(57)【要約】【課題】  渦電流を低減し、かつ高出力を達成できる永久磁石式回転電機を簡易かつ低コストに実現する。【解決手段】  焼結体１２は、積層方向の断面形状が略台形であり、積層方向の一方端面の端部において所定の台形斜辺角を有する斜辺部１３を有する。永久磁石１０は、積層されると、隣り合う焼結体１２の間であり、かつ一方の焼結体１２の斜辺部１３と他方の焼結体１２の端面との間に、間隙部１５が形成される。渦電流の電流経路は、間隙部１５によって電気的に分断され、個々の焼結体１２内を流れる複数の経路に分割される。これにより、永久磁石を単体の磁石で構成したときよりも、渦電流に対する電気抵抗が高くなり、渦電流を低減することができる。また、個々の焼結体１２に対する絶縁処理が不要となるため、永久磁石式回転電機において、ロータに埋め込まれる永久磁石の占積率の向上および低コスト化を実現できる。【選択図】        図２
2006136130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
各々が単一の磁極を構成する複数の永久磁石が埋め込まれ、前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、
各前記複数の永久磁石は、圧縮成形された磁石用粉末が焼結されてなる一体の焼結体からなり、
前記一体の焼結体は、
所定の方向に配列され、各々が前記磁石用粉末を圧縮成形してなる複数の成形体と、
隣り合う前記成形体の間にそれぞれ配される複数の間隙部とを含む、永久磁石式回転電機。
【請求項２】
各前記複数の成形体は、前記所定の方向の端面において、前記隣り合う成形体と相互に接している、請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項３】
各前記複数の成形体は、前記所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を含み、
各前記複数の間隙部は、前記隣り合う成形体の間であって、前記所定の方向の端面の前記端部に配される、請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項４】
各前記複数の間隙部は、前記所定の方向の幅が、前記端部の外方に向けて増加する、請求項３に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項５】
各前記複数の成形体は、前記所定の方向の断面形状が略台形である、請求項４に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項６】
各前記複数の成形体は、前記所定の方向の断面形状において、凸型の円弧形を含む、請求項４に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項７】
前記一体の焼結体は、一対となって、前記ロータの回転軸に向かって凸となる略Ｖ字形状に配置され、
各前記複数の間隙部は、隣り合う前記成形体の間であって、前記ステータに接近する側の端部に配される、請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項８】
各前記複数の成形体は、前記所定の方向の少なくとも一方の端面において、前記ステータに接近する側の端部に斜辺部を含み、
各前記複数の間隙部は、前記隣り合う成形体の間であって、各々の前記所定の方向の端面の前記ステータに接近する側の端部に配される、請求項７に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項９】
前記所定の方向は、前記ロータの回転軸方向、回転方向および半径方向のいずれかである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項１０】
永久磁石式回転電機のロータに設置され、各々が単一の磁極を構成する永久磁石を製造する方法であって、
磁石用粉末を圧縮成形して成形体を形成する工程と、
形成された複数の前記成形体を所定の方向に配列する工程と、
配列された前記複数の成形体を一体焼結する工程とを備える、永久磁石製造方法。
【請求項１１】
前記複数の成形体を配列する工程は、各前記複数の成形体を、前記所定の方向の端面において、隣り合う前記成形体と相互に接するように配列する工程を含む、請求項１０に記載の永久磁石製造方法。
【請求項１２】
前記成形体を形成する工程は、前記成形体の前記所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を形成する工程を含む、請求項１１に記載の永久磁石製造方法。
【請求項１３】
永久磁石式回転電機のロータに設置され、各々が単一の磁極を構成する永久磁石を製造する方法であって、
磁石用粉末を圧縮成形して成形体を形成する工程と、
形成された前記成形体を焼結して焼結体を形成する工程と、
形成された複数の前記焼結体を所定の方向に配列する工程とを備え、
前記成形体を形成する工程は、前記成形体の前記所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を形成する工程を含む、永久磁石製造方法。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の永久磁石製造方法を用いて永久磁石式回転電機を製造する、永久磁石式回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石式回転電機、それに用いる永久磁石の製造方法およびその製造方法を用いた永久磁石式回転電機の製造方法に関し、特に、渦電流を低減して高出力を達成できる永久磁石式回転電機、それに用いる永久磁石の製造方法およびその製造方法を用いた永久磁石式回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機の回転子（以下、ロータとも称する）においては、例えば図９に示すように、ロータコア５０に複数の穴５２を設け、この穴５２の内部に永久磁石５４を挿入配置することによって極が形成される。そして、ロータコア５０を取り囲むように配置した固定子（以下、ステータとも称する）６０側のコイルに通電して形成された回転磁界に基づいて、ロータが回転駆動される。永久磁石５４により所定の極毎の磁界が形成されるため、小型で、高出力が得られる。
【０００３】
ここで、ステータ６０のコイルによって発生される磁束は永久磁石５４を貫くため、永久磁石５４において渦電流が発生する。図１０は、図９における永久磁石５４に生起する渦電流の電流経路を示す図である。詳細には、図１０（Ａ）は、図９のロータコア５０の１つの穴５２に挿入される永久磁石５４の構造を示し、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の永久磁石５４に生起する渦電流の電流経路を示す。
【０００４】
ロータコア５０の１つの穴５２に挿入される永久磁石５４が図１０（Ａ）のように単体の場合には、永久磁石５４には、図１０（Ｂ）の矢印で示すように、比較的磁束密度の高い端部において、単体の磁石全体を電流経路とする経路の広い渦電流が生起される。磁石中に発生した渦電流は、回転電機の小型化、高速化および高出力化に伴い、その発熱および損失の問題が顕著となる。すなわち、発熱は磁石の減磁につながり、回転電機の故障の原因となる。また、渦電流による損失は、回転電機の効率を低下させることとなる。
【０００５】
そこで、永久磁石式回転電機においては、磁石内部に生じる渦電流の低減が重要な課題とされており、従来より、渦電流を抑えた永久磁石の構造が多数開示されている（たとえば特許文献１〜８参照）。これまでに開示された永久磁石の構造としては、概して、以下に掲げる２通りに大別される。
【０００６】
図１１は、従来の永久磁石式回転電機における永久磁石の第１の構造を示す図である。
【０００７】
図１１（Ａ）を参照して、ロータコア５０の１つの穴５２に挿入される永久磁石５６は、回転方向に対して垂直方向（回転軸方向に相当）に配列される複数の永久磁石片５６０で構成される。すなわち、永久磁石片５６０は、図１０（Ａ）に示す単体の永久磁石５４を複数の永久磁石片に分割したものに等しい。以下においては、当該第１の構造に係る永久磁石５６を、単に「分割型の永久磁石」とも称する。
【０００８】
なお、隣接する永久磁石片５６０の間には、電気的絶縁を確保するための絶縁材５６２が介在する。絶縁材５６２としては、例えば、絶縁紙、絶縁テープ、エポキシ樹脂等の合成樹脂が用いられる。さらに、個々の永久磁石片５６０には、図示しない絶縁材でコーティングされる絶縁処理が施されている。
【０００９】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の永久磁石５６に生起する渦電流を示す図である。
【００１０】
図１１（Ｂ）を参照して、渦電流は、個々の永久磁石片５６０を、矢印で示された電流経路に沿って流れる。すなわち、渦電流の電流経路は、図１０（Ｂ）に示す単一の経路から、永久磁石５６の分割数に応じた複数の経路へと変化することになる。
【００１１】
本構造によれば、渦電流の電流経路は、分割されることによって、その長さの総和が単一の電流経路に対して長くなる。これにより、渦電流に対する電気抵抗が大きくなり、すなわち渦電流が流れにくくなり、渦電流損失および発熱を低減することができる。
【００１２】
図１２は、従来の永久磁石式回転電機における永久磁石の第２の構造を示す図である。
【００１３】
図１２（Ａ）を参照して、ロータコア５０の１つの穴５２に挿入される永久磁石は、単体の永久磁石５８で構成される。永久磁石５８は、単体ではあるものの、その回転方向の両端部分が、端部から内側に向けて形成された複数のスリット５８０によって、複数に分割されている点で、図９に示す永久磁石５４とは相違する。なお、以下においては、当該第２の構造に係る永久磁石５８を、単に「スリット型の永久磁石」とも称する。
【００１４】
図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の永久磁石５８に生起する渦電流を示す図である。
【００１５】
図１２（Ｂ）から分かるように、渦電流は、比較的磁束密度の高い永久磁石５８の端部において、複数の電流経路に分割されて流れる。これにより、渦電流経路の長さの総和は、図１０（Ｂ）に示す単一の電流経路に対して長くなり、渦電流が低減される。
【００１６】
本構造によれば、本来渦電流が集中する部位にスリット５８０を設けることにより、実質的に永久磁石を分割したときと同様の効果を得ることができる。さらに、永久磁石５８は、組み付け作業などにおいては単体の磁石として扱うことができるため、生産性を高めることができる。
【特許文献１】特開２０００−２２８８３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３４５１８９号公報
【特許文献３】特開２００３−１５８８３３号公報
【特許文献４】特開２０００−２４５０８５号公報
【特許文献５】特開平１１−９８７２９号公報
【特許文献６】特開２０００−２０９７９７号公報
【特許文献７】特開平１１−４５５５号公報
【特許文献８】特開平８−３４０６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、上述した２通りの従来型の永久磁石において、渦電流の発生を効果的に抑制するには、分割された渦電流の電流経路の１つ１つを小さくする必要がある。このため、分割型の永久磁石においては、個々の永久磁石片５６０が十分小さくなるように、分割数を増やす必要がある。一方、スリット型の永久磁石においては、スリット５８０の総数を増やす必要がある。
【００１８】
しかしながら、分割型の永久磁石５６において、分割数が増加すると、永久磁石片５６０ごとに施された絶縁材が占める体積が大きくなり、見かけの磁気の強さが低下するため、単体の永久磁石５４に対して、回転電機の出力トルクが低下してしまうという問題が生じる。
【００１９】
また、スリット型の永久磁石５８においても同様に、スリット数が増加すると、永久磁石５８の全体積に対してスリット５８０の占める割合が大きくなり、回転電機の出力トルクを低下させることになる。
【００２０】
さらに、従来の分割型およびスリット型の永久磁石は、その生産性において、以下に述べる理由によって、製造コストの低減に歯止めが掛けられていた。
【００２１】
詳細には、図１１に示す分割型の永久磁石については、パーツごとに成形した永久磁石片５６０を、絶縁材５６２により電気的に絶縁してから一体の永久磁石に復元する必要があり、この絶縁処理に伴なうコストが低コスト化を阻む要因となっていた。特に、先述した渦電流低減の効果は、永久磁石５６の分割数が多いほど渦電流に対する電気抵抗が高くなり、より高い効果を得ることができるが、分割数を増やすことによって、絶縁処理に要するコストも増加してしまうことになる。
【００２２】
一方、図１２に示すスリット型の永久磁石については、永久磁石を分割・絶縁する作業が不要となることから、分割型の永久磁石５６に対して生産性を高めることができるものの、スリット５８０によって削られた部分の磁石が単なるロスとなるため、材料歩留まりが悪化する結果となっていた。さらに、スリット５８０の加工は、永久磁石の強度を損ねないための配慮を必要とするため、製造工程が複雑化され、コストの低減に大きな効果を期待することが困難であった。
【００２３】
それゆえ、この発明のある目的は、渦電流を低減し、かつ高出力を達成できる永久磁石式回転電機、それに用いる永久磁石の製造方法およびその製造方法を用いた永久磁石式回転電機の製造方法を提供することである。
【００２４】
この発明の別の目的は、簡易かつ低コストに渦電流を低減可能な永久磁石式回転電機、それに用いる永久磁石の製造方法およびその製造方法を用いた永久磁石式回転電機の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明のある局面によれば、永久磁石式回転電機であって、ステータと、各々が単一の磁極を構成する複数の永久磁石が埋め込まれ、ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備える。各複数の永久磁石は、圧縮成形された磁石用粉末が焼結されてなる一体の焼結体からなる。一体の焼結体は、所定の方向に配列され、各々が磁石用粉末を圧縮成形してなる複数の成形体と、隣り合う成形体の間にそれぞれ配される複数の間隙部とを含む。
【００２６】
好ましくは、各複数の成形体は、所定の方向の端面において、隣り合う成形体と相互に接している。
【００２７】
好ましくは、各複数の成形体は、所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を含む。各複数の間隙部は、隣り合う成形体の間であって、所定の方向の端面の端部に配される。
【００２８】
好ましくは、各複数の間隙部は、所定の方向の幅が、端部の外方に向けて増加する。
【００２９】
好ましくは、各複数の成形体は、所定の方向の断面形状が略台形である。
【００３０】
好ましくは、各複数の成形体は、所定の方向の断面形状において、凸型の円弧形を含む。
【００３１】
好ましくは、一体の焼結体は、一対となって、ロータの回転軸に向かって凸となる略Ｖ字形状に配置され、各複数の間隙部は、隣り合う成形体の間であって、ステータに接近する側の端部に配される。
【００３２】
好ましくは、各複数の成形体は、所定の方向の少なくとも一方の端面において、ステータに接近する側の端部に斜辺部を含む。各複数の間隙部は、隣り合う成形体の間であって、各々の所定の方向の端面のステータに接近する側の端部に配される。
【００３３】
好ましくは、所定の方向は、ロータの回転軸方向、回転方向および半径方向のいずれかである。
【００３４】
この発明の別の局面によれば、永久磁石式回転電機のロータに設置され、各々が単一の磁極を構成する永久磁石を製造する方法であって、磁石用粉末を圧縮成形して成形体を形成する工程と、形成された複数の成形体を所定の方向に配列する工程と、配列された複数の成形体を一体焼結する工程とを備える。
【００３５】
好ましくは、複数の成形体を配列する工程は、各複数の成形体を、所定の方向の端面において、隣り合う成形体と相互に接するように配列する工程を含む。
【００３６】
好ましくは、成形体を形成する工程は、成形体の所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を形成する工程を含む。
【００３７】
この発明の別の局面によれば、永久磁石式回転電機のロータに設置され、各々が単一の磁極を構成する永久磁石を製造する方法であって、磁石用粉末を圧縮成形して成形体を形成する工程と、形成された成形体を焼結して焼結体を形成する工程と、形成された複数の焼結体を所定の方向に配列する工程とを備える。成形体を形成する工程は、成形体の所定の方向の少なくとも一方の端面において、端部に斜辺部を形成する工程を含む。
【００３８】
この発明の別の局面によれば、永久磁石式回転電機の製造方法であって、請求項１０から請求項１３の永久磁石製造方法のいずれかを用いて永久磁石式回転電機を製造する。
【発明の効果】
【００３９】
この発明によれば、ロータに埋め込まれる永久磁石の占積率が高くなることから、回転電機の出力トルクが増加され、永久磁石式回転電機の高効率化を図ることができる。
【００４０】
また、簡易な磁石構造によって渦電流を低減でき、永久磁石式回転電機の低コスト化を実現することができる。
【００４１】
さらに、個々の磁極を構成する永久磁石を、複数の磁石用粉末の成形体を配列した後に一体焼結して形成することにより、製造工程がより簡略化され、永久磁石式回転電機の一層の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う永久磁石式回転電機における永久磁石の製造工程を示す図である。
【００４４】
図１を参照して、ロータコアの１つの穴に挿入される永久磁石１０は、複数の永久磁石片を所定の方向に配列して成る、分割型の磁石構造を基本構造とする。なお、所定の方向は、例えばロータの回転軸方向、回転方向および半径方向のいずれかとする。
【００４５】
詳細には、図１（１）に示すように、最初に、個々の成形体１１が形成される。成形体１１は、金型となるダイ１００に磁石用粉末を注入し、この粉末をダイ１００の上方からパンチ１１０によって垂直方向に加圧することによって、所望の形状に成形される。
【００４６】
次に、成形体１１には、図１（２）に示す焼結処理が施される。このようにして、１個の焼結体１２が形成される。形成された焼結体１２は、略直方体であり、積層方向の断面形状が、上辺の長さが下辺よりも長い略台形である。焼結体１２は、この下辺に対応する一方の端面の両端部分において、所定の台形斜辺角を有する斜辺部１３を有する。
【００４７】
続いて、図１（１），（２）の工程によって形成された焼結体１２は、図１（３）に示すように複数個が積層される。このとき、隣り合う焼結体１２の接合面は、接着剤１４によって簡易接着される。さらに、積層された焼結体１２が着磁されて、図１（４）に示す構造の一体の永久磁石１０が完成する。なお、複数の焼結体１２の各々は、永久磁石片を構成する。
【００４８】
図１（４）を参照して、永久磁石１０には、隣り合う焼結体１２の接合部分において、一方の焼結体１２の斜辺部１３と他方の焼結体１２の端面との間に、間隙部１５が形成される。この間隙部１５は、後述するように、隣接する焼結体１２の端部を電気的に絶縁する機能を有する。本実施の形態に係る回転電機において、図示しないステータコイルからの磁束が永久磁石１０を貫くと、磁石内部には、図２に示すような渦電流が生じる。
【００４９】
図２は、図１に示す永久磁石１０に生起する渦電流を示す図である。
【００５０】
図２を参照して、渦電流は、個々の焼結体１２の内部を、矢印で示す電流経路に沿って流れる。各電流経路は、比較的磁束密度が高い、焼結体１２の端部に形成される。
【００５１】
すなわち、渦電流の電流経路は、上述した間隙部１５によって電気的に分断され、個々の焼結体１２内を流れる複数の経路に分割される。これにより、永久磁石を単体の磁石で構成したときよりも、渦電流に対する電気抵抗が高くなるため、渦電流を低減することができる。渦電流が低減されることによって、渦電流による損失および発熱が抑えられ、減磁および回転電機の損傷を回避することができる。
【００５２】
以上のように、この発明による磁石構造は、渦電流の電流経路が複数に分割される点において、上述した従来の分割型の磁石構造（図１０参照）およびスリット型の磁石構造（図１１参照）と実質的に同じである。すなわち、この発明および従来のいずれの磁石構造においても、渦電流の低減という同様の効果を得ることができる。
【００５３】
一方、この発明は、かかる効果をより簡易な磁石構造で低コストに実現できるという点において、従来の磁石構造に対してより有利な効果を奏する。
【００５４】
さらに、この発明による磁石構造を備えた回転電機は、その性能において、従来の永久磁石式回転電機に対して、より大きなトルクを出力できるという有利な効果を奏する。以下に、これらの有利な効果について詳述する。
【００５５】
詳細には、生産性における第１の効果として、この発明による永久磁石１０は、図１１に示す分割型の永久磁石５６に対して、個々の永久磁石５６０に施されていた電気的絶縁のための処理を省略することができる。具体的には、隣接する永久磁石５６０の間に設けられる絶縁材５６２が不要となる。また、永久磁石片５６０の各々を絶縁材でコーティングするなどの絶縁処理が不要となる。これにより、簡易かつ低コストに永久磁石式回転電機を形成することが可能となる。
【００５６】
これは、この発明による永久磁石１０は、個々の焼結体１２の端部に形成された所定幅の間隙部１５により、隣り合う焼結体１２間の電気的絶縁が十分に確保されることに起因する。渦電流は、上述したように、比較的磁束密度の高い焼結体１２の端部を電流経路として流れる。このとき、この発明によれば、焼結体１２の端部においては、所定幅の間隙部１５によって、隣接する永久磁石片１２が電気的絶縁に十分な距離を保っていることから、上述した絶縁処理が不要となる。
【００５７】
また、この発明によれば、個々の焼結体１２同士の接合には、接着剤１４が用いられるが、上記のように、間隙部１５によって電気的絶縁が確保されるため、簡易な接着作業のみで足り、製造工程の簡略化に有効である。
【００５８】
次に、生産性における第２の効果として、この発明において、永久磁石１０は、図１２に示すスリット型の永久磁石５８に対して、見かけ上の構造は類似するものの、スリット５８０を持たないため、これを加工するための処理を省略することができる。
【００５９】
スリット５８０は、上述したように、永久磁石５８の端部を複数に分割して電気的絶縁を確保する機能を有し、分割数が多いほど、すなわちスリット５８０の数が多いほど、過電流をより低減することができる。
【００６０】
しかしながら、スリット５８０の数が増えると、これに応じて、永久磁石５８には、スリット部分に相当する磁石のロスが多くなり、材料歩留まりを悪化させることになる。さらに、永久磁石５８の強度が低下してしまい、損傷する危険性が生じる。
【００６１】
これに対して、この発明による永久磁石１０は、焼結体１２を積層したときにできる間隙部１５がこのスリット５８０と同等の機能を果たすことから、複雑な加工処理を伴なわず、より簡易かつ低コストに渦電流を低減することができる。
【００６２】
最後に、回転電機の性能面における効果として、ロータコアの１つの穴を占める磁石の占積率が従来の磁石構造に対して高いことから、より大きなトルク出力を得ることができる。
【００６３】
詳細には、図１１に示す分割型の永久磁石５６においては、上述したように、分割数を増やすに伴なって、永久磁石片５６０に介在する絶縁材５６２の占める体積が大きくなり、所望のトルク出力を得ることが困難となる。
【００６４】
また、図１２に示すスリット型の永久磁石５８においては、スリット５８０の加工は、通常、所定の幅の刃物を永久磁石５８の端面に垂直に挿入させて行なわれることから、スリット５８０の開口幅が、用いられる刃物の幅によって一義的に決まり、刃物の幅以下の寸法とすることができない。このため、１つの穴を占める永久磁石の割合（占積率）が低くなり、すなわち、永久磁石が見かけ上弱くなり、トルクを低下させることになる。
【００６５】
これに対して、この発明による永久磁石１０によれば、図１（１）の成形体１１の成形工程において、金型の台形斜辺角がある程度大きなものであっても、図１（２）の焼結工程後には、間隙部１５の幅を限りなく小さくすることができる。これは、圧粉体の成形体１１がその後の焼結過程で大きく収縮されることによる。なお、焼結による収縮率としては、例えば磁場方向に約２０〜３０％、その他の方向に約１０％程度とされる。
【００６６】
したがって、焼結工程後の永久磁石１０は、同じ体積中を占める永久磁石の占積率が、従来の分割型およびスリット型の永久磁石５８に対して増加する。これにより、この発明による永久磁石式回転電機は、より大きいトルクを出力することができる。
【００６７】
以上のように、この発明による永久磁石は、従来の永久磁石に対して、渦電流を簡易かつ低コストに低減することができるとともに、出力トルクを向上させることができる。
【００６８】
なお、この発明による永久磁石１０は、図１および図２に示す構造に限らず、以下に列挙する構造によっても構成することができる。以下に示す磁石構造は、信頼性において、さらなる効果を奏する。
【００６９】
図３は、この発明の実施の形態１による永久磁石の第１の変更例を示す図である。
【００７０】
図３を参照して、永久磁石１０１は、図１における焼結体１２を焼結体１２１に変更したものである。
【００７１】
焼結体１２１は、積層方向のいずれの端面においても、斜辺部１３１を有することを特徴とする。このため、積層した焼結体１２１を着磁して形成される永久磁石１０１は、図１の永久磁石１０に対して、より幅広の間隙部１５１を有する。したがって、隣接する焼結体１２１の間の電気的絶縁は、より確実なものとなり、信頼度の高い回転電機を実現することができる。
【００７２】
図４は、この発明の実施の形態１による永久磁石の第２の変更例を示す図である。
【００７３】
図４を参照して、永久磁石１０２は、各々が、積層方向の断面形状において、凸型の円弧形を含む複数の焼結体１２２で構成される。すなわち、焼結体１２２の積層方向の端面の一方には、円弧状の斜辺部１３２が形成される。
【００７４】
焼結体１２２は、斜辺部１３２を円弧状としたことによって、間隙部１５２の深さ（積層方向に対して垂直方向の距離に相当）が図１の焼結体１２に対してより深くなる。このため、永久磁石１０２に生起する渦電流の径路を確実に分断することができ、渦電流損失をさらに低減することができる。
【００７５】
図５は、この発明の実施の形態１による永久磁石の第３の変更例を示す図である。
【００７６】
図５を参照して、永久磁石１０３における焼結体１２３は、積層方向のいずれの端面にも、円弧状の斜辺部１３３を有することを特徴とする。
【００７７】
この構成によれば、永久磁石１０３には、図１の永久磁石１０に対して、回転軸方向の幅がより広く、かつ回転方向の深さがより深い間隙部１５３が形成される。これにより、焼結体１２３間の電気的絶縁が確実となるとともに、渦電流損失をさらに低減することができる。
【００７８】
図６は、この発明の実施の形態１による永久磁石の第４の変更例を示す図である。
【００７９】
図６を参照して、ロータコア５０には、ロータの内側に向かって凸となるＶ字型に、一対の永久磁石１０４が配置される。
【００８０】
これにより、ロータコア５０の外周から比較的距離のある磁極中心部（Ｖ字型の谷部に相当）は、ステータコイルからの磁界の影響が比較的小さく、発生する渦電流量も小さくなる。
【００８１】
一方、ロータコア５０の外周に近い部位（Ｖ字型の両端部に相当）では、逆にステータコイルからの磁界の影響が大きく、そのときの永久磁石１０４の内部での磁束密度の変化も大きくなる。
【００８２】
そこで、本変更例では、永久磁石１０４は、最もロータコア５０の外周に接近する端部１４０（図中の点線で囲まれた領域に相当）に、複数の間隙部が配設されることを特徴とする。
【００８３】
図７は、本変更例による永久磁石１０４の構造を示す図である。
【００８４】
図７を参照して、永久磁石１０４を構成する複数の焼結体１２４は、それぞれ、ロータコア５０の外周に接近する一方端部において、斜辺部１３４を有する。これにより、焼結体１２４を積層したときにおいて、隣り合う焼結体１２４の間には、一方の焼結体１２４の斜辺部１３４と他方の焼結体１２４の端面とで挟まれた間隙部１５４が形成される。
【００８５】
永久磁石１０４において、生起した渦電流は、ロータコア５０の外周に接近する端部１４０に集中することになるが、端部１４０に形成された間隙部１５４によって焼結体１２４同士が電気的に絶縁されているため、渦電流が流れにくくなり、これに伴なう損失および発熱を抑制することができる。
【００８６】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、永久磁石は、個々の焼結体の磁束密度の比較的高い部分に斜辺部を設けたことによって、積層時に形成される間隙部が従来のスリット型の永久磁石におけるスリットと実質的に等価となり、渦電流を低減することが可能となる。
【００８７】
また、この間隙部によって隣り合う焼結体の電気的絶縁が確保されるために、従来行なわれていた永久磁石片を覆う絶縁材やスリットの形成が不要となることから、永久磁石の占積率が高められ、回転電機のトルク出力の向上を図ることができる。
【００８８】
さらに、この発明によれば、間隙部は、斜辺部を有する焼結体を積層することによって自動的に形成されることから、永久磁石にスリットを加工するための処理や絶縁処理が不要となり、より簡易かつ低コストに渦電流による損失および発熱を抑制することができる。
【００８９】
［実施の形態２］
図８は、この発明の実施の形態２に従う永久磁石式回転電機における永久磁石の製造工程を示す図である。
【００９０】
図８を参照して、ロータコアの１つの穴に挿入される永久磁石１０Ａは、図１に示す永久磁石１０と同様に、複数の永久磁石片を所定の方向に配列して成る、分割型の磁石構造を基本構造とする。
【００９１】
詳細には、図８（１）に示すように、最初に、所望の形状からなる磁石用粉末の成形体１１が形成される。成形体１１は、先の実施の形態１と同様に、金型となるダイ１００に磁石となる粉末を注入し、この粉末をダイ１００の上方からパンチ１１０によって垂直方向に加圧することにより形成される。なお、成形体１１は、積層方向の断面形状が、上辺の長さが下辺よりも長い略台形状であり、この下辺に対応する一方の端面の両端部分において、所定の台形斜辺角を有する斜辺部１３を含む。
【００９２】
次に、成形体１１は、図８（２）に示すように、複数個が所定の方向に積層される。さらに、複数の成形体１１は、一体化された状態で焼結処理が施される。すなわち、複数の成形体１１は、一体の焼結体１２Ａを構成する。本実施の形態は、この焼結処理において、複数の成形体１１を一体的に焼結する点において、成形体１１を個別に焼結し、複数の焼結体１２を形成する先の実施の形態１とは相違する。この一体焼結による効果については、後に詳述する。
【００９３】
以上の成形および焼結工程によって形成された一体の焼結体１２Ａは、さらに着磁工程を経ることにより、図８（３）に示す単体の永久磁石１０Ａが形成される。永久磁石１０Ａには、図１に示す永久磁石１０と同様に、隣り合う成形体（焼結後の成形体１１に相当）１１Ａの接合部において、一方の成形体１１Ａの斜辺部１３と他方の成形体１１Ａの端面との間に、間隙部１５が形成される。したがって、図示は省略するが、永久磁石１０Ａに生起する渦電流の電流径路は、図２に示す電流径路と同じとなり、個々の成形体１１Ａを流れる複数の径路に分割される。すなわち、この間隙部１５は、上述したように、渦電流を低減して、これに伴う損失および発熱を抑制する働きをする。
【００９４】
上述したように、本実施の形態による永久磁石１０Ａは、その製造工程において、圧粉体の成形体１１を積層した後に、これを一体焼結して相互に接合させることを特徴とする。
【００９５】
したがって、本実施の形態によれば、従来行なわれていたスリットの加工処理や絶縁処理が不要となることに加えて、図１（３）に示す接着剤１４による接着工程がさらに不要となり、製造工程の一層の簡略化および低コスト化を実現することができる。
【００９６】
さらに、個々の成形体１１を一体焼結した場合においても、間隙部１５によって、隣り合う成形体１１Ａの電気的絶縁が十分に確保されていることから、永久磁石の占積率が高められ、回転電機のトルク出力の向上を図ることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態による永久磁石１０Ａにおいても、成形体１１の変更例として、図４〜図７で列挙した焼結体１２１〜１２４と同様の多様な構造が適用可能であることは明らかである。成形体１１にいずれの構造を適用した場合においても、複数の成形体１１が一体焼結されることによって、永久磁石１０Ａが形成される。
【００９８】
また、本実施の形態では、複数の成形体１１を積層後に一体焼結する構成としたが、積層した複数の成形体１１を一体として再度圧縮成形し、この一体化された成形体を焼結する構成としてもよい。これによれば、２度目の圧縮成形によって、隣り合う成形体１１との接合面における磁石粉体の密度が増加するため、成形体１１同士の接合力を高めることができる。
【００９９】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、永久磁石を、複数の成形体を積層して一体焼結することにより形成することから、隣り合う成形体同士を接着させるための工程が不要となり、渦電流の低減可能な永久磁石式回転電機を、より簡易かつ低コストに実現することができる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
この発明は、ロータ内に永久磁石を配置した永久磁石式回転電機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の実施の形態１に従う永久磁石式回転電機における永久磁石の製造工程を示す図である。
【図２】図１に示す永久磁石に生起する渦電流を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による永久磁石の第１の変更例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による永久磁石の第２の変更例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による永久磁石の第３の変更例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による永久磁石の第４の変更例を示す図である。
【図７】本変更例による永久磁石の構造を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に従う永久磁石式回転電機における永久磁石の製造工程を示す図である。
【図９】従来の永久磁石式回転電機の要部構成を示す図である。
【図１０】図９における永久磁石に生起する渦電流の電流経路を示す図である。
【図１１】従来の永久磁石式回転電機における永久磁石の第１の構造を示す図である。
【図１２】従来の永久磁石式回転電機における永久磁石の第２の構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０，１０Ａ，５４，１０１〜１０４  永久磁石、１１，１１Ａ  成形体、１２，１２Ａ，１２１〜１２４  焼結体、１３，１３１〜１３４  斜辺部、１４  接着剤、１５，１５１〜１５４  間隙部、５０  ロータコア、５２  穴、５４  永久磁石、６０  ステータ、１００  ダイ、１１０  パンチ、１４０  端部、５６０  永久磁石片、５６２  絶縁材、５８０  スリット。
【図１】
2006136130.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006136130.tif 000006
【図５】
2006136130.tif 000007
【図６】
2006136130.tif 000008
【図７】
2006136130.tif 000009
【図８】
2006136130.tif 000010
【図９】
2006136130.tif 000011
【図１０】
2006136130.tif 000012
【図１１】
2006136130.tif 000013
【図１２】
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