(57)【要約】【課題】回転電機用永久磁石の鉄損の低減効果を向上する。【解決手段】回転電機１の回転子２に設置される永久磁石１０は、磁化方向における両側で開口し、磁化方向に垂直な磁石幅方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、第１スリット１１及び第２スリット１２を有する。第１スリット１１は、第１の側面１０ｃ側で開口すると共に第２の側面１０ｄ側で閉塞されており、第２スリット１２は、第２の側面１０ｄ側で開口すると共に第１の側面１０ｃ側で閉塞されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石であって、
磁化方向における両側で開口し、前記磁化方向に垂直な第１方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリットを有する
ことを特徴とする回転電機用永久磁石。
【請求項２】
前記第１方向における一方側に位置する第１の側面と、
前記第１方向における他方側に位置する第２の側面と、をさらに有し、
前記少なくとも１つのスリットは、
前記第１の側面側で開口すると共に前記第２の側面側で閉塞された第１スリットと、
前記第２の側面側で開口すると共に前記第１の側面側で閉塞された第２スリットと、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項３】
前記第１スリット及び前記第２スリットは、
前記磁化方向及び前記第１方向の両方向に垂直な第２方向において交互に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項４】
前記第１スリットの前記第１方向の寸法と前記第２スリットの前記第１方向の寸法の合計は、前記回転電機用永久磁石の前記第１方向の寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項５】
前記スリットに充填された樹脂部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項６】
固定子及び回転子と、
前記回転子の表面に設置された、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数の回転電機用永久磁石と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
固定子及び回転子と、
前記回転子の内部に設置された、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数の回転電機用永久磁石と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項８】
回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石の製造方法であって、
配向性を備えた焼結体を形成することと、
前記焼結体に、配向方向における両側で開口し、前記配向方向に垂直な第１方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリットを形成することと、
前記焼結体を、着磁方向が前記配向方向と一致するように着磁することと、
を有することを特徴とする回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのスリットに接着剤を含浸させて固化すること、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、回転電機用永久磁石、回転電機、及び回転電機用永久磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、希土類焼結永久磁石焼結体及びこの焼結体を配した内部磁石ロータを有する永久磁石型同期モータが記載されている。この希土類焼結永久磁石焼結体には、上面及び下面の両方にスリットが設けられており、これらの面の一方の面にあるスリットは、他方の面にあるスリットと面上の方向が直交するように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０７８４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記希土類焼結永久磁石焼結体において鉄損のさらなる低減を図る場合、磁石構成の更なる最適化が要望される。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、鉄損の低減効果を向上することが可能な回転電機用永久磁石、回転電機、及び回転電機用永久磁石の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石であって、磁化方向における両側で開口し、前記磁化方向に垂直な第１方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリットを有する回転電機用永久磁石が適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、固定子及び回転子と、前記回転子の表面に設置された上記複数の回転電機用永久磁石と、を有する回転電機が適用される。
【０００８】
また、本発明の別の観点によれば、回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石の製造方法であって、配向性を備えた焼結体を形成することと、前記焼結体に、配向方向における両側で開口し、前記配向方向に垂直な第１方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリットを形成することと、前記焼結体を、着磁方向が前記配向方向と一致するように着磁することと、を有する回転電機用永久磁石の製造方法が適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄損の低減効果を向上することが可能な回転電機用永久磁石、回転電機、及び回転電機用永久磁石の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る回転電機の回転子の構成の一例を表す断面図である。
【図２】回転子に設けられた永久磁石の構成の一例を表す斜視図である。
【図３Ａ】Ｎｏ．１及びＮｏ．２の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図３Ｂ】Ｎｏ．１及びＮｏ．２の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図４Ａ】Ｎｏ．３の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図４Ｂ】Ｎｏ．３の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図５Ａ】Ｎｏ．４の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図５Ｂ】Ｎｏ．４の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図６Ａ】Ｎｏ．５の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図６Ｂ】Ｎｏ．５の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図７Ａ】Ｎｏ．６の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図７Ｂ】Ｎｏ．６の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図８Ａ】Ｎｏ．７の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図８Ｂ】Ｎｏ．７の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図９Ａ】Ｎｏ．８の磁石試験片の構成の一例を表す平面図である。
【図９Ｂ】Ｎｏ．８の磁石試験片の構成の一例を表す側面図である。
【図１０】鉄損評価結果の一例を表す表である。
【図１１】鉄損評価結果の一例を表すグラフである。
【図１２】スリット磁石及び分割磁石の製造工程の一例を表す説明図である。
【図１３】比較例の分割磁石の構成の一例を表す斜視図である。
【図１４】第２実施形態に係る回転電機の回転子の構成の一例を表す断面図である。
【図１５】回転子に設けられた永久磁石の構成の一例を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
＜１．第１実施形態＞
（１−１．回転電機の構成）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る回転電機１の構成の一例について説明する。図１に示すように、回転電機１は表面磁石型（ＳＰＭ）の回転電機であり、図示しない固定子と、固定子の径方向内側に配置された回転子２を備える。回転電機１は、発電機又はモータとして使用される。
【００１３】
回転子２は、回転自在に支持されたシャフト３と、シャフト３の外周面に取り付けられた円環状の回転子鉄心４と、回転子鉄心４の表面に設置された複数の永久磁石１０（回転電機用永久磁石の一例）とを備える。永久磁石１０は、回転子鉄心４の表面に周方向に並列に配置されており、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に繰り返された複数の磁極を形成している。
【００１４】
なお、永久磁石１０の数は回転電機１のスロットコンビネーションに基づくものであり、図１に示す数（３２個）に限定されるものではない。
【００１５】
（１−２．永久磁石の構成）
次に、図２を参照しつつ、上記永久磁石１０の構成の一例について説明する。永久磁石１０は、図２に示す所定の軸方向寸法Ｌを有する磁石片１０Ｐが、回転子鉄心４と同等の軸方向寸法となるように回転軸方向に複数個並べられて構成される。なお、永久磁石１０を１つの磁石片１０Ｐで構成してもよい。図２に示すように、磁石片１０Ｐは、軸方向断面形状が回転子鉄心４の周方向に沿って湾曲した略矩形状である柱状体として形成され、回転子鉄心４の径方向に沿う厚さ方向を磁化方向として着磁されている。
【００１６】
永久磁石１０（磁石片１０Ｐ）は、複数のスリット１１，１２が形成されたスリット磁石である。スリット１１は、磁化方向における一方側（図２中上側）に位置する表面１０ａ側と他方側（図２中下側）に位置する裏面１０ｂ側で開口すると共に、磁化方向に垂直な磁石幅方向（第１方向の一例）における一方側（図２中左側）に位置する第１の側面１０ｃ側で開口すると共に他方側（図２中右側）に位置する第２の側面１０ｄ側で閉塞されている。スリット１２は、表面１０ａ側及び裏面１０ｂ側で開口すると共に、第２の側面１０ｄ側で開口すると共に第１の側面１０ｃ側で閉塞されている。以下では、説明の便宜上、スリット１１を「第１スリット１１」、スリット１２を「第２スリット１２」と称する。
【００１７】
第１スリット１１及び第２スリット１２は、磁化方向及び磁石幅方向の両方向に垂直なシャフト３の回転軸方向に沿う磁石長さ方向（第２方向の一例）において交互に配置されている。
【００１８】
第１スリット１１と第２スリット１２は、磁石幅方向に一部重複するように形成されている。すなわち、第１スリット１１の磁石幅方向の寸法Ｗ１と第２スリット１２の磁石幅方向の寸法Ｗ２の合計は、永久磁石１０（磁石片１０Ｐ）の磁石幅方向の寸法Ｗよりも大きい。図２に示す例では、第１スリット１１の磁石幅方向の寸法Ｗ１は２／３×Ｗ、第２スリット１２の磁石幅方向の寸法Ｗ２は２／３×Ｗである。その結果、第１スリット１１と第２スリット１２の重複部分の磁石幅方向の寸法は、１／３×Ｗとなっている。
【００１９】
なお、スリット１１，１２の上記寸法は一例であり、上記以外としてもよい。例えば、上記寸法Ｗ１，Ｗ２を２／３×Ｗよりも大きくしてもよい。但し、永久磁石１０（磁石片１０Ｐ）の強度等を考慮すると、寸法Ｗ１，Ｗ２は９／１０×Ｗ以下であることが好ましい。
【００２０】
第１スリット１１及び第２スリット１２には、接着剤が充填されて固化されている。その結果、永久磁石１０（磁石片１０Ｐ）は、スリット１１，１２に充填された樹脂部１３を有する。
【００２１】
（１−３．永久磁石の鉄損評価試験）
従来より、回転電機の効率の低下を抑制するために、回転電機の回転子に設置される永久磁石を回転軸方向に分割し、その分割磁石を積層して接着することで、永久磁石の鉄損を低減させる手法が知られている。しかしながら、この手法では永久磁石の製造工程が複雑となるため、コスト増大の要因となる。
【００２２】
そこで、本願発明者等は鋭意研究を行った結果、回転電機用永久磁石においては、磁化方向側の表面近傍よりも磁化方向に垂直な方向側の表面近傍の方が、スリット形成による渦電流損失の低減効果がより大きいという知見を得、本実施形態に係るスリット磁石に想到した。本願発明者等は、その有効性を確認するために、磁石試験片を作成し鉄損評価試験を行った。
【００２３】
（１−３−１．磁石試験片の構成）
作成したＮｏ．１〜Ｎｏ．８の８種類の磁石試験片を、図３Ａ〜図９Ｂに示す。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ａ〜２０Ｈは、いずれも、配向性を備えた焼結体で構成されており、未着磁の磁石片である。各磁石試験片の形状、大きさは特に限定されるものではないが、この例では、配向方向に垂直な磁石幅方向寸法Ａ＝３０±０．１ｍｍ、配向方向及び磁石幅方向の両方に垂直な磁石長さ方向寸法Ｂ＝４５±０．１ｍｍ、配向方向寸法Ｃ＝２０±０．１ｍｍの直方体形状を有する。なお、配向方向は磁石着磁時の磁化方向である。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ａ〜２０Ｈのうち、Ｎｏ．２の磁石試験片２０Ｂを除く他の磁石試験片２０Ａ，２０Ｃ〜２０Ｈは、防錆等を目的として全面に例えばエポキシ系塗料による塗装が施されている。また、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ｄ〜２０Ｈのスリットは、例えば放電加工で形成されており、スリット幅は例えば約０．１５±０．０１ｍｍである。各スリットには例えばエポキシ系接着剤等の樹脂が充填されて固化されており、スリットが封じられている。
【００２４】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、Ｎｏ．１の磁石試験片２０ＡとＮｏ．２の磁石試験片２０Ｂは共に、スリットを設けない未加工磁石である。このうち、Ｎｏ．２の磁石試験片２０Ｂは、表面に塗装を行っていない。
【００２５】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、Ｎｏ．３の磁石試験片２０Ｃは、磁石長さ方向に５等分された５つの分割片１８が、例えばエポキシ系接着剤による接着剤層１９で互いに接着された分割磁石である。各分割片１８の磁石長さ方向寸法はＢ／５である。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、Ｎｏ．４の磁石試験片２０Ｄは、２つの第１スリット２１ｄと２つの第２スリット２２ｄとを有するスリット磁石である。第１スリット２１ｄは、配向方向における一方側（図５Ａ中紙面の手前側、図５Ｂ中上側）に位置する表面２０ａ側と他方側（図５Ａ中紙面の奥側、図５Ｂ中下側）に位置する裏面２０ｂ側で開口すると共に、磁石幅方向における一方側（図５Ａ中下側、図５Ｂ中紙面の手前側）に位置する第１の側面２０ｃ側で開口し、磁石幅方向における他方側（図５Ａ中上側、図５Ｂ中紙面の奥側）に位置する第２の側面２０ｄ側で閉塞されている。第２スリット２２ｄは、表面２０ａと裏面２０ｂで開口すると共に、第２の側面２０ｄ側で開口し、第１の側面２０ｃ側で閉塞されている。
【００２７】
第１スリット２１ｄと第２スリット２２ｄは、共に磁石幅方向に２Ａ／３の長さを有し、磁石長さ方向にＢ／５の間隔で交互に配置されている。また、第１スリット２１ｄと第２スリット２２ｄは磁石幅方向にＡ／３の長さだけ重複している。以下、Ｎｏ．４の磁石試験片２０Ｄのスリット（第１スリット２１ｄ、第２スリット２２ｄ）の形成態様をスリットパターン１と称する。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、Ｎｏ．５の磁石試験片２０Ｅは、Ｎｏ．４の磁石試験片２０Ｄにおいて第１スリット及び第２スリットの本数を増やした試験片である。すなわち、Ｎｏ．５の磁石試験片２０Ｅは、５つの第１スリット２１ｅと４つの第２スリット２２ｅとを有するスリット磁石である。第１スリット２１ｅは、配向方向における一方側（図６Ａ中紙面の手前側、図６Ｂ中上側）に位置する表面２０ａ側と他方側（図６Ａ中紙面の奥側、図６Ｂ中下側）に位置する裏面２０ｂ側で開口すると共に、磁石幅方向における一方側（図６Ａ中下側、図６Ｂ中紙面の手前側）に位置する第１の側面２０ｃ側で開口し、磁石幅方向における他方側（図６Ａ中上側、図６Ｂ中紙面の奥側）に位置する第２の側面２０ｄ側で閉塞されている。第２スリット２２ｅは、表面２０ａと裏面２０ｂで開口すると共に、第２の側面２０ｄ側で開口し、第１の側面２０ｃ側で閉塞されている。
【００２９】
第１スリット２１ｅと第２スリット２２ｅは、共に磁石幅方向に２Ａ／３の長さを有し、磁石長さ方向にＢ／１０の間隔で交互に配置されている。また、第１スリット２１ｅと第２スリット２２ｅは磁石幅方向にＡ／３の長さだけ重複している。以下、Ｎｏ．５の磁石試験片２０Ｅのスリット（第１スリット２１ｅ、第２スリット２２ｅ）の形成態様をスリットパターン２と称する。
【００３０】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、Ｎｏ．６の磁石試験片２０Ｆは、Ｎｏ．４の磁石試験片２０Ｄにおいて第１スリット及び第２スリットの磁石幅方向の長さを短くした試験片である。すなわち、Ｎｏ．６の磁石試験片２０Ｆは、２つの第１スリット２１ｆと２つの第２スリット２２ｆとを有するスリット磁石である。第１スリット２１ｆは、配向方向における一方側（図７Ａ中紙面の手前側、図７Ｂ中上側）に位置する表面２０ａ側と他方側（図７Ａ中紙面の奥側、図７Ｂ中下側）に位置する裏面２０ｂ側で開口すると共に、磁石幅方向における一方側（図７Ａ中下側、図７Ｂ中紙面の手前側）に位置する第１の側面２０ｃ側で開口し、磁石幅方向における他方側（図７Ａ中上側、図７Ｂ中紙面の奥側）に位置する第２の側面２０ｄ側で閉塞されている。第２スリット２２ｆは、表面２０ａ側と裏面２０ｂ側で開口すると共に、第２の側面２０ｄ側で開口し、第１の側面２０ｃ側で閉塞されている。
【００３１】
第１スリット２１ｆと第２スリット２２ｆは、共に磁石幅方向にＡ／２の長さを有し、磁石長さ方向にＢ／５の間隔で交互に配置されている。第１スリット２１ｆと第２スリット２２ｆは磁石幅方向に重複せず、先端が磁石幅方向中央に位置している。以下、Ｎｏ．６の磁石試験片２０Ｆのスリット（第１スリット２１ｆ、第２スリット２２ｆ）の形成態様をスリットパターン３と称する。
【００３２】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、Ｎｏ．７の磁石試験片２０Ｇは、４つの第３スリット２３ｇと４つの第４スリット２４ｇとを有するスリット磁石である。第３スリット２３ｇは、配向方向における一方側（図８Ａ中紙面の手前側、図８Ｂ中上側）に位置する表面２０ａ側で開口すると共に、配向方向における他方側（図８Ａ中紙面の奥側、図８Ｂ中下側）に位置する裏面２０ｂ側で閉塞されている。また第３スリット２３ｇは、磁石幅方向における一方側（図８Ａ中下側、図８Ｂ中紙面の手前側）に位置する第１の側面２０ｃ側と、磁石幅方向における他方側（図８Ａ中上側、図８Ｂ中紙面の奥側）に位置する第２の側面２０ｄ側で開口している。第４スリット２４ｇは、裏面２０ｂ側で開口すると共に表面２０ａ側で閉塞されており、第１の側面２０ｃ側と第２の側面２０ｄ側で開口している。
【００３３】
第３スリット２３ｇ及び第４スリット２４ｇは、共に配向方向にＣ／４の長さを有し、磁石長さ方向にＢ／５の間隔で配置されている。第３スリット２３ｇ及び第４スリット２４ｇは、配向方向に対向している。以下、Ｎｏ．６の磁石試験片２０Ｇのスリット（第３スリット２３ｇ、第４スリット２４ｇ）の形成態様をスリットパターン４と称する。
【００３４】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ｈは、Ｎｏ．７の磁石試験片２０Ｇにおいて第４スリットを省き、かつ第３スリットの配向方向の長さを長くした試験片である。すなわち、Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ｈは、４つの第３スリット２３ｈを有するスリット磁石である。第３スリット２３ｈは、配向方向における一方側（図９Ａ中紙面の手前側、図９Ｂ中上側）に位置する表面２０ａ側で開口すると共に、配向方向における他方側（図９Ａ中紙面の奥側、図９Ｂ中下側）に位置する裏面２０ｂ側で閉塞されている。また第３スリット２３ｈは、磁石幅方向における一方側（図９Ａ中下側、図９Ｂ中紙面の手前側）に位置する第１の側面２０ｃ側と、磁石幅方向における他方側（図９Ａ中上側、図９Ｂ中紙面の奥側）に位置する第２の側面２０ｄ側で開口している。第３スリット２３ｈは、配向方向にＣ／２の長さを有し、磁石長さ方向にＢ／５の間隔で配置されている。以下、Ｎｏ．８の磁石試験片２０Ｈのスリット（第３スリット２３ｈ）の形成態様をスリットパターン５と称する。
【００３５】
（１−３−２．磁石試験片の評価結果）
本願発明者等は、上述したＮｏ．１〜Ｎｏ．９の磁石試験片２０Ａ〜２０Ｈについて、励磁電源、分流抵抗器、磁束積分器、計算機（ＣＰＵ）等を有するヒステリシス測定装置（図示省略）を用いてヒステリシス損を測定し、また、励磁指令部、波形発信部、励磁電源、電力計、ディジタルオシロスコープ等を有する渦電流測定装置（図示省略）を用いて渦電流損を測定し、ヒステリシス損と渦電流損を合計して鉄損を得た。測定に用いた周波数ｆは、例えば基本周波数の９６．００Ｈｚ、キャリア周波数の１１５２．００Ｈｚ、高周波数の３０００．００Ｈｚである。得られた鉄損評価結果を図１０及び図１１に示す。
【００３６】
図１０の鉄損評価結果の表及び図１１の鉄損評価結果のグラフに示されるように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の全ての磁石試験片２０Ａ〜２０Ｈにおいて、周波数ｆが高くなるほど鉄損は増加した。
【００３７】
Ｎｏ．５の磁石試験片２０Ｅ（スリットパターン２のスリット磁石）の鉄損は、高周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃ（分割磁石）の鉄損の０．６７倍、キャリア周波数で０・６５倍、基本周波数で０．８３倍であり、それぞれの周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃの鉄損を下回っていた。特に、高周波数、キャリア周波数での鉄損の低減効果が大きい。
【００３８】
Ｎｏ．４の磁石試験片２０Ｄ（スリットパターン１のスリット磁石）の鉄損は、高周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃ（分割磁石）の鉄損の１．２４倍、キャリア周波数で１．１９倍、基本周波数で０．９８倍である。高周波数及びキャリア周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃの鉄損を若干上回ったが、全体として略同等の鉄損であった。
【００３９】
Ｎｏ．６の磁石試験片２０Ｆ（スリットパターン３のスリット磁石）の鉄損は、高周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃ（分割磁石）の鉄損の１．４３倍、キャリア周波数で１．４２倍、基本周波数で１．１倍である。基本周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃの鉄損と略同等、高周波数、キャリア周波数でＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃの鉄損を上回ったが、比較的小さめの増加量であった。
【００４０】
Ｎｏ．７の磁石試験片２０Ｇ（スリットパターン４のスリット磁石）及びＮｏ．８の磁石試験片２０Ｈ（スリットパターン５のスリット磁石）の鉄損は、高周波数、キャリア周波数、基本周波数の全てでＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃ（分割磁石）の鉄損の約２倍乃至２倍超となった。
【００４１】
Ｎｏ．１の磁石試験片２０Ａ（未加工磁石、塗装あり）及びＮｏ．２の磁石試験片２０Ｂ（未加工磁石、塗装なし）の鉄損は、高周波数、キャリア周波数、基本周波数の全てでＮｏ．３の磁石試験片２０Ｃ（分割磁石）の３倍弱となり著しく大きくなった。
【００４２】
以上から、Ｎｏ．４〜６の磁石試験片２０Ｄ〜２０Ｆについては、Ｎｏ．３の磁石試験片２０Ｃに比較的近い鉄損とすることが可能であり、特にＮｏ．５の磁石試験片２０Ｅについては、Ｎｏ．３の磁石試験片２０Ｃよりもさらに鉄損を低減することが可能であることが分かった。すなわち、回転電機１の永久磁石１０（磁石片１０Ｐ）において、スリット１１，１２の磁石長さ方向の交互配置間隔を、分割磁石の分割片の磁石長さ方向寸法の１／２程度とすることにより、当該分割磁石以上の鉄損低減効果を得ることができる。
【００４３】
（１−４．スリット磁石及び分割磁石の製造工程）
次に、図１２を参照しつつ、本実施形態のスリット磁石と比較例としての分割磁石の製造工程の一例について説明する。なお、比較例の分割磁石４０は、図１３に示す所定の軸方向寸法Ｌを有する磁石片４０Ｐが、回転子鉄心４と同等の軸方向寸法となるように回転軸方向に複数個並べられて構成される。なお、分割磁石４０を１つの磁石片４０Ｐで構成してもよい。図１３に示すように、分割磁石４０は、複数（この例では５つ）の分割片４１と、複数の分割片４１同士を磁石長さ方向に接着した接着層４２とを有する。
【００４４】
最初に、比較例に係る分割磁石の製造工程の一例について説明する。まず、前工程において、磁石材料の粉末を加圧成型後、真空加熱炉で焼結・時効処理を行って、略永久磁石の外形を有する柱状体の磁石素材（焼結体）を作成する。
【００４５】
次に、前工程で作成された磁石素材に対し、面取り（工程１）、双研磨（工程２）を行った後、例えば放電加工による切断加工（ワイヤーカッタ等による切断加工も可能）を行って（工程３）、磁石素材を磁石長さ方向に複数に分割し、複数の分割片を作成する。その後、各分割片に対し、双研磨（工程４）、立研磨（工程５）、平研磨（工程６）を行い、一旦、分割片の半製品検査を行う（工程７）。その後、各分割片に対し、リン化を行って塗装下地のリン化皮膜を形成し（工程８）、各分割片を接着装置へ移動する（工程９）。
【００４６】
次に、接着装置に移動した各分割片を脱脂し（工程１０）、接着剤と硬化剤を混合して例えば熱硬化性の接着剤（紫外線硬化性等の接着剤でも可能）を調製し（工程１１）、調製された接着剤を各分割片の接着面に塗布し（工程１２）、分割片同士を接着剤で接着して（工程１３）、分割磁石の形態とする。その後、例えば加熱（紫外線照射等でもよい）により接着剤を固化し（工程１４）、分割磁石の接着状態等を検査する（工程１５）。
【００４７】
次に、分割磁石に対し、双研磨（工程１６）、平研磨（工程１７）、手動による手研磨（工程１８）、面取り（工程１９）を行った後、分割磁石の半製品検査を行う（工程２０）。その後、分割磁石を塗装装置に設置し（工程２１）、分割磁石の表面にスプレー塗装を行う（工程２２）。そして、例えば加熱により塗装を固化し（工程２３）、塗装厚を検査し（工程２４）、分割磁石の最終的な製品検査を行う（工程２５）。
【００４８】
次に、本実施形態に係るスリット磁石の製造工程の一例について説明する。前工程は、分割磁石と同じである。
【００４９】
前工程で作成された磁石素材に対し、面取り（工程１）、双研磨（工程２）を行った後、例えば放電加工によるスリット加工（ワイヤーカッタ等によるスリット加工も可能）を行って（工程３）、磁石素材に複数のスリットを形成し、スリット磁石の形態とする。次に、スリット磁石に対し、双研磨（工程４）、立研磨（工程５）、平研磨（工程６）を行う。その後、工程７〜工程１１を省略して工程１２へ進み、スリットへの接着剤の含浸、充填を行う（工程１２）。そして、工程１３を省略して工程１４へ進み、例えば加熱（紫外線照射等でもよい）により接着剤を固化する（工程１４）。その後、工程１５〜工程１７を省略して工程１８に進み、スリット磁石に対し、手研磨（工程１８）、面取り（工程１９）を行った後、スリット磁石の半製品検査を行う（工程２０）。
【００５０】
その後、スリット磁石を塗装装置に設置し（工程２１）、スリット磁石の表面に例えば電着塗装（スプレー塗装でもよい）を行う（工程２２）。なお、上述の分割磁石の場合、磁石が分断されているので電着塗装できないのに対し、スリット磁石では電着塗装が可能となる。そして、例えば加熱により塗装を固化し（工程２３）、塗装厚を検査し（工程２４）、スリット磁石の最終的な製品検査を行う（工程２５）。
【００５１】
以上のように、本実施形態のスリット磁石では、分割磁石に比べて大幅に製造工程を削減できる。
【００５２】
なお、以上の製造工程により製造される磁石は、未着磁の磁石である。以上のようにして製造された磁石を着磁方向が配向方向と一致するように着磁することで、永久磁石が製造される。
【００５３】
（１−５．第１実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態の永久磁石１０は、磁化方向における両側で開口し、磁化方向に垂直な磁石幅方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリット１１，１２を有する。
【００５４】
これにより、鉄損の低減効果を向上でき、永久磁石１０を分割することなく分割磁石と同程度の鉄損低減効果を得ることが可能となる。その結果、分割磁石に代えてスリット磁石（永久磁石１０）を回転電機１に採用することが可能となるので、製造工程の簡素化によりコストを大幅に削減可能な回転電機用永久磁石を実現できる。
【００５５】
また、本実施形態では特に、磁石幅方向における一方側に位置する第１の側面１０ｃと、磁石幅方向における他方側に位置する第２の側面１０ｄと、有し、少なくとも１つのスリット１１，１２は、第１の側面１０ｃ側で開口すると共に第２の側面１０ｄ側で閉塞された第１スリット１１と、第２の側面１０ｄ側で開口すると共に第１の側面１０ｃ側で閉塞された第２スリット１２と、を含む。
【００５６】
これにより、渦電流損失の低減効果が比較的大きな、磁化方向に垂直な方向における両側面１０ｃ，１０ｄに対して磁化方向に貫通したスリット１１，１２を形成することができるので、鉄損の低減効果を向上できる。
【００５７】
また、本実施形態では特に、第１スリット１１及び第２スリット１２は、磁化方向及び磁石幅方向の両方向に垂直な磁石長さ方向（回転軸方向）において交互に配置されている。
【００５８】
これにより、第１の側面１０ｃにおける第１スリット１１のスリット間隔と、第２の側面１０ｄにおける第２スリット１２のスリット間隔とを、略均一にすることができる。その結果、第１の側面１０ｃ近傍及び第２の側面１０ｄ近傍において発生する渦電流損失のアンバランスを抑制できるので、鉄損の低減効果をさらに向上できる。
【００５９】
また、本実施形態では特に、第１スリット１１の磁石幅方向の寸法Ｗ１と第２スリット１２の磁石幅方向の寸法Ｗ２の合計は、永久磁石１０の磁石幅方向の寸法Ｗよりも大きい。
【００６０】
これにより、第１スリット１１と第２スリット１２とを磁石幅方向において互いに重複するように形成することができる。その結果、永久磁石１０の磁石長さ方向（回転軸方向）における抵抗率を増大できるので、鉄損の低減効果をさらに向上できる。
【００６１】
また、本実施形態では特に、スリット１１，１２に充填された樹脂部１３を有する。
【００６２】
これにより、スリット１１，１２内に異物が入り込むことによる短絡を防止できるので、スリットの絶縁性を向上できる。また、永久磁石１０の機械的強度を高めることができるので、スリットの本数や寸法を大きくすることが可能となり、鉄損の低減効果をさらに向上できる。
【００６３】
また、本実施形態では特に、回転電機１が、固定子及び回転子２と、回転子２の表面に設置された複数の永久磁石１０と、を有する。
【００６４】
これにより、永久磁石１０のコストを大幅に削減させた表面磁石型（ＳＰＭ）の回転電機１を実現できる。また、ＳＰＭ型の回転電機１では、永久磁石１０の磁化方向に垂直な方向における両側面１０ｃ，１０ｄ（周方向の両側面）が回転子鉄心４の外部に配置されるため、両側面１０ｃ，１０ｄ近傍に渦電流が発生し易い。このため、当該側面１０ｃ，１０ｄにスリット１１，１２を形成することが鉄損の低減に特に有効であり、鉄損の低減効果をさらに向上できる。
【００６５】
また、本実施形態では特に、回転電機１の回転子２に設置される永久磁石１０を製造する際、配向性を備えた焼結体を形成し、焼結体に、配向方向における両側で開口し、配向方向に垂直な磁石幅方向における一方側で開口すると共に他方側で閉塞された、少なくとも１つのスリット１１，１２を形成し、焼結体を、着磁方向が配向方向と一致するように着磁する。
【００６６】
これにより、分割磁石に代えてスリット磁石を回転電機１に採用することが可能となるので、製造工程の簡素化によりコストを大幅に削減可能な回転電機用永久磁石を実現できる効果に加えて、次のような効果も得る。
【００６７】
すなわち、スリット磁石の場合、永久磁石が分割されていないので、製造工程において塗装を行う場合に、水性塗料や水溶性樹脂を電解液として電着作用によって磁石表面に塗料や樹脂の塗装膜を作る電着塗装が可能となる。したがって、スプレーガンによるスプレー塗装に比べて、色むら、ゴミ、たれ等が非常に少ない良質の塗装が可能となる。
【００６８】
本実施形態では特に、永久磁石１０を製造する際、スリット１１，スリット１２に接着剤を含浸させて固化する。
【００６９】
これにより、スリット１１，１２の絶縁性を向上や、スリットの本数や寸法を大きくすることによる鉄損の低減効果をさらに向上できる効果に加えて、次のような効果も得る。すなわち、接着剤を含浸させることで、複数のスリット１１，１２に対する樹脂の充填を一度に速やかに実施できる。また接着剤として、例えば熱硬化性の接着剤等、外的要因（例えば紫外線照射や加熱、空気中の水分等）により硬化する接着剤を用いることにより、固化時間を短縮できる。
【００７０】
＜２．第２実施形態＞
第１実施形態では、回転電機が表面磁石型（ＳＰＭ）である場合を説明したが、本発明は埋込磁石型（ＩＰＭ）の回転電機にも適用可能である。
【００７１】
（２−１．回転電機の構成）
図１４に示すように、本実施形態に係る回転電機１Ａは、埋込磁石型（ＩＰＭ）の回転電機であり、図示しない固定子と、固定子の径方向内側に配置された回転子３０とを備える。
【００７２】
回転子３０は、回転自在に支持されたシャフト３５と、シャフト３５の外周面に取り付けられた回転子鉄心３６と、回転子鉄心３６の内部に設置された複数の永久磁石３３（回転電機用永久磁石の一例）とを有する。複数の永久磁石３３は、磁極ごとに２つの磁石がＶ字状に埋設されて構成されており、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に繰り返された複数の磁極を形成している。
【００７３】
なお、永久磁石３３の数は回転電機１Ａのスロットコンビネーションに基づくものであり、図１４に示す数（１６個）に限定されるものではない。
【００７４】
（２−２．永久磁石の構成）
永久磁石３３は、図１５に示す所定の軸方向寸法Ｌを有する磁石片３３Ｐが、回転子鉄心３６と同等の軸方向寸法となるように回転軸方向に複数個並べられて構成される。なお、永久磁石３３を１つの磁石片３３Ｐで構成してもよい。図１５に示すように、磁石片３３Ｐは、軸方向断面形状が略矩形状の柱状体として形成され、厚さ方向（図１５中上下方向）を磁化方向として着磁されている。
【００７５】
永久磁石３３（磁石片３３Ｐ）は、複数のスリット３１，３２が形成されたスリット磁石である。スリット３１は、磁化方向における一方側（図１５中上側）に位置する表面３３ａ側と他方側（図１５中下側）に位置する裏面３３ｂ側で開口すると共に、磁化方向に垂直な磁石幅方向（第１方向の一例）における一方側（図１５中左側）に位置する第１の側面３３ｃ側で開口すると共に他方側（図１５中右側）に位置する第２の側面３３ｄ側で閉塞されている。スリット３２は、表面３３ａ側及び裏面３３ｂ側で開口すると共に、第２の側面３３ｄ側で開口すると共に第１の側面３３ｃ側で閉塞されている。以下では、説明の便宜上、スリット３１を「第１スリット３１」、スリット３２を「第２スリット３２」と称する。
【００７６】
第１スリット３１及び第２スリット３２は、磁化方向及び磁石幅方向の両方向に垂直なシャフト３５の回転軸方向に沿う磁石長さ方向（第２方向の一例）において交互に配置されている。
【００７７】
第１スリット３１と第２スリット３２は、磁石幅方向に一部重複するように形成されている。すなわち、第１スリット３１の磁石幅方向の寸法Ｗ１と第２スリット３２の磁石幅方向の寸法Ｗ２の合計は、永久磁石３３（磁石片３３Ｐ）の磁石幅方向の寸法Ｗよりも大きい。図１５に示す例では、第１スリット３１の磁石幅方向の寸法Ｗ１は２／３×Ｗ、第２スリット３２の磁石幅方向の寸法Ｗ２は２／３×Ｗである。その結果、第１スリット３１と第２スリット３２の重複部分の磁石幅方向の寸法は、１／３×Ｗとなっている。
【００７８】
なお、スリット３１，３２の上記寸法は一例であり、上記以外としてもよい。例えば、上記寸法Ｗ１，Ｗ２を２／３×Ｗよりも大きくしてもよい。但し、永久磁石３３（磁石片３３Ｐ）の強度等を考慮すると、寸法Ｗ１，Ｗ２は９／１０×Ｗ以下であることが好ましい。
【００７９】
第１スリット３１及び第２スリット３２には、接着剤が充填されて固化されている。その結果、永久磁石３３（磁石片３３Ｐ）は、スリット３１，３２に充填された樹脂部３４を有する。
【００８０】
本実施形態によっても、分割磁石に代えてスリット磁石（永久磁石３３）を回転電機１Ａに採用することが可能となるので、製造工程の簡素化によりコストを大幅に削減可能な回転電機用永久磁石を実現できる。
【００８１】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【００８２】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【００８３】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００８４】
１            回転電機
１Ａ          回転電機
２            回転子
１０          永久磁石
１０ｃ        第１の側面
１０ｄ        第２の側面
１１          第１スリット
１２          第２スリット
１３          樹脂部
３０          回転子
３１          第１スリット
３２          第２スリット
３３          永久磁石
３３ｃ        第１の側面
３３ｄ        第２の側面
３４          樹脂部
Ｗ            幅方向寸法
Ｗ１          幅方向寸法
Ｗ２          幅方向寸法
【図１】
2018157667.tif 000003
【図２】
2018157667.tif 000004
【図３Ａ】
2018157667.tif 000005
【図３Ｂ】
2018157667.tif 000006
【図４Ａ】
2018157667.tif 000007
【図４Ｂ】
2018157667.tif 000008
【図５Ａ】
2018157667.tif 000009
【図５Ｂ】
2018157667.tif 000010
【図６Ａ】
2018157667.tif 000011
【図６Ｂ】
2018157667.tif 000012
【図７Ａ】
2018157667.tif 000013
【図７Ｂ】
2018157667.tif 000014
【図８Ａ】
2018157667.tif 000015
【図８Ｂ】
2018157667.tif 000016
【図９Ａ】
2018157667.tif 000017
【図９Ｂ】
2018157667.tif 000018
【図１０】
2018157667.tif 000019
【図１１】
2018157667.tif 000020
【図１２】
2018157667.tif 000021
【図１３】
2018157667.tif 000022
【図１４】
2018157667.tif 000023
【図１５】
2018157667.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月14日(2018.3.14)
【手続補正１】
【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】
回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石であって、
磁化方向及び前記回転電機の回転軸方向に垂直な第１方向における一方側に位置する第１の側面と、
前記第１方向における他方側に位置する第２の側面と、
前記磁化方向における両側で開口し、前記第１の側面側で開口すると共に前記第２の側面側で閉塞された第１スリットと、
前記磁化方向における両側で開口し、前記第２の側面側で開口すると共に前記第１の側面側で閉塞された第２スリットと、
を有する
ことを特徴とする回転電機用永久磁石。
【請求項２】
前記第１スリット及び前記第２スリットは、
前記回転軸方向において交互に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項３】
前記第１スリットの前記第１方向の寸法と前記第２スリットの前記第１方向の寸法の合計は、前記回転電機用永久磁石の前記第１方向の寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項４】
前記第１スリット又は前記第２スリットに充填された樹脂部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項５】
固定子及び回転子と、
前記回転子の表面に設置された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数の回転電機用永久磁石と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項６】
固定子及び回転子と、
前記回転子の内部に設置された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数の回転電機用永久磁石と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
回転電機の回転子に設置される回転電機用永久磁石の製造方法であって、
配向性を備え、配向方向及び前記回転電機の回転軸方向に垂直な第１方向における一方側に位置する第１の側面と、前記第１方向における他方側に位置する第２の側面と、を備えた焼結体を形成することと、
前記焼結体に、前記配向方向における両側で開口し、前記第１の側面側で開口すると共に前記第２の側面側で閉塞された第１スリットと、前記配向方向における両側で開口し、前記第２の側面側で開口すると共に前記第１の側面側で閉塞された第２スリットと、を形成することと、
前記焼結体を、着磁方向が前記配向方向と一致するように着磁することと、
を有することを特徴とする回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記第１スリット又は前記第２スリットに接着剤を含浸させて固化すること、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項７に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。