CN209030005U - 永久磁铁及马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及永久磁铁及马达，其可以以低成本进行制造并且可进行磁通的控制。永久磁铁(4)是由安装于马达(1)的转子的稀土类磁铁构成的永久磁铁，通过使磁化的方向相互不同的多个磁铁(4A、4B)组合而构成，沿着长边方向，具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域(45)。

Description

永久磁铁及马达

技术领域

本实用新型涉及永久磁铁及马达(motor)。

背景技术

安装于马达的转子部分的永久磁铁中，目前，通常将磁化方向设为均匀。与之相对，专利文献1中，将不使扭矩减少而防止马达的捻缝现象及其引起的振动或噪声及旋转不均作为目的而研究使用各向异性段形状磁铁作为定子或外转子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-110417号公报

近年来，马达效率的提高等的要求变高，且将永久磁铁嵌入转子的磁铁嵌入型马达(IPM马达)的采用不断发展。另外，该磁铁嵌入型马达中，代替铁氧体磁铁，钕磁铁等的稀土磁铁的采用不断发展。

如专利文献1所记载的那样，为了精密地进行磁化的方向的控制，通过在铁氧体磁铁中采用通常使用的纵向磁场成形法(将成形时的磁场方向和加压方向设为平行进行压缩成形的方法。也称为平行磁场成形法。)，能够容易地实现。但是，稀土磁铁的制造中通常使用横向磁场成形法(将成形时的磁场方向和加压方向设为垂直进行压缩成形的方法。也称为垂直磁场成形。)。其原因在于，在稀土磁铁的制造中应用纵向磁场成形法的情况下，仅得到比横向磁场成形法低的剩余磁通密度。通过横向磁场成形法精密地进行磁化的方向的控制在技术上是可能的，但生产力显著降低，且导致成本的上升。

实用新型内容

本实用新型鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供可以以低成本进行制造并且可以进行磁通的控制的永久磁铁及应用了该永久磁铁的马达。

为了达成上述目的，本实用新型的一个方式所涉及的永久磁铁，其为由安装于马达的转子的稀土类磁铁构成的永久磁铁，通过使磁化的方向相互不同的多个磁铁组合而构成，沿着长边方向，具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域。

另外，本实用新型的一个方式所涉及的马达，其中，具有：转子，其具有多个磁铁插入孔；多个永久磁铁，其由分别收纳于所述多个磁铁插入孔的稀土类磁铁构成，所述永久磁铁中的一部分通过使磁化的方向相互不同的多个磁铁组合而构成，沿着长边方向，具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域。

根据上述的永久磁铁及马达，能够利用具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域的永久磁铁，进行安装于转子的永久磁铁的磁通的控制。另外，该永久磁铁通过使取向相互不同的多个磁铁组合而构成。因此，能够以低成本实现永久磁铁中的磁通的控制。

在此，能够设为如下方式，所述取向控制区域中，沿着厚度方向重叠有磁化的方向相互不同的多个磁铁。

如上所述，通过使取向不同的磁铁沿着厚度方向重叠，而形成取向控制区域，由此，能够更细致地进行取向控制区域中的取向的控制。

另外，上述的永久磁铁中，能够设为如下方式，所述多个磁铁为两个板状的磁铁，所述取向控制区域中，所述两个板状的磁铁沿着所述厚度方向重叠。

如上所述，通过将两个板状的磁铁沿着厚度方向重叠而形成取向控制区域，由此，能够以更低成本制造可进行磁通的控制的永久磁铁。

另外，能够设为如下方式，外形为长方体形状。

如上所述，通过将永久磁铁的外形设为长方体形状，即使相对于设置于现有的通常的磁铁嵌入型马达的长方体形状的磁铁插入孔也能够简单地安装。

另外，上述的马达中，能够设为如下方式，所述多个磁铁插入孔在所述转子的旋转轴的周围周期性地配置，利用收纳于所述多个磁铁插入孔中的两个连续的磁铁插入孔的两个永久磁铁构成所述转子的磁极，构成所述磁极的所述两个永久磁铁相对于假想线对称地配置，所述两个永久磁铁分别在距所述假想线远的一方的端部侧具有所述取向控制区域。

如上所述，通过设为构成同一磁极的两个永久磁铁相对于假想线对称地配置，且在两个永久磁铁的各个中距假想线远的一方的端部侧具有取向控制区域的结构，通过取向控制区域控制的磁通成为沿着假想线集中的状态，磁通密度提高。其结果，马达的磁铁扭矩提高，输出扭矩提高。

根据本实用新型，可提供可以以低成本进行制造且可进行磁通的控制的永久磁铁及应用了该永久磁铁的马达。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的马达的概略俯视图；

图2A、图2B是说明永久磁铁的结构的概略立体图；

图3是将图1的一部分放大的图；

图4(A)～(B)是表示永久磁铁的形状及磁铁的组合的变更例的图；

图5(A)～(C)是表示永久磁铁的形状及磁铁的组合的变更例的图；

图6是表示转子的芯中的永久磁铁的配置的变更例的图；

图7是示意性地表示实施例1的永久磁铁的形状及磁铁的组合的图；

图8是示意性地表示实施例2的永久磁铁的形状及磁铁的组合的图；

图9是示意性地表示比较例1的永久磁铁的形状及磁铁的组合的图；

图10是示意性地表示实施例3的永久磁铁的形状及磁铁的组合的图；

图11是示意性地表示比较例2的永久磁铁的形状及磁铁的组合的图。

符号的说明

1…马达，3…转子，4、51、52…永久磁铁，7…芯，45…取向控制区域，4A、4B、4C…磁铁。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明用于实施本实用新型的方式。此外，附图的说明中，对同一要素标注同一符号，并省略重复的说明。另外，本实用新型不限定于以下的实施方式，可进行各种变更。

首先，参照图1，说明实施方式所涉及的马达1的结构。

如图1所示，马达1具备定子(stator)2、旋转自如地配置于定子 2的内部的转子(rotor)3、与转子3的芯7连结的轴8而构成。马达 1是在转子3的内部嵌入有永久磁铁4的所谓磁铁嵌入型马达(IPM马达)。

定子2由铁芯5和卷装于铁芯5的多个绕组6构成。绕组6在定子2的内周面以等间隔配置规定数量，通过向绕组6的通电，产生用于使转子3旋转的旋转磁场。

转子3由芯7、设置于芯7的多个磁铁插入孔(未图示)、收纳于磁铁插入孔而固定的多个永久磁铁4构成。

芯7由薄板状的电磁钢板等的层叠体构成。在芯7的中心部分形成有轴孔，在该轴孔嵌合有成为转子3的旋转轴的轴8。在芯7的外周附近设置有在芯7的轴(与转子3的旋转轴对应)周围周期性地排列的多对(图1中4对)磁铁插入孔。磁铁插入孔的各对相对于从芯7的轴延伸的假想线(图3中表示的假想线A)对称地配置。在相对于假想线A对称地配置的两个(1对)磁铁插入孔收纳的两个永久磁铁4 以芯7的外侧成为同一极的方式配置，而构成1极。在图1所示的马达1的情况下，转子3的极数为4。

在磁铁插入孔中收纳有图2A、图2B所示的永久磁铁4。本实施方式中，磁铁插入孔的形状与插入的磁铁的形状对应，设为大致L字形。也可以在磁铁插入孔中形成成为磁通屏障的空间。此外，为了说明，图2A、图2B中表示有XYZ正交坐标系。

图2A是说明永久磁铁4的立体图，图2B是永久磁铁4的沿着XY 方面的截面图。如图2A及图2B所示，永久磁铁4利用沿着相对于转子3的旋转轴方向正交的方向(即，构成转子3的芯7的主面的延伸方向)重叠配置的两个板状的磁铁4A、4B构成。更具体而言，磁铁 4A、4B设为长方形平板状。此外，本实施方式中的“板状”的磁铁是相对配置的主面相互大致平行的磁铁。因此，例如，具有大致平行的主面但侧面倾斜，或主面的角部被弄圆的磁铁也包含于“板状”的磁铁。

两个磁铁4A、4B能够设为利用相同的材料构成的永久磁铁。本实施方式所涉及的磁铁4A、4B由稀土类永久磁铁(稀土类磁铁)构成，例如，能够设为R-T-B系永久磁铁。另外，其中，也能够设为R-T-B 系烧结磁铁。R-T-B系烧结磁铁具有由R₂T₁₄B结晶构成的粒子(晶粒) 及晶界。

R-T-B系烧结磁铁中的R表示稀土元素的至少1种。稀土元素是指属于长周期型周期表的IIIB族的Sc、Y和镧元素。镧元素中，例如包含：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、 Lu等。R-T-B系烧结磁铁中的T表示Fe、或Fe及Co。另外，也可以含有选自其它过渡金属元素的1种以上。R-T-B系烧结磁铁中的B表示硼(B)、或硼(B)及碳(C)。

本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁也可以含有Cu或AI等。通过这些元素的添加，可进行高矫顽力化、高耐腐蚀性化、或磁特性的温度特性的改善。

另外，本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁也可以含有Dy、Tb、或其双方作为重稀土元素。重稀土元素也可以包含于晶粒及晶界。在重稀土元素实际上不包含于晶粒的情况下，优选包含于晶界。晶界中的重稀土元素的浓度优选比晶粒中的浓度高。本实施方式所涉及的 R-T-B系烧结磁铁也可以是重稀土元素进行了晶界扩散的R-T-B系烧结磁铁。将重稀土元素进行了晶界扩散的R-T-B系烧结磁铁能够以比不进行晶界扩散的R-T-B系烧结磁铁更少量的重稀土元素提高剩余磁通密度及矫顽力。

另外，在本实施方式所涉及的磁铁4A、4B为R-T-B系永久磁铁的情况下，R-T-B系永久磁铁不限定于如上所述通过进行烧结而制造的R-T-B系烧结磁铁。例如，也可以代替烧结，而是进行热成型及热加工而制造的R-T-B系永久磁铁。

当相对于通过以室温成型原料粉末而得到的冷成型体，进行一边加热一边加压的热成型时，残存于冷成型体的气孔消失，不通过烧结就能够致密化。另外，通过相对于通过热成型而得到的成型体进行作为热加工的热挤出加工，能够得到具有期望的形状且具有磁各向异性的R-T-B系永久磁铁。

此外，磁铁4A、4B也可以是相互不同的材料的磁铁。

永久磁铁4通过使磁铁4A和磁铁4B沿着厚度方向(高度方向： Y轴方向)重叠(层叠)而形成。永久磁铁4的大小根据转子的外径、极数等而适宜选定。磁铁4A中，例如，长边长度(X轴方向长度)为 3mm～70mm的范围，高度(Y轴方向长度)为1mm～40mm的范围。另外，磁铁4B中，例如，长边长度为1mm～35mm的范围，高度为 1mm～40mm的范围。另外，磁铁4B的长边长度相对于磁铁4A的长边长度优选为5％以上50％以下，更优选为10％以上40％以下。另外，磁铁4B的高度相对于磁铁4A的高度优选为10％以上150％以下，更优选为20％以上100％以下。

磁铁4A、4B优选短边的长度相同，如图2A、图2B所示，在将磁铁4A、4B重叠时，优选沿着长边的侧面(平行于与短边交叉的XY 平面的侧面)的端部一致。

另外，磁铁4B以磁铁4A的一侧的短边彼此在俯视时互相重叠的方式层叠。本实施方式中，在磁铁4A的主面40A(与XZ平面平行的面)所包含的一短边41A(X轴负侧的短边)与磁铁4B的主面40B(与 XZ平面平行的面)所包含的一短边4IB(X轴负侧的短边)重叠的状态下，在主面40A和主面40B相对的状态下，在磁铁4A上层叠有磁铁4B。其结果，沿着永久磁铁4的长边方向(X轴方向)观察永久磁铁4时，在一侧(磁铁4A、4B层叠的X轴负侧)，永久磁铁4的厚度 (沿着层叠方向的高度)大，在另一侧(在磁铁4A上未层叠磁铁4B 的X轴正侧)，永久磁铁4的厚度变小。这样，本实施方式所涉及的永久磁铁4具有永久磁铁4的厚度相互不同的区域。另外，永久磁铁4 的截面(与XY平面平行的面)形状成为大致L字形状。

此外，本实施方式所涉及的永久磁铁中，磁铁4A、4B沿着相互不同的方向磁化。具体而言，如图2B所示，磁铁4A沿着与高度(厚度)方向平行的方向M1(Y轴正方向)磁化。另一方面，磁铁4B沿着相对于磁铁4A的磁化方向M1倾斜规定的角度的方向M2磁化。此外，磁铁4A、4B均为与一轴平行的一样的取向。

层叠有磁铁4B的区域中，以永久磁铁4的高度(厚度)方向观察时，具有相互不同的磁化方向的两个磁铁重叠。其结果，两个磁铁重叠的区域的磁化方向与其它区域不同。将与该其它区域相比磁化方向不同的区域设为取向控制区域45。此外，永久磁铁4中，通过具有相互不同的磁化方向的两种磁铁重叠，形成取向控制区域45。即，在永久磁铁4的情况下，取向控制区域45成为重叠有磁铁4B的区域。

本实施方式中，磁铁4B的磁化方向M2沿着磁铁4A、4B的长边方向，向磁铁4A中未层叠磁铁4B的端部侧(X轴正方向)倾斜。因此，来自永久磁铁4的磁通(flux)成为从永久磁铁4的上表面(Y轴正侧的表面)偏向未层叠磁铁4A的区域侧而集合的状态。即，成为提高了磁通密度的状态。

永久磁铁4通过使磁化方向M1和磁化方向M2相互不同，能够控制作为永久磁铁4整体的磁通(flux)的方向及密度。另外，通过将该永久磁铁4沿着规定的方向搭载于马达1的转子3，能够增大马达1 中的永久磁铁4所引起的扭矩。对该点后面进行叙述。

此外，磁化方向M1和磁化方向M2所成的角度能够适宜变更，但例如能够设为1°～45°左右。另外，如磁铁4B那样，使磁化方向M2 与高度(厚度)方向不同的方法没有特别限定。

磁铁4A、4B也可以通过粘接剂等接合。另外，也可以在磁铁4A、 4B之间介有接合层。在一对磁铁4A、4B之间介有接合层的情况下，磁铁4A、4B之间隔优选为0.01mm～0.1mm的范围。

图3是图1的一部分放大图。上述的永久磁铁4收纳于设置于转子3的芯7的磁铁插入孔(未图示)，由此，如图3所示进行配置。

永久磁铁4的各对相对于从芯7的轴延伸的假想线A对称地配置。更具体而言，永久磁铁4在从大致L字形的长边(由磁铁4A形成的长边部分)延长的直线与假想线A所成的角以规定的角度(例如，45°～ 85°左右，但没有特别限定)倾斜的状态下，对称地配置。这样，永久磁铁4以图2A、图2B的上方(Y轴正侧)朝向芯7的外周侧的方式收纳于磁铁插入孔。另外，在收纳于磁铁插入孔的情况下，永久磁铁4 的相对于转子3(芯7)的旋转轴正交的截面成为图2A、图2B中的永久磁铁4的与XY平面平行的截面。

其结果，如图3所示，一对永久磁铁4在距假想线A远的一侧(接近转子3的外周的一侧)的两端部，永久磁铁4的厚度(从轴8的延伸方向观察时的永久磁铁4的层叠方向的厚度，或在芯7的主面上沿着永久磁铁4的长边的延伸方向观察时的永久磁铁4的宽度)变大，在距假想线A近的一侧(接近转子3的旋转轴的一侧)的两端部，永久磁铁4的厚度变小。

另外，收纳于一对磁铁插入孔的一对永久磁铁4中，分别在距假想线A远的一侧的两端部层叠有磁铁4B。磁铁4B的磁化方向M2如上所述偏向永久磁铁4中未层叠磁铁4B的一侧(磁铁4A的上表面露出的一侧)。因此，在来自永久磁铁4的磁通偏向永久磁铁4中未层叠磁铁4B的一侧(磁铁4A的上表面露出的一侧)的状态下，提高磁通密度。其结果，在永久磁铁4的上方(相对于转子3的旋转轴，外方侧，即定子2侧)，成为磁通沿着假想线A集中的状态。

此外，关于永久磁铁4的层叠，使用使通过上述尺寸已经单片化的磁铁4A、4B重叠的方法。此外，也可以根据需要，对磁铁4A、4B 实施规定的研磨处理(例如滚筒研磨等)并倒角。

此外，也可以适宜向磁铁插入孔填充填充剂，并将永久磁铁4固定于磁铁插入孔。作为填充剂，能够使用热固化性树脂，例如能够使用环氧树脂或硅酮树脂。但是，如果成为收纳于磁铁插入孔的永久磁铁4相对于磁铁插入孔进行固定的状态，则不一定需要使用填充剂。

在此，本实施方式所涉及的永久磁铁4具备具有相互不同的磁化方向的区域沿高度(厚度)方向层叠的取向控制区域。通过具有这种结构，在应用于磁铁嵌入型马达的永久磁铁中，可以以低成本实现磁通的控制。

磁铁嵌入型马达通常要求高的马达效率，但与此同时，要求高的输出扭矩的情况较多。在这种情况下，作为嵌入的磁铁，与铁氧体磁铁相比，有时使用磁性能较高的稀土类磁铁。铁氧体磁铁的制造中，如上所述大多使用纵向磁场成形法，能够容易地制作段型磁铁，但磁特性高的稀土磁铁的制造中，使用上述的横向磁场成形法，因此，没有廉价地精密控制磁化方向的方法，对于利用了磁铁的磁化方向的扭矩的改善，没有充分的研究。

与之相对，根据本实施方式所涉及的永久磁铁4，具有取向控制区域45，因此，利用磁化方向的控制，可进行磁通密度的控制。因此，利用了该永久磁铁4的磁铁嵌入型马达中，利用永久磁铁4的取向控制区域45，可进行磁通的磁通密度的控制，因此，能够容易地进行与磁铁嵌入型马达所要求的性能等相应的调整。另外，该永久磁铁4中，使具有相互不同的取向的磁铁4A、4B的单片进行组合而形成取向控制区域45，因此，与一体化的磁铁的取向控制相比，能够得到可以更低成本进行磁通密度的控制的永久磁铁4。如上所述，磁铁4A、4B均是与一轴平行的一样的取向的磁铁，因此，能够利用通常的制造方法进行制造。因此，关于取向的控制，能够大幅抑制磁铁的制造成本。

另外，包含本实施方式所涉及的永久磁铁4收纳于构成一个磁极的一对磁铁插入孔的各个的转子3(芯7)的马达1中，在永久磁铁4 的上方(相对于转子3的旋转轴，外方侧，即定子2侧)，成为磁通沿着假想线A集中的状态。这样，通过提高朝向定子2侧的磁通的密度(磁通密度)，而提高马达1的磁铁扭矩。因此，可得到提高作为马达 1的输出扭矩这样的效果。

此外，取向控制区域45仅形成于沿着永久磁铁4的长边方向(X 轴方向)的一部分。当在永久磁铁4的整体形成取向控制区域45时，可控制来自永久磁铁4的磁通的方向，但作为磁通密度的控制是不充分的。因此，取向控制区域45设置于沿着永久磁铁4的长边方向的一部分的区域。

另外，上述的永久磁铁4通过使板状的多个磁铁4A、4B组合而构成。板状的磁铁4A、4B可通过通常的制造方法进行制造，因此，能够抑制伴随形状的加工等的成本的增大。

具体而言，本实施方式所涉及的永久磁铁4在一方的端部侧具有厚度比其它区域大的区域。在永久磁铁4的情况下，一方的端部侧的磁铁4B被重叠的区域比其它区域(磁铁4B未被重叠的区域)变厚。更具体而言，在相对于转子3的旋转轴正交的截面(与芯7的主面平行的截面)上，一方的端部侧比另一方的端部侧厚。通过具有这种结构，能够抑制容易退磁的区域中的退磁。

通常，已知安装有永久磁铁的马达中，通过转子进行旋转而作用与局部的磁铁的磁化方向相反方向的磁场(逆磁场)。作用逆磁场的区域根据永久磁铁的配置等进行改变，但例如已知相对于转子的旋转方向对后方侧(旋转方向的相反侧)的端部作用逆磁场。例如，当图3 中表示的箭头R为转子3的旋转方向时，可认为对图3中表示的两个永久磁铁4中的右侧的永久磁铁4的右侧端部附近作用逆磁场。这样，担心产生逆磁场的区域中产生永久磁铁的退磁。与之相对，以往通常通过使磁铁材料中含有重稀土元素等提高材料的矫顽力，来防止退磁。但是，重稀土元素的价格高，磁铁的材料成本增大。鉴于该点，例如还研究利用加热处理的扩散等，仅在一部分区域中含有重稀土元素，但用于含有重稀土元素的材料成本依然成为高价，并且需要加热处理，因此，不能说能够充分抑制永久磁铁的制造成本。

另一方面，本实施方式所涉及的永久磁铁4中，磁铁4B被重叠的一方的端部侧比其它区域变厚。即，将相对于转子3的旋转轴正交的截面中的永久磁铁4的厚度较大的区域形成于一方的端部侧，由此，能够调整永久磁铁4的磁导系数。磁导系数根据磁铁的磁化方向的厚度与相对于磁铁的磁化方向垂直的方向的磁铁的宽度(图2A、图2B 中，磁化方向为Y轴方向时的、X轴方向的长度)的比进行改变。另外，磁铁中磁导系数较小的区域容易受到逆磁场等的影响而退磁。因此，永久磁铁4中，通过在容易受到永久磁铁4中的逆磁场的一方的端部侧设置厚度较大的区域，在将该永久磁铁4安装于转子3时，能够抑制在转子3的旋转时可产生的局部的退磁。即，通过在容易作用逆磁场的区域配置永久磁铁4中厚度较大的区域，能够抑制该区域的退磁。

另外，上述的永久磁铁4通过使板状的多个磁铁4A、4B组合而构成。当要制造永久磁铁4那样的形状的磁铁时，制造成本增大。另一方面，板状的磁铁4A、4B可通过通常的制造方法进行制造，因此，能够抑制成本的增大。另外，永久磁铁4中，通过使多个磁铁4A、4B 组合并改变其厚度，可进行局部的退磁抑制。这样，代替变更材料，使板状的多个磁铁4A、4B组合，在相对于转子3的旋转轴正交的截面中具有厚度不同的区域的永久磁铁4可以以低成本进行制造，并且可抑制转子的旋转时的局部的退磁。

此外，相对于转子3的旋转轴正交的截面中的永久磁铁4的厚度变大的区域形成于“一方的端部侧”是指，相对于转子3的旋转轴正交的截面中，永久磁铁4的厚度变大的区域不是偏向永久磁铁4的中央附近而是偏向端部设置。本实施方式的永久磁铁中，厚度大的区域形成于一方的端部及磁铁4B从该端部延伸的区域，但“厚度大的区域”不需要包含永久磁铁的一方的端部而设置。例如，也可以通过弄圆永久磁铁4的角部等，比端部更靠近其内侧的区域成为“厚度大的区域”。

图4(A)～(B)是永久磁铁的两个磁铁的组合的变更例。图4(A)、(B)均表示变形例所涉及的永久磁铁的截面图(相对于转子的旋转轴正交的截面的截面图)。

图4(A)所示的永久磁铁51中，将两个磁铁4C、4D沿厚度方向重叠而形成的方面与永久磁铁4相同，但作为永久磁铁51整体，设为长方体形状。即，磁铁4C形成相对于与永久磁铁51对应的长方体形状用于配置磁铁4D的空间部分被切口的形状。于是，通过相对于该切口的空间配置取向不同的磁铁4D，形成具有取向控制区域45的永久磁铁51。在设为这种形状的情况下，也可以以低成本实现永久磁铁51 的磁通的控制。这样，本实施方式所涉及的永久磁铁的形状能够适宜变更。

另外，现有的磁铁嵌入型马达中通常使用永久磁铁51那样的长方体形状的永久磁铁。因此，在形成永久磁铁51那样的长方体形状的情况下，相对于设置于现有的磁铁嵌入型马达的磁铁插入孔可简单地安装。即，永久磁铁51相对于现有的磁铁嵌入型马达也能够容易地应用。

图4(B)所示的永久磁铁52与永久磁铁4一样，在平板状的磁铁4C上重叠有取向不同的磁铁4D。但是，永久磁铁52中，在磁铁 4C的长边方向(X轴方向)两端部层叠有两个磁铁4D，形成两个取向控制区域45。设置于两个取向控制区域45的磁铁4D的取向均向磁铁 4C的长边方向的中心部附近倾斜。因此，来自该永久磁铁52的磁通集中于磁铁4C的长边方向的中心部附近的上方。即，磁通密度高的区域形成于磁铁4C的长边方向的中心部附近的上方。这样，取向控制区域45的数量及配置能够适宜变更。另外，通过变更取向控制区域45 的配置，也能够进行磁通密度集中的区域的控制。磁通密度集中的区域能够根据安装有永久磁铁52的磁铁嵌入型马达的形状及性能等适宜设计。

如图4(A)～(B)所示，用于永久磁铁的磁铁的数量等能够适宜变更。另外，磁铁的组合方法也能够适宜变更。

图5(A)～(C)是永久磁铁的两个磁铁的组合的另一变更例。图5(A)～(C) 均表示变形例所涉及的永久磁铁的截面图(相对于转子的旋转轴正交的截面的截面图)。图5(A)～(C)中，均使厚度相互不同并且取向相互不同的两个磁铁4C、4D组合而形成永久磁铁。

图5(A)所示的永久磁铁53代替如上述实施方式中说明的那样使两个磁铁4A、4B沿厚度方向重叠，由此，形成厚度大的区域，而使厚度相互不同并且取向相互不同的磁铁4C、4D组合，并沿着永久磁铁4的长边方向(X轴方向)排列，由此，形成厚度大的区域。与磁铁4C相比，磁铁4D的取向进行倾斜，因此，配置有该磁铁4D的区域成为取向控制区域45。永久磁铁53中的取向控制区域45不是如永久磁铁4那样具有相互不同的磁化方向的两种磁铁被重叠而形成的区域，而是利用一个磁铁形成的区域。这样，构成取向控制区域45的磁铁的数量及组合方法能够适宜变更。

另外，永久磁铁中的多个磁铁的组合方法也能够适宜变更。此外，即使在变更磁铁的组合方法的情况下，通过使板状的磁铁彼此组合而形成永久磁铁，能够以低成本制造永久磁铁。另外，在将磁铁沿着永久磁铁51的长边方向(X轴方向)排列而形成永久磁铁的情况下，与沿着厚度方向(Y轴方向)层叠磁铁的情况相比，可认为能够降低产生于磁铁的涡电流损耗。

图5(B)所示的永久磁铁54中，使厚度相互不同并且取向相互不同的磁铁4C、4D组合，且沿着永久磁铁4的长边方向(X轴方向) 排列，由此，形成相当于取向控制区域45的厚度大的区域的方面与永久磁铁53相同，但形成有突出的区域的面不同。即，将永久磁铁54收纳于磁铁插入孔时配置于旋转轴侧的主面(图示下方侧的主面)的一部分突出的方面与永久磁铁53不同。这样，永久磁铁中形成厚度不同的区域时的突出部的配置不限定于收纳于磁铁插入孔时相对于旋转轴配置于外方的面。

图5(C)所示的永久磁铁55中，在永久磁铁的双方的主面的一部分形成比其它区域突出的区域的方面与其它永久磁铁不同。如图5 (C)所示，永久磁铁55中，在相对的主面的双方的一部分形成比其它区域突出的区域，且该区域相当于取向控制区域45。这样，在相对的主面的双方的一部分形成比其它区域突岀的区域的情况下，永久磁铁55的截面(与XY平面平行的面)形状成为大致T字形状。这样，即使永久磁铁55的截面形状不是大致L字形状而是大致T字形状，也形成厚度大的区域，由此，能够增大该区域中的磁导系数，因此，与永久磁铁4等一样，可抑制转子的旋转时的局部的退磁。

此外，形成图5(B)所示的永久磁铁54及图5(C)所示的永久磁铁55时的磁铁的组合方法也能够适宜变更。例如，也可以使3个磁铁组合，而形成永久磁铁。

图6是收纳于马达1的转子3的芯7的永久磁铁的配置的变更例。如图1及图3所示，上述实施方式中，对转子3中的一个磁极说明将两个永久磁铁4相对于假想线A进行对称配置的情况，但也可以使上述实施方式中说明的永久磁铁4与其它形状的永久磁铁组合，形成转子3中的一个磁极。此外，图6中，省略磁铁插入孔的记载。

图6中，表示作为一对永久磁铁配置上述实施方式中说明的永久磁铁4，并且在它们之间配置与磁铁4A、4B不同的平板状的磁铁4E 的例子。该例子中，连续配置的3个永久磁铁构成磁极。这样，形成转子3中的一个磁极的永久磁铁的数量及配置能够适宜变更。

图6所示的例子中，在构成磁极的连续配置的3个永久磁铁的两端设置有取向控制区域45。因此，来自这3个永久磁铁的磁通集中于磁铁4C的上方(转子3的外方)。因此，能够适当提高向定子2方向的磁通的密度。

但是，根据磁铁嵌入型马达的设计，还考虑优选使构成磁极的永久磁铁的磁通进行某种程度分散的情况。在这种情况下，能够适宜变更安装于磁铁嵌入型马达的状态下的永久磁铁的取向控制区域的配置。例如，也可以设为取向控制区域配置于构成磁极的多个永久磁铁的中央侧的那样的结构。

如以上所述，根据本实施方式所涉及的永久磁铁4及安装有该永久磁铁4的马达1，通过具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域45，能够进行安装于转子3的永久磁铁的磁通的控制。另外，该永久磁铁4通过使取向相互不同的多个磁铁4A、4B组合而构成。因此，能够以低成本实现永久磁铁的磁通的控制。

另外，在通过使取向不同的磁铁沿着厚度方向重叠而形成取向控制区域45的情况下，能够更细地进行取向控制区域45中的取向的控制。

另外，通过将两个板状的磁铁4A、4B沿着厚度方向层叠而形成取向控制区域45，能够以更低成本制造可进行磁通的控制的永久磁铁 4。

另外，在将永久磁铁的外形设为长方体形状的情况下，相对于设置于现有的通常的磁铁嵌入型马达的长方体形状的磁铁插入孔也能够简单地安装。

另外，马达1中构成同一磁极的两个永久磁铁4相对于假想线A 对称地配置，且在两个永久磁铁4的各个中距假想线A远的一方的端部侧具有取向控制区域45，通过设为以上结构，利用取向控制区域45 控制的磁通成为沿着假想线A集中的状态，磁通密度提高。其结果，马达1的磁铁扭矩提高，输出扭矩提高。

本实用新型不限于上述实施方式，可在不脱离实用新型的宗旨的范围内进行各种变更。

例如，设置于马达的磁铁插入孔的数量能够适宜增减，磁铁插入孔的位置关系也能够适宜变更。另外，构成永久磁铁的磁铁的数量能够适宜变更。另外，其形状也能够适宜变更。

另外，本实施方式所涉及的永久磁铁也能够适用于磁铁嵌入型马达以外的马达。

[实施例]

参照实施例及比较例来更加详细地说明本实用新型的内容(效果等)，但本实用新型不限定于以下的实施例。

(实施例1)

使用有限元法求取将永久磁铁4组装于马达1的转子3的时候的马达1的输出扭矩。马达1具备具有24个狭槽(slot)(未图示)的定子2，绕组6分别通过24个狭槽而通过集中卷绕被卷绕30匝。绕组6 以规定的顺序电连接，被连接于3相交流电源(未图示)，以产生用于使转子3旋转的旋转磁场的方式构成。马达1在图3所示的那样的一对永久磁铁4中在转子3具备表示一个N极或S极的16对磁极。这样，马达1是16极24狭槽的内转子型的IPM马达。

形成永久磁铁4的磁铁4A、4B(参照图7)的磁特性是，20℃的剩余磁通密度Br为1.35[T]，矫顽力Hcj为1500[kA/m]，150℃的剩余磁通密度Br为1.1745[T]，矫顽力Hcj为570[kA/m]。形成永久磁铁4 的磁铁4A的长边长度为11.6mm，高度为5mm。形成永久磁铁4的磁铁4B的长边长度为2.5mm，相对于磁铁4A的长边长度为22％。同样的，形成永久磁铁4的磁铁4B的高度为2mm，相对于磁铁4A的高度为40％。

如图7所示，磁铁4A的磁化方向M1为Y轴正方向。磁铁4B的磁化方向M2沿着磁铁4A、4B的长边方向，向磁铁4A中未层叠磁铁 4B的端部侧倾斜30°(从Y轴正方向倾斜30°)。因此，来自永久磁铁 4的磁通(flux)成为从永久磁铁4的上表面(Y轴正侧的表面)偏向未层叠磁铁4A的区域侧而集合的状态。在这样构成的实施例1中，通过有限元法求取一边向绕组6通电20℃、峰电流100[A]、电流相位角β＝30°的3相交流电流一边以1000[rpm]使转子3旋转时的作为马达1 的输出扭矩。

(实施例2)

实施例2除了将实施例1中的永久磁铁4置换为图8及图5(A) 所示的永久磁铁53之外，是与实施例1相同的结构。还有，图5(A) 是用于表示两个磁铁的配置关系及磁化方向的示意图，关于磁铁的尺寸图8比图5(A)更正确。在永久磁铁53中，替代如实施例1的永久磁铁4那样将两个磁铁4A、4B沿着厚度方向重叠，厚度相互不同的两个磁铁4C、4D沿着长边方向(X轴方向)排列而配置，形成厚度大的区域。磁铁4D比磁铁4C厚度大。在永久磁铁53中，形成厚度大的区域的突出部配置于收纳于磁铁插入孔时相对于旋转轴配置于外方的面。磁铁4C、4D的取向相互不同。如图8所示，磁铁4C的磁化方向M3是Y轴正方向。另外，磁铁4D的磁化方向M4向磁铁4C侧倾斜30°(从Y轴正方向倾斜30°)。即使在这样构成的实施例2中，也与实施例1同样地通过有限元法求取一边向绕组6通电20℃、峰电流100[A]、电流相位角β＝30°的3相交流电流一边以1000[rpm]使转子 3旋转时的作为马达1的输出扭矩。

(比较例1)

比较例1除了将实施例1中的永久磁铁4置换为图9所示的永久磁铁401之外，是与实施例1相同的结构。永久磁铁401通过将磁铁 4A(与永久磁铁4的磁铁4A相同)和磁铁401B沿着厚度方向重叠而形成。即，永久磁铁401中，替代实施例1的永久磁铁4的磁铁4B而采用磁铁401B。相对于永久磁铁4的磁铁4B的磁化方向M2从Y轴正方向倾斜30°，永久磁铁401的磁铁401B的磁化方向M5是Y轴正方向。即使在这样构成的比较例1中，也与实施例1同样地通过有限元法求取一边向绕组6通电20℃、峰电流100[A]、电流相位角β＝30°的3相交流电流一边以1000[rpm]使转子3旋转时的作为马达1的输出扭矩。

(比较结果)

如表示比较结果的表1所示，将比较例1的输出扭矩的值设为 100％时的实施例1的扭矩比率为101.2％，实施例2的扭矩比率为 102.3％。

(实施例3)

实施例3除了将实施例1中的永久磁铁4置换为图10及图5(C) 所示的永久磁铁55之外，是与实施例1相同的结构。还有，图5(C) 是用于表示两个磁铁的配置关系及磁化方向的示意图，关于磁铁的尺寸图10比图5(C)更正确。更详细而言，实施例3的永久磁铁55与实施例2的永久磁铁53同样，两个磁铁4C、4D沿着长边方向(X轴方向)排列而配置，另外，磁铁4C的磁化方向M3是Y轴正方向，磁铁4D的磁化方向M4向磁铁4C侧倾斜30°(从Y轴正方向倾斜30°)。相对于在实施例2的永久磁铁53中形成厚度大的区域的突出部相对于旋转轴仅配置于外方，在实施例3的永久磁铁55中上述突出部形成于相对的主面的两方。即使在这样构成的实施例3中，也与实施例1同样地通过有限元法求取一边向绕组6通电20℃、峰电流100[A]、电流相位角β＝30°的3相交流电流一边以1000[rpm]使转子3旋转时的作为马达1的输出扭矩。

(比较例2)

比较例2除了将实施例3中的永久磁铁55置换为图11所示的永久磁铁402之外，是与实施例3相同的结构。永久磁铁402通过将磁铁4C(与永久磁铁55的磁铁4C相同)和磁铁402D沿着长边方向重叠而形成。即，在永久磁铁402中，替代实施例3的永久磁铁55的磁铁4D而采用磁铁402D。相对于永久磁铁55的磁铁4D的磁化方向 M4从Y轴正方向倾斜30°，永久磁铁402的磁铁402D的磁化方向 M6为Y轴正方向。即使在这样构成的比较例2中，也与实施例1同样地通过有限元法求取一边向绕组6通电20℃、峰电流100[A]、电流相位角β＝30°的3相交流电流一边以1000[rpm]使转子3旋转时的作为马达1的输出扭矩。

(比较结果)

如表示比较结果的表1所示，将比较例2的输出扭矩的值设为 100％时的实施例3的扭矩比率为100.6％。

如上所述，确认了实施例1～3的扭矩比率均大于比较例1或比较例2的扭矩比率100％。即，表示了通过采用实施例1～3的结构，从而可得到提高马达1的输出扭矩的效果。

[表1]

Claims (6)

1.一种永久磁铁，其为由安装于马达的转子的稀土类磁铁构成的永久磁铁，

通过使磁化的方向相互不同的多个磁铁组合而构成，

沿着长边方向，具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁，其中，

所述取向控制区域中，沿着厚度方向重叠有磁化的方向相互不同的多个磁铁。

3.根据权利要求2所述的永久磁铁，其中，

所述多个磁铁为两个板状的磁铁，

所述取向控制区域中，所述两个板状的磁铁沿着所述厚度方向重叠。

4.根据权利要求1或2所述的永久磁铁，其中，

外形为长方体形状。

5.一种马达，其中，

具有：

转子，其具有多个磁铁插入孔；和

多个永久磁铁，其由分别收纳于所述多个磁铁插入孔的稀土类磁铁构成，

所述永久磁铁中的一部分通过使磁化的方向相互不同的多个磁铁组合而构成，沿着长边方向，具有磁化的方向与其它区域不同的取向控制区域。

6.根据权利要求5所述的马达，其中，

所述多个磁铁插入孔在所述转子的旋转轴的周围周期性地配置，

利用收纳于所述多个磁铁插入孔中的两个连续的磁铁插入孔的两个永久磁铁，构成所述转子的磁极，

构成所述磁极的所述两个永久磁铁相对于假想线对称地配置，

所述两个永久磁铁分别在距所述假想线远的一方的端部侧具有所述取向控制区域。