(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント形状を有するとともに、回転電機のロータ又はステータの表面において周方向に所定間隔で離間して配置された複数の永久磁石を有し、
前記複数の永久磁石の夫々が、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向され、
前記集束軸は、前記回転電機の回転軸に対して所定角度傾斜した螺旋方向に沿って列状に配置され、且つ該列の数は配置対象となる前記ロータ又は前記ステータが備える極数に応じて設定されることを特徴とする回転電機用永久磁石。
【請求項２】
前記集束軸は、螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置され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】
配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの軸方向に沿って複数に分割して構成され、
分割された各分割体を配置対象となる前記ロータ又は前記ステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項４】
磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石。
【請求項５】
磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回転電機用永久磁石。
【請求項６】
前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項５に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項７】
前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項６に記載の回転電機用永久磁石。
【請求項８】
前記回転電機の前記ロータ又は前記ステータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の回転電機用永久磁石。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
セグメント形状を有するとともに、回転電機のロータ又はステータの表面において周方向に所定間隔で離間して配置された複数の永久磁石を有する回転電機用永久磁石の製造方法であって、
磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、
前記磁場配向する工程では、前記複数の永久磁石の夫々が、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向し、
前記集束軸は、前記回転電機の回転軸に対して所定角度傾斜した螺旋方向に沿って列状に配置され、且つ該列の数は配置対象となる前記ロータ又は前記ステータが備える極数に応じて設定され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１１】
前記集束軸は、螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１２】
前記回転電機用永久磁石は、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの軸方向に沿って複数に分割して構成され、
分割された各分割体を配置対象となる前記ロータ又は前記ステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１３】
前記磁場配向する工程では、製造された回転電機用永久磁石の磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように配向することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１４】
前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１５】
前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項１４に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１６】
前記回転電機の前記ロータ又は前記ステータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至請求項１６のいずれかの製造方法で製造された回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置することにより製造することを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械、車両、航空機、風力原動機等では、エンジンなどから伝達される機械的運動エネルギーを電気エネルギーへと変換する発電機や、逆に電気エネルギーを機械的運動エネルギーへと変換するモータ（電動機）等の回転電機が一般的に用いられている。また、上記回転電機のトルクや発電量のより一層の増加が求められている。
【０００３】
ここで、回転電機に用いられる永久磁石の製造方法としては、従来より粉末焼結法が一般的に用いられる。ここで、粉末焼結法は、先ず原材料をジェットミル（乾式粉砕）等により粉砕した磁石粉末を製造する。その後、その磁石粉末を型に入れて、所望の形状にプレス成形する。そして、所望形状に成形された固形状の磁石粉末を所定温度（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では１１００℃）で焼結することにより製造する（例えば、特開平２−２６６５０３号公報）。また、一般的に永久磁石では磁気特性を向上させる為に、外部から磁場を印加することによる磁場配向が行われている。そして、従来の粉末焼結法による永久磁石の製造方法では、プレス成形時において型に磁石粉末を充填し、磁場を印加させて磁場配向させた後に圧力をかけ、圧粉された成形体を成形していた。また、他の押出成形法、射出成形法、圧延成形法等による永久磁石の製造方法では、磁場を印加させた雰囲気で圧力をかけて磁石を成形していた。それによって、永久磁石を構成する各磁石粒子の磁化容易軸（Ｃ軸）方向が磁場の印加方向に揃った成形体を形成することが可能となる。
【０００４】
ここで、異方性磁石の磁化容易軸を揃える方法としては、アキシャル異方性、ラジアル異方性、極異方性等が存在する。また、異方性磁石を回転動機に用いる場合には、各磁石粒子の磁化容易軸を同一方向に（即ち平行に）配向するのではなく、トルクリップルの軽減や駆動力の向上を目的として、着磁された異方性磁石の磁束が集中する方向へと磁化容易軸を配向させることが行われていた（例えば、特開２００５−２８７１８１号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２６６５０３号公報（第５頁）
【特許文献２】特開２００５−２８７１８１号公報（第５頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、回転電機は、ロータ（回転子）を内側に収容し、ステータ（固定子）を外側に配置したインナーロータ型の回転電機が良く用いられる。そして、このようなインナーロータ型の回転電機では、ロータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を採用することが知られている。このスキュー構造を採用した回転電機では、急激な磁束の変化を抑制することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
【０００７】
しかしながらその一方で、上記スキュー構造を採用した回転電機ではトルクが低下する問題があった。
【０００８】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、スキュー構造を採用した回転電機に配置される永久磁石について、磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、回転電機のトルクや発電量の増加を実現した回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機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】
【０００９】
前記目的を達成するため本願の請求項１に係る回転電機用永久磁石は、セグメント形状を有するとともに、回転電機のロータ又はステータの表面において周方向に所定間隔で離間して配置された複数の永久磁石を有し、前記複数の永久磁石の夫々が、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向され、前記集束軸は、前記回転電機の回転軸に対して所定角度傾斜した螺旋方向に沿って列状に配置され、且つ該列の数は配置対象となる前記ロータ又は前記ステータが備える極数に応じて設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る回転電機用永久磁石は、請求項１に記載の回転電機用永久磁石であって、前記集束軸は、螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る回転電機用永久磁石は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機用永久磁石であって、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの軸方向に沿って複数に分割して構成され、分割された各分割体を配置対象となる前記ロータ又は前記ステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る回転電機用永久磁石は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石であって、磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る回転電機用永久磁石は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回転電機用永久磁石であって、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る回転電機用永久磁石は、請求項５に記載の回転電機用永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る回転電機用永久磁石は、請求項６に記載の回転電機用永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に係る回転電機用永久磁石は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の回転電機用永久磁石であって、前記回転電機の前記ロータ又は前記ステータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に係る回転電機は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置したことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、セグメント形状を有するとともに、回転電機のロータ又はステータの表面において周方向に所定間隔で離間して配置された複数の永久磁石を有する回転電機用永久磁石の製造方法であって、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、前記磁場配向する工程では、前記複数の永久磁石の夫々が、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向し、前記集束軸は、前記回転電機の回転軸に対して所定角度傾斜した螺旋方向に沿って列状に配置され、且つ該列の数は配置対象となる前記ロータ又は前記ステータが備える極数に応じて設定されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１０に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記集束軸は、螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１２に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１０又は請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記回転電機用永久磁石は、配置対象となる前記ロータ又は前記ステータの軸方向に沿って複数に分割して構成され、分割された各分割体を配置対象となる前記ロータ又は前記ステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１３に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、製造された回転電機用永久磁石の磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように配向することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１４に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１５に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１４に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１６に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記回転電機の前記ロータ又は前記ステータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする。
【００２５】
更に、請求項１７に係る回転電機の製造方法は、回転電機の製造方法であって、請求項１０乃至請求項１６のいずれかの製造方法で製造された回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置することにより製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
前記構成を有する請求項１に記載の回転電機用永久磁石によれば、回転電機のスキュー構造を実現するとともにロータ又はステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、回転電機のロータやステータに永久磁石を配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。
また、永久磁石の配置された回転電機では、スキュー構造を採用することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
【００２７】
また、請求項２に記載の回転電機用永久磁石によれば、集束軸は螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されるので、ロータやステータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を実現することが可能となる。
【００２８】
また、請求項３に記載の回転電機用永久磁石によれば、ロータやステータの軸方向に沿って複数に分割して構成し、分割された各分割体をロータやステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置するので、ロータやステータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を容易な構成によって実現することが可能となる。
【００２９】
また、請求項４に記載の回転電機用永久磁石によれば、磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることが可能となる。その結果、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。
【００３０】
また、請求項５に記載の回転電機用永久磁石によれば、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
【００３１】
また、請求項６に記載の回転電機用永久磁石によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
【００３２】
また、請求項７に記載の回転電機用永久磁石によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、請求項８に記載の回転電機用永久磁石によれば、回転電機のロータやステータの周方向に沿ってエアギャップ側へと磁化容易軸を傾斜させるので、ロータやステータに配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、請求項９に記載の回転電機によれば、スキュー構造を有する回転電機において、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。
【００３５】
また、請求項１０に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、製造された永久磁石は、回転電機のスキュー構造を実現するとともにロータやステータの径方向で且つエアギャップ側に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された外周表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、回転電機のロータやステータに永久磁石を配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。
また、永久磁石の配置された回転電機では、スキュー構造を採用することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
【００３６】
また、請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、集束軸は螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されるので、ロータやステータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を実現することが可能となる。
【００３７】
また、請求項１２に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、ロータやステータの軸方向に沿って複数に分割して構成し、分割された各分割体をロータやステータに対して周方向に段階的に位置をずらして配置するので、ロータやステータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を容易な構成によって実現することが可能となる。
【００３８】
また、請求項１３に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、永久磁石の磁極が形成された表面の周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることが可能となる。その結果、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。
【００３９】
また、請求項１４に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
【００４０】
また、請求項１５に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、請求項１６に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、回転電機のロータやステータの周方向に沿ってエアギャップ側に磁化容易軸を傾斜させるので、ロータやステータに配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。
【００４２】
更に、請求項１７に記載の回転電機の製造方法によれば、スキュー構造を有する回転電機において、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る永久磁石を示した全体図である。
【図２】永久磁石が配置されたインナーロータ型のモータを示した図である。
【図３】永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。
【図４】永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。
【図５】永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。
【図６】リング形状の永久磁石によって形成される極異方配向を示した図である。
【図７】本発明に係る永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。
【図８】本発明に係る永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。
【図９】本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特にグリーンシートの成形工程及び磁場配向工程を示した説明図である。
【図１０】グリーンシートを積層することによって作成された永久磁石と磁化容易軸方向を示した図である。
【図１１】本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特に仮焼工程の昇温態様について説明した図である。
【図１２】本発明に係る永久磁石の変形例について示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明に係る回転電機用永久磁石及び回転電機用永久磁石の製造方法、並びに該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法について具体化した一実施形態について以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４５】
［永久磁石の構成］
先ず、本発明に係る回転電機用永久磁石に相当する永久磁石１の構成について説明する。図１は本発明に係る永久磁石１を示した全体図である。尚、図１に示すように本発明に係る永久磁石１は円環形状を有する異方性リング磁石である。そして、図２に示すように表面磁石型のモータ（又は発電機）２のロータ３の表面に配置され、表面磁石型のモータ（又は発電機）２を構成する。尚、以下の実施例では永久磁石１を極異方性リング磁石とした例について説明するが、永久磁石１の形状（例えば径の大きさ）や極数等については後述のように永久磁石の成形態様、配向態様によって適宜変更可能である。
【００４６】
また、本発明に係る永久磁石１はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる。尚、各成分の含有量はＮｄ：２７〜４０ｗｔ％、Ｂ：０．８〜２ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６０〜７０ｗｔ％とする。また、磁気特性向上の為、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｍｇ等の他元素を少量含んでも良い。
【００４７】
また、図１に示すように永久磁石１は複数の扇型形状（セグメント型）の焼結部材４が円環状に組み合わされた後に互いに樹脂等からなる接着剤（例えば樹脂と溶媒の混合物）によって接合され、その後、着磁されることによって構成されている。尚、焼結部材４の接合は、接着剤以外に可塑剤、熱圧着により行うことも可能である。また、焼結部材４の数は永久磁石１の極数に応じた数となり、例えば永久磁石１の極数を４極とする場合には、図１に示すように４個の焼結部材４から構成される。但し、後述の図４や図５に示すように永久磁石１を構成する焼結部材４を軸方向に分割する場合には、極数×分割数（図４に示す例では１２個）の焼結部材４から構成されることとなる。尚、本発明に係るモータ２は後述のようにスキュー構造を有する。即ち、永久磁石１の磁極が、軸方向に対して傾斜するように構成される。
【００４８】
更に、永久磁石１を構成する各焼結部材４は、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物を成形した成形体（グリーン成形体）によって形成される。尚、混合物を直接に図１に示すセグメント型形状に成形するのではなく、一旦セグメント型形状以外（例えば、シート形状、ブロック形状等）に成形し、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによってセグメント型形状とする構成としても良い。また、特に混合物を一旦シート形状とした後にセグメント型形状に加工する構成とすれば連続工程で生産することによって生産性を向上でき、また、成形の精度についても向上させることができる。混合物をシート形状とする場合には、例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば１ｍｍ）の厚さを備えた薄膜状のシート部材とする。尚、シート形状とした場合であっても、複数枚積層することとすれば、大型の永久磁石１を製造することも可能である。
【００４９】
また、本発明に係る永久磁石１は異方性磁石であり、図３に示すように永久磁石１を構成する各焼結部材４は、磁石表面を通過する集束軸Ｐに沿った一方向（図３ではエアギャップ側となる凸面方向）へと磁化容易軸（Ｃ軸）が集束するように配向されている。その結果、焼結部材４を組み合わせたリング形状の永久磁石１の配向は、後述のように極異方性を有することとなる。
【００５０】
また、集束軸Ｐは、ロータ３の回転軸に対して所定角度（例えば３０度）傾斜した螺旋方向に沿って列状に配置される。それによって、着磁後の永久磁石１の磁極が軸方向に対して傾斜するように形成され、従来のように磁石形状自体を螺旋形状にしなくとも、モータ２のスキュー構造を実現することが可能となる。更に、集束軸Ｐが配置される列５の数は、ロータ３が備える極数に応じて設定される。即ち、ロータ３の極数を４極とする場合には、集束軸Ｐは４つの列５に配置されることとなる。また、螺旋方向に沿って配置される集束軸Ｐの列５は、図３に示すように直線状であっても良いし、図４や図５に示すような階段状であっても良い。
【００５１】
例えば、図３は、一例として螺旋方向に沿って集束軸Ｐが直線状に配置される例を示す。また、図３では永久磁石１の周方向に沿って切断した断面Ｘ、断面Ｙ、断面Ｚにおける磁化容易軸の配向方向を示した模式図を示す。尚、図３では永久磁石１を構成する一の焼結部材４の配向方向のみを示しているが、永久磁石１を構成する他の焼結部材４の配向方向も同様の構成を有する。図３に示すように、断面Ｘ、断面Ｙ、断面Ｚでは、磁化容易軸が集束する集束軸Ｐの位置が異なる。具体的には、断面Ｘでは集束軸Ｐが焼結部材４の左寄りを通過するように設定され、断面Ｙでは集束軸Ｐが焼結部材４の中央付近を通過するように設定され、断面Ｚでは集束軸Ｐが焼結部材４の右寄りを通過するように設定される。図３に示すように焼結部材４の磁化容易軸を、螺旋方向に沿って集束軸Ｐの位置が移動するように配向させることによって、着磁後の永久磁石１の磁極が軸方向に対して傾斜するように形成される（即ちスキュー構造を実現する）こととなる。
【００５２】
一方、図４は、一例として螺旋方向に沿って集束軸Ｐが階段状に配置される例を示す。図４に示す例では、永久磁石１を構成する焼結部材４を軸方向に複数個（例えば上中下の３段に）分割する。尚、軸方向に分割された焼結部材４は、互いに固定しても良いし、固定しなくても良い。また、図４では永久磁石１の周方向に沿って切断した断面Ｘ、断面Ｙ、断面Ｚにおける磁化容易軸の配向方向を示した模式図を示す。尚、図４では永久磁石１を構成する一部の焼結部材４の配向方向のみを示しているが、永久磁石１を構成する他の焼結部材４の配向方向も同様の構成を有する。図４に示すように、断面Ｘ、断面Ｙ、断面Ｚでは、磁化容易軸が集束する集束軸Ｐの位置が異なる。具体的には、最も上段に位置する焼結部材４の断面Ｘでは集束軸Ｐが焼結部材４の左寄りを通過するように設定され、中段に位置する焼結部材４の断面Ｙでは集束軸Ｐが焼結部材４の中央付近を通過するように設定され、最も下段に位置する焼結部材４の断面Ｚでは集束軸Ｐが焼結部材４の右寄りを通過するように設定される。図４に示すように焼結部材４の磁化容易軸を、螺旋方向に沿って集束軸Ｐの位置が階段状に移動するように配向させることによって、着磁後の永久磁石１の磁極が軸方向に対して傾斜するように形成される（即ちスキュー構造を実現する）こととなる。
【００５３】
また、図５は、図４と同じく螺旋方向に沿って集束軸Ｐが階段状に配置される例を示す。しかしながら、図５に示す例では、永久磁石１を構成する焼結部材４を軸方向に分割し、且つ周方向に段階的に位置をずらして配置する。尚、軸方向に分割された焼結部材４は、互いに固定しても良いし、固定しなくても良い。その結果、永久磁石１を構成する全ての焼結部材４の磁化容易軸の配向方向を同一方向とした場合であっても、焼結部材４を組み合わせた永久磁石１は螺旋方向に沿って集束軸Ｐの位置が階段状に移動するように配向される。従って、着磁後の永久磁石１の磁極が軸方向に対して傾斜するように形成される（即ちスキュー構造を実現する）こととなる。尚、図５に示す例では集束軸Ｐは、焼結部材４の中央付近を通過するように設定しているが、中央付近ではなく右側寄り又は左側寄りに設定しても良い。
【００５４】
また、図４や図５に示す例では、列５は軸方向に平行となっているが、列５を軸方向に対して傾斜させても良い。その場合には、焼結部材４を組み合わせた永久磁石１は、図３に示す例のように螺旋方向に沿って集束軸Ｐの位置が直線状に移動するように配向させることも可能である。
【００５５】
また、永久磁石１がロータ３に配置された場合には、図３〜図５に示すようにロータ３の周方向に沿って、径方向且つ外側方向（即ちエアギャップ側）に磁化容易軸（Ｃ軸）が傾斜するように配向される。より具体的には、磁化容易軸が指数曲線に沿って形成されることとなる。その結果、永久磁石１がロータ３に配置され且つ着磁された場合に、スキュー構造を実現しつつロータ３の径方向に沿って回転軸方向から外側方向（即ちエアギャップ側）へと磁石内部の磁束が集中する（即ち、磁石の外側表面の磁束密度が高くなる）こととなる。
【００５６】
また、磁化容易軸が直線状に集束軸Ｐに沿った一方向へ集束するように配向しても良い。その場合であっても、焼結部材４を組み合わせた永久磁石１の配向は極異方性を有することとなる。
【００５７】
また、本発明に係る永久磁石１では、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物に対して磁場を印加して配向するので、圧粉成形のように配向後に付加された圧力によって磁石粒子が回動することがなく、配向度を向上させることが可能である。また、ＰＬＰ法のように磁石粉末の密度分布にばらつきが生じることがないので、ニアネットシェイプ性が向上する。更に、製品形状（例えば図１に示すセグメント型）への成形前の混合物に対して磁場を印加して一旦配向を行った後に、混合物の磁化容易軸の方向を考慮して混合物を成形（例えば変形加工）し、製品形状へと成形することとすれば、製品形状への成形過程において磁化容易軸の方向を操作することができる。即ち、製造者の意図する方向へ磁化容易軸を適切に配向させることが可能となる。その結果、複雑な方向へと磁化容易軸を配向した永久磁石（例えば図３に示すような磁化容易軸を特定方向に集束させるように配向した異方性リング磁石）を容易且つ精度良く実現することが可能となる。
【００５８】
尚、永久磁石１に対する磁場配向では、上述したように製品形状（例えば図１に示すセグメント型）への成形前の混合物に対して磁場を印加して一旦配向を行った後に、その後に成形を行うことによって成形体に対する磁場配向を行う構成としても良いし、製品形状へと成形した後に磁場を印加して配向を行っても良い。
【００５９】
そして、特に図３〜図５に示すように磁化容易軸が配向された焼結部材４を円環状に接合した永久磁石１は、図６に示すような極異方配向を実現することが可能となる。それによって、磁極の形成される外周表面の周方向における磁束密度分布について、正弦波的な磁束密度分布を得ることが可能である。そして、極異方配向を有する永久磁石を備えた回転電機では、回転電機のトルクや発電量を向上させ、更に、トルクリップルを制限させ、回転電機の駆動制御を正確に行うことができるメリットがある。また、永久磁石１の外周表面の周方向における磁束密度分布（即ち、回転電機のエアギャップにおける磁束密度分布）の波形を理想的な正弦波形状に近づけることによって、トルクリップルをより減少させ、回転電機の静音化や低振動化を実現することが可能となる。
【００６０】
更に、図３〜図５に示すように磁化容易軸が配向された焼結部材４を円環状に接合した永久磁石１は、ロータ３の磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造についても実現できる。その結果、急激な磁束の変化を抑制することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
【００６１】
また、本発明では特に永久磁石１を製造する場合において、磁石粉末に混合されるバインダーは、樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を所望形状（例えばセグメント型）に成形する際に生じた混合物の残余物を再利用する為、及び混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式（１）に示されるモノマーから選ばれる１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが該当する。
【化１】
0006408820.tif 000002
（但し、Ｒ１及びＲ２は、水素原子、低級アルキル基、フェニル基又はビニル基を表す）
【００６２】
上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソプレンの重合体であるポリイソプレン（イソプレンゴム、ＩＲ）、１，３−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン（ブタジエンゴム、ＢＲ）、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、２−メチル−１−ペンテンの重合体である２−メチル−１−ペンテン重合樹脂、２−メチル−１−ブテンの重合体である２−メチル−１−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。尚、α−メチルスチレン重合樹脂は柔軟性を与えるために低分子量のポリイソブチレンを添加することが望ましい。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子を含むモノマーの重合体又は共重合体（例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等）を少量含む構成としても良い。更に、上記一般式（１）に該当しないモノマーが一部共重合していても良い。その場合であっても、本願発明の目的を達成することが可能である。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に２５０℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は流動開始温度が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
【００６３】
一方、バインダーに長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。具体的には炭素数が１８以上である長鎖飽和炭化水素を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を長鎖炭化水素のガラス転移点又は流動開始温度以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。
【００６４】
また、バインダーに脂肪酸エステルを用いる場合においても同様に、室温で固体、室温以上で液体であるステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を脂肪酸エステルの流動開始温度以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。
【００６５】
磁石粉末に混合されるバインダーとして上記条件を満たすバインダーを用いることによって、磁石内に含有する炭素量及び酸素量を低減させることが可能となる。具体的には、焼結後に磁石に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする。また、焼結後に磁石に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とする。
【００６６】
また、バインダーの添加量は、スラリーや加熱溶融したコンパウンドを成形する際に成形体の厚み精度を向上させる為に、磁石粒子間の空隙を適切に充填する量とする。例えば、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。
【００６７】
［回転電機の構成］
また、上記永久磁石１がロータ３の外周面に配置される表面磁石型のモータ２は、図２に示すようにステータ８と、ステータ８の内側で回転自在に配置されたロータ３とから基本的に構成される。
【００６８】
また、ステータ８は、電磁鋼板等の磁性材料からなるステータコア９と、ステータコア９に巻装された複数の巻線１０とから基本的に構成される。更に、ステータコア９は、円環状のヨークと、ヨークから径方向外側に突出する複数のティースからなり、巻線１０はティースに巻き付けられている。尚、巻線１０の巻装形態には、集中巻き方式と分布巻き方式がある。集中巻き方式とは、ティース毎に巻線１０が巻装される形態であり、分布巻き方式とは、複数のティースに跨って巻線１０が巻装される形態である。
【００６９】
一方、ロータ３は前述したように外側表面にリング形状の永久磁石１が配置される。そして、永久磁石１は、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されるように着磁され、ステータ８に所定の間隔を介して対向するように配置されている。更に、図６に示すように永久磁石１は、ロータ３の周方向に沿って回転軸方向から外側方向へと磁石内部の磁束が集中するとともに、磁極が軸方向に対して傾斜されるように構成されている。
【００７０】
一方、ロータ３の中央には、ロータ３に一端が固定された回転軸１１を備える。そして、回転軸１１はロータ３が回転するとロータ３の回転に伴って回転するように構成される。
【００７１】
そして、上記構成を有するモータ２において、ステータ８の巻線１０に電流を印加すると、ロータ３とステータ８との間に磁気による吸引力と反発力が生じ、回転軸１１を中心にロータ３が回転する。特に、本発明ではロータ３の周方向に沿って回転軸１１方向から外側方向へと磁石内部の磁束が集中するように構成することによって、高トルクを得ることができる。また、スキュー構造を採用することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
【００７２】
［永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造方法］
次に、本発明に係る永久磁石１及び永久磁石１を用いた回転電機の製造方法について図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。
【００７３】
先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（例えばＮｄ：３２．７ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６５．９６ｗｔ％、Ｂ：１．３４ｗｔ％）からなる、インゴットを製造する。その後、インゴットをスタンプミルやクラッシャー等によって２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。若しくは、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法でフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石粉末１５を得る。
【００７４】
次いで、粗粉砕磁石粉末１５をビーズミル１６による湿式法又はジェットミルを用いた乾式法等によって微粉砕する。例えば、ビーズミル１６による湿式法を用いた微粉砕では溶媒中で粗粉砕磁石粉末１５を所定範囲の粒径（例えば０．１μｍ〜５．０μｍ）に微粉砕するとともに溶媒中に磁石粉末を分散させる。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粉末を真空乾燥などで乾燥させ、乾燥した磁石粉末を取り出す。また、粉砕に用いる溶媒の種類に特に制限はなく、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、ペンタン、ヘキサンなどの低級炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族類、ケトン類、それらの混合物等が使用できる。尚、好ましくは、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒が用いられる。
【００７５】
一方、ジェットミルによる乾式法を用いた微粉砕では、粗粉砕した磁石粉末を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１〜０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中で、ジェットミルにより微粉砕し、所定範囲の粒径（例えば０．７μｍ〜５．０μｍ）の平均粒径を有する微粉末とする。尚、酸素濃度が実質的に０％とは、酸素濃度が完全に０％である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。
【００７６】
次に、ビーズミル１６等で微粉砕された磁石粉末を所望形状に成型する。尚、磁石粉末の成形には、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することにより行う。以下の実施例では、混合物を一旦製品形状以外に成形した状態で磁場を印加して磁場配向を行い、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって製品形状（例えば図１に示すセグメント型）とする。特に、以下の実施例では混合物をシート形状のグリーン成形体（以下、グリーンシートという）に一旦成形した後に製品形状とする。また、混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石粉末とバインダーとが混合したコンパウンドを加熱した後にシート形状に成形するホットメルト塗工や、磁石粉末とバインダーと有機溶媒とを含むスラリーを基材上に塗工することによりシート状に成形するスラリー塗工等による成形が有る。
【００７７】
以下では、特にホットメルト塗工を用いたグリーンシート成形について説明する。
先ず、ビーズミル１６等で微粉砕された磁石粉末にバインダーを混合することにより、磁石粉末とバインダーからなる粘土状の混合物（コンパウンド）１７を作製する。ここで、バインダーとしては、上述したように樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。例えば、樹脂を用いる場合には構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーからなる熱可塑性樹脂を用い、一方、長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。また、脂肪酸エステルを用いる場合には、ステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド１７における磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％となる量とする。
【００７８】
また、上記コンパウンド１７には、後に行われる磁場配向工程での配向度を向上させる為に配向を助長する添加剤を添加しても良い。配向を助長する添加剤としては例えば炭化水素系の添加剤が用いられ、特に極性を有する（具体的には酸解離定数ｐＫａが４１未満の）添加剤を用いるのが望ましい。また、添加剤の添加量は磁石粉末の粒子径に依存し、磁石粉末の粒子径が小さい程、添加量を多くする必要がある。具体的な添加量としては、磁石粉末に対して０．１部〜１０部、より好ましくは１部〜８部とする。そして、磁石粉末に添加された添加剤は、磁石粒子の表面に付着し、後述の磁場配向処理において、磁石粒子の回動を補助する役目を有する。その結果、磁場を印加した際に配向が容易に行われ、磁石粒子の磁化容易軸方向を同一方向に揃えること（即ち、配向度を高くすること）が可能となる。特に、磁石粉末にバインダーを添加する場合には、粒子表面にバインダーが存在するため、配向時の摩擦力が上がり、粒子の配向性が低下する為、添加剤を添加する効果がより大きくなる。
【００７９】
尚、バインダーの添加は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行う。尚、磁石粉末とバインダーの混合は、例えば磁石粉末とバインダーをそれぞれ攪拌機に投入し、攪拌機で攪拌することにより行う。また、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。また、磁石粉末とバインダーの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行うことが望ましい。また、特に磁石粉末を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた溶媒から磁石粉末を取り出すことなくバインダーを溶媒中に添加して混練し、その後に溶媒を揮発させ、後述のコンパウンド１７を得る構成としても良い。
【００８０】
続いて、コンパウンド１７をシート状に成形することによりグリーンシートを作成する。特に、ホットメルト塗工では、コンパウンド１７を加熱することによりコンパウンド１７を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材１８上に塗工する。その後、放熱して凝固させることにより、支持基材１８上に長尺シート状のグリーンシート１９を形成する。尚、コンパウンド１７を加熱溶融する際の温度は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが５０〜３００℃とする。但し、用いるバインダーの流動開始温度よりも高い温度とする必要がある。尚、スラリー塗工を用いる場合には、多量の溶媒中に磁石粉末とバインダー（更に配向を助長する添加剤を含めても良い）を分散させ、スラリーをセパレータ等の支持基材１８上に塗工する。その後、乾燥して溶媒を揮発させることにより、支持基材１８上に長尺シート状のグリーンシート１９を形成する。
【００８１】
ここで、溶融したコンパウンド１７の塗工方式は、スロットダイ方式やカレンダーロール方式等の層厚制御性に優れる方式を用いることが好ましい。特に、高い厚み精度を実現する為には、特に層厚制御性に優れた（即ち、基材の表面に高精度の厚さの層を塗工できる方式）であるダイ方式やコンマ塗工方式を用いることが望ましい。例えば、スロットダイ方式では、加熱して流体状にしたコンパウンド１７をギアポンプにより押し出してダイに挿入することにより塗工を行う。また、カレンダーロール方式では、加熱した２本ロールのギャップにコンパウンド１７を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材１８上にロールの熱で溶融したコンパウンド１７を塗工する。また、支持基材１８としては、例えばシリコーン処理ポリエステルフィルムを用いる。更に、消泡剤を用いたり、加熱真空脱泡を行うこと等によって展開層中に気泡が残らないよう充分に脱泡処理することが好ましい。また、支持基材１８上に塗工するのではなく、押出成型や射出成形によって溶融したコンパウンド１７をシート状に成型するとともに支持基材１８上に押し出すことによって、支持基材１８上にグリーンシート１９を成形する構成としても良い。
【００８２】
また、スロットダイ方式によるグリーンシート１９の形成工程では、塗工後のグリーンシート１９のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ２０と支持基材１８間のギャップをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ２０に供給する流体状のコンパウンド１７の量の変動は極力低下させ（例えば±０．１％以下の変動に抑える）、更に塗工速度の変動についても極力低下させる（例えば±０．１％以下の変動に抑える）ことが望ましい。それによって、グリーンシート１９の厚み精度を更に向上させることが可能である。尚、形成されるグリーンシート１９の厚み精度は、設計値（例えば１ｍｍ）に対して±１０％以内、より好ましくは±３％以内、更に好ましくは±１％以内とする。尚、他方のカレンダーロール方式では、カレンダー条件を同様に実測値に基づいて制御することで、支持基材１８へのコンパウンド１７の転写膜厚を制御することが可能である。
【００８３】
尚、グリーンシート１９の設定厚みは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、多層積層しなければならないので生産性が低下することとなる。
【００８４】
次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１８上に形成されたグリーンシート１９の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材１８とともに連続搬送されるグリーンシート１９を加熱することによりグリーンシート１９を軟化させる。具体的には、グリーンシート１９の粘度が１〜１５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１〜５００Ｐａ・ｓとなるまで軟化させる。それによって、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。
【００８５】
尚、グリーンシート１９を加熱する際の温度及び時間は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、例えば１００〜２５０℃で０．１〜６０分とする。但し、グリーンシート１９を軟化させる為に、用いるバインダーのガラス転移点又は流動開始温度以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート１９を加熱する加熱方式としては、例えばホットプレートによる加熱方式や熱媒体（シリコーンオイル）を熱源に用いた加熱方式が有る。次に、加熱により軟化したグリーンシート１９の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。印加する磁場の強さは５０００[Oe]〜１５００００[Oe]、好ましくは、１００００[Oe]〜１２００００[Oe]とする。その結果、グリーンシート１９に含まれる磁石結晶のＣ軸（磁化容易軸）が一方向に配向される。尚、磁場を印加する方向としてはグリーンシート１９の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することとしても良い。また、複数枚のグリーンシート１９に対して同時に磁場を印加する構成としても良い。
【００８６】
更に、グリーンシート１９に磁場を印加する際には、加熱工程と同時に磁場を印加する工程を行う構成としても良いし、加熱工程を行った後であってグリーンシートが凝固する前に磁場を印加する工程を行うこととしても良い。また、ホットメルト塗工により塗工されたグリーンシート１９が凝固する前に磁場配向する構成としても良い。その場合には、加熱工程は不要となる。
【００８７】
次に、図９を用いてグリーンシート１９の加熱工程及び磁場配向工程についてより詳細に説明する。図９はグリーンシート１９の加熱工程及び磁場配向工程を示した模式図である。尚、図９に示す例では、加熱工程と同時に磁場配向工程を行う例について説明する。
【００８８】
図９に示すように、上述したスロットダイ方式により塗工されたグリーンシート１９に対する加熱及び磁場配向は、ロールによって連続搬送された状態の長尺シート状のグリーンシート１９に対して行う。即ち、加熱及び磁場配向を行う為の装置を塗工装置（ダイ等）の下流側に配置し、上述した塗工工程と連続した工程により行う。
【００８９】
具体的には、ダイ２０やコーティングロール２２の下流側において、搬送される支持基材１８及びグリーンシート１９がソレノイド２５内を通過するようにソレノイド２５を配置する。更に、ホットプレート２６をソレノイド２５内においてグリーンシート１９に対して上下一対に配置する。そして、上下一対に配置されたホットプレート２６によりグリーンシート１９を加熱するとともに、ソレノイド２５に電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１９の面内方向（即ち、グリーンシート１９のシート面に平行な方向）で且つ長さ方向に磁場を生じさせる。それによって、連続搬送されるグリーンシート１９を加熱により軟化させるとともに、軟化したグリーンシート１９の面内方向且つ長さ方向（図９の矢印２７方向）に対して磁場を印加し、グリーンシート１９の適切且つ均一な磁場配向を実現することが可能となる。特に、磁場を印加する方向を面内方向とすることによって、グリーンシート１９の表面が逆立つことを防止できる。
また、磁場配向した後に行うグリーンシート１９の放熱及び凝固は、搬送状態で行うことが好ましい。それによって、製造工程をより効率化することが可能となる。
【００９０】
尚、磁場配向をグリーンシート１９の面内方向且つ幅方向に対して行う場合には、ソレノイド２５の代わりに搬送されるグリーンシート１９の左右に一対の磁場コイルを配置するように構成する。そして、各磁場コイルに電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１９の面内方向で且つ幅方向に磁場を生じさせることが可能となる。
【００９１】
また、磁場配向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向とすることも可能である。磁場配向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向に行う場合には、例えばポールピース等を用いた磁場印加装置により行う。尚、磁場配向方向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向とする場合には、グリーンシート１９に対して支持基材１８が積層された反対側の面にもフィルムを積層することが好ましい。それによって、グリーンシート１９の表面の逆立ちを防止することが可能となる。
【００９２】
また、上述したホットプレート２６による加熱方式の代わりに熱媒体（シリコーンオイル）を熱源とした加熱方式を用いても良い。
【００９３】
ここで、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等によりスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１９を成形した場合には、磁場の勾配が生じているところにグリーンシート１９が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート１９に含まれる磁石粉末が引き寄せられることとなり、グリーンシート１９を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート１９の厚みの偏りが生じる虞がある。それに対して、本発明のようにコンパウンド１７をホットメルト成形によりグリーンシート１９に成形する場合には、室温付近での粘度は数万〜数十万Ｐａ・ｓに達し、磁場勾配通過時の磁性粉末の寄りが生じることが無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。
【００９４】
また、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等により有機溶媒を含むスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１９を成形した場合には、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成しようとすると乾燥時においてスラリー等に含まれる有機溶媒が気化することによる発泡が課題となる。更に、発泡を抑制する為に乾燥時間を長時間化すれば、磁石粉末の沈降が生じ、それに伴って重力方向に対する磁石粉末の密度分布の偏りが生じ、焼成後の反りの原因となる。従って、スラリーからの成形では、厚みの上限値が実質上規制される為、１ｍｍ以下の厚みでグリーンシートを成形し、その後に積層する必要がある。しかし、その場合にはバインダー同士の絡まり合いが乏しくなり、その後の脱バインダー工程（仮焼処理）で層間剥離を生じ、それがＣ軸（磁化容易軸）配向性の低下、即ち残留磁束密度（Ｂｒ）の低下原因となる。それに対して、本発明のようにコンパウンド１７をホットメルト成形によりグリーンシート１９に成形する場合には、有機溶媒を含まないので、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成した場合でも上述したような発泡の懸念が解消する。そして、バインダーが十分に絡まり合った状態にあるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。
【００９５】
また、複数枚のグリーンシート１９に対して同時に磁場を印加させる場合には、例えばグリーンシート１９を複数枚（例えば６枚）積層した状態で連続搬送し、積層したグリーンシート１９がソレノイド２５内を通過するように構成する。それによって生産性を向上させることが可能となる。
【００９６】
そして、図９に示す方法によりグリーンシート１９の磁場配向を行った後に、グリーンシート１９に荷重をかけてグリーンシート１９を変形させ、製品形状へと成形する。尚、上記変形によって、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向となるように磁化容易軸の方向を変位させる。それによって、図３〜図５に示すように螺旋方向に沿って列状に配置された集束軸Ｐに沿った方向へと磁化容易軸が集束するように磁化容易軸の方向を操作することが可能となる。尚、グリーンシート１９は変形させる前に、最終製品形状と最終製品で要求される磁化容易軸の方向を考慮した形状（即ち、変形させることによって最終製品形状にした場合に最終製品で要求される磁化容易軸の方向が実現できる形状）に予め打ち抜き、その後に変形させる。
また、大きな形状の磁石を製造する場合には、同形状に変形させた複数枚のグリーンシート１９を積層し、樹脂などで互いに固定することにより成形しても良い。例えば、図３に示すように集束軸Ｐに沿った一方向へ磁化容易軸（Ｃ軸）が集束するように配向した永久磁石１を製造する場合には、図１０に示すように面内方向に磁場配向されたグリーンシート１９を厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させ、積層する。その結果、図３に示すような配向を実現することが可能となる。尚、グリーンシート１９を変形した後に積層しても良いし、積層した後に変形させても良い。
【００９７】
また、以下の方法により磁場配向及び成形体への成形を行っても良い。
先ず、円筒形状を有する型の周囲に、適度な長さに切断した磁場配向を行う前のシート状のグリーンシート１９を巻き付ける。そして、型に巻き付けた状態のグリーンシート１９に対して、グリーンシート１９の面に対向する一方向から磁場を印加する。その結果、グリーンシート１９に含まれる各磁石粒子の磁化容易軸が、磁場の印加方向に沿って平行に配向される。その後、グリーンシート１９に対して荷重をかけて変形させることにより製品形状へと成形するとともに、該変形によって集束軸Ｐに沿った一方向へ磁化容易軸が集束するように磁化容易軸の方向を補正する。例えば、図３に示すようなセグメント型を製品形状とする場合には、型に沿って湾曲状態となっているグリーンシート１９を直線状にするとともに、幅方向の左右から荷重をかけてセグメント型形状とする。その結果、グリーンシート１９の変形に伴ってグリーンシート１９の磁化容易軸の方向も補正され、図３に示すような配向を実現することが可能となる。尚、グリーンシート１９は１枚のみを変形させても良いし、複数枚積層させた状態で変形させても良い。
また、荷重をかけて変形させる前のグリーンシート１９の形状は円筒形状以外の形状であっても良い。例えば、弓型形状、扇型形状、直方体形状であっても良い。
【００９８】
また、製品形状に対応する成形体を成形した後に、成形体に磁場を印加して磁場配向を行う構成としても良い。例えば、ソレノイドコイルの一方の開口を成形体に対向して隣接して配置し、ソレノイドコイルに電流を流すことによって形成される磁場を成形体に印加する。尚、ソレノイドコイルの開口付近では、磁力線が左右方向に拡散する磁場が形成される。従って、成形体は、図３〜図５に示すように集束軸Ｐに沿った一方向へ磁化容易軸（Ｃ軸）が集束するように配向される。また、ソレノイドコイルの代わりに、永久磁石や電磁石を用いて配向しても良い。更に、混合物をリング形状に成形した後に、成形体に磁場を印加して磁場配向を行う構成としても良い。
【００９９】
その後、成形並びに磁場配向された成形体３０を大気圧、又は大気圧より高い圧力や低い圧力（例えば、１．０Ｐａや１．０ＭＰａ）に加圧した非酸化性雰囲気（特に本発明では水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気）においてバインダー分解温度で数時間〜数十時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。水素雰囲気下で行う場合には、例えば仮焼中の水素の供給量は５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダー等の有機化合物を解重合反応等によりモノマーに分解し飛散させて除去することが可能となる。即ち、成形体３０中の炭素量を低減させる所謂脱カーボンが行われることとなる。また、仮焼処理は、成形体３０中の炭素量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うこととする。それによって、その後の焼結処理で成形体３０の全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度や保磁力の低下を抑制する。また、上述した仮焼処理を行う際の加圧条件を大気圧より高い圧力で行う場合には、１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。尚、加圧条件は大気圧より高い圧力、より具体的には０．２ＭＰａ以上とすれば特に炭素量軽減の効果が期待できる。
【０１００】
尚、バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定する。具体的にはバインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲が選ばれる。バインダーの種類により異なるが２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃（例えば４５０℃）とする。
【０１０１】
また、上記仮焼処理は、一般的な磁石の焼結を行う場合と比較して、昇温速度を小さくするのが好ましい。具体的には、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下（例えば１．５℃／ｍｉｎ）とする。従って、仮焼処理を行う場合には、図１１に示すように２℃／ｍｉｎ以下の所定の昇温速度で昇温し、予め設定された設定温度（バインダー分解温度）に到達した後に、該設定温度で数時間〜数十時間保持することにより仮焼処理を行う。上記のように仮焼処理において昇温速度を小さくすることによって、成形体３０中の炭素が急激に除去されず、段階的に除去されるので、焼結後の永久磁石の密度を上昇させる（即ち、永久磁石中の空隙を減少させる）ことが可能となる。そして、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下とすれば、焼結後の永久磁石の密度を９５％以上とすることができ、高い磁石特性が期待できる。
【０１０２】
また、仮焼処理によって仮焼された成形体３０を続いて真空雰囲気で保持することにより脱水素処理を行っても良い。脱水素処理では、仮焼処理によって生成された成形体３０中のＮｄＨ３（活性度大）を、ＮｄＨ３（活性度大）→ＮｄＨ２（活性度小）へと段階的に変化させることによって、仮焼処理により活性化された成形体３０の活性度を低下させる。それによって、仮焼処理によって仮焼された成形体３０をその後に大気中へと移動させた場合であっても、Ｎｄが酸素と結び付くことを防止し、残留磁束密度や保磁力の低下を抑制する。また、磁石結晶の構造をＮｄＨ２等からＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ構造へと戻す効果も期待できる。
【０１０３】
続いて、仮焼処理によって仮焼された成形体３０を焼結する焼結処理を行う。尚、成形体３０の焼結方法としては、真空中での無加圧焼結、一軸方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結、２軸方向に加圧した状態で焼結する２軸加圧焼結、等方に加圧した状態で焼結する等方加圧焼結等がある。例えば、成形体３０をロータ３表面に配置した際にロータ３の軸方向と同方向となる方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結を用いる。また、加圧焼結としては、例えば、ホットプレス焼結、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、放電プラズマ（ＳＰＳ）焼結等がある。但し、一軸方向に加圧可能であって且つ通電焼結により焼結するＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。尚、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、その後５分保持することが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、焼結体３１が製造される。
【０１０４】
その後、上記工程によりセグメント型に成形され、且つ集束軸Ｐに沿った一方向へ磁化容易軸が集束するように配向された焼結体３１を円環状に接合する。それによって、リング形状の焼結体（以下、リング焼結体３２という）を作製する。尚、リング焼結体３２の接合は、接着剤、可塑剤、熱圧着により行われる。
【０１０５】
また、上記実施例ではセグメント型の成形体３０を焼結した後に円環状に接合することによってリング焼結体３２を作製する構成としているが、焼結処理を行う前の成形体３０を円環状に接合することによってリング形状の成形体とした後に、焼結処理を行うことによってリング焼結体３２を作製する構成としても良い。
【０１０６】
その後、図８に示すように極異方性となるようにＣ軸に沿って着磁を行う。その結果、異方性リング磁石である永久磁石１を製造することが可能となる。また、永久磁石１の磁極は軸方向に対して傾斜されるように構成される。尚、永久磁石１の着磁には、例えば着磁コイル、着磁ヨーク、コンデンサー式着磁電源装置等が用いられる。尚、永久磁石１の着磁は、回転電機のロータ３に配置した後に行う構成としても良い。また、円環状に接合される前の焼結体３１に対して行う構成としても良い。
【０１０７】
その後、永久磁石１をロータ３の外周面に配置し、ステータ８や回転軸１１等のロータ３以外の部材を組み付けることによりスキュー構造を有する表面磁石型のモータ２が製造される。尚、着磁後の永久磁石１は、ロータ３の径方向に沿って回転軸方向から外側方向へと磁石内部の磁束を集中させる（即ち、磁石表面の磁束密度を高くする）ことが可能となる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１の製造方法では、磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１７を生成する。そして、生成したコンパウンド１７をシート状に成形したグリーンシート１９を作製する。その後、成形したグリーンシート１９に対して磁場を印加することにより磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシート１９の磁場配向方向を考慮しつつグリーンシート１９を変形させることによって製品形状へと成形する。その後、焼結することにより永久磁石１を製造する。また、永久磁石１は、回転電機のスキュー構造を実現するとともにロータの径方向で且つ外側方向に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された外周表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、回転電機のロータに永久磁石を配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。
また、永久磁石１の配置された回転電機では、スキュー構造を採用することによって、トルクリップルの軽減、並びにコギングトルクの分散によるトルク変動の低下を実現することが可能である。
また、集束軸Ｐは螺旋方向に沿って直線状又は階段状に配置されるので、ロータ３の磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造を実現することが可能となる。
更に、図５に示すようにロータ３の軸方向に沿って複数に分割して構成し、分割された各分割体をロータ３に対して周方向に段階的に位置をずらして配置すれば、ロータの磁極を軸方向に対して傾斜させるスキュー構造をより容易な構成によって実現することが可能となる。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
また、永久磁石１の外周表面のロータ周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることによって、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。
また、磁場配向する工程では、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された混合物を成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うので、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
また、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。
また、回転電機のロータ３の周方向に沿ってエアギャップ側に磁化容易軸を傾斜させるので、ロータ３に配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。
更に、永久磁石１がロータ３に配置されたスキュー構造を有する回転電機では、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。
【０１０９】
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、成形条件、磁場配向工程、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではビーズミルを用いた湿式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ジェットミルによる乾式粉砕により粉砕することとしても良い。また、仮焼を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気であれば水素雰囲気以外（例えば窒素雰囲気、Ｈｅ雰囲気等、Ａｒ雰囲気等）で行っても良い。また、仮焼処理を省略しても良い。その場合には、焼結処理の過程で脱炭素が行われることとなる。
【０１１０】
また、上記実施例では、磁石粉末とバインダーとの混合体を一旦シート形状のグリーン成形体に成型した後に磁場配向を行う構成としているが、シート形状以外の形状に成型した後に磁場配向を行う構成としても良い。例えば、ブロック形状のグリーン成形体に成型しても良い。そして、磁場配向されたブロック形状のグリーン成形体を更に加工することによってセグメント型形状の成形体３０へと成形する。
【０１１１】
また、上記実施例では、磁石粉末とバインダーとの混合体に対して磁場配向を行った後に、セグメント型形状の成形体３０へと成形する構成としているが、セグメント型形状の成形体３０に成型した後に磁場配向を行っても良い。また、磁場の配向方向は最終的に製造するリング磁石の種類によって変更する。
【０１１２】
更に、上記実施例では、グリーンシート１９を複数のセグメント型形状に成形した後に、それらを接合してリング形状としているが、グリーンシート１９をセグメント型形状とせずに直接リング形状に成型するように構成しても良い。その場合には、磁場配向されたグリーンシート１９を打ち抜き加工等することによりリング形状に成形しても良いし、磁石粉末とバインダーの混合物をシート状とせずに直接リング形状に成形した後に磁場配向しても良い。
【０１１３】
また、上記実施例では、永久磁石の外周表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように永久磁石の磁化容易軸の配向方向を設計しているが、正弦波形状以外の形状となるように永久磁石の磁化容易軸の配向方向を設計することも可能である。尚、実現する磁束密度分布の形状は、永久磁石の種類や用途によって適宜変更することが可能である。
【０１１４】
また、上記実施例では、永久磁石１をリング形状としているがセグメント形状としても良い。即ち、ロータ３の周方向に沿って隣り合う焼結部材４の間に隙間を形成しても良い。その場合にはセグメント形状の永久磁石１を、ロータ３の表面に対して極数に応じた数だけ張り付けるように構成する。また、永久磁石１の形状は集束軸Ｐの傾斜に沿った螺旋形状としても良い。例えば、図１２は永久磁石１を螺旋形状のセグメント磁石により構成した例を示す。図１２に示す永久磁石１においても、螺旋方向に沿って集束軸Ｐの位置が移動するので、着磁後の永久磁石１の磁極が軸方向に対して傾斜するように形成される（即ちスキュー構造を実現する）こととなる。
【０１１５】
また、永久磁石１をロータ側では無くステータ側に配置する回転電機に対しても適用することが可能である。また、インナーロータ型の回転電機に限らず、アウターロータ型の回転電機にも適用可能である。例えば、アウターロータ型の回転電機のステータに永久磁石を配置する場合には、ステータの径方向で且つエアギャップ側（ロータのある外側方向）に設定された集束軸Ｐに沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向する。その結果、中心方向からエアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することとなる。また、アウターロータ型の回転電機のロータに永久磁石を配置する場合には、ロータの径方向で且つエアギャップ側（ステータのある中心方向）に設定された集束軸Ｐに沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向する。その結果、外側方向からエアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することとなる。更に、永久磁石１はデュアルロータ型の回転電機や永久磁石を平面状に配置したリニアモータに対しても適用可能である。また、本発明に係る永久磁石１はモータ以外に、発電機や磁気減速機等の各種回転電機に対して適用可能である。尚、本発明に係る回転電機を磁気減速機に適用する場合には、ステータ８をステータコア９や巻線１０に代えて磁性材料からなる所定数の磁極片により構成する。
【０１１６】
また、上記実施例では、ステータコア９に巻線１０を巻装したステータ８を有する回転電機としているが、ステータコア９は磁性体以外に非磁性体により構成しても良い。更に、回転電機はステータコアを有さないコアレスモータとしても良い。その場合には、巻線１０を樹脂等によりカップ状に固定したものをステータ８とする。このようなコアレスモータでは、鉄損を無くすことができるので回転電機の効率を高めることが可能となる。
【０１１７】
また、上記実施例では、磁石粉末を成形した後に水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気において仮焼を行っているが、成形前の磁石粉末に対して仮焼処理を行い、仮焼体である磁石粉末を成形体に成形し、その後に焼結を行うことによって永久磁石を製造することとしても良い。このような構成とすれば、粉末状の磁石粒子に対して仮焼を行うので、成形後の磁石粒子に対して仮焼を行う場合と比較して、仮焼対象となる磁石の表面積を大きくすることができる。即ち、仮焼体中の炭素量をより確実に低減させることが可能となる。但し、バインダーを仮焼処理で熱分解させる為に、成形後に仮焼処理を行うことが望ましい。
【０１１８】
また、本発明ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を例に挙げて説明したが、他の磁石（例えばサマリウム系コバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等）を用いても良い。また、磁石の合金組成は本発明ではＮｄ成分を量論組成より多くしているが、量論組成としても良い。
【符号の説明】
【０１１９】
１          永久磁石
２          モータ
３          ロータ
４          焼結部材
５          列
８          ステータ
１７        コンパウンド
１９        グリーンシート
３０        成形体
３１        焼結体
３２        リング焼結体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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