TW202112035A - 永久磁體單元、具有該永久磁體單元的旋轉機械、及該永久磁體單元的製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供在可以使渦電流最有效果地減低的位置配置絕緣層之永久磁體單元。

永久磁體單元係包含至少1個絕緣層以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置之複數個永久磁體片。至少1個絕緣層被配置在，根據隨不介隔該至少1個絕緣層而複數個永久磁體片形成一體之永久磁體的磁場的變化流動在該永久磁體的內部的渦電流的大小所決定出的位置。

Description

永久磁體單元、具有該永久磁體單元的旋轉機械、及該永久磁體單元的製造方法
本發明係有關用在電動馬達或是發電機這類的旋轉機械之永久磁體單元，特別是有關具有複數個永久磁體片介隔著絕緣層而鄰接的構造之永久磁體單元。
具備定子與轉子之永久磁體旋轉機械中，以埋入永久磁體到轉子芯內的方式，構成除了磁轉矩也利用磁阻轉矩之磁體埋入型(IPM)旋轉機械，係例如經由日本特開平8-331783號專利公報(專利文獻1)廣為人知。這種的旋轉機械，係以相對於具有複數個磁極的定子介隔著氣隙而對向的方式配置轉子芯。接著，於該轉子芯，在其圓周方向等間隔的複數個位置形成槽，在該槽插入永久磁體。
而且，在具備定子與轉子的永久磁體旋轉機械中，在轉子芯的表面配置圓桶形狀(也稱為環形狀)的永久磁體之表面磁體型(SPM)旋轉機械也廣為人知。這種的旋轉機械，係以相對於具有複數個磁極的定子介隔著氣隙而對 向的方式配置永久磁體的緣故，可以有效利用永久磁體所具有之強力的磁氣。
在所謂這樣種類的馬達中，轉子旋轉的話，於通過被裝入到轉子芯的永久磁體的磁通產生變化，以消除該磁通的變化那般在永久磁體的內部發生渦電流。在永久磁體的內部發生渦電流的話，是有磁特性下降，一直到永久磁體的溫度到達熱減磁區域為止的情況。因此，期望減低這樣的渦電流所致之渦電流損失。
作為用於使渦電流損失減低的手段，了解到把永久磁體分割成更小之複數個永久磁體片的方式是有效的。藉由把永久磁體分割成複數個永久磁體片的方式，在個個的永久磁體片流動的渦電流的流路變長的緣故，個個的永久磁體片的渦電流密度減少，永久磁體整體的渦電流損失減低。
作為有關這樣的永久磁體的提案，例如有在專利文獻2所揭示的技術。該技術係有關在轉子的旋轉軸方向或是圓周方向做均等分割之永久磁體者。但是，僅是單純把1個永久磁體均等分割成複數個永久磁體片的話，不僅是渦電流損失的減低有效果的部分，也分割到渦電流損失的減低效果較少的部分。在該情況下，因為分割到不必要分割的部分，不僅是無法有效減低渦電流損失，也有磁體整體的性能更下降之虞。
作為對應這樣的問題之技術，並把有效減低永久磁體的渦電流損失作為目的，提案有積極地定出分割 永久磁體的位置的方法。
專利文獻3係提案有在被配設到旋轉機械的可動構件之永久磁體中，經由把永久磁體分割成寬度相異之複數個磁體的方式，減低渦電流損失之技術。分割寬度，係對應到永久磁體內的磁通密度的變化率而決定之。分割寬度，係磁通密度的變化率越大的話越窄，變化率越小的話越寬，具體方面，決定成發生在已被分割之各磁體的渦電流損失為略均等。位置在旋轉方向末端之永久磁體的分割寬度，係可以比其他的部分更窄。
專利文獻4係提案有，經由窄化轉子的旋轉方向的後側部分中的永久磁體的寬度的方式，使IPM馬達中的弱磁通控制時的渦電流損失減低之技術。該技術中，分割寬度係被決定成使各個的永久磁體片中的渦電流損失均一，渦電流路損失係根據磁通密度的變動寬度度來計算。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-331783號專利公報
[專利文獻2]日本特開2000-324736號專利公報
[專利文獻3]日本特開2002-262490號專利公報
[專利文獻4]日本特開2004-096868號專利公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]電氣學會技術報告書第1094回旋轉機械的高速高精度電磁場分析技術48~55頁
[非專利文獻2]電氣學會全國大會講演論文集、5、16-17(2008)
[非專利文獻3]電氣學會全國大會講演論文集、5、18-19(2008)
在專利文獻3及4，全都是把磁通密度的狀態作為基準，規定分割磁體的位置。但是，最近幾年必要性高漲之更高速旋轉的旋轉機械中，特別是追求比把磁通密度的變化的狀態作為基準來規定寬度的方法更有效果地規定分割位置的方法。
本發明係其課題為提供：在使隨永久磁體的磁場的變化所發生的渦電流可以最有效減低的位置配置絕緣層之永久磁體單元、以及製造在其位置配置了絕緣層之永久磁體單元的方法。
本發明的發明者們發現到，利用不僅是所謂磁通密度變化的狀態之永久磁體單元外部的參數，也計算在永久磁體的內部流動的渦電流本身的大小，在根據這些 資訊所決定出的位置配置絕緣層的方式，可以比先前技術大幅減低在永久磁體單元所發生的渦電流損失。
本發明係在其一樣態中提供一種永久磁體單元。永久磁體單元係包含至少1個絕緣層以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置之複數個永久磁體片。至少1個絕緣層被配置在，根據隨不介隔該至少1個絕緣層而複數個永久磁體片形成一體之永久磁體的磁場的變化流動在該永久磁體的內部的渦電流的大小所決定出的位置。
理想上，渦電流的大小，係在該永久磁體的任意的剖面ξ中，作為與該剖面ξ垂直的方向的渦電流的大小Je(ξ)，使用以下的式子
Figure 109131162-A0101-12-0005-1
 (在此，r表示位置向量(本說明書以下的記載中，r表示位置向量)，t表示時間，JS(r、t)表示前述永久磁體的剖面ξ中與剖面垂直的方向的渦電流密度向量成分，S表示該永久磁體的剖面ξ的剖面積，T表示電角度一週期。)所計算出者。
至少1個絕緣層為絕緣物質的層及空氣層的其中任意一方或是這些的組合者為佳，包含稀土類元素的氟化物的層及絕緣性的樹脂系接著材料的層的其中任意一方或是這些的組合者為更佳。理想上，永久磁體單元為 Nd-Fe-B系永久磁體者。
本發明係在其他的樣態中，提供一種旋轉機械。旋轉機械具有轉子芯，該轉子芯係如介隔著具有相對於旋轉軸平行的中心軸之略圓桶狀的氣隙，與定子對向那般，自由旋轉地被配置在該定子內。於轉子芯，在圓周方向具有間隔之複數個位置中具有長度方向尺寸與厚度方向尺寸之長度方向剖面形狀的槽係被形成有複數個，且延伸在軸方向。於各個槽內，配置本發明的其中一樣態之永久磁體單元。
本發明係更進一步在別的樣態中，提供一種製造永久磁體單元的方法，該永久磁體單元係包含至少1個絕緣層以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置之複數個永久磁體片。該方法包含：求出隨著不介隔至少1個絕緣層，複數個永久磁體片形成一體之永久磁體的磁場的變化而流動在該永久磁體的內部的渦電流的大小之製程；根據求出的渦電流的大小，決定該永久磁體內中配置至少1個絕緣層的位置之製程；作成鄰接到已定出配置的位置之至少1個絕緣層並配置之複數個永久磁體片之製程；以及把已作成的複數個永久磁體片，配置成包挾至少1個絕緣層而相互地鄰接之製程。
作成複數個永久磁體片之製程，係理想上包含：作成不介隔至少1個絕緣層，複數個永久磁體片形成一體之永久磁體，在作為配置至少1個絕緣層的位置而已被決定好的位置中，切斷該永久磁體，分割成複數個永久 磁體片。而且，配置複數個永久磁體片之製程，係理想上包含：把複數個永久磁體片配置成各個的永久磁體片的切斷面為對向。
求出渦電流的大小之製程，係理想上包含：在該永久磁體的任意的剖面ξ中，把與該剖面ξ垂直的方向的渦電流的大小Je(ξ)，使用以下的式子
Figure 109131162-A0101-12-0007-2
 (在此、r表示位置向量、t表示時間，JS(r、t)表示前述永久磁體的剖面ξ中與剖面垂直的方向的渦電流密度向量成分，S表示前述永久磁體的剖面ξ的剖面積，T表示電角度一週期。)來計算。
根據本發明，用在旋轉機械，可以在使渦電流損失減低的效果為最大的位置配置絕緣層，並且在使渦電流損失減低的效果小的部分不配置絕緣層的緣故，可以不使永久磁體整體的磁特性下降而有效果地防止減磁。
1、2、3、4、6、7:永久磁體單元
1’、2’、3’、6’、7’:永久磁體
10a、10b:永久磁體片
12:絕緣層
20a、20b、20c:永久磁體片
22a、22b、22c:絕緣層
30a、30b:永久磁體片
32:絕緣層
40a、40b、40c、40d:永久磁體片
42a、42b、42c:絕緣層
60a、60b:永久磁體片
62a、62b:絕緣層
70a、70b、70c、70d:永久磁體片
72a、72b、72c、72d:絕緣層
A:移動方向
5:IPM馬達
52:定子
52a:齒
53:磁場線圈
54:轉子
54a:轉子芯
54b:軸
54c:磁體插入用槽
55:氣隙
8:SPM馬達
82:定子
82a:齒
83:磁場線圈
84:轉子
85:軸
86:氣隙
115:粗粉碎磁體材料粒子
116:珠磨機
117:混合物
118:支撐基材
119:生胚片
120:縫鑄模
[圖1]為表示利用複數個永久磁體片介隔著絕緣層而鄰接的方式所構成之本發明的一實施方式之長方體形狀的永久磁體單元之圖；(a)為在與長度方向垂直的剖面配 置1個絕緣層之永久磁體單元；(b)為在與長度方向垂直的剖面配置3個絕緣層之永久磁體單元；(c)為在與高度方向垂直的剖面配置1個絕緣層之永久磁體單元；(d)為在與高度方向垂直的剖面配置3個絕緣層之永久磁體單元。
[圖2]為表示使用於圖1所示之永久磁體單元的磁體埋入型(IPM)馬達之例的圖。
[圖3]表示長方體形狀的永久磁體的任意的剖面中的剖面垂直方向的渦電流密度向量的意象。
[圖4]表示在本發明的實施方式中的電磁場數值解析所用的元件的形狀之圖；左圖為表示解析模型中的二維網格資料，右圖為表示放大磁體及其周邊部分之圖。
[圖5]為表示本發明的一實施方式之渦電流的大小Je(x)的計算結果之圖。
[圖6]為表示本發明的另一實施方式之渦電流的大小Je(z)的計算結果之圖。
[圖7]為表示用於決定先前技術所致之絕緣層配置位置的磁通密度的變化率之圖。
[圖8]為表示用於決定先前技術所致之絕緣層配置位置的渦電流損失的變化之圖。
[圖9]為表示本發明的另一實施方式之圓桶形狀的永久磁體單元之圖；(a)為在通過中心軸位置在與該中心軸平行的平面上之剖面，配置2個絕緣層之永久磁體單元；(b)為配置4個絕緣層之永久磁體單元。
[圖10]為表示使用圖9所示之永久磁體單元的表面磁體型(SPM)馬達之圖。
[圖11]表示圓桶形狀的永久磁體的任意的剖面中的剖面垂直方向的渦電流密度向量的意象。
[圖12]為表示用在本發明的實施方式中的電磁場數值解析之解析模型中的二維網格資料之圖。
[圖13]為表示本發明的另一實施方式之渦電流的大小Je(θ)的計算結果之圖。
[圖14]為表示永久磁體或是永久磁體片的製造製程之概略圖，表示一直到形成生胚片為止的各階段。
以下，詳細說明有關本發明的實施方式。
根據本發明，可以把永久磁體單元中的絕緣層，配置在用於使內部的渦電流減低之最佳的位置。在包含至少1個絕緣層以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置的複數個永久磁體片之永久磁體單元中，至少1個絕緣層被配置在，假定複數個永久磁體片不介隔至少1個絕緣層而一體形成之永久磁體而被決定出的位置，更具體方面，是被配置在，根據隨這樣假定的永久磁體的磁場的變化而流動在該永久磁體的內部的渦電流的大小所決定出的位置。
例如，考慮到作為第1實施方式使用裝入到旋轉機械的轉子內之長方體形狀的永久磁體的話，包含 N-1個(N為1以上的整數)的絕緣層以及N個的永久磁體片之永久磁體中，配置下一個之第N個絕緣層的位置，係可以是根據隨該永久磁體的磁場的變化而在永久磁體的內部流動之渦電流的大小所決定出的位置。藉由在這樣決定出的位置配置第N個絕緣層的方式，得到包含N個的絕緣層、以及藉由該N個的絕緣層之每一個而相互地絕緣之N+1個的永久磁體片之長方體形狀的永久磁體單元。
在一實施方式中，於使用裝入到旋轉機械的轉子內，具有在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向延伸的長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸之長方體形狀的永久磁體，把第N個絕緣層，配置在例如與長度方向垂直的剖面的情況下，就有關長度方向位置x中的剖面，計算與隨其永久磁體的磁場的變化流動在內部的該剖面垂直的長度方向的渦電流的大小Je(x)，在從Je(x)為最大值的95%的值一直到最大值的範圍的位置配置第N個絕緣層。亦即，可以把Je(x)為最大值的長度方向的位置作為中心，在其中心位置的長度方向的其中一方側中與Je(x)的最大值的95%的值對應的位置、以及從中心位置起算的長度方向的其中另一方側中與Je(x)的最大值的95%的值對應的位置之間的任意一個位置，配置第N個絕緣層。尚且，該實施方式中的永久磁體，係磁體粒子的易磁化軸被配向在厚度方向(Z方向)，因此永久磁體的磁化方向C 為厚度方向。
圖1(a)係表示N為1時的永久磁體單元，乃是被配置成2個永久磁體片10a、10b介隔著1個絕緣層12而鄰接之長方體形狀的永久磁體單元1。永久磁體單元1可以插入到圖2所示的IPM(磁體埋入型)馬達5的槽54c。永久磁體單元1裝入到IPM馬達5時的永久磁體單元1的移動方向，係於圖1以箭頭A表示。永久磁體單元1具有：在被裝入到IPM馬達5時延伸在永久磁體單元1移動的方向A的長度方向(X方向)尺寸L、在裝入永久磁體單元1時與IPM馬達的旋轉軸54b平行的高度方向(Y方向)尺寸H、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(Z方向)尺寸t。
圖1(a)所示的永久磁體單元1的絕緣層12，係被配置在永久磁體單元1的移動方向前方部分。絕緣層12被配置在，根據在介隔著該絕緣層12而鄰接的2個永久磁體片10a、10b不介隔該絕緣層12而形成一體的永久磁體1’的內部流動的渦電流Je的大小所決定出的位置。
具體方面，永久磁體單元1的絕緣層12，係在永久磁體單元1中被配置在，與永久磁體單元1被裝入到IPM馬達5時的移動方向A垂直的剖面(亦即，與永久磁體單元1的長度方向垂直的剖面)。該絕緣層12，係計算永久磁體1’移動在磁場內如圖1(a)所示的A方向時，在從永久磁體1’的長度方向前端一直到尾端為止的 各位置中，與長度方向垂直的剖面中與長度方向平行的方向的渦電流的大小Je(x)，配置在Je(x)最大的位置。其結果，得到永久磁體單元1，該永久磁體單元係，長度L11、高度H、厚度t的永久磁體片10a、絕緣層12、以及長度比L11長的L12、高度H、厚度t的永久磁體片10b，被配置成以該順序在長度方向鄰接。
如此，在於永久磁體1’的內部發生的渦電流的大小為最大的位置，在相對於永久磁體1’的長度方向垂直的面延伸那般，配置絕緣層12，配置鄰接到該絕緣層12而相異大小的永久磁體片10a、10b，經此，形成具有與永久磁體1’相同的整體形狀之永久磁體單元1，與根據先前技術來配置絕緣層的永久磁體相比，可以使渦電流損失更減低。
構成永久磁體單元1的永久磁體片10a、10b並沒有被限定，但為稀土類永久磁體片者為佳，Nd-Fe-B系磁體或是Sm-Co系磁體者為更佳，Nd-Fe-B系磁體者為最佳。在Nd-Fe-B系磁體的情況下，典型上，Nd-Fe-B系磁體材料，係以稀土類磁體(Nd、Pr、Dy、Tb)為27~40wt%、B為0.8~2wt%、Fe(電解鐵)為60~73wt%的比例來含有。於該磁體材料，以提升磁特性為目的，也可以少量含有Co、Cu、Al、Si、Ga、Nb、V、Mo、Zr、Ta、Ti、W、Ag、Bi、Zn、Mg等其他元素。
被含在永久磁體單元1的絕緣層12，係在介隔著絕緣層12而鄰接的永久磁體片10a與永久磁體片 10b之間可以有效絕緣的層者為佳，理想上是包含絕緣物質的層或是空氣層。作為絕緣物質，例如，可以使用環氧接著劑、塑膠、熱收縮性的膜、陶瓷等。作為以陶瓷為材料的絕緣層，係理想上使用含有稀土類元素的氟化物的層，該稀土類元素包含釔。
圖2係表示埋入於圖1(a)所示的永久磁體1之IPM馬達的其中一例。IPM馬達5係如圖2所示，具備：非可動部也就是定子52、以及可動部也就是轉子54。定子52係具備於圓周方向具有間隔而配設之複數個齒52a，於該齒52a捲繞磁場線圈53。磁場線圈53被通電的話，發生用於使轉子54旋轉的旋轉磁場。轉子54係被配置成，其周面介隔著氣隙55與定子52對向，自由旋轉在該定子52內。氣隙55被形成在定子52的各個齒52a的端面與轉子54的周面之間。轉子54具有：轉子芯54a、與該轉子芯54a連結之軸54b、以及在轉子芯54a的內部配置在軸54b的外側之複數個永久磁體單元1。複數個永久磁體單元1之各個，係在被形成在轉子芯54a之複數個磁體插入用槽54c之各個的內部，以永久磁體單元1的高度方向朝向與圖2的紙面垂直的方向之狀態來插入。
在此，以圖1(a)的永久磁體單元1為例，說明決定本發明之絕緣層的配置位置的方法。配置絕緣層12的位置，係假定介隔著絕緣層12而鄰接的永久磁體片10a、10b不介隔絕緣層12而形成一體的永久磁體1’所決定的。永久磁體單元1中，計算永久磁體10a及10b不介 隔絕緣層12而形成一體的永久磁體1’在磁場內移動在A方向時，在從永久磁體1’的長度方向前端一直到尾端為止之各位置，與長度方向垂直的剖面中與長度方向平行的方向的渦電流的大小Je(x)，在渦電流的大小Je(x)最大的長度方向位置，配置絕緣層12。Je(x)，係該釹永久磁體1’被插入到例如圖2所示的構造的IPM馬達5的情況下，作為在永久磁體1’的內部發生的渦電流的大小，使用以下的式子(1)來計算。
Figure 109131162-A0101-12-0014-3
但是，r為位置向量(r=(x、y、z))，t為時間，x為永久磁體1’的長度方向位置，Jx(r、t)為永久磁體1’的位置x中的長度方向的渦電流密度向量成分，S為永久磁體1’的位置x中的剖面的面積，T為電角度一週期。
任意的剖面ξ中與剖面ξ垂直的長度方向的渦電流密度向量的意象，係表示於圖3。把上述的式(1)一般化的話，與任意的剖面ξ垂直的方向的渦電流的大小Je(ξ)，係可以如以下的式子(2)所表示。
Figure 109131162-A0101-12-0014-4
但是，r為位置向量(r=(x、y、z))，t為時間，JS(r、t)為表示任意的剖面ξ中與剖面垂直的方向的渦電 流密度向量成分，S為表示剖面ξ的剖面積，T為表示電角度一週期。)
尚且、在永久磁體單元之別的例子也就是後述的永久磁體單元3及4中決定配置絕緣層的位置的情況下，在從永久磁體的高度方向上端一直到下端為止的各位置，使用與高度方向垂直的剖面中與高度方向平行的方向的渦電流的大小Je(z)，Je(z)的大小，係使用以下的式子(3)來計算。
Figure 109131162-A0101-12-0015-5
但是，r為位置向量(r=(x、y、z))、t為時間，z為永久磁體的高度方向位置，Jz(r、t)為永久磁體的位置z中的高度方向的渦電流密度向量成分，S為永久磁體的位置z中的剖面的面積，T為電角度一週期。
圖1(a)的例子中，作為介隔著絕緣層12而鄰接的2個永久磁體10a、10b不介隔絕緣層12而形成之永久磁體1’，使用長度L為131mm、高度H為40mm、厚度t為14.2mm之釹永久磁體。式子(1)中的渦電流密度向量的x方向成分Jx(r、t)，係把該永久磁體1’作為於非專利文獻1記載的IPM馬達標竿模型的磁體而適用，為進行使用了有限元素分析法之電磁場數值解析所得到的渦電流密度向量Je(r、t)者。
本實施方式中，用在電磁場數值解析之條 件，係如以下者。
‧元件數：3,406,590
‧邊數：4,133,733
‧未知數：3,820,001
‧節點數：620,988
‧計算方法：A-Φ法
‧元件的種類：四面體邊元件
尚且，上述條件中元件數越多越可以更精確求出渦電流的大小，理想上，元件數為300萬個以上。圖4係表示用在電磁場數值解析之元件的形狀。圖4的左側係表示解析模型中的二維網格資料，右側係表示放大磁體及其周邊部分之圖。
這樣所計算出之在永久磁體1’內流動的渦電流的大小Je(x)，係於圖5所示。圖5係以從移動方向前端一直到尾端為止的長度(mm)為橫軸，以各個的長度方向位置中的渦電流的大小Je(x)(A)為縱軸所作圖者。在永久磁體1’的內部流動的渦電流的大小Je(x)，係於圖5中，以虛線以及與其接續的實線所表示者。永久磁體1’中，渦電流的大小Je(x)，係在離長度方向前端11mm的位置Da為最大，在62mm的位置為次大。因此，永久磁體單元1中在配置1個絕緣層的情況下，絕緣層12被配置在渦電流的大小Je(x)為最大的位置Da。亦即，永久磁體單元1，係藉由高度40mm、厚度14.2mm、長度11mm的永久磁體片10a、以及高度40mm、厚度14.2mm、長度 120mm的永久磁體10b介隔著絕緣層12在長度方向鄰接的方式所構成。
尚且，在該例，僅在渦電流的大小Je(x)為最大的位置Da配置絕緣層，但也可以在次大的62mm的位置(亦即圖5所示之Dc的位置)配置第2個絕緣層，作成2個絕緣層與3個永久磁體片交互鄰接之永久磁體單元。
而且，本發明之永久磁體之另一例，表示於圖1(b)。
圖1(b)係表示N為3時的永久磁體單元，乃是被配置成4個永久磁體片20a、20b、20c、20d介隔著3個絕緣層22a、22b、22c而鄰接之長方體形狀的永久磁體單元2。永久磁體單元2裝入到IPM馬達5時的永久磁體單元1的移動方向，係於圖1(b)以箭頭A表示。永久磁體單元2的整體形狀與永久磁體單元1相同。
永久磁體單元2的絕緣層22a係被配置在，根據以與永久磁體單元1同樣的上述的方法及條件所計算出的結果所決定出的位置。而且，絕緣層22b、22c係被配置在，計算在具有絕緣層22a的永久磁體也就是與永久磁體單元1為相同的構成的永久磁體2’的內部流動的渦電流的大小，根據其計算結果所決定出的位置。具體方面，絕緣層22b、22c係被配置在，永久磁體2’裝入到IPM馬達5在磁場內移動在A方向時，在永久磁體2’的長度方向中從前端一直到尾端之各位置，作為與長度方向垂直的 剖面中與長度方向平行的方向的渦電流的大小所計算出的Je(x)的最大的位置、以及第2大的位置之2處。
例如，在把長度L為131mm、高度H為40mm、厚度t為14.2mm的釹永久磁體作為永久磁體2’而使用的情況下，藉由式子(1)所計算出的渦電流的大小Je(x)，係以在圖5中單點鏈線以及與其接續的實線來表示。永久磁體單元2中的絕緣層22b、22a、22c係被配置在，與圖5中的渦電流的大小Da、Db、Dc的位置對應之位置。因此，永久磁體單元2中，絕緣層22a被配置在離長度方向前端部6mm的位置，絕緣層22b被配置在離長度方向前端部11mm的位置，絕緣層23c被配置在離長度方向前端部62mm的位置。亦即，永久磁體單元2，係藉由高度40mm、厚度14.2mm、長度6mm的永久磁體片20a、同高度及同厚度、長度5mm的永久磁體片20b、同高度及同厚度、長度為51mm的永久磁體片20c、同高度及同厚度、長度為69mm的永久磁體片20d分別介隔著絕緣層22a、22b、22c而鄰接的方式所構成。
尚且，也在該例，可以也在圖5中位在Db的右側的山的位置(約20mm的位置)配置第4個絕緣層，作成4個絕緣層與5個永久磁體片交互鄰接之永久磁體單元。
另一實施方式中，於被配置在旋轉機械的轉子內，具有在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向延伸的長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的 軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸之永久磁體，把第N個絕緣層，配置在與高度方向垂直的剖面的情況下，使用式子(2)計算在其永久磁體的內部流動的高度方向的渦電流的大小Je(z)，在Je(z)為最大的位置配置第N個絕緣層。
圖1(c)係表示N為1時的永久磁體單元，乃是被配置成2個永久磁體片30a、30b介隔著1個絕緣層32而鄰接之永久磁體單元3。永久磁體單元3被裝入到IPM馬達5時的永久磁體單元3的移動方向以箭頭A表示，永久磁體單元3的整體形狀，係與永久磁體單元1相同。
永久磁體單元3的絕緣層32，係被配置在永久磁體單元3的高度方向中央部。絕緣層32被配置在，根據在介隔著該絕緣層32而鄰接的2個永久磁體30a及30b不介隔該絕緣層32而形成一體之永久磁體3’的內部流動的渦電流的大小Je(z)所決定出的位置。
具體方面，永久磁體單元3的絕緣層32，係在永久磁體單元3中被配置在，與永久磁體單元3被裝入到IPM馬達5時的IPM馬達5的軸54b方向(亦即，永久磁體單元3的高度方向)垂直的剖面。該絕緣層32被配置在，在永久磁體3’移動在磁場內如圖1(c)所示的A方向時，在永久磁體3’的高度方向中從上端一直到下端為止的各位置中，作為與高度方向垂直的剖面中與高度方 向平行的方向的渦電流的大小所計算出的Je(z)的最大的位置。
例如，在把長度L為131mm、高度H為40mm、厚度t為14.2mm的釹永久磁體作為永久磁體3’而使用的情況下，藉由式子(2)所計算出的渦電流的大小Je(z)，係以在圖6中虛線來表示。渦電流的大小Je(z)的計算方法及條件，係與計算渦電流的大小Je(x)之上述的情況相同。圖6係以從永久磁體3’的高度方向的上端一直到下端為止的長度(mm)為橫軸，以各個的高度方向位置中的渦電流的大小Je(z)的大小為縱軸所作圖者。永久磁體3’中，渦電流的大小Je(z)，係在離高度方向上端20mm的位置Da為最大。因此，永久磁體單元3中，絕緣層32被配置在，渦電流Je(z)為最大的位置Da。亦即，永久磁體單元3，係藉由高度20mm、厚度14.2mm、長度131mm的永久磁體片30a、以及高度20mm、厚度14..2mm、長度131mm的永久磁體10b介隔著絕緣層32在高度方向鄰接的方式所構成。
圖1(d)係表示N為3時的永久磁體單元，乃是被配置成4個永久磁體片40a、40b、40c、40d介隔著3個絕緣層42a、42b、42c而鄰接之永久磁體單元4。 永久磁體單元4被裝入到IPM馬達5時的永久磁體單元4的移動方向以箭頭A表示，永久磁體單元4的整體形狀，係與永久磁體單元1相同。
永久磁體單元4的絕緣層42a係被配置在， 根據以與永久磁體單元3同樣的上述的方法及條件所計算出的結果所決定出的位置。而且，絕緣層42b、42c係被配置在，計算在具有絕緣層42a的永久磁體也就是與永久磁體單元3為相同的構成的永久磁體4’的內部流動的渦電流的大小，根據其計算結果所決定出的位置。具體方面，絕緣層42b、42c係被配置在，永久磁體4’裝入到IPM馬達5在磁場內移動在A方向時，在永久磁體4’的高度方向中從上端一直到下端為止的各位置，作為與高度方向垂直的剖面中與高度方向平行的方向的渦電流的大小所計算出的Je(z)的最大的位置之2處。
例如，在把長度L為131mm、高度H為40mm、厚度t為14.2mm的釹永久磁體作為永久磁體4’而使用的情況下，藉由式子(2)所計算出的渦電流的大小Je(z)，係以在圖6中單點鏈線來表示。永久磁體單元4中的絕緣層42b、42a、42c的位置，係與圖6中的渦電流的大小Db、Da、Dc的位置對應。永久磁體單元4中，絕緣層42b、42a、42c係分別被配置在，離高度方向上端10mm、20mm、30mm的位置。亦即，永久磁體單元4，係藉由高度10mm、厚度14.2mm、長度131mm的永久磁體片40a、40b、40c、40d介隔著絕緣層42b、42a、42c在高度方向鄰接的方式所構成。
有關以上述的方法決定出配置絕緣層的位置，並配置了絕緣層之永久磁體單元1~4、以及尚未配置絕緣層之永久磁體，以渦電流的大小的最大值、渦電流 的大小的最大值所發生的位置、渦電流損失及渦電流損失的下降率為總結，表示在以下的表1。
Figure 109131162-A0101-12-0022-6
有關表1中各個的永久磁體及永久磁體單元，渦電流損失Wed係使用以下的式子(4)經由有限元素分析法求出。
Figure 109131162-A0101-12-0022-7
但是，T為電角度一週期，Vmag為永久磁體或是永久磁體單元的體積，σ為永久磁體片的導電率。而且，渦電流密度向量Je，係把永久磁體或是永久磁體單元作為非 專利文獻1記載的IPM馬達標竿模型的磁體而適用，乃是使用有限元素分析法進行電磁場數值解析時，在有限元素的各個的重心流動的渦電流密度向量。在此進行的電磁場數值解析的條件，係與計算在永久磁體1’內流動的渦電流的大小時的條件相同。
接著，就藉由有關本發明之絕緣層的配置位置規定方法配置了絕緣層之永久磁體單元，為了確認渦電流損失下降的效果，進行與藉由先前技術配置了絕緣層之永久磁體單元的比較。比較係進行在，本發明的永久磁體單元1、以及在為了決定在該永久磁體單元1配置絕緣層的位置所使用的永久磁體1’中利用先前技術所決定出的位置配置了絕緣層的永久磁體單元之間。永久磁體1’乃是長度L為131mm、高度H為40mm、厚度t為14.2mm的釹永久磁體。利用先前技術所決定出的絕緣層，係與永久磁體單元1同樣，配置在與移動方向垂直的剖面。先前技術之絕緣層的位置，係使用專利文獻3及專利文獻4記載之絕緣層的配置位置規定方法而決定出。
專利文獻3記載的方法，乃是把被包含在永久磁體單元之永久磁體片的寬度，與橫切磁場內時的永久磁體單元的各位置中的磁通密度的變化率對應而決定的方法。作為求出磁通密度的變化率的式子，使用以下2個計算式(5)及(6)。式子(5)係求取永久磁體單元的長度方向的任意的位置(與長度方向垂直的任意的剖面)中的磁通密度的平均值者，式子(6)係求取永久磁體單元 的長度方向的任意的位置中的磁通密度的時間變化的平均值者。
Figure 109131162-A0101-12-0024-8
Figure 109131162-A0101-12-0024-9
但是，r為位置向量(r=(x、y、z))，t為時間，T為電角度一週期，S為與長度方向垂直的剖面的面積，By(r、t)為電動機的驅動時在永久磁體上發生在其厚度方向(y方向)的磁通密度成分。
把式子(5)及式子(6)計算出的值，以永久磁體單元的長度方向為橫軸所作圖出的圖，係分別表示在圖7(a)及圖7(b)。根據這些的計算結果，與永久磁體單元1同樣配置1個絕緣層的位置，係介隔著該絕緣層而鄰接的永久磁體片的磁通密度的變化率為相等的位置。其結果，乃是在以式子(5)所計算出的情況下，在離移動方向前端60mm的位置配置絕緣層，在以式子(6)所計算出的情況下，在離移動方向前端20mm的位置配置絕緣層這樣的結果。把已被決定出這樣的位置之永久磁體，分別作為比較例1、比較例2。
專利文獻4記載的方法，乃是決定被包含在永久磁體之永久磁體片的寬度，使得橫切磁場內時在永久磁體片所發生的渦電流損失為大致均一之方法。渦電流損 失Wloss，係作為與磁通密度B(x)的二次方的變化率成比例，藉由以下的式(7)求出。
Figure 109131162-A0101-12-0025-10
把式子(7)計算出的值，以永久磁體單元的長度方向為橫軸所作圖出的圖，係表示在圖8。根據該計算結果，與永久磁體單元1同樣配置1個絕緣層的位置，係在介隔著該絕緣層而鄰接的永久磁體片所發生的渦電流損失，亦即磁通密度的二次方的變化率為相等的位置。其結果，在以式子(7)所計算出的情況下，在離移動方向前端55mm的位置配置絕緣層。把已被決定出這樣的位置之永久磁體，作為比較例3。
尚且，比較例1~比較例3中，於各個的專利文獻，並未記載有具體的絕緣層的配置位置。因此，比較例1~比較例3中的絕緣層的配置位置，係圖7(a)、圖7(b)及圖8中，把曲線分割成二個時分割後之各個的曲線的下側領域的面積(該曲線與縱軸及橫軸所圍的面積)為相等的分割位置。
綜上所言，如表2所示。由表2，比較使用有關本發明之永久磁體單元及絕緣層的配置位置規定方法、以及先前技術，可以決定絕緣層配置位置，使得永久磁體單元整體的渦電流損失大幅下降。
Figure 109131162-A0101-12-0026-11
作為第2實施方式，考慮到可以使用配置在旋轉機械的軸表面之圓桶形狀的永久磁體的話，在不介隔絕緣層而形成一體之永久磁體，例如在位置在與中心軸平行的平面上之剖面所配置之最初2個絕緣層的位置，係可以是根據隨該永久磁體的磁場的變化而在該永久磁體的內部流動的渦電流的大小所決定出的位置。而且，在包含有在位置在與中心軸平行的平面上的剖面所配置之M個(M為2以上)絕緣層、以及介隔著該M個絕緣層相互地鄰接配置之M個的永久磁體片之圓桶形狀的永久磁體單元中，在下個被配置之第(M+1)個絕緣層的位置也還是，可以根據隨該永久磁體單元的磁場的變化在該永久磁體單元的內部流動的渦電流的大小所決定出的位置。藉由在這樣決定出的位置配置絕緣層的方式，得到包含M個的絕緣層、以及藉由該M個的絕緣層之每一個而相互地絕緣 之M個的永久磁體片之圓桶形狀的永久磁體單元。
在一實施方式中，於使用配置在旋轉機械的軸表面，具有圓周方向(θ方向)、徑方向(R方向)、以及與旋轉機械的中心軸平行的高度方向(z方向)之圓桶形狀的永久磁體，把最初的2個絕緣層，配置在於例如通過中心軸並與該中心軸平行的平面上所位置的剖面之情況下，就有關從機械角θ=0°一直到θ=360°為止的各剖面，計算隨其永久磁體的磁場的變化流動在內部之與該剖面垂直的圓周方向的渦電流的大小Je(θ)，在Je(θ)為最大值的圓周方向位置、或是最大值的附近，例如從最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之圓周方向位置，配置最初的2個絕緣層。
圖9(a)係表示配置2個絕緣層之永久磁體單元，乃是被配置成2個永久磁體片60a、60b介隔著2個絕緣層62a、62b而鄰接之圓桶形狀的永久磁體單元6。永久磁體單元6可以配置在圖10所示之SPM(表面磁體型)馬達8的軸85的表面。永久磁體單元6係在被裝入到SPM馬達8時，繞中心軸6c的周圍旋轉在圖9的箭頭A的方向。
圖9(a)所示的永久磁體單元6的絕緣層62a、62b，係配置成在通過永久磁體單元6的中心軸6c並與中心軸6c平行的平面上。絕緣層62a、62b被配置在，根據在2個永久磁體片60a、60b不介隔絕緣層62a、62b而形成一體之永久磁體6’的內部流動的渦電流Je的 大小所決定出的位置。
具體方面，永久磁體單元6的絕緣層62a、62b，係如圖10所示般，被配置在永久磁體單元6裝入到SPM馬達8時的機械角θ=68°及248°的位置中的剖面。絕緣層62a、62b，係把無絕緣層的永久磁體6’裝入到圖10所示之SPM馬達並使其旋轉在A方向時，位置在通過永久磁體6’的中心軸並與中心軸平行的平面上之各剖面中，計算與其剖面垂直的圓周方向的渦電流的大小Je(θ)，配置在Je(θ)最大的位置的2處。
而且，圖9(b)係表示配置4個絕緣層之永久磁體單元，乃是被配置成4個永久磁體片70a、70b、70c、70d介隔著4個絕緣層72a、72b、72c、72d而鄰接之圓桶形狀的永久磁體單元7。永久磁體單元7可以配置在圖10所示之SPM馬達8的軸84的表面。永久磁體單元7係在被裝入到SPM馬達8時，繞中心軸7c的周圍旋轉在圖9的箭頭A的方向。
圖9(b)所示的永久磁體單元7的絕緣層72a、72b、72c、72d，係配置成在通過永久磁體單元7的中心軸7c並與中心軸7c平行的平面上。絕緣層72c、72d係被配置在，根據在具有2個絕緣層72a、72b之永久磁體，亦即與永久磁體單元6為相同的構成的永久磁體7’的內部流動的渦電流Je的大小所決定出的位置。
具體方面，永久磁體單元7的絕緣層72c、72d，係如圖10所示般，被配置在永久磁體單元7裝入到 SPM馬達8時的機械角θ=92°及272°的位置中的剖面。絕緣層72c、72d，係把具有2個絕緣層72a、72b之永久磁體7’裝入到圖10所示之SPM馬達並移動在A方向時，位置在通過永久磁體7’的中心軸並與中心軸平行的平面上之各剖面中，計算與其剖面垂直的圓周方向的渦電流的大小Je(θ)，配置在Je(θ)最大的位置的2處。
如以上，經由在無絕緣層之永久磁體6’的內部發生的渦電流的大小為最大的位置配置絕緣層的方式，永久磁體單元6係與無絕緣層之永久磁體相比，可以使渦電流損失更減低。同樣，經由在具有2個絕緣層之永久磁體7’的內部發生的渦電流的大小為最大的位置配置絕緣層的方式，永久磁體單元7係不僅與無絕緣層之永久磁體相比，也與具有2個絕緣層之永久磁體單元6相比，可以使渦電流損失更減低。
圖10係表示使用在用於決定圖9(a)及圖9(b)所示之永久磁體單元的絕緣層的位置之2極6槽的SPM馬達8。SPM馬達8具備：非可動部也就是定子82、以及可動部也就是轉子84。轉子84係具有圓桶形狀的永久磁體6’或是永久磁體7’與軸85，永久磁體6’或是永久磁體7’係被配置成，其內表面與軸85的外表面相接。定子82係具備於圓周方向具有間隔而配設之複數個齒82a，於該齒82a捲繞磁場線圈83。磁場線圈83被通電的話，發生用於使轉子84旋轉的旋轉磁場。永久磁體6’或是永久磁體7’，係外周圍圍面介隔著氣隙86與齒82a 的端面82b對向。
SPM馬達8的規格及參數為表3所示，用於決定絕緣層的位置的渦電流的大小Je(θ)，係使用以下的式子(8)來計算。Je(θ)乃是在永久磁體6’或是永久磁體7’被用在圖10所示之SPM馬達8的情況下，在永久磁體6’或是永久磁體7’的內部發生的圓周方向的渦電流的大小。於圖11，表示圓桶形狀的永久磁體的任意的剖面中的渦電流密度向量的意象。尚且，該實施方式中的永久磁體為平行配向磁體，磁化方向C的初始機械角為θ=60°。而且，圖10所示之定子82與轉子84的位置關係，乃是電流進角0°的位置。
Figure 109131162-A0101-12-0031-12
Figure 109131162-A0101-12-0031-13
但是，r為位置向量(r=(θ、R、z))，t為時間，θ為永久磁體6’或是永久磁體7’的圓周方向位置，Jθ(r、t)為永久磁體6’或是永久磁體7’的圓周方向位置θ中，與位置在通過中心軸並與中心軸平行的平面上之剖面垂直的 方向的渦電流密度向量成分，S為永久磁體6’或是永久磁體7’的圓周方向位置θ中的剖面的面積，T為電角度一週期。
圖9(a)及圖9(b)的例子中，式子(8)的渦電流密度向量的圓周方向成分Jθ(r、t)，係把永久磁體6’或是永久磁體7’作為於非專利文獻2及非專利文獻3記載的解析模型的磁體而適用，為進行使用了有限元素分析法之電磁場數值解析所得到者。
本實施方式中，用在電磁場數值解析之條件，係如以下者。
‧元件數：1,202,244
‧邊數：2,502,931
‧未知數：2,398,363
‧節點數：634,580
‧計算方法：A-Φ法
‧元件的種類：五面體邊元件
尚且，上述條件中元件數越多越可以更精確求出渦電流的大小。圖12係表示用在電磁場數值解析之解析模型中的二維網格資料。
這樣所計算出之在永久磁體6’內流動的渦電流的大小Je(θ)係於圖13(a)所示，在永久磁體7’內流動的渦電流的大小Je(θ)係於圖13(b)所示。這些圖，係以從機械角0°一直到360°的角度為橫軸，以與各個的機械角對應之永久磁體的圓周方向位置中的剖面的渦電流的大 小Je(θ)為縱軸所作圖者。無絕緣層之永久磁體6’中，如圖13(a)所示，渦電流的大小Je(θ)係在機械角68°的位置與248°的位置為最大。因此，永久磁體單元6中，係如圖9(a)所示配置絕緣層62a及62b。而且，在圖9(a)所示的位置配置2個絕緣層之永久磁體7’中，如圖13(b)所示，渦電流的大小Je(θ)係在機械角92°的位置與272°的位置為最大。因此，永久磁體單元7中，係如圖9(b)所示配置絕緣層72a、72b、72c及72d。
有關如上述決定配置絕緣層的位置，並配置了絕緣層之永久磁體單元6及永久磁體單元7、以及尚未配置絕緣層之永久磁體，以渦電流的大小的最大值所發生的圓周方向位置(機械角)、渦電流損失及渦電流損失的下降率為總結，表示在以下的表4。而且，有關永久磁體單元6及永久磁體單元7，為了確認在渦電流的大小為最大值的圓周方向位置配置了絕緣層之情況、以及在其以外的位置配置了絕緣層之情況的效果，以絕緣層的圓周方向位置之渦電流損失及渦電流損失的下降率來總結，係如以下的表5。尚且，渦電流損失係與永久磁體1~4的情況同樣，使用式子(4)利用有限元素分析法來求出。
Figure 109131162-A0101-12-0034-14
Figure 109131162-A0101-12-0034-15
由表4及表5的結果，使用有關本發明之永久磁體單元及絕緣層的配置位置規定方法的話，可以使永久磁體單元整體的渦電流損失下降那般來決定絕緣層配置位置。而且，經由在渦電流的大小為最大的位置配置絕緣層的方式，可以更大幅發揮渦電流損失的減低效果。
尚且，有關圓桶形狀的永久磁體之上述的實施方式中，說明了有關在與中心軸平行的平面上配置絕緣層之情況，但配置絕緣層的位置並不限定於此。絕緣層，係例如也可以配置在與中心軸垂直的平面上，或者是也可以配置在以指定的角度與中心軸相交的平面上。也在這樣的平面上配置絕緣層的情況下，根據有關本發明的配置位置規定方法，可以使永久磁體單元整體的渦電流損失下降那般來決定絕緣層配置位置。而且，有關圓桶形狀的永久磁體之上述的實施方式中，是就2極的平行配向圓桶形狀永久磁體進行了說明，但極數或配向方向並不限定於此。例如也在使用4極或8極的極向異性圓桶形狀永久磁體的情況下，根據有關本發明的配置位置規定方法，可以使永久磁體單元整體的渦電流損失下降那般來決定絕緣層配置位置。
以下，說明有關本發明之永久磁體單元的製造方法。在製造方法中，最初，假定與成為檢討配置絕緣層的位置的對象之永久磁體單元為相同的形狀的永久磁體，經由上述的方法，計算隨該永久磁體的磁場的變化在該永久磁體的內部流動的渦電流的大小，根據這些，可以 決定應配置絕緣層的位置。更進一步在配置第2個絕緣層的情況下，假定具備1個絕緣層之永久磁體單元，經由上述的方法，根據在該永久磁體單元的內部流動的渦電流的大小，可以決定應配置第2個絕緣層的位置。以下同樣地，在配置第N個絕緣層的情況下，假定具有N-1個絕緣層之永久磁體單元，可以決定應配置第N個絕緣層之位置。
在決定了應配置絕緣層之位置後，作成與最終產品也就是永久磁體單元為相同形狀的永久磁體，把該永久磁體切斷在已被決定出的絕緣層的位置，藉由分割，可以做成被包含在永久磁體單元之各個的永久磁體片。把得到的永久磁體片，使各個的切斷面對向，在這些切斷面之間，配置例如所謂環氧樹脂或聚矽氧樹脂之絕緣性接著材料而固定的話，得到把絕緣性接著材料作為絕緣層之永久磁體單元。而且，把得到的永久磁體片，使各個的切斷面對向並插入到設在旋轉機械的可動構件的槽，藉由把絕緣性接著材料流入到槽的方式，也可以得到把絕緣性接著材料作為絕緣層之永久磁體單元。更進一步，把設在旋轉機械的可動構件的槽，形成可以不留間隙地插入組合得到的永久磁體片時的永久磁體單元的形狀，藉由組合永久磁體片並插入到該槽的方式，也可以形成永久磁體單元。在該情況下，存在於鄰接的永久磁體片的間隙的空氣作為絕緣層發揮功能。或者是，把例如以陶瓷等為材料之片狀絕緣層，與永久磁體片分別作成，把永久磁體片與片狀絕緣 層，藉由以絕緣性接著材料接著成永久磁體片的切斷面對向的方式，也可以製造出永久磁體單元。
作為其他的方法，在決定了應配置絕緣層的位置後，在與最終產品也就是永久磁體單元維相同形狀的永久磁體中決定出的位置配置了絕緣層時，也可以個別作成分別鄰接到該絕緣層之永久磁體片。使得到的永久磁體片組合鄰接成，決定作為絕緣層的配置位置的面為對向；在這些面之間，配置例如所謂環氧樹脂或聚矽氧樹脂之絕緣性接著材料而固定的話，得到把絕緣性接著材料作為絕緣層之永久磁體單元。而且，使得到的永久磁體片同樣地鄰接並插入到設在旋轉機械的可動構件的槽，藉由把絕緣性接著材料流入到槽的方式，也可以得到把絕緣性接著材料作為絕緣層之永久磁體單元。更進一步，把設在旋轉機械的可動構件的槽，形成可以不留間隙地插入組合得到的永久磁體片時的永久磁體單元的形狀，藉由組合永久磁體片並插入到該槽的方式，也可以形成永久磁體單元。在該情況下，存在於鄰接的永久磁體片的間隙的空氣作為絕緣層發揮功能。或者是，把例如以陶瓷等為材料之片狀絕緣層，與永久磁體片分別作成，把永久磁體片與片狀絕緣層，藉由以絕緣性接著材料接著成決定作為絕緣層的配置位置的面為對向的方式，也可以製造出永久磁體單元。
使用作成永久磁體並分割的方法的情況下的該永久磁體，或是，個別作成永久磁體片並組合的情況下的各個永久磁體片，係可以藉由燒結經由壓粉成形所形成 的成形體、或由混合了磁體粉末與結合劑之混合物(料漿或是混合物)所形成的成形體，並磁化該燒結體的方式來作成。作為最理想的方法，是燒結由混合了磁體粉末與結合劑之混合物(料漿或是混合物)所形成的成形體並作為燒結體的方法，以下說明之。圖14為表示燒結體的製造製程之概略圖。
首先，經由鑄造法製造由指定分率(fraction)的Nd-Fe-B系合金所構成的磁體材料的錠。代表性的有，使用在釹磁鐵的Nd-Fe-B系合金，係具有：Nd為30wt%、電解鐵理想上以Fe為67wt%、B為1.0wt%的比例來函有的組成。接著，把該錠，使用搗碎機或是粉碎機等的公知的手段粗粉碎成200μm左右的大小。可代替的是，熔解錠，經由帶鑄造法(strip casting method)作成片狀體，以氫粉碎法來粗粉化。藉此，得到粗粉碎磁體材料粒子115(參閱圖14(a))。
接著，把粗粉碎磁體材料粒子115，藉由珠磨機116所致之濕式法或是使用噴射流粉碎機(jet mill)之乾式法等來細粉碎。例如，在使用珠磨機116所致之濕式法之細粉碎中，在溶媒中把粗粉碎磁體粒子115細粉碎成指定範圍的粒徑(例如0.1μm~5.0μm)，使磁體材料粒子分散到溶媒中(參閱圖14(b))。之後，使被包含在濕式粉碎後的溶媒之磁體粒子藉由真空乾燥等的手段來乾燥，取出乾燥過的磁體粒子(未圖示)。在此，用在粉碎的溶媒的種類並不特別限制，可以使用異丙基醇 (isopropyl alcohol)、乙醇、甲醇等的醇類、醋酸乙酯等的酯類、戊烷、己烷等的低級碳化氫類、苯、甲苯、二甲苯等芳香族類、酮類、這些的混合物、液體氬、液體氮元素、液體氦等。該情況下，理想上使用在溶媒中不包含氧原子的溶媒。
另一方面，在使用噴射流粉碎機之乾式法的細粉碎中，把粗粉碎過的磁體材料粒子115，在(a)由含氧量為實質上的0%的氮氣、Ar氣體、He氣體等的非活性氣體所構成的環境氣體中，或是(b)由含氧量為0.0001~0.5%的氮氣、Ar氣體、He氣體等的非活性氣體所構成的環境氣體中，經由噴射流粉碎機細粉碎，例如作成具有0.7μm~5.0μm之指定範圍的平均粒徑的微粒子。在此，所謂氧濃度為實質上的0%，是指並不限定在氧濃度完全為0%的情況，含有在微粉的表面稍稍形成氧化被覆膜程度的量的氧也是可以的。
接著，用珠磨機116等把細粉碎過的磁體材料粒子形成期望形狀。為了形成該磁體材料粒子，準備混合了如上述般細粉碎過的磁體材料粒子115與結合劑之混合物。作為結合劑，使用樹脂材料者為佳，在使用樹脂在結合劑的情況下，理想上使用於構造中不含氧原子，且具有解聚合性的聚合物者。而且，為了可以再利用在如後述般把磁體粒子與結合劑的混合物形成例如梯形形狀般的期望形狀之際所產生的混合物的殘餘物，而且，為了可以在加熱混合物而軟化的狀態下進行磁場配向，理想上使用熱 塑性樹脂。具體方面，適合使用利用由以下的一般式(1)所示的單體所形成之1種或是2種以上的聚合體或是共聚物所構成的聚合物。
Figure 109131162-A0101-12-0040-16
 (但是，R1及R2表示氫原子、低級烷基、苯基基或是乙烯基)
作為符合上述條件的聚合物，例如有異丁烯的聚合體也就是聚異丁烯(PIB)、異戊二烯的聚合體也就是聚異戊二烯(異戊二烯橡膠、IR)、1,3-丁二烯的聚合體也就是聚丁二烯(丁二烯橡膠、BR)、苯乙烯的聚合體也就是聚苯乙烯、苯乙烯與異戊二烯的共聚物也就是苯乙烯-異戊二烯塊狀共聚物(SIS)、異丁烯與異戊二烯的共聚物也就是丁基橡膠(IIR)、苯乙烯與丁二烯的共聚物也就是苯乙烯-丁二烯塊狀共聚物(SBS)、苯乙烯
Figure 109131162-A0101-12-0040-41
乙烯、丁二烯的共聚物也就是苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、苯乙烯與乙烯、丙烯的共聚物也就是苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)、乙烯與丙烯 的共聚物也就是乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯、使丙烯與二烯單體一起共聚合之EPDM、2-甲基-1-戊烯的聚合體也就是2-甲基-1-戊烯聚合樹脂、2-甲基-1-丁烯的聚合體也就是2-甲基-1-丁烯聚合樹脂等。而且，作為用在結合劑的樹脂，也是可以作為少量含有包含氧原子、氮原子之單體的聚合體或是共聚物(例如，聚甲基丙烯酸丁酯或聚甲基丙烯酸甲酯等)之構成。更進一步，也可以一部分共聚合不符合上述一般式(1)之單體。
尚且，作為用在結合劑的樹脂，為了適切進行磁場配向，較佳為使用在250℃以下軟化的熱塑性樹脂，更具體方面是使用玻璃轉移點或是流動開始溫度為250℃以下的熱塑性樹脂。
為了在熱塑性樹脂中使磁體材料粒子分散，適量添加配向潤滑劑者為佳。作為配向潤滑劑，係在醇、羧酸、酮、醚、酯、胺、亞胺、醯亞胺、醯胺、氰、磷系官能基、磺酸、具有雙鍵結或參鍵結等的不飽和鍵結之化合物、液狀飽和碳化氫化合物中，至少添加一種者為佳。也可以混合複數種來使用。接著，如後述般，有關對磁體材料粒子與結合劑的混合物施加磁場，對該磁體材料做磁場配向的部分，係加熱混合物，在結合劑成分軟化的狀態下，進行磁場配向處理。
作為混合到磁體材料粒子的結合劑，藉由使用滿足上述條件的結合劑的方式，可以使殘留在燒結後的燒結體內的碳元素量及氧量減低。具體方面，燒結後殘存 在燒結體內的碳元素量為2000ppm以下者為佳，更佳為1000ppm以下者。而且，燒結後殘存在燒結體內的氧量為5000ppm以下者為佳，更佳為2000ppm以下者。
結合劑的添加量，係在形成料漿或是已加熱熔融的混合物之情況下，為可以適切填充磁體材料粒子間的空隙的量，使得以提升作為形成的結果所得到的成形體的厚度精度。例如，與磁體材料粒子和結合劑的總計量相對之結合劑的比例，為1wt%~40wt%者為佳，較佳為2wt%~30wt%者，更佳為3wt%~20wt%者。
由磁體材料粒子與結合劑所構成的混合物亦即混合物117，係在暫時形成生胚成形體(以下，稱為「生胚片」)後，成為用於配合必要進行配向處理的成形體形狀。特別是把混合物形成為片形狀的情況下，例如可以採用在加熱了磁體材料粒子與結合劑的混合物也就是混合物117後形成片形狀的熱熔塗布所致之，或是，經由把含有磁體材料粒子、結合劑、有機溶媒的料漿塗布到基材上的方式來形成片狀的料漿塗布等所致之形成。
以下，特別是就使用熱熔塗布之生胚片形成進行說明，但本發明不限定在這樣特定的形成法。例如，也可以藉由把混合物117裝入到成形用模，一邊加熱到室溫~300℃一邊以0.1~100MPa進行加壓的方式來形成。更具體方面，也可以使用把加熱到軟化的溫度之混合物117，施加射出壓擠入填充到金屬模具來進行形成的方法。
如已敘述般，經由混合結合劑到用珠磨機116等細粉碎過的磁體材料粒子的方式，做成由磁體材料粒子與結合劑所構成的黏土狀的混合物亦即混合物117。在此，作為結合劑，如上述可以使用樹脂、配向潤滑劑的混合物。例如，作為樹脂，理想上使用在構造中不含有氧原子，且由具有解聚合性的聚合物所構成的熱塑性樹脂，另一方面，作為配向潤滑劑，係在醇、羧酸、酮、醚、酯、胺、亞胺、醯亞胺、醯胺、氰、磷系官能基、磺酸、具有雙鍵結或參鍵結等的不飽和鍵結之化合物中，至少添加一種者為佳。而且，結合劑的添加量，係如上述般添加後的混合物117中，與磁體材料粒子和結合劑的總計量相對之結合劑的比例，為1wt%~40wt%者為佳，較佳為2wt%~30wt%者，更佳為3wt%~20wt%者。
在此配向潤滑劑的添加量係配合磁體材料粒子的粒徑而決定者為佳，推薦是磁體材料粒子的粒徑越小添加量越多。作為具體的添加量，係相對於磁體材料粒子為0.1部~10部，更佳為0.3部~8部。在添加量較少的情況下分散效果小，有配向性下降之虞。而且，添加量多的情況下，有汙染磁體材料粒子之虞。添加到磁體材料粒子的配向潤滑劑，係附著在磁體材料粒子的表面，使磁體材料粒子分散且賦予黏土狀混合物，並且，在後述的磁場配向處理中，發揮輔助磁體材料粒子的旋動之作用。其結果，在施加了磁場之際容易進行配向，磁體粒子的易磁化軸方向收攏到大致同一方向，亦即，可以提高配向度。特 別是，在混合結合劑到磁體材料粒子的情況下，在粒子表面存在有結合劑的緣故，磁場配向處理時的摩擦力變高，為此有粒子的配向性下降之虞；因此更提高添加配向潤滑劑的效果。
磁體材料粒子與結合劑的混合，係理想上在由氮氣、Ar氣體、He氣體等的非活性氣體所構成的環境氣體下進行。磁體材料粒子與結合劑的混合，係例如把磁體材料粒子與結合劑分別投入到攪拌機，用攪拌機進行攪拌。該情況下，為了促進揉合性，也可以進行加熱攪拌。更進一步，磁體材料粒子與結合劑的混合，係理想上也在由氮氣、Ar氣體、He氣體等非活性氣體所構成的環境氣體下進行。而且，特別是在以濕式法粉碎磁體粒子的情況下，不需從用在粉碎的溶媒取出磁體粒子，把結合劑添加到溶媒中揉合，之後使溶媒揮發，也可以得到混合物117。
繼續，經由把混合物117形成為片狀的方式，做成前述的生胚片。在採用熱熔塗布的情況下，經由加熱混合物117把該混合物117熔融，在成為具有流動性的狀態後，塗布到支撐基材118上。之後，經由散熱使混合物117凝固，在支撐基材118上形成長條片狀的生胚片119。該情況下，加熱熔融混合物117之際的溫度，係因所用的結合劑的種類或量而異，通常為50~300℃。但是，比所用的結合劑的流動開始溫度還高的溫度是有必要。尚且，在使用料漿塗布的情況下，在多量的溶媒中是 有磁體材料粒子與結合劑、及任意者，使助長配向的配向潤滑劑分散，把料漿塗布到支撐基材118上。之後，經由乾燥使溶媒揮發，在支撐基材118上形成長條片狀的生胚片119。
在此，已熔融的混合物117的塗布方式，係理想上使用縫鑄模方式或是壓光輥方式等，層厚控制性優秀的方式。特別是，為了實現高度的厚度精度，理想上使用特別是對層厚控制性優秀，亦即，在基材的表面可以塗布高精度的厚度的層的方式也就是模(die)方式或缺角輪(comma)塗布方式。例如，在縫鑄模方式中，把成為加熱並具有流動性的狀態之混合物117經由齒輪泵壓送注入到模，從模吐出來進行塗布。而且，在壓光輥方式中，在已加熱的2根輥的輥隙間隙，以受控制的混合物117的量做送入，一邊使輥旋轉，在支撐基材118上，以輥的熱塗布熔融的混合物117。作為支撐基材118，理想上使用例如聚矽氧處理聚酯膜。更進一步，理想上藉由使用消泡劑、或進行加熱真空脫泡，不讓在塗布展開的混合物117的層中殘留有氣泡那般，充分進行脫泡處理。或者是，不塗布到支撐基材118上，藉由擠製成型或射出形成一邊把熔融的混合物117成形成片狀一邊擠出到支撐基材118上，也可以在支撐基材118上形成生胚片119。
在圖14所表示實施方式中，使用縫鑄模120進行混合物117的塗布。在該縫鑄模方式所致之生胚片119的形成製程中，理想上實際測量塗布後的生胚片119 的片厚度，經由根據其實測值的回饋控制，調節縫鑄模120與支撐基材118之間的輥隙間隙。該情況中，理想上使供給到縫鑄模120的流動性混合物117的量的變動儘可能下降，例如抑制在±0.1%以下的變動，更進一步使塗布速度的變動也儘可能下降，例如抑制在±0.1%以下的變動。藉由這樣的控制，可以使生胚片119的厚度精度提升。尚且，形成的生胚片119的厚度精度，係例如相對於所謂1mm的設計值，±10%以內者為佳，較佳為±3%以內，更佳為±1%以內。在壓光輥方式中，以與壓光條件同樣根據實測值進行回饋控制的方式，可以控制轉寫到支撐基材118的混合物117的膜厚。
生胚片119的厚度，係理想上設定在0.05mm~20mm的範圍。厚度比0.05mm薄的話，為了達成必要的磁體厚度，是一定要多層層積，生產力會下降。
接著，從藉由上述之熱熔塗布形成在支撐基材118上的生胚片119，作成切出與期望的磁體尺寸(例如，圖1(a)的永久磁體單元1、或是永久磁體單元1所包含的永久磁體片10a、10b)對應的尺寸之加工片。加工片的尺寸，係在後述的燒結製程中尺寸會縮小，所以決定為在燒結製程後所得到指定的磁體尺寸。加工片，係經由在必要的方向施加磁場的方式，被包含在加工片的磁體材料粒子的易磁化軸被配向在磁場的方向。具體描述的話，加工片係被收容到具有與該加工片對應的形狀的凹孔之磁場施加用型內，經由加熱使含在加工片的結合劑軟 化。藉此，磁體材料粒子係在結合劑內可以旋動，可以使其易磁化軸配向在沿平行磁場的方向。
用於加熱加工片的溫度及時間，係因所用的結合劑的種類及量而異，例如在40~250℃為0.1~60分鐘。無論如何，為了使加工片內的結合劑軟化，加熱溫度為所用的結合劑的玻璃轉移點或是流動開始溫度以上的溫度是有必要的。做為用於加熱加工片的手段，是有例如加熱板所致之加熱、或是把聚矽氧油(silicone oil)般的熱媒體用在熱源之方式。磁場施加中的磁場的強度，係5000[Oe]~150000[Oe]者為佳，較佳為10000[Oe]~120000[Oe]者。其結果，加工用片所包含的磁體材料結晶的易磁化軸，係被配向成與沿平行磁場的方向平行。在該磁場施加製程，也可以是對複數個加工片同時施加磁場之構成。為此，可以使用具有複數個凹孔的模，或者是，排列複數個模，同時施加平行磁場。施加磁場到加工片之製程，係也可以與加熱製程同時進行，也可以在進行完加熱製程後加工片的結合劑凝固前來進行。
接著，把經由磁場施加製程磁體材料粒子的易磁化軸已被平行配向之加工片，從磁場施加用模取出，轉移到必要的形狀的最終成形用模內，形成燒結處理用加工片。把磁體材料粒子的易磁化軸已被配向之配向後的燒結處理用加工片，在大氣壓、或者是、調節成比大氣壓高的壓力或是低的壓力(例如，1.0Pa或是1.0MPa)之非氧化性環境氣體中，在結合劑分解溫度下維持數小時~數十 小時(例如5小時)，進行暫時燒結處理。在該處理，推薦使用氫環境氣體或是對氫為非活性氣體的混合氣體環境氣體。在氫環境氣體下進行暫時燒結處理的情況，暫時燒結中的氫的供給量，為例如5L/min。藉由暫時燒結處理，可以把含在結合劑的有機化合物，經由解聚合反應、其他的反應分解成單體，使其飛散而去除。亦即，進行使殘留在燒結處理用加工片的碳元素的量減低之處理也就是脫碳處理。而且，暫時燒結處理，係理想上以殘存在燒結處理用加工片內的碳元素的量為2000ppm以下，較佳為1000ppm以下的條件下來進行。藉此，在之後的燒結處理可以使燒結處理用加工片的整體緻密燒結，可以抑制殘留磁通密度及保磁力的下降。尚且，在把進行上述的暫時燒結處理之際的加壓條件設成比大氣壓高的壓力的情況下，理想上壓力為15MPa以下。在此，加壓條件為比大氣壓高的壓力，更具體方面為0.2MPa以上的話，特別是可以期待殘存碳元素量減輕的效果。
結合劑分解溫度，係可以根據結合劑分解產生物及分解殘渣的分析結果來決定。雖因結合劑的種類而異，但200℃~900℃者為佳，較佳為400℃~600℃，例如450℃為更佳。
上述的暫時燒結處理中，與一般的稀土類磁體的燒結處理比較，理想上減緩升溫速度。具體方面，經由把升溫速度設成2℃/min以下，例如設成1.5℃/min，可以得到理想上的結果。從而，在進行暫時燒結處理的情 況下，以2℃/min以下的指定的升溫速度進行升溫，在到達預先設定的設定溫度(結合劑分解溫度)後，以該設定溫度維持數小時~數十小時，經此進行暫時燒結處理。如此，藉由在暫時燒結處理中減緩升溫速度的方式，不會急遽去除燒結處理用加工片內的碳元素，變成會階段性去除的緣故，一直到充分的位準使殘量碳元素減少，可以使燒結後的燒結體的密度上升。亦即，經由使殘留碳元素量減少的方式，可以使永久磁體中的空隙減少。如上述般，把升溫速度設在2℃/min以下左右的話，可以讓燒結後的燒結體的密度達98%以上(7.40g/cm3以上)，可以期待在磁化後的磁體達成高的磁體特性。
繼續，進行把藉由暫時燒結處理而暫時燒結過的燒結處理用加工片予以燒結的燒結處理。作為燒結處理，可以採用在真空中的無加壓燒結法，但在本實施方式中，理想上採用在相對於配向方向(與易磁化軸平行的方向)為垂直的方向上做一軸加壓之狀態下，燒結燒結處理用加工片之一軸加壓燒結法。在該方法，把燒結處理用加工片裝填到具有與必要的永久磁體或是永久磁體片的形狀為相同的形狀的凹孔之燒結用模內，關閉模具，一邊加壓一邊進行燒結。作為該加壓燒結技術，例如，可以採用熱壓燒結、熱均壓(HIP)燒結、超高壓合成燒結、氣體加壓燒結、放電電漿(SPS)燒結等、公知的技術之任一個。特別是，理想上使用可以加壓在一軸方向之熱壓燒結。
尚且，在以熱壓燒結進行燒結的情況下，理想上加壓壓力設成例如0.01MPa~100MPa，在數Pa以下的真空環境氣體下一直到900℃~1100℃為止以5~30℃/分的升溫速度使溫度上升，之後維持5分鐘。接著冷卻，再次升溫到300℃~1000℃ 2小時，進行維持其溫度的熱處理。這樣的燒結處理的結果，可以從燒結處理用加工片，製造出必要的形狀的燒結體。如此，藉由把燒結處理用加工片在加壓在必要的方向之狀態下予以燒結之一軸加壓燒結法，可以抑制賦予到燒結處理用加工片內的磁體材料粒子之易磁化軸的配向的變化。
對該燒結體，沿包含在其中的磁體材料粒子的易磁化軸亦即C軸進行磁化，其結果，可以製造出用於進行分割處理的永久磁體，或是，被包含在永久磁體單元之永久磁體片。尚且，燒結體的磁化方面，例如可以使用磁化線圈、磁化軛、電容器式磁化電源裝置等的公知的手段之任一個。
1、2、3:永久磁體單元
10a、10b:永久磁體片
12:絕緣層
20a、20b、20c、20d:永久磁體片
30a、30b:永久磁體片
32:絕緣層
40a、40b、40c、40d:永久磁體片
42a、42b、42c:絕緣層
A:移動方向

Claims (14)

  1. 一種永久磁體單元，係包含至少1個絕緣層以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置之複數個永久磁體片；其特徵為：
    前述至少1個絕緣層被配置在與使渦電流損失減低的效果最大的位置為相同的位置，該渦電流損失乃是經由假定不介隔該至少1個絕緣層而前述複數個永久磁體片形成一體之永久磁體中所計算出之隨磁場的變化而流動在該永久磁體的內部之渦電流所產生的渦電流損失；
    使前述渦電流損失減低的效果最大的位置，係在前述永久磁體之任意的剖面ξ中，根據使用以下的式子所計算出的渦電流的大小Je(ξ)來作為與該剖面ξ垂直的方向的渦電流的大小Je(ξ)，而可以特定出
    Figure 109131162-A0101-13-0001-18
    (在此，r為位置向量，t表示時間，Js(r,t)表示前述永久磁體的剖面ξ中與剖面垂直的方向的渦電流密度向量成分，S表示該永久磁體的剖面ξ的剖面積，T表示電角度一週期)。
  2. 如請求項1之永久磁體單元，其中，
    該永久磁體單元包含N個(N為1以上的整數)絕緣層以及N+1個永久磁體片，構成前述N個絕緣層之各個與前述N+1個永久磁體片之各個為相互地鄰接；
    第N個絕緣層係被配置在，與從在假定不介隔該第N個絕緣層而N-1個絕緣層與N個永久磁體片形成一體之永久磁體的內部流動的渦電流的大小Je(ξ)為最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之剖面為相同的位置。
  3. 如請求項2之永久磁體單元，其中，
    該永久磁體單元被裝入並使用在旋轉機械，具有：延長在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向之長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸；
    前述第N個絕緣層係被配置在，與在前述永久磁體的長度方向x中與剖面垂直的長度方向的渦電流的大小Je(x)為最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之位置為相同的位置中，相對於長度方向而垂直的剖面；
    前述渦電流的大小Je(x)，係可以使用以下的式子來計算出
    Figure 109131162-A0101-13-0002-19
    (但是，r為位置向量，t表示時間，Jx(r,t)表示不介隔第N個絕緣層而包含第N-1個絕緣層與第N個永久磁體片之永久磁體的位置x中的長度方向的渦電流密度向量成分，S表示與該永久磁體的位置x中的長度方向垂直的剖面的面積，T表示電角度一週期)。
  4. 如請求項2之永久磁體單元，其中，
    該永久磁體單元被裝入並使用在旋轉機械，具有：延長在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向之長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸；
    前述第N個絕緣層係被配置在，與前述永久磁體的高度方向z中與剖面垂直的高度方向的渦電流的大小Je(z)為最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之位置為相同的位置中，相對於高度方向而垂直的剖面；
    前述渦電流的大小Je(z)，係可以使用以下的式子來計算出
    Figure 109131162-A0101-13-0003-20
    (但是，r為位置向量，t表示時間，Jz(r,t)表示不介隔第N個絕緣層而包含第N-1個絕緣層與第N個永久磁體片之永久磁體的位置z中的高度方向的渦電流密度向量成分，S表示與該永久磁體的位置z中的高度方向垂直的剖面的面積，T表示電角度一週期)。
  5. 如請求項1至請求項4中任1項之永久磁體單元，其中，
    前述至少1個絕緣層為絕緣物質的層及空氣層之其中任意一方或是這些的組合者。
  6. 如請求項5之永久磁體單元，其中，
    前述至少1個絕緣層為包含稀土類元素的氟化物的層及絕緣性的樹脂系接著材料的層之其中任意一方或是這些的組合者。
  7. 如請求項1至請求項6中任1項之永久磁體單元，其中，
    該永久磁體單元為Nd-Fe-B系永久磁體者。
  8. 一種旋轉機械，具有轉子芯，該轉子芯像介隔著具有相對於旋轉軸為平行的中心軸之略圓桶狀的氣隙來與定子對向那般地，配置在前述定子內而可以自由旋轉；其特徵為：
    在前述轉子芯，在於圓周方向具有間隔之複數個位置中，具有長度方向尺寸與厚度方向尺寸之長度方向剖面形狀的槽，形成複數個延伸在軸方向，於各個前述槽之內，配置如請求項1至請求項7中任1項之永久磁體單元。
  9. 一種方法，係製造永久磁體單元，該永久磁體單元包含：至少1個絕緣層、以及介隔著該至少1個絕緣層而相互地鄰接配置之複數個永久磁體片；其特徵為包含：
    求出隨著不介隔前述至少1個絕緣層而前述複數個永久磁體片形成一體之永久磁體的磁場的變化，因而流動在該永久磁體的內部的渦電流的大小之製程；
    根據求出的渦電流的大小，決定前述永久磁體內中的配置前述至少1個絕緣層的位置之製程；
    作成鄰接到已定出配置的位置之前述至少1個絕緣層並配置之複數個永久磁體片之製程；以及
    把已作成的前述複數個永久磁體片，配置成包挾前述至少1個絕緣層而相互地鄰接之製程。
  10. 如請求項9之方法，其中，
    作成複數個永久磁體片之前述製程，係包含：作成不介隔前述至少1個絕緣層而前述複數個永久磁體片形成一體之永久磁體，在作為配置前述至少1個絕緣層的位置而已被決定好的位置切斷該永久磁體，分割成複數個永久磁體片；
    配置前述複數個永久磁體片之前述製程，係包含：把前述複數個永久磁體片配置成各個的永久磁體片的切斷面為對向。
  11. 如請求項9或是請求項10之方法，其中，
    前述渦電流的大小，係可以在前述永久磁體的任意的剖面ξ中，把與該剖面ξ垂直的方向的渦電流的大小Je(ξ)，決定為使用以下的式子所計算出的渦電流的大小Je(ξ)
    Figure 109131162-A0101-13-0005-21
    (在此，r為位置向量，t表示時間，Js(r,t)表示前述永久磁體的剖面ξ中與剖面垂直的方向的渦電流密度向量成分， S表示前述永久磁體的剖面ξ的剖面積，T表示電角度一週期)。
  12. 如請求項11之方法，其中，
    前述永久磁體包含N-1個(N為1以上的整數)絕緣層以及N個永久磁體片，構成前述N-1個絕緣層之各個與前述N個永久磁體片之各個為相互地鄰接；
    在決定配置絕緣層的位置之前述製程中，包含：決定配置在前述永久磁體之第N個絕緣層，該第N個絕緣層被配置在，從渦電流的大小Je(ξ)為最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之剖面。
  13. 如請求項12之方法，其中，
    前述永久磁體單元被裝入並使用在旋轉機械，具有：延長在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向之長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸；
    前述渦電流的大小，係可以在前述永久磁體的長度方向位置x中的剖面中，把與該剖面垂直的長度方向的渦電流的大小Je(x)，決定為使用以下的式子所計算出的電流的大小Je(x)
    Figure 109131162-A0101-13-0006-22
    (在此，r為位置向量，t表示時間，Jx(r,t)表示前述永久 磁體的位置x中的長度方向的渦電流密度向量成分，S表示前述永久磁體的位置x中的剖面的剖面積，T表示電角度一週期)；
    前述第N個絕緣層係被配置在，從Je(x)為最大值的95%的值一直到最大值為止的範圍之位置中，相對於長度方向為垂直的剖面。
  14. 如請求項12之方法，其中，
    前述永久磁體單元被裝入並使用在旋轉機械，具有：延長在橫切旋轉機械的磁場並移動的方向之長度方向(x方向)尺寸、與長度方向垂直且與旋轉機械的軸方向平行的高度方向(z方向)尺寸、以及與長度方向及高度方向垂直的厚度方向(y方向)尺寸；
    前述渦電流的大小，係可以在前述永久磁體的高度方向位置z中的剖面中，把與該剖面垂直的高度方向的渦電流的大小Je(z)，決定為使用以下的式子所計算出的渦電流的大小Je(z)
    Figure 109131162-A0101-13-0007-24
    (在此，r為位置向量，t表示時間，Jz(r,t)表示前述永久磁體的位置z中的高度方向的渦電流密度向量成分，S表示該永久磁體的位置z中的剖面的剖面積，T表示電角度一週期)；
    前述第N個絕緣層係被配置在，從Je(z)為最大值的 95%的值一直到最大值為止的範圍之位置中，相對於高度方向為垂直的剖面。
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