JP5418106B2 - 回転子 - Google Patents

Description

この発明は回転子に関し、より特定的にはヨークの外周に磁極面が設けられる回転子に関する。

磁石をヨーク内に配置した、いわゆる埋め込み磁石（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）型のモータ用回転子は、表面磁石（ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet）型のモータ用回転子に比べて接着不良などによる磁石剥離の危険性がないため、特にモータ高速回転時において構造信頼性が高くなる。また、ヨークに突極性、すなわち磁束を通し易い磁路と通し難い磁路との差を設けることで、リラクタンストルクを発生させマグネットトルクに重畳できる。これにより、低速時はマグネットトルク主体とし、高速時はマグネットトルクにリラクタンストルクを組み合わすことができ、幅広い回転領域で高効率なモータを得ることができる。一方、構造信頼性やリラクタンストルクの発生量は、磁石およびヨークの形状や配置などに大きく依存する。構造信頼性を高めるには、磁石を取り囲むヨークを強固にする必要があるものの、磁束短絡量の低減という相反する技術課題がある。ＩＰＭ型回転子において、磁石の周辺を全てヨークで囲むと、磁束が短絡してしまいモータ出力が著しく低下する。これを回避するため、磁束短絡の要因となる磁石周辺のヨークを減らしたり、空隙部を設けるなどして磁束短絡量の低減を図るのが一般的である。しかし、それらの工夫は機械的な強度低下を招くため、所望の強度が得られる範囲内で、モータ出力を犠牲にしつつ磁気回路を工夫してきた。

この磁束短絡を回避する手段として、特許文献１の図８に示す手法が考案されている。特許文献１の図８では、磁石とヨークとを一体的に圧縮成形する回転子製造方法において、埋め込まれる磁石の形状を、回転子の径方向の断面において回転子中心側に凹む４つのアーク形状が端部で連なった環状とし、連なった端部を回転子の周側面に露出させている。この磁石の露出部は、Ｎ極とＳ極が切り替わるゼロクロス部（以下、「極間部」とする）に相当し、この部分の外周面のヨークを無くすことで磁束短絡が回避されている。また、磁石とヨークの接触部分の全面で粉末成形体どうしが噛み合っているため、強固な構造体が得られるとされている。

特開２００５−２０９９１号公報

しかし、特許文献１の図８に示される技術では、圧縮成形体のスプリングバック差に起因する成形亀裂が発生するという問題があり、ＩＰＭ型回転子の磁石の露出部の幅をある寸法以上に大きくすることができず設計の自由度が低いものであった。以下に図１３および図１４を参照して、亀裂発生のメカニズムを説明する。

図１３は、特許文献１の図８における回転子１の径方向の断面において、ヨーク２，３および磁石４がスプリングバックしたとき、ヨーク２，３および磁石４のそれぞれの変化を示す模式図である。図１３（ａ）はスプリングバック前の回転子１であり、回転子１のヨーク２およびヨーク３を図１３（ｂ）、磁石４のみを図１３（ｃ）に示す。図１３（ｂ）に示されるヨーク２およびヨーク３はスプリングバックによって図１３（ｄ）に示されるように膨らむ。図１３（ｃ）に示される磁石４はスプリングバックによって図１３（ｅ）に示されるように膨らむ。磁石４のスプリングバック量の方がヨーク２およびヨーク３のスプリングバック量より大きいため、図１３（ｄ）および図１３（ｅ）を重ね合わせた図１３（ｆ）において、磁石４は回転子１の外周側にあるヨーク２からはみ出るようになる。実際にはヨーク２と磁石４とは結合しており、かつヨーク３と磁石４とは結合しているため、回転子１の外周に露出する露出部５がヨーク２の隙間から押し出されるように膨らむ。

図１４は、図１３（ｆ）において露出部５付近を拡大した図である。破線は一体成形時における磁石４の露出部５近傍の外縁周辺部６を示している。外縁周辺部６が表すように、露出部５近傍は回転子１の中心側から押し出されるように膨らむため、外縁周辺部６の外周側には矢印で示される引張応力ｆ１が、中心側には同様に矢印で示される圧縮応力ｆ２が発生する。一般的に磁石およびヨークの引張応力に対する強度は、圧縮応力に対する強度に比べて非常に小さい。さらに、磁石の引張応力に対する強度は、ヨークのそれに比べて小さい。そのため、磁石４の露出部５近傍に引張応力ｆ１が発生することによって、磁石４に亀裂が発生し、回転子１の機械強度が著しく低下する。

それゆえに、この発明の主たる目的は、スプリングバック時の亀裂の発生を回避し構造信頼性の高い回転子を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の回転子は、ヨークとヨークに埋め込まれる磁石とを含み、円筒状に形成される回転子であって、当該回転子の径方向の断面において、磁石は、環状をなす環状部と、環状部から当該回転子の外周に向かって突出する端部とを含み、端部は、当該回転子の外周に露出する露出部と、環状部と露出部との間に形成されるくびれとを有する。

請求項２に記載の回転子は、当該回転子の磁極数をＰとすると、Ｐが４以上１０以下の整数であり、回転子の径方向の断面の各露出部を弧とする扇形の中心角をα°とすると、αは
であることを特徴とする。

請求項１に記載の回転子では、磁石の端部がくびれを有する。この回転子において、ヨークと磁石とが別々にスプリングバックしたと考え、それらを重ね合わせると、磁石のスプリングバック量の方が大きいため、くびれより外周側にある磁石とヨークとの間に仮想的に空間が生じる。実際にはヨークと磁石とは結合しているため、この仮想空間によってくびれ近傍の磁石は回転子の周方向および中心方向に引っ張られる。そのため、磁石の露出部が回転子の中心側から押し出される力は小さくなり、露出部に発生する引張応力は緩和される。よって、磁石への亀裂の発生を回避することができる。したがって、スプリングバック時に亀裂が発生しない、構造信頼性の高い回転子が得られる。

請求項２に記載の回転子では、αを下記の数１の範囲とし、隣り合う各ヨークの間の露出部の幅を広くすることで、Ｎ極からＳ極へと磁極が切り替わる部分の着磁波形を、あたかも表面磁石型リング磁石を極異方性的に着磁した様に、略正弦波状に滑らかにすることができる。

一般的に、回転子の磁極が固定子の磁極を乗り越えるときに必要な回転トルクをコギングトルクと称する。コギングトルクが大きいモータは回転時に振動や騒音が大きくなってしまう。コギングトルクの低減方法は種々あるが、磁石の着磁波形に関しては広く一般的に正弦着磁が良いとされている。なお、磁極を乗り越える力は極間部で最大となるため、極間部の磁石の露出部の幅を広くするとともに、その部分を略正弦着磁することでコギングトルクを効果的に低減することができる。

この発明によれば、スプリングバック時に亀裂が発生せず、構造信頼性の高い回転子が得られる。

この発明の一実施形態の回転子を示す斜視図である。 図１の回転子の径方向の断面図である。 図２の断面図において端部２２付近を拡大した断面図である。 図１の回転子の製造に用いられる圧縮成形装置の一例を示し、（ａ）は上パンチを示す斜視図であり、（ｂ）は下パンチおよびダイを示す斜視図である。 図４の圧縮成形装置による図１の回転子の製造工程を示す断面図解図である。 図１の回転子においてヨークと磁石とがスプリングバックしたときのそれぞれの変化を示す断面模式図である。 図６（ｅ）の露出部２４付近を拡大した断面模式図である。 （ａ）は図１の回転子のスプリングバック時の応力分布図であり、（ｂ）は従来技術の回転子のスプリングバック時の応力分布図である。 図１の回転子を固定子に組み込んだ状態を示す断面図である。 図９の回転子および固定子を含むモータのコギングトルクを示すグラフである。 従来技術の回転子を固定子に組み込んだ状態を示す断面図である。 図１１の回転子および固定子を含むモータのコギングトルクを示すグラフである。 従来技術の回転子においてヨークと磁石とがスプリングバックしたときのそれぞれの変化を示す断面模式図である。 図１３（ｆ）の露出部５付近を拡大した断面模式図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図１にこの発明の一実施形態の回転子１０を示す。回転子１０はいわゆる永久磁石埋め込み（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）型であり、ヨーク１２，１４および磁石１６を含む。ヨーク１２，１４および磁石１６は一体的に形成され、全体として円筒形になる。ヨーク１２は回転子１０の外周側に設けられ、ヨーク１４は回転子１０の回転中心側に設けられる。すなわち、ヨーク１２およびヨーク１４は、磁石１６を挟むように設けられ、ヨーク１２は磁石１６の外側に、ヨーク１４は磁石１６の内側にそれぞれ設けられる。さらに、ヨーク１４には回転子１０の回転軸（不図示）が挿通される挿通孔１８が設けられる。

図２には、回転子１０の径方向の断面図を示す。磁石１６は回転子１０の径方向の断面において、四角形の辺が内側に湾曲した形の環状部２０、および環状部２０から回転子１０の外周に向かって突出する端部２２を含む。端部２２は回転子１０の外周上に露出する露出部２４と、環状部２０と露出部２４との間に形成されるくびれ２６とを有する。なお、図２の磁石１６において、環状部２０と端部２２との境界線２８が破線で示される。ここで、境界線２８から中心側を環状部２０、境界線２８から外周側を端部２２とする。また、図２には磁石１６の磁化方向が矢印で示される。

図３は図２において端部２２付近を拡大した図である。回転子１０の磁極数をＰとし、回転子１０の径方向の断面における各露出部２４を弧とする扇形の中心角をα°とすると、αは下記の数１の範囲であることが望ましい。

なお、Ｐは４以上１０以下の任意の整数であることが望ましく、この実施形態においては、Ｐは４である。

次に、図４および図５を参照して、この発明の回転子１０の製造方法を示す。図４（ａ）は回転子１０の製造に用いる上側のパンチを示す斜視図であり、磁石１６を形成するための上パンチ３０と、ヨーク１２を形成するための上パンチ３２と、ヨーク１４を形成するための上パンチ３４とを備える。上パンチ３４には、後述の下パンチ４２に対応した孔Ｈが設けられている。図４（ｂ）は、図４（ａ）の上側のパンチに対応する下側のパンチである。下側のパンチは、磁石１６を形成するための下パンチ３６と、ヨーク１２を形成するための下パンチ３８と、ヨーク１４を形成するための下パンチ４０と、挿通孔１８を形成するための下パンチ４２とを備える。また、図４（ｂ）では、下パンチ３８，４０，４２はダイ４４に収容されている。このような上パンチ３０，３２，３４と下パンチ３６，３８，４０，４２とダイ４４とを含んで成形装置５０が構成される。図４（ａ）のＡ−Ａ断面および図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面において、図５（ａ）〜（ｅ）に回転子１０の成形方法を示す。

図５（ａ）〜（ｅ）は回転子１０の成形装置５０の挙動を表している。初めに図５（ａ）のように、下パンチ３６を下げて磁石１６の成形キャビティを形成し、磁石粉末と結合剤とを混ぜ合わせた磁石粉末コンパウンド４６を充填する。次に図５（ｂ）のように、上パンチ３０を下降させて予備加圧し、回転子１０の所望厚さよりも厚い予備成形体を形成する。次に、図５（ｃ）のように下パンチ３８を下げてヨーク１２の成形キャビティを形成し、同様に下パンチ４０を下げてヨーク１４の成形キャビティを形成する。そして、両方の成形キャビティに軟磁性材の粉末と結合剤とを混ぜ合わせた軟磁性粉末コンパウンド４８を充填し、図５（ｄ）のように上パンチ３２および上パンチ３４を下降させて予備成形する。その後、図５（ｅ）のように上パンチ３０で磁石粉末コンパウンド４６を本成形し、上パンチ３２と上パンチ３４とで軟磁性粉末コンパウンド４８を本成形する。なお、磁石粉末として異方性磁石を用いる場合は、最終加圧時に磁界を印加する。最後に上パンチ３０、上パンチ３２、および上パンチ３４を引き上げ、下パンチ３６、下パンチ３８および下パンチ４０を上昇させて成形装置５０から成形体を取り出し、加熱処理をしながら硬化処理する。ついで回転軸を挿通および固定し、着磁を施すことにより、ヨーク１２，１４および磁石１６を含む回転子１０が得られる。

上記および図５においては、磁石粉末コンパウンド４６で予備成形体を構成した後に軟磁性粉末コンパウンド４８を充填しているが、軟磁性粉末コンパウンド４８で予備成形体を構成した後に磁石粉末コンパウンド４６を充填してもよい。

なお、磁石粉末と結合剤を混ぜ合わせ、それを圧縮したものは一般的にボンド磁石と呼ばれる。軟磁性粉末と結合剤を混ぜ合わせ、それを圧縮したものは一般的に圧粉磁心と呼ばれる。

磁石粉末としては以下のものを用いるのが好ましい。まずは、Ｓｍ（サマリウム）を主とする希土類元素とＣｏ（コバルト）を主とする遷移金属とを基本成分とするＳｍ−Ｃｏ系磁石粉末である。次に、Ｒ（Ｙ（イットリウム）を含む希土類元素のうち少なくとも１種類）とＴ（Ｆｅ（鉄）を主とする遷移金属）とＢ（ボロン）とを基本成分とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末である。他には、Ｓｍを主とする希土類元素とＴとＮ（窒素）とを基本成分とするＲ−Ｔ−Ｎ系磁石粉末である。さらにはこれらの混合磁石粉末が好ましい。

軟磁性粉末としては、アトマイズ鉄粉、Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末、およびナノ結晶粉末などの高透磁率の材料が用いられる。

結合剤としては、熱硬化性樹脂が好ましい。例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、およびポリエステル樹脂等が適宜使用できる。なお、結合剤の含有量は、磁石粉末に対しては０．１〜５質量％が好ましく、１〜４質量％がより好ましい。軟磁性粉末に対する含有量は０．１〜３質量％が好ましく、０．５〜２質量％がより好ましい。結合剤の含有量が少ないと機械強度が低下し、結合剤の含有量が多いと磁気特性が低下するためである。

磁石粉末と結合材を混ぜ合わせた磁石粉末コンパウンド４６、および軟磁性粉末と結合材を混ぜ合わせた軟磁性粉末コンパウンド４８には酸化防止剤や潤滑剤が含まれていてもよい。また、安定化剤、成形助剤等の各種添加剤を添加することもできる。

このように製造された回転子１０では、成形装置５０から取り出す際、それぞれの材料が持つ弾性によるスプリングバックが起こる。次に図６を参照してスプリングバック時の回転子１０の挙動を説明する。

図６は、この実施形態においてヨーク１２，１４および磁石１６がスプリングバックしたとき、ヨーク１２，１４および磁石１６のそれぞれの変化を示す模式図である。

図６（ａ）に示されるヨーク１２およびヨーク１４はスプリングバックによって図６（ｃ）に示されるように膨らむ。図６（ｂ）に示される磁石１６はスプリングバックによって図６（ｄ）に示されるように膨らむ。

通常、ボンド磁石のスプリングバック量はスプリングバック前の体積の約０．４％、圧粉磁心のスプリングバック量はスプリングバック前の体積の約０．２％である。つまり、磁石１６のスプリングバック量の方がヨーク１２およびヨーク１４のスプリングバック量よりも大きくなる。

それゆえに、図６（ｃ）に示されるスプリングバック後のヨーク１２およびヨーク１４と、図６（ｄ）に示されるスプリングバック後の磁石１６とを重ね合わせた図６（ｅ）では、磁石１６は回転子１０の外周側にあるヨーク１２からはみ出るようになる。このとき、ヨーク１２と磁石１６とが重なった重複部７０、ヨーク１４と磁石１６との間の空間部７２、およびヨーク１２と磁石１６との間の空間部７４が現れる。実際にはヨーク１２と磁石１６とは結合しており、かつヨーク１４と磁石１６とは結合しているため、重複部７０、空間部７２および空間部７４は次のような役割をする箇所となる。

ヨーク１２における重複部７０は、磁石１６がヨーク１２を回転子１０の径方向外向きに押し出す箇所となる。そのため、ヨーク１２はスプリングバックを助長される。また、ヨーク１２における空間部７４は、磁石１６がヨーク１２を回転子１０の周方向と径方向外向きとに引っ張る箇所となる。そのため、ヨーク１２はスプリングバックを助長される。スプリングバックを助長される箇所には引張応力が発生するため、ヨーク１２には引張応力が発生することになる。

ヨーク１４における空間部７２は、磁石１６がヨーク１４を回転子１０の径方向外向きに引っ張る箇所となる。そのため、ヨーク１４はスプリングバックを助長され、引張応力が発生する。

磁石１６における重複部７０は、磁石１６がヨーク１２によって中心方向に押さえ込まれる箇所となる。そのため、磁石１６はスプリングバックを阻害される。また、磁石１６における空間部７２は、磁石１６がヨーク１２によって中心方向に引っ張られる箇所となる。そのため、磁石１６はスプリングバックを阻害される。スプリングバックを阻害される箇所には圧縮応力が発生するため、上記の箇所には圧縮応力が発生する。ここで、磁石１６における空間部７４については、図７を参照して説明する。

図７は、図６（ｅ）の露出部２４付近を拡大した図である。図７に示す空間部７４は、磁石１６の端部２２がヨーク１２によって周方向および中心方向に引っ張られる箇所となる。図７には矢印で、端部２２を引っ張る力Ｆが示される。ここで、空間部７４は端部２２がくびれ２６を有することによって生じたものである。

従来技術では、図１３および図１４に示すようにくびれ２６は設けられておらず、空間部７４は生じえなかったため、磁石４はヨーク２の間から回転子１の径方向外向きに突出するように膨張していた。つまり露出部５近傍ではスプリングバックが助長され、露出部５に引張応力が発生することで亀裂が発生していた。

図７に戻って、端部２２が周方向および中心方向に引っ張られることは、端部２２が回転子１０の径方向外向きにスプリングバックするのを阻害することであり、露出部２４近傍には圧縮応力が発生し、従来発生していた引張応力が緩和される。これにより、露出部２４に亀裂が発生することは回避される。つまり、端部２２がくびれ２６を有することで磁石１６に亀裂が発生するのを回避できる。

図８（ａ）は、回転子１０におけるスプリングバック時の応力の分布を示している。同様に図８（ｂ）は、特許文献１の図８における回転子１の応力の分布を示している。これらの図において、薄灰色の箇所が圧縮応力の発生箇所であり、濃灰色の箇所が引張応力の発生箇所である。また、点が密なほど応力が大きいことを表している。

図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、図８（ｂ）の磁石４の露出部５近傍には引張応力が発生しているが、図８（ａ）の磁石１６の露出部２４近傍では引張応力は緩和され、圧縮応力が発生している。つまり、端部２２が図７に示すくびれ２６を有することにより、露出部２４に発生する引張応力が緩和されることが示された。

図３に戻って、この実施形態では、回転子１０の磁極数Ｐは４であり、回転子１０の径方向の断面における露出部２４を弧とする扇形の中心角αは数１の範囲であることが望ましい。ＩＰＭ型の回転子１０では隣り合う端部２２の間のヨーク１２に磁極があり、磁極の数が増えるほどヨーク１２の部品点数が増える。そのため、量産性を考慮すると磁極数Ｐは４以上１０以下であることが望ましい。

また、図１３における従来の回転子１では、露出部５の幅を回転子１の全周の２％以下にしているが、回転子１０では下記の数２とすることで露出部２４の幅を回転子１０の全周の２％よりも大きくとれる。この結果、極間部における磁石１６の着磁波形を、あたかも表面磁石型リング磁石を極異方性的に着磁したように、略正弦波状に滑らかにすることができる。

さらに数３とすることで、ヨーク１２の幅が隣接する固定子の極ピッチよりも小さくなり過ぎてリラクタンストルクが発生し難くなるのを回避することができる。

ここで図９は、回転子１０を、磁極数が６である固定子７６に組み込んだ状態を示している。図１０は、回転子１０の直径が５０ｍｍ、回転軸方向の長さが５０ｍｍであり、固定子７６の直径が１００ｍｍ、回転軸方向の長さが５０ｍｍであるとき、回転子１０を固定子７６に組み込んだモータのコギングトルクの値を示すグラフである。図１０において横軸は、挿通孔１８に挿通される回転軸を中心とした回転子１０の回転角度であり、縦軸は横軸の回転角度に対応した、回転子１０を固定子７６に組み込んだモータのコギングトルクの値である。

中心角αが数１の範囲であれば、回転子１０の露出部２４の幅が特許文献１の図８における回転子１の露出部５の幅よりも広くなる。回転子１０の外周面において磁極は各ヨーク１２にあるため、隣り合うヨーク１２の間の磁石１４の露出部２４の幅を広くすることで磁極が切り替わる部分の着磁波形を略正弦波状にでき、磁極の切り替わりが滑らかになる。よって回転子１０を固定子７６に組み込んだ場合、モータのコギングトルクが従来に比べて小さくなる。たとえばα＝２６°とし、固定子７６を、コギングトルクを最も小さくするように構造設計すると、図１０に示されるようにモータのコギングトルクは２ｍＮ・ｍ以内に抑えられる。

また、図１１は、特許文献１の図８の回転子１を、固定子７６に組み込んだ状態を示している。図１２は、図１０と同様に、回転子１が直径５０ｍｍ、回転軸方向の長さが５０ｍｍであるとき、固定子７６に組み込んだモータのコギングトルクの値を示すグラフである。

従来の回転子１は、露出部５の幅を回転子１の全周の２％以下にしている。回転子１の外周面において磁極は各ヨーク２にあり、隣り合うヨーク２の間の磁石４の露出部５の幅が回転子１０の露出部２４よりも狭いため、磁極の切り替わりが急峻になる。磁極の切り替わりが急峻、つまり矩形的なほど回転子１の磁極が固定子７６の磁極を乗り越える際に必要な力が大きくなり、コギングトルクが増大する。そのため、回転子１を固定子７６に組み込んだ場合、モータのコギングトルクは回転子１０を固定子７６に組み込んだときに比べて大きくなる。固定子７６を、コギングトルクを最も小さくするように構造設計しても、図１２に示されるようにモータのコギングトルクは最大８ｍＮ・ｍになる。

よって、中心角αを数１の範囲、つまり露出部２４の幅を回転子１０全周の２％よりも大きくすることでモータのコギングトルクを小さくすることができる。

また、ＩＰＭ型回転子において利用できるリラクタンストルクは、固定子の磁極から放出された励磁磁界が回転子の１つの極に入り、隣り合う別の固定子の磁極に戻ってくることで発生するトルクである。そのため、固定子の隣り合う極間の距離と、回転子外周に露出しているヨーク１箇所あたりの周方向の幅とをできる限り揃えることで、リラクタンストルクをより効率的に活用できる。一般的に回転子の周りに配置される固定子の極数は、集中巻きの場合、回転子の磁極の３／２倍程度とされる。

固定子７６の極数をＳとしたとき、固定子７６の隣り合う極間の距離は、回転子１０の中心を軸とした中心角で表すと、（３６０／Ｓ）°である。また、回転子１０の外周に露出するヨーク１２の１箇所あたりの周方向の幅を、回転子１０の中心を軸とした中心角で表すと、（３６０／Ｐ−α）°である。このときαが数１の範囲であれば、固定子７６の隣り合う極間の距離と、回転子１０の外周に露出するヨーク１２の１箇所あたりの周方向の幅とを近づけることができる。よって、リラクタンストルクをより効率的に活用することができる。

したがって、上述のようにαを数１の範囲とすることで、回転子１０を固定子７６に組み込んだとき、コギングトルクを小さくし、かつリラクタンストルクをより効率的に活用することができる。

上記の磁極数Ｐ、および露出部２４を弧とする扇形の中心角をα°としたうえで、図３に示すように、回転子１０の径方向の断面における各くびれ２６の周方向の幅は、回転子１０の中心を軸としてβ°の中心角を持つとする。

ここでβは（α／２）°以上かつ（２α／３）°以下であることが望ましい。βが小さくなりすぎると、回転子１０の径方向の断面におけるくびれ２６の周方向の幅が細くなりすぎ、磁石１６がくびれ２６の部分で破断する可能性が生じてしまう。αは上述の条件下では下限は９°となるため、βを（α／２）°以上にすることで、βは４．５°以上となる。つまり、くびれ２６の周方向の幅が小さくなりすぎるのを防ぐことができる。また、βが大きくなると、露出部２４の周方向の幅とくびれ２６の周方向の幅との差が小さくなるため、図６の空間部７４が小さくなる。空間部７４が小さくなりすぎると露出部２４近傍に発生する引張応力が十分に緩和されず、磁石１６に亀裂が発生する可能性が生じてしまう。ここで、βを（２α／３）°以下にすることで露出部２４の周方向の幅とくびれ２６の周方向の幅とに差を持たせ、露出部２４近傍に発生する引張応力を十分に緩和できるだけの空間部７４の大きさを生じさせることができる。したがって、βは上記の範囲であることが望ましい。

このように、βの範囲、つまりはくびれ２６の周方向の幅の範囲を限定することで、さらに構造信頼性の高い回転子１０を得ることができる。

さらに図３に示すように、回転子１０の径方向の断面において、ヨーク１２と端部２２との境界線上の、くびれ２６によって折れ曲がっている箇所を点Ｅとし、点Ｅから端部２２の外形に沿って直線Ｆを引く。さらに、回転子１０の径方向の断面において、ヨーク１２の、回転子１０の外周に露出する面の中点Ｇと、回転子１０の中心とを通る直線Ｈを引く。そして、直線Ｆと直線Ｈの交わる角度のうち、小さい方の角度をγ°とする。

このとき、各くびれ２６について、γは１０°以上かつ（１８０／Ｐ）°以下であることが望ましい。γを１０°以上とすることで磁石１６がヨーク１２を回転子１０の周方向から掴む形になる。回転子１０の回転時、ヨーク１２には回転子１０の径方向外向きの遠心力が発生する。この遠心力が、ボンド磁石と圧粉磁心との接合力を上回るとヨーク１２は回転子１０から外れる可能性があるが、磁石１６がヨーク１２を回転子１０の周方向から掴む形となっているので、ヨーク１２が遠心力によって回転子１０から外れるのを防ぐことができる。また、γが大きくなりすぎると、ヨーク１２と端部２２との境界線が鋭角に折れ曲がるため、折れ曲がり付近のヨーク１２および磁石１６は非常に細くなる。そうすると、回転子１０の製造時、仮成形体を組み合わせる際に欠損が生じやすくなってしまう。そのためγを（１８０／Ｐ）°以下にすることで、ヨーク１２および磁石１６の一部が細くなりすぎることを防止し、欠損発生を回避することができる。したがって、γは上記の範囲であることが望ましい。

このように、γの範囲を限定することで、製造時にヨーク１２および磁石１６に欠損が出ない、さらに構造信頼性の高い回転子を得ることができる。

さらに、上述の実施形態の回転子を用いたモータは、従来よりも効率良く駆動することができ、高い耐久性を得ることができる。

なお、上述の実施形態において、環状部２０は四角形の辺を中心側に湾曲させた形としているが、これに類似する形状であれば、どのような形でもよい。

１０ 回転子
１２，１４ ヨーク
１６ 磁石
１８ 挿通孔
２０ 環状部
２２ 端部
２４ 露出部
２６ くびれ
３０，３２，３４ 上パンチ
３６，３８，４０，４２ 下パンチ
４４ ダイ
５０ 成形装置

Claims (2)

1. ヨークと前記ヨークに埋め込まれる磁石とを含み、円筒状に形成される回転子であって、
   当該回転子の径方向の断面において、前記磁石は、環状をなす環状部と、前記環状部から当該回転子の外周に向かって突出する端部とを含み、前記端部は、当該回転子の外周に露出する露出部と、前記環状部と前記露出部との間に形成されるくびれとを有する、回転子。
2. 当該回転子の磁極数をＰとすると、Ｐは４以上１０以下の整数であり、前記断面の前記各露出部を弧とする扇形の中心角をα°とすると、αは
   の範囲である、請求項１に記載の回転子。