JPH09131006A - 回転電機子用磁石回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応力による割れを防止し得る円筒状磁石を
備えた回転電機子用磁石回転子を提供する。 【解決手段】 ラジアル異方性または極異方性が付与さ
れた円筒状磁石と、回転子コアとを具備するとともに、
前記円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含
むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以
上）からなり、かつ軸方向両端面に達する貫通溝を１つ
形成したことを特徴とする回転電機子用磁石回転子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータや発電機等
の回転電機子用磁石回転子に温度上昇が生じた場合に、
その磁石回転子を構成する円筒状磁石と回転子コアとの
熱膨張係数の差により、前記円筒状磁石に発生する熱応
力割れを防止するための１つの貫通溝入りのラジアル異
方性または極異方性円筒状永久磁石を備えた回転電機子
用磁石回転子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器や精密機器の小型、軽量
化の技術動向に伴い、永久磁石の分野では従来のアルニ
コ磁石やフェライト磁石に代わってより高磁気特性を有
する希土類磁石が多用されてきている。特に、回転電機
子用磁石回転子に用いられる界磁用永久磁石としては、
小型、軽量化の点から高磁気特性の得られるＲ−Ｆｅ−
Ｂ系希土類磁石からなる弓形状あるいは円筒状の永久磁
石が多用されるようになってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、弓形状磁石を
円筒状に配した磁石はラジアル異方性や極異方性の円筒
状磁石よりも高磁気特性を得やすいが、回転電機子用磁
石回転子に用いられる界磁用永久磁石として、複数個の
弓形状磁石を前記回転子のコア表面に円筒形状に貼着し
て界磁用磁石を形成する場合には、この弓形状磁石の配
置、固着等の組立作業が煩雑となりかつその作業に多大
の工数を要する等の問題がある。また、このようにして
製作された複数個の弓形状磁石からなる円筒体磁石は多
数の継ぎ目があるために、モータや発電機等に用いた場
合、コギングトルクが発生しやすいといった問題があ
る。このような理由から、回転電機子用の磁石回転子に
組み込みが容易でかつ継ぎ目の無い一体構造の円筒状磁
石であって、さらに、ラジアル異方性や極異方性が付与
されることが良好なモータあるいは発電機特性を得る上
で好ましいのである。本発明の回転電機子用磁石回転子
はラジアル異方性または極異方性が付与された円筒状磁
石からの磁束を回転電機子用に効率良く活用するため
に、例えば、回転電機子用磁石回転子として代表的な図
１０の表面磁石型回転子１００に示すように、円筒状磁
石５１の内周側に回転軸５を有する回転子コア３（例え
ば、Ｓ４５Ｃ，ＳＳ４００，ＳＳ４１等の炭素鋼やＳＵ
Ｓ４０３等の磁性ステンレス鋼などの公知の強磁性材料
から選択されて構成されるのが一般的である。）を配置
する必要がある。すなわち、この表面磁石型回転子１０
０とエアギャップを隔てて対向する図示されないステー
タ側のコイルに円筒状磁石５１からの発生磁束を鎖交さ
せて機械的な出力あるいは電力として取り出すために、
界磁用永久磁石からの発生磁束の利用効率の高い磁石回
転子の磁気回路を形成する上で回転子コア３を強磁性材
料で形成することが好ましいのである。

【０００４】ところで、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石（Ｒ
はＹを含むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種また
は２種以上）からなるラジアル異方性または極異方性の
円筒状永久磁石を用いて図１０の円筒状磁石５１（ラジ
アル異方性のもの），６１（極異方性のもの）を各々構
成した場合、これらの円筒状磁石５１，６１の径方向に
おける熱膨張係数（通常−３．０〜０．５×１０^ー6／Ｋ
程度）が、回転子コア３の径方向における熱膨張係数
（通常約１１×１０^ー6／Ｋ程度）よりも小さいために、
前記回転子１００に温度上昇が生じると、その径方向に
おいて、回転子コア３が熱膨張するのに対し、円筒状磁
石５１，６１はわずかに熱膨張するかあるいは逆方向に
熱収縮する。このため、上記円筒状永久磁石５１，６１
の円周方向に回転子コア３による引張り応力が働き、上
記円筒状永久磁石５１、６１を破断させるという問題点
がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記のようなラジアル
異方性または極異方性が付与されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系の永
久磁石（ＲはＹを含むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素
の１種または２種以上）からなる円筒状磁石に１つの軸
方向両端面に達する貫通溝を設けることによって、温度
上昇時に回転電機子用磁石回転子の円筒状磁石に作用す
る熱応力を緩和解放でき、熱応力による割れを防止し得
る円筒状磁石を備えた回転電機子用磁石回転子を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の回転電機子用磁石回転子における第１
の発明は、ラジアル異方性または極異方性が付与された
円筒状磁石と、回転子コアとを具備するととも、前記円
筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含むＮ
ｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以上）
からなり、かつ軸方向両端面に達する貫通溝を１つ形成
したことを特徴とする。この構成によって、回転電機子
用磁石回転子への組み込み容易性を保持したまま、上記
の円筒状磁石の熱応力割れを防止し得る。

【０００７】すなわち、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石の
熱膨張係数は、磁気異方性が付与された磁化方向で４．
７〜７．５×１０^-6／Ｋ程度、磁化方向に垂直な方向で
−３．０〜０．５×１０^-6／Ｋ程度である。これに対し
て、フェライト磁石の熱膨張係数は磁化方向で１３〜１
５×１０^-6／Ｋ程度、磁化方向に垂直な方向で８〜１０
×１０^-6／Ｋ程度である。このように、フェライト磁石
の熱膨張係数は回転子コアに主として使用される強磁性
材料の熱膨張係数とほぼ同じであり、上記の熱応力割れ
は発生し難いが、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の熱膨張係
数は、回転子コアに主に使用される強磁性材料の熱膨張
係数（約１１×１０^-6／Ｋ程度）よりもかなり小さい値
である。したがって、前記磁石回転子に温度上昇が生じ
ると、その磁石回転子の径方向における円筒状磁石の熱
膨張分よりも、円筒状磁石の内周側に配置される回転子
コアの熱膨張分の方が相対的に大きくなり、その円筒状
磁石と回転子コア間に熱応力が作用し、この熱応力がそ
の円筒状磁石固有の強度よりも大きくなるため割れを生
じて破断することになる。

【０００８】したがって、本発明では、その軸方向両端
面に達する１つの貫通溝を円筒状磁石に形成し、この貫
通溝の部分で回転機用磁石回転子に組み込まれた円筒状
磁石に作用する熱応力等を緩和解放することを特徴とし
ている。

【０００９】本発明は、回転子コアが少なくとも円筒状
磁石の内周側に配置される構成の回転電機子用磁石回転
子（例えば、表面磁石型回転子等。）に極めて有効であ
る。また、本発明では、円筒状磁石の外周側にカバーを
配置することによって、回転電機子用磁石回転子の回転
耐久強度を大幅に向上し得るとともに、円筒状磁石のチ
ッピング等による飛散も防止することができる。

【００１０】また、本発明では、貫通溝を円筒状磁石の
軸方向に平行に形成することができる。また、本発明で
は、貫通溝を円筒状磁石の軸方向と角度θ（０＜θ＜９
０度）をなして形成することができる。また、円筒状磁
石に形成される貫通溝を、円筒状磁石の軸方向に対して
角度θ（０≦θ≦９０度）をなす部分で構成することが
できる。また、円筒状磁石に形成される貫通溝を、円筒
状磁石の軸方向に対して垂直な部分と平行な部分とで形
成することができる。

【００１１】次に、本発明における第２の発明は、ラジ
アル異方性または極異方性が付与された円筒状磁石と、
回転子コアとを具備する回転電機子用磁石回転子であっ
て、円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含
むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以
上）からなり、かつ円筒状磁石の軸方向両端面に達する
１つの貫通溝が形成されるとともに、回転子コアの周面
に設けられた突起部にその貫通溝を係止させて円筒状磁
石を位置決め固定することを特徴とする。この構成によ
って、上記の熱応力割れ防止に加えて回転子コアへの円
筒状磁石の位置決め固定精度が大幅に向上する。

【００１２】次に、本発明における第３の発明は、ラジ
アル異方性または極異方性が付与された円筒状磁石と、
回転子コアとを具備する回転電機子用磁石回転子であっ
て、円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含
むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以
上）からなり、かつ円筒状磁石の軸方向両端面に達する
１つの貫通溝が形成されるとともに、回転子コアの周面
に嵌着された楔にその貫通溝を係止させて円筒状磁石を
位置決め固定することを特徴とする。この構成によって
も、上記の熱応力割れ防止に加えて回転子コアへの円筒
状磁石の位置決め固定精度を大幅に向上させることがで
きる。

【００１３】このように、本発明では、円筒状磁石に形
成された１つの貫通溝部分を前記の突起または楔に係止
させることによって、回転子コアへの高精度の位置決め
固定に利用することができる。また、本発明では円筒状
磁石に作用する残留圧縮応力を有効に利用できる。すな
わち、１つの貫通溝を形成するための円筒状磁石の切断
等によって、１つの貫通溝が形成された円筒状磁石の外
径寸法はその貫通溝形成前よりも少し小さくなるが、１
つの貫通溝が形成されたこの円筒状磁石の内周側に回転
子コアを密着配置すると、この貫通溝を有する円筒状磁
石の外径寸法はその回転子コアの外径寸法にしたがって
増加する。なお、この場合、例えば、その回転子コアの
外径寸法は１つの貫通溝が形成された前記円筒状磁石の
内径寸法よりやや大に形成される。このように、１つの
貫通溝が形成された円筒状磁石の径寸法を、その内周側
に配設される回転子コアの寸法を適宜選択することによ
って、目的の寸法に調整し得ると同時に、回転子コアを
所定の圧縮力で保持し得る。したがって、本発明では、
回転電機子用磁石回転子への組み込み作業が容易である
という従来の円筒状磁石の特長を維持することができ
る。

【００１４】また、本発明の貫通溝は、例えば、公知の
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金を用いて公知の粉末冶金法
により成形、焼結、熱処理等の製造工程を経て製作され
たラジアル異方性または極異方性の円筒状磁石を目的の
寸法形状に加工した後、この円筒状磁石の１箇所を切断
することで構成できる。また、他の貫通溝形成手段とし
て、上記の粉末冶金法による円筒状磁石の成形時に１つ
の貫通溝を形成し、焼結、熱処理等の製造工程を経て形
成することもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の円筒状磁石を形成するＲ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁
石において、希土類元素Ｒは全体の２０〜４５ｗｔ.％
を占めるが、Ｙを含むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素
の１種または２種以上の組合せであって、２０ｗｔ.％
未満ではα−Ｆｅが生成し高保磁力が得られず、４５ｗ
ｔ.％を超えると非磁性相である希土類リッチ相が多く
なり、残留磁束密度が低下して優れた永久磁石特性が得
られない。よって、Ｒは２０〜４５ｗｔ．％の範囲が好
ましい。Ｂは、上記永久磁石における必須元素であっ
て、０．５ｗｔ．％未満では菱面体構造が主相となり高
保磁力が得られず、６ｗｔ．％を超えるとＢリッチな非
磁性相が多くなり、残留磁束密度が低下するため、優れ
た永久磁石特性が得られない。よって、Ｂは０．５〜６
ｗｔ．％の範囲が好ましい。Ｆｅも、上記永久磁石にお
いて必須元素であり、５０ｗｔ．％未満では残留磁束密
度が低下し、８０ｗｔ．％を超えると高保磁力が得られ
ないので、Ｆｅは５０〜８０ｗｔ．％の範囲が好まし
い。また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することによって、
永久磁石特性を損なうことなく、温度特性を改善するこ
とができるとともにＮｉメッキやＣｕメッキ等の公知の
金属または合金製の耐酸化性被膜との密着性向上に寄与
するものであるが、そのＣｏ置換量が１５ｗｔ．％を超
えると、磁気特性が低下するため好ましくないので、そ
のＣｏ置換量は１５ｗｔ．％を上限とする。また、上記
永久磁石の磁気特性あるいは物理特性等を向上させるた
めに、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓ
ｉ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎの
１種または２種以上の元素を８ｗｔ．％以下の範囲で添
加しても良い。

【００１６】本発明の円筒状磁石は、例えば、結晶質の
上記永久磁石組成の合金粉末を磁場中でラジアル方向に
異方性化し成形した円筒状成形体を焼結、熱処理して得
られる焼結型のラジアル異方性円筒状磁石であって、そ
の円筒状磁石における平均結晶粒径が１〜５０μｍの範
囲にある正方晶系の結晶構造を有する化合物を主相と
し、最大エネルギー積が２０ＭＧＯｅ以上に達するもの
である。また、上記のラジアル異方性に代えて極異方性
が付与された焼結型の極異方性円筒状磁石もまた好まし
く用い得る。かくして得られたラジアル異方性または極
異方性が付与された円筒状磁石を目的の寸法形状に加工
した後、１つの貫通溝を形成するために、例えば、カッ
ター等の切断機を用いて、例えば、軸方向に１箇所貫通
溝を形成する。この際、貫通溝を２箇所以上設けると、
貫通溝の形成箇所にもよるが、通常、このものは略弓形
状磁石となり回転電機子用磁石回転子への組み込み容易
性が低下したり、あるいはコギングトルクが増加するの
で貫通溝は１つとする。なお、この１つの貫通溝を形成
した円筒状磁石に耐腐食性を付与するために、その表面
にＮｉメッキやエポキシ樹脂コート等の公知の耐酸化性
皮膜を１層あるいは多層にわたって形成することが本発
明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系円筒状磁石の耐食性向上の点から好
ましい。

【００１７】以下、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。 （実施例１）Ｎｄ３０．０ｗｔ．％、Ｄｙ２．０ｗｔ．
％、Ａｌ０．３ｗｔ．％、Ｎｂ１．０ｗｔ．％、Ｂ１．
０ｗｔ．％、残部Ｆｅよりなる組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石合金を不活性ガス（例えば、Ａｒ等。）雰囲気
中で高周波溶解し鋳造インゴットを得た。このインゴッ
トを５０ｍｍ角以下に破断した後、破断塊を密閉容器に
挿入しＡｒガスを２０分間流入させて空気と置換し、１
ｋｇｆ／ｃｍ²の水素ガス中で２時間処理後機械的に粉
砕し平均粒子径が５００μｍの粉末状にした。この粉末
粗粉をジェットミルの加圧不活性ガス（例えば、Ａｒ
等。）雰囲気中で平均粒子径が５．０μｍの粉末に微粉
砕した。この微粉をダイス、下パンチで形成される成形
空間に充填し、磁場中でラジアル方向に配向させなが
ら、２．０ｔｏｎ／ｃｍ²にて加圧成形し円筒状成形体
を得た。この成形体を１０８０℃、２時間の条件で焼結
した後、６００℃、１時間の熱処理を施し、さらに、目
的寸法（外直径６０ｍｍ×内直径５２ｍｍ×軸方向長さ
２０ｍｍ）に加工しラジアル異方性円筒状磁石を作製し
た。このラジアル異方性円筒状磁石の異方性方向の磁気
特性はＢｒ＝１１．１ｋＧ、ｉＨｃ＝１６．４ｋＯｅ、
（ＢＨ）ｍ＝２９．４ＭＧＯｅであった。次に、このラ
ジアル異方性円筒状磁石の軸方向に１ｍｍ厚の切断歯を
有するカッターで１つの貫通溝を形成し、図１に示すラ
ジアル異方性円筒状磁石１を構成した。次に、この貫通
溝２入りの円筒状磁石１の内周面にアクリル系接着剤を
塗布するとともに、その接着剤が塗布された内周側に回
転子コア３（例えば、Ｓ４５Ｃ製、外直径５１．９ｍｍ
×内直径２０ｍｍ×軸方向長さ２０ｍｍ）を挿入し固着
した。この接着剤により固着された円筒状磁石１と回転
子コア３とを備えた表面磁石型回転子１０を図２に示
す。なお、図２において、５は回転軸（例えば、ＳＵＳ
３０４製等。）である。次に、この回転子１０に固着し
た円筒状磁石１を適宜の着磁手段を用いてその周方向に
等間隔で交互に磁極Ｎ，Ｓが合計８極形成されるように
着磁を行なった。なお、貫通溝２の周方向における幅寸
法は１．０ｍｍであり、円筒状磁石１の磁極境界に位置
するとともに円筒状磁石１の軸方向に平行に形成されて
いる。ここで、貫通溝２の周方向における幅寸法は０．
０１ｍｍ〜磁極の１極分の範囲が好ましい。すなわち、
磁極の１極分を越えると表面磁石型回転子１０が形成す
る空隙磁束密度分布に悪影響を与え、０．０１ｍｍ未満
では実用性のある貫通溝を形成することが困難となるか
らである。この円筒状磁石１および回転子コア３（回転
子コア３には回転軸５が設けられている。）を組み込ん
だ表面磁石型回転子１０を恒温槽内に入れ大気中で１７
０℃に加熱したが、この表面磁石型回転子１０の円筒状
磁石１は軸方向に１つの貫通溝２を形成したことによっ
て割れが見られなかった。

【００１８】（比較例１）実施例１と同一の製造条件で
製作されて目的寸法（外直径６０ｍｍ×内直径５２ｍｍ
×軸方向長さ２０ｍｍ）に加工されたラジアル異方性円
筒状磁石であって、上記貫通溝２を設けない以外は実施
例１と同一のラジアル異方性円筒状磁石５１を用いて、
上記実施例１と同様にして、このラジアル異方性円筒状
磁石５１の内周面にアクリル系接着剤を塗布した後、こ
の接着剤が塗布された内周面に回転子コア３（実施例１
と同一のもので外直径５１．９ｍｍ×内直径２０ｍｍ×
軸方向長さ２０ｍｍ）を挿入し固着した。この固着され
た円筒状磁石５１と回転子コア３とを備えた従来の表面
磁石型回転子１００を図１０に示す。この円筒状磁石５
１および回転子コア３（回転子コア３には回転軸５が設
けられている。）を組み込んだ表面磁石型回転子１００
に実施例１と同様にその周方向に等間隔の８極着磁を施
した後、恒温槽内に入れ大気中で１４０℃に加熱したと
ころ、この円筒状磁石５１が割れて破断した。

【００１９】次に、円筒状磁石が極異方性円筒状焼結磁
石である場合について説明する。 （実施例２）Ｎｄ３０．０ｗｔ．％、Ｄｙ２．０ｗｔ．
％、Ａｌ０．３ｗｔ．％、Ｎｂ１．０ｗｔ．％、Ｂ１．
０ｗｔ．％、残部Ｆｅよりなる組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石合金を不活性ガス（例えば、Ａｒ等。）雰囲気
中で高周波溶解し鋳造インゴットを得た。このインゴッ
トを５０ｍｍ角以下に破断した後、破断塊を密閉容器に
挿入しＡｒガスを２０分間流入させて空気と置換し、１
ｋｇｆ／ｃｍ²の水素ガス中で２時間処理後機械的に粉
砕し平均粒子径が５００μｍの粉末状にした。この粉末
粗粉をジェットミルの加圧不活性ガス（例えば、Ａｒ
等。）雰囲気中で平均粒子径が５．０μｍの粉末に微粉
砕した。この微粉をダイス、下パンチで形成される成形
空間に充填し、磁場中で極異方性を付与するように配向
させながら、２．０ｔｏｎ／ｃｍ²にて加圧成形し円筒
状成形体を得た。この成形体を１０８０℃、２時間の条
件で焼結した後、６００℃、１時間の熱処理を施し、さ
らに、目的寸法（外直径６０ｍｍ×内直径５２ｍｍ×軸
方向長さ２０ｍｍ）に加工し極異方性円筒状磁石を製作
した。この極異方性円筒状磁石の異方性方向の磁気特性
はＢｒ＝１１．１ｋＧ、ｉＨｃ＝１６．４ｋＯｅ、（Ｂ
Ｈ）ｍ＝２９．４ＭＧＯｅであった。次に、この極異方
性円筒状磁石の軸方向に１ｍｍ厚の切断歯を有するカッ
ターで１つの貫通溝を形成し、図１に示す極異方性円筒
状磁石１１を構成した。次に、この貫通溝２入りの円筒
状磁石１１の内周面にアクリル系接着剤を塗布するとと
もに、その接着剤が塗布された内周側に回転子コア１３
（例えば、ＳＳ４１製、外直径５１．９ｍｍ×内直径２
０ｍｍ×軸方向長さ２０ｍｍ）を挿入し固着した。この
接着剤により固着された円筒状磁石１１と回転子コア１
３とを備えた表面磁石型回転子２０を図２に示す。次
に、この回転子２０に固着した円筒状磁石１１を適宜の
着磁手段を用いてその周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓが等間
隔で合計８極形成されるように着磁を行なった。なお、
貫通溝２は実施例１と同様の幅寸法を有し、かつ前記円
筒状磁石１１の磁極境界に位置するとともに円筒状磁石
１１の軸方向に平行に形成されている。この円筒状磁石
１１および回転子コア１３（回転子コア１３には回転軸
５が設けられている。）を組み込んだ表面磁石型回転子
２０を恒温槽内に入れ大気中で１７０℃に加熱したが、
この表面磁石型回転子２０の円筒状磁石１１は軸方向に
１つの貫通溝２を形成したことによって割れが見られな
かった。

【００２０】（比較例２）実施例２と同一の製造条件で
製作されて目的寸法（外直径６０ｍｍ×内直径５２ｍｍ
×軸方向長さ２０ｍｍ）に加工された極異方性円筒状磁
石であって、上記貫通溝２を設けない以外は実施例２と
同一の極異方性円筒状磁石６１を用いて、上記実施例２
と同様にして、この円筒状磁石６１の内周面にアクリル
系接着剤を塗布した後、この接着剤が塗布された内周面
に回転子コア１３（実施例２と同様のもので外直径５
１．９ｍｍ×内直径２０ｍｍ×軸方向長さ２０ｍｍ）を
挿入し固着した。この固着された円筒状磁石６１と回転
子コア１３とを備えた従来の表面磁石型回転子２００を
図１０に示す。この円筒状磁石６１および回転子コア１
３（回転子コア１３には回転軸５が設けられている。）
を組み込んだ表面磁石型回転子２００に上記実施例２と
同様に８極着磁を施した後、恒温槽内に入れ大気中で１
４０℃に加熱したところ、この円筒状磁石６１が割れて
破断した。

【００２１】次に、図３〜図６に、本発明の１つの貫通
溝についての他の形成例を示す。なお、図３〜図６にお
いて、図１および図２と同一参照符号のものは図１およ
び図２と同一の構成部分を表す。図３は、本発明の回転
電機子用磁石回転子３０において、ラジアル異方性円筒
状磁石１の軸方向すなわち磁石回転子３０の軸方向に対
して角度θ（０＜θ＜９０度）をなして貫通溝２が形成
されるとともに、この貫通溝２に平行に磁極境界１６が
形成された例を示している。この構成のもとに、ラジア
ル異方性円筒状磁石１の周方向に等間隔にかつ軸方向に
対して角度θ（０＜θ＜９０度）をなして磁極Ｎ，Ｓが
合計８極形成されている。図３のように磁極Ｎ，Ｓを形
成する手段としては公知の着磁手段を用い得る。図３の
貫通溝２を有するラジアル異方性円筒状磁石１を備えた
磁石回転子３０は、上記のラジアル異方性円筒状磁石１
における熱応力割れを防止し得るとともに、コギングト
ルクの低減化を達成し得る。

【００２２】図４は、本発明の回転電機子用磁石回転子
４０において、ラジアル異方性円筒状磁石１に形成され
る貫通溝２が軸方向に対して角度θ（０＜θ＜９０度）
をなす部分と、軸方向に垂直な部分とを有するように形
成された例を示す。図４において、貫通溝２は軸方向に
対して角度θ（０＜θ＜９０度）をなして形成される２
ａ部分と、軸方向に垂直な２ｂ部分とを有する。さら
に、この貫通溝２ａ部分に平行に磁極境界１６が形成さ
れるとともに、貫通溝２ｂ部分に平行に磁極境界１７が
設けられる。このような構成のもとに、磁極Ｎ，Ｓがラ
ジアル異方性円筒状磁石１の周方向に等間隔で合計８極
形成されている。図４のように磁極Ｎ，Ｓを付与する手
段としては上記と同様に公知の着磁手段を用い得る。こ
の構成によって、上記の熱応力割れを防止し得るととも
に、コギングトルクを抑制し得るとともにモータ出力が
維持されるという優れた特長を得ることができる。

【００２３】図５は、本発明の回転電機子用磁石回転子
５０において、図４と同様に貫通溝２が軸方向に対して
角度θ（０＜θ＜９０度）をなして形成される２ａ部分
と、軸方向に垂直な部分２ｂとで構成される他の例を示
す。なお図５と図４との相異は、図４のラジアル異方性
円筒状磁石１の下側の磁極部分１４ａが回転方向Ａに対
して突出しているのに対し、図５ではラジアル異方性円
筒状磁石１の上側部分１４ｂが回転方向Ａに対して突出
している点であり、その他は図４と同様である。 図５
の構成によって、上記の熱応力割れを防止し得るととも
に、コギングトルクの低減化に加えて回転電機子の出力
増大に寄与する正弦波状の整った波形の磁束密度分布を
有する磁石回転子５０を構成できる。

【００２４】図６は本発明の磁石回転子６０を構成する
ラジアル異方性円筒状磁石１において、貫通溝２が軸方
向に対して垂直な部分２ｂと平行な部分２ｃとからなる
場合である。さらに、ラジアル異方性円筒状磁石１はそ
の周方向に等間隔に８極着磁されて磁極が形成されると
ともに、各磁極Ｎ，Ｓの輪郭形状は貫通溝２ｂ部分に平
行な磁極境界１７部分と、貫通溝２ｃ部分に平行な磁極
境界１８部分とを有するように形成されている。この構
成によっても、磁石回転子６０におけるラジアル異方性
円筒状磁石１の熱応力割れを防止し得るとともに、コギ
ングトルクの低減化を達成し得る。

【００２５】図７は本発明の磁石回転子７０において、
回転子コア３の外周面の軸方向に沿って突起部分３ａを
設けるとともに、この３ａ部分にラジアル異方性円筒状
磁石１の貫通溝２を係止させて位置決め固定した例を示
す。なお、図７において、図２と同一参照符号の部分は
図２と同一の構成部分である。この構成によれば、突起
部分３ａに貫通溝２が係止されて固定されるため、回転
子コア３に対する位置決め固定を精度良くかつ容易に行
い得る。

【００２６】図８は本発明の磁石回転子８０において、
回転子コア３の外周面の軸方向に沿って貫通凹部９を設
けるとともに、この貫通凹部９に楔８を嵌着し、さら
に、楔８にラジアル異方性円筒状磁石１の貫通溝２を係
止させて位置決め固定した例である。なお、図８におい
て、図２と同一参照符号の部分は図２と同一の構成部分
である。図８では、この貫通凹部９に嵌入固定される楔
８は、回転子コア３と同一の公知の強磁性材料で構成し
ても良く、または公知の非磁性材料で構成しても良い。
この構成によって、上記図７と同様に、回転子コア３に
対するラジアル異方性円筒状磁石１の位置決め固定を精
度良くかつ容易に行い得るという特長を有する。

【００２７】図９は本発明の磁石回転子９０において、
図２に示す磁石回転子１０の外周側にカバー１２（例え
ば、ＳＵＳ３０４等。）を密着配置した例である。カバ
ー１２は、上記材質の他、例えば、公知のチタン合金、
磁性および／または非磁性のステンレス鋼、ケイ素鋼、
炭素鋼、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、ガラス繊維、合成
樹脂等から任意に選択して形成することができるし、カ
バー１２は、例えば、かしめや接着等の公知の固定手段
によって、ラジアル異方性円筒状磁石１の外周側に固定
することができる。このように、カバー１２を設けるこ
とによって、ラジアル異方性円筒状磁石１を磁石回転子
９０に堅牢に固定できる。また、磁石回転子９０が組み
込まれたモータや発電機等において、駆動中に磁石回転
子９０から剥離した永久磁石片の飛散等を防止でき、高
速回転した場合でも回転耐久性の高い磁石回転子を構成
することができる。

【００２８】なお、上述した図３〜図９においては、円
筒状磁石１としてラジアル異方性円筒状焼結磁石の場合
を記載したが、円筒状磁石１が極異方性円筒状焼結磁石
の場合にも同様の作用効果が得られることは当然であ
る。さらに、図３〜図９において、円筒状磁石１と回転
子コア３とは、例えば、公知の接着剤により、強固に固
着されている。また、上記の円筒状磁石１，１１は、上
述した通り、その径方向の熱膨張係数が−３．０〜０．
５×１０^-6／Ｋの範囲にあるものである。さらに、円筒
状磁石１，１１は耐酸化性を付与するために、その円筒
状磁石１，１１の表面にＮｉメッキ（平均膜厚３０μ
ｍ）の耐酸化性被覆層を形成している。また、回転子コ
ア３，１３はその径方向における熱膨張係数が約１１×
１０^-6／Ｋ程度のものである。

【００２９】本発明の回転電機子用磁石回転子はモータ
や発電機等に極めて有用のものであり、その磁極数や形
状寸法は限定されるものではない。そして、磁極形成パ
ターンは等間隔に設けてもよく、異なる間隔で設けても
よい。また、磁極数は偶数個でも奇数個でもよい。ま
た、磁極数は限定されるものではないが、４〜１００極
のものに本発明は特に有用である。また、本発明の貫通
溝は磁極内に設けても良く、磁極と磁極との境界に設け
ても良い。また、本発明の貫通溝は磁極と磁極の境界を
横切って設けても良い。

【００３０】

【発明の効果】

（１）本発明によれば、回転電機子用磁石回転子に温度
上昇が生じた場合に、円筒状磁石と回転子コアとの径方
向における熱膨張係数の差によって発生する円筒状磁石
の熱応力割れを防止でき、工業上その利用価値は極めて
高いものである。 （２）回転子コアに設けた突起や楔と、円筒状磁石に形
成された貫通溝とを係止固定することによって、回転子
コアに対する円筒状磁石の位置決めを精度良くかつ容易
に行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の回転電機子用磁石回転子に具備され
る１つの貫通溝入り円筒状磁石を示す図である。

【図２】 本発明の回転電機子用磁石回転子を示す図で
ある。

【図３】 スキューの磁極パターンを付与した本発明の
回転電機子用磁石回転子の例を示す図である。

【図４】 スキューの磁極パターンを付与した本発明の
回転電機子用磁石回転子の他の例を示す図である。

【図５】 スキューの磁極パターンを付与した本発明の
回転電機子用磁石回転子の他の例を示す図である。

【図６】 スキューの磁極パターンを付与した本発明の
回転電機子用磁石回転子の他の例を示す図である。

【図７】 回転子コアに突起を形成した本発明の回転電
機子用磁石回転子の例を示す図である。

【図８】 回転子コアに楔を嵌着した本発明の回転電機
子用磁石回転子の例を示す図である。

【図９】 カバーを配置した本発明の回転電機子用磁石
回転子の例を示す図である。

【図１０】 従来の回転電機子用磁石回転子を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ １つの貫通溝入りラジアル異方性円筒状磁石、２
貫通溝、２ａ貫通溝、２ｂ 貫通溝、２ｃ 貫通溝、３
回転子コア、３ａ 突起部、５ 回転軸、８楔、９
貫通凹部、１０ 磁石回転子、１１ １つの貫通溝入り
極異方性円筒状磁石、１２ カバー、１３ 回転子コ
ア、１４ａ 磁極の突出部分、１４ｂ磁極の突出部分、
１６ 磁極境界、１７ 磁極境界、１８ 磁極境界、５
１ 貫通溝なし円筒状磁石、６１ 貫通溝なし円筒状磁
石、２０ 磁石回転、３０ 磁石回転、４０ 磁石回
転、５０ 磁石回転、６０ 磁石回転 ７０ 磁石回
転、８０ 磁石回転、９０ 磁石回転 １００ 磁石回
転。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジアル異方性または極異方性が付与さ
   れた円筒状磁石と、回転子コアとを具備するとともに、 前記円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含
   むＮｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以
   上）からなり、かつ軸方向両端面に達する貫通溝を１つ
   形成したことを特徴とする回転電機子用磁石回転子。
2. 【請求項２】 回転子コアを円筒状磁石の内周側に配置
   することを特徴とする請求項１記載の回転電機子用磁石
   回転子。
3. 【請求項３】 円筒状磁石の外周側にカバーを配置する
   ことを特徴とする請求項２記載の回転電機子用磁石回転
   子。
4. 【請求項４】 貫通溝を円筒状磁石の軸方向に平行に形
   成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の回転電機子用磁石回転子。
5. 【請求項５】 貫通溝を円筒状磁石の軸方向と角度θ
   （０＜θ＜９０度）をなして形成することを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機子用磁石
   回転子。
6. 【請求項６】 円筒状磁石に形成される貫通溝が、円筒
   状磁石の軸方向に対して角度θ（０≦θ≦９０度）をな
   す部分で構成されることを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載の回転電機子用磁石回転子。
7. 【請求項７】 円筒状磁石に形成される貫通溝を、円筒
   状磁石の軸方向に対して垂直な部分と平行な部分とで形
   成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の回転電機子用磁石回転子。
8. 【請求項８】 ラジアル異方性または極異方性が付与さ
   れた円筒状磁石と、回転子コアとを具備する回転電機子
   用磁石回転子であって、 円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含むＮ
   ｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以上）
   からなり、かつ円筒状磁石の軸方向両端面に達する１つ
   の貫通溝が形成されるとともに、回転子コアの周面に設
   けられた突起部にその貫通溝を係止させて円筒状磁石を
   位置決め固定することを特徴とする回転電機子用磁石回
   転子。
9. 【請求項９】 ラジアル異方性または極異方性が付与さ
   れた円筒状磁石と、回転子コアとを具備する回転電機子
   用磁石回転子であって、 円筒状磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＲはＹを含むＮ
   ｄ，Ｄｙ，Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以上）
   からなり、かつ円筒状磁石の軸方向両端面に達する１つ
   の貫通溝が形成されるとともに、回転子コアの周面に嵌
   着された楔にその貫通溝を係止させて円筒状磁石を位置
   決め固定することを特徴とする回転電機子用磁石回転
   子。