(57)【要約】      （修正有）【課題】反磁場を低減して表面磁束密度を増大させた永久磁石を提供する。【解決手段】永久磁石１０は、特定の向きに磁化配向が揃っている中央領域１１と特定の向きに磁化配向が揃っていない端部領域１２とを備える。特定の向きに平行な平面による当該磁石の断面において、少なくとも一対の端部領域が中央領域を挟んで互いに対向しており、これらの端部領域が互いに対向する方向が特定の向きに平行な方向と交差している。更に、特定の向きに直交する方向における端部領域の寸法である端部領域幅Ｗの特定の向きに平行な方向における磁石の寸法である磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）が所定の上限値以下である。上限値は、端部領域に含まれる複数の部分の磁化配向と特定の向きとがなす角度の絶対値の最大値である最大配向偏差ｄに応じて定まる。【選択図】図１
2016225562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の向きに磁化配向が揃っている中央領域と、前記特定の向きに磁化配向が揃っていない端部領域と、を備える永久磁石であって、
前記特定の向きに平行な平面による前記永久磁石の断面のうち少なくとも一つの断面において、
少なくとも一対の前記端部領域が前記中央領域を挟んで互いに対向しており、
前記少なくとも一対の前記端部領域が互いに対向する方向が前記特定の向きに平行な方向と交差しており、
前記少なくとも一対の前記端部領域を構成する前記端部領域の前記特定の向きに直交する方向における寸法である端部領域幅Ｗの前記永久磁石の前記特定の向きに平行な方向における寸法である磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）が、前記少なくとも一対の前記端部領域の磁化配向と前記特定の向きとがなす角度の絶対値の最大値である最大配向偏差ｄに応じて定まる上限値以下である、
ように構成された永久磁石。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石において、
前記端部領域幅Ｗ［ｍｍ］と、前記磁石厚みＴ［ｍｍ］と、前記最大配向偏差ｄ［°］と、が以下の式（１）を満足する、
ように構成された永久磁石。
【数１】
2016225562.tif 000010
【請求項３】
請求項１又は２に記載の永久磁石において、
前記最大配向偏差ｄが９０°以下である、
ように構成された永久磁石。
【請求項４】
請求項３に記載の永久磁石において、
前記特定の方向に平行な平面による前記永久磁石の断面のうち少なくとも一つの断面において、
前記少なくとも一対の前記端部領域に含まれる複数の部分の互いに対向する部分の磁化配向が、前記特定の向きに平行な方向において、前記少なくとも一対の前記端部領域の前記特定の向きにおける始点側の端部から中央部までは互いに遠ざかる向きとなり、前記少なくとも一対の前記端部領域の前記特定の向きにおける中央部から終点側の端部までは互いに近付く向きとなる、
ように構成された永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化配向分布を有する永久磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＰＭモータ等の電動機においてより高い出力を得ようとする場合、ロータ内に埋設される永久磁石によって生ずる磁力を高めることが必要である。換言すれば、より大きい磁束密度を有する磁場を当該永久磁石が生ずることが必要である。より大きい磁束密度を永久磁石が達成するための方法としては、例えば、当該永久磁石の製造時により強い磁場中で焼結を行い、磁化の向き（以降、「磁化配向」と称される場合がある。）を可及的に揃えることが挙げられる。これによれば、焼結後の永久磁石の磁化配向が上記磁場の向きに揃い、当該永久磁石の内部における磁束密度（以降、「磁石内磁束密度」と称される場合がある。）は増大する。
【０００３】
しかしながら、上記のようにして磁石内磁束密度を増大させても、当該永久磁石の磁極の表面に生ずる磁場の磁束密度（以降、「表面磁束密度」と称される場合がある。）は磁石内磁束密度ほどには増大しない。これは、当該永久磁石の内部において、当該永久磁石の外部に生ずる磁場（以降、「外磁場」と称される場合がある。）とは反対の向きを有する磁場（所謂「反磁場」）が生じ、この反磁場によって磁石内磁束密度が少なくとも部分的に相殺された結果として、表面磁束密度が発現するためである。
【０００４】
上記につき、図５を参照しながら説明する。図５は、上記のように磁石全体の磁化配向が特定の向きに揃っている従来技術に係る永久磁石の断面図である。この磁石の磁化配向は、下から上に向かうように揃っている。即ち、この磁石の磁極は、下側がＳ極であり、上側がＮ極である。図６は、図５に示した破線の円によって囲まれた部分の拡大図である。即ち、図６に示した破線はＮ極の磁極面を表している。
【０００５】
図６において、白抜きの矢印は当該磁石の磁石内磁束密度を、斜線を施した矢印は当該磁石の反磁場を、黒塗りの矢印は表面磁束密度をそれぞれ表している。図示されているように、当該磁石の磁石内磁束密度は当該磁石の内部に生じた反磁場によって部分的に相殺され、結果として当該磁石の表面に発現する表面磁束密度は、磁石内磁束密度よりも減少している。
【０００６】
従って、当該技術分野においては、永久磁石における反磁場を低減して表面磁束密度を増大させることができる技術が求められている。例えば、永久磁石の磁化配向に所定の分布を持たせる設計により、複数の永久磁石の間に生ずる磁場の強度（磁界強度）を高める技術が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。しかしながら、当該技術分野においては、永久磁石における反磁場を低減して当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができる技術は未だに知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５４５４９２号公報
【特許文献２】特開平０６−７３１６号公報
【発明の概要】
【０００８】
上述したように、当該技術分野においては、永久磁石における反磁場を低減して当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができる技術が求められている。
【０００９】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、磁石内部の磁化配向を部分的に変化させて反磁場を弱めることにより、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができることを見出した。具体的には、本発明者は、磁石の主たる領域の磁化配向とは異なる磁化配向を有する領域を当該磁石の幅方向の両端部における所定の範囲内に設けることにより、磁化の値（大きさ）が同一であっても、磁路が長くなって反磁場係数が減少し、当該磁石の内部に生ずる反磁場が弱まり、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができることを見出したのである。
【００１０】
かかる点に鑑み、本発明に係る永久磁石（以降、「本発明磁石」と称される場合がある。）は、特定の向きに磁化配向が揃っている中央領域と、前記特定の向きに磁化配向が揃っていない端部領域と、を備える永久磁石である。
【００１１】
更に、本発明磁石は、前記特定の向きに平行な平面による前記永久磁石の断面のうち少なくとも一つの断面において、少なくとも一対の前記端部領域が前記中央領域を挟んで互いに対向しており、前記少なくとも一対の前記端部領域が互いに対向する方向が前記特定の向きに平行な方向と交差している、ように構成される。
【００１２】
即ち、上記特定の向きに平行な複数の平面のうち「ある特定の平面」による本発明磁石の断面において、中央領域は少なくとも一対の端部領域によって挟まれている。そして、これら一対の端部領域が互いに対向する方向は、上記特定の向きに平行な方向ではない。つまり、これら二つの方向は上記断面において交差する。好ましくは、これら二つの方向は上記断面において直交する。換言すれば、上記断面において、これら一対の端部領域は、中央領域の磁化配向（即ち、上記特定の向き）に平行な中心軸を挟んで互いに対向している。尚、上記断面に関する以降の説明において、上記特定の向きに平行な方向は単に「厚み方向」と称され、上記特定の向きに直交する方向は単に「幅方向」と称される場合がある。
【００１３】
上記のような構成を有する本発明磁石の一つの典型例としては、例えば、直方体状（角柱状）の中央領域の一組の対向する面に端部領域がそれぞれ設けられているものを挙げることができる。より詳しくは、当該典型例においては、一対の対向する面に直交する方向（厚み方向）に磁化配向を有する直方体状の磁石によって構成される中央領域の磁化配向に平行な二組の対向する面のうちの一組の対向する面に、端部領域がそれぞれ設けられているものを挙げることができる。或いは、当該典型例において、中央領域の磁化配向に平行な二組の対向する面の総てに、端部領域がそれぞれ設けられていてもよい。
【００１４】
更に、上記のような構成を有する本発明磁石のもう一つの典型例としては、例えば、円柱状の中央領域の側面に、当該中央領域を取り囲むように端部領域が設けられているものを挙げることができる。より詳しくは、当該典型例においては、軸方向（厚み方向）に磁化配向を有する円柱状の中央領域の側面に、端部領域が同軸状に設けられているものを挙げることができる。この場合、上述した「ある特定の平面」として、円柱状の中央領域の軸を通る平面が無数に存在することとなる。
【００１５】
ところで、本発明磁石において、端部領域は、中央領域とは異なる磁化配向を有することにより反磁場を弱め、結果として、当該磁石全体としての表面磁束密度を増大させることに寄与する。従って、本発明磁石の表面磁束密度を増大させるためには、できるだけ大きい端部領域を設けることが望ましいことが一見想定される。
【００１６】
しかしながら、詳しくは後述するように、本発明者は、鋭意研究の結果、端部領域の幅が磁石の厚みに対して過度に大きい場合、本発明による表面磁束密度の増大効果を十分に得ることができないことを見出した。具体的には、本発明者は、本発明による表面磁束密度の増大効果を十分に得るためには、磁石の厚みに対する端部領域の幅の比を所定の上限値以下に抑える必要があることを見出した。加えて、本発明者は、当該所定の上限値は、端部領域における磁化配向の上記特定の向きからの乖離（偏差）の最大値が大きいほど、より小さい値に設定する必要があることを見出した。
【００１７】
従って、本発明磁石は、前記特定の向きに平行な平面による前記永久磁石の断面のうち少なくとも一つの断面において、前記少なくとも一対の前記端部領域を構成する前記端部領域の前記特定の向きに直交する方向における寸法である端部領域幅Ｗと、前記永久磁石の前記特定の向きに平行な方向における寸法である磁石厚みＴと、前記少なくとも一対の前記端部領域に含まれる複数の部分の磁化配向と前記特定の向きとがなす角度の絶対値の最大値である最大配向偏差ｄと、が特定の関係を満足するように構成される。
【００１８】
具体的には、前記端部領域幅Ｗの前記磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）が、前記最大配向偏差ｄに応じて定まる上限値以下であるように構成される。当該上限値の具体的な値は、例えば、以下に説明するような実験の結果に基づいて適宜定めることができる（詳しくは後述する。）。或いは、以下に説明するような実験に対応するシミュレーションによって当該上限値の具体的な値を定めてもよい。
【００１９】
先ず、端部領域幅Ｗと磁石厚みＴとの様々な組み合わせを有する種々の永久磁石の各々において、端部領域に含まれる複数の部分の磁化配向を様々に変化させた種々の永久磁石サンプルを作製する。そして、これらの永久磁石サンプルのそれぞれの表面磁束密度を求め、端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）及び最大配向偏差ｄの組み合わせと個々の組み合わせに対応する表面磁束密度との対応関係を特定する。このようにして特定された対応関係に基づき、このような磁化配向分布を有しない（Ｗ＝０（ゼロ）ｍｍ）従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成する「端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）と最大配向偏差ｄとの組み合わせ」を特定する。そして、このようにして特定された組み合わせにおいて個々の最大配向偏差ｄに対応する上記比（Ｗ／Ｔ）の最大値を上記上限値として採用することができる。
【００２０】
上述したような中央領域と端部領域とを備える本発明磁石において端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）を最大配向偏差ｄに応じて定まる上限値以下であるように構成することにより、当該磁石の内部に生ずる反磁場を弱め、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができる。
【００２１】
上記のような構成を有する本発明磁石は、例えば、特定の向きに磁化配向が揃っている中央領域を構成する磁石と、それぞれ所期の磁化配向を有する「端部領域を構成する複数の磁石」とを、所期の配置にて接合することによって得ることができる。この際、接合される磁石同士の間のクリアランス（隙間）が大きいほど反磁場が強くなり、結果として当該磁石全体としての表面磁束密度が減少することが実験により確認されている。従って、当該磁石全体としての表面磁束密度を増大させるためには、接合される磁石同士の間のクリアランスをできる限り小さくすることが望ましい。
【００２２】
或いは、上記のような構成を有する本発明磁石は、例えば、磁石材料となる粉末を加圧成形してなる成形体に対し、当該成形体の上面及び下面の押圧を伴う熱間塑性加工によって得ることもできる。このような製造方法によれば、上記成形体の上面及び下面に挟まれた部分（押圧された部分）における磁化配向は上記押圧方向（厚み方向）に揃う。一方、上記成形体の上面及び下面の押圧に伴う変形により側方へ張り出した部分における磁化配向は、当該部分の張り出しに伴い、押圧方向（厚み方向）とは異なる方向に傾く。このようにして、特定の向きに磁化配向が揃っている中央領域と、前記特定の向きに磁化配向が揃っていない端部領域と、を備える、本発明に係る永久磁石を製造することができる。
【００２３】
尚、このような製造方法によって得られる本発明磁石における端部領域幅Ｗを調整するための手法としては、例えば、上記のように側方へ張り出した部分を切削したり、成形体の上面及び下面の押圧時に当該成形体の側面を幅方向に押圧したりすること等を挙げることができる。更に、最大配向偏差ｄを調整するための手法としては、例えば、上記のように成形体の側面を押圧するときの圧力を調整すること等を挙げることができる。
【００２４】
更に、このような製造方法によれば、中央領域と端部領域とを一体として成形することができる。従って、中央領域と端部領域との間に上述したようなクリアランスが生じないため、磁石全体としての表面磁束密度を増大させる観点からは、より望ましい。
【００２５】
ところで、上述したような端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）の上限値は、例えば、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る「端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）と最大配向偏差ｄとの対応関係」から導かれる最大配向偏差ｄの関数として定義することができる。
【００２６】
上記の場合、本発明磁石は、前記端部領域幅Ｗ［ｍｍ］と、前記磁石厚みＴ［ｍｍ］と、前記最大配向偏差ｄ［°］と、が以下の式（１）を満足するように構成され得る。
【００２７】
【数１】
2016225562.tif 000003
【００２８】
ところで、上述したように、本発明磁石において、端部領域は、中央領域とは異なる磁化配向を有することにより反磁場を弱め、結果として、当該磁石全体としての表面磁束密度を増大させることに寄与する。しかしながら、端部領域において上記特定の向きと鈍角（即ち、９０°を超える角度）をなす磁化配向を有する部分が存在すると、当該部分の磁化が中央領域の磁化とは逆向きの成分を含むため、磁石内磁束密度そのものを減少させてしまう。従って、端部領域においては、上記特定の向きと鈍角（即ち、９０°を超える角度）をなす磁化配向を有する部分が存在しないことが望ましい。
【００２９】
上記のように、本発明磁石は、前記最大配向偏差ｄ［°］が９０°以下であるように構成され得る。これにより、中央領域の磁化とは逆向きの成分を含む磁化配向を有する部分が端部領域に含まれないので、端部領域に含まれる部分の磁化配向によって本発明磁石の磁石内磁束密度そのものが減少することを回避することができる。
【００３０】
より好ましくは、上記において、本発明磁石は、前記特定の方向に平行な平面による前記永久磁石の断面のうち少なくとも一つの断面において、前記少なくとも一対の前記端部領域に含まれる複数の部分の互いに対向する部分の磁化配向が、前記特定の向きに平行な方向において、前記少なくとも一対の前記端部領域の前記特定の向きにおける始点側の端部から中央部までは互いに遠ざかる向きとなり、前記少なくとも一対の前記端部領域の前記特定の向きにおける中央部から終点側の端部までは互いに近付く向きとなる、ように構成され得る。
【００３１】
これによれば、本発明磁石の内部に生ずる反磁場をより確実に弱め、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度をより確実に増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石（第１磁石）の構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】第１磁石の各種サンプルにおける表面磁束密度と端部領域幅Ｗとの関係を表す模式的なグラフである。
【図３】第１磁石の各種サンプルにおける表面磁束密度と最大配向偏差ｄとの関係を表す模式的なグラフである。
【図４】第１磁石において表面磁束密度の増大効果を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値の磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）と最大配向偏差ｄとの関係を表す模式的なグラフである。
【図５】磁石全体の磁化配向が特定の向きに揃っている従来技術に係る永久磁石を表す模式図である。
【図６】図５に示した破線の円によって囲まれた部分における表面磁束密度と、磁石内磁束密度と、反磁場との関係を表す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
《第１実施形態》
前述したように、本発明に係る永久磁石によれば、磁石の主たる領域の磁化配向とは異なる磁化配向を有する領域を当該磁石の幅方向の両端部における所定の範囲内に設けることにより、当該磁石の内部に生ずる反磁場を弱め、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができる。本発明の第１の実施形態に係る永久磁石（以降、「第１磁石」と称される場合がある。）につき、添付図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。
【００３４】
〈構成〉
図１は、本発明の第１の実施形態に係る永久磁石（第１磁石）の構成を示す模式的な斜視図である。図１に示したように、第１磁石１０は、厚みＴ、幅Ｌ及び奥行きＤの直方体の形状を有する。更に、第１磁石１０は、中央領域１１（斜線部）と、端部領域１２と、を備える。中央領域１１（斜線部）の磁化配向は、白抜きの矢印によって示したように、特定の向き（Ｙ軸正方向）に揃っている。一方、一対の端部領域１２及び１２’の磁化配向は、実線の矢印によって示したように、上記特定の向きに揃っていない。
【００３５】
以下の説明においては、理解を容易にするために、端部領域１２を、第１磁石１０の上記特定の向きの始点側の磁極面（Ｓ極）に近い側から順に、部分Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ及びＡの５つの部分に分けて説明する。同様に、端部領域１２’については、第１磁石１０の上記特定の向きの始点側の磁極面（Ｓ極）に近い側から順に、部分Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’及びＥ’の５つの部分に分けて説明する。即ち、一対の端部領域１２及び１２’は、特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）（厚み方向）に並んだ五つの部分をそれぞれ含む。一対の端部領域１２及び１２’の上前記特定の向きに直交する方向（Ｘ軸方向）（幅方向）における寸法である端部領域幅はＷである。
【００３６】
図１に示した第１磁石１０の前面の構成から明らかであるように、上記特定の向きに平行な平面による第１磁石１０の断面のうち少なくとも一つの断面において、一対の端部領域１２及び１２’が中央領域１１を挟んで互いに対向している。一対の端部領域１２及び１２’が互いに対向する方向は上記特定の向きに平行な方向と交差している。具体的には、一対の端部領域１２及び１２’は、上記特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）において、互いに対向している。
【００３７】
更に、以下の説明においては、理解を容易にするために、一対の端部領域１２及び１２’を構成する上記複数の部分（それぞれＡ〜Ｅ及びＡ’〜Ｅ’）の磁化配向に言及するときには、特に断らない限り、「磁化配向」は、それぞれの部分における平均磁化配向を意味するものとする。従って、図１において部分Ａ〜Ｅ及びＡ’〜Ｅ’に示した実線の矢印もまた、それぞれの部分における平均磁化配向を表す。
【００３８】
図１において、一対の端部領域１２及び１２’に含まれる上記複数の部分（それぞれＡ〜Ｅ及びＡ’〜Ｅ’）のＸ−Ｙ平面における磁化配向は、上記特定の向き（Ｙ軸正方向）を基準として、時計回り方向を正方向、反時計回り方向を負方向として表す。上記複数の部分のそれぞれの磁化配向は、図１に併記した表に示されている。
【００３９】
即ち、一対の端部領域１２及び１２’に含まれる複数の部分の磁化配向と上記特定の向き（Ｙ軸正方向）とがなす角度の絶対値が、上記特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）における端部領域１２及び１２’の中央部（本例においては、それぞれ部分Ｃ及びＣ’）に近い部分ほど小さく、且つ、同方向における端部領域１２及び１２’の端部（本例においては、それぞれ部分Ａ及びＥ並びにＡ’及びＥ’）に近い部分ほど大きい。
【００４０】
更に、一対の端部領域１２及び１２’において、部分Ａと部分Ｅ’、部分Ｂと部分Ｄ’、部分Ｃと部分Ｃ’、部分Ｄと部分Ｂ’及び部分Ｅと部分Ａ’は互いに対向している。これら互いに対向する部分の磁化配向は、上記特定の向きに平行な方向において、端部領域１２及び１２’の上記特定の向きにおける始点側（Ｓ極の磁極面側）の端部（部分Ｅ及び部分Ａ’）から中央部（部分Ｃ及び部分Ｃ’）までは互いに遠ざかる向きとなっている。一方、一対の端部領域１２及び１２’の中央部（部分Ｃ及び部分Ｃ’）から上記特定の向きにおける終点側（Ｎ極の磁極面側）の端部（部分Ａ及び部分Ｅ’）までは互いに近付く向きとなっている。
【００４１】
即ち、一対の端部領域１２及び１２’の磁化配向は、Ｓ極の磁極面側の端部（部分Ｅ及び部分Ａ’）では互いに遠ざかる向きにそれぞれ傾斜しており（それぞれ−ｄ°及び＋ｄ°）、中央部に近付くにつれて傾斜が徐々に緩くなり（それぞれ−ｄ／２°及び＋ｄ／２°）、中央部（部分Ｃ及び部分Ｃ’）では上記特定の向きに平行となっている（何れも０（ゼロ）°）。更に、中央部のＮ極の磁極面側の近傍においては互いに近付く向きにそれぞれ傾斜しており（それぞれ＋ｄ／２°及び−ｄ／２°）、Ｎ極の磁極面側の端部（部分Ａ及び部分Ｅ’）では傾斜が更に急になっている（それぞれ＋ｄ°及び−ｄ°）。
【００４２】
尚、第１磁石１０が備える中央領域１１並びに端部領域１２及び１２’を構成する永久磁石の具体例としては、例えば、ネオジム（Ｎｄ）に鉄（Ｆｅ）と硼素（Ｂ）とを加えた３成分系のネオジム磁石、サマリウム（Ｓｍ）とコバルト（Ｃｏ）との２成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、鉄酸化物粉末を主原料とするフェライト磁石、及びアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等を原料とするアルニコ磁石等を挙げることができる。
【００４３】
第１磁石１０は、上記のような磁石の材料となる粉末を加圧成形してなる成形体に対し、当該成形体の上面及び下面の押圧を伴う熱間塑性加工によって製造した。第１磁石１０の端部領域幅Ｗは、上記成形体の上面及び下面の押圧により側方へ張り出した部分を切削することによって調整した。第１磁石１０の最大配向偏差ｄは、上記成形体の上面及び下面の押圧時に当該成形体の側面を幅方向に押圧するときの圧力を調整することによって調整した。但し、上述したように、別途製造された永久磁石によって構成される各部を、上記要件を満たすように組み合わせて接合することにより、第１磁石１０を製造してもよい。
【００４４】
〈表面磁束密度の増大効果〉
次に、上記のような構成を有する第１磁石１０における表面磁束密度の増大効果について、以下に詳しく説明する。本例においては、第１磁石１０の上前記特定の向きに直交する方向（Ｘ軸方向）における寸法である磁石幅Ｌを１４．３ｍｍとし、上記特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）における寸法である磁石厚みＴを３．５ｍｍとした。更に、一対の端部領域１２及び１２’に含まれる複数の部分（それぞれＡ〜Ｅ及びＡ’〜Ｅ’）の磁化配向と上記特定の向き（Ｙ軸正方向）とがなす角度の絶対値の最大値である最大配向偏差ｄを３０°とした。上述したように、第１磁石１０における最大配向偏差ｄ［°］は、部分Ａ、部分Ｅ、部分Ａ’及び部分Ｅ’の磁化配向と上記特定の向き（Ｙ軸正方向）とがなす角度の絶対値の最大値である。
【００４５】
加えて、本例においては、一対の端部領域１２及び１２’のそれぞれの上記特定の向きに直交する方向（Ｘ軸方向）（幅方向）における寸法である端部領域幅Ｗを、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ及び３ｍｍとした４種類のサンプルＷ０乃至Ｗ３をそれぞれ作製した。端部領域幅Ｗを０ｍｍとしたサンプルＷ０は、端部領域を備えないので、磁化配向分布を有しない。即ち、サンプルＷ０は、磁化配向が上記特定の向きに揃っている、従来技術に係る永久磁石に該当する。
【００４６】
上記４種類のサンプルＷ０乃至Ｗ３につき、幅方向（Ｘ軸方向）を１４個の区画（Ｌ０１乃至Ｌ１４）に分割し且つ厚み方向（Ｙ軸方向）を５個の区画（Ｔ０１乃至Ｔ０５）に分割して得られる７０個の区画における磁場の強さ（各区画における磁石内磁場と反磁場との総和に相当）を調べた。更に、各サンプルの磁極面を透過する磁束量を磁極面の面積によって除算して平均表面磁束密度［Ｗｂ／ｍ２］（［Ｔ］）を算出した。サンプルＷ０乃至Ｗ３の各区画における磁場の強さ及び平均表面磁束密度を、以下の表１の（ａ）乃至（ｄ）に示す。但し、以下の表１に示した磁場の強さは相対値である。
【００４７】
【表１】
2016225562.tif 000004
【００４８】
ここで、サンプルＷ０を基準として、サンプルＷ１乃至Ｗ３の各区画における磁場の強さの変化量（差分）を算出した結果を以下の表２の（ａ）乃至（ｃ）に示す。
【００４９】
【表２】
2016225562.tif 000005
【００５０】
表２の（ａ）及び（ｂ）から判るように、端部領域幅Ｗをそれぞれ１ｍｍ及び２ｍｍとしたサンプルＷ１及びＷ２においては、磁石内磁場が弱まった区画も一部には存在するものの、全体としては磁石内磁場が強まった。その結果、従来技術に係る永久磁石であるサンプルＷ０と比較して、平均表面磁束密度も増大した。これは、上述したような磁化配向を有する端部領域を設けたことにより、磁石内部における反磁場が弱められたためであると考えられる。
【００５１】
ところが、表２の（ｃ）から判るように、端部領域幅Ｗを３ｍｍとしたサンプルＷ３においては、磁石内磁場が強まった区画も一部には存在するものの、全体としては磁石内磁場が弱まった。その結果、従来技術に係る永久磁石であるサンプルＷ０と比較して、平均表面磁束密度も減少した。これは、上述したような磁化配向を有する端部領域の幅Ｗが過大である場合、磁石内部における磁気抵抗が増大し、磁石内磁場が却って弱められたためであると考えられる。
【００５２】
以上の結果から、磁石の主たる領域（中央領域）の磁化配向と同じ向きに磁化配向が揃っていない領域（端部領域）を当該磁石の幅方向の両端部における所定の範囲内に設けることにより、当該磁石の内部に生ずる反磁場を弱め、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができることが確認された。加えて、以上の結果から、このような表面磁束密度の増大効果を達成することができる端部領域幅Ｗには最適値が存在することが示唆された。
【００５３】
〈表面磁束密度の端部領域幅Ｗへの依存性〉
上述したように、表面磁束密度の増大効果を達成することができる端部領域幅Ｗには最適値が存在することが示唆された。そこで、上述したような構成を有する第１磁石１０における表面磁束密度の端部領域幅Ｗへの依存性について、以下に詳しく説明する。本例においては、第１磁石１０の上前記特定の向きに直交する方向（Ｘ軸方向）における寸法である磁石幅Ｌを１７．５ｍｍとし、上記特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）における寸法である磁石厚みＴを３．５ｍｍとした。
【００５４】
更に、一対の端部領域１２及び１２’の幅Ｗを、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ及び３ｍｍとし、これら５種類の端部領域幅Ｗのそれぞれについて、最大配向偏差ｄを、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°及び９０°とした、合計３０種類のサンプルをそれぞれ作製した。
【００５５】
上記３０種類のサンプルのそれぞれにつき、磁極面を透過する磁束量を磁極面の面積によって除算して平均表面磁束密度［Ｗｂ／ｍ２］（［Ｔ］）を算出し、端部領域幅Ｗに対してプロットした結果を図２のグラフに示す。グラフ中の太い破線は、中央領域とは異なる磁化配向を有する端部領域を備えない従来技術に係る永久磁石の表面磁束密度の値を示す。図２から判るように、何れの最大配向偏差ｄについても、端部領域を設けることによって表面磁束密度が増大するものの、ある端部領域幅Ｗにおいて極大値を呈した後に減少に転じ、やがて従来技術に係る永久磁石の表面磁束密度よりも小さくなる。
【００５６】
例えば、最大配向偏差ｄを４５°とした場合、端部領域幅Ｗを０．１ｍｍとしたサンプルは従来技術に係る永久磁石よりも若干大きい表面磁束密度を呈し、端部領域幅Ｗを０．３ｍｍへと増大させると更に大きい表面磁束密度を呈している。しかしながら、端部領域幅Ｗを０．３ｍｍよりも増大させると表面磁束密度が減少に転じ、１．５４ｍｍよりも大きい端部領域幅Ｗにおいては従来技術に係る永久磁石よりも小さい表面磁束密度を呈している。従って、上述したような構成を有する第１磁石１０において最大配向偏差ｄを３０°とした場合に従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成するためには、端部領域幅Ｗを１．５４ｍｍ以下に抑える必要がある（グラフ中に示した白抜きの矢印を参照。）。
【００５７】
以上の結果から、端部領域を設けることによる表面磁束密度の増大効果の大きさは端部領域幅Ｗに対する依存性を有し、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成するためには端部領域幅Ｗを所定の上限値以下に抑える必要があることが確認された。更に、上記のような端部領域幅Ｗの上限値は、グラフ中に示した黒い三角印からも判るように、採用された最大配向偏差ｄに応じて変化することも確認された。即ち、「表面磁束密度の増大効果を達成することができる端部領域幅Ｗの上限値」が最大配向偏差ｄに依存することが示唆された。
【００５８】
〈表面磁束密度の最大配向偏差ｄへの依存性〉
上述したように、「表面磁束密度の増大効果を達成することができる端部領域幅Ｗの上限値」が最大配向偏差ｄに依存することが示唆された。そこで、上述したような構成を有する第１磁石１０における表面磁束密度の最大配向偏差ｄへの依存性について、以下に詳しく説明する。本例においても、上述した表面磁束密度の端部領域幅Ｗへの依存性に関する検討のために作製された３０種類のサンプルを使用した。
【００５９】
上記３０種類のサンプルのそれぞれにつき、磁極面を透過する磁束量を磁極面の面積によって除算して平均表面磁束密度［Ｗｂ／ｍ２］（［Ｔ］）を算出し、最大配向偏差ｄに対してプロットした結果を図３のグラフに示す。グラフ中の太い破線は、中央領域とは異なる磁化配向を有する端部領域を備えない従来技術に係る永久磁石の表面磁束密度の値を示す。図３から判るように、何れの端部領域幅Ｗについても、端部領域を設けることによって表面磁束密度が増大するものの、ある最大配向偏差ｄにおいて極大値を呈した後に減少に転じ、やがて従来技術に係る永久磁石の表面磁束密度よりも小さくなる。
【００６０】
例えば、端部領域幅Ｗを１．０ｍｍとした場合、最大配向偏差ｄを１５°としたサンプルは従来技術に係る永久磁石よりも若干大きい表面磁束密度を呈し、最大配向偏差ｄを３０°へと増大させると更に大きい表面磁束密度を呈している。しかしながら、最大配向偏差ｄを４５°よりも増大させると表面磁束密度が減少に転じ、約６４°よりも大きい最大配向偏差ｄにおいては従来技術に係る永久磁石よりも小さい表面磁束密度を呈している。従って、上述したような構成を有する第１磁石１０において端部領域幅Ｗを１．０ｍｍとした場合に従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成するためには、最大配向偏差ｄを約６４°以下に抑える必要がある（グラフ中に示した白抜きの矢印を参照。）。
【００６１】
以上の結果から、端部領域を設けることによる表面磁束密度の増大効果の大きさは最大配向偏差ｄに対する依存性を有し、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成するためには最大配向偏差ｄを所定の上限値以下に抑える必要があることが確認された。更に、上記のような最大配向偏差ｄの上限値は、グラフ中に示した黒い三角印からも判るように、採用された端部領域幅Ｗに応じて変化することも確認された。即ち、「表面磁束密度の増大効果を達成することができる最大配向偏差ｄの上限値」が端部領域幅Ｗに依存することが示唆された。
【００６２】
〈表面磁束密度の増大効果を達成し得る最大配向偏差ｄの磁石厚みＴへの依存性〉
これまでの説明から、上述したような構成を有する第１磁石１０における表面磁束密度の増大効果の大きさは、端部領域幅Ｗ及び最大配向偏差ｄの両方に依存する。ところで、上述した何れの検討においても、第１磁石１０の上前記特定の向きに直交する方向（Ｘ軸方向）における寸法である磁石幅Ｌを１７．５ｍｍにて一定とし、上記特定の向きに平行な方向（Ｙ軸方向）における寸法である磁石厚みＴを３．５ｍｍにて一定とした。
【００６３】
そこで、本例においては、上述したような種々の端部領域幅Ｗと最大配向偏差ｄとの組み合わせを有する３０種類のサンプルのそれぞれについて、磁石厚みＴ及び磁石のＸ−Ｙ平面による断面形状のアスペクト比である磁石アスペクト比（Ｔ／Ｌ＝磁石厚み／磁石幅）を種々に変化させた各種サンプルを作製した。具体的には、磁石厚みＴを３．５ｍｍ、５．０ｍｍ及び７．０ｍｍの３種類とし、これら３種類の磁石厚みＴのそれぞれについて磁石アスペクト比（Ｔ／Ｌ）を０．２、０．３及び０．５の３種類とした。これらの合計９パターンのサンプルを、上述したような種々の端部領域幅Ｗと最大配向偏差ｄとの組み合わせを有する３０種類のサンプルのそれぞれについて作製した。即ち、本例においては、合計２７０種類のサンプルを作製し、それぞれのサンプルにつき、磁極面を透過する磁束量を磁極面の面積によって除算して平均表面磁束密度［Ｗｂ／ｍ２］（［Ｔ］）を算出した。
【００６４】
上記測定結果に基づき、端部領域を設けることによる表面磁束密度の増大効果が最大となる最大配向偏差ｄ（以降、「最適配向偏差ｄｍａｘ」と称される場合がある。）を、それぞれの磁石厚みＴと端部領域幅Ｗと磁石アスペクト比Ｔ／Ｌとの組み合わせ毎に特定した結果を、以下の表３に示す。
【００６５】
【表３】
2016225562.tif 000006
【００６６】
表３から判るように、何れの磁石厚みＴについても、それぞれの端部領域幅Ｗにおいて表面磁束密度の増大効果が最大となる最大配向偏差ｄ（即ち、最適配向偏差ｄｍａｘ）が認められた。更に、個々の磁石厚みＴの範疇においては、それぞれの端部領域幅Ｗにおける最適配向偏差ｄｍａｘは、磁石アスペクト比Ｔ／Ｌの如何に拘わらず、ほぼ同じ値であった。一方、端部領域幅Ｗが同一であっても、異なる磁石厚みＴにおいては、当該端部領域幅Ｗにおける最適配向偏差ｄｍａｘは異なった。即ち、上記結果からは、表面磁束密度の増大効果を達成し得る最大配向偏差ｄが磁石厚みＴに依存することが示唆された。
【００６７】
〈表面磁束密度の増大効果を達成し得る端部領域幅Ｗの磁石厚みＴへの依存性〉
一方、上述したような最大配向偏差ｄと磁石厚みＴと端部領域幅Ｗと磁石アスペクト比Ｔ／Ｌとの２７０種類の組み合わせを有する各種サンプルについての表面磁束密度の測定結果に基づき、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値を個々の最大配向偏差ｄについて特定した結果を、以下の表４に示す。
【００６８】
【表４】
2016225562.tif 000007
【００６９】
表４から判るように、同一の最大配向偏差ｄであっても、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値は磁石厚みＴに応じて異なる。ところが、以下に示す表５に列挙したように、従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値の磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）は、磁石厚みＴの如何に拘わらず、最大配向偏差ｄに応じてほぼ一義的に定まる。
【００７０】
【表５】
2016225562.tif 000008
【００７１】
表５に列挙した「従来技術に係る永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値の磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）」を最大配向偏差ｄに対してプロットした結果を図４のグラフに示す。図４のグラフから、ほぼ総てのプロットが一本の近似曲線上にあることが判る。即ち、当該近似曲線は、個々の最大配向偏差ｄにおいて永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成し得る端部領域幅Ｗの上限値の磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）を表す。
【００７２】
従って、上述したような構成を有する第１磁石１０において、端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）が当該近似曲線によって特定される値以下（グラフ中の網掛け部分に相当）となるように構成することにより、永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成することができる。第１磁石１０において永久磁石よりも大きい表面磁束密度を達成しようとする場合に端部領域幅Ｗの磁石厚みＴに対する比（Ｗ／Ｔ）が満足すべき上記要件は、以下の式（１）によって表される。式（１）の右辺は、図４のグラフに示した近似曲線を、最大配向偏差ｄを引数とする関数として表したものである。
【００７３】
【数２】
2016225562.tif 000009
【００７４】
これまで説明してきたように、本発明によれば、磁石の主たる領域（中央領域）の磁化配向とは異なる磁化配向を有する領域（端部領域）を当該磁石の幅方向の両端部における所定の範囲内に設けることにより、当該磁石の内部に生ずる反磁場を弱め、結果として、当該磁石単体としての表面磁束密度を増大させることができる。
【００７５】
但し、第１磁石１０はあくまでも本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明に係る永久磁石の構成は上記第１磁石１０の構成に限定されない。上記説明において、第１磁石１０は、直方体状（角柱状）の中央領域の一組の対向する面に端部領域がそれぞれ設けられている構成を有する。しかしながら、本発明の変形例に係る永久磁石においては、前述したように、中央領域の磁化配向に平行な二組の対向する面の総てに、端部領域が設けられていてもよい。
【００７６】
或いは、本発明の別の変形例に係る永久磁石としては、前述したように、例えば、円柱状の中央領域の側面に、当該中央領域を取り囲むように端部領域が設けられているものを挙げることができる。
【００７７】
更に、上記において、端部領域幅Ｗと磁石厚みＴと最大配向偏差ｄとが満足すべき要件について詳細に説明してきたが、これらのパラメータが満足すべき要件は上記のみに限定されない。例えば、本発明を適用しようとする永久磁石の構成に応じて、例えば事前の実験等により、端部領域幅Ｗと磁石厚みＴと最大配向偏差ｄとが満足すべき関係を予め特定しておき、特定された関係を満足するように、具体的な構成を定めることができる。加えて、前述したように、本発明に係る永久磁石は、最大配向偏差ｄが９０°以下であるように構成され得る。
【００７８】
また更に、第１磁石１０は、端部領域１２に含まれる複数の部分Ａ乃至Ｅ及びＡ’乃至Ｅ’のうちの互いに対向する部分の磁化配向が、Ｓ極の磁極面側の端部においては互いに遠ざかる向きとなっており、中央部に近付くほど上記特定の向きに平行な方向に徐々に近づき、中央部においては上記特定の向きに平行となり、中央部からＮ極の磁極面側の端部に近付くほど互いに近付く向きとなるように構成されている。
【００７９】
しかしながら、端部領域１２の内部における磁化配向の分布は上記に限定されず、例えば、本発明が適用される永久磁石の用途等に応じた磁化配向の分布を適宜定めることができる。
【００８０】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【００８１】
１０…第１磁石、１１…中央領域、１２及び１２’…端部領域、Ａ乃至Ｅ及びＡ’及びＥ’…端部領域に含まれる部分。
【図１】
2016225562.tif 000011
【図２】
2016225562.tif 000012
【図３】
2016225562.tif 000013
【図４】
2016225562.tif 000014
【図５】
2016225562.tif 000015
【図６】
2016225562.tif 000016