(57)【要約】固定子と、複数の磁極を有する回転子と、を含む電動機要素である。回転子は、磁気的突極性を有する構成を含む。磁気的突極性を有する構成は、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部を含み、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部、又はボンド磁石部とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心と、回転子の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸とし、ｄ軸に対して電気角で９０度ずれ、且つ回転子の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸として、ｑ軸に対して近接の箇所に位置するボンド磁石部の要部であるボンド磁石部要部における磁化方向は、磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、ｑ軸との交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。一つの角は、ｑ軸に含まれる線分のうちの、交点と回転子の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向仮想延長直線と、によって挟まれる角部である。角部の角度は、３０度から１５０度である。
2018198866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、複数の磁極を有する回転子と、を含む電動機要素であって、
前記回転子は、磁気的突極性を有する構成を含み、
前記磁気的突極性を有する構成は、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、
前記複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部を含み、前記複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分に前記ボンド磁石部、又は前記ボンド磁石部とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含み、
前記複数の磁極の中心と、前記回転子の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸とし、前記ｄ軸に対して電気角で９０度ずれ、且つ前記回転子の前記回転軸の中心を通過する直線をｑ軸として、
前記ｑ軸に対して近接の箇所に位置する前記ボンド磁石部の要部であるボンド磁石部要部における磁化方向は、前記磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、前記ｑ軸との交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角であり、
前記一つの角は、前記ｑ軸に含まれる線分のうちの、前記交点と前記回転子の外周との間のｑ軸線分と、前記磁化方向仮想延長直線と、によって挟まれる角部であり、
前記角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である電動機要素。
【請求項２】
前記角度が、３０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項３】
前記角度が、４０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項４】
前記角度が、５０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項５】
前記角度が、６０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項６】
前記角度が、７０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項７】
前記角度が、３０度から１１０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項８】
前記角度が、３０度から１３０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項９】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、Ｖ字状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１０】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、Ｕ字状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１１】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、円弧状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１２】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の厚み寸法の下限値は２ｍｍである請求項１記載の電動機要素。
【請求項１３】
前記回転子の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１４】
前記複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分、及び、前記複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分は、複数枚の鋼板を積層する積層体を含み、前記鋼板の成分は、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１５】
前記回転子が含む積層体は、鋼板の各々同士の素地面同士が接する構成を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１６】
前記回転子が含む積層体は、鋼板の各々同士の素地面同士が接する構成と、前記鋼板同士の素地面同士の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１７】
前記回転子が含む前記積層体は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１８】
前記回転子が、前記回転子の表面を覆う被膜を具備する請求項１記載の電動機要素。
【請求項１９】
前記固定子は、実質的に円筒状のヨーク部と、前記ヨーク部の内側に延出する複数のティース部とを有する前記固定子のコアと、前記複数のティース部の各々に巻装する絶縁電線の巻装体とを含み、
前記固定子の前記コアは、電磁鋼板の積層体を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項２０】
請求項１記載の電動機要素と、前記電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機。
【請求項２１】
請求項１記載の電動機要素と、前記電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機、を搭載する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機要素、電動機要素を含む電動機及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気機器等に搭載する電動機要素の固定子の固定子ヨーク（固定子磁心）には、電磁鋼板が多用されている。この固定子ヨーク（固定子磁心）に用いる電磁鋼板は、電動機要素の効率を高めるため、磁気損失が低損失な特性を有する。例えば、電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に被膜を施し、電磁鋼板同士を電気的に絶縁し、渦電流が増大することを抑制している。さらに、電磁鋼板のＳｉの含有量を高め、電磁鋼板自体の電気抵抗を高くすることで、同じく渦電流発生を抑制している。例えば、電動機に用いる無方向性電磁鋼板のうち、高位グレード電磁鋼板では、２ｗｔ％から３ｗｔ％程度のＳｉを添加し、中低位グレード電磁鋼板では、１ｗｔ％程度のＳｉを添加している。近年では、Ｓｉの添加量を６ｗｔ％から７ｗｔ％程度まで高めた電磁鋼板も開発されている。【０００３】
一方、永久磁石部を具備する回転子の側の回転子ヨーク（回転子磁心）にも、電磁鋼板が多用されている。なお、電磁鋼板を固定子及び回転子に用いるに際しては、主に工業的生産における大量生産の観点及び工業的生産における経営的視点から、固定子及び回転子にはいずれも同じ品種・材質の電磁鋼板を採用するケースが殆どである。【０００４】
電動機要素の回転駆動の動作状態に不具合な動作を生じない限り、固定子及び回転子がいずれも同じ品種・材質の電磁鋼板であっても、特に支障となることは無い。【０００５】
しかし、何らかの要因によって、電動機要素の回転動作が停止する場合（以下、この回転動作が停止する態様を、モータロック、と表現する）、回転子の回転が止まった状態で固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加される場合がある。この逆磁界が回転子に搭載された永久磁石部の減磁を引き起こすことがある。モータロック時の状況を擬似的に再現する減磁試験を実施することによって、回転子に搭載された永久磁石部の減磁に起因する不具合現象の状態を確認することも行われる。【０００６】
モータロック時の逆磁界によって永久磁石部の減磁が生じる要因の一つは、以下のように考察される。すなわち、モータロック時には、回転駆動の止まった回転子が、固定子からの回転磁界の中に位置する。そして、回転子の永久磁石部も、回転磁界の中に位置する。この回転磁界が、回転子の永久磁石部を減磁する方向へ作用する状態が起き得る。一方、回転子の磁心に用いる電磁鋼板は、絶縁被膜を有し、且つＳｉを高含有するため、電磁鋼板の電気抵抗率は銅などの電気抵抗率に比べて大きな値である。電磁誘導によって生じる電磁鋼板の渦電流は僅かなものである。したがって、固定子からの回転磁界によって回転子の電磁鋼板に生じる渦電流は僅かである。固定子からの回転磁界は、渦電流による磁界で相殺されることもなく、回転子の内部に位置する永久磁石部へ達する。回転磁界は、永久磁石部を減磁するほどの強い逆磁界として作用する場合も起き得る。例えば、図１０に示すように、逆磁界（矢印１６）は、固定子から実質的な径方向に回転子２に流入する。このため、回転子２の外周部に位置するボンド磁石部１０の磁化方向１０ａが逆磁界と逆方向（矢印１６の方向と実質的な逆方向）であると、ボンド磁石部１０が減磁することがある。減磁したボンド磁石部１０は、再度着磁をしなければ、もとの残留磁束密度に回復することはなく、ボンド磁石部１０からの磁束量は減磁によって減少したままとなる。よって、電動機要素は初期の特性よりも劣化した特性を示す。【０００７】
このように、電磁鋼板の渦電流による損失の低減のために施されたＳｉ含有量が比較的に多量であること、及び、電磁鋼板同士を電気的に絶縁する絶縁被膜などは、渦電流の発生を抑制することから、モータロック時の逆磁界による永久磁石部の減磁という現象の抑制は、できない。【０００８】
なお、一般的に、電動機及び電動機要素の永久磁石部には、安全率を高める技術思想の観点から、高い保磁力を有する希土類焼結磁石等を搭載することで、モータロック時の逆磁界による永久磁石部の減磁を抑制するケースが多い。しかし、経済性が、課題となる。【０００９】
例えば、回転子に搭載される永久磁石部にＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い保磁力の磁石を採用する場合は、高い保磁力が有効に作用する。したがって、モータロックが生じた場合でも、逆磁界による永久磁石部の減磁は稀である。つまり、永久磁石部にＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い保磁力の磁石を採用するだけで、減磁に対しての考察を要しない高水準の電動機及び電動機要素が実現可能である。【００１０】
一方、回転子に搭載する永久磁石部にボンド磁石を採用する場合においては、ボンド磁石の保磁力がＮｄＦｅＢ焼結磁石等の磁石よりも劣る。このため、ヨーク部の電磁鋼板の材質、回転子の構造など、ボンド磁石の減磁に関する詳細な考察を要する。なお、ボンド磁石は、ＮｄＦｅＢ焼結磁石等の焼結磁石に比べて、ボンド磁石自体の形状、及び、回転子への配置に関して、自由度に富む。したがって、何らか新規な構成の回転子の想起が期待される。【００１１】
ちなみに、表面磁石型の回転子を採用する電動機要素の場合は、高速回転時の磁石飛散防止のために設ける保護管が、前述の固定子からの回転磁界を渦電流による磁界によって相殺し、磁石の減磁を抑制する機能を果たすことを考察し得る。【００１２】
例えば、非磁性材料の筒状の保護管を回転子の最外周に設置し、高速回転時の磁石飛散を防止する。保護管を特に非磁性材料とするのは、回転子に具備する磁石からの磁束が固定子の側へ鎖交するのを妨げないためである。もし、磁性材料を保護管にした場合では、回転子の磁石からの磁束は、透磁率の高い保護管内を通り、隣接の磁極の側へ分岐する割合が高くなる。よって、固定子の側と鎖交する磁束は減少し、電動機要素の効率の低下を招く。【００１３】
例えば、磁石飛散防止に加え、渦電流損失による電動機の効率の低下を抑制することを意図する場合は、回転子の中央部には、飛散防止の保護管を設けず、上下端のみ飛散防止機能を図る構成も想起し得る。すなわち、保護管があると固定子から発生される交流磁界が保護管にて減衰される。したがって、保護管を設けないことで、電動機要素効率を低下させることを回避可能である。【００１４】
なお、上述の技術思想を示す先行技術文献は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などがある。他に同様の内容の文献が多々見られる。【００１５】
近年においては、電動機要素の性能向上に寄与する新規なボンド磁石の開発が盛んである。この新規なボンド磁石の活用が希求されている。特に、この新規なボンド磁石の高性能化は、ボンド磁石（永久磁石）を回転子内部に埋設する永久磁石埋め込み（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ（ＩＰＭ））型の回転子への応用が望まれるところである。しかし、上述のとおり、電動機要素の回転駆動の動作状態が、停止する場合（所謂、モータロック）が生じると、回転子の回転が止まった状態となる。固定子からの回転磁界が回転子のボンド磁石に対しては、ボンド磁石の着磁状態を減磁させる逆磁界として印加される場合も起き得る。また、従来技術を踏襲した回転子の構成のままでは、回転子に搭載するボンド磁石の保磁力を多少高めたとしても、ＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い値の保磁力には到底及ばず、ボンド磁石の減磁を解消することは難しいものと考察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２５９３０４号公報
【特許文献２】特開２００９−９５２００号公報
【特許文献３】特開２０００−３１２４４７号公報
【特許文献４】特開平１０−３０４６１０号公報
【発明の概要】
【００１７】
そこで、本発明の目的は、回転子内部にボンド磁石を配置する構成において、電動機要素の減磁に対する耐性向上を図った新規な構成の電動機要素及び電動機を提供することを目的とする。
【００１８】
上述の目的を達成するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。その詳細を下記に述べる。
【００１９】
本発明は、固定子と、複数の磁極を有する回転子と、を含む電動機要素である。回転子は、磁気的突極性を有する構成を含む。磁気的突極性を有する構成は、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部を含み、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部、又はボンド磁石部とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心と、回転子の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸とし、ｄ軸に対して電気角で９０度ずれ、且つ回転子の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸として、ｑ軸に対して近接の箇所に位置するボンド磁石部の要部であるボンド磁石部要部における磁化方向は、磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、ｑ軸との交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。この一つの角は、ｑ軸に含まれる線分のうちの、交点と回転子の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向仮想延長直線と、によって挟まれる角部である。角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である。
【００２０】
本発明の構成によれば、モータロック時に固定子の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子の実質的に径方向に流入（出）することに対して、ボンド磁石部の要部の磁化方向を所定の角度とすることによって、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。したがって、モータロック時に固定子の側から発生した磁界が作用しても、特性の劣化を抑制可能な埋め込み磁石型回転子を含む電動機要素、電動機、電気機器等を提供することが可能である。よって、産業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の電動機要素の構造例を示す断面図。
【図２】実施の形態１の電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図。
【図３】実施の形態１の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図。
【図４Ａ】実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様１を示す図。
【図４Ｂ】実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様２を示す図。
【図５】実施の形態１における誘起電圧のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図６】実施の形態２の電動機要素の構造例を示す斜視図。
【図７】実施の形態２の電動機要素を回転軸方向から見た平面図。
【図８】実施の形態２におけるボンド磁石部要部の磁化方向を示す図。
【図９】実施の形態２の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図。
【図１０】従来例の一例として示す埋め込み磁石型回転子の磁化方向を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の電動機要素の構造例を示す断面図である。図２は、本実施の形態の電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図である。図１に示す電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、６極９スロットの集中巻の構成である。電動機要素は、９つのティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子１と、磁気的突極性を有する６つの磁極部を具備する回転子２とを有する。
【００２４】
本発明における電動機要素の構成は、これに限定されない。図１においては、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など種々の巻線の態様を採用可能である。
【００２５】
巻装体６は、例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態における電動機要素１４は、実質的に円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有する。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられる。シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で回転子２とシャフトとが固定される。なお、シャフトの両端部は、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図１においては、シャフト及び軸受については、自明な内容であり、図示していない。
【００２７】
固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４、及び、ヨーク部４の内側に延出するティース部５を有する固定子１のコア７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ８を設ける。回転子２は、円柱状の回転子２のコア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては６つ）形成された配置孔１１の各々にボンド磁石部１０を、具備する。なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものが用いられる。固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体によって構成される。電磁鋼板を打ち抜き加工し、ヨーク部と、ティース部とを含む固定子コアシートを形成し、複数枚の固定子コアシートを積層して、固定子１のコア７である電磁鋼板の積層体を構成する。電磁鋼板は、主成分として、Ｆｅ及びＳｉを含み、副成分としては特に限定されない。電磁鋼板の成分には、特定し得ない不可避不純物が含まれる。電磁鋼板の表面は、絶縁性の被膜を具備する。電磁鋼板に相当するものとして、例えば、固定子１のコア７には、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いてもよい。なお、３５Ｈ３００の厚み寸法は、０．３５ｍｍである。
【００２８】
図４Ａは、実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様１を示す図である。図４Ｂは、実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様２を示す図である。本実施の形態においては、回転子２のコア９に、固定子１のコア７に用いられる３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用しても良い。後述するように、回転子２のコア９に、３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用する場合においても、ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度の範囲とすることによって、ボンド磁石部１０の減磁を抑制可能である。モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって作用し、この逆磁界が回転子２の実質的な径方向から流入してボンド磁石部１０に減磁を生じさせる現象を抑制可能とする。モータロック時の固定子１の側から発生した磁界の方向と、ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａとは、互いの方向が逆方向で向き合うことは無く、相違しているため、ボンド磁石部１０の減磁は抑制されるものと考察される。
【００２９】
ボンド磁石部１０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末、又はこれらの混合物などから適宜選択される。ボンド磁石部１０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、実質的なＶ字状の形状の場合を示すが、この形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｕ字状、円弧状など、電動機要素の仕様に適した態様が適宜選択される。
【００３０】
本実施の形態における回転子２の体格であるが、回転子２の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である。回転子２の回転軸の長手方向の長さ寸法（円柱形状の長さ寸法）は、１５ｍｍから６０ｍｍの範囲である。このような回転子２の体格の場合においては、回転子２の回転軸に対して垂直方向の断面におけるボンド磁石部１０の厚み寸法は少なくとも２ｍｍ程度を要する。なお、固定子１の体格は、回転子２の体格に応じて選択する。
【００３１】
ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度とするときの、ボンド磁石部１０におけるボンド磁石部要部１０ｃが占める範囲は以下である。回転子２の直径を６０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径２０ｍｍ程度までであることが好ましい。回転子２の直径を３０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径１０ｍｍ程度までであることが好ましい。
【００３２】
上述のとおり、本実施の形態における電動機要素１４は、少なくとも固定子１と、複数の磁極を有する回転子２と、を含む。回転子２は、磁気的突極性を有する構成を含む。この磁気的突極性を有する構成は、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちの、マグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分にボンド磁石部１０を含み、且つ複数のｑ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分にボンド磁石部１０又はボンド磁石部１０とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心の各々毎と、回転子２の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸２ｄとし、ｄ軸２ｄの各々に対して、電気角で９０度ずれ且つ回転子２の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸２ｑとして、ｑ軸２ｑの各々毎に対して近接する位置に配置されるボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃにおける磁化方向１０ａは、磁化方向１０ａの磁化方向仮想延長直線１０ｂと、ｑ軸２ｑとの交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。一つの角は、ｑ軸２ｑに含む線分のうちの、交点と回転子２の外周との間のｑ軸線分２ｒと、磁化方向仮想延長直線１０ｂと、によって挟まれる角部である。角部の角度θは、３０度から１５０度の範囲である。
【００３３】
本実施の形態の電動機要素において、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子２の実質的な径方向から流入して、ボンド磁石部１０が減磁する現象に対して、この現象（減磁）を抑制可能であることを確認した。その確認方法とその結果を以下に記す。確認方法は、有限要素法による磁界の数値解析を用いた。この数値解析においては、まず、減磁していない状態のボンド磁石部を有する回転子２を具備する電動機要素について、誘起電圧を算出する。次に、固定子１の巻装体として構成した三相コイルのうち一相から他の二相に直流の減磁電流を通電した状態で、回転子２を１回だけ回転させる。その後、再度、誘起電圧を算出する。この減磁電流の通電前後における誘起電圧の変化（低下率）を求め、減磁率と定義する。その結果をグラフ化したものを図５に示す。図５は、実施の形態１における誘起電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００３４】
なお、上記の数値解析における逆磁界の値は、逆磁界の方向と、ボンド磁石部１０の磁化方向磁界の方向と、が逆方向で互いに向き合うときに、ボンド磁石部１０に減磁が生じる程度の磁界の値である。上記の数値解析における逆磁界の値は、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも２割程増した値として、数値解析を行った。本実施の形態に用いるボンド磁石の磁気特性として、保持力Ｈｃｊは、８５０［ｋＡ／ｍ］程度である。残留磁束密度Ｂｒは、６３０［ｍＴ］程度である。密度は、５．０［Ｍｇ／ｍ３］程度である。
【００３５】
ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａは、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θと等しい。この角度θを、１０度から１７０度まで変化させて、誘起電圧の低下率を数値解析によって求めた。図５に示す結果は、図４Ａに示す磁化方向１０ａである角度θが、３０度から１５０度の範囲では、減磁率は１％を下回り、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３６】
ボンド磁石部１０の要部の磁化方向１０ａの角度θは、図４Ａ（態様１）に示すように、ボンド磁石部１０の要部の各部分の全てで実質的に一定の角度とすることが好ましい。また、図４Ｂ（態様２）に示すように、ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの各部分毎に磁化方向１０ａの角度θ１、角度θ２〜角度θｎ（ｎは３以上の自然数）と多少相違し、ある程度の角度幅内で分散しても良い。
【００３７】
磁化方向１０ａである角度θと、減磁率との関係は、図５に示すとおりである。磁化方向１０ａである角度θを３０度とすると、減磁率は約１％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３８】
磁化方向１０ａである角度θを４０度とすると、減磁率は約０．７５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３９】
磁化方向１０ａである角度θを５０度とすると、減磁率は約０．６％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４０】
磁化方向１０ａである角度θを６０度とすると、減磁率は約０．５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４１】
磁化方向１０ａである角度θを７０度とすると、減磁率は約０．４％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４２】
磁化方向１０ａである角度θを８０度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４３】
磁化方向１０ａである角度θを９０度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４４】
磁化方向１０ａである角度θを１００度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４５】
磁化方向１０ａである角度θを１１０度とすると、減磁率は約０．３％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４６】
磁化方向１０ａである角度θを１２０度とすると、減磁率は約０．４５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４７】
磁化方向１０ａである角度θを１３０度とすると、減磁率は約０．６５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４８】
磁化方向１０ａである角度θを１４０度とすると、減磁率は約０．７５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４９】
磁化方向１０ａである角度θを１５０度とすると、減磁率は約１％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５０】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１５０度とすると、減磁率は約１％を下回る値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５１】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から９０度とすると、減磁率は約１％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５２】
磁化方向１０ａである角度θを４０度から９０度とすると、減磁率は約０．７５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５３】
磁化方向１０ａである角度θを５０度から９０度とすると、減磁率は約０．６％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５４】
磁化方向１０ａである角度θを６０度から９０度とすると、減磁率は約０．５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５５】
磁化方向１０ａである角度θを７０度から９０度とすると、減磁率は約０．４％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５６】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１１０度とすると、減磁率は約１％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５７】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１３０度とすると、減磁率は約１％又は約０．６５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５８】
なお、上述のとおり、数値解析の結果は、逆磁界の値としては、逆磁界の方向と、ボンド磁石部１０の磁化方向磁界の方向と、が逆方向で互いに向き合うときに、ボンド磁石部１０に減磁が生じる程度の磁界の値として、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも２割程増した値とし、数値解析を行った。また、本実施の形態に用いるボンド磁石の磁気特性は、等方性の磁気特性である。保持力Ｈｃｊは、８５０［ｋＡ／ｍ］程度である。残留磁束密度Ｂｒは、６３０［ｍＴ］程度である。密度は、５．０［Ｍｇ／ｍ３］程度のものを用いるとして数値解析を行った。
【００５９】
なお、仮に、逆磁界の値が、例えば、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも、１０倍〜１００倍程度の非常に過大な値であれば、ボンド磁石は減磁を越して、消磁に近い状態、または、逆磁界の方向と同方向の磁化方向に着磁（磁化）される状態に至る。このことは、説明するに及ばず自明なことである。
【００６０】
また、本実施の形態における回転子２の極数は６であるが、２ｎ倍（ｎは自然数）であれば本実施の形態は適用可能である。
【００６１】
なお、図５は、回転子２に、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いた場合の結果である。回転子２に、他の種類の電磁鋼板または鋼材を用いた場合でも、ほぼ同様の傾向を示し、大きく相違することは無い。したがって、本実施の形態の結果を援用できることは言うまでもない。
【００６２】
本実施の形態における電動機要素においては、回転子２は磁気的突極性を有している。図１に示すように、矢印１２の横切る回転子２の部位は、ｄ軸磁束通路構成部であり、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させる。矢印１３の横切る回転子２の部位は、ｑ軸磁束通路構成部であり、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちの、リラクタンストルクを発生させる。ｄ軸磁束通路構成部及びｑ軸磁束通路構成部は、少なくともボンド磁石部及び鋼板のどちらか一方の積層体を含む。
【００６３】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。本実施の形態における構成によれば、鋼板のＳｉ含有量を僅かな量にしたことから、鋼板の電気伝導率は電磁鋼板の電気伝導率よりも小さい。外部からの逆磁界による電磁誘導によって生じる鋼板の渦電流は、電磁鋼板における渦電流よりも大きな値を示す。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６４】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、絶縁被膜を有しない鋼板である。つまり、回転子２のコアを鋼板の積層体として構成することによって、鋼板の素地面同士が接する。また、鋼板には、鋼板の素地面同士の電気的導通を高める導電性材料を塗布してもよい。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６５】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板である。なお、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が、鋼板の厚み寸法を増すことにより、回転子２の外周付近における渦電流を更に多く生じさせて、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。電磁鋼板の場合は、その厚み寸法を、０．５ｍｍ程度としても良い。本実施の形態における電動機要素に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度としても良い。例えば、鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度として、５０Ｈ４７０、５０Ｈ４００又は５０Ｈ３５０と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６６】
なお、鋼板の素地面には、自然酸化による酸化膜が不可避的に生じる。したがって、本実施の形態における電動機要素は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む。また、鋼板の素地面に不可避的に生じる自然酸化による酸化膜を抑制することを意図して、回転子２の表面の少なくとも一部は、回転子２の表面を覆う被膜を具備しても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６７】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態のまま、固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図３に模式的に示す。図３は、実施の形態１の電動機要素のモータロック時において、固定子１からの回転磁界が回転子２へ逆磁界として印加された状態を示す説明図である。図３に示す矢印１５は、上述の逆磁界を模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界である。このため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁する場合も起こり得る。このため、従来から継続的に問題として認識されていた。
【００６８】
本実施の形態における、鋼板又は電磁鋼板を使用した電動機要素のコア（固定子１のコア及び回転子２のコア）の製造方法は、次の通りである。金属材料等の製造メーカから供給されたロール状の鋼板又は電磁鋼板を、巻き出し機によってプレス機へ送る。鋼板又は電磁鋼板は、プレス機に設置された金型によって、所定の軸方向断面形状のコアシートに打ち抜かれる。このコアシートを積層して一体化することで、コア（鋼板又は電磁鋼板からの加工品であるコアシートを積層して構成する積層体）を形成する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態の電動機要素１４は、固定子１と、複数の磁極を有する回転子２と、を含む。回転子２は、磁気的突極性を有する構成を含む。磁気的突極性を有する構成は、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部１０を含み、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部１０、又はボンド磁石部１０とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心と、回転子２の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸２ｄとし、ｄ軸２ｄに対して電気角で９０度ずれ、且つ回転子２の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸２ｑとして、ｑ軸２ｑに対して近接の箇所に位置するボンド磁石部１０の要部であるボンド磁石部要部１０ｃにおける磁化方向は、磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、ｑ軸２ｑとの交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。一つの角は、ｑ軸２ｑに含まれる線分のうちの、交点と回転子２の外周との間のｑ軸線分２ｒと、磁化方向仮想延長直線１０ｂと、によって挟まれる角部である。角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である。
【００７０】
これにより、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子２の実質的な径方向に流入（出）することに対して、ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを所定の角度とすることによって、ボンド磁石部１０の減磁を抑制可能である。したがって、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が作用しても、特性の劣化を抑制可能な埋め込み磁石型回転子を含む電動機要素、電動機、電気機器等を提供することが可能である。よって、産業的価値の大なるものである。
【００７１】
角度が、３０度から９０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７２】
角度が、４０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７３】
角度が、５０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７４】
角度が、６０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７５】
角度が、７０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７６】
角度が、３０度から１１０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７７】
角度が、３０度から１３０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７８】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、Ｖ字状の形状であってもよい。
【００７９】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、Ｕ字状の形状であってもよい。
【００８０】
回転子２の転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、円弧状の形状であってもよい。
【００８１】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部１０の厚み寸法の下限値は２ｍｍであることが好ましい。
【００８２】
回転子の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００８３】
複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分、及び、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分は、複数枚の鋼板を積層する積層体を含み、鋼板の成分は、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでもよい。
【００８４】
回転子２が含む積層体は、鋼板の素地面同士が接する構成を含んでもよい。
【００８５】
回転子２が含む積層体は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含んでもよい。
【００８６】
回転子２が含む積層体は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板を含んでもよい。
【００８７】
回転子２が、回転子２の表面を覆う被膜を具備してもよい。
【００８８】
また、電動機要素１４の固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４と、ヨーク部４の内側に延出する複数のティース部５とを有する固定子１のコア７と、複数のティース部５の各々に巻装する絶縁電線の巻装体６とを含み、固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体を含んでもよい。
【００８９】
また、本実施の形態の電動機は、電動機要素と、電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む。これにより、信頼性の高い電動機が提供される。
【００９０】
また、本実施の形態の装置は、電動機要素と、電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機、を搭載する。これにより、信頼性の高い装置が提供される。
【００９１】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態の電動機要素の構造例を示す斜視図である。図７は、本実施の形態の電動機要素を回転軸方向から見た平面図である。図６及び図７に示す本実施の形態の電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、１０極１２スロットの集中巻の構成である。電動機要素は、１２箇所のティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子１と、磁気的突極性を有する１０箇所の磁極部を具備する回転子２とを有する。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００９２】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態で固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図６に模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界であるため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁することが従来から問題として認識されていた。
【００９３】
なお、図６及び図７は、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。巻装体６は、例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など、種々の巻線の態様を採用可能である。
【００９４】
巻装体６は、例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。また、本実施の形態における回転子２の極数は１０であるが、２ｎ倍（ｎは自然数）であれば、本発明は適用可能である。
【００９５】
図６及び図７に示すように、本実施の形態における電動機要素１４は、実質的に円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有する。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられる。シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で、回転子２とシャフトとが固定される。なお、シャフトの両端部は、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図６及び図７においては、シャフト及び軸受については、自明なものであり、図示していない。
【００９６】
固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４、及び、ヨーク部４の内側に延出するティース部５を有する固定子１のコア７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ（図示省略）を設ける。回転子２は、円柱状の回転子２のコア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては１０箇所）形成された配置孔１１の各々にボンド磁石部２０を、具備する。なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものが用いられる。固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体によって構成される。電磁鋼板を打ち抜き加工し、ヨーク部とティース部とを含む固定子コアシートを形成し、複数枚の固定子コアシートを積層して、固定子１のコア７である電磁鋼板の積層体を構成する。電磁鋼板は、主成分として、Ｆｅ及びＳｉを含み、副成分としては特に限定されない。電磁鋼板の成分には、特定し得ない不可避不純物が含まれる。電磁鋼板の表面は、絶縁性の被膜を具備する。上記に相当するものとして、例えば、固定子１のコア７には、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いてもよい。なお、３５Ｈ３００の厚み寸法は、０．３５ｍｍである。
【００９７】
図８は、実施の形態２におけるボンド磁石部要部の磁化方向を示す図である。本実施の形態においては、回転子２のコア９に、固定子１のコア７に用いられる３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用しても良い。上述のとおり、回転子２のコア９に、３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用する場合においても、ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃの磁化方向２０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向２０ａの仮想延長直線２０ｂと、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度の範囲とすることによって、ボンド磁石部２０の減磁を抑制可能である。モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって作用し、この逆磁界が回転子２の実質的な径方向から流入してボンド磁石部２０に減磁を生じさせる現象を抑制可能とする。モータロック時の固定子１の側から発生した磁界の方向と、ボンド磁石部２０の要部の磁化方向２０ａとは、互いの方向が逆方向で向き合うことは無く、相違しているため、ボンド磁石部２０の減磁は抑制されるものと考察される。
【００９８】
ボンド磁石部２０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末、又はこれらの混合物などから適宜選択される。ボンド磁石部２０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、実質的な円弧形状の場合を示すが、この形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｖ字形など、電動機要素の仕様に適した態様が適宜選択される。
【００９９】
本実施の形態における回転子２の体格であるが、回転子２の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である。回転子２の回転軸の長手方向の長さ寸法（円柱形状の長さ寸法）は、１５ｍｍから６０ｍｍの範囲である。このような回転子２の体格の場合においては、回転子２の回転軸に対して垂直方向の断面におけるボンド磁石部２０の厚み寸法は少なくとも２ｍｍ程度を要する。なお、固定子１の体格は、回転子２の体格に応じて選択される。
【０１００】
ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃの磁化方向２０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向２０ａの仮想延長直線２０ｂと、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度とするときの、ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃが占める範囲は以下である。回転子２の直径を６０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径２０ｍｍ程度までであることが好ましい。回転子２の直径を３０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径１０ｍｍ程度までであることが好ましい。
【０１０１】
また、本実施の形態における電動機要素においては、回転子２は、磁気的突極性を有しており、マグネットトルクを発生するｄ軸磁束通路構成部と、リラクタンストルクを発生するｑ軸磁束通路構成部とを含む。これらのｄ軸磁束通路構成部及びｑ軸磁束通路構成部は、少なくともボンド磁石部及び鋼板のどちらかの積層体を含む。
【０１０２】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。本実施の形態における構成によれば、鋼板のＳｉ含有量を僅かな量にしたことから、鋼板の電気伝導率は電磁鋼板の電気伝導率よりも小さい。外部からの逆磁界による電磁誘導によって生じる鋼板の渦電流は、電磁鋼板における渦電流よりも大きな値を示す。外部からの逆磁界は、この回転子２の外周付近における渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０３】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、絶縁被膜を有しない鋼板である。つまり、回転子２のコアを鋼板の積層体として構成することによって、鋼板の素地面同士が接する。また、鋼板には、鋼板の素地面同士の電気的導通を高める導電性材料を塗布してもよい。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０４】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板である。なお、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が、鋼板の厚み寸法を増すことにより、回転子２の外周付近における渦電流を更に多く生じさせて、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。電磁鋼板の場合は、その厚み寸法を、０．５ｍｍ程度としても良い。本実施の形態における電動機要素に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度としても良い。例えば、鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度として、５０Ｈ４７０、５０Ｈ４００又は５０Ｈ３５０と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０５】
なお、鋼板の素地面には、自然酸化による酸化膜が不可避的に生じる。したがって、本実施の形態における電動機要素は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む。また、鋼板の素地面に不可避的に生じる自然酸化による酸化膜を抑制することを意図して、回転子２の表面の少なくとも一部に、回転子２の表面を覆う被膜を具備しても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０６】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態で固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図９に模式的に示す。図９は、本実施の形態の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図である。図９に示す矢印１５は、上述の逆磁界を模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界である。このため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁する場合も起こり得る。このため、従来から問題として認識されていた。
【０１０７】
なお、本実施の形態における、鋼板又は電磁鋼板を使用した電動機要素のコア（固定子１のコア及び回転子２のコア）の製造方法は、以下である。金属材料等の製造メーカから供給されたロール状の鋼板又は電磁鋼板を、巻き出し機によってプレス機へ送る。鋼板又は電磁鋼板は、プレス機に設置された金型によって所定の軸方向断面形状のコアシートに打ち抜かれる。このコアシートを積層して一体化することで、コア（鋼板又は電磁鋼板からの加工品であるコアシートを積層して構成する積層体をコアと称する）を形成する。
【０１０８】
上述のとおり、モータロック時には、固定子１の側からの磁界が回転子２に達すると、回転子２の外周付近で、固定子１からの磁界に対する渦電流をより多く生じる。この渦電流による磁界は、外部からの磁界を打ち消す方向に作用する。この結果、外部からの磁界である固定子１からの磁界は、回転子２の外周付近で打ち消され、固定子１からの磁界が影響する回転子２の内部の領域は僅かなものとなり、ボンド磁石部へ作用する磁束の量も減らすことが可能となる。したがって、ボンド磁石部の減磁は、抑制可能なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、電動機要素及び電動機の回転子に含むボンド磁石部への逆磁界の印加による減磁を抑制する。したがって、本発明は、信頼性を高めた電動機及び電動機要素を提供可能とする。
【符号の説明】
【０１１０】
１  固定子
２  回転子
２ｄ  ｄ軸
２ｑ  ｑ軸
２ｒ  ｑ軸線分
３  シャフト孔
４  ヨーク部
５  ティース部
６  巻装体
７  コア
８  インシュレータ
９  コア
１０  ボンド磁石部
１０ａ  磁化方向
１０ｂ  磁化方向仮想延長直線
１０ｃ  ボンド磁石部要部
１１  配置孔
１２  矢印
１３  矢印
１４  電動機要素
１５  矢印
１６  矢印
２０  ボンド磁石部
２０ａ  磁化方向
２０ｂ  仮想延長直線
２０ｃ  ボンド磁石部要部
θ  角度
θ１  角度
θ２  角度
θｎ  角度
【図１】
2018198866.tif 000003
【図２】
2018198866.tif 000004
【図３】
2018198866.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月5日(2019.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機要素、電動機要素を含む電動機及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気機器等に搭載する電動機要素の固定子の固定子ヨーク（固定子磁心）には、電磁鋼板が多用されている。この固定子ヨーク（固定子磁心）に用いる電磁鋼板は、電動機要素の効率を高めるため、磁気損失が低損失な特性を有する。例えば、電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に被膜を施し、電磁鋼板同士を電気的に絶縁し、渦電流が増大することを抑制している。さらに、電磁鋼板のＳｉの含有量を高め、電磁鋼板自体の電気抵抗を高くすることで、同じく渦電流発生を抑制している。例えば、電動機に用いる無方向性電磁鋼板のうち、高位グレード電磁鋼板では、２ｗｔ％から３ｗｔ％程度のＳｉを添加し、中低位グレード電磁鋼板では、１ｗｔ％程度のＳｉを添加している。近年では、Ｓｉの添加量を６ｗｔ％から７ｗｔ％程度まで高めた電磁鋼板も開発されている。
【０００３】
一方、永久磁石部を具備する回転子の側の回転子ヨーク（回転子磁心）にも、電磁鋼板が多用されている。なお、電磁鋼板を固定子及び回転子に用いるに際しては、主に工業的生産における大量生産の観点及び工業的生産における経営的視点から、固定子及び回転子にはいずれも同じ品種・材質の電磁鋼板を採用するケースが殆どである。
【０００４】
電動機要素の回転駆動の動作状態に不具合な動作を生じない限り、固定子及び回転子がいずれも同じ品種・材質の電磁鋼板であっても、特に支障となることは無い。
【０００５】
しかし、何らかの要因によって、電動機要素の回転動作が停止する場合（以下、この回転動作が停止する態様を、モータロック、と表現する）、回転子の回転が止まった状態で固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加される場合がある。この逆磁界が回転子に搭載された永久磁石部の減磁を引き起こすことがある。モータロック時の状況を擬似的に再現する減磁試験を実施することによって、回転子に搭載された永久磁石部の減磁に起因する不具合現象の状態を確認することも行われる。
【０００６】
モータロック時の逆磁界によって永久磁石部の減磁が生じる要因の一つは、以下のように考察される。すなわち、モータロック時には、回転駆動の止まった回転子が、固定子からの回転磁界の中に位置する。そして、回転子の永久磁石部も、回転磁界の中に位置する。この回転磁界が、回転子の永久磁石部を減磁する方向へ作用する状態が起き得る。一方、回転子の磁心に用いる電磁鋼板は、絶縁被膜を有し、且つＳｉを高含有するため、電磁鋼板の電気抵抗率は銅などの電気抵抗率に比べて大きな値である。電磁誘導によって生じる電磁鋼板の渦電流は僅かなものである。したがって、固定子からの回転磁界によって回転子の電磁鋼板に生じる渦電流は僅かである。固定子からの回転磁界は、渦電流による磁界で相殺されることもなく、回転子の内部に位置する永久磁石部へ達する。回転磁界は、永久磁石部を減磁するほどの強い逆磁界として作用する場合も起き得る。例えば、図１０に示すように、逆磁界（矢印１６）は、固定子から実質的な径方向に回転子２に流入する。このため、回転子２の外周部に位置するボンド磁石部１０の磁化方向１０ａが逆磁界と逆方向（矢印１６の方向と実質的な逆方向）であると、ボンド磁石部１０が減磁することがある。減磁したボンド磁石部１０は、再度着磁をしなければ、もとの残留磁束密度に回復することはなく、ボンド磁石部１０からの磁束量は減磁によって減少したままとなる。よって、電動機要素は初期の特性よりも劣化した特性を示す。
【０００７】
このように、電磁鋼板の渦電流による損失の低減のために施されたＳｉ含有量が比較的に多量であること、及び、電磁鋼板同士を電気的に絶縁する絶縁被膜などは、渦電流の発生を抑制することから、モータロック時の逆磁界による永久磁石部の減磁という現象の抑制は、できない。
【０００８】
なお、一般的に、電動機及び電動機要素の永久磁石部には、安全率を高める技術思想の観点から、高い保磁力を有する希土類焼結磁石等を搭載することで、モータロック時の逆磁界による永久磁石部の減磁を抑制するケースが多い。しかし、経済性が、課題となる。
【０００９】
例えば、回転子に搭載される永久磁石部にＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い保磁力の磁石を採用する場合は、高い保磁力が有効に作用する。したがって、モータロックが生じた場合でも、逆磁界による永久磁石部の減磁は稀である。つまり、永久磁石部にＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い保磁力の磁石を採用するだけで、減磁に対しての考察を要しない高水準の電動機及び電動機要素が実現可能である。
【００１０】
一方、回転子に搭載する永久磁石部にボンド磁石を採用する場合においては、ボンド磁石の保磁力がＮｄＦｅＢ焼結磁石等の磁石よりも劣る。このため、ヨーク部の電磁鋼板の材質、回転子の構造など、ボンド磁石の減磁に関する詳細な考察を要する。なお、ボンド磁石は、ＮｄＦｅＢ焼結磁石等の焼結磁石に比べて、ボンド磁石自体の形状、及び、回転子への配置に関して、自由度に富む。したがって、何らか新規な構成の回転子の想起が期待される。
【００１１】
ちなみに、表面磁石型の回転子を採用する電動機要素の場合は、高速回転時の磁石飛散防止のために設ける保護管が、前述の固定子からの回転磁界を渦電流による磁界によって相殺し、磁石の減磁を抑制する機能を果たすことを考察し得る。
【００１２】
例えば、非磁性材料の筒状の保護管を回転子の最外周に設置し、高速回転時の磁石飛散を防止する。保護管を特に非磁性材料とするのは、回転子に具備する磁石からの磁束が固定子の側へ鎖交するのを妨げないためである。もし、磁性材料を保護管にした場合では、回転子の磁石からの磁束は、透磁率の高い保護管内を通り、隣接の磁極の側へ分岐する割合が高くなる。よって、固定子の側と鎖交する磁束は減少し、電動機要素の効率の低下を招く。
【００１３】
例えば、磁石飛散防止に加え、渦電流損失による電動機の効率の低下を抑制することを意図する場合は、回転子の中央部には、飛散防止の保護管を設けず、上下端のみ飛散防止機能を図る構成も想起し得る。すなわち、保護管があると固定子から発生される交流磁界が保護管にて減衰される。したがって、保護管を設けないことで、電動機要素効率を低下させることを回避可能である。
【００１４】
なお、上述の技術思想を示す先行技術文献は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などがある。他に同様の内容の文献が多々見られる。
【００１５】
近年においては、電動機要素の性能向上に寄与する新規なボンド磁石の開発が盛んである。この新規なボンド磁石の活用が希求されている。特に、この新規なボンド磁石の高性能化は、ボンド磁石（永久磁石）を回転子内部に埋設する永久磁石埋め込み（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ（ＩＰＭ））型の回転子への応用が望まれるところである。しかし、上述のとおり、電動機要素の回転駆動の動作状態が、停止する場合（所謂、モータロック）が生じると、回転子の回転が止まった状態となる。固定子からの回転磁界が回転子のボンド磁石に対しては、ボンド磁石の着磁状態を減磁させる逆磁界として印加される場合も起き得る。また、従来技術を踏襲した回転子の構成のままでは、回転子に搭載するボンド磁石の保磁力を多少高めたとしても、ＮｄＦｅＢ焼結磁石等の高い値の保磁力には到底及ばず、ボンド磁石の減磁を解消することは難しいものと考察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２５９３０４号公報
【特許文献２】特開２００９−９５２００号公報
【特許文献３】特開２０００−３１２４４７号公報
【特許文献４】特開平１０−３０４６１０号公報
【発明の概要】
【００１７】
そこで、本発明の目的は、回転子内部にボンド磁石を配置する構成において、電動機要素の減磁に対する耐性向上を図った新規な構成の電動機要素及び電動機を提供することを目的とする。
【００１８】
上述の目的を達成するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。その詳細を下記に述べる。
【００１９】
本発明は、固定子と、複数の磁極を有する回転子と、を含む電動機要素である。回転子は、磁気的突極性を有する構成を含む。磁気的突極性を有する構成は、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部を含み、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部、又はボンド磁石部とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心と、回転子の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸とし、ｄ軸に対して電気角で９０度ずれ、且つ回転子の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸として、ｑ軸に対して近接の箇所に位置するボンド磁石部の要部であるボンド磁石部要部における磁化方向は、磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、ｑ軸との交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。この一つの角は、ｑ軸に含まれる線分のうちの、交点と回転子の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向仮想延長直線と、によって挟まれる角部である。角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である。
【００２０】
本発明の構成によれば、モータロック時に固定子の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子の実質的に径方向に流入（出）することに対して、ボンド磁石部の要部の磁化方向を所定の角度とすることによって、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。したがって、モータロック時に固定子の側から発生した磁界が作用しても、特性の劣化を抑制可能な埋め込み磁石型回転子を含む電動機要素、電動機、電気機器等を提供することが可能である。よって、産業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の電動機要素の構造例を示す断面図。
【図２】実施の形態１の電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図。
【図３】実施の形態１の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図。
【図４Ａ】実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様１を示す図。
【図４Ｂ】実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様２を示す図。
【図５】実施の形態１における誘起電圧のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図６】実施の形態２の電動機要素の構造例を示す斜視図。
【図７】実施の形態２の電動機要素を回転軸方向から見た平面図。
【図８】実施の形態２におけるボンド磁石部要部の磁化方向を示す図。
【図９】実施の形態２の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図。
【図１０】従来例の一例として示す埋め込み磁石型回転子の磁化方向を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の電動機要素の構造例を示す断面図である。図２は、本実施の形態の電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図である。図１に示す電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、６極９スロットの集中巻の構成である。電動機要素は、９つのティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子１と、磁気的突極性を有する６つの磁極部を具備する回転子２とを有する。
【００２４】
本発明における電動機要素の構成は、これに限定されない。図１においては、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など種々の巻線の態様を採用可能である。
【００２５】
巻装体６は、例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態における電動機要素１４は、実質的に円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有する。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられる。シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で回転子２とシャフトとが固定される。なお、シャフトの両端部は、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図１においては、シャフト及び軸受については、自明な内容であり、図示していない。
【００２７】
固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４、及び、ヨーク部４の内側に延出するティース部５を有する固定子１のコア７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ８を設ける。回転子２は、円柱状の回転子２のコア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては６つ）形成された配置孔１１の各々にボンド磁石部１０を、具備する。なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものが用いられる。固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体によって構成される。電磁鋼板を打ち抜き加工し、ヨーク部と、ティース部とを含む固定子コアシートを形成し、複数枚の固定子コアシートを積層して、固定子１のコア７である電磁鋼板の積層体を構成する。電磁鋼板は、主成分として、Ｆｅ及びＳｉを含み、副成分としては特に限定されない。電磁鋼板の成分には、特定し得ない不可避不純物が含まれる。電磁鋼板の表面は、絶縁性の被膜を具備する。電磁鋼板に相当するものとして、例えば、固定子１のコア７には、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いてもよい。なお、３５Ｈ３００の厚み寸法は、０．３５ｍｍである。
【００２８】
図４Ａは、実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様１を示す図である。図４Ｂは、実施の形態１におけるボンド磁石部要部の磁化方向の態様２を示す図である。本実施の形態においては、回転子２のコア９に、固定子１のコア７に用いられる３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用しても良い。後述するように、回転子２のコア９に、３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用する場合においても、ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度の範囲とすることによって、ボンド磁石部１０の減磁を抑制可能である。モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって作用し、この逆磁界が回転子２の実質的な径方向から流入してボンド磁石部１０に減磁を生じさせる現象を抑制可能とする。モータロック時の固定子１の側から発生した磁界の方向と、ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａとは、互いの方向が逆方向で向き合うことは無く、相違しているため、ボンド磁石部１０の減磁は抑制されるものと考察される。
【００２９】
ボンド磁石部１０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末、又はこれらの混合物などから適宜選択される。ボンド磁石部１０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、実質的なＶ字状の形状の場合を示すが、この形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｕ字状、円弧状など、電動機要素の仕様に適した態様が適宜選択される。
【００３０】
本実施の形態における回転子２の体格であるが、回転子２の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である。回転子２の回転軸の長手方向の長さ寸法（円柱形状の長さ寸法）は、１５ｍｍから６０ｍｍの範囲である。このような回転子２の体格の場合においては、回転子２の回転軸に対して垂直方向の断面におけるボンド磁石部１０の厚み寸法は少なくとも２ｍｍ程度を要する。なお、固定子１の体格は、回転子２の体格に応じて選択する。
【００３１】
ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度とするときの、ボンド磁石部１０におけるボンド磁石部要部１０ｃが占める範囲は以下である。回転子２の直径を６０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径２０ｍｍ程度までであることが好ましい。回転子２の直径を３０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径１０ｍｍ程度までであることが好ましい。
【００３２】
上述のとおり、本実施の形態における電動機要素１４は、少なくとも固定子１と、複数の磁極を有する回転子２と、を含む。回転子２は、磁気的突極性を有する構成を含む。この磁気的突極性を有する構成は、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちの、マグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分にボンド磁石部１０を含み、且つ複数のｑ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分にボンド磁石部１０又はボンド磁石部１０とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心の各々毎と、回転子２の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸２ｄとし、ｄ軸２ｄの各々に対して、電気角で９０度ずれ且つ回転子２の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸２ｑとして、ｑ軸２ｑの各々毎に対して近接する位置に配置されるボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃにおける磁化方向１０ａは、磁化方向１０ａの磁化方向仮想延長直線１０ｂと、ｑ軸２ｑとの交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。一つの角は、ｑ軸２ｑに含む線分のうちの、交点と回転子２の外周との間のｑ軸線分２ｒと、磁化方向仮想延長直線１０ｂと、によって挟まれる角部である。角部の角度θは、３０度から１５０度の範囲である。
【００３３】
本実施の形態の電動機要素において、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子２の実質的な径方向から流入して、ボンド磁石部１０が減磁する現象に対して、この現象（減磁）を抑制可能であることを確認した。その確認方法とその結果を以下に記す。確認方法は、有限要素法による磁界の数値解析を用いた。この数値解析においては、まず、減磁していない状態のボンド磁石部を有する回転子２を具備する電動機要素について、誘起電圧を算出する。次に、固定子１の巻装体として構成した三相コイルのうち一相から他の二相に直流の減磁電流を通電した状態で、回転子２を１回だけ回転させる。その後、再度、誘起電圧を算出する。この減磁電流の通電前後における誘起電圧の変化（低下率）を求め、減磁率と定義する。その結果をグラフ化したものを図５に示す。図５は、実施の形態１における誘起電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００３４】
なお、上記の数値解析における逆磁界の値は、逆磁界の方向と、ボンド磁石部１０の磁化方向磁界の方向と、が逆方向で互いに向き合うときに、ボンド磁石部１０に減磁が生じる程度の磁界の値である。上記の数値解析における逆磁界の値は、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも２割程増した値として、数値解析を行った。本実施の形態に用いるボンド磁石の磁気特性として、保持力Ｈｃｊは、８５０［ｋＡ／ｍ］程度である。残留磁束密度Ｂｒは、６３０［ｍＴ］程度である。密度は、５．０［Ｍｇ／ｍ３］程度である。
【００３５】
ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａは、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向１０ａの仮想延長直線と、によって挟まれる角部の角度θと等しい。この角度θを、１０度から１７０度まで変化させて、誘起電圧の低下率を数値解析によって求めた。図５に示す結果は、図４Ａに示す磁化方向１０ａである角度θが、３０度から１５０度の範囲では、減磁率は１％を下回り、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３６】
ボンド磁石部１０の要部の磁化方向１０ａの角度θは、図４Ａ（態様１）に示すように、ボンド磁石部１０の要部の各部分の全てで実質的に一定の角度とすることが好ましい。また、図４Ｂ（態様２）に示すように、ボンド磁石部１０のボンド磁石部要部１０ｃの各部分毎に磁化方向１０ａの角度θ１、角度θ２〜角度θｎ（ｎは３以上の自然数）と多少相違し、ある程度の角度幅内で分散しても良い。
【００３７】
磁化方向１０ａである角度θと、減磁率との関係は、図５に示すとおりである。磁化方向１０ａである角度θを３０度とすると、減磁率は約１％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３８】
磁化方向１０ａである角度θを４０度とすると、減磁率は約０．７５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００３９】
磁化方向１０ａである角度θを５０度とすると、減磁率は約０．６％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４０】
磁化方向１０ａである角度θを６０度とすると、減磁率は約０．５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４１】
磁化方向１０ａである角度θを７０度とすると、減磁率は約０．４％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４２】
磁化方向１０ａである角度θを８０度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４３】
磁化方向１０ａである角度θを９０度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４４】
磁化方向１０ａである角度θを１００度とすると、減磁率は約０．２５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４５】
磁化方向１０ａである角度θを１１０度とすると、減磁率は約０．３％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４６】
磁化方向１０ａである角度θを１２０度とすると、減磁率は約０．４５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４７】
磁化方向１０ａである角度θを１３０度とすると、減磁率は約０．６５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４８】
磁化方向１０ａである角度θを１４０度とすると、減磁率は約０．７５％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００４９】
磁化方向１０ａである角度θを１５０度とすると、減磁率は約１％となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５０】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１５０度とすると、減磁率は約１％を下回る値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５１】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から９０度とすると、減磁率は約１％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５２】
磁化方向１０ａである角度θを４０度から９０度とすると、減磁率は約０．７５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５３】
磁化方向１０ａである角度θを５０度から９０度とすると、減磁率は約０．６％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５４】
磁化方向１０ａである角度θを６０度から９０度とすると、減磁率は約０．５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５５】
磁化方向１０ａである角度θを７０度から９０度とすると、減磁率は約０．４％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５６】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１１０度とすると、減磁率は約１％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５７】
磁化方向１０ａである角度θを３０度から１３０度とすると、減磁率は約１％又は約０．６５％から約０．２５％の範囲の値となり、減磁の影響は僅かであり、好ましい。
【００５８】
なお、上述のとおり、数値解析の結果は、逆磁界の値としては、逆磁界の方向と、ボンド磁石部１０の磁化方向磁界の方向と、が逆方向で互いに向き合うときに、ボンド磁石部１０に減磁が生じる程度の磁界の値として、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも２割程増した値とし、数値解析を行った。また、本実施の形態に用いるボンド磁石の磁気特性は、等方性の磁気特性である。保持力Ｈｃｊは、８５０［ｋＡ／ｍ］程度である。残留磁束密度Ｂｒは、６３０［ｍＴ］程度である。密度は、５．０［Ｍｇ／ｍ３］程度のものを用いるとして数値解析を行った。
【００５９】
なお、仮に、逆磁界の値が、例えば、ボンド磁石の保持力Ｈｃｊの値よりも、１０倍〜１００倍程度の非常に過大な値であれば、ボンド磁石は減磁を越して、消磁に近い状態、または、逆磁界の方向と同方向の磁化方向に着磁（磁化）される状態に至る。このことは、説明するに及ばず自明なことである。
【００６０】
また、本実施の形態における回転子２の極数は６であるが、２ｎ倍（ｎは自然数）であれば本実施の形態は適用可能である。
【００６１】
なお、図５は、回転子２に、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いた場合の結果である。回転子２に、他の種類の電磁鋼板または鋼材を用いた場合でも、ほぼ同様の傾向を示し、大きく相違することは無い。したがって、本実施の形態の結果を援用できることは言うまでもない。
【００６２】
本実施の形態における電動機要素においては、回転子２は磁気的突極性を有している。図１に示すように、矢印１２の横切る回転子２の部位は、ｄ軸磁束通路構成部であり、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させる。矢印１３の横切る回転子２の部位は、ｑ軸磁束通路構成部であり、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちの、リラクタンストルクを発生させる。ｄ軸磁束通路構成部及びｑ軸磁束通路構成部は、少なくともボンド磁石部及び鋼板のどちらか一方の積層体を含む。
【００６３】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。本実施の形態における構成によれば、鋼板のＳｉ含有量を僅かな量にしたことから、鋼板の電気伝導率は電磁鋼板の電気伝導率よりも小さい。外部からの逆磁界による電磁誘導によって生じる鋼板の渦電流は、電磁鋼板における渦電流よりも大きな値を示す。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６４】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、絶縁被膜を有しない鋼板である。つまり、回転子２のコアを鋼板の積層体として構成することによって、鋼板の素地面同士が接する。また、鋼板には、鋼板の素地面同士の電気的導通を高める導電性材料を塗布してもよい。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６５】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板である。なお、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が、鋼板の厚み寸法を増すことにより、回転子２の外周付近における渦電流を更に多く生じさせて、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。電磁鋼板の場合は、その厚み寸法を、０．５ｍｍ程度としても良い。本実施の形態における電動機要素に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度としても良い。例えば、鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度として、５０Ｈ４７０、５０Ｈ４００又は５０Ｈ３５０と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６６】
なお、鋼板の素地面には、自然酸化による酸化膜が不可避的に生じる。したがって、本実施の形態における電動機要素は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む。また、鋼板の素地面に不可避的に生じる自然酸化による酸化膜を抑制することを意図して、回転子２の表面の少なくとも一部は、回転子２の表面を覆う被膜を具備しても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【００６７】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態のまま、固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図３に模式的に示す。図３は、実施の形態１の電動機要素のモータロック時において、固定子１からの回転磁界が回転子２へ逆磁界として印加された状態を示す説明図である。図３に示す矢印１５は、上述の逆磁界を模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界である。このため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁する場合も起こり得る。このため、従来から継続的に問題として認識されていた。
【００６８】
本実施の形態における、鋼板又は電磁鋼板を使用した電動機要素のコア（固定子１のコア及び回転子２のコア）の製造方法は、次の通りである。金属材料等の製造メーカから供給されたロール状の鋼板又は電磁鋼板を、巻き出し機によってプレス機へ送る。鋼板又は電磁鋼板は、プレス機に設置された金型によって、所定の軸方向断面形状のコアシートに打ち抜かれる。このコアシートを積層して一体化することで、コア（鋼板又は電磁鋼板からの加工品であるコアシートを積層して構成する積層体）を形成する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態の電動機要素１４は、固定子１と、複数の磁極を有する回転子２と、を含む。回転子２は、磁気的突極性を有する構成を含む。磁気的突極性を有する構成は、固定子１からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含む。複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部１０を含み、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部１０、又はボンド磁石部１０とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含む。複数の磁極の中心と、回転子２の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸２ｄとし、ｄ軸２ｄに対して電気角で９０度ずれ、且つ回転子２の回転軸の中心を通過する直線をｑ軸２ｑとして、ｑ軸２ｑに対して近接の箇所に位置するボンド磁石部１０の要部であるボンド磁石部要部１０ｃにおける磁化方向は、磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、ｑ軸２ｑとの交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角である。一つの角は、ｑ軸２ｑに含まれる線分のうちの、交点と回転子２の外周との間のｑ軸線分２ｒと、磁化方向仮想延長直線１０ｂと、によって挟まれる角部である。角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である。
【００７０】
これにより、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって、回転子２の実質的な径方向に流入（出）することに対して、ボンド磁石部要部１０ｃの磁化方向１０ａを所定の角度とすることによって、ボンド磁石部１０の減磁を抑制可能である。したがって、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が作用しても、特性の劣化を抑制可能な埋め込み磁石型回転子を含む電動機要素、電動機、電気機器等を提供することが可能である。よって、産業的価値の大なるものである。
【００７１】
角度が、３０度から９０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７２】
角度が、４０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７３】
角度が、５０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７４】
角度が、６０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７５】
角度が、７０度から９０度の範囲であることが、さらに好ましい。
【００７６】
角度が、３０度から１１０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７７】
角度が、３０度から１３０度の範囲であることが、より好ましい。
【００７８】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、Ｖ字状の形状であってもよい。
【００７９】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、Ｕ字状の形状であってもよい。
【００８０】
回転子２の転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部の断面形状は、円弧状の形状であってもよい。
【００８１】
回転子２の回転軸に対して、垂直方向の断面におけるボンド磁石部１０の厚み寸法の下限値は２ｍｍであることが好ましい。
【００８２】
回転子の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００８３】
複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分、及び、複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分は、複数枚の鋼板を積層する積層体を含み、鋼板の成分は、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでもよい。
【００８４】
回転子２が含む積層体は、鋼板の素地面同士が接する構成を含んでもよい。
【００８５】
回転子２が含む積層体は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含んでもよい。
【００８６】
回転子２が含む積層体は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板を含んでもよい。
【００８７】
回転子２が、回転子２の表面を覆う被膜を具備してもよい。
【００８８】
また、電動機要素１４の固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４と、ヨーク部４の内側に延出する複数のティース部５とを有する固定子１のコア７と、複数のティース部５の各々に巻装する絶縁電線の巻装体６とを含み、固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体を含んでもよい。
【００８９】
また、本実施の形態の電動機は、電動機要素と、電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む。これにより、信頼性の高い電動機が提供される。
【００９０】
また、本実施の形態の装置は、電動機要素と、電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機、を搭載する。これにより、信頼性の高い装置が提供される。
【００９１】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態の電動機要素の構造例を示す斜視図である。図７は、本実施の形態の電動機要素を回転軸方向から見た平面図である。図６及び図７に示す本実施の形態の電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、１０極１２スロットの集中巻の構成である。電動機要素は、１２箇所のティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子１と、磁気的突極性を有する１０箇所の磁極部を具備する回転子２とを有する。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００９２】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態で固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図６に模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界であるため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁することが従来から問題として認識されていた。
【００９３】
なお、図６及び図７は、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。巻装体６は、例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など、種々の巻線の態様を採用可能である。
【００９４】
巻装体６は、例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。また、本実施の形態における回転子２の極数は１０であるが、２ｎ倍（ｎは自然数）であれば、本発明は適用可能である。
【００９５】
図６及び図７に示すように、本実施の形態における電動機要素１４は、実質的に円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有する。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられる。シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で、回転子２とシャフトとが固定される。なお、シャフトの両端部は、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図６及び図７においては、シャフト及び軸受については、自明なものであり、図示していない。
【００９６】
固定子１は、実質的に円筒状のヨーク部４、及び、ヨーク部４の内側に延出するティース部５を有する固定子１のコア７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ（図示省略）を設ける。回転子２は、円柱状の回転子２のコア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては１０箇所）形成された配置孔１１の各々にボンド磁石部２０を、具備する。なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものが用いられる。固定子１のコア７は、電磁鋼板の積層体によって構成される。電磁鋼板を打ち抜き加工し、ヨーク部とティース部とを含む固定子コアシートを形成し、複数枚の固定子コアシートを積層して、固定子１のコア７である電磁鋼板の積層体を構成する。電磁鋼板は、主成分として、Ｆｅ及びＳｉを含み、副成分としては特に限定されない。電磁鋼板の成分には、特定し得ない不可避不純物が含まれる。電磁鋼板の表面は、絶縁性の被膜を具備する。上記に相当するものとして、例えば、固定子１のコア７には、３５Ｈ３００と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いてもよい。なお、３５Ｈ３００の厚み寸法は、０．３５ｍｍである。
【００９７】
図８は、実施の形態２におけるボンド磁石部要部の磁化方向を示す図である。本実施の形態においては、回転子２のコア９に、固定子１のコア７に用いられる３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用しても良い。上述のとおり、回転子２のコア９に、３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板を採用する場合においても、ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃの磁化方向２０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向２０ａの仮想延長直線２０ｂと、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度の範囲とすることによって、ボンド磁石部２０の減磁を抑制可能である。モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が逆磁界となって作用し、この逆磁界が回転子２の実質的な径方向から流入してボンド磁石部２０に減磁を生じさせる現象を抑制可能とする。モータロック時の固定子１の側から発生した磁界の方向と、ボンド磁石部２０の要部の磁化方向２０ａとは、互いの方向が逆方向で向き合うことは無く、相違しているため、ボンド磁石部２０の減磁は抑制されるものと考察される。
【００９８】
ボンド磁石部２０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末、又はこれらの混合物などから適宜選択される。ボンド磁石部２０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、実質的な円弧形状の場合を示すが、この形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｖ字形など、電動機要素の仕様に適した態様が適宜選択される。
【００９９】
本実施の形態における回転子２の体格であるが、回転子２の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である。回転子２の回転軸の長手方向の長さ寸法（円柱形状の長さ寸法）は、１５ｍｍから６０ｍｍの範囲である。このような回転子２の体格の場合においては、回転子２の回転軸に対して垂直方向の断面におけるボンド磁石部２０の厚み寸法は少なくとも２ｍｍ程度を要する。なお、固定子１の体格は、回転子２の体格に応じて選択される。
【０１００】
ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃの磁化方向２０ａを、回転子２の外周との間のｑ軸線分と、磁化方向２０ａの仮想延長直線２０ｂと、によって挟まれる角部の角度θを、３０度から１５０度とするときの、ボンド磁石部２０におけるボンド磁石部要部２０ｃが占める範囲は以下である。回転子２の直径を６０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径２０ｍｍ程度までであることが好ましい。回転子２の直径を３０ｍｍ程度とするときは、回転子２の外径近傍から回転子２の内部の直径１０ｍｍ程度までであることが好ましい。
【０１０１】
また、本実施の形態における電動機要素においては、回転子２は、磁気的突極性を有しており、マグネットトルクを発生するｄ軸磁束通路構成部と、リラクタンストルクを発生するｑ軸磁束通路構成部とを含む。これらのｄ軸磁束通路構成部及びｑ軸磁束通路構成部は、少なくともボンド磁石部及び鋼板のどちらかの積層体を含む。
【０１０２】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。本実施の形態における構成によれば、鋼板のＳｉ含有量を僅かな量にしたことから、鋼板の電気伝導率は電磁鋼板の電気伝導率よりも小さい。外部からの逆磁界による電磁誘導によって生じる鋼板の渦電流は、電磁鋼板における渦電流よりも大きな値を示す。外部からの逆磁界は、この回転子２の外周付近における渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０３】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、絶縁被膜を有しない鋼板である。つまり、回転子２のコアを鋼板の積層体として構成することによって、鋼板の素地面同士が接する。また、鋼板には、鋼板の素地面同士の電気的導通を高める導電性材料を塗布してもよい。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０４】
本実施の形態における電動機要素の回転子２に含まれる鋼板は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板である。なお、モータロック時に固定子１の側から発生した磁界が、鋼板の厚み寸法を増すことにより、回転子２の外周付近における渦電流を更に多く生じさせて、ボンド磁石部の減磁を抑制可能である。電磁鋼板の場合は、その厚み寸法を、０．５ｍｍ程度としても良い。本実施の形態における電動機要素に含まれる鋼板は、鋼板の成分に少なくとも、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含んでも良い。鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度としても良い。例えば、鋼板の厚み寸法を０．５ｍｍ程度として、５０Ｈ４７０、５０Ｈ４００又は５０Ｈ３５０と呼称される新日鐵住金株式会社製の電磁鋼板を用いても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０５】
なお、鋼板の素地面には、自然酸化による酸化膜が不可避的に生じる。したがって、本実施の形態における電動機要素は、鋼板の素地面同士が接する構成と、鋼板が素地面の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む。また、鋼板の素地面に不可避的に生じる自然酸化による酸化膜を抑制することを意図して、回転子２の表面の少なくとも一部に、回転子２の表面を覆う被膜を具備しても良い。この構成によって、回転子２の外周付近における渦電流は生じ易い。外部からの逆磁界は、この渦電流によって打ち消され、ボンド磁石部の減磁が生じることを抑制する効果を高める。
【０１０６】
本実施の形態の電動機要素を回転駆動させる際に、なんらかの要因によって電動機要素がロックした場合には、回転子２の回転が止まった状態で固定子１からの回転磁界が回転子２への逆磁界として作用する場合がある。その状況を図９に模式的に示す。図９は、本実施の形態の電動機要素のモータロック時において、固定子からの回転磁界が回転子へ逆磁界として印加された状態を示す説明図である。図９に示す矢印１５は、上述の逆磁界を模式的に示す。上述のとおり、この逆磁界は回転磁界である。このため、この逆磁界が回転子２に搭載された磁石の減磁を引き起こす方向に印加されると、磁石が減磁する場合も起こり得る。このため、従来から問題として認識されていた。
【０１０７】
なお、本実施の形態における、鋼板又は電磁鋼板を使用した電動機要素のコア（固定子１のコア及び回転子２のコア）の製造方法は、以下である。金属材料等の製造メーカから供給されたロール状の鋼板又は電磁鋼板を、巻き出し機によってプレス機へ送る。鋼板又は電磁鋼板は、プレス機に設置された金型によって所定の軸方向断面形状のコアシートに打ち抜かれる。このコアシートを積層して一体化することで、コア（鋼板又は電磁鋼板からの加工品であるコアシートを積層して構成する積層体をコアと称する）を形成する。
【０１０８】
上述のとおり、モータロック時には、固定子１の側からの磁界が回転子２に達すると、回転子２の外周付近で、固定子１からの磁界に対する渦電流をより多く生じる。この渦電流による磁界は、外部からの磁界を打ち消す方向に作用する。この結果、外部からの磁界である固定子１からの磁界は、回転子２の外周付近で打ち消され、固定子１からの磁界が影響する回転子２の内部の領域は僅かなものとなり、ボンド磁石部へ作用する磁束の量も減らすことが可能となる。したがって、ボンド磁石部の減磁は、抑制可能なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、電動機要素及び電動機の回転子に含むボンド磁石部への逆磁界の印加による減磁を抑制する。したがって、本発明は、信頼性を高めた電動機及び電動機要素を提供可能とする。
【符号の説明】
【０１１０】
１    固定子
２    回転子
２ｄ    ｄ軸
２ｑ    ｑ軸
２ｒ    ｑ軸線分
３    シャフト孔
４    ヨーク部
５    ティース部
６    巻装体
７    コア
８    インシュレータ
９    コア
１０    ボンド磁石部
１０ａ    磁化方向
１０ｂ    磁化方向仮想延長直線
１０ｃ    ボンド磁石部要部
１１    配置孔
１２    矢印
１３    矢印
１４    電動機要素
１５    矢印
１６    矢印
２０    ボンド磁石部
２０ａ    磁化方向
２０ｂ    仮想延長直線
２０ｃ    ボンド磁石部要部
θ    角度
θ１    角度
θ２    角度
θｎ    角度
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、複数の磁極を有する回転子と、を含む電動機要素であって、
前記回転子は、磁気的突極性を有する構成を含み、
前記磁気的突極性を有する構成は、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、
前記複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分にボンド磁石部を含み、前記複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分に前記ボンド磁石部、又は前記ボンド磁石部とは別のボンド磁石部と接する隣接部を含み、
前記複数の磁極の中心と、前記回転子の回転軸の中心と、を結ぶ直線の延長線をｄ軸とし、前記ｄ軸に対して電気角で９０度ずれ、且つ前記回転子の前記回転軸の中心を通過する直線をｑ軸として、
前記ｑ軸に対して近接の箇所に位置する前記ボンド磁石部の要部であるボンド磁石部要部における磁化方向は、前記磁化方向の磁化方向仮想延長直線と、前記ｑ軸との交差でなす交点における４つの角のうちの一つの角であり、
前記一つの角は、前記ｑ軸に含まれる線分のうちの、前記交点と前記回転子の外周との間のｑ軸線分と、前記磁化方向仮想延長直線と、によって挟まれる角部であり、
前記角部の角度は、３０度から１５０度の範囲である電動機要素。
【請求項２】
前記角度が、３０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項３】
前記角度が、４０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項４】
前記角度が、５０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項５】
前記角度が、６０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項６】
前記角度が、７０度から９０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項７】
前記角度が、３０度から１１０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項８】
前記角度が、３０度から１３０度の範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項９】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、Ｖ字状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１０】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、Ｕ字状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１１】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の断面形状は、円弧状の形状である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１２】
前記回転子の前記回転軸に対して、垂直方向の断面における前記ボンド磁石部の厚み寸法の下限値は２ｍｍである請求項１記載の電動機要素。
【請求項１３】
前記回転子の直径は、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲である請求項１記載の電動機要素。
【請求項１４】
前記複数のｄ軸磁束通路の各々の一部分、及び、前記複数のｑ軸磁束通路の各々の一部分は、複数枚の鋼板を積層する積層体を含み、前記鋼板の成分は、Ｆｅと、０．８ｗｔ％を上限値とするＳｉと、を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１５】
前記回転子が含む積層体は、鋼板の各々同士の素地面同士が接する構成を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１６】
前記回転子が含む積層体は、鋼板の各々同士の素地面同士が接する構成と、前記鋼板同士の素地面同士の自然酸化による酸化膜を介して接する構成と、を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１７】
前記回転子が含む前記積層体は、０．３５ｍｍを厚み寸法の下限値とする鋼板を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項１８】
前記回転子が、前記回転子の表面を覆う被膜を具備する請求項１記載の電動機要素。
【請求項１９】
前記固定子は、実質的に円筒状のヨーク部と、前記ヨーク部の内側に延出する複数のティース部とを有する前記固定子のコアと、前記複数のティース部の各々に巻装する絶縁電線の巻装体とを含み、
前記固定子の前記コアは、電磁鋼板の積層体を含む請求項１記載の電動機要素。
【請求項２０】
請求項１記載の電動機要素と、前記電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機。
【請求項２１】
請求項１記載の電動機要素と、前記電動機要素の回転トルクを出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支承する軸受とを含む電動機、を搭載する装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018198866.tif 000014
【図２】
2018198866.tif 000015
【図３】
2018198866.tif 000016
【図４Ａ】
2018198866.tif 000017
【図４Ｂ】
2018198866.tif 000018
【図５】
2018198866.tif 000019
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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