リング磁石の組み立て効率の優位性が治具の償却費を相殺し、結果として総コストが低くなる。

· リングマグネットの仕様の詳細については、以下を参照してください。ネオジムリング磁石は、すべての標準構成およびモーター固有の構成で利用可能です。

 

BLDCモーター用リングマグネット選定ガイド

BLDCモーターはリングマグネット消費量の大部分を占めており、インランナー型とアウトランナー型では選択パラメータが大きく異なる。

BLDC（ブラシレスDC）モーターは、リングマグネットの最大の用途です。Fullzen Technologyの月間出荷量のうち、BLDCモーター用マグネットが60%以上を占めています。しかし、インランナー型とアウトランナー型の設計では、選定ロジックが全く異なります。

インランナーBLDCモーター

インランナーBLDC：ステータが外側にあり、ローター（磁石）が内側で回転する。ファン、ポンプ、電動工具、産業用自動化機器などによく見られる。

·推奨磁化パターン：多極放射状（内径から外径方向）

·推奨ポール数：8/10/12/14本（4～7組のポール）

·推奨グレード：N42SH（動作温度150℃未満）またはN45SH（より高いトルク密度が必要な場合）

·推奨コーティング：Ni-Cu-Ni（標準的な防錆処理）またはエポキシコーティング（湿度の高い環境や化学物質の多い環境向け）

·標準的なサイズ範囲：外径15～60mm、肉厚3～8mm

SHグレードを選ぶ理由とは？インランナーBLDCモーターでは、ストール時や過負荷時にローター温度が瞬時に120～150℃まで上昇することがあります。標準のN42（最高80℃）を使用すると、これらの温度で不可逆的な減磁が発生します。SHグレードの150℃という耐熱性は、十分な安全マージンを提供します。

Fullzenでは、インランナーBLDCモーターのお客様から最も頻繁に注文される構成は、12極N42SHリングマグネットです。この組み合わせは、産業用ファンやポンプ用途の大部分をカバーしています。

アウターランナーBLDCモーター

アウトランナーBLDC：ローター（磁石）が外側で回転し、ステーターが内側にある。ドローン、ダイレクトドライブモーター、電気自動車のホイールハブモーターなどによく見られる。

・推奨磁化パターン：多極ラジアル（外径から内径方向、インランナーとは逆方向）

・推奨極数：12/14/16/24極（6～12極対）—アウトランナーモーターは直径が大きく、より多くの極に対応できます

・推奨グレード：N42SHまたは42UH（ホイールハブモーターは高温で動作します）

・推奨コーティング：エポキシコーティングまたはパリレン（屋外／湿度の高い環境向け）

・標準サイズ範囲：外径40～120mm、肉厚3～10mm

高出力用途向け高性能磁石については、以下を参照してください。高性能モーター用途向けN52リングマグネット

 

ドローンおよび高回転数アプリケーション

ドローン用モーターには、リングマグネットに関して特別な要件があります。

·極数：通常4～8極（高トルク密度よりも高速回転を優先）

·重量管理：磁気性能を維持しながらローターの慣性を低減するために、薄肉リングマグネットを選択してください。

·グレード：N42またはN45で十分（ドローンの動作温度は通常80℃未満）ですが、一貫性を厳密に管理する必要があります。同一バッチ内の流量偏差は±3%未満でなければなりません。

·コーティング：Ni-Cu-Niで十分であり、重量増加は最小限です。

BLDCモーターのグレードとコーティングに関する推奨事項

·標準的な産業用BLDCモーター（ファン／ポンプ／工具）：N42SH + Ni-Cu-Ni — 最高のコストパフォーマンス比

·高出力密度BLDC（EV/ロボット用）：N45SHまたは42UH + エポキシコーティング

·極限環境対応BLDC（高温・腐食耐性）：40UH + パリレンコーティング

ステッピングモーター用リングマグネット選定ガイド

ステッピングモーターは、BLDCモーターとは異なる独自の磁化要件を持っています。標準的なハイブリッドステッピングモーターは50極のクローポール構造を使用していますが、高解像度設計では多極リング磁石が採用されることが増えています。

ステッピングモーターの磁石の選定は、BLDCモーターよりも複雑です。なぜなら、ステッピングモーターには複数の構造タイプがあり、それぞれ異なる磁石要件があるからです。

ハイブリッドステッピングモーター（50極標準）

ハイブリッドステッピングモーターは最も一般的なタイプのステッピングモーターで、標準構成では50歯のクローポールローターを使用しています。

·磁石構造：従来の方式では、軸方向に磁化された円筒形磁石と2つの爪型ローターを使用し、リング磁石は使用しない。

·リング磁石の代替案：一部の高精度ハイブリッドステッピングモーターでは、クローポール構造の代わりに多極リング磁石を使用し始めており、より細かいステップ角度（0.9°/ステップ以上）を実現しています。

·リング磁石を使用する場合：推奨される焼結NdFeB磁石、16～32極の放射状磁化、N35SHまたはN42SHグレード

永久磁石ステッピングモーター

永久磁石ステッピングモーターは構造がシンプルで、ローター自体が多極磁石リングで構成されている。

・推奨磁石の種類：等方性結合型NdFeBリング磁石（多極構造への射出成形が可能）

・推奨ポール数：通常24～48本 ― ポール数が多いほど、より細かいステップ角度が可能になります

・グレード：等方性結合NdFeBは、BHmaxが約5～10 MGOeで、焼結NdFeBよりも磁気特性は低いものの、ステッピングモーターの要件を満たすのに十分である。

・利点：接着磁石を多極構造に直接射出成形できるため、多極磁化治具が不要となり、コスト削減につながります。

ステッピングモーター用途におけるボンディングNdFeBと焼結NdFeBの比較

・ボンドNdFeBを選択する場合：24極以上の高極数が必要な場合、磁気性能要件が極端でない場合、コスト重視の場合 ― 代表的な用途：オフィスオートメーション、3Dプリンター、繊維機械用ステッピングモーター

・焼結NdFeBを選択する場合：高トルク密度が必要な場合、動作温度が高い場合、極数が少ない場合（16極未満）— 代表的な用途：産業用高精度位置決めシステムのステッピングモーター

サーボモーター用リングマグネット選定ガイド

サーボモーターは、あらゆるモータータイプの中で最高の磁石品質を要求される。磁束均一性、極位置精度、コーティングの信頼性は、譲ることのできない必須条件である。

サーボモーターは、3種類のモーターの中で最も厳しいリング磁石の要件が課せられます。これは、サーボシステムが精密な位置制御と最小限のトルクリップルを追求しているためです。磁石の不均一性は、モーター出力に直接反映されます。

フラックス均一性要件（±2%未満）

サーボモーターのリングマグネットには、非常に均一なエアギャップ磁束分布が求められます。具体的には以下のとおりです。

・隣接する極間の磁場強度偏差は±2%を超えてはならない。これはBLDCの±5%よりもかなり厳しい基準である。

・極ピッチの一貫性要件 < ±0.05mm — 極ピッチが不均一だと、トルクリップルや位置誤差が発生します

・同一バッチ内の流量許容差は±3%以内に管理されている。

Fullzen Technologyでは、サーボモーターの顧客注文は専用の生産ラインで製造され、出荷前にすべての磁石がホールプローブでスキャンされ、極間の対称性が検証されます。±2%の均一性要件を満たさない磁石はすべて廃棄されます。

低コギングトルク設計

コギングトルクはサーボモーターにとって最大の敵であり、低速時にジッターや位置決め誤差を引き起こします。磁石側でコギングトルクを低減するための対策は以下のとおりです。

・極数を増やす：16極以上の多極リングはコギングトルクを大幅に低減します

・傾斜磁極設計：磁極軸が磁石軸に対してわずかに（通常1～3度）傾いており、コギングトルクを効果的に緩和します。

・ハルバッハ配列：エアギャップ側の磁場を強め、ローター側の磁場を弱める特殊な磁化配置。ハイエンドサーボモーターに用いられる。

・磁化パターンの詳細な比較については、以下を参照してください。磁化パターン選択ガイド 

エンコーダ統合と多極リング

サーボモーターには通常エンコーダーが内蔵されており、ローター位置検出には高精度の多極磁気リングが必要となる。

・エンコーダーリングの極数は通常、モーターローターの極数よりも多くなります：32/64/128/256極

・エンコーダリングのポールピッチ精度要件は非常に高い：±0.02mm

・材料選択：等方性ボンディングNdFeB（任意の極数に射出成形可能）または焼結NdFeB（高い磁気性能を有するが、磁化治具により極数が制限される）

・注：エンコーダーリングとモーターローターマグネットは通常、別々に購入する2つの部品です。

モータータイプ選択マトリックス

このマトリックスは、各モータータイプにおける主要な選定パラメータをまとめたものです。仕様の見直しや見積もり依頼の際の出発点としてご活用ください。

パラメータ	インナーローターBLDC	アウターローターBLDC	PMステッピングモーター	サーボモーター	EVトラクションモーター
推奨ポール数	8～14本のポール	12～24本のポール	24～48本のポール	8～16本のポール	8～12本のポール
推奨グレード	N42SH	N42SH/42UH	結合NdFeB	N45SH/N48SH	40UH/45UH
磁化パターン	マルチポールラジアル	マルチポールラジアル	多極ラジアル/アキシャル	マルチポールラジアル	マルチポールラジアル
推奨コーティング	Ni-Cu-Ni	エポキシ/パリレン	Ni-Cu-Ni/エポキシ	Ni-Cu-Ni	エポキシ樹脂／アルミニウム＋パリレン
典型的なOD	15-60mm	40-120mm	20-50mm	30-80mm	60-200mm
フラックス均一性	±5%	±5%	±8%	プラスマイナス2%未満	プラスマイナス3%未満
最大動作温度	150℃(SH)	180℃（UH）	80～120℃	150℃(SH)	180～200℃
予想されるトルクリップル	3～5％	3～5％	5～8％	1～3％	2～4％

・寸法選択の具体的な計算方法については、以下を参照してください。寸法ガイド

・グレードパラメータの完全な比較については、以下をご確認ください。成績比較ガイド

電気自動車および新エネルギー車用モーター：特別な要件

電気自動車のトラクションモーターは、150℃を超える高温、10Gを超える振動レベル、そしてバッチ間のばらつきが一切許されないという、極めて過酷な条件下で動作します。

新エネルギー車のトラクションモーターは、リングマグネットに関して最も厳しい要件を課せられています。重要なのは高性能だけではなく、サプライチェーンの認証と品質システム要件がEV市場への参入障壁となっていることです。

IATF 16949およびPPAPへの準拠

· IATF 16949は自動車業界の品質マネジメントシステム認証であり、EVサプライチェーンへの参入の前提条件である。

·PPAP（生産部品承認プロセス）では、サプライヤーは量産前に、プロセスフロー図、管理計画、MSAレポート、SPCデータ、寸法レポート、材料/性能試験レポートなどを含む完全な品質文書パッケージを提出する必要があります。

· PPAPレベル3は最も一般的な提出レベルで、サンプル提出と完全なドキュメント提出が必要です。

·Fullzen Technologyでは、IATF 16949システムに基づいて運営しており、PPAPレベル3の提出をサポートしています。最初のお問い合わせからPPAP承認まで、通常3～6ヶ月の調整期間が必要です。

150℃以上の連続運転における熱安定性

・EVトラクションモーターのステータ巻線の温度は、連続運転中に150～180℃に達することがあります。磁石表面の温度はそれより低いものの、120℃を超えることがよくあります。

・推奨グレード：40UH（180℃）または45UH（180℃）。極端な条件下では48EH（200℃）

・重要パラメータ：高温における保磁力（Hcj）は、最も過酷な動作条件下でも不可逆的な減磁が発生しないように、十分に高い値でなければならない。

当社のEV顧客は通常、150℃での減磁曲線試験を要求します。これは、最大動作温度における磁石の残留磁化損失が許容範囲内（通常は5%未満）であることを確認するためです。

バッチトレーサビリティと一貫性管理

・EVモーター用磁石には、完全なバッチトレーサビリティが必要です。希土類原料バッチから焼結バッチ、機械加工バッチ、磁化バッチ、出荷バッチまで、すべての段階で完全に追跡可能です。

・流量の一貫性に関する要件：バッチ内偏差 < ±3%、バッチ間偏差 < ±5%

・寸法公差：内径／外径は通常±0.02mm、厚さは±0.02mmまで要求される。これは一般的な工業用途よりも1段階厳しい。

Fullzen社はEV注文に対してSPC（統計的プロセス管理）による工程能力管理を採用しており、Cpk値は1.33以上であることが求められています。各バッチには、流量、寸法、外観に関する完全な検査報告書が添付されます。

モーターアプリケーションにおける故障モードとその防止方法

モーターの磁石の故障はほぼ常に予防可能であり、最も一般的な原因は熱による減磁、腐食、高速回転時の機械的損失、および組み立て時の損傷の4つである。

不可逆消磁

モーターマグネットの最も一般的な故障モードは、不可逆的な減磁です。原因：

・動作温度がグレード制限を超えること ― これは消磁故障の80%を占める。

・電機子反作用による逆磁界 ― 大電流過負荷時には、固定子の逆磁界が磁石の保磁力を超えることがある。

・機械的衝撃または振動 — 強い機械的衝撃は局所的に磁気ドメインの配列を乱す可能性がある

予防策：

・温度定格を選択する際は、20～30℃の安全マージンを確保してください。最大動作温度が130℃の場合は、130℃を満たすグレードではなく、SH定格（150℃）を選択してください。

・動作温度における磁石のHcjが電機子反作用磁界強度よりも高いことを確認する。これには、モーター設計エンジニアがFEAデータを提供する必要がある。

・異なるグレードの温度制限および性能パラメータについては、「グレード比較ガイド」を参照してください。

腐食とコーティングの劣化

NdFeBは酸化や腐食に対して非常に敏感であり、コーティングによる保護がない場合、湿度の高い環境では数日以内に明らかな錆が発生します。モーター用途では、腐食によって以下のような問題が生じます。

・磁石表面の粉砕 → 磁気性能の低下 → エアギャップの増加 → モータ効率の低下

・コーティングの剥離 → モーター内部への異物混入 → ベアリングまたはエンコーダーの固着

・コーティング選定に関する推奨事項：

・標準的な屋内環境：Ni-Cu-Ni（最も一般的に使用され、コストが最も低く、保護性能が高い）

・湿潤・化学環境：エポキシコーティング（Ni-Cu-Niよりも優れた耐薬品性を持つが、若干厚みが増す）

・過酷な環境（塩水噴霧／高温多湿）：パリレンコーティング（最も薄く、最も均一で、最高の保護性能を発揮するが、最も高価）

・EVモーター：アルミニウムコーティング＋パリレン二重層 ― 熱伝導性と保護性能のバランス

高速回転時の機械的損失

高速モーター（30,000rpm以上）では、リングマグネットには非常に大きな遠心力が加わります。マグネットとローターコアの嵌合が不十分な場合、次のような問題が発生する可能性があります。

・磁石の緩み→振動→騒音→ベアリングの摩耗

・極端な場合、磁石の放出→モーターの破壊

予防策：

・干渉嵌め設計：磁石の外径とローターの内径の間に適切な干渉（通常0.01～0.03mm）を維持する。

・エポキシ樹脂ポッティング：磁石と回転子の間の隙間をエポキシ樹脂で埋め、固定と熱伝導の両方を実現します。

・カーボンファイバーバンド：超高速モーター（100,000rpm以上）では、ローターの外側にカーボンファイバースリーブを巻き付ける必要があります。

よくある質問

Q: BLDCモーターで最も一般的なネオジムリング磁石の仕様は何ですか？

A：BLDCモーターで最も一般的な仕様は、N42SHまたはN45SHグレードのNi-Cu-Niコーティングを施した、8～14極の多極ラジアル磁化焼結NdFeBリングです。インランナーモーターは通常8～12極、アウトランナーモーターは12～24極を使用します。Fullzen Technologyでは、磁力と150℃の耐熱性の最適なバランスにより、N42SHがBLDCモーターリングマグネットの受注の60%以上を占めています。

Q：既存のモーター設計において、リング磁石はセグメント型アーク磁石の代替として使用できますか？

A: ほとんどの場合、そうです。このスイッチは通常、トルクリップルを8～15%から2～5%に低減し、ローターの機械的健全性を向上させ、組み立てを簡素化します。主な制約はサイズです。リングマグネットは、ローター直径が150mm未満の場合、最もコスト効率が高くなります。外径が200mmを超える非常に大きなモーターの場合は、セグメントアークの方が実用的である可能性があります。Fullzen Technologyでは、コスト効率の分岐点は通常、月間約500個です。

Q：EVモーター用リングマグネットにはどのような認証が必要ですか？

A：EVモーター用マグネットには、IATF 16949品質マネジメント認証、PPAP文書、原材料から完成品までの完全なバッチトレーサビリティが求められます。熱安定性は非常に重要です。ほとんどのEVトラクションモーターは150～180℃で連続運転するため、40UHまたは45UHグレードのNdFeBが必要です。Fullzen Technologyでは、完全なトレーサビリティ記録を保持し、自動車メーカーのお客様向けにPPAPレベル3の提出をサポートしています。

Q：高温環境下でのモーター使用において、減磁を防ぐにはどうすればよいですか？

A：減磁を防ぐには、次の3つの要素が重要です。適切なグレードの選択（150℃ではSHグレード、180℃ではUHグレード）、十分な保磁力マージン（Hcjは減磁磁場を少なくとも30%上回る必要があります）、そして磁石表面温度をグレードの最大定格以下に抑える熱設計です。グレードを最終決定する前に、モーターの最悪動作温度で減磁曲線解析を実行することをお勧めします。

Q：カスタムモーターリングマグネットの一般的な納期はどれくらいですか？

A：一般的なサイズとN42SHグレードの標準サンプルは7～10日以内に出荷いたします。新しい磁化治具を使用したカスタム仕様の場合、最初のサンプルは通常15～25日かかります。量産リードタイムは、注文数量と複雑さによって異なりますが、サンプル承認後15～20日です。24極以上の多極リングは、追加の治具製作時間が必要です。Fullzen Technologyでは、リードタイムの​​変動を最小限に抑えるため、一般的な原材料の在庫を常時確保しています。