JP2014007928A - 界磁子および回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】減磁をより適切に低減できる界磁子を提供する。
【解決手段】永久磁石２は第１磁石表面２１と第２磁石表面２２と一対の磁石側面２３とを備える。非磁性体３は第１非磁性表面３１と第２非磁性表面３２とを備える。一の磁石側面２３と第２磁石表面２２とが成す第１角部２ｂと、第１非磁性表面３１との間の最小距離ｂ１は、第１角部２ｂと、一の磁石側面２３と第１の磁石側面２３とが成す第２角部２ａとの間の端部距離ａ以上である。第２非磁性表面３２と第２角部２ａとの間の最小距離ｂ２は端部距離ａ以上である。非磁性体３の周方向における最小幅ｃは、非磁性体３側における一の永久磁石の最小幅ａ’よりも小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、界磁子および回転電機に関する。

回転子の内部に永久磁石が設けられるＩＰＭ(Interior-Permanent-Magnet)モータにおいて、希土類磁石に比して残留磁束密度が低い磁石（例えばフェライト磁石）が採用され得る。このような磁石は安価なためである。このようなモータとして、例えば特許文献１に記載のモータを採用することができる。特許文献１では磁石を例えばＶ次形状に形成している。

また特許文献１においては、磁石の周方向の両側にフラックスバリアを設けている。これによって磁石の相互間の磁気的な短絡を防止している。

また本発明に関連する技術として特許文献２〜５が開示されている。

特開２０１０−４６７７号公報 特開２０００−５０５４３号公報 特開２００９−４４８９３号公報 特開平１１−１４６５８４号公報 特開平１１−８９１９７号公報

しかしながら特許文献１〜５では、減磁を抑制するという観点でフラックスバリアの形状について十分に考慮されていないため、減磁の抑制についても不十分であった。

そこで、本発明は減磁をより適切に低減できる界磁子を提供することを目的とする。

本発明にかかる界磁子の第１の態様は、回転軸(P)を中心とした周方向に並んで設けられ、前記回転軸とは反対側に交互に異なる磁極を呈する複数の永久磁石(2)と、前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)とを備える界磁子であって、前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、前記回転軸側に凸となる形状を有し、前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、前記回転軸とは反対側および前記回転軸側にそれぞれ位置し前記磁石側面によって互いに連結される第１磁石表面(21)及び第２磁石表面(22)とを有し、前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、一の前記永久磁石の一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、前記磁極の極中心側および極間側にそれぞれ位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第１非磁性表面(31)及び第２非磁性表面(32)を有し、前記軸方向から見て、(i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第２磁石表面(22)とが成す第１角部(2b)と、前記第１非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)は、前記第１角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第１の磁石側面(23)とが成す第２角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、(ii)前記第２非磁性表面(32)と前記第２角部(2a)との間の最小距離(b2)は前記端部距離(a)以上であり、(iii)前記非磁性体の前記第１周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい、という関係を有する。

本発明にかかる界磁子の第２の態様は、第１の態様にかかる界磁子であって、前記第１非磁性表面(31)は前記中心側に膨らむ湾曲形状を有する。

本発明にかかる界磁子の第３の態様は、第１又は第２の態様にかかる界磁子であって、前記第２非磁性表面(32)は、前記外周面に近づくにしたがって、前記周方向において前記極中心に近づく。

本発明にかかる界磁子の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記永久磁石(2)と前記非磁性体(3)とは二色成形により一体形成される。

本発明にかかる回転電機の第１の態様は、回転軸(P)を中心とした周方向に並んで設けられ、前記回転軸とは反対側に交互に異なる磁極面を向けて設けられる複数の永久磁石(2)と、前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)とを有する界磁子(5)と、前記回転軸を中心とした径方向でエアギャップを介して前記界磁子と対面する電機子(6)とを備える回転電機であって、前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、前記回転軸側に凸となる形状を有し、前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、前記磁石側面によって互いに連結される第１磁石表面(21)及び第２磁石表面(22)とを有し、前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、一の前記永久磁石に属する一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、前記磁極の極中心側に位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第１非磁性表面(31)と、前記磁極の極間側に位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第２非磁性表面(32)とを有し、前記軸方向から見て、(i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第２磁石表面(22)とが成す第１角部(2b)と、前記第１非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)、及び前記エアギャップ(g)の和は、前記第１角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第１の磁石側面(23)とが成す第２角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、(ii)前記第２非磁性表面(32)と前記第２角部(2a)との間の最小距離(b2)及び前記エアギャップ(g)の和は前記端部距離(a)以上であり、(iii)前記非磁性体の前記第１周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい。

本発明にかかる界磁子の第１の態様及び回転電機の第１の態様によれば、第１角部及び第２角部側の永久磁石の端を通る減磁磁束を低減できる。したがって永久磁石の減磁耐力を向上できる。

本発明にかかる界磁子の第２の態様によれば、湾曲形状には角部が生じないので応力を低減できる。

本発明にかかる界磁子の第３の態様によれば、第１周方向における永久磁石の間の磁路幅（第１周方向における非磁性体同士の間隔）を増大することができ、この磁路によるｑ軸インダクタンスを増大することができる。

本発明にかかる界磁子の第４の態様によれば、永久磁石と非磁性体とが一体となるので、永久磁石の周方向における移動（振動）を抑制することができる。

回転軸に沿って見た界磁子の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た界磁子の一部の概念的な構成の一例を示す図である。 回転軸に沿って見た回転電機の一部の概念的な構成の一例を示す図である。

第１の実施の形態．
図１に例示するように、本界磁子５は界磁子用コア１と複数の永久磁石２と非磁性体３とを備えている。なお以下では、回転軸Ｐを中心とした周方向及び径方向をそれぞれ単に周方向及び径方向と呼び、回転軸Ｐに平行な方向を軸方向と呼ぶ。

永久磁石２は周方向に沿って並んで配置される。これらの永久磁石２のうち周方向で隣り合う二者は、互いに異なる極性の磁極面を回転軸Ｐとは反対側に向けて設けられる。言い換えれば、複数の永久磁石２は周方向で交互に異なる磁極を回転軸Ｐとは反対側に呈する。例えば紙面右上及び右下の永久磁石２が回転軸Ｐとは反対側にＮ極の磁極を呈し、紙面左上及び左下の永久磁石２が回転軸Ｐとは反対側にＳ極の磁極を呈する。

各永久磁石２は回転軸Ｐ側に凸となる形状を有している。図１の例示では、各永久磁石２は例えば自身に対して回転軸Ｐとは反対側に位置する中心点Ｑを中心とした円弧に沿う形状を有している。このような形状は、回転軸Ｐを中心とした円弧とは異なるという意味で逆円弧形状とも呼ばれる。また以下では、ある磁石の形状を規定する中心点Ｑを中心とした周方向を当該磁石について磁石周方向と呼び、中心点Ｑを中心とした径方向を当該磁石について磁石径方向と呼ぶ。

かかる形状において、永久磁石２は一対の磁石側面２３と磁石表面２１，２２とを有する。磁石側面２３は永久磁石２の周方向における両端部においてそれぞれ平坦部分を有する。磁石表面２１，２２はそれぞれ回転軸Ｐとは反対側および回転軸Ｐ側に位置し、磁石側面２３によって互いに連結される。なお磁石表面２１は中心点Ｑ側に位置し、磁石表面２２は中心点Ｑとは反対側に位置する、とも表現できる。これらの磁石表面２１，２２には永久磁石２としての磁極面が形成される。

なお図１の例示では４つの永久磁石２が設けられている。つまり４極の界磁子が示されている。ただしこれに限らず、界磁子の極数は任意の偶数であればよい。また図１の例示では永久磁石２の各々が一つの磁極を形成しているものの、複数の永久磁石によって一つの磁極を形成してもよい。言い換えれば、永久磁石２の各々は複数の永久磁石に分割されていても良い。

界磁子用コア１は例えば軟磁性体（例えば鉄）で形成され、例えば回転軸Ｐを中心とした円柱形状を有する。上述の永久磁石２はこの界磁子用コア１に埋設される。例えば界磁子用コア１には格納孔が設けられ、この格納孔に永久磁石２が格納される。永久磁石２が格納されることで、界磁子用コア１の外周面１０には周方向で交互に異なる磁極面が形成される。

図１の例示では、界磁子用コア１には回転軸Ｐを含む領域にシャフト貫挿孔１１が設けられている。このシャフト貫挿孔１１には不図示のシャフトが挿入される。当該シャフトと界磁子用コア１とは例えば圧入などにより互いに固定される。なおシャフト貫挿孔１１は必須の要件ではない。例えば回転軸Ｐに沿う軸方向における界磁子５の両端に端板を設け、この端板にシャフトを取り付ける場合には、シャフト貫挿孔１１は不要である。

このような界磁子５に対して、より具体的には外周面に対してエアギャップを介して対面するように電機子（不図示）を配置することで、回転電機を実現することができる。電機子は界磁子へと回転磁界を印加し、この回転磁界に応じて電機子と界磁子とが相対的に回転する。図１の例示では界磁子は回転子として機能する。

非磁性体３は界磁子用コア１に設けられ、永久磁石２の磁石側面２３側から界磁子用コア１の外周面１０に向って延在する。例えば非磁性体３は一の永久磁石２についての磁石周方向において、当該一の永久磁石２の磁石側面２３と対面する位置に設けられる。この非磁性体３によって、周方向で隣り合う永久磁石２の磁気的な短絡、及び一の永久磁石２における磁石表面２１，２２の磁気的な短絡を抑制できる。

このような非磁性体３は、例えば界磁子用コア１に形成された非磁性格納孔に格納される。また非磁性体３は任意の非磁性体であってよく、例えば空気であってもよい。非磁性体３が空気である場合は非磁性格納孔自体が非磁性体３に相当する。

図１の例示では、非磁性体３よりも外周側で界磁子用コア１の一部としての連結部１５が存在する。連結部１５は永久磁石２及び非磁性体３よりも外周側のコアと内周側のコアとを連結する。これによって界磁子用コア１の強度を向上することができる。なお連結部１５は、回転軸Ｐを中心として径方向における幅が薄い薄肉部によって形成されることが望ましい。言い換えれば、連結部１５は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって永久磁石２が連結部１５を介して磁気的に短絡することを防止できる。

図１の例示では非磁性体３と永久磁石２とは互いに接しているものの、これらが磁石周方向において互いに離間していても良い。例えば非磁性体３と永久磁石２との間に界磁子用コア１の一部が介在していてもよい。これによって界磁子用コア１の強度を向上することができる。なおこの一部は、磁石周方向における幅が薄く容易に磁石飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって、磁石表面２１，２２の当該一部を介した短絡を防止できる。

以下、図２を参照して、回転軸Ｐに垂直な断面における非磁性体３の形状について詳述する。図２の例示では、図示を容易にするために界磁子５のうち非磁性体３の一つに相当する領域のみが示される。他の図面においても適宜に当該部分のみが示される。

ここでは特に、非磁性体３の外縁を形成する非磁性表面３１，３２について述べる。非磁性表面３１は非磁性体３の極中心側に位置する表面であり、非磁性表面３２は非磁性体３の極間側に位置する表面である。なおここでいう極中心とは、当該非磁性体３に対応する永久磁石２によって形成される界磁子用コア１の磁極の周方向における中心である。また極間とは当該磁極の周方向における端（つまり当該磁極と、これと周方向で隣り合う磁極との境界）である。

また以下では磁石表面２１と磁石側面２３とがなす角部を角部２ａと呼び、磁石表面２２と磁石側面２３とがなす角部を角部２ｂと呼ぶ。

非磁性体３は以下の３つの関係を満たす。第１に、非磁性表面３１と角部２ｂとの間の最小距離ｂ１は角部２ａ，２ｂの間の距離（以下、端部距離と呼ぶ）ａ以上である。言い換えれば非磁性表面３１は、角部２ｂを中心とし端部距離ａを半径とする仮想円弧Ｒ１よりも極中心側（中心点Ｑ側）に設けられる。ただし非磁性表面３１は仮想円弧Ｒ１と外接していても良く、仮想円弧Ｒ１と同一形状であってもよい。

図２の例示では、非磁性表面３１は例えば表面３１１，３１２を有している。表面３１２は例えば磁石表面２１から外周面１０へ向かって延在し、中心点Ｑ（図１参照）を中心とした円弧に沿う形状を有する。表面３１１は例えば直線形状を有し、表面３１２の永久磁石２とは反対側の一端から外周面１０へ向って延在する。図２の例示では表面３１１は仮想円弧Ｒ１に外接する。よって最小距離ｂ１はこの接点と角部２ｂとの間の距離であり、その値は端部距離ａと等しい。

第２に、非磁性表面３２と角部２ａとの間の最小距離ｂ２は端部距離ａ以上である。言い換えれば非磁性表面３２は、角部２ａを中心とし端部距離ａを半径とする仮想円弧Ｒ２よりも極間側（中心点Ｑとは反対側）に設けられる。ただし非磁性表面３２は仮想円弧Ｒ２に外接していても良く、仮想円弧Ｒ２と同一形状であっても良い。

図２の例示では、非磁性表面３２は磁石表面２２から外周面１０へ向かって延在し、中心点Ｑを中心とした円弧に沿う形状を有する。よって最小距離ｂ２は角部２ａ，２ｂの間の距離であり、その値は端部距離ａに等しい。

なお図２の例示では、非磁性表面３１，３２は外周面１０側で非磁性表面３３を介して互いに連結される。非磁性表面３３は仮想円弧Ｒ１，Ｒ２に対して外周面１０側に位置する。

第３に、非磁性体３の周方向における最小幅ｃ（非磁性表面３１，３２の周方向における間の最小距離）は、磁石側面２３側における永久磁石２の最小幅ａ’よりも小さい。

図２の例示では永久磁石２の最小幅ａ’は端部距離ａと等しい。一方で図３の例示では端部距離ａは最小幅ａ’よりも長い。これは、図２の例示では磁石側面２３が磁石径方向に沿う平坦形状を有している（図１も参照）のに対して、図３の例示では磁石側面２３が磁石径方向に沿わない平坦形状を有しているからである。

また図２，３の例示では、表面３１１と非磁性表面３２との間の周方向における幅は外周面１０に近づくにしたがって単調減少する。言い換えれば、非磁性体３は外周面１０へと向かって細くなる先細り形状を有する。よって図２，３の例示では、非磁性体３の周方向における幅は外周面１０側で最小値ｃを採る。

このような非磁性体３によれば、永久磁石２の端部における減磁耐力を向上することができる。以下に詳述する。

図４の太線矢印で示すように、逆磁界の一部は、角部２ｂと非磁性表面３１との間の非磁性体３を通って、永久磁石２の角部２ｂへと印加され得る。なおここでいう逆磁界とは永久磁石２から発生する磁束と逆の方向の磁束を発生させる磁界であって、不図示の電機子によって発生させられる。このような逆磁界による磁束は永久磁石２を減磁させる要因となるので、以下ではこの磁束を減磁磁束と呼ぶ。

本実施の形態によれば最小距離ｂ１は端部距離ａ以上であるので、例えば図４の非磁性体３’（非磁性体３’では最小距離ｂ１が端部距離ａ未満となっている）に比して、この角部２ｂに印加される逆磁界を低減することができる。言い換えれば、角部２ｂ側の永久磁石２の端部を流れる減磁磁束を低減できる。これは、非磁性表面３１と角部２ｂとの間の最小距離ｂ１を端部距離ａ以上とすることで、角部２ｂ側の永久磁石２の端部を通る経路における磁気抵抗を高めることができるからである。また最小距離ｂ１は端部距離ａ以上であるので、非磁性体３を経由して角部２ｂへと向かう減磁磁束に対する永久磁石２の減磁耐力を、角部２ａを経由して角部２ｂへと向かう減磁磁束に対する永久磁石２の減磁耐力と同程度かそれ以上にすることができる。

また最小幅ｃが最小幅ａ’よりも狭いので、減磁磁束は永久磁石２よりも非磁性体３のうち最小幅ｃを有する部分へと流れやすい。なぜなら、永久磁石２の透磁率は非常に小さいので磁気抵抗としてはこれを非磁性体３と同視できるところ、最小幅ｃが最小幅ａ’よりも狭いので永久磁石２よりも優先的に当該部分へと減磁磁束が流れるのである。したがって、永久磁石２の他の箇所における減磁も招きにくい。

さらに非磁性体３によれば最小距離ｂ２も端部距離ａよりも大きい。したがって、図４の例示とは異なって、極間の外周面１０側から非磁性体３を通って角部２ａへと流れる減磁磁束（図４において左上から右下へと流れる破線の減磁磁束）も低減することができる。したがって、このような減磁磁束に対しても永久磁石２の角部２ｂのみならず角部２ａの減磁を抑制することができる。

なおここでは、角部２ｂについての磁気抵抗として角部２ｂと非磁性表面３１との間の距離を考慮し、角部２ａについての磁気抵抗として角部２ａと非磁性表面３２との距離を考慮した。一方で、角部２ｂと非磁性表面３２との距離については考慮する必要がなく、同様に角部２ａと非磁性表面３１との距離については考慮する必要がない。これは、例えば外周面１０から非磁性表面３２側を流れる減磁磁束が存在したとしても、この減磁磁束は角部２ｂには向かわずに周方向へと流れるからである（図４参照）。よって、角部２ｂの磁気抵抗として、角部２ｂと非磁性表面３２との距離を考慮する必要はほとんどない。角部２ａと非磁性表面３１との距離についても同様である。

このような非磁性体３を採用することで、従来（例えば非磁性体３’）に比べて減磁耐力を１〜２割向上できることが出願人によって確認された。

なお図２，３の例示では、非磁性体３の非磁性表面３１は外周面１０に近づくにつれて極間に近づく。かかる形状によれば、界磁子用コア１において永久磁石２よりも外周面１０側におけるｑ軸の磁路を広げることができる。

＜角部＞
図１〜４の例示では、磁石側面２３はそれぞれ磁石表面２１，２２と角をなしている。しかしながら実際の製造では厳密な角は形成されずに例えば丸みおよび面取りが形成される。

図５の例示では、永久磁石２がその端部において丸められている。このような形状においては、角部２ａ，２ｂは次のように把握される。即ち角部２ｂは磁石表面２２を延長した仮想線と磁石側面２３の平坦部分に沿う仮想線とがなす角部である。磁石表面２２を延長した仮想線とは、例えば磁石表面２２をその曲率を維持したまま外周面１０へと延在して得られる仮想線である。また角部２ａは磁石表面２１を延長した仮想線と磁石側面２３の平坦部分に沿う仮想線とがなす角部である。磁石表面２１を延長した仮想線についても同様である。

図６の例示では、永久磁石２がその端部において面取りされている。具体的には側面２３がその表面２１，２２側において屈曲している。このような形状においても角部２ａ，２ｂは図５を参照して説明したように把握される。

＜非磁性体＞
図７に例示する非磁性体３は非磁性表面３１の形状という点で図１の非磁性体３と相違する。図７の非磁性表面３１は極中心側に膨らむ湾曲形状を有している。これによって例えば非磁性表面３１，３３によって形成される角部をより鈍角で形成できる。したがってこの角部に生じる応力を緩和できる。また非磁性表面３１自体に角部が生じないので、非磁性表面３１において生じる応力の集中を抑制できる。

図８に例示する非磁性体３は非磁性表面３１の形状という点で図１の非磁性体３と相違する。図８の非磁性表面３１は複数の平坦部分によって形成される段差形状を有する。この段差形状において非磁性体３の周方向における幅は外周面１０に近づくにつれて低減する。より詳細には非磁性表面３１は表面３１３〜３１５を有する。表面３１３は非磁性表面３３の極中心側の一端から磁石周方向に沿って永久磁石２側へと延在し、表面３１４に繋がる。表面３１４は表面３１３の（非磁性表面３３と反対側の）端から周方向に沿って極中心側と延在し表面３１５へと繋がる。表面３１５は表面３１４の（表面３１３と反対側の）端から磁石表面２１へと延在しており、磁石表面２１に沿う円弧と同じ円弧に沿う。このようにして表面３１３〜３１５によって段差形状が形成されている。

図９に例示する非磁性体３は非磁性表面３２の形状という点で図１の非磁性体３と相違する。図９の非磁性表面３２は外周面１０に近づくにしたがって、周方向において極中心側に近づく。図９の例示では、非磁性表面３２は磁石表面２２に沿う仮想円弧Ｒ３に対して極中心側に位置する。つまり図１の例示では、非磁性表面３２が磁石表面２２の円弧に沿うように延在し、非磁性表面３１が磁石表面２１の円弧に対して極間側に傾斜することで、先細り形状を形成したのに対して、図９の例示では非磁性表面３２も極中心側に傾斜して先細り形状を形成する。

これによって非磁性体３同士の間の周方向における幅が外周面１０側で広くなる。したがって極間におけるｑ軸磁路を増大することができる。これによってｑ軸インダクタンスを向上でき、ひいてはリラクタンストルクを向上できる。

図１０に例示する非磁性体３は空気である。図１の非磁性体３と比較して、図１０の非磁性体３（即ち界磁子用コア１に形成される孔）は外周面１０において径方向外側に開口している。また非磁性体３と永久磁石２との間には界磁子用コア１の一部としての連結部１４が介在する。連結部１４によって、永久磁石２よりも外周側のコアと内周側のコアとが互いに連結される。連結部１４は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成される。言い換えれば、連結部１４は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成される。これによって連結部１４を介した永久磁石２の磁気的な短絡を抑制することができる。

なお非磁性体３は空気に限らず固体であってもよい。この場合、非磁性体３は外周面１０において露出する。

図７〜１０の非磁性体３のいずれもが上述した第１から第３の関係を満たすので、これらの非磁性体３であっても永久磁石２の端部における減磁耐力を向上することができる。

なお図１〜１０の非磁性体３のいずれもが、外周面１０側に近づくにしたがって周方向における幅が狭くなる先細り形状を有しているが、これに限らない。例えば非磁性体３の周方向における幅が、永久磁石２から外周面１０へと向かうにつれて一旦は低減し、最小値を採った後に増大しても構わない。つまり、例えば砂時計の内部空間のような形状を採用しても構わない。

＜永久磁石２の周方向における固定＞
例えば図２の例示では、非磁性表面３２は磁石表面２１の円弧に沿う表面３１２を有している。これは最小距離ｂ１を端部距離ａ以上とするという観点で有利である。つまり、本実施の形態とは異なって非磁性体３’のように非磁性表面３１が角部２ａから非磁性表面３３へと直線で繋がる場合、最小距離ｂ１が端部距離ａよりも短くなる（図４参照）。一方で、本実施の形態では表面３１２によってこの部分における最小距離をより確実に端部距離ａ以上にしている。同様に図２の例示では、非磁性表面３２は磁石表面２２に沿う円弧と同じ円弧に沿っている。これによって角部２ｂと非磁性表面３２との間の最小距離ｂ１をより確実に端部距離ａ以上にしている。

しかしながら、最小距離ｂ１，ｂ２のいずれもが端部距離ａよりも長いことによって、永久磁石２側における非磁性体３の幅が永久磁石２の幅よりも広くなり得る。この場合、非磁性体３が空気で形成されていれば、永久磁石２が磁石周方向で移動しえる。このような永久磁石２の移動は回転電機の性能上好ましくない。したがってこの場合、永久磁石２の周方向における位置を固定する固定部を設けることが望ましい。

このような固定部は種々の固定によって実現可能であり、本実施の形態の趣旨を逸脱しない範囲で任意の固定が採用される。例えば固定部は、磁石表面２１または磁石表面２２に設けられた突部または凹部と、これと嵌合して界磁子用コア１に設けられる凹部または突部とを備えていても良い。これによって、永久磁石２の周方向の位置が固定される。

また固定部は図１１に示すように、界磁子用コア１に設けられる突部１６であってもよい。かかる突部１６は磁石周方向において磁石側面２３と対面する位置に設けられ、永久磁石２の磁石周方向における移動を阻害する。なお突部１６は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成される。言い換えれば、突部１６は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成される。このような突部１６は磁気的には非磁性と見なすことができる。よって突部１６は非磁性体３の一部と見なすことができる。

また突部１６に替えて図１０の連結部１４が固定部として設けられても良い。これによっても永久磁石２の移動を妨げることができる。

また軸方向における界磁子５の両側に端板を設ける場合、この端板に固定部を設けても良い。例えば軸方向に延在する棒状の突起部を端板に設け、この突起部を非磁性体３に挿入する。図１２を参照して、この突起部４は端板が界磁子に取り付けられた状態で磁石側面２３と磁石周方向で対面する。これによって永久磁石２による磁石周方向の移動が妨げられる。なお突起部４は非磁性で設けられていることが望ましい。或いは突起部４は磁石径方向又は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成されることが望ましい。言い換えると当該突起部は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって突起部４と端板とを介して永久磁石２が磁気的に短絡することを防止できる。

＜二色成形＞
非磁性体３と永久磁石２とを二色成形しても構わない。例えば非磁性体３を樹脂で成形し、永久磁石２をボンド磁石で成形する。より詳細には例えばまず、永久磁石２に相当する空間を有する金型に硬磁性片と樹脂との混合物を注入して射出成形することによって、ボンド磁石を形成する。続いて例えば上側の金型を取り替えて非磁性体３に相当する空間を形成し、この空間に樹脂を注入して成形する。これによって、非磁性体３と永久磁石２とを一体で成形することできる。これによって永久磁石２の周方向における移動（振動）を抑制することができる。なお永久磁石２と非磁性体３との成形順序は任意である。

また界磁子用コア１と永久磁石２と非磁性体３との成形を組み合わせても良い。例えば界磁子用コア１を圧縮成形で形成した後に、永久磁石２および非磁性体３を順次に射出成形により形成してもよい。これによって非磁性体３と永久磁石２と界磁子用コア１とを一体で成形することができる。この場合、界磁子用コア１は圧粉磁心で形成される。なお界磁子用コア１と永久磁石２と非磁性体３との少なくとも二つを成形すればよく、また成形順序は任意である。

なお永久磁石２の形状として逆円弧形状を例示したが、これに限らない。永久磁石２は例えば回転軸Ｐ側に凸となるＶ字形状であってもよい。

第２の実施の形態．
第１の実施の形態では界磁子５単体に着目して永久磁石２の端部における減磁耐力を向上した。ここでは界磁子５と電機子６とを有する回転電機に着目する。

図１３に例示するように、電機子６は径方向においてエアギャップを介して界磁子５と対面する。なお図１３においては電機子６のうち一つのティースのみが例示される。実際には、電機子６は複数のティースとバックヨークと巻線とを備える。複数のティースは回転軸Ｐ（図１等参照）を中心として放射状に配置される。バックヨークは複数のティースの界磁子５とは反対側の一端を磁気的に連結する。巻線は例えば集中巻によりティースに巻回される。

永久磁石２に印加される逆磁界はこの電機子６によって発生する。よって図１３に例示するように、角部２ｂ側の永久磁石２の端を通る減磁磁束の経路には、非磁性体３のみならず非磁性のエアギャップｇが介在する。したがって、最小距離ｂ１とエアギャップｇとの和を、この経路における磁気抵抗と見なすことができる。

したがって最小距離ｂ１とエアギャップｇの和を端部距離ａ以上とし、同様に最小距離ｂ２とエアギャップｇとの和を端部距離ａ以上としてもよい。また第１の実施の形態と同様に周方向における非磁性表面３１，３２の間の最小幅ｃは非磁性体３側における磁石表面２１，２２の間の最小幅ａ’よりも小さい。

このような非磁性体３によっても、永久磁石２の端部の減磁耐力を向上することができる。なお非磁性体３の具体的な形状については第１の実施の形態と同様であるので、繰り返しの説明を避ける。

１ 界磁子用コア
２ 永久磁石
３ 非磁性体
２１，２２ 磁石表面
２３ 磁石側面
３１，３２ 非磁性表面
ａ 端部距離
ａ’ 最小幅
ｂ１，ｂ２ 最小距離
ｃ 最小幅
Ｐ 回転軸

Claims (5)

1. 回転軸(P)を中心とした周方向に並んで設けられ、前記回転軸とは反対側に交互に異なる磁極を呈する複数の永久磁石(2)と、
   前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、
   前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)と
   を備える界磁子であって、
   前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、
   前記回転軸側に凸となる形状を有し、
   前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、
   前記回転軸とは反対側および前記回転軸側にそれぞれ位置し前記磁石側面によって互いに連結される第１磁石表面(21)及び第２磁石表面(22)と
   を有し、
   前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、
   一の前記永久磁石の一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、
   前記磁極の極中心側および極間側にそれぞれ位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第１非磁性表面(31)及び第２非磁性表面(32)
   を有し、
   前記軸方向から見て、
   (i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第２磁石表面(22)とが成す第１角部(2b)と、前記第１非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)は、前記第１角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第１の磁石側面(23)とが成す第２角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、
   (ii)前記第２非磁性表面(32)と前記第２角部(2a)との間の最小距離(b2)は前記端部距離(a)以上であり、
   (iii)前記非磁性体の前記第１周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい、
   という関係を有する、界磁子。
2. 前記第１非磁性表面(31)は前記中心側に膨らむ湾曲形状を有する、請求項１に記載の界磁子。
3. 前記第２非磁性表面(32)は、前記外周面に近づくにしたがって、前記周方向において前記極中心に近づく、請求項１又は２に記載の界磁子。
4. 前記永久磁石(2)と前記非磁性体(3)とは二色成形により一体形成される、請求項１から３のいずれか一つに記載の界磁子。
5. 回転軸(P)を中心とした周方向に並んで設けられ、前記回転軸とは反対側に交互に異なる磁極面を向けて設けられる複数の永久磁石(2)と、前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)とを有する界磁子(5)と、
   前記回転軸を中心とした径方向でエアギャップを介して前記界磁子と対面する電機子(6)と
   を備える回転電機であって、
   前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、
   前記回転軸側に凸となる形状を有し、
   前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、
   前記磁石側面によって互いに連結される第１磁石表面(21)及び第２磁石表面(22)と
   を有し、
   前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、
   一の前記永久磁石に属する一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、
   前記磁極の極中心側に位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第１非磁性表面(31)と、
   前記磁極の極間側に位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第２非磁性表面(32)と
   を有し、
   前記軸方向から見て、
   (i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第２磁石表面(22)とが成す第１角部(2b)と、前記第１非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)、及び前記エアギャップ(g)の和は、前記第１角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第１の磁石側面(23)とが成す第２角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、
   (ii)前記第２非磁性表面(32)と前記第２角部(2a)との間の最小距離(b2)及び前記エアギャップ(g)の和は前記端部距離(a)以上であり、
   (iii)前記非磁性体の前記第１周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい、回転電機。

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