JP2012217278A - 永久磁石型回転電機及び永久磁石型回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】希土類磁石の使用量を抑え、低コストな永久磁石型回転電機を提供する。
【解決手段】この発明に係る永久磁石型回転電機は、固定子と、固定子の内側に空隙を介して設けられる回転子と、を備える永久磁石型回転電機であって、回転子は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数積層して形成されるヨークと、ヨークの外周面に設けられ、ハルバッハ配列を成す主磁石と補助磁石とからなる界磁部と、補助磁石に対向するヨーク内の所定箇所に設けられる、補助磁石の磁束漏れを抑制する空隙と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石型回転電機及び永久磁石型回転電機の製造方法に関する。尚、永久磁石型回転電機を、単にモータと呼ぶ場合もある。

固定子鉄心のティースに集中的に巻線を施した、いわゆる集中巻構造の固定子を持ち、且つ、永久磁石を回転子に使用した回転電機において、特性が良好な回転電機を得るために、固定子鉄心と、固定子鉄心の個々のティースに集中的に巻回されたコイルと、を有する固定子と、回転子鉄心と、回転子鉄心に保持された複数の永久磁石とを有し、固定子のティースと空隙を介して回転可能に保持された回転子と、を有し、永久磁石は、希土類磁石であって、希土類磁性粉体をＳｉＯ_２により結着されている永久磁石型回転電機が提案されている。この永久磁石型回転電機は、希土類磁石材料を用いることにより高出力化等、良好な特性を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。

また、表面配置型の永久磁石型回転電機において、高出力化に加え、コギングや脈動等を抑えるために、回転子の半径よりも小さいＲを持つ円弧状に加工された希土類磁石を用いた永久磁石型回転電機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−７１９１０号公報（第１頁、図５等） 特開２００４−１７３４１５号公報（第８頁、図６等）

近年、家庭用機器、車載用機器、及び工作機械などに用いられる永久磁石型回転電機は、高効率化、小型化が求められる。そのため、磁束密度が高い希土類磁石材料を用いる永久磁石型回転電機が増える傾向がある。

しかしながら、希土類磁石材料は地球上でも希少な材料とされ、埋蔵量・生産地域も限られていることから、永久磁石型回転電機のコストを増大させる主要因となっていた。さらに近年、生産地域からの材料供給の変動も激しい傾向があり、大量生産が前提の機器用に希土類磁石材料を確保することは、困難であった。

また、上記特許文献２のように、低騒音を実現するために、磁石表面を回転子の半径よりも小さいＲを持つ円弧状に加工している場合、材料歩留まりが悪く、より高コスト化する原因となっていた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、出力を低下させることなく、希土類磁石材料の使用量を抑えることができる、小型・高出力・低コストの永久磁石型回転電機及び永久磁石型回転電機の製造方法を提供する。

この発明に係る永久磁石型回転電機は、固定子と、固定子の内側に空隙を介して設けられる回転子と、を備える永久磁石型回転電機であって、
回転子は、
所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数積層して形成されるヨークと、
ヨークの外周面に設けられ、ハルバッハ配列を成す主磁石と補助磁石とからなる界磁部と、
補助磁石に対向するヨーク内の所定箇所に設けられる、補助磁石の磁束漏れを抑制する空隙と、を備えたことを特徴とする。

この発明に係る永久磁石型回転電機は、回転子が、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数積層して形成されるヨークと、ヨークの外周面に設けられ、ハルバッハ配列を成す主磁石と補助磁石とからなる界磁部と、補助磁石に対向するヨーク内の所定箇所に設けられる、補助磁石の磁束漏れを抑制する空隙とを備えたことにより、補助磁石からの磁束がヨーク側に漏れるのを防ぎ、エアギャップの磁束量を増やすことができ、出力トルクが向上し、脈動も小さくなる。

実施の形態１を示す図で、永久磁石型回転電機１００の横断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 実施の形態１を示す図で、固定子１１０の横断面図。 実施の形態１を示す図で、固定子鉄心１１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子１２０の横断面図。 図５のＢ−Ｂ断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子１２０の永久磁石の配置と配向を示す模式図。 実施の形態１を示す図で、ヨーク１２１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、変形例の回転子２２０の永久磁石の配置と配向を示す模式図。 実施の形態１を示す図で、希土類磁石量低減の効果を示す図。 実施の形態１を示す図で、ヨーク１２１，２２１外周に空隙１２４，２２４を設けたことによる効果を示す図。 実施の形態２を示す図で、永久磁石型回転電機３００の横断面図。 図１２のＣ−Ｃ断面図。 実施の形態２を示す図で、回転子３２０の横断面図。 図１４のＤ−Ｄ断面図。 実施の形態２を示す図で、シャフト３２５等を省略した回転子３２０の斜視図。 実施の形態２を示す図で、第１のヨーク３２１ａの斜視図。 実施の形態２を示す図で、第２のヨーク３２１ｂの斜視図。 実施の形態２を示す図で、ヨーク３２１の斜視図。 実施の形態３を示す図で、回転子４２０の部分横断面図。

実施の形態１．
図１、図２は実施の形態１を示す図で、図１は永久磁石型回転電機１００の横断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１、図２に示す永久磁石型回転電機１００は、固定子１１０と、固定子１１０の内側にエアギャップ１３０を介して配置される回転子１２０とを備える。

本実施の形態の永久磁石型回転電機１００は、回転子１２０に特徴があるが、先ず固定子１１０の構成について説明する。

図３は実施の形態１を示す図で、固定子１１０の横断面図である。図３に示すように、固定子１１０は、固定子鉄心１１１と、固定子鉄心１１１のスロット（後述する）に収納され、ティース（後述する）に巻回される巻線１１２とを備える。

図４は実施の形態１を示す図で、固定子鉄心１１１の横断面図である。図４に示すように、固定子鉄心１１１は、全体が略円筒形状である。固定子鉄心１１１は、所定の形状に打ち抜かれた薄板（数百μｍ程度、一例では３５０μｍ）の電磁鋼板を、所定枚数積層して形成される。複数枚の電磁鋼板の固定は、抜きカシメ、溶接等により行われる。

図４に示す固定子鉄心１１１は、外周側に円筒形状のコアバック１１５が形成され、コアバック１１５から回転子１２０方向に、１２個のティース１１３が周方向に略等間隔に放射状に延びている。隣接するティース１１３の間の空間をスロット１１４と呼ぶ。スロット１１４の数もティース１１３と同数の１２個である。

ティース１１３の周方向幅は、径方向に略一定である。従って、隣接するティース１１３の間のスロット１１４は、回転子１２０側からコアバック１１５に向かって徐々に周方向の幅が広くなる。

スロット１１４は、固定子鉄心１１１の内周側端部が、開口している。この部分を、スロット開口部１１４ａと呼ぶ。固定子鉄心１１１が、分割コアでなく一体のものでは、このスロット開口部１１４ａから巻線１１２がスロット１１４内に挿入される。

図５乃至図７は実施の形態１を示す図で、図５は回転子１２０の横断面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図、図７は回転子１２０の永久磁石の配置と配向を示す模式図である。図５、図６に示すように、回転子１２０は、略円筒形状のヨーク１２１と、ヨーク１２１の外周面に設けられる１０個づつの主磁石１２２及び補助磁石１２３と、ヨーク１２１の略中心部に設けられるシャフト１２５と、シャフト１２５の両端部に固定される一対の軸受１２６ａ，１２６ｂとを備える。

図７に示すように、隣接する主磁石１２２の間に、補助磁石１２３が設けられる。主磁石１２２の磁化の向きは径方向であり、補助磁石１２３の磁化の向きは周方向である。このような構成は、ハルバッハ配列と呼ばれる。

界磁部は、ハルバッハ配列を成す主磁石１２２と補助磁石１２３とからなる。

主磁石１２２には、希土類永久磁石が用いられる。希土類永久磁石は、ネオジム（元素記号：Ｎｄ）、鉄（元素記号：Ｆｅ）、ボロン（元素記号：Ｂ）を主成分とした希土類永久磁石であり、保磁力を高めるために、ディスプロシウム（元素記号：Ｄｙ）が含有される場合もある。尚、別の表現をすると、希土類永久磁石は、ネオジム、鉄、ボロン及びディスプロシウムを含む磁石である。

補助磁石１２３には、フェライト磁石が用いられる。

補助磁石１２３が設けられるヨーク１２１の外周部には、補助磁石１２３に対向して切欠き部（後述する）が設けられる。補助磁石１２３と切欠き部とが組み合わされて空隙１２４が形成される。後述するが、空隙１２４により、補助磁石１２３からの磁束がヨーク１２１側に漏れるのを抑制する。

図８は実施の形態１を示す図で、ヨーク１２１の横断面図である。ヨーク１２１も固定子鉄心１１１と同様、所定の形状に打ち抜かれた薄板（数百μｍ程度、一例では３５０μｍ）の電磁鋼板を、所定枚数積層して形成される。複数枚の電磁鋼板の固定は、抜きカシメ、溶接等により行われる。

図８に示すように、ヨーク１２１は、全体が略円筒形状である。ヨーク１２１は、外周面に切欠き部１２８が形成されている。１０個の切欠き部１２８が、周方向に略等間隔に形成されている。切欠き部１２８に対向して、ヨーク１２１の外周面に補助磁石１２３が設けられる。例えば、補助磁石１２３は、接着等によりヨーク１２１の外周面に固定される。そのため、切欠き部１２８の周方向の長さを、補助磁石１２３の周方向の長さよりも短くして、装着面（接着面）を確保している。また、切欠き部１２８の周方向の長さを補助磁石１２３の周方向の長さよりも短くすることにより、ｑ軸パーミアンスも確保している。尚、切欠き部１２８の径方向の長さは、エアギャップ１３０と同等で、数百μｍである。切欠き部１２８の径方向の長さが、これよりも大きくなると、主磁石１２２の磁束の磁路を狭める。

ヨーク１２１の略中心部に、シャフト１２５が嵌合される軸孔１２７が形成されている。

図９は実施の形態１を示す図で、変形例の回転子２２０の永久磁石の配置と配向を示す模式図である。変形例の回転子２２０が回転子１２０と異なるのは、空隙２２４が外部に開口していない点、また、補助磁石２２３と空隙２２４との間に薄肉鉄心部２２９が存在することである。空隙２２４は、ヨーク２２１の内部に位置することになる。薄肉鉄心部２２９の径方向寸法は、電磁鋼板の板厚（例えば、０．３５ｍｍ）程度である。磁束漏れを抑制するという空隙２２４の機能を発揮するためには、薄肉鉄心部２２９の径方向寸法は可能な限り小さいことが望ましいが、本実施の形態１の例では、打ち抜き精度を確保するため、板厚程度の寸法としている。

空隙２２４をヨーク２２１の内部に設けることにより、補助磁石２２３とヨーク２２１との装着面（接着面）の面積及びｑ軸パーミアンスを、回転子１２０よりも大きくすることができる。

図１０は実施の形態１を示す図で、希土類磁石量低減の効果を示す図である。

磁化の向きが径方向の主磁石１２２と、磁化の向きが周方向の補助磁石１２３とをハルバッハ配列することにより、回転子１２０，２２０外周側に出る磁束量が増えるため、従来の磁石（ラジアル配向や平行配向）よりもトルクを出しやすくなる。

図１０は、従来例、希土類磁石量のみを低減した例及び本実施の形態１について、出力トルク比及び希土類磁石重量比（従来例を１００％）を比較したものである。

上記三種類の従来例、希土類磁石量のみを低減した例及び本実施の形態１は以下に示すものである。
（１）従来例：希土類磁石を使用し、ラジアル配向や平行配向のもの；
（２）希土類磁石量のみを低減した例：希土類磁石を使用し、ラジアル配向や平行配向のもので、従来例よりも希土類磁石量を低減したもの；
（３）本実施の形態１：磁化の向きが径方向で希土類磁石を用いる主磁石１２２と、磁化の向きが周方向でフェライト磁石を用いる補助磁石１２３とをハルバッハ配列したもの。

図１０に示すように、（２）希土類磁石量のみを低減した例では、従来例に対して希土類磁石量を約７７％に低減すると、出力トルクが２〜３％低下する。

しかし、本実施の形態１のように、磁化の向きが径方向の主磁石１２２と、磁化の向きが周方向の補助磁石１２３とをハルバッハ配列することにより、従来例に対して希土類磁石量を約７７％に低減しても、出力トルクは従来例と変わらない。

図１１は実施の形態１を示す図で、ヨーク１２１，２２１外周に空隙１２４，２２４を設けたことによる効果を示す図である。ヨーク１２１の外周に切欠き部１２８を設けることにより形成される空隙１２４、もしくはヨーク２２１の外周より内側に薄肉鉄心部２２９を間にして設けられる空隙２２４により、補助磁石１２３，２２３からの磁束がヨーク１２１，２２１側に漏れるのを防ぎ、エアギャップ１３０の磁束量を増やすことができる。即ち、図１１に示すように、出力トルクがわずかながら向上し、脈動（リプル）も小さくなることがわかる。

以上のように、実施の形態１によれば以下に示す効果が得られる。
（１）磁化の向きが径方向で希土類磁石を用いる主磁石１２２と、磁化の向きが周方向でフェライト磁石を用いる補助磁石１２３とをハルバッハ配列することにより、希土類磁石量を従来例の約７７％に低減しても、出力トルクは従来例と変わらない。
（２）ヨーク１２１の外周に切欠き部１２８を設けることにより形成される空隙１２４、もしくはヨーク２２１の外周より内側に薄肉鉄心部２２９を間にして設けられる空隙２２４により、補助磁石１２３，２２３からの磁束がヨーク１２１，２２１側に漏れるのを防ぎ、エアギャップ１３０の磁束量を増やすことができ、出力トルクがわずかながら空隙なしよりも向上し、脈動（リプル）も小さくなる。
（３）空隙２２４をヨーク２２１の内部に設けることにより、補助磁石２２３とヨーク２２１との装着面（接着面）の面積及びｑ軸パーミアンスを、回転子１２０よりも大きくすることができる。

実施の形態２．
図１２、図１３は実施の形態２を示す図で、図１２は永久磁石型回転電機３００の横断面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１２、図１３に示す永久磁石型回転電機３００は、固定子３１０と、固定子３１０の内側にエアギャップ３３０を介して配置される回転子３２０とを備える。

固定子３１０の構成は、実施の形態１の固定子１１０と同じであるので、説明は省略する。

図１４乃至図１６は実施の形態２を示す図で、図１４は回転子３２０の横断面図、図１５は図１４のＤ−Ｄ断面図、図１６はシャフト３２５等を省略した回転子３２０の斜視図である。図１４乃至図１６に示すように、回転子３２０は、略円筒形状のヨーク３２１と、ヨーク３２１の外周面に設けられる１０個づつの主磁石３２２及び補助磁石３２３と、ヨーク３２１の略中心部に設けられるシャフト３２５と、シャフト３２５の両端部に固定される一対の軸受３２６ａ，３２６ｂとを備える。但し、補助磁石３２３に対向してヨーク３２１内に設けられる空隙は図示を省略している。

回転子３２０も回転子１２０と同様、隣接する主磁石３２２の間に、補助磁石３２３が設けられる。主磁石３２２の磁化の向きは径方向で、補助磁石３２３の磁化の向きが周方向のハルバッハ配列である。

主磁石３２２には、希土類永久磁石が用いられる。希土類永久磁石は、ネオジム（元素記号：Ｎｄ）、鉄（元素記号：Ｆｅ）、ボロン（元素記号：Ｂ）を主成分とした希土類永久磁石であり、保磁力を高めるために、ディスプロシウム（元素記号：Ｄｙ）が含有される場合もある。尚、別の表現をすると、希土類永久磁石は、ネオジム、鉄、ボロン及びディスプロシウムを含む磁石である。

補助磁石３２３には、フェライト磁石が用いられる。

本実施の形態は、ヨーク３２１に特徴がある。図１７乃至図１９は実施の形態２を示す図で、図１７は第１のヨーク３２１ａの斜視図、図１８は第２のヨーク３２１ｂの斜視図、図１９はヨーク３２１の斜視図である。

ヨーク３２１は、軸方向に２分割され、第１のヨーク３２１ａと、第２のヨーク３２１ｂとから構成される。

図１７に示すように、第１のヨーク３２１ａは、以下に示す要素で構成される。
（１）ヨーク３２１の軸方向の長さＬｃより短い軸方向の長さＬａであり、略円筒形状の第１のヨーク本体３２１ａ−１。
（２）第１のヨーク本体３２１ａ−１の外周面から外側（径方向）に張り出して形成され、周方向に略等間隔に設けられる第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２（外側の面が主磁石装着面となる）。第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２は、主磁石３２２と同数の１０個である。
（３）隣接する第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２の対向する周方向端部と第１のヨーク本体３２１ａ−１の外周面とで形成され、軸方向の長さＬａの第１のヨーク連結部３２１ａ−３。

第１のヨーク３２１ａは、所定の形状に打ち抜かれた薄板（数百μｍ程度、一例では３５０μｍ）の電磁鋼板を、所定枚数積層して形成される。複数枚の電磁鋼板の固定は、抜きカシメ、溶接等により行われる。

図１８に示すように、第２のヨーク３２１ｂは、以下に示す要素で構成される。
（１）ヨーク３２１の軸方向の長さＬｃより短い軸方向の長さＬｂであり、略円筒形状の第２のヨーク本体３２１ｂ−１。
（２）第２のヨーク本体３２１ｂ−１の外周面から外側（径方向）に張り出して形成され、周方向に略等間隔に設けられる第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２（外側の面が補助磁石装着面となる）。第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２は、補助磁石３２３と同数の１０個である。
（３）隣接する第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２の対向する周方向端部と第２のヨーク本体３２１ｂ−１の外周面とで形成され、軸方向の長さＬｂの第２のヨーク連結部３２１ｂ−３。

第１のヨーク本体３２１ａ−１及び第１のヨーク連結部３２１ａ−３の軸方向長さＬａ、第２のヨーク本体３２１ｂ−１及び第２のヨーク連結部３２１ｂ−３の軸方向長さＬｂ及びヨーク３２１の軸方向の長さＬｃは、以下に示す関係を有する。
Ｌａ＋Ｌｂ＝Ｌｃ

図１９に示すように、ヨーク３２１は、第１のヨーク３２１ａと第２のヨーク３２１ｂとが、互いに軸方向に沿って嵌め合わされて形成される。第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク連結部３２１ａ−３に、第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２が挿入される。同時に第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク連結部３２１ｂ−３に、第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２が挿入される。第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク本体３２１ａ−１と、第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク本体３２１ｂ−１の内側の軸方向端部が互いに当接するまで、第１のヨーク３２１ａと第２のヨーク３２１ｂとが、互いに軸方向に沿って嵌め合わされる。

第１のヨーク３２１ａと第２のヨーク３２１ｂとが連結後は、第１のヨーク３２１ａの軸孔３２１ａ−４及び第２のヨーク３２１ｂの軸孔３２１ｂ−４に、シャフト３２５が圧入もしくはコーキングもしくは焼き嵌め等の方法で、挿入・固定される。

第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２には、実施の形態１と同様、補助磁石３２３からの磁束がヨーク３２１側に漏れるのを抑制する空隙（図示せず）を設けてもよい。その場合、空隙は、第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２の外周部に切欠き部を設けて形成してもよいし（補助磁石３２３を装着する面を残す）、また薄肉鉄心部（電磁鋼板の板厚程度）を間にして第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２に貫通穴を設けて形成してもよい（補助磁石３２３を装着する面が、切欠き部の場合よりも広くなる）。

第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２の外周面に、軸方向略全長に亘り主磁石３２２が装着される。また、第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２の外周面に、軸方向略全長に亘り補助磁石３２３が装着される。

主磁石３２２の第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２への装着もしくは補助磁石３２３の第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２への装着は、ヨーク３２１組立前に行う。

主磁石３２２を第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２へ、また補助磁石３２３を第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２へ装着してからヨーク３２１を組み立てることで、磁石（主磁石３２２、補助磁石３２３）の位置決めが容易になり、ハルバッハ配列の回転子３２０を容易に得ることができる。

第１のヨーク３２１ａの第１のヨーク径方向張出部３２１ａ−２、第２のヨーク３２１ｂの第２のヨーク径方向張出部３２１ｂ−２は、それぞれ、片端部（周方向）に、磁石（主磁石３２２、補助磁石３２３）の位置決め用の径方向突出部（図示せず）を有していてもよい。

実施の形態３．
図２０は実施の形態３を示す図で、回転子４２０の部分横断面図である。図２０に示す回転子４２０は、第１のヨーク４２１ａの第１のヨーク径方向張出部４２１ａ−２と、第２のヨーク４２１ｂの第２のヨーク径方向張出部４２１ｂ−２との間に、所定の周方向寸法の隙間４２９（ガタ）を設けたものである。

その場合は、回転子４２０の組立後の磁束密度分布が最適（高調波成分が最小）になるように、第１のヨーク４２１ａの第１のヨーク径方向張出部４２１ａ−２と第２のヨーク４２１ｂの第２のヨーク径方向張出部４２１ｂ−２の周方向位置を調整しながら組み立てる。

それにより、磁石形状のばらつきを吸収するとともに、エアギャップ磁束密度の歪みが抑制されて、低振動化が図れる。

本実施の形態では、回転子４２０の組立後の磁束密度分布が最適（高調波成分が最小）になるように、第１のヨーク４２１ａの第１のヨーク径方向張出部４２１ａ−２と第２のヨーク４２１ｂの第２のヨーク径方向張出部４２１ｂ−２の周方向位置を調整しながら組み立てるので、第１のヨーク４２１ａと第２のヨーク４２１ｂとを組み合わせる前に、主磁石４２２、補助磁石４２３をそれぞれ着磁しておく必要がある。

焼結磁石（希土類磁石）は、形状のばらつきが生じやすく（±０．１ｍｍというのがよくある公差）、貼り付け位置によってコギングやリプルが増大することがあったが、主磁石４２２と補助磁石４２３との周方向の位置関係を調整することにより、エアギャップの磁束密度分布を最適化することができ、コギング・リプルの極端な増大を避けることができる。

１００ 永久磁石型回転電機、１１０ 固定子、１１１ 固定子鉄心、１１２ 巻線、１１３ ティース、１１４ スロット、１１４ａ スロット開口部、１１５ コアバック、１２０ 回転子、１２１ ヨーク、１２２ 主磁石、１２３ 補助磁石、１２４ 空隙、１２５ シャフト、１２６ａ 軸受、１２６ｂ 軸受、１２８ 切欠き部、１３０ エアギャップ、２２０ 回転子、２２１ ヨーク、２２２ 主磁石、２２３ 補助磁石、２２４ 空隙、２２９ 薄肉鉄心部、３００ 永久磁石型回転電機、３１０ 固定子、３２０ 回転子、３２１ ヨーク、３２１ａ 第１のヨーク、３２１ａ−１ 第１のヨーク本体、３２１ａ−２ 第１のヨーク径方向張出部、３２１ａ−３ 第１のヨーク連結部、３２１ａ−４ 軸孔、３２１ｂ 第２のヨーク、３２１ｂ−１ 第２のヨーク本体、３２１ｂ−２ 第２のヨーク径方向張出部、３２１ｂ−３ 第２のヨーク連結部、３２１ｂ−４ 軸孔、３２２ 主磁石、３２３ 補助磁石、３２５ シャフト、３２６ａ 軸受、３２６ｂ 軸受、３３０ エアギャップ、４２０ 回転子、４２１ａ 第１のヨーク、４２１ａ−２ 第１のヨーク径方向張出部、４２１ｂ 第２のヨーク、４２１ｂ−２ 第２のヨーク径方向張出部、４２９ 隙間。

Claims (11)

1. 固定子と、前記固定子の内側に空隙を介して設けられる回転子と、を備える永久磁石型回転電機であって、
   前記回転子は、
   所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数積層して形成されるヨークと、
   前記ヨークの外周面に設けられ、ハルバッハ配列を成す主磁石と補助磁石とからなる界磁部と、
   前記補助磁石に対向する前記ヨーク内の所定箇所に設けられる、前記補助磁石の磁束漏れを抑制する空隙と、を備えたことを特徴とする永久磁石型回転電機。
2. 前記ヨークの外周部に、前記補助磁石に対向して周方向に略等間隔に形成される所定の形状の切欠き部が形成され、前記切欠き部が前記空隙を構成することを特徴とする請求項１記載の永久磁石型回転電機。
3. 前記ヨークの外周部の内側に薄肉鉄心部を介して前記空隙が形成されることを特徴とする請求項１記載の永久磁石型回転電機。
4. 前記空隙の周方向長さは、前記補助磁石の周方向長さよりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の永久磁石型回転電機。
5. 前記主磁石に希土類永久磁石が用いられるとともに、前記補助磁石にはフェライト磁石が用いられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の永久磁石型回転電機。
6. 固定子と、前記固定子の内側に空隙を介して設けられる回転子と、を備える永久磁石型回転電機であって、
   前記回転子は、
   軸方向に２分割され、第１のヨークと、第２のヨークとから構成されるヨークと、
   前記ヨークの外周面に設けられ、ハルバッハ配列を成す主磁石と補助磁石とからなる界磁部と、を備え、
   前記第１のヨークは、
   前記ヨークの軸方向の長さＬｃより短い軸方向の長さＬａであり、略円筒形状の第１のヨーク本体と、
   前記第１のヨーク本体の外周面から外側に張り出して形成され、周方向に略等間隔に設けられる第１のヨーク径方向張出部と、
   隣接する前記第１のヨーク径方向張出部の対向する周方向端部と前記ヨーク本体の外周面とで形成され、軸方向の長さＬａの第１のヨーク連結部と、を有し、
   前記第２のヨークは、
   前記ヨークの軸方向の長さＬｃより短い軸方向の長さＬｂであり、略円筒形状の第２のヨーク本体と、
   前記第２のヨーク本体の外周面から外側に張り出して形成され、周方向に略等間隔に設けられる第２のヨーク径方向張出部と、
   隣接する前記第２のヨーク径方向張出部の対向する周方向端部と前記第２のヨーク本体の外周面とで形成され、軸方向の長さＬｂの第２のヨーク連結部と、を有し、
   前記第１のヨークの前記第１のヨーク連結部に、前記第２のヨークの前記第２のヨーク径方向張出部が挿入され、同時に前記第２のヨークの前記第２のヨーク連結部に、前記第１のヨークの前記第１のヨーク径方向張出部が挿入されることにより、前記第１のヨークと前記第２のヨークとが、互いに軸方向に沿って嵌め合わされて形成されることを特徴とする永久磁石型回転電機。
7. 前記第１のヨーク本体及び前記第１のヨーク連結部の軸方向長さＬａ、前記第２のヨーク本体及び前記第２のヨーク連結部の軸方向長さＬｂ及び前記ヨークの軸方向の長さＬｃは、
   Ｌａ＋Ｌｂ＝Ｌｃ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項６記載の永久磁石型回転電機。
8. 前記第１のヨークの前記第１のヨーク径方向張出部と、前記第２のヨークの前記第２のヨーク径方向張出部との間に、所定の周方向寸法の隙間が形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の永久磁石型回転電機。
9. 請求項６記載の永久磁石型回転電機の製造方法であって、
   前記第１の分割ヨークの前記第１のヨーク径方向張出部に前記主磁石を装着し、
   前記第２の分割ヨークの前記第２のヨーク径方向張出部に前記補助磁石を装着し、
   前記第１の分割ヨークと前記第２の分割ヨークとを軸方向から嵌め合わせた後、シャフトが挿入されて固定されることを特徴とする永久磁石型回転電機の製造方法。
10. 前記回転子の組立て後のエアギャップの磁束密度分布の高調波成分がもっとも小さくなる位置まで、前記第１のヨークと前記第２のヨークとの周方向位置を調整後、前記シャフトが挿入されて固定されることを特徴とする請求項９記載の永久磁石型回転電機の製造方法。
11. 前記第１のヨークと、前記第２のヨークと、前記シャフトとは、圧入または焼き嵌めで固着されることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の永久磁石型回転電機の製造方法。

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