JP6753233B2 - 磁石、磁石積層体およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、磁石、磁石積層体およびモータに関する。

従来より、ハイブリッドカーやハードディスクドライブ等に用いられる永久磁石モータとして、永久磁石を回転子内部に埋め込んでなる磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）が知られている（たとえば、下記特許文献１）。また、下記特許文献２には、回転子に埋め込まれる永久磁石を複数の小型磁石に分割して構成するとともに小型磁石の間に絶縁体を介在させ、小型磁石間における渦電流の経路を断ち切ることで、渦電流に起因する磁石性能の低下を抑制した磁石埋め込み型モータが開示されている。

特開２００９−１４２０９１号公報 特開２０００−３２４７３６号公報 特開２０１３−２４３８８６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、絶縁体と小型磁石とをいかに重ね合わせるかについて十分に検討がなされていない。そのため、たとえば交互に並ぶ小型磁石と絶縁体とを固着しない場合には、小型磁石と絶縁体との間で相対位置ズレが生じたり小型磁石同士が接触したりするため、十分な磁石特性を得ることが難しい。一方、交互に並ぶ小型磁石と絶縁体とを互いに固着した場合には、小型磁石が温度変化により膨張や収縮したときに絶縁体との間に応力が生じ、小型磁石または絶縁体にクラックや欠け、剥がれが生じ得る。その結果、モータや磁石積層体の磁石特性が変化する事態が生じ得る。

本発明は、磁石特性の安定化が図られた磁石、磁石積層体およびモータを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る磁石は、互いに対向する第１の面および第２の面を有し、第１の面および第２の面のうちの第１の面にのみ絶縁層が形成されており、絶縁層が第１の面に固着されている。

上記磁石を複数準備し、同じ姿勢で、第１の面および第２の面の対向方向に積層することができる。このとき、一つの磁石を第１の磁石とし、第１の磁石の第１の面側に位置する磁石を第２の磁石とすると、第１の磁石の第１の面と第２の磁石の第２の面との間に絶縁層が介在する構成となる。そのため、第１の磁石と第２の磁石とが絶縁されて、磁石間における渦電流の経路が断ち切られることで、渦電流に起因する磁石性能の低下が抑制される。また、絶縁層は、第１の磁石の第１の面とは固着状態であるが、第２の磁石の第２の面とは接しているだけであり非固着状態である。そのため、温度変化により第１の磁石が膨張や収縮したときでも、第１の磁石の絶縁層と第２の磁石との界面に応力が生じにくくなっており、磁石特性の安定化が図られている。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が第１の面に部分的に形成されている。

他の形態に係る磁石は、第１の面が四角形状であり、絶縁層が、第１の面の縁に沿う矩形環状パターンを有する。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が、矩形環状パターンを分断するライン状パターンをさらに有する。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が複数のドット状パターンで構成されている。

他の形態に係る磁石は、第１の面が四角形状であり、絶縁層が、第１の面の四隅それぞれに配置された４つのドット状パターンで構成されている。

他の形態に係る磁石は、第１の面が四角形状であり、絶縁層が、第１の面の四隅それぞれに配置された４つのドット状パターンと、該４つのパターンのうちの第１の面における対向する２辺に沿って並ぶ２つのドット状パターンの中間位置にそれぞれ配置された２つのドット状パターンとで構成されている。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が平行に並ぶ複数のライン状パターンで構成されている。

他の形態に係る磁石は、ライン状パターンが磁石の磁化方向に沿って延在している。

他の形態に係る磁石は、第１の面が四角形状であり、絶縁層が、第１の面における対向する２辺に沿って並ぶ２本のライン状パターンを有する。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が、２本のライン状パターンの中間に位置するライン状パターンをさらに有する。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が、ドット状パターンとライン状パターンとで構成されている。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が、第１の面の全面に形成されている。

他の形態に係る磁石は、絶縁層が、第１の厚さを有する第１の部分と、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の部分とを備える。

本発明の一形態に係る磁石積層体は、互いに対向する第１の面および第２の面を有し、第１の面および第２の面のうちの第１の面にのみ絶縁層が形成されており、絶縁層が第１の面に固着されている磁石を複数備え、同じ姿勢で、一方の磁石の第１の面と他方の磁石の第２の面とが対向するように積層されている。

上記磁石積層体においては、一つの磁石を第１の磁石とし、第１の磁石の第１の面側に位置する磁石を第２の磁石とすると、第１の磁石の第１の面と第２の磁石の第２の面との間に絶縁層が介在する構成となっている。そのため、第１の磁石と第２の磁石とが絶縁されて、磁石間における渦電流の経路が断ち切られることで、渦電流に起因する磁石性能の低下が抑制される。また、絶縁層は、第１の磁石の第１の面とは固着状態であるが、第２の磁石の第２の面とは接しているだけであり非固着状態である。そのため、温度変化により第１の磁石が膨張や収縮したときでも、第１の磁石の絶縁層と第２の磁石との界面に応力が生じにくくなっており、磁石特性の安定化が図られている。

本発明の一形態に係るモータは、スロットが設けられて、かつ、該スロットに磁石積層体が収容された回転子を備え、磁石積層体が、互いに対向する第１の面および第２の面を有し、第１の面および第２の面のうちの第１の面にのみ絶縁層が形成されており、絶縁層が第１の面に固着されている磁石を複数備え、同じ姿勢で、一方の磁石の第１の面と他方の磁石の第２の面とが対向するように積層されている。

上記モータにおいては、磁石積層体の一つの磁石を第１の磁石とし、第１の磁石の第１の面側に位置する磁石を第２の磁石とすると、第１の磁石の第１の面と第２の磁石の第２の面との間に絶縁層が介在する構成となっている。そのため、第１の磁石と第２の磁石とが絶縁されて、磁石間における渦電流の経路が断ち切られることで、渦電流に起因する磁石性能の低下が抑制される。また、絶縁層は、第１の磁石の第１の面とは固着状態であるが、第２の磁石の第２の面とは接しているだけであり非固着状態である。そのため、温度変化により第１の磁石が膨張や収縮したときでも、第１の磁石の絶縁層と第２の磁石との界面に応力が生じにくくなっており、磁石特性の安定化が図られている。

本発明によれば、磁石特性の安定化が図られた磁石、磁石積層体およびモータが提供される。

図１は、実施形態に係るモータを示した概略平面図である。 図２は、図１におけるスロット周辺を拡大して示した斜視図である。 図３は、図２に示したスロットおよび磁石積層体のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、実施形態に係る磁石積層体を示した概略斜視図である。 図５は、図４に示した磁石積層体の分解斜視図である。 図６は、図４、５に示した磁石を示した平面図である。 図７は、図４、５に示した磁石を示した側面図である。 図８は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図９は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１０は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１１は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１２は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１３は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１４は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１５は、図６とは異なる態様の磁石を示した平面図である。 図１６は、図６とは異なる態様の磁石を示した（ａ）平面図、および、（ｂ）ｂ−ｂ線断面図である。 図１７は、図６とは異なる態様の磁石を示した（ａ）平面図、および、（ｂ）ｂ−ｂ線断面図である。 図１８は、図６とは異なる態様の磁石を示した（ａ）平面図、および、（ｂ）ｂ−ｂ線断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

まず、実施形態に係るモータ１の構成について、図１を参照しつつ説明する。

図１に示すように、モータ１は、固定子（ステータ）２と、固定子２の内部に回転自在に配置された回転子（ロータ）３とを備えて構成されている。モータ１は、回転子３の内部に磁石積層体４を埋め込んでなる、いわゆる、磁石埋め込み型のＩＰＭモータである。

固定子２は、鉄心５と、鉄心５に巻装された複数の巻線６とから構成される。また、巻線６は固定子２の内周面で等間隔に所定数配置され、巻線６が通電されると回転子３を回転させるための回転磁界を発生させる。

回転子３は、コア７と、コア７と連結したシャフト８と、コア７に設けられたスロット９に収容されて固定された磁石積層体４とから構成される。

コア７は、薄板状の電磁鋼板等の積層体からなり、その中心部分に軸穴が形成され、この軸穴にシャフト８が嵌合される。コア７の外周付近には、コア７の軸周りに周期的に並んだ複数対（図１では４対）のスロット９が設けられている。スロット９の各対は、コア７の軸から延びる仮想線に対して対称的に配置されており、かつ、該仮想線に対して所定角度だけ傾いて配置されている。そして、図２、３に示すように、各スロット９に、磁石積層体４に収容されている。

磁石積層体４は、図３〜５に示すように、スロット９の深さ方向に沿って積まれた４つの直方体状の磁石１０で構成されている。４つの磁石１０は、同じ材料で構成された永久磁石である。本実施形態に係る磁石１０は、希土類焼結磁石で構成されており、たとえばＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶から成る粒子（結晶粒子）および粒界を有する。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＲは、希土類元素の少なくとも１種を表す。希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するＳｃとＹとランタノイド元素とのことをいう。ランタノイド元素には、例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が含まれる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＴは、Ｆｅ、あるいはＦｅおよびＣｏを表す。さらに、その他の遷移金属元素から選択される１種以上を含んでいてもよい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＢは、ホウ素（Ｂ）、あるいは、ホウ素（Ｂ）および炭素（Ｃ）を表す。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ＣｕまたはＡｌ等を含んでいてもよい。これらの元素の添加により、高保磁力化、高耐食性化、または温度特性の改善が可能となる。

さらに、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、重希土類元素としてＤｙ、Ｔｂ、またはその両方を含んでいてもよい。重希土類元素は、結晶粒子及び粒界に含まれていてもよい。重希土類元素が、結晶粒子に実質的に含まれない場合は、粒界に含まれることが好ましい。粒界における重希土類元素の濃度は、結晶粒子における濃度より高いことが好ましい。本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、重希土類元素が粒界拡散されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であってもよい。重希土類元素を粒界拡散したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、粒界拡散しないＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と比較して、より少量の重希土類元素で残留磁束密度および保磁力を向上させることができる。

また、４つの磁石１０の寸法は、いずれも同じ寸法になるように設計されており、たとえば、長辺長さは３〜７０ｍｍの範囲であり、短辺長さは３〜３０ｍｍの範囲であり、高さは３〜７０ｍｍの範囲である。一例として、４つの磁石１０はいずれも、長辺長さが２１ｍｍ、短辺長さが４ｍｍ、高さが６．２７５ｍｍである。必要に応じて、磁石１０に所定の研磨処理（たとえばバレル研磨等）を施して面取りしてもよい。以下の説明では、４つの磁石１０について、上から順に磁石１１〜１４とも称す。

４つの磁石１０は、いずれも同じ姿勢で、一方の磁石１０の上面（第１の面）１０ａと他方の磁石の下面（第２の面）１０ｂとが対向するように積層されている。具体的には、最上段の磁石１１の上面１０ａは、磁石積層体４全体の上面４ａであり、最上段の磁石１１の下面１０ｂは、その直下の磁石１２の上面１０ａと対向している。また、磁石１２の下面１０ｂは、その直下の磁石１３の上面１０ａと対向している。さらに、磁石１３の下面１０ｂは、その直下の磁石１４の上面１０ａと対向している。磁石１４の下面１０ｂは、磁石積層体４全体の下面４ｂであり、スロット９の底面に接している。

また、４つの磁石１０は、いずれも同一方向に磁化されており、図４に示すように短辺方向Ｘに平行な方向に磁化されている。

スロット９のキャビティ寸法は、磁石積層体４の寸法と略同じ寸法、または、磁石積層体４の寸法より大きい寸法である。ただし、磁石積層体４の上面４ａがスロット９から出ないように、スロット９の深さは、磁石積層体４の高さよりわずかだけ深く（たとえば、０．２ｍｍだけ深く）設計されている。また、スロット９の内側面と磁石積層体４の側面との間に所定のクリアランス（たとえば、０．１ｍｍ）が設けられるように設計されている。

なお、適宜、スロット９に充填剤を充填して、磁石積層体４をスロット９に固定してもよい。充填剤としては、熱硬化性樹脂を用いることができ、たとえばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いることができる。ただし、スロット９に収納された磁石積層体４がスロット９に対して固定された状態となるのであれば、必ずしも充填剤を用いる必要はない。

図４〜７に示すように、各磁石１０の上面１０ａには、絶縁層２０が設けられている。絶縁層２０は、図４〜７では６つのドット状パターンで構成されている。絶縁層２０は、絶縁性を有する樹脂で構成されており、たとえばエポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などで構成されている。

磁石１０の上面１０ａに絶縁層２０を設ける際には、まず、未硬化の樹脂材料を塗布や印刷によって上面１０ａに付与する。そして、公知の硬化処理により、樹脂材料を硬化する。それにより、磁石１０の上面１０ａと絶縁層２０とが固着される。強固に固着されていればなお良い。なお、未硬化の樹脂を上面１０ａに付与する工法として、ジェットディスペンサーを用いた塗布工法やスクリーン印刷法を採用することができ、その他にパット印刷やシート転写を用いてもよい。

６つのドット状パターン２０の寸法は、いずれも同じ寸法となるように設計されており、例えば、径が１〜２ｍｍの範囲であり、高さが５〜３０μｍの範囲である。

図６に示すように、６つのドット状パターン２０は、四角形状（具体的には、長方形状）の上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される４つの隅それぞれに配置された４つのドット状パターンと、対向する長辺１０ｅ、１０ｆに沿って並ぶ２つのドット状パターンの中間位置それぞれに配置された２つのドット状パターンとで構成されている。なお、６つのドット状パターン２０以外の位置に所定パターンの絶縁層が形成されていてもよい。

４つの磁石１０は、それぞれの上面１０ａに絶縁層２０を設けた後、磁石積層体４として図４のように４つ積み重ねた状態でスロット９に収容する。または、４つの磁石１０を一つ一つ順次スロット９に収容する。

上述した６つのドット状パターン２０が上面１０ａに設けられた磁石１０の上に、他の磁石１０が重ねられると、図７に示すように、下側の磁石１０の上面１０ａと上側の磁石１０の下面１０ｂとの間に、樹脂で構成された絶縁層２０が存在する樹脂領域Ｒ１と、絶縁層２０が存在せずに空気が存在する空気領域Ｒ２とが形成される。これは、絶縁層２０が、磁石の上面１０ａの全域に形成されておらず、部分的に形成されているためである。

樹脂領域Ｒ１および空気領域Ｒ２のいずれも高い絶縁性を有するため、上述した磁石積層体４では、上下に隣り合う磁石１０間の絶縁が図られている。このように磁石１０間が絶縁されることで、磁石１０内に磁化方向Ｘ周りに渦電流が生じたときに、上下に隣り合う磁石１０間における渦電流の経路が断ち切られており、上下に隣り合う磁石１０に渦電流が漏れる事態が抑制される。したがって、上述したモータ１および磁石積層体４においては、渦電流に起因する磁石性能の低下の抑制が図られている。

その上、絶縁層２０は、その絶縁層２０が設けられた磁石１０の上面１０ａとは固着状態である一方で、その絶縁層２０の上側の磁石１０の下面１０ｂとは非固着状態である。ここで、固着状態とは、アンカー効果などに代表される機械的結合や、共有結合や水素結合に代表される化学的相互作用によって互いに結合された状態であり、非固着状態とは、機械的結合や化学的相互作用による結合などで結合されてはいない状態である。上述したとおり、絶縁層２０は、未硬化の樹脂の状態で磁石１０の上面１０ａに付与された後に硬化されるため、磁石１０の上面１０ａに対して固着される。一方、絶縁層２０は、樹脂が硬化した後に上側の磁石１０と接するため、上側の磁石１０の下面１０ｂに対して固着されない。

そのため、温度変化により磁石１０が膨張や収縮したときでも、その磁石１０の上面１０ａに設けられた絶縁層２０と、その絶縁層２０の上側の磁石１０との界面Ｉに応力が生じにくくなっている。

具体的には、図７の両矢印で示すように、温度変化によって、磁石１０が長手方向に沿って伸びるように膨張したときや長手方向に沿って縮むように収縮したときには、その膨張や収縮に応じて、磁石１０の上面１０ａに固着された絶縁層２０も長手方向に沿って変位する。このとき、もし仮に絶縁層２０が上側の磁石１０の下面１０ｂに対して固着されていると、絶縁層２０の上記変位が拘束されることに伴い、絶縁層２０とその上側の磁石１０との界面Ｉにおいて比較的大きな応力が生じる。この場合、上側の磁石１０や絶縁層２０にクラックや欠け、剥がれが生じ得る。その結果、モータ１や磁石積層体４の磁石特性が変化することが考えられる。また、絶縁層２０とその上側の磁石１０との界面Ｉにおいて応力が生じ、磁石１０に大きな負荷（たとえば、２０ｋＮ以上）がかかった場合には、磁石１０の残留磁束密度が変化するという不具合も生じ得る。

特に、ハイブリッドカー等に用いられるモータに用いられる磁石では、比較的広範囲に亘る温度範囲（たとえば、−４０℃〜１８０℃）が想定され得る。そのため、磁石１０の温度変化が大きくなることも十分に考えられ、磁石１０の膨張や収縮の程度もかなり大きくなるが考えられる。

本実施形態では、絶縁層２０は上側の磁石１０の下面１０ｂに対して固着されていない。そのため、温度変化によって、磁石１０が長手方向に沿って膨張や収縮したときであっても、絶縁層２０は上側の磁石１０の下面１０ｂに対して摺動するように変位可能であり、絶縁層２０とその上側の磁石１０との界面Ｉにおける応力が抑制される。それにより、モータ１や磁石積層体４における磁石特性の安定化が実現されている。

なお、もし仮に絶縁層２０がその絶縁層２０が設けられた磁石１０の上面１０ａと固着されていない場合には、磁石１０に対して相対変位することがあり得、その結果、磁石積層体４としてスロット９に収容する前や後に、磁石１０間の相対位置ズレが生じたり、上下に隣り合う磁石１０同士が接触したりして、モータ１や磁石積層体４の磁石特性の低下が招かれ得る。

また、もし仮に絶縁層２０が磁石１０の上面１０ａおよび下面１０ｂの両面に設けられた場合には、上下に隣り合う磁石１０間に２層の絶縁層が存在することとなり、磁石１０間の距離が長くなってしまい、磁石積層体４の外形寸法の拡大を招いたり、外形寸法を維持するためには磁石積層体４における磁石割合の低下を招いたりすることになる。

加えて、本実施形態においては、図７に示したように、下側の磁石１０の上面１０ａと上側の磁石１０の下面１０ｂとの間に、絶縁層２０が存在しない空気領域Ｒ２が形成されている。

空気領域Ｒ２に存在する空気の誘電率（ε＝１）は、樹脂領域Ｒ１の絶縁層２０を構成する樹脂の誘電率（ε＝３〜５）より低い。そのため、空気領域Ｒ２は樹脂領域Ｒ１に比べてインピーダンスが高い。これは、磁石１０内に渦電流が生じたときに、空気領域Ｒ２では、樹脂領域Ｒ１よりも渦電流が漏れにくいことを意味している。すなわち、上下に隣り合う磁石１０間における渦電流の漏れを抑制するという観点から、上下に隣り合う磁石１０間に、絶縁層２０が存在しない空気領域Ｒ２を形成してもよい。特に、モータの小型・低背化やモータの高性能化においては、モータ内部での限られたスペースで磁石の体積を最大化する必要があることから、絶縁層２０を薄くしたときには、絶縁層２０を介して渦電流が漏れやすくなるが、その場合であっても空気領域Ｒ２を形成することで渦電流の漏れがある程度抑制される。

以下では、絶縁層２０の異なる態様として、上述した６つのドット状パターン以外のパターンについて、図８〜１８を参照しつつ説明する。

図８に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、４つのドット状パターン２０が形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される４つの隅それぞれに配置された４つのドット状パターン２０で構成されている。なお、４つのドット状パターン２０以外の位置に所定パターンの絶縁層が形成されていてもよい。

図８に示すような４つのドット状パターンであっても、上述した６つのドット状パターンと同様の作用効果を奏する。

すなわち、絶縁層として４つのドット状パターン２０が設けられることで上下に隣り合う磁石１０間の絶縁が図られており、渦電流に起因する磁石性能の低下の抑制が図られている。また、４つのドット状パターン２０は、上述した６つのドット状パターン同様、磁石１０の上面１０ａに対して固着されているが、上側の磁石１０の下面１０ｂに対しては固着されていないため、温度変化により磁石１０が膨張や収縮したときでも、その磁石１０の上面１０ａに設けられた絶縁層と、その絶縁層の上側の磁石１０との界面Ｉに応力が生じにくくなっている。さらに、絶縁層が、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成されているため、上述した実施形態同様、下側の磁石１０の上面１０ａと上側の磁石１０の下面１０ｂとの間に、絶縁層が存在しない空気領域Ｒ２が形成されており、空気領域Ｒにより、上下に隣り合う磁石１０間における渦電流の漏れが抑制される。

なお、絶縁層としてのドット状パターン２０の数は、４つや６つに限らず、３つ以上の数であれば適宜増減してもよい。

図９に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、平行に並ぶ２本のライン状パターン２０Ａが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄ近傍において、短辺１０ｃ、１０ｄの略全長に亘って短辺方向に延びる２本のライン状パターン２０Ａで構成されている。

図９に示すような２本のライン状パターンであっても、上述したドット状パターンと同様の作用効果を奏する。

すなわち、絶縁層として２本のライン状パターン２０Ａが設けられることで上下に隣り合う磁石１０間の絶縁が図られており、渦電流に起因する磁石性能の低下の抑制が図られている。また、２本のライン状パターン２０Ａは、上述したドット状パターン同様、磁石１０の上面１０ａに対して固着されているが、上側の磁石１０の下面１０ｂに対しては固着されていないため、温度変化により磁石１０が膨張や収縮したときでも、その磁石１０の上面１０ａに設けられた絶縁層と、その絶縁層の上側の磁石１０との界面Ｉに応力が生じにくくなっている。さらに、絶縁層が、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成されているため、上述した実施形態同様、下側の磁石１０の上面１０ａと上側の磁石１０の下面１０ｂとの間に、絶縁層が存在しない空気領域Ｒ２が形成されており、空気領域Ｒにより、上下に隣り合う磁石１０間における渦電流の漏れが抑制される。

また、磁石１０においては、使用温度範囲内のたとえば３０℃〜１８０℃では、磁化方向である短辺方向Ｘの熱膨張係数が正の値（熱膨張）となるのに対し、短辺方向Ｘに直交する方向（すなわち、長辺方向および高さ方向）の熱膨張係数は負の値（熱収縮）となる。絶縁層を構成する樹脂材料の熱膨張係数は正の値（熱膨張）であるため、磁石１０が熱膨張する向きに延びるライン状パターンを設けることで、温度変化により磁石１０が膨張や収縮したときでも、絶縁層とその絶縁層が設けられた磁石１０の上面１０ａとの間に大きな応力が生じにくくなっている。そのため、そのような応力によって磁石１０や絶縁層にクラックや欠け、剥がれが生じる事態が回避され、モータ１や磁石積層体４の磁石特性の変化が抑制されている。

図１０に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、平行に並ぶ３本のライン状パターン２０Ａが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄ近傍において、短辺１０ｃ、１０ｄの略全長に亘って短辺方向に延びる２本のライン状パターン２０Ａと、それら２つのライン状パターンの中間に位置するライン状パターン２０Ａとで構成されている。

図１０に示すような３本のライン状パターンであっても、上述した２本のライン状パターンと同様の作用効果を奏する。絶縁層としてのライン状パターン２０Ａの数は、２本や３本に限らず、適宜増減してもよい。

図１１に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、４つのドット状パターン２０と１本のライン状パターン２０Ａが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される４つの隅それぞれに配置された４つのドット状パターン２０と、長辺１０ｅ、１０ｆの中間位置において短辺方向Ｘに延びる１本のライン状パターン２０Ａとで構成されている。

図１１に示すようなドット状パターン２０とライン状パターン２０Ａとの組合せであっても、上述したドット状パターン２０のみの態様やライン状パターン２０Ａのみの態様と同様の作用効果を奏する。

図１２に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、平行に並ぶ２本のライン状パターン２０Ｂと、２つの三角形状パターンＣが形成されている。具体的には、絶縁層は、短辺方向Ｘに対して交差する方向に延びる２本のライン状パターン２０Ｂと、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される２つの隅それぞれに配置された２つの三角形状パターン２０Ｃとで構成されている。

図１２に示すようなライン状パターン２０Ｂと三角形状パターン２０Ｃとの組合せであっても、上述した態様の絶縁層パターンと同様の作用効果を奏する。

図１３に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、環状パターン２０Ｄが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａの縁に沿う矩形環状パターン２０Ｄで構成されている。

図１３に示すような環状パターン２０Ｄであっても、上述した態様の絶縁層パターンと同様の作用効果を奏する。

その上、絶縁層として環状パターン２０Ｄのような環状パターンを設けると、磁石１０が積み重ねられたときに上側の磁石１０により閉じられて、環状パターン２０Ｄと上下の磁石１０により閉空間が画成される。磁石積層体４が収容されたスロット９内に充填剤が充填される場合には、充填剤の充填の程度に応じて、モータ１や磁石積層体４の特性に影響する。充填剤による応力で、たとえば、磁石１０の残留磁束密度が低下したり、モータ１のトルクが低下したりする。そこで、絶縁層として環状パターン２０Ｄのような環状パターンを設けて閉空間を画成し、その閉空間内に充填剤が充填されないようにすることで、上記特性の変化を抑制することができる。

図１４、１５に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、パターン２０Ｅ、２０Ｆが形成されている。具体的には、図１４は、上面１０ａの縁に沿う矩形環状パターンを有するとともに該矩形環状パターンを長辺方向に沿って延びるライン状パターンで分断するパターン２０Ｅであり、図１５は、上面１０ａの縁に沿う矩形環状パターンを有するとともに該矩形環状パターンを短辺方向に沿って延びるライン状パターンで分断するパターン２０Ｆである。

図１４、１５に示すようなパターン２０Ｅ、２０Ｆであっても、上述した環状パターン２０Ｄと同様の作用効果を奏する。

図１６に示す態様は、磁石１０の上面１０ａに部分的に形成された絶縁層として、６つのドット状パターン２０Ｇ、２０Ｈが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される４つの隅それぞれに配置された４つのドット状パターン２０Ｈと、対向する長辺１０ｅ、１０ｆに沿って並ぶ２つのドット状パターン２０Ｈの中間位置それぞれに配置された２つのドット状パターン２０Ｇとで構成されている。

そして、上面１０ａの四隅に配置された４つのドット状パターン２０Ｈの高さｈ１（たとえば、３０μｍ）は、他の２つのドット状パターン２０Ｇの高さｈ２（たとえば、１０μｍ）よりも高くなっている（ｈ１＞ｈ２）。

図１６に示すようなドット状パターンであっても、上述したドット状パターンと同様の作用効果を奏する。

なお、上述した態様における各パターンは、全てのパターンを同一の高さに設計することができ、図１６に示す態様のようにパターン毎に異なる高さに設計することもできる。

図１７に示す態様は、磁石１０の上面１０ａの全面に形成された絶縁層として、パターン２０Ｉが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける短辺１０ｃ、１０ｄと長辺１０ｅ、１０ｆとで画成される４つの隅それぞれに配置された４つのドット状隆起部２０ａと、対向する長辺１０ｅ、１０ｆに沿って並ぶ２つのドット状隆起部の中間位置それぞれに配置された２つのドット状隆起部２０ａとを有する全面被覆パターン２０Ｉで構成されている。

図１７に示す全面被覆パターン２０Ｉにおいて、ドット状隆起部（第１の部分）２０ａは厚さｄ１を有しており、ドット状隆起部２０ａ以外の部分（第２の部分）は、ドット状隆起部２０ａの厚さｄ１より薄い厚さｄ２を有している。

図１７に示すような全面被覆パターン２０Ｉであっても、上述したパターンと同様の作用効果を奏する。

すなわち、絶縁層として全面被覆パターン２０Ｉが設けられることで上下に隣り合う磁石１０間の絶縁が図られており、渦電流に起因する磁石性能の低下の抑制が図られている。また、全面被覆パターン２０Ｉは、上述したパターン同様、磁石１０の上面１０ａに対して固着されているが、上側の磁石１０の下面１０ｂに対しては固着されていないため、温度変化により磁石１０が膨張や収縮したときでも、その磁石１０の上面１０ａに設けられた絶縁層と、その絶縁層の上側の磁石１０との界面Ｉに応力が生じにくくなっている。

図１８に示す態様は、磁石１０の上面１０ａの全面に形成された絶縁層として、パターン２０Ｊが形成されている。具体的には、絶縁層は、上面１０ａにおける長辺１０ｅ、１０ｆに沿って等間隔で平行に並ぶ３本のライン状隆起部２０ｂを有する全面被覆パターン２０Ｊで構成されている。

図１８に示す全面被覆パターン２０Ｊにおいて、ライン状隆起部（第１の部分）２０ｂは厚さｄ３を有しており、ライン状隆起部２０ｂ以外の部分（第２の部分）は、ライン状隆起部２０ｂの厚さｄ３より薄い厚さｄ４を有している。

図１８に示すような全面被覆パターン２０Ｊであっても、上述した図１７の全面被覆パターン２０Ｉと同様の作用効果を奏する。

なお、図１７、１８に示したような全面被覆パターンは、部分的に隆起した隆起部を有する態様に限らず、隆起部が全くない平坦な態様であってもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

たとえば、モータに設けられたスロットの数は適宜増減することができ、スロットの位置関係についても適宜変更することができる。

また、磁石積層体を構成する磁石の数は、４つに限らず、２つや３つ、５つ以上であってもよい。

１…モータ、３…回転子、４…磁石積層体、７…コア、９…スロット、１０〜１５…磁石、１０ａ…上面、１０ｂ…下面、２０、２０Ａ〜２０Ｊ…絶縁層、２０ａ…ドット状隆起部、２０ｂ…ライン状隆起部、Ｉ…界面、Ｒ１…樹脂領域、Ｒ２…空気領域。

Claims (16)

1. 互いに対向する第１の面および第２の面を有し、前記第１の面および前記第２の面のうちの前記第１の面にのみ絶縁層が形成されており、前記絶縁層が前記第１の面に固着されている磁石を複数備え、同じ姿勢で、一方の磁石の第１の面と他方の磁石の第２の面とが対向するように積層されており、
   前記他方の磁石の第２の面は、前記一方の磁石の第１の面に形成された前記絶縁層と非固着状態で接している、磁石積層体。
2. 前記絶縁層が前記第１の面に部分的に形成されている、請求項１に記載の磁石積層体。
3. 前記第１の面が四角形状であり、
   前記絶縁層が、前記第１の面の縁に沿う矩形環状パターンを有する、請求項２に記載の磁石積層体。
4. 前記絶縁層が、前記矩形環状パターンを分断するライン状パターンをさらに有する、請求項３に記載の磁石積層体。
5. 前記絶縁層が複数のドット状パターンで構成されている、請求項２に記載の磁石積層体。
6. 前記第１の面が四角形状であり、
   前記絶縁層が、前記第１の面の四隅それぞれに配置された４つのドット状パターンで構成されている、請求項５に記載の磁石積層体。
7. 前記第１の面が四角形状であり、
   前記絶縁層が、前記第１の面の四隅それぞれに配置された４つのドット状パターンと、該４つのパターンのうちの前記第１の面における対向する２辺に沿って並ぶ２つのドット状パターンの中間位置にそれぞれ配置された２つのドット状パターンとで構成されている、請求項５に記載の磁石積層体。
8. 前記絶縁層が平行に並ぶ複数のライン状パターンで構成されている、請求項２に記載の磁石積層体。
9. 前記ライン状パターンが磁石の磁化方向に沿って延在している、請求項８に記載の磁石積層体。
10. 前記第１の面が四角形状であり、
    前記絶縁層が、前記第１の面における対向する２辺に沿って並ぶ２本のライン状パターンを有する、請求項８に記載の磁石積層体。
11. 前記絶縁層が、前記２本のライン状パターンの中間に位置するライン状パターンをさらに有する、請求項１０に記載の磁石積層体。
12. 前記絶縁層が、ドット状パターンとライン状パターンとで構成されている、請求項２に記載の磁石積層体。
13. 前記一方の磁石の第１の面と前記他方の磁石の第２の面との間に、前記絶縁層が存在する領域と、前記絶縁層が存在せずに空気が存在する領域とが形成されている、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の磁石積層体。
14. 前記絶縁層が、前記第１の面の全面に形成されている、請求項１に記載の磁石積層体。
15. 前記絶縁層が、
    第１の厚さを有する第１の部分と、
    第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の部分とを備える、請求項１４に記載の磁石積層体。
16. スロットが設けられて、かつ、該スロットに磁石積層体が収容された回転子を備え、
    前記磁石積層体が、互いに対向する第１の面および第２の面を有し、前記第１の面および前記第２の面のうちの前記第１の面にのみ絶縁層が形成されており、前記絶縁層が前記第１の面に固着されている磁石を複数備え、同じ姿勢で、一方の磁石の第１の面と他方の磁石の第２の面とが対向するように積層されており、
    前記他方の磁石の第２の面は、前記一方の磁石の第１の面に形成された前記絶縁層と非固着状態で接している、モータ。

Images