JP7251090B2 - permanent magnets and motors - Google Patents

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本発明は、永久磁石及びモータに関する。 The present invention relates to permanent magnets and motors.

モータの回転子部分に取り付けられる永久磁石では、従来から、磁化方向を均一にすることが一般的である。これに対して、特許文献1では、トルクを減少させることなくモータのコギング現象及びこれに起因する振動や騒音及び回転むらを防ぐことを目的として異方性セグメント形状磁石をステータまたはアウターロータとして使用することが検討されている。 Permanent magnets attached to a rotor portion of a motor have conventionally generally been magnetized in a uniform direction. On the other hand, in Patent Document 1, an anisotropic segment-shaped magnet is used as a stator or an outer rotor for the purpose of preventing the cogging phenomenon of the motor and the vibration, noise, and uneven rotation caused by this without reducing the torque. is being considered.

特開2002-110417号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-110417

近年、モータ効率の向上等の要求が高まり、永久磁石を回転子に埋め込んだ磁石埋め込み型モータ(IPMモータ)の採用が進んでいる。また、この磁石埋め込み型モータでは、フェライト磁石に代えてネオジム磁石等の希土類磁石の採用が進んでいる。 2. Description of the Related Art In recent years, there has been a growing demand for improved motor efficiency, and adoption of embedded magnet motors (IPM motors) in which permanent magnets are embedded in a rotor is progressing. Further, in this magnet-embedded motor, use of rare earth magnets such as neodymium magnets is progressing in place of ferrite magnets.

特許文献1に記載のように磁化の方向の制御を精密に行うためにはフェライト磁石で一般に用いられている縦磁場成形法(成形時の磁場方向と加圧方向を平行にして圧縮成形する方法。平行磁場成形法ともいう。)を用いることで容易に実現できる。しかしながら、希土類磁石の製造には一般的に横磁場成形法(成形時の磁場方向と加圧方向を垂直にして圧縮成形する方法。垂直磁場成形ともいう。)が用いられる。その理由は希土類磁石の製造に縦磁場成形法を適用した場合、横磁場成形法に比べ低い残留磁束密度しか得られないためである。横磁場成形法にて磁化の方向の制御を精密に行うことは、技術的には可能だが、生産性が著しく低下することとなり、コストの上昇を招く。 In order to precisely control the direction of magnetization as described in Patent Document 1, a vertical magnetic field molding method generally used for ferrite magnets (compression molding method in which the direction of the magnetic field and the direction of pressure are parallel during molding) (Also called a parallel magnetic field molding method.). However, a transverse magnetic field molding method (a method of compression molding in which the direction of the magnetic field during molding is perpendicular to the direction of pressurization; also called vertical magnetic field molding) is generally used for the production of rare earth magnets. The reason for this is that when the vertical magnetic field forming method is applied to the production of rare earth magnets, only a lower residual magnetic flux density can be obtained than the horizontal magnetic field forming method. It is technically possible to precisely control the direction of magnetization by the transverse magnetic field forming method, but this will result in a significant decrease in productivity and an increase in cost.

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、低コストで製造可能であると共に、磁束の制御が可能な永久磁石及びこの永久磁石が適用されたモータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a permanent magnet which can be manufactured at low cost and whose magnetic flux can be controlled, and a motor to which this permanent magnet is applied.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る永久磁石は、モータの回転子に取り付けられる希土類系磁石からなる永久磁石であって、磁化の方向が互いに異なる複数の磁石を組み合わせることにより構成され、長手方向に沿って磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有する。 In order to achieve the above object, a permanent magnet according to one aspect of the present invention is a permanent magnet made of a rare earth magnet attached to a rotor of a motor, and is configured by combining a plurality of magnets having mutually different magnetization directions. and has an orientation control region in which the direction of magnetization is different from that of other regions along the longitudinal direction.

また、本発明の一形態に係るモータは、複数の磁石挿入孔を有する回転子と、前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ収容される希土類系磁石からなる複数の永久磁石と、を有するモータであって、前記永久磁石のうちの一部は、磁化の方向が互いに異なる複数の磁石を組み合わせることにより構成され、長手方向に沿って磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有する。 A motor according to one aspect of the present invention includes a rotor having a plurality of magnet insertion holes, and a plurality of permanent magnets made of rare earth magnets accommodated in the plurality of magnet insertion holes. Some of the permanent magnets are formed by combining a plurality of magnets with different magnetization directions, and have an orientation control region with a different magnetization direction from other regions along the longitudinal direction.

上記の永久磁石及びモータによれば、磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有する永久磁石によって、回転子に取り付けられる永久磁石の磁束の制御を行うことができる。また、この永久磁石は、配向が互いに異なる複数の磁石を組み合わせて構成されている。したがって、永久磁石における磁束の制御を低コストで実現することができる。 According to the above permanent magnet and motor, the magnetic flux of the permanent magnet attached to the rotor can be controlled by the permanent magnet having the orientation control region whose magnetization direction is different from that of other regions. Also, this permanent magnet is configured by combining a plurality of magnets with mutually different orientations. Therefore, the control of the magnetic flux in the permanent magnet can be realized at low cost.

ここで、前記配向制御領域では、厚さ方向に沿って磁化の方向が互いに異なる複数の磁石が重ねられている態様とすることができる。 Here, in the orientation control region, a plurality of magnets having magnetization directions different from each other along the thickness direction may be superimposed.

上記のように、配向が異なる磁石を厚さ方向に沿って重ねることで配向制御領域が形成されることで、配向制御領域における配向の制御をより細かく行うことができる。 By forming the orientation control region by stacking magnets with different orientations along the thickness direction as described above, the orientation in the orientation control region can be controlled more finely.

また、上記の永久磁石において、前記複数の磁石は2つの板状の磁石であって、前記配向制御領域では、前記2つの板状の磁石が前記厚さ方向に重ねられている態様とすることができる。 Further, in the above permanent magnet, the plurality of magnets are two plate-shaped magnets, and the two plate-shaped magnets are stacked in the thickness direction in the orientation control region. can be done.

上記のように、2つの板状の磁石を厚さ方向に重ねて配向制御領域を形成することで、磁束の制御が可能な永久磁石をより低コストで製造することができる。 As described above, by stacking two plate-like magnets in the thickness direction to form an orientation control region, a permanent magnet capable of controlling magnetic flux can be manufactured at a lower cost.

また、外形が直方体形状である態様とすることができる。 Moreover, it can be set as the aspect whose external shape is a rectangular parallelepiped shape.

上記のように、永久磁石の外形を直方体形状とすることで、従来の一般的な磁石埋め込み型モータに設けられた直方体形状の磁石挿入孔に対しても簡単に取り付けることが可能である。 As described above, by forming the outer shape of the permanent magnet into a rectangular parallelepiped shape, it is possible to easily attach the permanent magnet to a rectangular parallelepiped magnet insertion hole provided in a conventional general magnet-embedded motor.

また、上記のモータにおいて、前記複数の磁石挿入孔は、前記回転子の回転軸の周りに周期的に配置されて、前記複数の磁石挿入孔のうちの2つの連続する磁石挿入孔に収容される2つの永久磁石により、前記回転子の磁極が構成され、前記磁極を構成する前記2つの永久磁石は、仮想線に対して対称に配置され、前記2つの永久磁石のそれぞれは、前記仮想線から遠い方の端部側に、前記配向制御領域を有する態様とすることができる。 Further, in the above motor, the plurality of magnet insertion holes are arranged periodically around the rotation axis of the rotor and are accommodated in two continuous magnet insertion holes out of the plurality of magnet insertion holes. The two permanent magnets constitute the magnetic poles of the rotor, the two permanent magnets constituting the magnetic poles are arranged symmetrically with respect to the imaginary line, and each of the two permanent magnets It is also possible to adopt a mode in which the orientation control region is provided on the end side farther from the .

上記のように、同一の磁極を構成する2つの永久磁石が、仮想線に対して対称に配置され、2つの永久磁石のそれぞれにおいて仮想線から遠い方の端部側に配向制御領域を有する構成とすることで、配向制御領域によって制御された磁束が、仮想線に沿って集中した状態となり、磁束密度が高められる。この結果、モータにおけるマグネットトルクが高められ、出力トルクが高められる。 As described above, the two permanent magnets forming the same magnetic pole are arranged symmetrically with respect to the imaginary line, and each of the two permanent magnets has an orientation control region on the end side farther from the imaginary line. As a result, the magnetic flux controlled by the orientation control region is concentrated along the virtual line, increasing the magnetic flux density. As a result, the magnet torque in the motor is increased and the output torque is increased.

本発明によれば、低コストで製造可能で有り、磁束の制御が可能な永久磁石及びこの永久磁石が適用されたモータが提供される。 According to the present invention, a permanent magnet which can be manufactured at low cost and whose magnetic flux can be controlled, and a motor to which this permanent magnet is applied are provided.

本発明の一実施形態に係るモータの概略平面図である。1 is a schematic plan view of a motor according to one embodiment of the present invention; FIG. 永久磁石の構成を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the structure of a permanent magnet. 図1の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 永久磁石の形状及び磁石の組み合わせの変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the shape of a permanent magnet, and a combination of a magnet. 永久磁石の形状及び磁石の組み合わせの変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the shape of a permanent magnet, and a combination of a magnet. 回転子のコアにおける永久磁石の配置の変更例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the arrangement of permanent magnets in the core of the rotor; 実施例1の永久磁石の形状及び磁石の組み合わせを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the shape of a permanent magnet and a combination of magnets in Example 1; 実施例2の永久磁石の形状及び磁石の組み合わせを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing the shape of a permanent magnet and a combination of magnets in Example 2; 比較例1の永久磁石の形状及び磁石の組み合わせを模式的に示す図である。4 is a diagram schematically showing the shape of a permanent magnet and the combination of magnets in Comparative Example 1. FIG. 実施例3の永久磁石の形状及び磁石の組み合わせを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing the shape of a permanent magnet and a combination of magnets in Example 3; 比較例2の永久磁石の形状及び磁石の組み合わせを模式的に示す図である。7 is a diagram schematically showing the shape of a permanent magnet and the combination of magnets in Comparative Example 2. FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更をすることが可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Moreover, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible.

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。 First, the configuration of the motor 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

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、回転子3のコア7と連結したシャフト8とを備えて構成されている。モータ1は、回転子3の内部に永久磁石4を埋め込まれた、所謂磁石埋め込み型モータ(IPMモータ)である。 As shown in FIG. 1, a motor 1 includes a stator 2, a rotor 3 rotatably arranged inside the stator 2, and a shaft 8 connected to a core 7 of the rotor 3. is configured with The motor 1 is a so-called magnet-embedded motor (IPM motor) in which permanent magnets 4 are embedded inside a rotor 3 .

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。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への通電により、回転子3を回転させるための回転磁界を発生させる。 The stator 2 is composed of an iron core 5 and a plurality of windings 6 wound around the iron core 5 . A predetermined number of windings 6 are arranged at regular intervals on the inner peripheral surface of the stator 2 , and energization of the windings 6 generates a rotating magnetic field for rotating the rotor 3 .

回転子3は、コア7と、コア7に設けられた複数の磁石挿入孔(図示せず)と、磁石挿入孔に収容されて固定された複数の永久磁石4とから構成される。 The rotor 3 includes a core 7, a plurality of magnet insertion holes (not shown) provided in the core 7, and a plurality of permanent magnets 4 housed and fixed in the magnet insertion holes.

コア7は、薄板状の電磁鋼板等の積層体からなる。コア7の中心部分に軸穴が形成され、この軸穴に回転子3の回転軸となるシャフト8が嵌合される。コア7の外周付近には、コア7の軸(回転子3の回転軸に対応する)周りに周期的に並んだ複数対(図1では4対)の磁石挿入孔が設けられている。磁石挿入孔の各対は、コア7の軸から延びる仮想線(図3で示す仮想線A)に対して対称的に配置されている。仮想線Aに対して対照的に配置される2つ(1対)の磁石挿入孔に収容される2つの永久磁石4は、コア7の外側が同一極となるように配置されて、1極を構成している。図1に示すモータ1の場合、回転子3の極数は4である。 The core 7 is made of a laminated body such as thin electromagnetic steel sheets. A shaft hole is formed in the central portion of the core 7, and a shaft 8 serving as a rotating shaft of the rotor 3 is fitted in this shaft hole. A plurality of pairs (four pairs in FIG. 1) of magnet insertion holes are periodically arranged around the axis of the core 7 (corresponding to the rotation axis of the rotor 3). Each pair of magnet insertion holes is arranged symmetrically with respect to a virtual line extending from the axis of the core 7 (virtual line A shown in FIG. 3). Two permanent magnets 4 housed in two (a pair of) magnet insertion holes arranged symmetrically with respect to the imaginary line A are arranged so that the outer side of the core 7 has the same pole, so that one pole constitutes In the motor 1 shown in FIG. 1, the rotor 3 has four poles.

磁石挿入孔には、図2に示される永久磁石4が収容される。本実施形態では、磁石挿入孔の形状は、挿入される磁石の形状に対応していて、略L字形とされる。磁石挿入孔にはフラックスバリアとなる空間が形成されていてもよい。なお、説明のために、図2ではXYZ直交座標系を示している。 A permanent magnet 4 shown in FIG. 2 is accommodated in the magnet insertion hole. In this embodiment, the shape of the magnet insertion hole corresponds to the shape of the magnet to be inserted, and is substantially L-shaped. A space serving as a flux barrier may be formed in the magnet insertion hole. For the sake of explanation, FIG. 2 shows an XYZ orthogonal coordinate system.

図2(A)は、永久磁石4を説明する斜視図であり、図2(B)は、永久磁石4のXY方面に沿った断面図である。永久磁石4は、図2(A)及び図2(B)に示すように、回転子3の回転軸方向に対して直交する方向(すなわち、回転子3を構成するコア7の主面の延在方向)に沿って重ねて配置された2つの板状の磁石4A、4Bで構成されている。より具体的には、磁石4A、4Bは長方形平板状とされている。なお、本実施形態における「板状」の磁石とは、対向配置する主面が互いに略平行である磁石である。したがって、例えば、略平行な主面を有しているが側面が傾斜している、または、主面の角部が丸められている磁石についても「板状」の磁石に含まれる。 FIG. 2A is a perspective view illustrating the permanent magnet 4, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the permanent magnet 4 along the XY plane. As shown in FIGS. 2(A) and 2(B), the permanent magnets 4 are arranged in a direction orthogonal to the rotation axis direction of the rotor 3 (that is, in the extension of the main surface of the core 7 constituting the rotor 3). It is composed of two plate-shaped magnets 4A and 4B that are stacked along the existing direction). More specifically, the magnets 4A and 4B are rectangular flat plates. The “plate-like” magnets in this embodiment are magnets whose principal surfaces are arranged to face each other and are substantially parallel to each other. Therefore, for example, a "plate-shaped" magnet also includes a magnet having substantially parallel principal surfaces with inclined side surfaces or rounded corners of the principal surfaces.

2つの磁石4A、4Bは同じ材料で構成された永久磁石とすることができる。本実施形態に係る磁石4A、4Bは、希土類系永久磁石(希土類系磁石)で構成されており、例えば、R-T-B系永久磁石とすることができる。また、その中でも、R-T-B系焼結磁石とすることができる。R-T-B系焼結磁石は、R14B結晶から成る粒子(結晶粒子)および粒界を有する。 The two magnets 4A, 4B can be permanent magnets made of the same material. The magnets 4A and 4B according to the present embodiment are composed of rare earth permanent magnets (rare earth magnets), and may be RTB permanent magnets, for example. Among them, an RTB system sintered magnet can be used. RTB based sintered magnets have grains (crystal grains) composed of R 2 T 14 B crystals and grain boundaries.

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。 R in the RTB based sintered magnet represents at least one rare earth element. Rare earth elements refer to Sc, Y and lanthanoid elements belonging to Group 3 of the long period periodic table. Lanthanide elements include, for example, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and the like. T in the RTB system sintered magnet represents Fe, or Fe and Co. Furthermore, one or more selected from other transition metal elements may be included. B in the RTB based sintered magnet represents boron (B), or boron (B) and carbon (C).

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、または磁気特性の温度特性の改善が可能となる。 The RTB-based sintered magnet according to this embodiment may contain Cu, Al, or the like. By adding these elements, it becomes possible to increase the coercive force, increase the corrosion resistance, or improve the temperature characteristics of the magnetic properties.

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。 Furthermore, the RTB based sintered magnet according to this embodiment may contain Dy, Tb, or both as a heavy rare earth element. The heavy rare earth element may be contained in crystal grains and grain boundaries. When the heavy rare earth element is not substantially contained in the crystal grains, it is preferably contained in the grain boundaries. The concentration of the heavy rare earth element at grain boundaries is preferably higher than that in crystal grains. The RTB based sintered magnet according to the present embodiment may be an RTB based sintered magnet in which a heavy rare earth element is grain boundary diffused. R-T-B system sintered magnets in which heavy rare earth elements are grain-boundary diffused can achieve residual magnetic flux density and coercive force with a smaller amount of heavy rare-earth elements than RTB system sintered magnets without grain-boundary diffusion. can be improved.

また、本実施形態に係る磁石4A、4BがR-T-B系永久磁石である場合、R-T-B系永久磁石は、上記のように焼結を行うことにより製造されるR-T-B系焼結磁石に限定されない。例えば、焼結の代わりに熱間成型および熱間加工を行い製造されるR-T-B系永久磁石であってもよい。 Further, when the magnets 4A and 4B according to the present embodiment are RTB system permanent magnets, the RTB system permanent magnets are manufactured by performing sintering as described above. It is not limited to -B system sintered magnets. For example, it may be an RTB permanent magnet manufactured by hot forming and hot working instead of sintering.

室温にて原料粉末を成型することにより得られる冷間成型体に対して、加熱しながら加圧する熱間成型を行うと、冷間成型体に残存する気孔が消滅し、焼結によらずに緻密化させることができる。さらに、熱間成型により得られた成型体に対して熱間加工として熱間押出し加工を行うことにより、所望の形状を有し、かつ、磁気異方性を有するR-T-B系永久磁石を得ることができる。 When the cold compact obtained by compacting the raw material powder at room temperature is subjected to hot compaction in which pressure is applied while being heated, the pores remaining in the cold compact disappear and are not sintered. It can be densified. Furthermore, by subjecting the molded body obtained by hot molding to hot extrusion as hot working, an RTB permanent magnet having a desired shape and magnetic anisotropy is obtained. can be obtained.

なお、磁石4A、4Bは、互いに異なる材料の磁石であってもよい。 The magnets 4A and 4B may be magnets made of different materials.

永久磁石4は、磁石4Aと磁石4Bとを厚さ方向(高さ方向:Y軸方向)に重ねる(積層する)ことで形成されている。永久磁石4の大きさは回転子の外径、極数等によって適宜選定される。磁石4Aは、例えば、長辺長さ(X軸方向長さ)は3mm~70mmの範囲であり、高さ(Y軸方向長さ)は1mm~40mmの範囲である。また、磁石4Bは、例えば、長辺長さは1mm~35mmの範囲であり、高さは1mm~40mmの範囲である。また、磁石4Bの長辺長さは、磁石4Aの長辺長さに対して5%以上50%以下が好ましく、10%以上40%以下がより好ましい。また、磁石4Bの高さは、磁石4Aの高さに対して10%以上150%以下が好ましく、20%以上100%以下がより好ましい。 The permanent magnet 4 is formed by overlapping (laminating) the magnet 4A and the magnet 4B in the thickness direction (height direction: Y-axis direction). The size of the permanent magnet 4 is appropriately selected depending on the outer diameter of the rotor, the number of poles, and the like. The magnet 4A has, for example, a long side length (length in the X-axis direction) in the range of 3 mm to 70 mm and a height (length in the Y-axis direction) in the range of 1 mm to 40 mm. Further, the magnet 4B has, for example, a long side length in the range of 1 mm to 35 mm and a height in the range of 1 mm to 40 mm. The long side length of the magnet 4B is preferably 5% or more and 50% or less, more preferably 10% or more and 40% or less, of the long side length of the magnet 4A. Moreover, the height of the magnet 4B is preferably 10% or more and 150% or less, more preferably 20% or more and 100% or less, with respect to the height of the magnet 4A.

磁石4A、4Bは、短辺の長さは同じであることが好ましく、図2に示すように、磁石4A、4Bを重ねた際には、長辺に沿った側面(短辺と交差するXY平面に平行な側面)の端部が一致することが好ましい。 It is preferable that the short sides of the magnets 4A and 4B have the same length, and as shown in FIG. It is preferred that the edges of the sides parallel to the plane coincide.

また、磁石4Bは、磁石4Aの一方側の短辺同士が平面視において重なり合うように積層される。本実施形態では、磁石4Aの主面40A(XZ平面に平行な面)に含まれる一の短辺41A(X軸負側の短辺)と、磁石4Bの主面40B(XZ平面に平行な面)に含まれる一の短辺41B(X軸負側の短辺)と、が重なる状態で、主面40Aと主面40Bとが対向した状態で磁石4A上に磁石4Bが積層される。この結果、永久磁石4の長辺方向(X軸方向)に沿って永久磁石4を見たときに、一方側(磁石4A,4Bが積層しているX軸負側)では、永久磁石4の厚さ(積層方向に沿った高さ)が大きく、他方側(磁石4A上に磁石4Bが積層していないX軸正側)では、永久磁石4の厚さが小さくなっている。このように、本実施形態に係る永久磁石4は、永久磁石4の厚さが互いに異なる領域を有している。また、永久磁石4は、断面(XY平面に平行な面)形状が略L字形状となっている。 Moreover, the magnet 4B is laminated so that the short sides on one side of the magnet 4A overlap each other in plan view. In this embodiment, one short side 41A (the short side on the negative side of the X axis) included in the principal surface 40A (the surface parallel to the XZ plane) of the magnet 4A and the principal surface 40B of the magnet 4B (parallel to the XZ plane) The magnet 4B is laminated on the magnet 4A in a state in which the main surface 40A and the main surface 40B face each other in a state in which one short side 41B (the short side on the negative side of the X-axis) overlaps. As a result, when the permanent magnet 4 is viewed along the long side direction (X-axis direction) of the permanent magnet 4, one side (X-axis negative side where the magnets 4A and 4B are laminated) has a The thickness (height along the stacking direction) is large, and the thickness of the permanent magnet 4 is small on the other side (X-axis positive side where the magnet 4B is not stacked on the magnet 4A). Thus, the permanent magnet 4 according to this embodiment has regions where the thickness of the permanent magnet 4 is different from each other. In addition, the permanent magnet 4 has a substantially L-shaped cross section (surface parallel to the XY plane).

なお、本実施形態に係る永久磁石は、磁石4A、4Bは互いに異なる方向に磁化されている。具体的には、図2(B)に示すように、磁石4Aは、高さ(厚さ)方向に平行な方向M1(Y軸正方向)に磁化されている。一方、磁石4Bは、磁石4Aの磁化方向M1に対して所定の角度傾いた方向M2に磁化されている。なお、磁石4A、4Bは、いずれも一軸に平行である一様な配向であるとする。 In the permanent magnets according to this embodiment, the magnets 4A and 4B are magnetized in different directions. Specifically, as shown in FIG. 2B, the magnet 4A is magnetized in a direction M1 (Y-axis positive direction) parallel to the height (thickness) direction. On the other hand, the magnet 4B is magnetized in a direction M2 inclined by a predetermined angle with respect to the magnetization direction M1 of the magnet 4A. It is assumed that the magnets 4A and 4B are uniformly oriented parallel to one axis.

磁石4Bが積層されている領域では、永久磁石4の高さ(厚さ)方向で見たとき、互いに異なる磁化方向を有する2つの磁石が重ねられていることになる。その結果、2つの磁石が重ねられている領域の磁化方向は、他の領域と異なることになる。この他の領域と比較して磁化方向が異なる領域を配向制御領域45とする。なお、永久磁石4では、互いに異なる磁化方向を有する2種類の磁石が重ねられることで、配向制御領域45が形成される。つまり、永久磁石4の場合には、配向制御領域45は、磁石4Bが重ねられた領域となる。 In the region where the magnets 4B are stacked, when viewed in the height (thickness) direction of the permanent magnets 4, two magnets having magnetization directions different from each other are stacked. As a result, the magnetization direction in the area where the two magnets are superimposed will be different from the other areas. A region having a magnetization direction different from that of other regions is defined as an orientation control region 45 . In the permanent magnet 4, the orientation control region 45 is formed by stacking two types of magnets having different magnetization directions. That is, in the case of the permanent magnet 4, the orientation control region 45 is the region where the magnets 4B are superimposed.

本実施形態では、磁石4Bの磁化方向M2は、磁石4A、4Bの長辺方向に沿って、磁石4Aのうち磁石4Bが積層されていない端部側(X軸正方向)に傾斜している。したがって、永久磁石4からのフラックス(磁束)は、永久磁石4の上面(Y軸正側の表面)から磁石4Aが積層されていない領域側に偏ってまとまった状態となる。すなわち、磁束密度が高められた状態となる。 In this embodiment, the magnetization direction M2 of the magnet 4B is inclined along the long side direction of the magnets 4A and 4B toward the end portion of the magnet 4A where the magnet 4B is not laminated (positive direction of the X axis). . Therefore, the flux (magnetic flux) from the permanent magnet 4 is in a state of being biased toward the region where the magnet 4A is not laminated from the upper surface of the permanent magnet 4 (the surface on the Y-axis positive side). That is, the magnetic flux density is increased.

永久磁石4は、磁化方向M1と磁化方向M2とを互いに異ならせることで、永久磁石4全体としてのフラックス(磁束)の方向及び密度を制御することができる。また、この永久磁石4をモータ1の回転子3に所定の方向に搭載することで、モータ1における永久磁石4によるトルクを大きくすることができる。この点については、後述する。 By making the magnetization direction M1 and the magnetization direction M2 of the permanent magnet 4 different from each other, the direction and density of the flux (magnetic flux) of the permanent magnet 4 as a whole can be controlled. Moreover, by mounting the permanent magnet 4 on the rotor 3 of the motor 1 in a predetermined direction, the torque generated by the permanent magnet 4 in the motor 1 can be increased. This point will be described later.

なお、磁化方向M1と磁化方向M2とのなす角度は、適宜変更することができるが、例えば、1°~45°程度とすることができる。また、磁石4Bのように、磁化方向M2を高さ(厚さ)方向から異ならせる方法は特に限定されない。 The angle formed by the magnetization direction M1 and the magnetization direction M2 can be changed as appropriate, and can be, for example, about 1° to 45°. Also, like the magnet 4B, the method of varying the magnetization direction M2 from the height (thickness) direction is not particularly limited.

磁石4A,4Bは、接着剤等によって接合されていてもよい。また、磁石4A、4Bの間には、接合層が介在していてもよい。一対の磁石4A、4Bの間に接合層が介在している場合、磁石4A、4Bの間隔は0.01mm~0.1mmの範囲が好ましい。 The magnets 4A and 4B may be joined with an adhesive or the like. A bonding layer may be interposed between the magnets 4A and 4B. When a bonding layer is interposed between the pair of magnets 4A and 4B, the distance between the magnets 4A and 4B is preferably in the range of 0.01 mm to 0.1 mm.

図3は、図1の一部拡大図である。上記の永久磁石4は、回転子3のコア7に設けられた磁石挿入孔(図示せず)に収容されることで、図3に示すように配置される。 3 is a partially enlarged view of FIG. 1. FIG. The permanent magnets 4 are accommodated in magnet insertion holes (not shown) provided in the core 7 of the rotor 3, and arranged as shown in FIG.

永久磁石4の各対は、コア7の軸から延びる仮想線Aに対して対照的に配置されている。より具体的には、永久磁石4は、略L字形の長辺(磁石4Aにより形成される長辺部分)から延長された直線と仮想線Aとがなす角が所定の角度(例えば、45°~85°程度であるが、特に限定されない)だけ傾いた状態で、対照的に配置されている。このように、永久磁石4は、図2における上方(Y軸正側)がコア7の外周側を向くように磁石挿入孔に収容される。また、磁石挿入孔に収容された場合、永久磁石4における回転子3(コア7)の回転軸に対して直交する断面とは、図2における永久磁石4のXY平面に平行な断面となる。 Each pair of permanent magnets 4 is arranged symmetrically with respect to an imaginary line A extending from the axis of core 7 . More specifically, the permanent magnet 4 has a predetermined angle (for example, 45°) formed by a straight line extending from the long side of the substantially L shape (the long side formed by the magnet 4A) and the imaginary line A. 85°, but not limited to), and are arranged symmetrically. Thus, the permanent magnet 4 is housed in the magnet insertion hole so that the upper side (Y-axis positive side) in FIG. 2 faces the outer peripheral side of the core 7 . Further, when the permanent magnet 4 is housed in the magnet insertion hole, the cross section of the permanent magnet 4 perpendicular to the rotation axis of the rotor 3 (core 7) is a cross section parallel to the XY plane of the permanent magnet 4 in FIG.

この結果、図3に示すように、一対の永久磁石4は、仮想線Aから遠い側(回転子3の外周に近い側)の両端部において、永久磁石4の厚さ(シャフト8の延在方向から見たときの永久磁石4の積層方向の厚さ、または、コア7の主面上で永久磁石4の長辺の延在方向に沿って見たときの永久磁石4の幅)が大きくなり、仮想線Aから近い側(回転子3の回転軸に近い側)の両端部において永久磁石4の厚さが小さくなっている。 As a result, as shown in FIG. 3 , the pair of permanent magnets 4 has a thickness of the permanent magnets 4 (extension of the shaft 8 The thickness of the permanent magnet 4 in the stacking direction when viewed from the direction, or the width of the permanent magnet 4 when viewed along the extending direction of the long side of the permanent magnet 4 on the main surface of the core 7) is large. , and the thickness of the permanent magnet 4 is small at both ends on the side closer to the virtual line A (the side closer to the rotation axis of the rotor 3).

また、一対の磁石挿入孔に収容された一対の永久磁石4においては、それぞれ、仮想線Aから遠い側の両端部に磁石4Bが積層されている。磁石4Bの磁化方向M2は、上述したように永久磁石4のうち磁石4Bが積層されていない側(磁石4Aの上面が露出している側)に偏っている。したがって、永久磁石4からのフラックスは、永久磁石4のうち磁石4Bが積層されていない側(磁石4Aの上面が露出している側)に偏った状態で、磁束密度が高められることになる。この結果、永久磁石4の上方(回転子3の回転軸に対して外方側、すなわち、固定子2側)では、仮想線Aに沿ってフラックスが集中した状態となる。 Magnets 4B are stacked on both ends of the pair of permanent magnets 4 housed in the pair of magnet insertion holes on the far side from the virtual line A, respectively. As described above, the magnetization direction M2 of the magnet 4B is biased toward the side of the permanent magnet 4 where the magnet 4B is not laminated (the side where the upper surface of the magnet 4A is exposed). Therefore, the flux from the permanent magnet 4 is biased toward the side of the permanent magnet 4 where the magnet 4B is not laminated (the side where the upper surface of the magnet 4A is exposed), and the magnetic flux density is increased. As a result, the flux is concentrated along the imaginary line A above the permanent magnet 4 (on the outer side with respect to the rotating shaft of the rotor 3, that is, on the stator 2 side).

なお、永久磁石4の積層に関しては、上記寸法にすでに個片化されている磁石4A、4Bを重ね合わせる方法が用いられる。なお、必要に応じて、磁石4A、4B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。 As for the lamination of the permanent magnets 4, a method is used in which the magnets 4A and 4B, which have already been separated into individual pieces with the above dimensions, are superimposed. If necessary, the magnets 4A and 4B may be chamfered by subjecting them to a predetermined polishing process (for example, barrel polishing).

なお、適宜、磁石挿入孔に充填剤を充填して、永久磁石4を磁石挿入孔に固定してもよい。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、磁石挿入孔に収納された永久磁石4が磁石挿入孔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。 Note that the permanent magnets 4 may be fixed in the magnet insertion holes by filling the magnet insertion holes with a filler as appropriate. A thermosetting resin, such as an epoxy resin or a silicone resin, can be used as the filler. However, if the permanent magnets 4 housed in the magnet insertion holes are fixed to the magnet insertion holes, it is not always necessary to use the filler.

ここで、本実施形態に係る永久磁石4は、互いに異なる磁化方向を有する領域が高さ(厚さ)方向に積層された配向制御領域を有する。このような構成を有することで、磁石埋め込み型モータに適用される永久磁石において、磁束の制御を低コストで実現することが可能となる。 Here, the permanent magnet 4 according to this embodiment has an orientation control region in which regions having magnetization directions different from each other are laminated in the height (thickness) direction. By having such a configuration, it is possible to realize magnetic flux control at low cost in the permanent magnets applied to the magnet-embedded motor.

磁石埋め込み型モータは、一般的に高いモータ効率が要求されるが、これと共に高い出力トルクが要求される場合が多い。このような場合、埋め込まれる磁石としては、フェライト磁石と比較して磁気性能が高い希土類系磁石が用いられる場合がある。フェライト磁石の製造には前述したように縦磁場成形法が多く用いられ、セグメント型磁石を容易に作ることができるが、磁気特性の高い希土類磁石の製造には上述した横磁場成形法が用いられるため、安価に磁化方向を精密に制御する方法がなく、磁石の磁化方向を利用したトルクの改善については、十分な検討はなされていなかった。 A magnet-embedded motor is generally required to have high motor efficiency, and in many cases high output torque is also required. In such a case, rare earth magnets, which have higher magnetic performance than ferrite magnets, may be used as the embedded magnets. As described above, the vertical magnetic field forming method is often used for the production of ferrite magnets, which makes it possible to easily produce segmented magnets. Therefore, there is no method for precisely controlling the magnetization direction at low cost, and sufficient studies have not been made on improving the torque using the magnetization direction of the magnet.

これに対して、本実施形態に係る永久磁石4によれば、配向制御領域45を有するので、磁化方向の制御を利用して、磁束密度の制御が可能となる。したがって、この永久磁石4を利用した磁石埋め込み型モータにおいては、永久磁石4の配向制御領域45を利用して、フラックスの磁束密度の制御が可能となることから、磁石埋め込み型モータに求められる性能等に応じた調整を容易に行うことができる。また、この永久磁石4では、互いに異なる配向を有する磁石4A、4Bの個片を組み合わせて配向制御領域45が形成されるため、一体化された磁石における配向制御と比較して、より低コストで磁束密度の制御が可能な永久磁石4を得ることができる。上述したように磁石4A、4Bはいずれも一軸に平行である一様な配向の磁石であるので、一般的な製造方法で製造することができる。そのため、配向の制御に関して、磁石の製造コストを大幅に抑制することができる。 On the other hand, according to the permanent magnet 4 according to the present embodiment, since it has the orientation control region 45, it is possible to control the magnetic flux density using the control of the magnetization direction. Therefore, in the magnet-embedded motor using the permanent magnet 4, the orientation control region 45 of the permanent magnet 4 can be used to control the magnetic flux density of the flux. etc., can be easily adjusted. In addition, in this permanent magnet 4, the orientation control region 45 is formed by combining pieces of the magnets 4A and 4B having different orientations from each other. A permanent magnet 4 whose magnetic flux density can be controlled can be obtained. As described above, the magnets 4A and 4B are uniformly oriented magnets parallel to one axis, and therefore can be manufactured by a general manufacturing method. Therefore, the manufacturing cost of the magnet can be greatly reduced with respect to orientation control.

また、本実施形態に係る永久磁石4が、1つの磁極を構成する一対の磁石挿入孔のそれぞれに収容された回転子3(コア7)を含むモータ1では、永久磁石4の上方(回転子3の回転軸に対して外方側、すなわち、固定子2側)では、仮想線Aに沿ってフラックスが集中した状態となる。このように、固定子2側へ向かうフラックスの密度(磁束密度)が高められることで、モータ1におけるマグネットトルクが高められる。したがって、モータ1としての出力トルクが高められるという効果が得られる。 In addition, in the motor 1 including the rotor 3 (core 7) in which the permanent magnets 4 according to the present embodiment are accommodated in a pair of magnet insertion holes forming one magnetic pole, the permanent magnets 4 above (the rotor 3, the flux is concentrated along the virtual line A on the stator 2 side. By increasing the density of the flux (magnetic flux density) directed toward the stator 2 in this way, the magnet torque in the motor 1 is increased. Therefore, the effect that the output torque of the motor 1 is increased can be obtained.

なお、配向制御領域45は、永久磁石4の長手方向(X軸方向)に沿った一部のみに形成される。永久磁石4の全体に配向制御領域45を形成すると、永久磁石4からのフラックスの向きを制御することは可能であるものの、磁束密度の制御としては不十分である。したがって、配向制御領域45は、永久磁石4の長手方向に沿った一部の領域に設けられる。 The orientation control region 45 is formed only partially along the longitudinal direction (X-axis direction) of the permanent magnet 4 . If the orientation control region 45 is formed over the entire permanent magnet 4, it is possible to control the direction of the flux from the permanent magnet 4, but the control of the magnetic flux density is insufficient. Therefore, the orientation control region 45 is provided in a partial region along the longitudinal direction of the permanent magnet 4 .

また、上記の永久磁石4は、板状の複数の磁石4A、4Bを組み合わせて構成されている。板状の磁石4A,4Bは、一般的な製造方法で製造することが可能なため、形状の加工等に伴うコストの増大を抑制することができる。 Further, the permanent magnet 4 is configured by combining a plurality of plate-shaped magnets 4A and 4B. Since the plate-shaped magnets 4A and 4B can be manufactured by a general manufacturing method, it is possible to suppress an increase in cost associated with shape processing and the like.

具体的には、本実施形態に係る永久磁石4は、一方の端部側に、他の領域よりも厚みが大きい領域を有する。永久磁石4の場合には、一方の端部側の磁石4Bが重ねられている領域が、他の領域(磁石4Bが重ねられていない領域)と比べて厚くなっている。より具体的には、回転子3の回転軸に対して直交する断面(コア7の主面と平行な断面)において、一方の端部側が他方の端部側に比べて厚い。このような構成を有することで、減磁しやすい領域での減磁を抑制することができる。 Specifically, the permanent magnet 4 according to the present embodiment has a region on one end side that is thicker than other regions. In the case of the permanent magnet 4, the area where the magnet 4B is overlapped on one end side is thicker than the other area (area where the magnet 4B is not overlapped). More specifically, in a cross section orthogonal to the rotation axis of rotor 3 (a cross section parallel to the main surface of core 7), one end side is thicker than the other end side. By having such a configuration, it is possible to suppress demagnetization in a region that is likely to be demagnetized.

一般的に、永久磁石が取り付けられるモータでは、回転子が回転することで部分的磁石の磁化方向とは逆向きの磁界(逆磁界)がかかることが知られている。逆磁界がかかる領域は、永久磁石の配置等によって変わるが、例えば、回転子の回転方向に対して後方側(回転方向とは逆側)の端部に逆磁界がかかることが知られている。例えば、図3で示す矢印Rが回転子3の回転方向であるとすると、図3で示す2つの永久磁石4のうち、右側の永久磁石4の右側端部付近に逆磁界がかかると考えられる。このように、逆磁界が生じる領域では永久磁石の減磁が発生することが懸念される。これに対して、従来は、磁石材料に重希土類元素を含有させること等、材料の保磁力を高めることで、減磁を防ぐことが一般的であった。しかしながら、重希土類元素は高価であり、磁石の材料コストが増大してしまう。この点を鑑みて、例えば、加熱処理による拡散等を利用して一部領域にのみ重希土類元素を含有させるこことも検討されているが、依然として重希土類元素を含有させるための材料コストが高価となると共に、加熱処理が必要となるため、永久磁石の製造コストを十分に抑制できるとはいえなかった。 In general, it is known that in a motor to which permanent magnets are attached, a magnetic field (opposite magnetic field) is applied in a direction opposite to the magnetization direction of partial magnets as the rotor rotates. The area where the reverse magnetic field is applied varies depending on the arrangement of the permanent magnets, etc., but it is known that the reverse magnetic field is applied to the end of the rotor on the rear side with respect to the rotation direction (the side opposite to the rotation direction), for example. . For example, if the arrow R shown in FIG. 3 is the direction of rotation of the rotor 3, it is considered that a reverse magnetic field is applied near the right end of the right permanent magnet 4 of the two permanent magnets 4 shown in FIG. . Thus, there is concern that the permanent magnet may be demagnetized in the region where the opposite magnetic field is generated. Conventionally, however, demagnetization has been generally prevented by increasing the coercive force of the material, such as by including a heavy rare earth element in the magnet material. However, heavy rare earth elements are expensive and increase the material cost of the magnet. In view of this point, for example, the use of diffusion by heat treatment to contain the heavy rare earth element only in a part of the region is also being studied, but the material cost for containing the heavy rare earth element is still high. In addition, since heat treatment is required, it cannot be said that the manufacturing cost of the permanent magnet can be sufficiently suppressed.

一方、本実施形態に係る永久磁石4では、磁石4Bが重ねられている一方の端部側が、他の領域と比べて厚くなっている。すなわち、回転子3の回転軸に対して直交する断面における永久磁石4の厚さが大きい領域を一方の端部側に形成することで、永久磁石4のパーミアンス係数を調整することができる。パーミアンス係数は、磁石の磁化方向の厚さと、磁石の磁化方向に対して垂直な方向の磁石の幅(図2において、磁化方向がY軸方向である場合の、X軸方向の長さ)と、の比に応じて変わるものである。また、磁石においてパーミアンス係数が小さい領域は、逆磁界等の影響を受けて減磁しやすい。そこで、永久磁石4では、永久磁石4のうちの逆磁界を受けやすい一方の端部側に厚さが大きな領域を設けることで、この永久磁石4を回転子3に取り付けた際に、回転子3の回転時に発生し得る局所的な減磁を抑制することができる。すなわち、逆磁界がかかりやすい領域に、永久磁石4のうち厚さが大きな領域を配置することで、当該領域における減磁を抑制することができる。 On the other hand, in the permanent magnet 4 according to this embodiment, the one end side where the magnet 4B is superimposed is thicker than the other regions. That is, the permeance coefficient of the permanent magnets 4 can be adjusted by forming a region where the permanent magnets 4 have a large thickness in the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotor 3 on one end side. The permeance coefficient is the thickness of the magnet in the direction of magnetization and the width of the magnet in the direction perpendicular to the magnetization direction of the magnet (in FIG. 2, the length in the X-axis direction when the magnetization direction is the Y-axis direction). , varies depending on the ratio of . Also, a region of a magnet with a small permeance coefficient is likely to be demagnetized due to the influence of a reverse magnetic field or the like. Therefore, in the permanent magnet 4, by providing a region with a large thickness at one end of the permanent magnet 4 that is likely to receive the opposite magnetic field, when the permanent magnet 4 is attached to the rotor 3, Local demagnetization that can occur during rotation of 3 can be suppressed. That is, by arranging a thicker region of the permanent magnets 4 in a region where a reverse magnetic field is likely to be applied, demagnetization in that region can be suppressed.

また、上記の永久磁石4は、板状の複数の磁石4A、4Bを組み合わせて構成されている。永久磁石4のような形状の磁石を製造しようとすると、製造コストが増大する。一方、板状の磁石4A,4Bは、一般的な製造方法で製造することが可能なため、コストの増大を抑制することができる。また、永久磁石4では、複数の磁石4A、4Bを組み合わせて、その厚さを変化させることで、局所的な減磁抑制を可能としている。このように、材料を変更することに代えて、板状の複数の磁石4A、4Bを組み合わせて、回転子3の回転軸に対して直交する断面において厚さが異なる領域を有する永久磁石4は、低コストで製造可能であると共に、回転子の回転時の局所的な減磁を抑制可能である。 Further, the permanent magnet 4 is configured by combining a plurality of plate-like magnets 4A and 4B. Attempting to manufacture a magnet shaped like the permanent magnet 4 increases the manufacturing cost. On the other hand, the plate-shaped magnets 4A and 4B can be manufactured by a general manufacturing method, so that an increase in cost can be suppressed. Also, in the permanent magnet 4, local demagnetization can be suppressed by combining a plurality of magnets 4A and 4B and changing the thickness thereof. In this way, instead of changing the material, the permanent magnet 4 having regions with different thicknesses in the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotor 3 by combining a plurality of plate-shaped magnets 4A and 4B , can be manufactured at low cost and can suppress local demagnetization during rotation of the rotor.

なお、回転子3の回転軸に対して直交する断面における永久磁石4の厚さが大きくなる領域が「一方の端部側」に形成される、とは、回転子3の回転軸に対して直交する断面において永久磁石4の厚さが大きくなる領域が、永久磁石4の中央付近ではなく端部に偏って設けられることをいう。本実施形態の永久磁石では、厚さが大きな領域が一方の端部及び当該端部から磁石4Bが延在する領域に形成されているが、「厚さが大きな領域」が永久磁石の一方の端部を含んで設けられている必要はない。例えば、永久磁石4の角部を丸める等により、端部よりもその内側の領域が「厚さが大きな領域」となっていてもよい。 It should be noted that forming a region where the thickness of the permanent magnets 4 in the cross section orthogonal to the rotation axis of the rotor 3 is large on "one end side" means that It means that the area where the thickness of the permanent magnet 4 is thicker in the orthogonal cross section is provided at the end rather than near the center of the permanent magnet 4 . In the permanent magnet of this embodiment, a thick region is formed at one end and a region where the magnet 4B extends from the end. It need not be provided including the ends. For example, the corners of the permanent magnet 4 may be rounded to make the area inside the end portion "a thicker area".

図4は、永久磁石における2つの磁石の組み合わせの変更例である。図4(A)、(B)は、いずれも変形例に係る永久磁石の断面図(回転子の回転軸に対して直交する断面における断面図)を示すものである。 FIG. 4 is a modification of the combination of two magnets in the permanent magnet. FIGS. 4A and 4B both show cross-sectional views of permanent magnets according to modifications (cross-sectional views in a cross section perpendicular to the rotating shaft of the rotor).

図4(A)に示す永久磁石51は、2つの磁石4C、4Dを厚さ方向に重ねて形成している点は、永久磁石4と同じであるが、永久磁石51全体として、直方体形状とされている。すなわち、磁石4Cは、永久磁石51に対応した直方体形状に対して磁石4Dを配置するための空間部分が切り欠かれた形状をしている。そして、この切り欠かれた空間に対して配向が異なる磁石4Dを配置することで、配向制御領域45を有する永久磁石51が形成されている。このような形状とした場合であっても、永久磁石51による磁束の制御を低コストで実現することが可能となっている。このように、本実施形態に係る永久磁石の形状は、適宜変更することができる。 The permanent magnet 51 shown in FIG. 4A is the same as the permanent magnet 4 in that two magnets 4C and 4D are stacked in the thickness direction, but the permanent magnet 51 as a whole has a rectangular parallelepiped shape. It is That is, the magnet 4C has a rectangular parallelepiped shape corresponding to the permanent magnet 51, and a space portion for arranging the magnet 4D is cut out. By arranging magnets 4D having different orientations in the cutout space, permanent magnets 51 having orientation control regions 45 are formed. Even with such a shape, magnetic flux control by the permanent magnet 51 can be realized at low cost. Thus, the shape of the permanent magnet according to this embodiment can be changed as appropriate.

また、従来の磁石埋め込み型モータには、永久磁石51のような直方体形状の永久磁石が用いられていることが一般的である。したがって、永久磁石51のような直方体形状をしている場合、従来の磁石埋め込み型モータに設けられた磁石挿入孔に対して簡単に取り付けることが可能である。すなわち、永久磁石51は、従来の磁石埋め込み型モータに対しても容易に適用することができる。 Further, a conventional magnet-embedded motor generally uses a rectangular parallelepiped permanent magnet such as the permanent magnet 51 . Therefore, when the permanent magnet 51 has a rectangular parallelepiped shape, it can be easily attached to a magnet insertion hole provided in a conventional magnet-embedded motor. That is, the permanent magnet 51 can be easily applied to a conventional magnet-embedded motor.

図4(B)に示す永久磁石52は、永久磁石4と同様に、平板状の磁石4C上に配向が異なる磁石4Dが重ねられている。ただし、永久磁石52では、磁石4Cの長手方向(X軸方向)両端部に2つの磁石4Dが積層されていて、2つの配向制御領域45が形成されている。2つの配向制御領域45に設けられる磁石4Dの配向は、いずれも、磁石4Cの長手方向の中心部付近に傾斜している。このため、この永久磁石52からのフラックスは、磁石4Cの長手方向の中心部付近の上方に集中する。すなわち、磁束密度が高い領域が磁石4Cの長手方向の中心部付近の上方に形成される。このように、配向制御領域45の数及び配置は適宜変更することができる。また、配向制御領域45の配置を変更することで、磁束密度が集中する領域の制御を行うこともできる。磁束密度が集中する領域は、永久磁石52が取り付けられる磁石埋め込み型モータの形状や性能等に応じて、適宜設計することができる。 Similar to the permanent magnet 4, the permanent magnet 52 shown in FIG. 4B has a magnet 4D with a different orientation overlaid on a flat plate-like magnet 4C. However, in the permanent magnet 52, two magnets 4D are stacked on both ends in the longitudinal direction (X-axis direction) of the magnet 4C, and two orientation control regions 45 are formed. The orientations of the magnets 4D provided in the two orientation control regions 45 are both inclined near the center in the longitudinal direction of the magnets 4C. Therefore, the flux from the permanent magnet 52 is concentrated above the center of the magnet 4C in the longitudinal direction. That is, a region with a high magnetic flux density is formed above the vicinity of the center in the longitudinal direction of the magnet 4C. Thus, the number and arrangement of the orientation control regions 45 can be changed as appropriate. Also, by changing the arrangement of the orientation control regions 45, it is possible to control the region where the magnetic flux density concentrates. The area where the magnetic flux density concentrates can be appropriately designed according to the shape and performance of the magnet-embedded motor to which the permanent magnet 52 is attached.

図4に示すように、永久磁石に使用する磁石の数等は適宜変更することができる。また、磁石の組み合わせ方についても適宜変更することができる。 As shown in FIG. 4, the number of magnets used for the permanent magnets can be changed as appropriate. Also, the method of combining the magnets can be changed as appropriate.

図5は、永久磁石における2つの磁石の組み合わせの他の変更例である。図5(A)~(C)は、いずれも変形例に係る永久磁石の断面図(回転子の回転軸に対して直交する断面における断面図)を示すものである。図5(A)~(C)は、いずれも厚さが互いにことなると共に配向が互いに異なる2つの磁石4C、4Dを組み合わせて永久磁石を形成している。 FIG. 5 is another modification of the combination of two magnets in the permanent magnet. FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views of permanent magnets according to modifications (cross-sectional views perpendicular to the rotation axis of the rotor). In FIGS. 5A to 5C, two magnets 4C and 4D having different thicknesses and different orientations are combined to form a permanent magnet.

図5(A)に示す永久磁石53は、上記実施形態で説明したように2つの磁石4A、4Bを厚さ方向に重ねることで、厚さが大きな領域を形成することに代えて、厚さが互いに異なると共に配向が互いに異なる磁石4C、4Dを組み合わせて、永久磁石4の長辺方向(X軸方向)に沿って並べることで、厚さが大きな領域を形成している。磁石4Dの配向が磁石4Cと比較して傾斜しているため、この磁石4Dが配置される領域が配向制御領域45となる。永久磁石53における配向制御領域45は、永久磁石4のように互いに異なる磁化方向を有する2種類の磁石が重ねられて形成される領域ではなく、1つの磁石によって形成される領域である。このように、配向制御領域45を構成する磁石の数や組み合わせ方は適宜変更することができる。 The permanent magnet 53 shown in FIG. 5A is formed by stacking the two magnets 4A and 4B in the thickness direction as described in the above embodiment, instead of forming a region with a large thickness. By arranging magnets 4C and 4D that are different from each other and have different orientations from each other and arranging them along the long side direction (X-axis direction) of the permanent magnet 4, a region with a large thickness is formed. Since the orientation of the magnet 4D is tilted compared to the magnet 4C, the orientation control region 45 is the region where the magnet 4D is arranged. The orientation control region 45 in the permanent magnet 53 is not a region formed by overlapping two types of magnets having different magnetization directions like the permanent magnet 4, but a region formed by one magnet. In this manner, the number and combination of magnets forming the orientation control region 45 can be changed as appropriate.

また、永久磁石における複数の磁石の組み合わせ方についても、適宜変更することができる。なお、磁石の組み合わせ方を変更する場合でも、板状の磁石同士を組み合わせて永久磁石を形成することで、永久磁石を低コストで製造することができる。また、永久磁石51の長辺方向(X軸方向)に沿って磁石を並べて永久磁石を形成する場合、厚さ方向(Y軸方向)に磁石を積層する場合と比較して、磁石に発生する渦電流損失を低減することができることが考えられる。 Also, the method of combining a plurality of magnets in the permanent magnet can be changed as appropriate. It should be noted that even when the magnet combination method is changed, the permanent magnet can be manufactured at low cost by combining plate-like magnets to form the permanent magnet. In addition, when forming a permanent magnet by arranging magnets along the long side direction (X-axis direction) of the permanent magnet 51, compared with the case where the magnets are laminated in the thickness direction (Y-axis direction), the It is conceivable that eddy current loss can be reduced.

図5(B)に示す永久磁石54は、厚さが互いに異なると共に配向が互いに異なる磁石4C、4Dを組み合わせて、永久磁石4の長辺方向(X軸方向)に沿って並べることで、配向制御領域45に相当する厚さが大きな領域が形成されている点は、永久磁石53と同じであるが、突出する領域が形成される面が異なる。すなわち、永久磁石54を磁石挿入孔に収容した際に回転軸側に配置される主面(図示下方側の主面)の一部が突出している点が、永久磁石53と相違する。このように、永久磁石において厚さが異なる領域を形成する際の突出部の配置は、磁石挿入孔に収容した際に回転軸に対して外方に配置される面に限定されない。 The permanent magnet 54 shown in FIG. 5B is formed by combining magnets 4C and 4D having different thicknesses and different orientations and arranging them along the long side direction (X-axis direction) of the permanent magnet 4. It is the same as the permanent magnet 53 in that a region with a large thickness corresponding to the control region 45 is formed, but the surface on which the projecting region is formed is different. That is, the permanent magnet 53 is different from the permanent magnet 53 in that a part of the principal surface (the principal surface on the lower side in the drawing) that is arranged on the rotating shaft side when the permanent magnet 54 is accommodated in the magnet insertion hole protrudes. In this way, the arrangement of the projecting portions when forming regions with different thicknesses in the permanent magnet is not limited to the surface that is arranged outwardly with respect to the rotating shaft when accommodated in the magnet insertion hole.

図5(C)に示す永久磁石55は、永久磁石の両方の主面の一部に他の領域と比較して突出している領域が形成されている点が、他の永久磁石と相違する。図5(C)に示すように、永久磁石55では、対向する主面の両方の一部に他の領域と比較して突出している領域が形成されていて、この領域が配向制御領域45に相当する。このように、対向する主面の両方の一部に他の領域と比較して突出している領域が形成されている場合、永久磁石55は、断面(XY平面に平行な面)形状が略T字形状となっている。このように、永久磁石55の断面形状が略L字形状ではなく略T字形状であっても、厚さが大きな領域が形成されていることで、当該領域におけるパーミアンス係数を大きくすることができるため、永久磁石4等と同様に回転子の回転時の局所的な減磁を抑制可能である。 A permanent magnet 55 shown in FIG. 5(C) is different from other permanent magnets in that a portion of both main surfaces of the permanent magnet is formed with an area projecting compared to other areas. As shown in FIG. 5(C), the permanent magnet 55 has regions that protrude in comparison with other regions on a part of both opposing principal surfaces, and this region serves as the orientation control region 45. Equivalent to. In this way, when a region projecting more than other regions is formed on a part of both of the opposing main surfaces, the permanent magnet 55 has a cross-sectional (surface parallel to the XY plane) shape of approximately T. It has a character shape. As described above, even if the cross-sectional shape of the permanent magnet 55 is substantially T-shaped instead of substantially L-shaped, the formation of the thick region allows the permeance coefficient in the region to be increased. Therefore, local demagnetization during rotation of the rotor can be suppressed in the same manner as the permanent magnets 4 and the like.

なお、図5(B)に示す永久磁石54及び図5(C)に示す永久磁石55を形成する際の磁石の組み合わせ方についても適宜変更することができる。例えば、3つの磁石を組み合わせて、永久磁石を形成してもよい。 The method of combining magnets when forming the permanent magnet 54 shown in FIG. 5(B) and the permanent magnet 55 shown in FIG. 5(C) can also be changed as appropriate. For example, three magnets may be combined to form a permanent magnet.

図6は、モータ1における回転子3のコア7に収容される永久磁石の配置の変更例である。図1及び図3に示すように、上記実施形態では、回転子3における1つの磁極を2つの永久磁石4を仮想線Aに対して対称配置する場合について説明したが、上記実施形態で説明した永久磁石4と他の形状の永久磁石を組み合わせて、回転子3における1つの磁極を形成してもよい。なお、図6では、磁石挿入孔の記載を省略している。 FIG. 6 shows a modification of the arrangement of permanent magnets housed in the core 7 of the rotor 3 in the motor 1. FIG. As shown in FIGS. 1 and 3, in the above embodiment, one magnetic pole and two permanent magnets 4 in the rotor 3 are arranged symmetrically with respect to the virtual line A. A combination of permanent magnets 4 and permanent magnets of other shapes may be used to form one magnetic pole in rotor 3 . It should be noted that illustration of the magnet insertion hole is omitted in FIG.

図6では、一対の永久磁石として上記実施形態で説明した永久磁石4が配置されると共に、これらの間に磁石4A、4Bとは異なる平板状の磁石4Eが配置されている例を示している。この例では、連続して配置される3つの永久磁石が磁極を構成していることになる。このように、回転子3における1つの磁極を形成する永久磁石の数及び配置は適宜変更することができる。 FIG. 6 shows an example in which the permanent magnets 4 described in the above embodiment are arranged as a pair of permanent magnets, and a plate-shaped magnet 4E different from the magnets 4A and 4B is arranged between them. . In this example, three permanent magnets arranged in succession constitute the magnetic pole. Thus, the number and arrangement of permanent magnets forming one magnetic pole in the rotor 3 can be changed as appropriate.

図6に示す例では、磁極を構成する連続して配置される3つの永久磁石の両端に配向制御領域45が設けられている。このため、これらの3つの永久磁石からの磁束は、磁石4Cの上方(回転子3の外方)に集中する。したがって、固定子2方向へのフラックスの密度を好適に高めることができる。 In the example shown in FIG. 6, orientation control regions 45 are provided at both ends of three continuously arranged permanent magnets that constitute the magnetic pole. Therefore, the magnetic fluxes from these three permanent magnets are concentrated above the magnet 4C (outside the rotor 3). Therefore, the flux density in the direction of the stator 2 can be preferably increased.

ただし、磁石埋め込み型モータの設計によっては、磁極を構成する永久磁石のフラックスをある程度分散させるほうが好ましい場合も考えられる。このような場合には、磁石埋め込み型モータに取り付けられた状態での永久磁石における配向制御領域の配置を適宜変更することができる。例えば、配向制御領域が磁極を構成する複数の永久磁石の中央側に配置されるような構成としてもよい。 However, depending on the design of the magnet-embedded motor, it may be preferable to disperse the flux of the permanent magnets forming the magnetic poles to some extent. In such a case, it is possible to appropriately change the arrangement of the orientation control regions in the permanent magnets attached to the magnet-embedded motor. For example, the orientation control region may be arranged on the central side of the plurality of permanent magnets forming the magnetic poles.

以上のように、本実施形態に係る永久磁石4及びこの永久磁石4を取り付けたモータ1によれば、磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域45を有することで、回転子3に取り付けられる永久磁石の磁束の制御を行うことができる。また、この永久磁石4は、配向が互いに異なる複数の磁石4A、4Bを組み合わせて構成されている。したがって、永久磁石における磁束の制御を低コストで実現することができる。 As described above, according to the permanent magnet 4 according to the present embodiment and the motor 1 to which the permanent magnet 4 is attached, the orientation control region 45 having the magnetization direction different from that of the other regions is provided, so that the permanent magnet 4 is attached to the rotor 3 . It is possible to control the magnetic flux of the permanent magnet that is applied. Also, the permanent magnet 4 is configured by combining a plurality of magnets 4A and 4B with mutually different orientations. Therefore, the control of the magnetic flux in the permanent magnet can be realized at low cost.

また、配向が異なる磁石を厚さ方向に沿って重ねることで配向制御領域45が形成される場合、配向制御領域45における配向の制御をより細かく行うことができる。 Further, when the orientation control region 45 is formed by stacking magnets with different orientations along the thickness direction, the orientation in the orientation control region 45 can be controlled more finely.

また、2つの板状の磁石4A、4Bを厚さ方向に積層して配向制御領域45を形成することで、磁束の制御が可能な永久磁石4をより低コストで製造することができる。 Moreover, by laminating two plate-shaped magnets 4A and 4B in the thickness direction to form the orientation control region 45, the permanent magnet 4 capable of controlling the magnetic flux can be manufactured at a lower cost.

また、永久磁石の外形を直方体形状とした場合には、従来の一般的な磁石埋め込み型モータに設けられた直方体形状の磁石挿入孔に対しても簡単に取り付けることが可能である。 Further, when the outer shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped, it can be easily attached to a rectangular parallelepiped magnet insertion hole provided in a conventional general magnet-embedded motor.

さらに、モータ1において同一の磁極を構成する2つの永久磁石4が、仮想線Aに対して対称に配置され、2つの永久磁石4のそれぞれにおいて仮想線Aから遠い方の端部側に配向制御領域45を有する構成とすることで、配向制御領域45によって制御された磁束が、仮想線Aに沿って集中した状態となり、磁束密度が高められる。この結果、モータ1におけるマグネットトルクが高められ、出力トルクが高められる。 Furthermore, the two permanent magnets 4 that form the same magnetic pole in the motor 1 are arranged symmetrically with respect to the virtual line A, and each of the two permanent magnets 4 is positioned at the end farther from the virtual line A for orientation control. With the configuration having the region 45, the magnetic flux controlled by the orientation control region 45 is concentrated along the imaginary line A, and the magnetic flux density is increased. As a result, the magnet torque in the motor 1 is increased, and the output torque is increased.

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。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the invention.

例えば、モータに設けられた磁石挿入孔の数は適宜増減することができ、磁石挿入孔の位置関係についても適宜変更することができる。また、永久磁石を構成する磁石の数は、適宜変更することができる。また、その形状も適宜変更することができる。 For example, the number of magnet insertion holes provided in the motor can be increased or decreased as appropriate, and the positional relationship between the magnet insertion holes can also be changed as appropriate. Also, the number of magnets constituting the permanent magnet can be changed as appropriate. Moreover, the shape can also be changed suitably.

また、本実施形態に係る永久磁石は、磁石埋め込み型モータ以外のモータにも適用することができる。 Also, the permanent magnet according to the present embodiment can be applied to motors other than the magnet-embedded motor.

本発明の内容(効果等)を実施例及び比較例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The contents (effects, etc.) of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
永久磁石4をモータ1の回転子3に組み込んだ際のモータ1の出力トルクを有限要素法を用いて求めた。モータ1は、スロット(不図示)を24個有した固定子2を備えており、24個のスロットそれぞれを通して巻線6が集中巻で30ターン巻回されている。巻線6は、所定の順に電気的に接続され、3相交流電源(不図示)に接続され、回転子3を回転させるための回転磁界を発生させるように構成されている。モータ1は、図3に示すような一対の永久磁石4で一つのN極又はS極を示す磁極を16対、回転子3に備えている。このように、モータ1は、16極24スロットのインナーロータ型のIPMモータである。
(Example 1)
The output torque of the motor 1 when the permanent magnet 4 was incorporated in the rotor 3 of the motor 1 was obtained using the finite element method. A motor 1 includes a stator 2 having 24 slots (not shown), and a winding 6 is wound 30 turns in a concentrated manner through each of the 24 slots. The windings 6 are electrically connected in a predetermined order, connected to a three-phase AC power supply (not shown), and configured to generate a rotating magnetic field for rotating the rotor 3 . The motor 1 has a pair of permanent magnets 4 as shown in FIG. Thus, the motor 1 is an inner rotor type IPM motor with 16 poles and 24 slots.

永久磁石4を形成する磁石4A、4B(図7参照)の磁気特性は、20℃における残留磁束密度Brは1.35[T]、保磁力Hcjは1500[kA/m]であり、150℃における残留磁束密度Brは1.1745[T]、保磁力Hcjは570[kA/m]である。永久磁石4を形成する磁石4Aの長辺長さは11.6mm、高さは5mmである。永久磁石4を形成する磁石4Bの長辺長さは2.5mmであり、磁石4Aの長辺長さに対し22%になっている。同様に、永久磁石4を形成する磁石4Bの高さは2mmであり、磁石4Aの高さに対し40%になっている。 Magnetic properties of the magnets 4A and 4B (see FIG. 7) forming the permanent magnet 4 are such that the residual magnetic flux density Br is 1.35 [T] and the coercive force Hcj is 1500 [kA/m] at 20°C. The residual magnetic flux density Br is 1.1745 [T], and the coercive force Hcj is 570 [kA/m]. The magnet 4A forming the permanent magnet 4 has a long side length of 11.6 mm and a height of 5 mm. The long side length of the magnet 4B forming the permanent magnet 4 is 2.5 mm, which is 22% of the long side length of the magnet 4A. Similarly, the height of the magnet 4B forming the permanent magnet 4 is 2 mm, which is 40% of the height of the magnet 4A.

図7に示すように、磁石4Aの磁化方向M1は、Y軸正方向になっている。磁石4Bの磁化方向M2は、磁石4A、4Bの長辺方向に沿って、磁石4Aのうち磁石4Bが積層されていない端部側に30°傾斜(Y軸正方向から30°傾斜)している。したがって、永久磁石4からのフラックス(磁束)は、永久磁石4の上面(Y軸正側の表面)から磁石4Aが積層されていない領域側に偏ってまとまった状態となっている。このように構成した実施例1において、20℃、ピーク電流100[A]、電流位相角β=30°の3相交流電流を巻線6に通電しながら1000[rpm]で回転子3を回転させた時の、モータ1としての出力トルクを有限要素法で求めた。 As shown in FIG. 7, the magnetization direction M1 of the magnet 4A is the positive Y-axis direction. The magnetization direction M2 of the magnet 4B is inclined by 30° (30° from the Y-axis positive direction) toward the end portion of the magnet 4A where the magnet 4B is not laminated along the long side direction of the magnets 4A and 4B. there is Therefore, the flux (magnetic flux) from the permanent magnet 4 is in a state where it is biased from the upper surface of the permanent magnet 4 (the surface on the Y-axis positive side) toward the area where the magnet 4A is not laminated. In Example 1 configured as described above, the rotor 3 is rotated at 1000 [rpm] while a three-phase alternating current with a peak current of 100 [A] and a current phase angle of β = 30° is applied to the winding 6 at 20 ° C. The output torque of the motor 1 was obtained by the finite element method.

(実施例2)
実施例2は、実施例1における永久磁石4を、図8及び図5(A)に示す永久磁石53に置き換えた以外は、実施例1と同様の構成である。なお、図5(A)は2つの磁石の配置関係及び磁化方向を示すための模式図であり、磁石の寸法については図5(A)よりも図8が正確である。永久磁石53では、実施例1の永久磁石4のように2つの磁石4A,4Bを厚さ方向に重ねることに代えて、厚さが互いに異なる2つの磁石4C,4Dが長辺方向(X軸方向)に沿って並べて配置され、厚さが大きな領域が形成されている。磁石4Dは、磁石4Cよりも厚さが大きい。永久磁石53では、厚さが大きい領域を形成する突出部が、磁石挿入孔に収容した際に回転軸に対して外方に配置される面に配置されている。磁石4C,4Dは、配向が互いに異なっている。図8に示されるように、磁石4Cの磁化方向M3は、Y軸正方向である。また、磁石4Dの磁化方向M4は、磁石4C側に30°傾斜(Y軸正方向から30°傾斜)している。このように構成した実施例2においても、実施例1と同様に、20℃、ピーク電流100[A]、電流位相角β=30°の3相交流電流を巻線6に通電しながら1000[rpm]で回転子3を回転させた時の、モータ1としての出力トルクを有限要素法で求めた。
(Example 2)
Example 2 has the same configuration as Example 1 except that the permanent magnets 4 in Example 1 are replaced with permanent magnets 53 shown in FIGS. 8 and 5A. Note that FIG. 5A is a schematic diagram showing the positional relationship and magnetization directions of two magnets, and the dimensions of the magnets are more accurate in FIG. 8 than in FIG. 5A. In the permanent magnet 53, instead of stacking the two magnets 4A and 4B in the thickness direction like the permanent magnet 4 of the first embodiment, two magnets 4C and 4D having different thicknesses are arranged in the long side direction (X-axis direction). direction) to form regions of greater thickness. Magnet 4D is thicker than magnet 4C. In the permanent magnet 53, the protruding portion forming the thicker region is arranged on the surface that is arranged outwardly with respect to the rotating shaft when the permanent magnet 53 is accommodated in the magnet insertion hole. Magnets 4C and 4D are oriented differently from each other. As shown in FIG. 8, the magnetization direction M3 of the magnet 4C is the Y-axis positive direction. The magnetization direction M4 of the magnet 4D is inclined by 30° toward the magnet 4C (30° from the positive direction of the Y-axis). In Example 2 configured as described above, similarly to Example 1, 1000[A] of 1000[A] of 3-phase AC current with a current phase angle of β=30° at 20° C. rpm], the output torque of the motor 1 was obtained by the finite element method.

(比較例1)
比較例1は、実施例1における永久磁石4を、図9に示す永久磁石401に置き換えた以外は、実施例1と同様の構成である。永久磁石401は、磁石4A(永久磁石4の磁石4Aと同様)と磁石401Bとを厚さ方向に重ねることで形成されている。すなわち、永久磁石401では、実施例1の永久磁石4の磁石4Bに代えて、磁石401Bが採用されている。永久磁石4の磁石4Bの磁化方向M2がY軸正方向から30°傾斜しているのに対して、永久磁石401の磁石401Bの磁化方向M5はY軸正方向である。このように構成した比較例1においても、実施例1と同様に、20℃、ピーク電流100[A]、電流位相角β=30°の3相交流電流を巻線6に通電しながら1000[rpm]で回転子3を回転させた時の、モータ1としての出力トルクを有限要素法で求めた。
(Comparative example 1)
Comparative Example 1 has the same configuration as Example 1 except that the permanent magnet 4 in Example 1 is replaced with a permanent magnet 401 shown in FIG. The permanent magnet 401 is formed by stacking a magnet 4A (similar to the magnet 4A of the permanent magnet 4) and a magnet 401B in the thickness direction. That is, the permanent magnet 401 employs a magnet 401B instead of the magnet 4B of the permanent magnet 4 of the first embodiment. The magnetization direction M2 of the magnet 4B of the permanent magnet 4 is inclined by 30° from the positive direction of the Y-axis, while the magnetization direction M5 of the magnet 401B of the permanent magnet 401 is the positive direction of the Y-axis. In Comparative Example 1 configured as described above, similarly to Example 1, a three-phase alternating current of 20° C., a peak current of 100 [A], and a current phase angle of β=30° was applied to the winding 6 while passing 1000 [A]. rpm], the output torque of the motor 1 was obtained by the finite element method.

(比較結果)
比較結果を示した表1に示されるように、比較例1の出力トルクの値を100%としたときの実施例1のトルク比率は101.2%、実施例2のトルク比率は102.3%であった。
(Comparison result)
As shown in Table 1 showing the comparison results, when the value of the output torque of Comparative Example 1 is taken as 100%, the torque ratio of Example 1 is 101.2%, and the torque ratio of Example 2 is 102.3. %Met.

(実施例3)
実施例3は、実施例1における永久磁石4を、図10及び図5(C)に示す永久磁石55に置き換えた以外は、実施例1と同様の構成である。なお、図5(C)は2つの磁石の配置関係及び磁化方向を示すための模式図であり、磁石の寸法については図5(C)よりも図10が正確である。より詳細には、実施例3の永久磁石55は、実施例2の永久磁石53と同様に、2つの磁石4C,4Dが長辺方向(X軸方向)に沿って並べて配置されており、また、磁石4Cの磁化方向M3がY軸正方向であり、磁石4Dの磁化方向M4が磁石4C側に30°傾斜(Y軸正方向から30°傾斜)している。実施例2の永久磁石53では、厚さが大きい領域を形成する突出部が回転軸に対して外方にのみ配置されているのに対し、実施例3の永久磁石55では、上記突出部が対向する主面の両方に形成されている。このように構成した実施例3においても、実施例1と同様に、20℃、ピーク電流100[A]、電流位相角β=30°の3相交流電流を巻線6に通電しながら1000[rpm]で回転子3を回転させた時の、モータ1としての出力トルクを有限要素法で求めた。
(Example 3)
Example 3 has the same configuration as Example 1 except that the permanent magnets 4 in Example 1 are replaced with permanent magnets 55 shown in FIGS. 10 and 5C. Note that FIG. 5C is a schematic diagram showing the positional relationship and magnetization direction of the two magnets, and the dimensions of the magnets are more accurate in FIG. 10 than in FIG. 5C. More specifically, in the permanent magnet 55 of Example 3, two magnets 4C and 4D are arranged side by side along the long side direction (X-axis direction) in the same manner as the permanent magnet 53 of Example 2. , the magnetization direction M3 of the magnet 4C is the positive direction of the Y-axis, and the magnetization direction M4 of the magnet 4D is inclined by 30° toward the magnet 4C (30° from the positive direction of the Y-axis). In the permanent magnet 53 of Example 2, the projecting portion forming the region with a large thickness is arranged only outwardly with respect to the rotation axis, whereas in the permanent magnet 55 of Example 3, the projecting portion is It is formed on both opposing main surfaces. In Example 3 configured as described above, similarly to Example 1, a three-phase alternating current of 20° C., a peak current of 100 [A], and a current phase angle of β=30° is applied to the winding 6 while passing 1000 [A]. rpm], the output torque of the motor 1 was obtained by the finite element method.

(比較例2)
比較例2は、実施例3における永久磁石55を、図11に示す永久磁石402に置き換えた以外は、実施例3と同様の構成である。永久磁石402は、磁石4C(永久磁石55の磁石4Cと同様)と磁石402Dとを長辺方向に沿って並べて配置して形成されている。すなわち、永久磁石402では、実施例3の永久磁石55の磁石4Dに代えて、磁石402Dが採用されている。永久磁石55の磁石4Dの磁化方向M4がY軸正方向から30°傾斜しているのに対して、永久磁石402の磁石402Dの磁化方向M6はY軸正方向である。このように構成した比較例2においても、実施例1と同様に、20℃、ピーク電流100[A]、電流位相角β=30°の3相交流電流を巻線6に通電しながら1000[rpm]で回転子3を回転させた時の、モータ1としての出力トルクを有限要素法で求めた。
(Comparative example 2)
Comparative Example 2 has the same configuration as Example 3 except that the permanent magnets 55 in Example 3 are replaced with permanent magnets 402 shown in FIG. The permanent magnet 402 is formed by arranging a magnet 4C (similar to the magnet 4C of the permanent magnet 55) and a magnet 402D side by side along the long side direction. That is, the permanent magnet 402 employs a magnet 402D instead of the magnet 4D of the permanent magnet 55 of the third embodiment. The magnetization direction M4 of the magnet 4D of the permanent magnet 55 is inclined by 30° from the positive direction of the Y-axis, while the magnetization direction M6 of the magnet 402D of the permanent magnet 402 is the positive direction of the Y-axis. In Comparative Example 2 configured as described above, similarly to Example 1, a three-phase alternating current of 20° C., a peak current of 100 [A], and a current phase angle of β=30° was applied to the winding 6 while passing 1000 [A]. rpm], the output torque of the motor 1 was obtained by the finite element method.

(比較結果)
比較結果を示した表1に示されるように、比較例2の出力トルクの値を100%としたときの実施例3のトルク比率は100.6%であった。
(Comparison result)
As shown in Table 1 showing the comparison results, the torque ratio of Example 3 was 100.6% when the value of the output torque of Comparative Example 2 was taken as 100%.

上述したように、実施例1~3のトルク比率はいずれも、比較例1又は比較例2のトルク比率100%より大きくなることが確認された。すなわち、実施例1~3の構成を採用することによりモータ1の出力トルクを高める効果が得られることが示された。 As described above, it was confirmed that the torque ratios of Examples 1 to 3 were all higher than the torque ratio of Comparative Example 1 or Comparative Example 2, which was 100%. That is, it was shown that the effect of increasing the output torque of the motor 1 can be obtained by employing the configurations of Examples 1-3.

Figure 0007251090000001
Figure 0007251090000001

1…モータ、3…回転子、4、51,52…永久磁石、7…コア、45…配向制御領域、4A、4B、4C…磁石。 Reference Signs List 1 Motor 3 Rotor 4, 51, 52 Permanent magnet 7 Core 45 Orientation control region 4A, 4B, 4C Magnet.

Claims (11)

モータの回転子に取り付けられる希土類系磁石からなる永久磁石であって、
磁化の方向が互いに異なる複数の長方形平板状の磁石のみを組み合わせることにより構成され、
長手方向に沿って磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有し、
前記配向制御領域は、突出部を有する、永久磁石。
A permanent magnet made of a rare earth magnet attached to a rotor of a motor,
Constructed by combining only a plurality of rectangular plate-shaped magnets with magnetization directions different from each other,
Having an orientation control region whose magnetization direction is different from other regions along the longitudinal direction,
The permanent magnet, wherein the orientation control region has a protrusion.
モータの回転子に取り付けられる希土類系磁石からなる永久磁石であって、 A permanent magnet made of a rare earth magnet attached to a rotor of a motor,
磁化の方向が互いに異なり、互いの磁化の方向がなす角度が1°~45°である複数の磁石を組み合わせることにより構成され、 Composed by combining a plurality of magnets whose magnetization directions are different from each other and whose magnetization directions form an angle of 1° to 45°,
長手方向に沿って磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有し、 Having an orientation control region whose magnetization direction is different from other regions along the longitudinal direction,
前記配向制御領域は、突出部を有する、永久磁石。 The permanent magnet, wherein the orientation control region has a protrusion.
前記配向制御領域では、厚さ方向に沿って磁化の方向が互いに異なる複数の磁石が重ねられている、請求項1又は2に記載の永久磁石。 3. The permanent magnet according to claim 1 , wherein in said orientation control region, a plurality of magnets having magnetization directions different from each other along the thickness direction are stacked. 前記複数の磁石は、前記厚さ方向に沿ってのみ互いに重ねられている、請求項3に記載の永久磁石。4. The permanent magnet according to claim 3, wherein said plurality of magnets are stacked on each other only along said thickness direction. 前記複数の磁石は2つの板状の磁石であって、
前記配向制御領域では、前記2つの板状の磁石が前記厚さ方向に重ねられている、請求項3又は4に記載の永久磁石。
The plurality of magnets are two plate-shaped magnets,
5. The permanent magnet according to claim 3 , wherein said two plate-like magnets are stacked in said thickness direction in said orientation control region.
外形が直方体形状である、請求項1~4のいずれか一項に記載の永久磁石。 The permanent magnet according to any one of claims 1 to 4 , which has a rectangular parallelepiped outer shape. 前記突出部は、前記回転子の外方側に突出している、請求項1~のいずれか一項に記載の永久磁石。 The permanent magnet according to any one of claims 1 to 5 , wherein the protrusion protrudes outward from the rotor. 複数の磁石挿入孔を有する回転子と、
前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ収容される希土類系磁石からなる複数の永久磁石と、
を有するモータであって、
前記永久磁石のうちの一部は、磁化の方向が互いに異なる複数の長方形平板状の磁石のみを組み合わせることにより構成され、長手方向に沿って、磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有し、
前記配向制御領域は、突出部を有する、モータ。
a rotor having a plurality of magnet insertion holes;
a plurality of permanent magnets made of rare earth magnets respectively accommodated in the plurality of magnet insertion holes;
A motor having
Some of the permanent magnets are formed by combining only a plurality of rectangular plate-like magnets with magnetization directions different from each other, and an orientation control region with a magnetization direction different from other regions is formed along the longitudinal direction. have
The motor, wherein the orientation control region has a protrusion.
複数の磁石挿入孔を有する回転子と、 a rotor having a plurality of magnet insertion holes;
前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ収容される希土類系磁石からなる複数の永久磁石と、 a plurality of permanent magnets made of rare earth magnets respectively accommodated in the plurality of magnet insertion holes;
を有するモータであって、 a motor having
前記永久磁石のうちの一部は、磁化の方向が互いに異なり、互いの磁化の方向がなす角度が1°~45°である複数の磁石を組み合わせることにより構成され、長手方向に沿って、磁化の方向が他の領域と異なる配向制御領域を有し、 Some of the permanent magnets are formed by combining a plurality of magnets whose magnetization directions are different from each other and whose magnetization directions form an angle of 1° to 45°. has an orientation control region in which the direction of is different from that of other regions,
前記配向制御領域は、突出部を有する、モータ。 The motor, wherein the orientation control region has a protrusion.
前記複数の磁石挿入孔は、前記回転子の回転軸の周りに周期的に配置されて、
前記複数の磁石挿入孔のうちの2つの連続する磁石挿入孔に収容される2つの永久磁石により、前記回転子の磁極が構成され、
前記磁極を構成する前記2つの永久磁石は、仮想線に対して対称に配置され、
前記2つの永久磁石のそれぞれは、前記仮想線から遠い方の端部側に、前記配向制御領域を有する、請求項8又は9に記載のモータ。
The plurality of magnet insertion holes are arranged periodically around the rotation axis of the rotor,
Magnetic poles of the rotor are formed by two permanent magnets accommodated in two continuous magnet insertion holes among the plurality of magnet insertion holes,
The two permanent magnets that make up the magnetic pole are arranged symmetrically with respect to a virtual line,
10. The motor according to claim 8 or 9 , wherein each of said two permanent magnets has said orientation control region on an end side farther from said imaginary line.
前記突出部は、前記回転子の外方側に突出している、請求項8~10のいずれか一項に記載のモータ。
11. The motor according to any one of claims 8 to 10 , wherein the protrusion protrudes outward from the rotor.
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