JP2014023275A - 界磁子、回転電機及び界磁子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】永久磁石の減磁耐力を向上しつつ、界磁磁束を向上できる界磁子を提供する。
【解決手段】永久磁石2は回転軸Pについての周方向に並んで配置され、回転軸Pとは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、当該磁極の極中心に対して略線対称である。界磁子用コア1には永久磁石2が埋設される。永久磁石2の各々は回転軸Pに平行な方向に沿って見て、周方向において両端を形成する一端面2a及び他端面2bを有し、一端面2aから他端面2bへと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、当該永久磁石2と界磁子用コア1の外周面10との間の、回転軸Pについての径方向における距離は、一端面2a及び他端面2b以外で最小値を採る。
【選択図】図1
【解決手段】永久磁石2は回転軸Pについての周方向に並んで配置され、回転軸Pとは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、当該磁極の極中心に対して略線対称である。界磁子用コア1には永久磁石2が埋設される。永久磁石2の各々は回転軸Pに平行な方向に沿って見て、周方向において両端を形成する一端面2a及び他端面2bを有し、一端面2aから他端面2bへと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、当該永久磁石2と界磁子用コア1の外周面10との間の、回転軸Pについての径方向における距離は、一端面2a及び他端面2b以外で最小値を採る。
【選択図】図1
Description
本発明は、界磁子、回転電機及び界磁子の製造方法に関し、特に永久磁石の形状に関する。
特許文献1にはブラシレスDCモータのロータについて記載されている。特許文献1ではいわゆる永久磁石埋め込み型のモータについて記載されており、当該ロータはロータコアとマグネットとを有する。ロータコアには第1スリットと第2スリットが形成され、これ第1スリットはロータコアの外周(以下「ロータ外周」と称す)に沿った円弧状に湾曲している。
第1スリットはその極間側の端がロータ外周に近接する、極中心の端がロータ外周から遠ざかる。第2スリットはロータ外周とは逆の円弧状に湾曲する。第2スリットの極中心側の端は、第1スリットの極中心側の端と繋がり、第2スリットの極間側の端はロータ外周面に近接する。これによって、トルク脈動の少ないモータを実現している。
また本発明に関連して特許文献2〜13が開示されている。
しかしながら特許文献1では、一つの界磁磁極を形成する二つのマグネットの一組の両端部はロータ外周に近接する。よってステータからこの両端部の各々に逆磁界が印加された場合に、この両端部において減磁が生じえる。減磁が生じるとロータからステータへの界磁磁束が低減する。
また特許文献1では上述のように、一つの界磁磁極を形成する二つのマグネットを、ロータ外周に沿う円弧とその逆円弧とを周方向で配置した非対称の形状とすることで、トルク脈動を低減する。しかしながら、界磁磁束の向上という観点で永久磁石の形状が考察されていない。
そこで本発明は、永久磁石の減磁耐力を向上しつつ、界磁磁束を向上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)についての周方向に並んで配置され、前記回転軸とは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、前記磁極の極中心に対して略線対称な複数の永久磁石(2)と、前記複数の永久磁石が埋設される界磁子用コア(1)とを備え、前記永久磁石の各々は前記回転軸に平行な方向に沿って見て、前記周方向において両端を形成する一端面(2a)及び他端面(2b)を有し、前記一端面から前記他端面へと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、当該永久磁石と前記界磁子用コアの外周面(10)との間の、前記回転軸についての径方向における距離は、前記一端面及び前記他端面以外で最小値(d2)を採る。
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、前記回転軸(P)に平行な方向に沿って見て、前記永久磁石(2)の各々は、3個以上の湾曲部分(21〜23,25〜29)を経由して前記一端面(2a)から前記他端面(2b)へと延在し、前記湾曲部分のうち前記一端面および前記他端面にそれぞれ最も近い第1及び第2の湾曲部分(21,23,25,29)は、第3の湾曲部分(23,26,28)とは反対側に湾曲し、前記第3の湾曲部分は前記外周面(10)側に凸となるように湾曲する。
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、前記永久磁石(2)の各々において、前記一端面(2a)上の点を始点とした当該永久磁石の延在方向の直線成分(D1)は、前記一端面側での前記磁極の極間において前記周方向に平行である又は前記極間における前記周方向に対して前記回転軸(P)側に傾斜する。
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、前記磁極の極間に設けられ、前記極間における前記径方向に沿って前記外周面へと延在する非磁性体(3)を更に備える。
本発明にかかる界磁子の第5の態様は、第4の態様にかかる界磁子であって、それぞれが異なる前記永久磁石(2)に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)は、前記非磁性体(3)を介して前記周方向で互いに対面する。
本発明にかかる界磁子の第6の態様は、第5の態様にかかる界磁子であって、前記非磁性体(3)のうち、前記永久磁石(2)によって前記周方向で挟まれる部分の前記周方向における幅(W1)は、前記外周面(10)側における部分の前記幅(W2)よりも狭い。
本発明にかかる界磁子の第7の態様は、第4の態様にかかる界磁子であって、それぞれが異なる前記永久磁石(2)に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)は、前記径方向において前記非磁性体(3)と対面する。
本発明にかかる界磁子の第8の態様は、第7の態様にかかる界磁子であって、前記非磁性体(3)のうち前記永久磁石(9)側の部分の前記周方向における幅(W3)は前記外周面(10)側における部分の前記幅(W2)よりも広い。
本発明にかかる界磁子の第9の態様は、第7又は第8の態様にかかる界磁子であって、それぞれが異なる前記永久磁石に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)と、前記非磁性体(3)との間に設けられ、前記周方向に磁極面を向ける第2永久磁石(6)を更に備え、前記第2永久磁石と前記外周面との間の前記径方向における距離(d11,d13)は、前記最小値(d2)よりも長く、前記周方向の一方側で前記第2永久磁石と隣り合う前記永久磁石が前記回転軸(P)と反対側に呈する磁極の極性は、前記第2永久磁石が前記周方向の前記一方側に呈する磁極の極性と等しい。
本発明にかかる界磁子の第10の態様は、第4から第9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)と前記外周面との間の前記径方向における最小距離は、前記非磁性体(3)と前記外周面(10)との間の前記径方向における最小距離よりも長い。
本発明にかかる界磁子の第11の態様は、第1から第10のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記外周面(10)は前記極中心において凹む。
本発明にかかる界磁子の第12の態様は、第1から第11のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記外周面(10)は、前記永久磁石(2)との距離が最も小さい位置において凹む。
本発明にかかる界磁子の第13の態様は、第2の態様にかかる界磁子であって、前記第1から前記第3の湾曲部分(21〜23)はいずれも円弧形状を有し、互いに別体である。
本発明にかかる界磁子の第14の態様は、第1から第12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)は、硬磁性体片と樹脂とを前記界磁子用コア(1)に形成された格納孔(11)に射出して成形されたボンド磁石である。
本発明にかかる回転電機の第1の態様は、第1から第14のいずれか一つの態様にかかる界磁子と、前記回転軸(P)とは反対側から前記界磁子とエアギャップを介して対面する電機子とを備え、前記電機子の巻線は集中巻きにより巻回される。
本発明にかかる界磁子の製造方法の第1の態様は、回転軸(P)についての周方向に並んで配置され、前記回転軸とは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、前記磁極の極中心に対して略線対称な複数の永久磁石(2)と、外周面と、前記複数の永久磁石が埋設される格納孔(12)と、前記磁極の極間に形成されて前記回転軸に対する径方向に沿って延在する空隙(3)とが形成された界磁子用コア(1)とを備え、前記永久磁石の各々は前記回転軸に平行な方向に沿って見て、前記周方向において両端を形成する一端面(2a)及び他端面(2b)を有し、前記一端面から前記他端面へと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、当該永久磁石と前記界磁子用コアの外周面(10)との間の、前記回転軸についての径方向における距離は、前記一端面及び前記他端面以外で最小値(d2)を採る、界磁子を製造する方法であって、前記格納孔へと硬磁性体(20)を格納する第1工程と、前記硬磁性体の着磁をサポートする着滋用永久磁石(4)を前記空隙に挿入する第2工程と、前記第1工程及び第2工程の実行後に、前記硬磁性体を着磁して前記永久磁石を形成する第3工程と、前記第3工程の実行後に、前記着滋用永久磁石を取り外す第4工程とを備える。
本発明にかかる界磁子の製造方法の第2の態様は、第1の態様にかかる界磁子の製造方法であって、前記硬磁性体は硬磁性体片と樹脂との混合物(20)であって、前記第1工程において前記混合物を前記格納孔(11)に射出して成形することで前記硬磁性体を前記格納孔に格納する。
本発明にかかる界磁子の第1の態様によれば、永久磁石が曲がって延在するので、磁石量を向上することができる。よって永久磁石による界磁磁束を向上することができる。しかも永久磁石と外周面との距離が一端面及び他端面以外で最小値を採るので、一端面及び他端面を外周面から比較的遠ざけることができる。したがって、永久磁石の一端面および他端面に印加される逆磁界の影響を抑制することができる。よって、減磁耐力を向上でき、界磁磁束を向上することができる。
本発明にかかる界磁子の第2の態様によれば、永久磁石の両端側の部分からの磁束が界磁磁束として機能しやすい。
本発明にかかる界磁子の第3の態様によれば、永久磁石の一端面側の部分からの磁束が磁気飽和の影響なく界磁磁束として機能しやすい。
本発明にかかる界磁子の第4の態様によれば、周方向で隣り合う永久磁石同士が磁気的に短絡することを抑制することができる。
本発明にかかる界磁子の第5の態様によれば、逆磁界による磁束(減磁磁束)を永久磁石同士の間に通しにくい。ひいては永久磁石の両端を通る減磁磁束を更に低減できる。
本発明にかかる界磁子の第6の態様によれば、永久磁石の周方向における存在範囲が広がるので、磁石量を向上できる。
本発明にかかる界磁子の第7の態様によれば、永久磁石の短絡を防止するために非磁性体が永久磁石の相互間に介在する必要がない。よって、周方向における永久磁石の存在範囲を広げることができる。よって永久磁石の磁石量を増大させることができる。
本発明にかかる界磁子の第8の態様によれば、非磁性体の外周面側で減磁磁束が通りやすくなるので、永久磁石の両端に減磁磁束が流れることを更に抑制できる。
本発明にかかる界磁子の第9の態様によれば、永久磁石のみが設けられた界磁子に比して、磁石量を増大することができる。
本発明にかかる界磁子の第10の態様によれば、q軸の磁路を確保できるので、q軸インダクタンスを向上できる。ひいてはリラクタンストルクを向上できる。
本発明にかかる界磁子の第11の態様によれば、いわゆるd軸インダクタンスを低減できる。q軸インダクタンスも低減するが、d軸インダクタンスはq軸インダクタンスよりも低下するので、リラクタンストルクを向上できる。
本発明にかかる界磁子の第12の態様によれば、永久磁石のうち外周面に最も近づく部分の減磁をより防止できる。
本発明にかかる界磁子の第13の態様によれば、円弧形状の磁石は既存であるので、簡単に永久磁石を構成できる。
本発明にかかる界磁子の第14の態様によれば、格納孔の形状に合わせて永久磁石を容易に成形できるので、永久磁石の形状的な制限を抑制できる。
本発明にかかる回転電機の第1の態様によれば、集中巻で巻回された巻線を有する回転電機においては、永久磁石が減磁しやすいので、本界磁子の利点が大きい。
本発明にかかる界磁子の製造方法の第1の態様によれば、着磁用永久磁石が挿入された後に硬磁性体が着磁されるので、硬磁性体を着磁しやすい。
本発明にかかる界磁子の製造方法の第2の態様によれば、格納孔が複雑な形状を有していても、その形状に合わせて永久磁石を形成できる。
図1に例示するように、本界磁子は界磁子用コア1と複数の永久磁石2とを備える。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。
複数の永久磁石2は周方向におい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。また永久磁石2は当該磁極の周方向における中心に対して略線対称である。これらの永久磁石2の形状については後に述べる。
図1の例示では、6つの永久磁石2が示されている。つまり6極の界磁子が示されている。ただし界磁子の極数は6に限らず、任意の偶数であってもよい。
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を中心とした円柱状の形状を有する。上述の永久磁石2はこの界磁子用コア1に埋設される。より詳細には界磁子用コア1に磁石格納孔11が形成され、この磁石格納孔11に永久磁石2が格納される。磁石格納孔11は永久磁石2の形状(後述)と略等しい形状を有する。つまり本界磁子はいわゆる永久磁石埋め込み型の界磁子である。このような永久磁石2によって界磁子用コア1の外周面10には複数の磁極面が形成される。
以下では界磁子用コア1の磁極面の周方向における中心を磁極中心とも呼び、磁極面の周方向における境界を極間とも呼ぶ。
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12が設けられ、このシャフト貫挿孔12に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12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12は不要である。
このような界磁子(より具体的には外周面10)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。界磁子は電機子へと界磁磁束を供給し、電機子は例えばインバータからの電圧を入力することで界磁子へと回転磁界を印加する。界磁子は回転磁界に応じて電機子に対して相対的に回転する。図1の例示では界磁子は回転子として機能する。
図1の例示では、界磁子用コア1にはカシメピン用孔13が形成される。カシメピン用孔13は軸方向において界磁子用コア1を貫通する。このカシメピン用孔13にはカシメピンが挿入され、当該カシメピンは例えば端板と界磁子用コア1とを挟んで固定する。或いは界磁子用コア1が軸方向に積層される複数の電磁鋼板を有する場合には、当該カシメピンはこれらの電磁鋼板の一組を軸方向両側から挟んで固定する。このカシメピン用孔13は永久磁石2よりも回転軸P側に設けられることが望ましい。永久磁石2から外周面10へと向かう磁束に影響を与えにくいからである。これによって界磁子の磁気的な特性劣化を抑制することができる。永久磁石2よりも回転軸P側であれば、カシメピン用孔13は極中心に設けられてもよく、さらに図1に例示するように複数のカシメピン用孔13が回転対称となる複数の位置に設けられてもよい。なおカシメピン用孔13は必須要件ではなく、他の方法で端板と界磁子用コア1とが互いに固定されても良い。或いは他の方法で複数の電磁鋼板が相互に固定されてもよい。
図1の例示では非磁性体3が設けられているものの、非磁性体3については後に詳述する。
<永久磁石の形状>
各永久磁石2は、軸方向に見て、周方向において両端を形成する一端面2a及び他端面2bを有し、一端面2aから他端面2bへと、曲がり方向を異ならせて複数回曲がって延在する。例えば図2を参照して、永久磁石2は軸方向に見て3個以上の湾曲部分を有し、一端面2aから他端面2bへとこれらの湾曲部分を経由して延在する。なお図2の例示では図示を容易にするために界磁子のうち一つの磁極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。
各永久磁石2は、軸方向に見て、周方向において両端を形成する一端面2a及び他端面2bを有し、一端面2aから他端面2bへと、曲がり方向を異ならせて複数回曲がって延在する。例えば図2を参照して、永久磁石2は軸方向に見て3個以上の湾曲部分を有し、一端面2aから他端面2bへとこれらの湾曲部分を経由して延在する。なお図2の例示では図示を容易にするために界磁子のうち一つの磁極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。
図2の例示では永久磁石2は3個の湾曲部分21〜23を有する。永久磁石2は一端面2aから他端面2bへと湾曲部分21〜23をこの順で経由して延在する。湾曲部分22は外周面10側(回転軸Pとは反対側、以下同様)に凸となるように湾曲する。図2の例示では、湾曲部分22は例えば円弧形状を有しており、その中心Q2は湾曲部分22に対して回転軸P側に位置する。また図2の例示では湾曲部分22の中心角は例えば180度以上、270度以下である。
それぞれ一端面2a及び他端面2bに最も近い湾曲部分21,23の各々は、湾曲部分22とは反対側に湾曲する。図2の例示では、湾曲部分21,23は例えば円弧形状を有している。湾曲部分21の中心Q1は湾曲部分21に対して外周面10側に位置し、湾曲部分23の中心Q3は湾曲部分23に対して外周面10側に位置する。また図2の例示では、湾曲部分21,23の中心角は例えば90度以下である。
このような永久磁石2の一端面2aから他端面2bへの延在経路において、まず湾曲部分21において左側に曲がって延在し、次に湾曲部分22において右に曲がって延在し、最後に湾曲部分23において左に曲がって他端面2bに至る。なおここでは、一端面2aは同じ永久磁石2に属する他端面2bに対して時計周りと逆方向に位置する。
なおこのような永久磁石2の形状は別の表現で説明することもできる。例えば図3を参照して、永久磁石2の各位置での一端面2aから他端面2bへの延在方向(直線成分)を示すベクトルを用いて説明することもできる。図3では一の永久磁石2のみが示されている。また図3には湾曲部分21における所定の位置P3,P4におけるベクトルD3,D4と、湾曲部分22における所定の位置P5,P6におけるベクトルD5,D6と、湾曲部分23における所定の位置P7,P8におけるベクトルD7,D8とが示されている。位置P4,P6,P8は永久磁石2の延在経路においてそれぞれ位置P3,P5,P7よりも他端面2b側に位置する。ベクトルD3〜D8はその始点において永久磁石2の延在経路に接し、一端面2aから他端面2bへと向かう方向を指す。
この永久磁石2の形状によれば、ベクトルD3に対するベクトルD4の外積(D3×D4)の方向は図4に例示するように紙面手前側を指す。またベクトルD5に対するベクトルD6の外積(D5×D6)の方向は図4に例示するように紙面奥側を指し、同様にベクトルD7に対するベクトルD8の外積(D7×D8)は紙面手前側を指す。
つまり本実施の形態にかかる永久磁石2は次の条件を満足する。第1に、軸方向にみて永久磁石2の各位置における延在方向を示すベクトルは、一端面2aから他端面2bへと向かうにしたがって変化する。第2に、当該ベクトルが変化する直前のベクトルに対するその変化の直後のベクトルの外積の方向は、一端面2aから他端面2bへと向かうにしたがって複数回切り替わる。図3の例示では、当該外積の方向は一端面2aから他端面2bへと向かうにしたがって、まず紙面手前側から紙面奥側に切り替わり、再び紙面手前側に切り替わる(図4も参照)。つまり当該外積の方向は2回切り替わる。
また永久磁石2の形状を曲げ角度を用いて次のように表現することもできる。ここでいう曲げ角度とは、例えばベクトルD3を基準としたベクトルD3,D4の間の角度a34、ベクトルD5を基準としたベクトルD5,D6の間の角度a56、及びベクトルD7を基準としたベクトルD7,D8の間の角度a78である。反時計回り方向を正と定義すると、曲げ角度a34,a78は正であり、間が角度a56は負である。即ち、永久磁石2は一端面2aから他端面2bへと、曲げ角度の極性を異ならせて複数回曲がって延在する、とも表現できる。図3の例示では、当該曲がり角度の極性は一端面2aから他端面2bへと向かうにしたがって、まず正から負へ切り替わり、再び正に切り替わる(図4も参照)。
以上のように永久磁石2は例えば蛇行した形状を有する。
また図1を参照して、永久磁石2と外周面10との間の径方向における距離は一端面2a及び他端面2b以外で最小値を採る。図1の例示では、当該距離はまず一端面2aから極中心に向かうにしたがって低減し、極中心から他端面2bに向かうにしたがって増大する。言い換えれば、一端面2aでの永久磁石2と外周面10との間の径方向における距離d1は、永久磁石2の周方向における中央での距離d2よりも長い。同様に、他端面2bでの永久磁石2と外周面10との間の径方向における距離d3は距離d2よりも長い。
このような界磁子によれば、上述のように永久磁石2は一端面2aから他端面2bへと曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在するので、その延在長を長くすることができる。したがって永久磁石2の磁石面積(外周面10側の表面積)を増大させることができる。これによって界磁子からの界磁磁束を増大させることができる。
しかも、上述のように永久磁石2と外周面10との間の距離が一端面2aおよび他端面2b以外で最小値を採る。したがって電機子によって永久磁石2に印加される逆磁界(以下、減磁界とも呼ぶ)による磁束MF(図2も参照)は一端面2a側の部分に流れにくい。これは、外周面10から比較的に遠い位置に一端面2aが設けられるからである。逆磁界による磁束MFは永久磁石2に減磁が生じさせ得るところ、本界磁子によれば永久磁石2の一端面2a側の部分の減磁耐力を向上することができる。他端面2b側の部分についても同様である。
なお電機子の巻線が集中巻により巻回される回転電機に、本界磁子を採用することが望ましい。このような回転電機においては永久磁石の両端に印加される逆磁界が高く、減磁を招きやすいからである。言い換えれば、減磁耐力を向上できる本界磁子の利点が効果的に発揮される。
以下に本界磁子について更に説明する。なお本願の趣旨を逸脱しない範囲で後述の構造を任意に組み合わせて界磁子を形成しても構わない。
<永久磁石の湾曲>
図2の例示では、永久磁石2は複数の湾曲部分を有している。ただし永久磁石2は必ずしも湾曲部分によってのみ構成される必要はなく、例えば湾曲部分21〜23の相互間において平坦部分を有していても良い。
図2の例示では、永久磁石2は複数の湾曲部分を有している。ただし永久磁石2は必ずしも湾曲部分によってのみ構成される必要はなく、例えば湾曲部分21〜23の相互間において平坦部分を有していても良い。
或いは、永久磁石2は互いに延在方向が異なる複数の平坦部分のみを有し、一端面2aから他端面2bへとこれらの平坦部分を経由して延在しても良い。例えば永久磁石2は軸方向に見てW字形状を有してもよい。このような永久磁石2は例えば自身の周方向における中央において外周面10側に凸となるように配置される。
ただし永久磁石2が平坦部分のみを経由して延在する構造よりも、湾曲部分を経由して延在する構造の方が、永久磁石2の延在長が長い。よって磁石表面を拡大するという観点では、永久磁石2は湾曲部分を有することが望ましい。なお、永久磁石2を得るための着磁方向(磁場配向)は、それぞれの部分の円弧の焦点に向かうラジアル配向が望ましい。さらに、磁石巾が同一であれば、磁極面に垂直な方向が望ましい。着磁を行う際、最も着磁されやすい方法だからである。
<永久磁石の両端部分の傾斜>
図2の例示では、湾曲部分のうち両端に位置する湾曲部分21,23は、外周面10側に凸となる湾曲部分22と反対側に湾曲する。したがって、湾曲部分21,23から発生する磁束が有効に界磁磁束として機能しやすい。この点について図5の永久磁石2’と比較して説明する。永久磁石2’では、周方向における両端部分が湾曲しているものの、その曲率の中心は永久磁石2の円弧に対して内周側に位置する。つまり永久磁石2’の両端部分は永久磁石2の湾曲部分21,23とは反対側に湾曲する。
図2の例示では、湾曲部分のうち両端に位置する湾曲部分21,23は、外周面10側に凸となる湾曲部分22と反対側に湾曲する。したがって、湾曲部分21,23から発生する磁束が有効に界磁磁束として機能しやすい。この点について図5の永久磁石2’と比較して説明する。永久磁石2’では、周方向における両端部分が湾曲しているものの、その曲率の中心は永久磁石2の円弧に対して内周側に位置する。つまり永久磁石2’の両端部分は永久磁石2の湾曲部分21,23とは反対側に湾曲する。
そして永久磁石2’が例えば自身が延在する方向に対して略垂直な方向に着磁されていれば、永久磁石2’の両端部分からの磁束は略周方向に沿って発生する。したがって、この磁束は界磁磁束として機能しにくい。一方で、図2の永久磁石2の一端面2a側及び他端面2b側の部分からの磁束は、永久磁石2’の両端部分からの磁束に比べて外周面10側に向かう。したがって、永久磁石2の一端面2a側及び他端面2b側の部分からの磁束は永久磁石2’の両端部分からの磁束に比して界磁磁束として機能しやすい。
また図2の例示では、一端面2a上の点を始点とした当該永久磁石2の延在方向の直線成分(ベクトル)D1が、当該一端面2a側の極間における周方向に略平行である。しかも湾曲部分21が、外周面10側に凸となる湾曲部分22と反対側に湾曲している。これは次の点でも望ましい。即ち減磁磁束(例えば磁束MF)は回転軸P側に凸となり極間において略周方向に沿う経路に沿って流れるので、仮に減磁磁束が湾曲部分21の近くを流れる場合であっても、この減磁磁束の流れは湾曲部分21の形状に沿い易い。したがって、減磁磁束が一端面2a側で永久磁石2を通過しにくく、更に減磁耐力を向上できる。また、直線成分D1及び非磁性体3によって外周側で形成される角度が鋭角になる構造(つまり図5の永久磁石2’)では、周方向の端側において永久磁石2’と非磁性体3の間のコアが狭くなり、磁気飽和により十分に当該端付近の磁石の磁束を利用できない。
なおこの観点では、湾曲部分21は図2の例示とは異なって直線成分D1が極間における周方向に対して外周面10側に傾斜していてもよい。例えば図2の例示において湾曲部分21の中心角が45度程度であってもよい。これによっても減磁磁束は湾曲部分21に沿って滑らかに流れ、永久磁石2の一端面2a側の部分を通過しにくいからである。湾曲部分23についても同様である。
一方で、永久磁石2の一端面2a側及び他端面2b側の部分からの磁束を界磁磁束として有効に機能させるという観点では、直線成分D1は次で説明する範囲にあってもよい。即ち、図6を参照して、一端面2a上の点を始点とした当該永久磁石2の延在方向の直線成分(ベクトル)D1が、一端面2a側での極間における周方向に対して回転軸P側に傾斜していてもよい。これによって、湾曲部分21のうち一端面2aに近い位置からでも、外周面10へ向かう磁束は極中心側に流れるからである。他端面2bにおける直線成分D2についても同様である。直線成分D2は、他端面2b上の点を始点とした当該永久磁石2の延在方向の直線成分である。
<永久磁石の曲がり回数>
図1,2の例示では、永久磁石2は一端面2aから他端面2bへと曲がり方向を2回異ならせて延在している。しかしながら永久磁石2はこれに限らず、曲がり方向を複数回異ならせればよい。例えば永久磁石2が軸方向に見てW字形状を有する場合には、永久磁石2は曲がり方向を3回異ならせて延在する。また他の例として、図7に例示する永久磁石2は湾曲部分25〜29を備え、一端面2aから他端面2bへと湾曲部分25〜29をこの順で経由して延在する。湾曲部分26,28は外周面10側に凸となるように湾曲し、これらの間に位置する湾曲部分27は回転軸P側に凸となるように湾曲する。一端面2a側の湾曲部分25及び他端面2b側の湾曲部分29は、湾曲部分26,28とは反対側に湾曲する。このような永久磁石2は、一端面2aから他端面2bへと曲がり方向を4回異ならせて延在する。
図1,2の例示では、永久磁石2は一端面2aから他端面2bへと曲がり方向を2回異ならせて延在している。しかしながら永久磁石2はこれに限らず、曲がり方向を複数回異ならせればよい。例えば永久磁石2が軸方向に見てW字形状を有する場合には、永久磁石2は曲がり方向を3回異ならせて延在する。また他の例として、図7に例示する永久磁石2は湾曲部分25〜29を備え、一端面2aから他端面2bへと湾曲部分25〜29をこの順で経由して延在する。湾曲部分26,28は外周面10側に凸となるように湾曲し、これらの間に位置する湾曲部分27は回転軸P側に凸となるように湾曲する。一端面2a側の湾曲部分25及び他端面2b側の湾曲部分29は、湾曲部分26,28とは反対側に湾曲する。このような永久磁石2は、一端面2aから他端面2bへと曲がり方向を4回異ならせて延在する。
図7の永久磁石2は図1,2の永久磁石2に比して磁石表面積を向上することができ、ひいては界磁磁束を増大できる。曲がり方向を異ならせる回数が多いほど、永久磁石2の延在長を長くすることができるからである。
<永久磁石の分割>
図1,2,6の例示では、一つの永久磁石2が一つの磁極を形成している。しかしながら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の各々が複数の永久磁石によって形成されてもよい。
図1,2,6の例示では、一つの永久磁石2が一つの磁極を形成している。しかしながら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の各々が複数の永久磁石によって形成されてもよい。
例えば図8の例示では、一つの永久磁石2が3つの永久磁石24によって形成されている。図8の例示では、3つの永久磁石24はそれぞれ湾曲部分21〜23に対応する形状を有する。言い換えれば湾曲部分21〜23は互いに別体である。この場合であっても本実施の形態の効果を奏する。
また湾曲部分21〜23はそれぞれ円弧に沿う形状を有していることが望ましい。このような円弧形状の永久磁石24は従来から広く使用されているので、容易に入手可能だからである。そしてこれらの永久磁石24を適宜に組み合わせて永久磁石2を形成することができるので、容易に永久磁石2を形成することができる。
また各湾曲部分21〜23の着磁方向は例えば自身の中心Q1〜Q3を中心とした径方向であってもよい。このような永久磁石24は比較的安価に入手可能である。
なお図8の例示では永久磁石24が互いに接しているものの、互いに離間していても構わない。この場合、永久磁石24の相互間に界磁子用コア1の一部が介在してもよい。ただしその一部は幅が薄く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24の外周面10側の表面と回転軸P側の表面との間の当該一部を介した磁気的な短絡を抑制できる。
<永久磁石の材質>
永久磁石2の材質は任意であるものの、例えばボンド磁石であってもよい。ボンド磁石は、例えば硬磁性体片(粉状を含む)と樹脂との混合物を磁石格納孔11に射出成形し、これを着磁することで形成される。これによれば、磁石格納孔11の形状に合わせて永久磁石2を容易に形成できるので、永久磁石2の形状的な制限を抑制することができる。
永久磁石2の材質は任意であるものの、例えばボンド磁石であってもよい。ボンド磁石は、例えば硬磁性体片(粉状を含む)と樹脂との混合物を磁石格納孔11に射出成形し、これを着磁することで形成される。これによれば、磁石格納孔11の形状に合わせて永久磁石2を容易に形成できるので、永久磁石2の形状的な制限を抑制することができる。
<非磁性体>
図1,2の例示では界磁子用コア1には非磁性体3が設けられる。非磁性体3は極間において外周面10側へと径方向に沿って延在する。例えば非磁性体3は軸方向に見て径方向に長い長尺形状を有している。非磁性体3は例えば樹脂または非磁性金属などである。或いは非磁性体3は空隙であってもよい。この場合、界磁子用コア1に形成される孔自体が非磁性体3として機能する。
図1,2の例示では界磁子用コア1には非磁性体3が設けられる。非磁性体3は極間において外周面10側へと径方向に沿って延在する。例えば非磁性体3は軸方向に見て径方向に長い長尺形状を有している。非磁性体3は例えば樹脂または非磁性金属などである。或いは非磁性体3は空隙であってもよい。この場合、界磁子用コア1に形成される孔自体が非磁性体3として機能する。
このような非磁性体3によって、周方向で隣り合う永久磁石2の間の磁気的な短絡を抑制することができる。ただし非磁性体3が存在することは永久磁石の減磁耐力を向上させることの必須要件ではない。また、非磁性体3が存在しないことが、永久磁石が湾曲することによる界磁磁束の増大それ自体を妨げるものではない。
図1,2の例示では、非磁性体3と外周面10との間には界磁子用コア1の一部(連結部14)が介在する。連結部14は、界磁子用コア1のうち永久磁石2に対して外周面10側のコア同士を周方向で連結する。これによって、たとえ非磁性体3が空隙によって形成された場合であっても、界磁子用コア1の強度を向上することができる。
連結部14は径方向における幅が薄く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、周方向で隣り合う永久磁石2の当該連結部14を介した磁気的な短絡を抑制できる。
ただし必ずしも非磁性体3と外周面10との間に界磁子用コア1の一部が介在する必要はない。例えば図9に例示するように、非磁性体3が空隙であれば、非磁性体3は外周面10側で開口していてもよい。この場合であっても、周方向で隣り合う永久磁石2が磁気的に短絡することを防止できるからである。また非磁性体3が固体であってもよく、この場合、非磁性体3は外周面10側で露出する。
<非磁性体と永久磁石の両端部分との位置関係>
図2,9の例示では、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bは、非磁性体3を介して周方向で互いに対面している。つまり当該一端面2aと当該他端面2bとの間に非磁性体3が介在する。この非磁性体3によって当該一端面2aと当該他端面2bとの間の磁気抵抗を高めることができるので、逆磁界による減磁磁束は当該一端面2aと当該他端面2bとの間を通りにくい。したがって減磁磁束は永久磁石2の一端面2a側の部分も他端面2b側の部分も通りにくい。したがって永久磁石2の両端の減磁耐力を更に向上できる。
図2,9の例示では、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bは、非磁性体3を介して周方向で互いに対面している。つまり当該一端面2aと当該他端面2bとの間に非磁性体3が介在する。この非磁性体3によって当該一端面2aと当該他端面2bとの間の磁気抵抗を高めることができるので、逆磁界による減磁磁束は当該一端面2aと当該他端面2bとの間を通りにくい。したがって減磁磁束は永久磁石2の一端面2a側の部分も他端面2b側の部分も通りにくい。したがって永久磁石2の両端の減磁耐力を更に向上できる。
図2,9の例示では、当該一端面2aと非磁性体3との間には界磁子用コア1の一部15が介在している。この一部15は、界磁子用コア1のうち永久磁石2に対して外周面10側のコア部と回転軸P側のコア部とを連結する連結部として機能する。この連結部は周方向における幅が薄く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の外周面10側の表面と回転軸P側の表面との間の当該連結部を介した磁気的な短絡を抑制できる。
図10の例示においても、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bは非磁性体3を介して互いに対面する。ただし図10の例示では、非磁性体3のうち永久磁石2によって周方向で挟まれる部分の周方向における幅W1が、外周面10側における部分の幅W2よりも狭い。例えば非磁性体3は、いずれも径方向に長い2つの第1および第2長尺部分が径方向において互いに連結された形状を有する。回転軸P側の第1の長尺部分の周方向における幅W1は外周面10側の第2の長尺部分の周方向における幅W2よりも狭い。また一端面2aは非磁性体3の第2の長尺部分の側面と同一または、より極中心側に位置しても構わない。一端面2a付近の永久磁石2の磁束を、第2の長尺部分が邪魔をしないからである。
このような非磁性体3によれば、図2,9の非磁性体3と比較して、永久磁石2の周方向における存在範囲を拡大させることができる。したがって、永久磁石2の磁石表面積を向上することができ、界磁磁束を増大することができる。
なお図7の例示では、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bは、非磁性体3を介さずに周方向で互いに対面する。これにより、永久磁石2の周方向における存在領域を拡大することができ、磁石表面積を拡大することができる。
また図7の例示において周方向で永久磁石2が周方向で互いに接していても構わない。この場合、永久磁石の外側のコアと内側のコアは別の場所で連結させる必要がある。
図7の例示では非磁性体3は、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う湾曲部分25,29の一部と径方向で対面する。また非磁性体3の回転軸P側の表面は軸方向にみて湾曲部分25,29に沿う形状を有している。これによって、非磁性体3と湾曲部分25,29の各々との間のコア部16を、その幅が薄く容易に磁気飽和する薄肉部で形成しやすい。これによって、周方向で隣り合う永久磁石2の間の当該コア部を介した磁気的な短絡、及び永久磁石2の外周面10側の表面と回転軸P側の表面との間の当該コア部を介した短絡を防止できる。
図11,12の例示では、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bは、非磁性体3と径方向で対面する。図11,12の例示では周方向で隣り合う永久磁石2の回転軸P側の表面は、極間において周方向で対面する。しかしながら、回転軸P側の表面からの磁束は界磁磁束としては重要ではないので、隣り合う永久磁石2との間で短絡しても構わない。したがって図11,12のように非磁性体3が永久磁石2の周方向における相互間に介在する必要がない。よって周方向における永久磁石2の存在範囲を広げることができ、永久磁石2の磁石表面積を拡大することができる。
また図12の例示では、非磁性体3と一端面2aとの間や、非磁性体3と他端面2bとの間には界磁子用コア1の一部17が介在している。一部17は、その幅が薄く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、周方向で隣り合う永久磁石2の外周面10側の表面同士の間の一部17を介した磁気的な短絡、永久磁石2の外周面10側の表面と回転軸P側の表面との間の一部17を介した短絡を抑制できる。
また図12の例示では、非磁性体3のうち、回転軸P側の部分の周方向における幅W3は外周面10側の部分の周方向における幅W2よりも広い。例えば非磁性体3は周方向における幅が一定の第1等幅部分と、第1等幅部分と径方向で隣接し回転軸Pに近づくにつれて幅が広がる拡大部分と、第1等幅部分とは反対側で拡大部分と径方向で連続し幅が一定の第2等幅部分とを有している。
このような構造によれば、減磁磁束が非磁性体3を外周面10側で通りやすくなるので、永久磁石2の一端面2a側の部分及び他端面2b側の部分に減磁磁束が流れることを更に抑制できる。第1等幅部分と第2等幅部分とは径方向に不連続であって両者の間に界磁子用コア1の一部が存在してもよい。その場合、磁極同士の磁気的短絡を防ぐため、当該一部はその径方向の寸法が薄く、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。
<第2永久磁石>
図13に例示する界磁子は図11,12の界磁子と比較して第2永久磁石6を更に有する。第2永久磁石6は、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bの一組と、非磁性体3との間に設けられる。すなわち第2永久磁石6は極間に設けられる。図13の例示では、第2永久磁石6は軸方向にみて例えば長方形の形状を有しており、その一辺が極間における周方向に沿う姿勢で配置される。
図13に例示する界磁子は図11,12の界磁子と比較して第2永久磁石6を更に有する。第2永久磁石6は、それぞれが異なる永久磁石2に属して周方向で隣り合う一端面2a及び他端面2bの一組と、非磁性体3との間に設けられる。すなわち第2永久磁石6は極間に設けられる。図13の例示では、第2永久磁石6は軸方向にみて例えば長方形の形状を有しており、その一辺が極間における周方向に沿う姿勢で配置される。
第2永久磁石6は周方向において磁極を呈する。より詳細には、第2永久磁石6が周方向の一方側に呈する磁極の極性は、周方向の一方側で当該第2永久磁石6と隣り合う永久磁石2が外周面10側に呈する磁極の極性と等しい。これによって第2永久磁石6からの磁束を界磁磁束として機能させることができる。
外周面10と第2永久磁石6との間の径方向における最小距離d11は、外周面10と永久磁石2との間の径方向における最小の距離d2よりも長い。これにより、図1を参照して説明した永久磁石2の両端部における減磁磁束の低減と同様の理由によって、第2永久磁石6を流れる減磁磁束を低減することができる。
なお図13の界磁子は、図12の永久磁石2をその一端面2a側及び他端面2b側で外周面10へと径方向に沿って延長した界磁子(図14)と、磁気的にはほぼ等価である。しかるにこのような形状の製造は比較的困難である。一方で図13の界磁子によれば、第2永久磁石6は複雑な形状を有する必要はないので、製造が比較的容易である。
なお製造の容易さという観点において、例えば図14の永久磁石2のうち極間で径方向に延在する部分211,231を、他の部分と別体で形成してもよい。このような部分221,231は平板状の永久磁石によって形成できる。平板状の永久磁石は従来から広く用いられており容易に入手可能であるので、製造を容易にできる。しかしながら、部分211,231は互いに別体である。一方で図13の第2永久磁石6は互いに部分211,231に相当するところ、第2永久磁石6を単一の永久磁石で形成することができる。したがって部品点数を低減して製造コストを低減することができる。
<外周面側における非磁性体と永久磁石との位置関係>
例えば図1を参照して、外周面10と永久磁石2との径方向における最小の距離d2は、外周面10と非磁性体3との間の径方向における距離d4(連結部14の径方向における幅)よりも長いことが望ましい。これは次の理由による。即ち、界磁子用コア1のうち永久磁石2の外周面10側のコア部はq軸の磁路として機能する。本界磁子によれば、距離d2が比較的長いので、q軸のインダクタンスを向上することができる。これによってリラクタンストルクを向上することができる。
例えば図1を参照して、外周面10と永久磁石2との径方向における最小の距離d2は、外周面10と非磁性体3との間の径方向における距離d4(連結部14の径方向における幅)よりも長いことが望ましい。これは次の理由による。即ち、界磁子用コア1のうち永久磁石2の外周面10側のコア部はq軸の磁路として機能する。本界磁子によれば、距離d2が比較的長いので、q軸のインダクタンスを向上することができる。これによってリラクタンストルクを向上することができる。
<外周面>
図15の例示では、外周面10は軸方向にみて極中心において凹んでも構わない。言い換えれば、外周面10には極中心において溝が形成されてもよい。これによってリラクタンストルクを向上することができる。以下にその理由について説明する。
図15の例示では、外周面10は軸方向にみて極中心において凹んでも構わない。言い換えれば、外周面10には極中心において溝が形成されてもよい。これによってリラクタンストルクを向上することができる。以下にその理由について説明する。
外周面10が極中心で凹んでいるので、極中心におけるエアギャップが他の位置におけるエアギャップよりも増大する。これによって、d軸のインダクタンスは低減する。一方で界磁子用コア1のうち永久磁石2の外周面10側のコア部の、径方向における幅も低減するので、これに伴ってq軸のインダクタンスも低減する。しかるにd軸のインダクタンスの低減量はq軸のインダクタンスの低減量よりも大きい。よってq軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差に相当するリラクタンストルクは増大する。さらに、減磁界が、永久磁石2の外周面に最も近い部分を通りにくくなり、より減磁に強くなる。なお、減磁の観点では、外周面10は極中心で凹む必要はなく、永久磁石2との距離が最も小さくなる位置で凹んでいれば良い。例えば図7の界磁子では、湾曲部分26,28が外周面10に最も近くなる2つの位置で外周面10が凹んでいればよい。なお外周面10がこれら2つの位置に渡って凹んでいても良い。言い換えれば、外周面10は当該2つの位置を含んだ幅で凹んでいてもよい。この場合、外周面10は極中心においても凹む。
<界磁子の製造方法>
界磁子の製造方法について説明する。ここでは非磁性体3は空隙である。よって界磁子用コア1には非磁性体3が形成される空隙(孔)と、永久磁石2が格納される磁石格納孔11とが形成される。このような界磁子用コア1は任意の方法によって製造されればよく、例えば磁石格納孔11と孔とが形成された電磁鋼板を、軸方向に積層することで製造されてもよい。また例えば圧縮成型によって圧粉磁心で形成されてもよい。
界磁子の製造方法について説明する。ここでは非磁性体3は空隙である。よって界磁子用コア1には非磁性体3が形成される空隙(孔)と、永久磁石2が格納される磁石格納孔11とが形成される。このような界磁子用コア1は任意の方法によって製造されればよく、例えば磁石格納孔11と孔とが形成された電磁鋼板を、軸方向に積層することで製造されてもよい。また例えば圧縮成型によって圧粉磁心で形成されてもよい。
次に図16,17も参照して、ステップS1にて界磁子用コア1の磁石格納孔11に硬磁性体20を格納する。次にステップS2にて硬磁性体20の着磁をサポートする着磁用磁石4を、非磁性体3が形成される空隙に格納する。この着磁用磁石4は例えば永久磁石であって、周方向に磁極面4N,4Sを向ける姿勢で当該孔に格納される。また着磁用磁石4のうち周方向で隣り合う二者は、互いに同磁極性の磁極を向け合う。図17の例示では、二つの着磁用磁石4が示されており、これらが磁極面4Nを向けて対向する。これにより、硬磁性体20にはその両側の着磁用磁石4から同極性の磁界が印加される。なおステップS1,S2の実行順序は任意であり、互いに並行して実行されてもよい。
次に、ステップS3にて硬磁性体20及び着磁用磁石4が格納された状態で、所定の着磁器5を用いて硬磁性体20を着磁する。着磁器5は着磁用磁石4と同極性の着磁用磁界を硬磁性体20に印加するように配置される。これによって硬磁性体20が着磁されて永久磁石2が形成される。もちろん着磁用磁石4は永久磁石ではなく、電磁石であってもよい。
そして硬磁性体20が十分に着磁された後に、ステップS4にて着磁用磁石4を界磁子用コア1から取り外す。
このような界磁子の製造方法によれば、着磁用磁石4が挿入された後に硬磁性体20が着磁されるので、着磁器5と着磁用磁石4とによって硬磁性体20を着磁できる。よって硬磁性体20を着磁しやすい。
なおここでは図1の界磁子を例に挙げて説明しているものの、上述した界磁子に対して本製造方法を用いることができる。
また硬磁性体20は硬磁性体片と樹脂との混合物であってもよい。この場合、ステップS1にて、磁石格納孔11に当該混合物を射出して成形することで、硬磁性体20を磁石格納孔11に格納することができる。この場合、磁石格納孔11が複雑な形状を有していても、その形状に合わせて永久磁石2を容易に形成することができる。また、着磁器5を金型に組み込んで、その中に界磁子コアをいれ、磁石孔に磁石を射出成形しても良い。この場合、磁石の射出成形と同時に着磁ができる。
1 界磁子用コア
2 永久磁石
2a 一端面
2b 他端面
3 非磁性体
10 外周面
21〜23 湾曲部分
P 回転軸
2 永久磁石
2a 一端面
2b 他端面
3 非磁性体
10 外周面
21〜23 湾曲部分
P 回転軸
Claims (17)
- 回転軸(P)についての周方向に並んで配置され、前記回転軸とは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、前記磁極の極中心に対して略線対称な複数の永久磁石(2)と、
前記複数の永久磁石が埋設される界磁子用コア(1)と
を備え、
前記永久磁石の各々は前記回転軸に平行な方向に沿って見て、
前記周方向において両端を形成する一端面(2a)及び他端面(2b)を有し、
前記一端面から前記他端面へと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、
当該永久磁石と前記界磁子用コアの外周面(10)との間の、前記回転軸についての径方向における距離は、前記一端面及び前記他端面以外で最小値(d2)を採る、界磁子。 - 前記回転軸(P)に平行な方向に沿って見て、
前記永久磁石(2)の各々は、3個以上の湾曲部分(21〜23,25〜29)を経由して前記一端面(2a)から前記他端面(2b)へと延在し、
前記湾曲部分のうち前記一端面および前記他端面にそれぞれ最も近い第1及び第2の湾曲部分(21,23,25,29)は、第3の湾曲部分(23,26,28)とは反対側に湾曲し、前記第3の湾曲部分は前記外周面(10)側に凸となるように湾曲する、請求項1に記載の界磁子。 - 前記永久磁石(2)の各々において、前記一端面(2a)上の点を始点とした当該永久磁石の延在方向の直線成分(D1)は、前記一端面側での前記磁極の極間において前記周方向に平行である又は前記極間における前記周方向に対して前記回転軸(P)側に傾斜する、請求項1又は2に記載の界磁子。
- 前記磁極の極間に設けられ、前記極間における前記径方向に沿って前記外周面へと延在する非磁性体(3)を更に備える、請求項1から3のいずれか一つに記載の界磁子。
- それぞれが異なる前記永久磁石(2)に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)は、前記非磁性体(3)を介して前記周方向で互いに対面する、請求項4に記載の界磁子。
- 前記非磁性体(3)のうち、前記永久磁石(2)によって前記周方向で挟まれる部分の前記周方向における幅(W1)は、前記外周面(10)側における部分の前記幅(W2)よりも狭い、請求項5に記載の界磁子。
- それぞれが異なる前記永久磁石(2)に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)は、前記径方向において前記非磁性体(3)と対面する、請求項4に記載の界磁子。
- 前記非磁性体(3)のうち前記永久磁石(2)側の部分の前記周方向における幅(W3)は前記外周面(10)側における部分の前記幅(W2)よりも広い、請求項7に記載の界磁子。
- それぞれが異なる前記永久磁石に属して前記周方向で隣り合う前記一端面(2a)及び前記他端面(2b)と、前記非磁性体(3)との間に設けられ、前記周方向に磁極面を向ける第2永久磁石(6)を更に備え、
前記第2永久磁石と前記外周面との間の前記径方向における距離(d11,d13)は、前記最小値(d2)よりも長く、
前記周方向の一方側で前記第2永久磁石と隣り合う前記永久磁石が前記回転軸(P)と反対側に呈する磁極の極性は、前記第2永久磁石が前記周方向の前記一方側に呈する磁極の極性と等しい、請求項7又は8に記載の界磁子。 - 前記永久磁石(2)と前記外周面との間の前記径方向における最小距離(d2)は、前記非磁性体(3)と前記外周面(10)との間の前記径方向における最小距離(d4)は、よりも長い、請求項4から9のいずれか一つに記載の界磁子。
- 前記外周面(10)は前記極中心において凹む、請求項1から10のいずれか一つに記載の界磁子。
- 前記外周面(10)は、前記永久磁石(2)との距離が最も小さい位置において凹む、請求項1から11のいずれか一つに記載の界磁子。
- 前記第1から前記第3の湾曲部分(21〜23)はいずれも円弧形状を有し、互いに別体である、請求項2に記載の界磁子。
- 前記永久磁石(2)は、硬磁性体片と樹脂とを前記界磁子用コア(1)に形成された格納孔(11)に射出して成形されたボンド磁石である、請求項1から12のいずれか一つに記載の界磁子。
- 請求項1から14のいずれか一つに記載の界磁子と、
前記回転軸(P)とは反対側から前記界磁子とエアギャップを介して対面する電機子と
を備え、
前記電機子の巻線は集中巻きにより巻回される、回転電機。 - 回転軸(P)についての周方向に並んで配置され、前記回転軸とは反対側に向けて交互に異なる磁極を呈し、前記磁極の極中心に対して略線対称な複数の永久磁石(2)と、
外周面と、前記複数の永久磁石が埋設される格納孔(12)と、前記磁極の極間に形成されて前記回転軸に対する径方向に沿って延在する空隙(3)とが形成された界磁子用コア(1)と
を備え、
前記永久磁石の各々は前記回転軸に平行な方向に沿って見て、
前記周方向において両端を形成する一端面(2a)及び他端面(2b)を有し、
前記一端面から前記他端面へと、曲げ方向を異ならせて複数回曲がって延在し、
当該永久磁石と前記界磁子用コアの外周面(10)との間の、前記回転軸についての径方向における距離は、前記一端面及び前記他端面以外で最小値(d2)を採る、界磁子を製造する方法であって、
前記格納孔へと硬磁性体(20)を格納する第1工程と、
前記硬磁性体の着磁をサポートする着滋用永久磁石(4)を前記空隙に挿入する第2工程と、
前記第1工程及び第2工程の実行後に、前記硬磁性体を着磁して前記永久磁石を形成する第3工程と、
前記第3工程の実行後に、前記着滋用永久磁石を取り外す第4工程と
を備える、界磁子の製造方法。 - 前記硬磁性体は硬磁性体片と樹脂との混合物(20)であって、
前記第1工程において前記混合物を前記格納孔(11)に射出して成形することで前記硬磁性体を前記格納孔に格納する、請求項16に記載の界磁子の製造方法。
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JP2012159641A JP2014023275A (ja) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | 界磁子、回転電機及び界磁子の製造方法 |
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