(57)【要約】【課題】埋込磁石型モータに好適に用いることができ、モータの小型化、高出力化を図ることが可能な永久磁石を提供すること。【解決手段】モータのロータ内部に埋め込まれる永久磁石であって、保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて板状に一体的に形成されており、ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分には、上記磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部を少なくとも存在させ、当該磁石の磁化容易軸を、板面に略垂直な方向に配向させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータ内部に埋め込まれる永久磁石であって、
保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて板状に一体的に形成されており、
前記ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分には、
前記磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部が少なくとも存在し、
当該磁石の磁化容易軸が、板面に略垂直な方向に配向していることを特徴とする永久磁石。
【請求項２】
前記高保磁力部は、モータのステータに対向する前記板面に接する磁石両縁部全体にわたって存在しており、
これら両高保磁力部の間は、前記高保磁力部を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石。
【請求項３】
磁石厚み方向に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、
前記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石。
【請求項４】
磁石厚み方向に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、
前記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されており、
前記ステータに対向する磁石層は、その層両縁部の全体にわたって前記高保磁力部が存在しており、これら両高保磁力部の間は、前記高保磁力部を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石。
【請求項５】
ロータ中心部を中心とした略同心円状に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、
前記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石。
【請求項６】
前記磁石材料は、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石材料（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：Ｆｅおよび／またはＣｏ、Ｘ２：Ｂおよび／またはＣ）であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の永久磁石。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の永久磁石がロータ内部に埋め込まれた埋込磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石およびこれを用いた埋込磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、大型ＡＣサーボなどに組み込まれるモータの需要が増加している。
【０００３】
例えば、自動車分野等では、燃費改善、室内空間の確保、排出ガスの低減などの要求が高まっており、車載されるという観点から、従来よりも小型で高出力な高性能のモータが求められている。
【０００４】
この種のモータとしては、ロータ表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型（Surface Permanent Magnet）モータ（ＳＰＭモータ）、ロータ内部に永久磁石を埋め込んだ埋込磁石型（Internal Permanent Magnet）モータ（ＩＰＭモータ）などが知られている。
【０００５】
後者の埋込磁石型モータは、前者の表面磁石型モータに比較して、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも有効に利用することができる。そのため、広いモータ回転数にわたってモータの効率を高めやすいという長所がある。
【０００６】
モータの高性能化を図ろうとした場合、少ない体積でモータトルクを実現することが重要である。しかし、一般に、モータトルクは、モータ直径の２乗に比例して大きくなり、長さに比例して大きくなる。したがって、モータを単に小型化すれば、大きなトルクが得られず、それに伴い出力も低下してしまう。
【０００７】
そのため、モータの高性能化には、用いられる永久磁石の磁力を向上させることが一般的な手法となる。
【０００８】
磁力の大きな磁石材料としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系などが知られている。従来、このような磁石材料によって構成された単一成分の永久磁石がモータに広く用いられてきた。
【０００９】
最近では、異なる磁石材料を組み合わせて永久磁石を構成し、これをモータに用いる提案もなされるようになってきている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、第一の磁石と、第一の磁石を囲繞する第二の磁石とからなり、第一の磁石は、磁束密度が相対的に高く、保磁力が相対的に低い材料から構成されており、第二の磁石は、磁束密度が相対的に低く、保磁力が相対的に高い材料から構成された永久磁石が開示されている。また、特許文献１には、その永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石型モータが開示されている。
【００１１】
第一の磁石材料としては、具体的には、保磁力が１０〜２０ｋＯｅのネオジム、第二の磁石材料としては、保磁力が２０ｋＯｅよりも大きなネオジムにジスプロシウムを添加した材料を用いる点が記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２６１４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、モータに組み込まれる永久磁石は、モータの使用環境温度、磁石へ印加される反磁界などによる減磁により、モータ使用中に磁力の低下が生じやすい。そのため、モータに用いる永久磁石は、これらに耐えうる保磁力を有している必要がある。
【００１４】
しかしながら、磁石の保磁力（ｉＨｃ）と磁束密度（Ｂ）との関係は、一方が大きくなると他方が小さくなるといった、トレードオフの関係になっている。
【００１５】
そのため、従来広く用いられてきた単一成分からなる永久磁石を使用する場合、磁石使用環境、モータ構造が決まった時点で、それに必要な保磁力（ｉＨｃ）を確保しようとすれば、それに伴い磁束密度（Ｂ）が定まり、その結果、磁石の大きさがほぼ確定する。
【００１６】
この場合、大きな保磁力を必要とすれば、残留磁束密度が小さくなるため、モータ体積（磁石体積）を小さくし難く、モータの小型化、高出力化は困難を極める。
【００１７】
なお、特許文献１の永久磁石は、第二の磁石が第一の磁石を囲繞する構造を採用しているが、モータの小型化、高出力化を図る上では、さらなる改良の余地がある。
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、埋込磁石型モータに好適に用いることができ、モータの小型化、高出力化を図ることが可能な永久磁石を提供することにある。また、この永久磁石を用いた埋込磁石型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明に係る永久磁石は、モータのロータ内部に埋め込まれる永久磁石であって、保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて板状に一体的に形成されており、上記ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分には、上記磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部が少なくとも存在し、当該磁石の磁化容易軸が、板面に略垂直な方向に配向していることを要旨とする。
【００２０】
具体的には、本発明に係る第１の永久磁石は、上記高保磁力部が、モータのステータに対向する上記板面に接する磁石両縁部全体にわたって存在しており、これら両高保磁力部の間は、上記高保磁力部を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成されていることを要旨とする。
【００２１】
また、本発明に係る第２の永久磁石は、磁石厚み方向に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、上記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されていることを要旨とする。
【００２２】
また、本発明に係る第３の永久磁石は、磁石厚み方向に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、上記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されており、上記ステータに対向する磁石層は、その層両縁部の全体にわたって上記高保磁力部が存在しており、これら両高保磁力部の間は、上記高保磁力部を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成されていることを要旨とする。
【００２３】
また、本発明に係る第４の永久磁石は、ロータ中心部を中心とした略同心円状に複数の磁石層が積層されてなる積層構造を有し、上記各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されていることを要旨とする。
【００２４】
上記永久磁石の磁石材料としては、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石材料（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：Ｆｅおよび／またはＣｏ、Ｘ２：Ｂおよび／またはＣ）を好適に用いることができる。
【００２５】
一方、本発明に係る埋込磁石型モータは、上記本発明に係る永久磁石がロータ内部に埋め込まれていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る永久磁石は、保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて板状に一体的に形成されており、ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分には、上記磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部が少なくとも存在する。
【００２７】
埋込磁石型モータでは、ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分が、最も大きな反磁界が印加されるため磁束密度が低下しやすいが、本発明に係る永久磁石によれば、この部分に、相対的に最も高い保磁力を示す磁石材料が配置されている。
【００２８】
そのため、その他の部分については、相対的に低い保磁力を示す磁石材料が配置されることになり、磁石全体として高い磁力が得られることになる。
【００２９】
その結果、単一成分の磁石材料からなる永久磁石に比べ、永久磁石の体積を小さくすることが可能となり、埋込磁石型モータの小型化、高出力化を図ることが可能になる。
【００３０】
また、上記永久磁石は、熱間押出し加工を用いた成形で製造することが可能であることから、磁石製造性にも優れる。
【００３１】
この際、第１の永久磁石によれば、用いる磁石材料の数が最も少なくて済む。そのため、磁石の製造が容易になって、製造コストを低減しやすくなる。
【００３２】
また、板状の永久磁石における磁石厚み方向については、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって、磁束密度が低下しやすい傾向がある。
【００３３】
そのため、上記第２の永久磁石の構成を採用した場合、各磁石層内におけるロータ表面からロータ中心部方向への距離の分布を完全に一致させることはできないものの、簡易な積層構造を用いて、ロータ表面から等距離になる領域と各磁石層とを重複させることができる。
【００３４】
そのため、おおよそ磁束密度の高低の分布に合わせて、各磁石層に必要な保磁力を細かく調整することが可能となる。
【００３５】
また、上記第３の永久磁石によれば、ステータに対向する磁石層の層両縁部の全体にわたって局所的に保磁力を高めつつ、上記第２の永久磁石と同様に、おおよそ磁束密度の高低の分布に合わせて、他の各磁石層について必要な保磁力を細かく調整することが可能となる。
【００３６】
また、上記第４の永久磁石によれば、ロータ表面からロータ中心部方向への距離の分布を各磁石層内においてほぼ完全に一致させることができる。そして、各磁石層の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側に向かって順に高く設定されている。これにより、磁束密度の高低の分布に一致させて、各磁石層に必要な保磁力を細かく調整することが可能となる。
【００３７】
上記永久磁石を構成する複数の磁石材料を、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石材料（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：Ｆｅおよび／またはＣｏ、Ｘ２：Ｂおよび／またはＣ）から選択して用いた場合には、必要な保磁力を確保しやすく、高い磁力を有する磁石を得やすくなる。すなわち、Ｒ成分の含有量、Ｒ成分の構成比率により広い範囲で保磁力設計をしやすく、磁石の最適箇所に必要最低限の保磁力成分を配置することで磁石全体の磁力を向上させることができる。
【００３８】
一方、本発明に係る埋込磁石型モータは、上記本発明に係る永久磁石がロータ内部に埋め込まれている。そのため、小型で高出力なモータとなる。したがって、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＥＶ）、大型ＡＣサーボなどに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る永久磁石（以下、「本永久磁石」ということがある。）、本発明に係る埋込磁石型モータ（以下、「本モータ」ということがある。）について詳細に説明する。
【００４０】
図１は、本発明に係る永久磁石を備えた、本発明に係る埋込磁石型モータの断面構造の一例を示した図である。図１に示すように、本モータ１０は、ステータ１２と、ロータ１４とを備えている。
【００４１】
ステータ１２は、全体的に略円筒状に形成されており、外形を形成するヨーク１２ａと、ヨーク１２ａの内周面から径方向に向かって延設された複数のティース１２ｂと、ティース１２ｂに巻回された巻線１２ｃ（図１中、一部のみ図示）とを備えている。
【００４２】
ロータ１４は、全体的に略円柱形状に形成されたロータコア１４ａと、ロータコア１４ａの内部に埋め込まれた板状の永久磁石Ｍ（図１では、磁石構成を省略して図示）とを備えている。なお、図１では、本モータ１０は、永久磁石Ｍが４つ埋め込まれているが、その数は特に限定されるものではない。
【００４３】
ステータ１２とロータ１４とは、ステータ１２のティース１２ｂの先端部と、ロータ１４の永久磁石Ｍの表面との間に所定の隙間（ギャップ）１６を介して、略同軸に対向配置されている。
【００４４】
上述したように、本永久磁石は、ロータ内部に埋め込まれて配置される磁石である。なお、永久磁石の埋込形態は、図１に示したように、ロータ径方向と磁石板面とがほぼ直交するような配置に限定されるわけではない。例えば、図２に示すように、ロータ径方向と磁石板面とがほぼ平行となるように永久磁石を配置しても良いし、図３に示すように、図１と図２との組み合わせであっても良い。さらには、図４に示すように、略ハの字状に配置しても良いし、図５に示すように、略Ｖ字状に配置しても良い（上記図２〜図５では、図１同様に磁石構成を省略して図示）。上記配置は、磁石により発生するトルクとリラクタンス差により発生するトルクの比率を使用回転数域、効率分布などの要因等を考慮して最適な配置を選択することができる。
【００４５】
ここで、本永久磁石は、保磁力（ｉＨｃ）の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて板状に一体的に形成されている。つまり、本永久磁石は、磁石特性を考慮すると、典型的には、保磁力（ｉＨｃ）、残留磁束密度（Ｂｒ）が異なる複数の磁石材料から構成されていることになる。
【００４６】
もっとも、磁石組成の選択の仕方によっては、保磁力が異なっていても残留磁束密度が一致することもあり得る。そのため、本永久磁石は、少なくとも保磁力の異なる複数の磁石材料より形成されておれば、各磁石材料間で残留磁束密度が一致していても構わない。
【００４７】
本永久磁石は、ロータ内部に埋め込まれた際、ロータ表面に最も近接する部分に、上記複数の磁石材料のうちで、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部が、少なくとも存在している。
【００４８】
例えば、図１、図４のような磁石配置であれば、永久磁石内で、ロータ表面に最も近接する部分は、ステータ側の磁石板面に接する両縁部である。また、図２、図５のような磁石配置であれば、永久磁石内で、ロータ表面に最も近接する部分は、ステータ側の磁石片端部である。
【００４９】
本永久磁石Ｍにおいて、上記高保磁力部は、モータ軸と略平行な方向（図１〜５において紙面に垂直な方向）に連続的に存在しても良いし、不連続な部分があっても良い。好ましくは、磁石性能の安定性などの観点から、高保磁力部は、モータ軸と略平行な方向に連続的に存在していると良い。
【００５０】
本永久磁石において、高保磁力部を存在させる部分以外の部分（以下、「残余部分」ということがある。）については、基本的には、上記複数の磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料以外の磁石材料（以下、「残余の磁石材料」ということがある。）により形成されることになる。
【００５１】
本永久磁石において、残余の磁石材料の配置は特に限定されるものではない。好ましくは、磁石全体として高い磁力を効率良く得ることができるなどの観点から、ロータ表面に近い位置ほど、保磁力が大きくなる（残留磁束密度が小さくなる）ように、残余の磁石材料を配置すると良い。
【００５２】
具体的には、以下の通りである。すなわち、第１の磁石材料［ｉＨｃ１、Ｂｒ１］、第２の磁石材料［ｉＨｃ２、Ｂｒ２］、第３の磁石材料［ｉＨｃ３、Ｂｒ３］があり、各保磁力の関係が、ｉＨｃ１＞ｉＨｃ２＞ｉＨｃ３であるとする。そうすると、磁石特性から、基本的には、各残留磁束密度Ｂｒの関係は、Ｂｒ３＞Ｂｒ２＞Ｂｒ１となる。
【００５３】
本永久磁石が、第１の磁石材料、および、第２の磁石材料の２つからなる場合、例えば、高保磁力部は、第１の磁石材料より構成し、残余部分は、第２の磁石材料より構成すれば良い。
【００５４】
本永久磁石が、第１の磁石材料、第２の磁石材料、および、第３の磁石材料の３つからなる場合、例えば、高保磁力部は、第１の磁石材料より構成し、残余部分は、第２の磁石材料、第３の磁石材料より構成すれば良い。この場合、第３の磁石材料よりも保磁力の大きい第２の磁石材料は、第３の磁石材料よりもロータ表面に近い部分に配置するのが好ましい。これは例えば、磁石厚み方向に複数の磁石層を形成したり、ロータ中心部を中心とした略同心円状に複数の磁石層を形成したりし、ステータ側により近い磁石層に第２の磁石材料を配置するなどすれば、実現することができる。
【００５５】
本永久磁石を構成する複数の磁石材料としては、Ｒ−Ｘ１−Ｘ２系磁石材料（但し、Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏから選択される１種または２種以上の希土類元素、Ｘ１：Ｆｅおよび／またはＣｏ、Ｘ２：Ｂおよび／またはＣ）などを好適なものとして用いることができる。モータ性能などを考慮し、保磁力が異なるように適宜選択して用いることができる。
【００５６】
好ましくは、高い飽和磁化と高い異方性磁界とを兼ね備え、磁力が強力であるなどの観点から、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料を好適に用いることができる。
【００５７】
本永久磁石は、当該磁石の磁化容易軸が、板面に略垂直な方向に配向している。磁化容易軸とは、磁石材料に外部磁界を加えたとき、磁化されやすい方向のことである。当該磁石の磁化容易軸を、板面に略垂直な方向に配向させるためには、例えば、押出加工時の最大圧縮方向が板面に略垂直な方向と平行になるようにすれば良い。
【００５８】
本永久磁石は、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち、先ず、保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ合わせて一体化した予備成形体を成形する。この際、予備成形体のうち、高保磁力部になりうる部分には、上記複数の磁石材料のうち、最も高い保磁力を示す磁石材料を配置する。
【００５９】
なお、予備成形体の形状は、当初から本永久磁石と同じ形状にはなっていないことが多いが、同じ形状になっていても良い。加工による変形により発生する歪みで、高い異方性を発現させる、成形性、その後の加工性などの観点から、予備成形体の形状は、立方体、直方体などの四角柱形状などが好ましい。
【００６０】
かかる予備成形体は、例えば、金型内を所定の領域に区画し、区画された各空隙に、所定の各磁石粉末材料を充填し、冷間プレスした後、更に６００℃〜９００℃でホットプレスをするなどして成形することができる。
【００６１】
他の方法としては、例えば、圧延加工などにより、各磁石粉末材料より部分成形体を成形し、これらを貼り合わせるなどしても良い。
【００６２】
各磁性粉末材料は、所定組成となるように配合した原料を溶解して得られた溶湯を、回転ロールに噴出させて、急冷薄片体を形成し、これを成形に最適な粒径に粉砕するなどして準備することができる。
【００６３】
次いで、得られた予備成形体を、板状になるように押出加工する。
【００６４】
この工程では、予備成形体の厚み、幅、長さ（高さ）と、得られる永久磁石の厚み、幅、長さ（高さ）とが、それぞれ、ほぼ同じ方向に揃うように、押出金型内に予備成形体を配置し、その後これを押し出せば良い。
【００６５】
そうすると、予備成形体の押出し断面の厚み方向の寸法が絞られるとともに、この厚み方向と直交する幅方向の寸法が拡げられるように押し出される。
【００６６】
これにより、板面に略垂直な方向に磁化容易軸方向が配向した永久磁石が得られる。
【００６７】
上記押出加工時の温度は、用いた磁石材料の種類などによっても異なるが、十分に密度を上げることができれば、特に限定されるものではない。
【００６８】
上記押出加工時の温度は、好ましくは、７００〜９００℃の範囲内、より好ましくは、７５０〜８５０℃の範囲内であると良い。
【００６９】
次いで、得られた押出体を周知の方法により着磁すれば、本永久磁石を得ることができる。
【００７０】
次に、第１実施形態に係る永久磁石Ｍ１、第２実施形態に係る永久磁石Ｍ２、第３実施形態に係る永久磁石Ｍ３、第４実施形態に係る永久磁石Ｍ４を用いて、本発明に係る永久磁石Ｍをより具体的に説明する。なお、以下では、上記永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を、図１などに示すように、磁石板面がロータ径方向と略垂直になるように好適に配置する場合について説明する。
【００７１】
（第１実施形態）
図６は、第１実施形態に係る永久磁石Ｍ１について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ１の作製に供する予備成形体の一例である。
【００７２】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、第１実施形態に係る永久磁石Ｍ１は、モータのステータに対向する板面Ｓに接する磁石両縁部全体にわたって高保磁力部Ａ１が存在している。
【００７３】
これら両高保磁力部Ａ１の間は、高保磁力部Ａ１を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成された低保磁力部Ｂ１とされている。
【００７４】
なお、永久磁石Ｍ１の磁化容易軸は、板面Ｓに略垂直な方向に配向している（図６（ａ）中の矢印方向、以下、永久磁石Ｍ２〜Ｍ４では省略する。）。
【００７５】
高保磁力部Ａ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ１）、Ｂｒ（Ａ１）］、低保磁力部Ｂ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ１）、Ｂｒ（Ｂ１）］とすると、各保磁力の関係は、ｉＨｃ（Ａ１）＞ｉＨｃ（Ｂ１）となっている。また、磁石特性から、各残留磁束密度Ｂｒの関係は、Ｂｒ（Ｂ１）＞Ｂｒ（Ａ１）となっている。
【００７６】
上記構成の永久磁石Ｍ１は、用いる磁石材料の数が最も少なくて済む。そのため、磁石の製造が容易になって、製造コストを低減しやすくなるなどの利点がある。
【００７７】
図７は、熱間押出加工により、永久磁石Ｍ１を作製する様子を示した図である。図７中、押出方向はＺ方向である。
【００７８】
上記永久磁石Ｍ１は、例えば、図７に示すように、略角形状の予備成形体Ｍ１’を押出金型（不図示）内にセットし、予備成形体Ｍ１’を８００℃程度の温度で押し出すことにより得ることができる。
【００７９】
より具体的には、図６に示すように、予備成形体Ｍ１’の各寸法を、厚みＴ’、幅Ｗ’、長さＬ’とする。また、永久磁石Ｍ１の各寸法を、厚みＴ、幅Ｗ、長さＬとする。
【００８０】
この場合、図７に示すように、予備成形体Ｍ１’と永久磁石Ｍ１とを、Ｘ方向にＴ’とＴ、Ｙ方向にＷ’とＷ、Ｚ方向にＬ’とＬがほぼ揃うように配置し、その後押出しを行う。
【００８１】
そうすると、予備成形体Ｍ１’の押出し断面のＸ方向の寸法が絞られるとともに、このＸ方向と直交するＹ方向の寸法が拡げられるように押し出され、永久磁石Ｍ１が得られる。
【００８２】
この際、Ｙ方向の寸法を拡げる量は、ひずみ比ε２／ε１＝ｌｎ（Ｗ／Ｗ’）／／ｌｎ（Ｌ／Ｌ’）が、好ましくは、０．２〜３．５の範囲内、より好ましくは、０．４〜１．６の範囲内、最も好ましくは、０．９〜１．１となるよう寸法を設定すると良い。（但し、ｌｎは自然対数である。）。
【００８３】
これにより、図６（ａ）に示すように磁化容易軸方向が、板面Ｓに略垂直な方向に配向した永久磁石Ｍ１を得ることができる。
【００８４】
なお、上記予備成形体Ｍ１’は、高保磁力部Ａ１となりうる磁石粉末材料Ａ１’、低保磁力部Ｂ１となりうる磁石粉末材料Ｂ１’を、永久磁石Ｍ１の配置関係と対応させた状態で金型内に配置し、冷間プレスした後、更に８００℃程度でホットプレスをするなどすれば、成形することができる。
【００８５】
上記永久磁石Ｍ１において、高保磁力部Ａ１を存在させる領域は、特に限定されるものではなく、モータに要求される出力、用いる磁石材料の組成などに応じて最適な領域とすれば良い。
【００８６】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る永久磁石Ｍ２について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ２の作製に供する予備成形体の一例である。
【００８７】
図８（ａ）（ｂ）に示すように、第２実施形態に係る永久磁石Ｍ２は、磁石厚み方向に複数の磁石層（ここでは、磁石層Ａ２、磁石層Ｂ２、磁石層Ｃ２の３層）が積層されてなる積層構造を有している。
【００８８】
そして、各磁石層Ａ２〜Ｃ２の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側（板面Ｓ側）に向かって順に高く設定されている。
【００８９】
すなわち、磁石層Ａ２を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ２）、Ｂｒ（Ａ２）］、磁石層Ｂ２を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ２）、Ｂｒ（Ｂ２）］、磁石層Ｃ２を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｃ２）、Ｂｒ（Ｃ２）］とすると、各保磁力の関係は、ｉＨｃ（Ａ２）＞ｉＨｃ（Ｂ２）＞ｉＨｃ（Ｃ２）となっている。また、磁石特性から、各残留磁束密度Ｂｒの関係は、Ｂｒ（Ｃ２）＞Ｂｒ（Ｂ２）＞Ｂｒ（Ａ２）となっている。
【００９０】
上記構成の永久磁石Ｍ２は、最も磁束密度が低下しやすい、モータのステータに対向する板面Ｓに接する両縁部分以外に、さらに、次に磁束密度が低下しやすい板面Ｓ側の表層についても、相対的に高い保磁力の磁石材料で形成されている。また、磁石厚み方向で見た場合、ロータ中心部側からモータのステータ側（板面Ｓ側）に向かって、順に保磁力が高くなるような層構成になっている。
【００９１】
そのため、上記構成の永久磁石Ｍ２は、各磁石層内におけるロータ表面からロータ中心部方向への距離の分布を完全に一致させることはできないが、簡易な積層構造を用いて、ロータ表面から等距離になる領域と各磁石層とを重複させることができる。それ故、おおよそ磁束密度の高低の分布に合わせて、各磁石層に必要な保磁力を細かく調整することができる。
【００９２】
なお、上記永久磁石Ｍ２は、例えば、図８（ｃ）に示した予備成形体Ｍ２’を用いて、上記永久磁石Ｍ１と同様に作製することができる。また、予備成形体Ｍ２’は、磁石層Ａ２となりうる磁石粉末材料Ａ２’、磁石層Ｂ２となりうる磁石粉末材料Ｂ２’、磁石層Ｃ２となりうる磁石粉末材料Ｃ２’を用いて、上記予備成形体Ｍ１’と同様に作製することができる。
【００９３】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る永久磁石Ｍ３について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ３の作製に供する予備成形体の一例である。
【００９４】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、第３実施形態に係る永久磁石Ｍ３は、磁石厚み方向に複数の磁石層（ここでは、磁石層Ａ３、磁石層Ｂ３、磁石層Ｃ３の３層）が積層されてなる積層構造を有している。
【００９５】
また、各磁石層Ａ３〜Ｃ３の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側（板面Ｓ側）に向かって順に高く設定されている。
【００９６】
そして、少なくとも、ステータに対向する磁石層Ａ３は、その層両縁部の全体にわたって高保磁力部ａ３１が存在している。また、これら両高保磁力部ａ３１の間には、高保磁力部ａ３１を形成する磁石材料よりも低い保磁力を示す磁石材料より形成された低保磁力部ａ３２が存在している
【００９７】
すなわち、磁石層Ａ３の高保磁力部ａ３１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ３・ａ３１）、Ｂｒ（Ａ３・ａ３１）］、磁石層Ａ３の低保磁力部ａ３２を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ３・ａ３２）、Ｂｒ（Ａ３・ａ３２）］、磁石層Ｂ３を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ３）、Ｂｒ（Ｂ３）］、磁石層Ｃ３を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｃ３）、Ｂｒ（Ｃ３）］とすると、各保磁力の関係は、ｉＨｃ（Ａ３・ａ３１）＞ｉＨｃ（Ａ３・ａ３２）＞ｉＨｃ（Ｂ３）＞ｉＨｃ（Ｃ３）となっている。また、磁石特性から、各残留磁束密度Ｂｒの関係は、Ｂｒ（Ｃ３）＞Ｂｒ（Ｂ３）＞Ｂｒ（Ａ３・ａ３２）＞Ｂｒ（Ａ３・ａ３１）となっている。
【００９８】
上記永久磁石Ｍ３は、永久磁石Ｍ１、永久磁石Ｍ２をほぼ組み合わせた構造になっている。上記永久磁石Ｍ３によれば、ステータに対向する磁石層の層両縁部の全体にわたって局所的に保磁力を高めつつ、上記永久磁石Ｍ２と同様に、おおよそ磁束密度の高低の分布に合わせて、他の各磁石層について必要な保磁力を細かく調整することができる。
【００９９】
なお、上記永久磁石Ｍ３は、例えば、図９（ｃ）に示した予備成形体Ｍ３’を用いて、上記永久磁石Ｍ１と同様に作製することができる。また、予備成形体Ｍ３’は、磁石層Ａ３の高保磁力部ａ３１となりうる磁石粉末材料ａ３１’、磁石層Ａ３の低保磁力部ａ３２となりうる磁石粉末材料ａ３２’、磁石層Ｂ３となりうる磁石粉末材料Ｂ３’、磁石層Ｃ３となりうる磁石粉末材料Ｃ３’を用いて、上記予備成形体Ｍ１’と同様に作製することができる。
【０１００】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態に係る永久磁石Ｍ４について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ４の作製に供する予備成形体の一例である。
【０１０１】
図１０（ａ）（ｂ）に示すように、第４実施形態に係る永久磁石Ｍ４は、ロータ中心部を中心とした略同心円状に複数の磁石層（ここでは、磁石層Ａ４、磁石層Ｂ４、磁石層Ｃ４、磁石層Ｄ４、磁石層Ｅ４の５層）が積層されてなる積層構造を有している。この際、磁石層Ａ４は、板面Ｓに接する磁石両端部に配置されている。
【０１０２】
また、各磁石層Ａ４〜Ｅ４の保磁力は、ロータ中心部側からモータのステータ側（板面Ｓ側）に向かって順に高く設定されている。
【０１０３】
すなわち、磁石層Ａ４を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ４）、Ｂｒ（Ａ４）］、磁石層Ｂ４を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ４）、Ｂｒ（Ｂ４）］、磁石層Ｃ４を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｃ４）、Ｂｒ（Ｃ４）］、磁石層Ｄ４を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｄ４）、Ｂｒ（Ｄ４）］、磁石層Ｅ４を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｅ４）、Ｂｒ（Ｅ４）］とすると、各保磁力の関係は、ｉＨｃ（Ａ４）＞ｉＨｃ（Ｂ４）＞ｉＨｃ（Ｃ４）＞ｉＨｃ（Ｄ４）＞ｉＨｃ（Ｅ４）となっている。また、磁石特性から、各残留磁束密度Ｂｒの関係は、Ｂｒ（Ｅ４）＞Ｂｒ（Ｄ４）＞Ｂｒ（Ｃ４）＞Ｂｒ（Ｂ４）＞Ｂｒ（Ａ４）となっている。
【０１０４】
上記永久磁石Ｍ４は、永久磁石Ｍ３に比較して、ロータ表面からロータ中心部方向への距離の分布を各磁石層内においてほぼ完全に一致させることができる。そのため、磁束密度の高低の分布に一致させて、各磁石層に必要な保磁力を細かく調整することができる。
【０１０５】
なお、上記永久磁石Ｍ４は、例えば、図１０（ｃ）に示した予備成形体Ｍ４’を用いて、上記永久磁石Ｍ１と同様に作製することができる。また、予備成形体Ｍ４’は、磁石層Ａ４となりうる磁石粉末材料Ａ４’、磁石層Ｂ４となりうる磁石粉末材料Ｂ４’、磁石層Ｃ４となりうる磁石粉末材料Ｃ４’、磁石層Ｄ４となりうる磁石粉末材料Ｄ４’、磁石層Ｅ４となりうる磁石粉末材料Ｅ４’を用いて、上記予備成形体Ｍ１’と同様に作製することができる。
【０１０６】
上記では、図１などに示すように、磁石板面がロータ径方向と略垂直な方向となるように永久磁石を配置する場合について、具体的な磁石構成を例示したが、本発明に係る永久磁石は、このような配置に限定されるものではない。
【０１０７】
例えば、図２などに示したように、磁石板面がロータ径方向と略平行になるように永久磁石を配置する場合には、図１１（ａ）（ｂ）に示す永久磁石Ｍ５やＭ６にように、ロータ表面に最も近接する部分に、高保磁力部Ａ５やＡ６を配置し、残りの部分については、上述した永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に準じて、高保磁力部Ａ５やＡ６よりも保磁力の小さい磁石材料で構成すれば良い（Ｂ５やＢ６、Ｃ６、Ｄ６、Ｅ６）。  なお、これらの場合には、隣接して配置された永久磁石間で各磁力同士が反発するため、その結果として、ロータ径方向に磁束を向けることが可能である。
【０１０８】
図１１（ａ）に示す永久磁石Ｍ５は、次のようにして得ることができる。すなわち、図１２（ａ）に示すような予備成形体Ｍ５’（Ａ５’：高保磁力部Ａ５となりうる磁石粉末材料、Ｂ５’：低保磁力部Ｂ５’となりうる磁石粉末材料）を、図１２（ｂ）に示すように、Ｙ方向の寸法が絞られ、Ｙ方向と直交するＸ、Ｚ方向の寸法が拡げられるように押し出し、その後、Ｘ方向に沿って所定の大きさに切り出せば（図１２（ｂ）中の破線部）、磁化容易軸が板面に略垂直な永久磁石Ｍ５を得ることができる。図１１（ｂ）に示す永久磁石Ｍ６もこれと同様にして作製することができる。
【０１０９】
また、例えば、図４、図５などに示したように、磁石板面がロータ径方向と所定の角度（０°超〜９０°未満）をなすように永久磁石を配置する場合には、図１３（ａ）（ｂ）に示す永久磁石Ｍ７やＭ８にように、ロータ表面に最も近接する部分に、高保磁力部Ａ７やＡ８を配置し、残りの部分については、上述した永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に準じて、高保磁力部Ａ７やＡ８よりも保磁力の小さい磁石材料で構成すれば良い（Ｂ７やＢ８、Ｃ８、Ｄ８、Ｅ８）。
【０１１０】
なお、図１３（ａ）に示す永久磁石Ｍ７は、次のようにして得ることができる。すなわち、図１４（ａ）に示すような予備成形体Ｍ７’（Ａ７’：高保磁力部Ａ７となりうる磁石粉末材料、Ｂ７’：低保磁力部Ｂ７となりうる磁石粉末材料）を、図１４（ｂ）に示すように、Ｙ方向の寸法が絞られ、Ｙ方向と直交するＸ、Ｚ方向の寸法が拡げられるように押し出し、その後、Ｘ方向に沿って所定の大きさに切り出せば（図１４（ｂ）中の破線部）、磁化容易軸が板面に略垂直な永久磁石Ｍ７を得ることができる。図１３（ｂ）に示す永久磁石Ｍ８もこれと同様にして作製することができる。
【０１１１】
実際に、１５００Ｗ、６Ｐ３６Ｓ、１８０℃の耐熱性が必要な埋込磁石型モータについて、図６に示す磁石構成の永久磁石を設計した結果、高保磁力部Ａ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ１）＝２３８７ｋ［Ａ／ｍ］、Ｂｒ（Ａ１）＝１．０５［Ｔ］］、低保磁力部Ｂ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ１）＝１５９１ｋ［Ａ／ｍ］、Ｂｒ（Ｂ１）＝１．２５［Ｔ］］とすることにより、高保磁力部Ａ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ１）＝２３８７ｋ［Ａ／ｍ］、Ｂｒ（Ａ１）＝１．０５［Ｔ］］単一で全体を設計した永久磁石と比較して、磁石高さを２０％削減できた。その結果、モータ体積も同じ出力のまま１０％削減できた。なお、上述の「６Ｐ３６Ｓ」とは、磁石の極数が６極、巻線を施し、印加電流により界磁するステータ極数が３６極であることを意味している。
【０１１２】
また、高保磁力部Ａ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ａ１）＝２７８５ｋ［Ａ／ｍ］、Ｂｒ（Ａ１）＝０．９５［Ｔ］］、低保磁力部Ｂ１を形成する磁石材料［ｉＨｃ（Ｂ１）＝２３８７ｋ［Ａ／ｍ］、Ｂｒ（Ｂ１）＝１．０５［Ｔ］］とし、比較的高い保磁力を有する磁石材料を組み合わせることで、永久磁石をモータのギャップ部へ１ｍｍ近づけた設計が可能となり、同様の効果を得ることができた。
【０１１３】
以上、本発明に係る永久磁石、埋込磁石型モータについて説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら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変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明に係る永久磁石を備えた、本発明に係る埋込磁石型モータの断面構造の一例を示した図である。
【図２】ロータ径方向と磁石板面とがほぼ平行となるように永久磁石が配置されたロータの一例を示した図である。
【図３】ロータ径方向と磁石板面とがほぼ垂直となるように一部の永久磁石が配置されるとともに、ロータ径方向と磁石板面とがほぼ平行となるように残りの永久磁石が配置されたロータの一例を示した図である。
【図４】略ハの字状に永久磁石が配置されたロータの一例を示した図である。
【図５】略Ｖ字状に永久磁石が配置されたロータの一例を示した図である。
【図６】第１実施形態に係る永久磁石Ｍ１について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ１の作製に供する予備成形体の一例である。
【図７】熱間押出加工により、永久磁石Ｍ１を作製する様子を示した図である。
【図８】第２実施形態に係る永久磁石Ｍ２について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ２の作製に供する予備成形体の一例である。
【図９】第３実施形態に係る永久磁石Ｍ３について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ３の作製に供する予備成形体の一例である。
【図１０】第４実施形態に係る永久磁石Ｍ３について示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は外観図、（ｃ）は永久磁石Ｍ３の作製に供する予備成形体の一例である。
【図１１】磁石板面がロータ径方向と略平行になるように永久磁石を配置する場合における磁石構成の一例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示した各永久磁石を作製する様子を示した図である。
【図１３】磁石板面がロータ径方向と所定の角度をなすように永久磁石を配置する場合における磁石構成の一例を説明するための図である。
【図１４】図１３に示した各永久磁石を作製する様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０    埋込磁石型モータ（本モータ）
１２    ステータ
１２ａ  ヨーク
１２ｂ  ティース
１２ｃ  巻線
１４    ロータ
１４ａ  ロータコア
１６    隙間（ギャップ部）
Ｍ      永久磁石
Ｍ１      永久磁石
Ａ１      高保磁力部
Ｂ１      低保磁力部
Ｍ１’    予備成形体
Ａ１’    高保磁力部Ａ１となりうる磁石粉末材料
Ｂ１’    低保磁力部Ｂ１となりうる磁石粉末材料
Ｍ２      永久磁石
Ａ２      磁石層
Ｂ２      磁石層
Ｃ２      磁石層
Ｍ２’    予備成形体
Ａ２’    磁石層Ａ２となりうる磁石粉末材料
Ｂ２’    磁石層Ｂ２となりうる磁石粉末材料
Ｃ２’    磁石層Ｃ２となりうる磁石粉末材料
Ｍ３      永久磁石
Ａ３      磁石層
ａ３１     高保磁力部
ａ３２     低保磁力部
Ｂ３      磁石層
Ｃ３      磁石層
Ｍ３’    予備成形体
ａ３１’   磁石層Ａ３の高保磁力部ａ３１となりうる磁石粉末材料
ａ３２’   磁石層Ａ３の低保磁力部ａ３２となりうる磁石粉末材料
Ｂ３’    磁石層Ｂ３となりうる磁石粉末材料
Ｃ３’    磁石層Ｃ３となりうる磁石粉末材料
Ｍ４      永久磁石
Ａ４      磁石層
Ｂ４      磁石層
Ｃ４      磁石層
Ｄ４      磁石層
Ｅ４      磁石層
Ｍ４’    予備成形体
Ａ４’    磁石層Ａ４となりうる磁石粉末材料
Ｂ４’    磁石層Ｂ４となりうる磁石粉末材料
Ｃ４’    磁石層Ｃ４となりうる磁石粉末材料
Ｄ４’    磁石層Ｄ４となりうる磁石粉末材料
Ｅ４’    磁石層Ｅ４となりうる磁石粉末材料
Ｓ       板面
【図１】
2009027847.tif 000003
【図２】
2009027847.tif 000004
【図３】
2009027847.tif 000005
【図４】
2009027847.tif 000006
【図５】
2009027847.tif 000007
【図６】
2009027847.tif 000008
【図７】
2009027847.tif 000009
【図８】
2009027847.tif 000010
【図９】
2009027847.tif 000011
【図１０】
2009027847.tif 000012
【図１１】
2009027847.tif 000013
【図１２】
2009027847.tif 000014
【図１３】
2009027847.tif 000015
【図１４】
2009027847.tif 000016