(57)【要約】【課題】本発明の目的は、表面永久磁石界磁式モータ（ＳＰＭ）において、逆ラジアル配向を採用するにあたり、効率良く磁束を収束させ、減磁耐力を向上させることが可能なマグネット及びこれを備えた回転電機を提供することにある。【解決手段】回転子３の周方向に配設されるマグネット３２に関する。このマグネット３２は、磁極中心線Ｌ上であって、回転子コア３１径方向外側に設定された任意の集向点Ｏに磁束が集束するように配向されるとともに、このマグネットにおける回転子コア３１周方向両端部であって、回転子コア３１径方向外側に位置する両角部分は、面取りされた面取り部となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子コアの周方向に配設されるマグネットであって、
該マグネットは、磁極中心線上であって、前記回転子コアの径方向外側に設定された任意の集向点に磁束が集束するように配向されるとともに、前記マグネットにおける、前記回転子コアの周方向両端部であって、前記回転子コアの径方向外側に位置する両角部分は、面取りされた面取り部となっていることを特徴とするマグネット。
【請求項２】
前記面取り部は、前記マグネット全体から前記集向点へと向かう逆放射状の配向ベクトルに沿う角度で面取りされていることを特徴とする請求項１に記載のマグネット。
【請求項３】
前記マグネットは、フェライトマグネット又はネオジオマグネットであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマグネット。
【請求項４】
前記マグネットは、コンシクエントポール型ロータに使用され、一方の磁極を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載のマグネット。
【請求項５】
回転中心軸となるシャフトと、
該シャフトに固定されて共に回転可能に支持される前記回転子コアと、該回転子コアの外側面周方向に配置された請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載のマグネットと、を備えた回転子と、
該回転子の外側面を覆うように配設され、電源装置より電源が供給されることにより、回転磁界を発生させる固定子と、を少なくとも備えたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネット及びこれを備えた回転電機にかかり、特に、表面永久磁石界磁式回転電機（ＳＰＭ）に有効に適用することが可能なマグネット及びこれを備えた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の一つとして、永久磁石を界磁として使用した永久磁石式の同期モータが一般的に知られている。
このような回転電機では、回転子に永久磁石が配設され、この回転子を囲むように設置される固定子に配設された磁界との相互作用により回転子が回転するように構成されている。
回転子に永久磁石を組み込む方法としては、表面磁石型（ＳＰＭ）及び埋込磁石型（ＩＰＭ）等の形式が知られている。
このように永久磁石を使用したモータにおいては、コスト低減のために磁石使用量等を低減させる必要があり、このため効率的に磁石に磁束を発生させる必要があった。
例えば、図４（ｃ）に示すように、磁石にパラレル配向をもたせる技術や、永久磁石から、より有効に磁力を取り出すために、その他の様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、回転電機のロータについての技術が開示されている。
当該技術における複数の磁石は、ロータコアの外周面に、Ｎ極とＳ極とが交互となるように固定されている。
そして、各磁石は、回転軸の軸線と直交する断面において、径方向外側ほどその磁極中心線に近づくように傾斜する磁束が生じる構成とされている。
つまり、各磁石は、その外側に配置された磁極中心線上の一点を通る放射状の磁束が生じる構成とされている。
よって、特性の良い回転電機のロータを提供することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２４８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、特許文献１に記載されたような技術によると、確かに、磁石磁束を効率良くステータのティースへ集めることができる。
しかし、より、効率良く磁石磁束を集めるためには、磁極幅に対して任意の一点に磁束配向を集中させるほうが効率がよく、このような方法もまた提案されている。
例えば、ＳＰＭロータにおいて、磁極幅に対して任意の一点に磁束配向を集中させて、有効磁束を多くし、発生トルクを増大させる方法が様々に知られており、これらの方法としては、例えば、極異方配向（図４（ａ）参照）、ハルバッハ配向（図４（ｂ）参照）、逆ラジアル配向（図４（ｄ）、特許文献１参照）等がある。
【０００６】
これらの中で、最も安価で容易な方法として、逆ラジアル配向が挙げられる。
この逆ラジアル配向においては、磁石の構造や形状は、通常のＳＰＭロータに使用される弓状のままでよく、成形時の型構成を変更するのみで製造できるとともに、比較的容易に取付けを行うことが可能であり、コスト面において有利である。
これに比して、極異方配向においては磁石厚さに下限があり、ハルバッハ配向では、磁石数が多く必要となるため組付けコストが増大する、という問題がある。
しかし、この逆ラジアル配向を採用するにあたっても、種々の問題があった。
【０００７】
つまり、通常のＳＰＭモータに用いられる磁石形状は、弓型若しくは瓦状のものが一般的であるため、その形状に対して逆ラジアル配向を適用すると、永久磁石の両端部（特に角部）において配向方向のマグネット厚が極端に薄くなってしまうという問題点があった。
このため、外部磁界又は温度変化に対する配向の保持性が劣化し、減磁耐力が低下することとなるため、当該問題を解消する必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、表面永久磁石界磁式モータ（ＳＰＭ）において、逆ラジアル配向を採用するにあたり、効率良く磁束を収束させ、減磁耐力を向上させることが可能なマグネット及びこれを備えた回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、本発明に係るマグネットによれば、回転子コアの周方向に配設されるマグネットであって、該マグネットは、磁極中心線上であって、前記回転子コアの径方向外側に設定された任意の集向点に磁束が集束するように配向されるとともに、前記マグネットにおける、前記回転子コアの周方向両端部であって、前記回転子コアの径方向外側に位置する両角部分は、面取りされた面取り部となっていることにより解決される。
【００１０】
このように本発明では、磁極中心線上であって、回転子コアの径方向外側に設定された任意の集向点に磁束が集束するように配向されており、このため、有効鎖交磁束を増大することができ、磁気回路部の体格を小さくすることができるが、更に、回転子コアの周方向両端部であって、回転子コアの径方向外側に位置する両角部分を面取りしているため、効率良く集向点に磁束を集束させることができる。
よって、マグネットの両端部において配向方向のマグネット厚を極端に薄くする必要がなく、効率的に磁束を集束させることができる。
【００１１】
また、このとき、請求項２に記載のように、前記面取り部は、前記マグネット全体から前記集向点へと向かう逆放射状の配向ベクトルに沿う角度で面取りされていると好適である。
このように構成されていると、面取り部の斜面角度と配向ベクトルの角度が一致するため、より効率良く磁束を集向させることができるため好適である。
【００１２】
更に、このとき、具体的には、請求項３に記載のように、前記マグネットは、フェライトマグネット又はネオジオマグネットであるとよい。
また、更に具体的には、請求項４に記載のように、前記マグネットは、コンシクエントポール型ロータに使用され、一方の磁極を形成するものであるよう構成されていてもよい。
また、本発明に係る回転電機は、回転中心軸となるシャフトと、該シャフトに固定されて共に回転可能に支持される前記回転子コアと、該回転子コアの外側面周方向に配置された請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載のマグネットと、を備えた回転子と、該回転子の外側面を覆うように配設され、電源装置より電源が供給されることにより、回転磁界を発生させる固定子と、を少なくとも備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば回転子コアの周方向両端部であって、回転子コアの径方向外側に位置する両角部分を面取りしているため、効率良く集向点に磁束を集束させることができ、よって、マグネットの両端部において配向方向のマグネット厚を極端に薄くする必要がない。
このため、外部磁界や温度変化に対する配向の保持性が良好となり、減磁耐力もまた向上する。
更に、面取り角度を配向ベクトルに沿わせることにより、集向点への磁束の集束をより効率的なものとし、よって、上記効果をより高く奏することとなる。
このように、本発明によれば、表面永久磁石界磁式モータ（ＳＰＭ）において、逆ラジアル配向を採用するにあたり、効率良く磁束を収束させ、減磁耐力を向上させることができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の径方向断面を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマグネットの配向方向を示す説明図である。
【図３】図２のＸ部拡大図及び改変例に係る当該相当箇所を示す図である。
【図４】従来例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、表面永久磁石界磁式モータ（ＳＰＭ）において、逆ラジアル配向を採用するにあたり、効率良く磁束を収束させ、減磁耐力を向上させることが可能なマグネットと、当該マグネットが採用されたモータに関するものである。
【００１６】
図１乃至図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１は回転電機の径方向断面を示す説明図、図２はマグネットの配向方向を示す説明図、図３は図２のＸ部拡大図及び改変例に係る当該相当箇所を示す図である。
なお、図４は従来例を示す説明図である。
【００１７】
最初に、図１により、本実施形態に係るマグネット３２が搭載されるモータＭ（「回転電機」に相当）の構成の一例について簡単に説明する。
このモータＭは、表面永久磁石界磁式モータ（ＳＰＭモータ）であり、マグネット３２はロータ３の側面に複数配設されている。
モータＭは、出力軸となるシャフト１と、ステータ２（「固定子」に相当）と、ロータ３（「回転子」に相当）と、を備えて構成されている。
【００１８】
ステータ２は、略円筒状に形成されており、図示は省略するが、径方向内側に延びる複数のティースと、そのティースに巻回された巻線と、を備えて構成されている。
このステータ２を構成する巻線には、図示しない電源装置より電源が供給され、これによりステータ２には回転磁界が発生することとなり、この回転磁界によりロータ３が回転する。
【００１９】
ロータ３の中心には軸方向に貫通するシャフト１が固定されているとともに、このロータ３はステータ２の内側に回転可能に支持されている。
ロータ３は、略円筒状のロータコア３１（「回転子コア」に相当）と、ロータコア３１の外周側面に固定された複数のマグネット３２と、を有して構成されている。
本実施形態においては、Ｎ極が５個、Ｓ極が５個の１０個のマグネット３２が使用されており、ロータコア３１の外周側面周方向に沿って、Ｎ極とＳ極が交互となるよう等間隔に配置（突設）されている。
このように、本実施形態においては、表面磁石型（ＳＰＭ）のロータ３が使用されている。
【００２０】
マグネット３２は、ロータコア３１周方向中央部分は、ロータ３の円弧形状に沿うように湾曲した形状に形成されているとともに、マグネット３２の周方向両端側であって、径方向外側の角部は、面取りされている。
つまり、当該角部は、傾斜面（断面平面視においては直線状）となっている。
なお、当該面取り部分を「面取り部３２ａ」と以下記す。
更に、マグネット３２は、逆ラジアル配向となるように形成されている。
【００２１】
このように構成されているため、図示しない電源装置より電源が供給されると、ステータ２に回転磁界が発生し、ロータ３に組み込まれた複数のマグネット３２との相互作用により、ロータ３が回転する。
この回転力はシャフト１により出力される。
【００２２】
次いで、図２及び図３（ａ）により、マグネット３２について説明する。
上記の通り、マグネット３２の周方向両端側であって、径方向外側の角部には、面取り部３２ａ，３２ａが各々形成されている。
そして、マグネット３２は、逆ラジアル配向となるように形成されていることから、磁極中心線Ｌ（ロータ３の径方向に沿い、各マグネット３２の周方向中心を通る線である）に近づくように傾斜する磁束が生じ、この磁束は磁極中心線Ｌ上の集向点Ｏ（磁極中心線Ｌ上の、ロータコア３１径方向外側に集向する）に集向する。
【００２３】
このとき、マグネット３２には、面取り部３２ａ，３２ａが形成されているため、図３に示すように、効率良く集向点Ｏに磁束を集向させることができる。
このとき、面取り部３２ａの面取り角度は、マグネット３２の配向角度と一致させると好適である。
つまり、マグネット３２の配向角度に伴う集向点Ｏの位置（集向点Ｏ１〜Ｏ３）に応じて面取り角度を設定すると好適である。
【００２４】
このように、マグネット３２を、集向点Ｏに磁束を集向させる形状としたことにより、表面磁束の形状が正弦波に近い形状となるため、誘起電圧の歪みを低減することができる。
また、面取り部３２ａを形成することによって、マグネット３２の周方向端部において磁束ベクトルが成す角度が大きくなるため、極間短絡磁束が低減し、有効鎖交磁束が増加する。
【００２５】
更に、面取り部３２ａを形成することによって、組付け時にマグネット３２端部の割れや欠けを防止することができるとともに、マグネット量が減るため、ロータ３の慣性を低減することができる。
なお、マグネット３２の種類としては、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲において、どのようなものが使用されていてもよいが、フェライトマグネット、ネオジマグネットが好適に使用される。
【００２６】
また、図３（ｂ）にコンシクエントポール型のロータ３の例を改変例として示した。
図３（ｂ）に例示するロータ３においては、Ｎ極又はＳ極のマグネット３２が複数使用されており、マグネット３２，３２間には突極３３が配置される。
このように、ロータ３として、図３（ｂ）に示すように、コンシクエントポール型のロータ３を採用した場合であっても、一方磁極のマグネット３２に上記構成は、有効に適用される。
【００２７】
このように、本実施形態においては、逆ラジアル配向を採用するにあたり、マグネット３２の両端部において、配向方向の厚さを極端に薄く形成することなく、面取りするのみで、有効磁束を増大させることができる。
よって、外部温度変化に対する配向保持を実現し、減磁耐性を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１・・シャフト、２・・ステータ（固定子）、３・・ロータ（回転子）、
３１・・ロータコア（回転子コア）、
３２・・マグネット、３２ａ・・面取り部、３３・・突極、
Ｌ・・磁極中心線、Ｏ・・集向点、Ｍ・・モータ（回転電機）
【図１】
2015231253.tif 000003
【図２】
2015231253.tif 000004
【図３】
2015231253.tif 000005
【図４】
2015231253.tif 000006