WO2010038748A1 - 界磁極用磁石体、この界磁用磁石体の作製方法、及び永久磁石型回転電機 - Google Patents

Abstract

　永久磁石型回転電機のロータ又はステータに配設する界磁極用磁石体であり、一の永久磁石を破断分割することにより形成した複数の磁石片３１～３４と、これらの磁石片３１～３４を保持するための一又は二以上の磁石片保持部材４０と、を有している界磁極用磁石体。

Description

界磁極用磁石体、この界磁用磁石体の作製方法、及び永久磁石型回転電機

　本発明は、電動機，発電機等のロータやステータに配設する界磁極用磁石体、この界磁極用磁石体の作製方法、及び永久磁石型回転電機に関する。

　特開平１１－２５２８３３号公報は、永久磁石型電動機に用いる界磁極用磁石体を開示している。当該界磁極用磁石体は、発熱抑制を図るために鉄心の軸方向又は周方向に複数に分割された磁石片の全体が、その各磁石片相互間を絶縁した状態で絶縁層により被覆されているものであり、永久磁石型電動機の鉄心外周部の周方向であって、互いに間隔をあけた複数箇所に設けた複数の取付け孔にそれぞれ挿入埋設して使用される。

　上記文献には、各磁石片の作製方法に関しては記述されていないが、従来においては、回転刃物を用いて切断分割するか、圧粉成形するかのいずれかによって作製された磁石切片を、絶縁層を介して接着剤等により接着することにより界磁極用磁石体を得る方法が知られている。

　しかしながら、従来から知られている界磁極用磁石体では、次のような問題点があった。
１）磁石片間に絶縁層が挿入されることから、磁石片同士の接着強度の低下が起こりやすい。
２）絶縁層厚み分の寸法誤差が、界磁極用磁石体を鉄心に挿入するときの形状寸法に積算されるため、寸法公差を小さく取れない。
３）上記２）に示す問題を解決するためには、各磁石片を一体化した後に寸法調整のための仕上げ加工が再度必要となって、コスト高となる。
４）磁石片間にそれぞれ絶縁層が必要とされているため、絶縁層を設けるためのコストが必要となる。
５）破断面が露出しているので各破断面に錆が生じやすい。

　そこで本発明は、磁石片を一体化する工程を簡素化することにより、製造コストの低減を図ることができるとともに、破断面に防錆処理を施す必要がない界磁極用磁石体、この界磁極用磁石体の作製方法、及び永久磁石型回転電機の提供を目的としている。

　本発明の第１の態様は、永久磁石型回転電機のロータ又はステータに配設する界磁極用磁石体であって、一の永久磁石を破断分割することにより形成した複数の磁石片と、上記複数の磁石片を保持するための一又は二以上の磁石片保持部材と、を有する界磁極用磁石体である。

　本発明の第２の態様は、一の永久磁石を破断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、互いに並列させて構成している界磁極用磁石体の作製方法であって、一の永久磁石を、一又は二以上の磁石片保持部材により保持しながら破断分割する界磁極用磁石体の作製方法である。

　本発明の第３の態様は、上記した界磁極用磁石体を、ロータ又はステータに配設した永久磁石型回転電機である。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る界磁極用磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の概略構成を示し、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、Ｉ-Ｉ線に沿うロータの断面図である。 図２は、上面に破断用切欠きを形成した永久磁石の斜視図である。 図３は、本発明の第一の実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図である。 図４は、破断分割した磁石の分割面を示す断面図である。 図５は、本発明の第二の実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図である。 図６は、本発明の第三の実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図である。 図７は、比較例２に係る界磁極用磁石体の作製方法の説明図である。 図８は、実施例１に係る界磁極用磁石体の作製方法の説明図である。 図９は、実施例２に係る界磁極用磁石体の作製方法の説明図である。 図１０は、実施例３に係る界磁極用磁石体の作製方法の説明図である。 図１１は、実施例４に係る界磁極用磁石体の作製方法の説明図である。 図１２は、界磁極用磁石体の電気抵抗値を測定するための抵抗測定装置の要部を示す説明図である。 図１３は、界磁極用磁石体の発熱を測定するための発熱測定装置の構成を示す説明図である。

　以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る界磁極用磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の概略構成を示し、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、Ｉ-Ｉ線に沿うロータの断面図である。なお、本実施形態においては、永久磁石型回転電機として永久磁石型電動機を例として説明する。

　本発明の一実施形態に係る永久磁石型電動機（以下、単に「電動機」という。）Ａは、図示しないケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、このステータ１０と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とを主要の構成としている。

　ステータ１０は、ステータ本体１１と、複数のコイル１２…とを有して構成されており、そのステータ本体１１には、コイル１２…を配設するための正面視略台形にしたコイル孔１３…が、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されている。換言すると、コイル１２…が、上記軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で配列されている。

　ロータ２０は、ロータ本体２１と、第一の実施形態に係る複数の界磁極用磁石体（以下、単に「界磁極用磁石体」という。）３０…とを有して構成されている。
　ロータ本体２１は、界磁極用磁石体３０を挿入嵌合するための正面視横長方形にした嵌合孔２２…を、上記軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成したものである。
　換言すると、界磁極用磁石体３０…が、上記軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で配列されている。
　なお、２３は、軸心Ｏに一致してロータ本体２１に連結された回転軸、２４は、ステータ１０の両面に配設されたエンドプレートである。

　図２は、上面に破断用切欠きを形成した永久磁石の斜視図、図３は、本発明の一実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図である。
　図２に示す永久磁石３０´は、比較的電気抵抗の低いネオジウム‐鉄‐ホウ素（ＮｄＦｅＢ）磁石であり、上記した電動機Ａのロータ２０に配設するために予め所定の形状に成形されている。
　本実施形態においては、上記した嵌合孔２２の断面形状と同形同大の断面にした直方体形に形成している。換言すると、嵌合孔２２に挿入嵌合できる大きさに成形されている。
　なお、ＮｄＦｅＢ磁石を例として示しているが、これに限るものではなく、例えばＳｍＣｏ磁石等を採用することができることは勿論である。

　永久磁石３０´の上面３０ａ´には、破断分割しようとする位置に破断用切欠き３０ｂ…が形成されている。
　本実施形態においては、永久磁石３０´の長辺３０ｃ´，３０ｃ´を四等分する間隔に破断用切欠き３０ｂを形成している。本実施形態においては、ガラス切りによって加工形成している。
　上記のような破断用切欠き３０ｂを永久磁石３０´に形成することにより、破断分割時に加えられる応力を集中させることができるようになり、所望の位置において所望の個数に破断分割することが容易となる。

　界磁極用磁石体３０は、図３に示すように、一の永久磁石３０´を破断分割することにより形成した四つの磁石片３１～３４と、これらの磁石片３１～３４を保持するための一の磁石片保持部材４０とを有している。

　磁石片３１～３４は、上記した永久磁石３０´を破断することにより表出した破断面３１ａ～３４ａ同士を互いに対向させている。本実施形態においては、破断分割された、隣り合う磁石片３１～３４の各破断面３１ａ～３４ａ同士を直接当接している。
　磁石片は破断分割されることで、図４に示すように、破断面の表層部に微細なクラックが多数生じる。また、磁石片の破断面は、切断分割された磁石片の切断面と異なり、表面が凹凸形状となる。このように破断分割する場合は、例えば回転刃物を用いて切断分割する場合のように切断部分を切断粉として除去することがなく、このため、磁石片相互間の分割面である破断面同士は、破断前に結合していたものにほぼ相当するものとなる。

　また、上記例えば破断面３１ａ，３２ａにおける電気抵抗値が、当該破断面３１ａ，３２ａに垂直な方向における単位長さ１ｃｍあたりの磁石片自体の電気抵抗値に対し、５倍以上となるように設定している。
　具体的には、破断面３１ａ，３２ａにおける電気抵抗値を０．５ｍΩ以上にしている。

　上記破断面３１ａ，３２ａにおける電気抵抗値は、次のようにして設定している。
　まず、破断分割に係る隣接する例えば磁石片３１，３２の破断面３１ａ，３２ａ同士を直接当接させているので、それらの破断面同士は、これらの一部の領域又は全部の領域が直接接触する。
　破断面同士が直接接触する場合の接触抵抗値は、それらの破断面同士の真実接触面積に左右され、また、接触抵抗値は上記真実接触面積の逆数に比例すると考えられる。
　真実接触面積は、表面に存在するミクロな突起の平均曲率と荷重によって変化する接触面積×接触点数で表される。
　そこで、本実施形態においては、破断面に作用する荷重を増減変化させることにより、破断面３１ａ，３２ａにおける電気抵抗値を設定している。
　「破断面３１ａ，３２ａに垂直な方向」は、図２，３にαで示す方向である。換言すると、図２に示す長辺３０ｃ´，３０ｃ´に平行な方向である。

　なお、並列した磁石片の破断面における電気抵抗値は、当該破断面に垂直な方向における単位長さ１ｃｍあたりの磁石片自体の電気抵抗値に対し、５０倍以上にしてもよい。具体的には、破断面における電気抵抗値を５ｍΩ以上にする。この場合、完全に絶縁したときと同等の発熱抑制効果が得られる。

　磁石片保持部材４０は、磁石片３１～３４に貼着する長さ及び幅にした帯状のものであり、磁石片３１～３４の破断面３１ａ～３４ａ以外の部分に貼着することにより、各磁石片３１ａ～３４ａを保持している。

　本実施形態においては、上記のように直方体形の永久磁石３０´を破断分割することにより四角柱状の磁石片３１～３４を形成しているので、それら磁石片３１～３４の破断面３１ａ～３４ａに垂直な面のうちの一面（図中下面）３１ｂ～３４ｂに磁石片保持部材４０を貼着している。

　磁石片保持部材４０は、上面に接着剤層を形成した伸縮性及び撥水性を有するテープであり、一面（図中下面）３１ｂ～３４ｂの輪郭と同形にして形成されている。換言すると、一面（図中下面）３１ｂ～３４ｂの全領域に接着されている。
　伸縮性及び撥水性を有するテープとしては、フッ素樹脂，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリプロピレン，ポリエステル等を用いることができる。

　本実施形態に係る界磁極用磁石体によれば、次の効果を得ることができる。
・磁石片を一体化する工程を簡素化し、製造コストの低減を図ることができる。

・破断面に垂直な１面を接着テープ等の磁石片保持部材により保持しているので、磁石片を一体の磁石として取り扱うことができ、ロータ又はステータへの挿入を容易に行うことができる。

・界磁極用磁石体３０を、破断分割前の永久磁石３０´と同じ寸法に保持できるため、すなわち、界磁極用磁石体３０を破断分割することによって複数の磁石片に分割しているので、分割した後の破断面同士としては、破断前に結合していたものにほぼ相当する。すなわち、一の分割面における破断面同士を、破断前と同じ向きで接合すれば、破断前と略同じ状態が復元される。そして、この破断面同士を結合することで、結合後の界磁極用磁石体の形状を、分割前の界磁極用磁石体とほぼ同等の形状とすることができる。このため、複数に分割した磁石片を一体化した後の界磁極用永久磁石に対する仕上げ加工を不要としてコスト低下を図ることができる。また、複数の磁石片相互を、破断面同士を突き合わせて結合するときに、破断面の凹凸部が磁石片相互の位置決め作用を発揮して、結合作業が容易となる。さらに、従来のように絶縁層を挿入することや複数に分割することによる寸法誤差が積算されて大きくなるということもない。
　また、上記のように、永久磁石３０´を、嵌合孔２２の断面形状と同形同大の断面にした直方体形に形成しておくことにより、これを破断分割して界磁極用磁石体３０としたときにも、その嵌合孔２２への挿入嵌合を容易に行うことができる。

　さらに、磁石片の破断面における電気抵抗値を、その破断面に垂直な方向における単位長さ１ｃｍあたりの磁石片自体の電気抵抗値に対して５倍以上にし、また、具体的には、破断面における電気抵抗値を０．５ｍΩ以上としているので、界磁極用磁石体３０を流れる電流値を減少させられるとともに、発熱を抑制することができる。従って、不定形な破断面を完全に絶縁する必要がない。
　なお、破断面を完全に絶縁する場合には、分割した複数の磁石片同士を、絶縁性部材により結合することで一体化してもよい。絶縁性部材は、接着剤と、この接着剤に混合する絶縁介在物であってスペーサの機能を有する非導電性の粒子（例えばガラスビーズやセラミックス粒子など）とを有している。接着剤としては、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂であり、この接着剤に粒子を配合し攪拌してから使用する。したがって、粒子は、接着剤全体に分散してほぼ均等に混合した状態となる。以上、説明したように、各磁石片相互間の接触抵抗が増大することになって、各磁石片相互間での渦電流の分割をより確実に行うことができ、渦電流は分割された各磁石片の中だけで回ることになる。この結果、複数の磁石片に分割することによる発熱抑制効果をより高めることができる。　

　並列した分割片間に直接圧力が加わらない構成にすることにより、磁石片間の界面接触抵抗値を大きく保つことができるため、モータ内で磁石に発生する渦電流による発熱を効果的に抑えることができる。

　また、上記した一面３１ｂ～３４ｂの全領域に磁石片保持部材４０を接着しているので、複数の磁石片を一体の磁石として取り扱うことができ、少なくとも当該一面に撥水性を持たせることができる。これにより、その一面から破断面へ腐食を促進させる水分等の浸入を防ぐことができることから、防錆性能を付与することができる。

　次に、図５，６を参照して、本発明の第二，第三の実施形態に係る界磁極用磁石体について説明する。図５は、本発明の第二の実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図、図６は、本発明の第二の実施形態に係る界磁極用磁石体の斜視図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

　本発明の第二の実施形態に係る界磁極用磁石体３０Ａは、図５に示すように、一の永久磁石を破断分割することにより形成した四つの磁石片３１～３４と、これらの磁石片３１～３４を保持するための二つの磁石片保持部材４０，４１とを有している。

　磁石片保持部材４１は、上記した磁石片保持部材４０と同等のものであり、磁石片３１～３４の破断面３１ａ～３４ａに垂直な面のうちの一面（図中上面）３１ｃ～３４ｃに貼着している。
　すなわち、図中下面３１ｂ～３４ｂと、図中上面３１ｃ～３４ｃとの二面に磁石片保持部材４０，４１を貼着している。

　本実施形態によれば、第一の実施形態に係る界磁極用磁石体で得られる効果に加え、上記した下面３１ｂ～３４ｂと、上面３１ｃ～３４ｃの全領域に磁石片保持部材４０，４１を接着しているので、複数の磁石片を一体の磁石として取り扱うことができ、少なくとも当該二面にそれぞれ撥水性を持たせることができる。
　これにより、当該二面から破断面へ腐食を促進させる水分等の浸入を防ぐことができることから、防錆性能を付与することができる。

　次に、本発明の第三の実施形態に係る界磁極用磁石体３０Ｂは、図６に示すように、一の永久磁石を破断分割することにより形成した四つの磁石片３１～３４と、これらの磁石片３１～３４を保持するための一つの磁石片保持部材４２とを有している。

　磁石片保持部材４２は、筒状の熱収縮フィルムで形成されており、破断面３１ａ～３４ａに垂直な全ての面に密着して被覆されている。
　熱収縮フィルムとしては、オレフィン系、エステル系、イミド系等の熱可塑性樹脂、ゴム、フッ素樹脂等を用いることができる。

　本実施形態によれば、破断面に垂直な面の全てを被覆しているので、ロータ挿入時にフィルムにかかる応力過大によってフィルムが破損し、また、磁石片の隙間が不均一になる等の恐れがなくなり、取扱いが容易になる。
　また、破断面に垂直な面の全てを伸縮性のある膜で覆っていることにより、複数の磁石片を一体の磁石として取り扱うことができ、さらにまた、撥水性を持つことで破断面へ腐食を促進させる水分等の浸入を防ぐことができ、防錆性能を付与することができる。
　さらに、熱収縮フィルムを用いることにより、磁石片の連結を簡素化できる。

　上述した本発明の一実施形態に係る界磁極用磁石体３０の作製方法は、一の永久磁石３０´を破断分割することにより形成した四つの磁石片３１～３４同士を、互いに並列させて構成している界磁極用磁石体３０に係り、一の永久磁石３０´を、例えば一つの磁石片保持部材４０により保持しながら破断分割することを特徴としている。
　この場合、磁石片３１～３４は、破断分割前に着磁したものでもよい。また、磁石片保持部材４０により保持された破断分割後の各磁石片３１～３４に着磁するようにしてもよい。この場合、例えばロータに磁石片３１～３４を挿入するときにも、当該ロータに磁着することがないので、挿入作業を容易に行うことができる。
　また、上記界磁極用磁石体３０の作製方法では、界磁極用磁石体を破断分割することによって複数の磁石片とし、破断分割した複数の磁石片を結合することで一体化している。
　本実施例の作成方法のように１つの界磁極用磁石体を破断分割して複数の磁石片とし、これらを集めて元の界磁極用磁石体を作成するようにしてもよいし、予め破断分割されてある複数の磁石片を集めて１つの界磁極用磁石体としてもよい。

　ただし、この場合に重要なのは、例えば回転刃物を用いて切断による分割する場合には複数の磁石片を自由に集めて交互に並べることによって１つの界磁極用磁石体とすることが可能であるが、破断分割の場合には、図４に示すように、磁石片の破断面は、回転刃物などによって切断した切断面の平面形状と異なり、適度な粗さを有しており、表面が凹凸形状となり、また、その表層部には、微細なクラックが多数生じるため、破断分割した複数の磁石片を集めて並べる際には、自由に交互に並べることはできず、それら複数の磁石片を、破断面同士が互いに当接するように結合する必要がある。この場合、当該複数の磁石片は、一の分割面にかかる破断面同士が、分割前と同じ向きで互いに当接するように結合することが好ましい。

　また、界磁極用磁石体を回転刃物などによって切断することで個々の磁石片に分割した場合には、磁石片の寸法誤差を低減するために磁石片の分割面を研削する必要がある。これにより、磁石片の分割面の平滑度が向上するので、隣接する磁石片間の接触面積が増大して接触抵抗が小さくなるため、磁石体の分割による発熱抑制効果が低下してしまう。

　一方、上記方法によれば、磁石片相互間の分割面である破断面同士が、破断前に結合していたものにほぼ相当するものとなり、例えば回転刃物を用いて切断により分割する場合のように、切断部分を切断粉として除去することがなく、各磁石片相互間の接触抵抗が増大することになって、各磁石片相互間での渦電流の分割をより確実に行うことができる。この結果、複数の磁石片に分割することによる発熱抑制効果をより高めることができる。

　上述した本発明の一実施形態に係る電動機Ａによれば、破断分割してなる安価な永久磁石を用いて、当該電動機Ａの使用時に発生する界磁極用磁石体３０の渦電流損失を抑えることができ、高い効率の電動機Ａを安価に提供することができる。
　また、磁石渦電流損失による発熱を抑制することにより、永久磁石の減磁を抑制して、より高い電流をステータに流すことができるようになり、高出力を発揮する電動機をさらに安価に得ることができる。

　市販されているＮｄＦｅＢ焼結磁石（電気抵抗率：約１５０μΩｍ）を用いて、表１，図２～５に示す実施例１～４、比較例１，２を作製した。表１は、比較例１，２と本発明に相当する実施例１～４とを対比したものである。

　比較例１として、市販されているＮｄＦｅＢ焼結磁石から長さ１０×幅３０×厚さ５ｍｍの板状サンプルを切り出し、それら４個を磁石間に絶縁紙を挟み込みながら接着剤によって接着を行い、長さ４０×幅３０×厚さ５ｍｍの磁石を作製した。

　また、市販されているＮｄＦｅＢ焼結磁石から長さ４０×幅３０×厚さ５ｍｍの板状サンプルを切り出し、それぞれ長さ方向に１０ｍｍずつ破断により四分割を行った。分割及び一体化の作業は、表１に示す比較例２，実施例１～４の５種類の方法を試した（図７～１１参照）。

　図７～１１は、比較例２及び実施例１～４の作製方法をそれぞれ示す説明図である。　図７に示す比較例２に係る界磁極用磁石体の作製方法は、次のとおりである。
　まず、（Ａ）に示すように、永久磁石３０´を上下ガイド９０，９１で挟持しておき、分割片にしようとする部分をパンチ９２で衝打して破断分割する。
　その後、（Ｂ）に示すように、分割に係る磁石片３１～３４の破断面に接着剤ｓを塗布し、そして、（Ｃ）に示すように、それら磁石片３１～３４の破断同士を接着させることにより、比較例２に係る界磁極用磁石体を作製する。なお、破断面を完全に絶縁する場合には、分割した複数の磁石片同士を、接着剤に加えて絶縁介在物であってスペーサの機能を有する非導電性の粒子（例えばガラスビーズやセラミックス粒子など）を混合した絶縁性部材により結合することで一体化してもよい。　

　図８に示す実施例１に係る界磁極用磁石体の作製方法は、次のとおりである。
　まず、（Ａ）に示すように、永久磁石３０´を上下ガイド９０，９１で挟持しておき、磁石片にしようとする部分をパンチ９２で衝打して破断分割する。
　その後、（Ｂ）に示すように、分割に係る磁石片３１～３４の破断面同士を当接させた後、（Ｃ）に示すように、それら磁石片３１～３４の上下面に磁石片保持部材４０，４１を貼着することにより、実施例１に係る界磁極用磁石体を作製する。

　図９に示す実施例２に係る界磁極用磁石体の作製方法は、次のとおりである。
　まず、（Ａ）に示すように、永久磁石３０´の下面に磁石片保持部材４０を貼着した後、（Ｂ）に示すように、上下ガイド９０，９１で挟持して、磁石片にしようとする部分をパンチ９２で衝打して破断分割する。
　その後、（Ｃ）に示すように、それら磁石片３１～３４の上面にも磁石片保持部材４１を貼着することにより、実施例２に係る界磁極用磁石体を作製する。

　図１０に示す実施例３に係る界磁極用磁石体の作製方法は、次のとおりである。
　まず、（Ａ）に示すように、ガラス切り９３…等により永久磁石３０´の上面３０ａ´に所要の間隔で切欠き３０ｂ…を形成する。
　（Ｂ）に示すように、永久磁石３０´の下面に磁石片保持部材４０を貼着した後、（Ｃ）に示すように、上下ガイド９０，９１で挟持して、分割片にしようとする部分をパンチ９２で衝打して破断分割する。
　その後、（Ｄ）に示すように、それら磁石片３１～３４の上面にも磁石片保持部材４１を貼着することにより、実施例３に係る界磁極用磁石体を作製する。

　図１１に示す実施例４に係る界磁極用磁石体の作製方法は、次のとおりである。
　まず、（Ａ）に示すように、ガラス切り９３…により永久磁石３０´の上面３０ａ´に所要の間隔で切欠き３０ｂ…を形成する。また切り欠きはレーザー加工やワイヤカット放電加工によって形成してもよい。
　（Ｂ）に示すように、永久磁石３０´を筒状の磁石片保持部材４２に被装した後、（Ｃ）に示すように、上下ガイド９０，９１で挟持して、分割片にしようとする部分をパンチ９２で衝打して破断分割する。
　その後、（Ｄ）に示すように、破断分割された磁石片３１～３４同士は、磁石片保持部材４２の弾性力によって、各磁石片３１～３４の各破断面同士が当接した状態に復帰する。換言すると、永久磁石３０´とほぼ同じ寸法になる。

　表１に示す比較例２に係る界磁極用磁石体では、一回の分割に３５０ｋｇの荷重を要し、分割面も不定形になったため、欠けが多く見られた。また、エポキシ系二液接着剤を用いて接着を行ったが、不定形の破面に接着剤を塗る工程と分割された破面をあわせる工程に時間がかかり、２０分を要した。一方で、複数の磁石片を、破断面同士で突き合わせて絶縁性部材で結合するときには、粒子が破断面の凹凸の凹部内に入り込んだ状態を確保し、互いに隣接する磁石片同士が横ずれしにくくなるので、磁石片相互の位置合わせ性が向上する。

　実施例１では一回の分割に３５０ｋｇの荷重を要し、分割面も不定形になったため、欠けが多く見られた。分割された破面をあわせる工程に時間がかかったが、粘着テープを使用することにより、接着剤塗布を行わなかったため、作業時間は短縮され、作業は１０分で終了した。

　実施例２では一回の分割に３５０ｋｇの荷重を要し、分割面も不定形になったため、欠けが多く見られた。しかし、分割前に粘着テープにて一面を固定していたため、分割された磁石片を平面に置くことで分割前の状態と同じくは破断面が合い、反対面にテープを貼るだけで済んだ為に作業時間は大幅に短縮され、作業は３分で終了した。

　実施例３では切欠きを導入したため、一回の分割にかかる荷重が約１/５の７０ｋｇに低減し、破断面も切欠きに沿って割れた為に直線的でほとんど欠けは見られなかった。
　また、分割前に粘着テープにて一面を固定していたため、実施例２と同じく、磁石一体化の作業は３分で終了した。

　実施例４では切欠きを導入したため、実施例３と同様に一回の分割にかかる荷重が約１/５の７０ｋｇに低減し、破断面も切欠きに沿って割れた為に直線的でほとんど欠けは見られなかった。
　また、管状の熱収縮ゴムを使用して破断面に垂直な四面を覆い、１００℃以上の温度で収縮させて磁石と密着させた。これにより、磁石破断時に伸びたゴムが縮むことで、割った面から順に自動的にもとの位置へ破断面が合わさったことで、磁石一体化作業は不要となった。

　また、それぞれの方法で作製した磁石を高温高湿槽にて８０℃、９０％湿度で１０００時間放置する耐候試験を行ったところ、比較例１では表面部分全体に赤錆の発生が確認された。
　さらに、比較例２は接着剤の塗布が十分でなかった破面と露出していた表面部分全体に赤錆の発生が確認された。
　実施例１、２、３では、表面積の広い二面が粘着テープにて保護されていたため、残りの面と破断面に軽微な錆が見られる程度であった。
　実施例４ではゴムに覆われていなかった二面のみ軽微な錆が見られたが、破断面やゴムに覆われていた面積の広い四面には錆が見られなかった。

　比較例１，２および実施例１～４の磁石について分割された磁石界面の接触抵抗値を測定した（表２参照）。表２は、比較例１，２と、本発明に相当する実施例１～４に示す界磁極用磁石体の抵抗測定と発熱評価を対比したものである。

　比較例１は接触抵抗値が∞を示し、絶縁されていることが確認された。比較例２は接着剤の収縮により磁石間の接触圧力が高くなったためか、接触抵抗は１．５ｍΩとなり、比較例１よりも若干の発熱上昇が見られた。
　実施例１～４については、いずれも５ｍΩ以上となっており、空芯コイル内で交流磁場をかけて発熱状況を試験により確かめた結果も磁石間を完全に絶縁した比較例１と同等になった。

　図１２は、上記各界磁極用磁石体の電気抵抗値を測定するための抵抗測定装置の要部を示す説明図であり、図１３は、上記各界磁極用磁石体の発熱を測定するための発熱測定装置の構成を示す説明図である。

　図１２に示す抵抗測定装置Ｂは、ＡＣミリオームテスタ（ＨＩＯＫＩ社製）を用いた４端子法による測定を行うものであり、冶具５０，５１の間に挟み込んだ界磁極用磁石体７０に対して、破断面に直交する方向αに荷重を付与するものである。当該荷重は、任意値に設定可能である。冶具５０，５１と界磁極用磁石体３０との間は絶縁されている。リード端子５２，５３は、磁石片３１と磁石片３４に接続されている。

　図１３に示す発熱測定装置Ｃは、円筒形の空芯誘導コイル６０内に、界磁極用磁石体３０を断熱材６１，６２に挟持固定した状態で配置して、その界磁極用磁石体３０に５ｋＨｚ、６ｍＴの交番磁界をかけることにより、サンプル（界磁極用磁石体３０）表面の温度上昇を測定するものである。なお、信号発生器８０は、空芯誘導コイル６０に向けて送出する所要の信号を発生させ、増幅器８１は、信号発生器８０で発生した所要の信号を増幅する。有底円筒形のケース８２は、空芯誘導コイル６０、界磁極用磁石体７０及び断熱材６１，６２を収容している。

　上述の電気抵抗値と発熱の測定は、表２に示す比較例１，２および本発明に相当する実施例１～４に係る界磁極用磁石体を、それぞれ切断面または破断面を対向させた状態で上記冶具等に固定して行った。

　以上説明した実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎない。本発明は、それらの実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において種々改変することができる。例えば、上記においては、本発明を、界磁極用磁石体をロータに埋設した所謂埋設構造の電動機（ＩＰＭ）に適用した例について説明したが、本発明は、表面磁石構造（ＳＰＭ）の電動機についても適用できる。本発明に係る界磁極用磁石体は、ロータに限らず、ステータに配設してもよく、さらには、発電機にも適用できることは勿論である。
　また、上記においては、一の永久磁石を四つの磁石片に破断分割した例について説明したが、例えば、一の永久磁石を五つ以上に破断分割してもよい。また、上記においては、長方体形の永久磁石を破断分割する例について示したが、これに限らず、例えば、Ｃ型若しくは他の異型に形成した永久磁石等であってもよい。
　さらに、上記においては、並列させた磁石片同士を、それらの破断面を対向当接したものについて説明したが、それら破断面同士を接着剤によって接着した構成にしてもよい。これにより、破断分割した磁石片を一体化することができ、ロータ等への挿入や着磁を容易に行うことができる。

　本出願は、２００８年１０月２日に出願された日本国特許願第２００８－２５７２６１号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

　本発明によれば、磁石片を一体化する工程を簡素化することにより、製造コストの低減を図ることができるとともに、破断面に防錆処理を施す必要がない界磁極用磁石体、この界磁極用磁石体の作製方法、及び永久磁石型回転電機が提供される。

１０　　　　　　　　　ステータ
２０　　　　　　　　　ロータ
３０，３０Ａ，３０Ｂ　界磁極用磁石体
３０´　　　　　　　　一の永久磁石
３１～３４　　　　　　磁石片
４０～４２　　　　　　磁石片保持部材
Ａ　　　　　　　　　　永久磁石型回転電機

Claims (18)

1. 　永久磁石型回転電機のロータ又はステータに配設する界磁極用磁石体において、
   　一の永久磁石を破断分割することにより形成した複数の磁石片と、
   　前記複数の磁石片を保持するための一又は二以上の磁石片保持部材と、を有していることを特徴とする界磁極用磁石体。
2. 　前記磁石片の破断面同士を互いに対向させていることを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体。
3. 　前記磁石片保持部材は、前記複数の磁石片に貼着する長さの帯状に形成されており、
   　前記磁石片の破断面以外の部分に前記磁石片保持部材を貼着することにより、それら磁石片同士を連結していることを特徴とする請求項２に記載の界磁極用磁石体。
4. 　前記磁石片は、直方体形の永久磁石を所定の間隔で破断分割することにより形成されており、
   　前記磁石片の破断面に垂直な面のうちの少なくとも一面に、前記磁石片保持部材を貼着していることを特徴とする請求項３に記載の界磁極用磁石体。
5. 　前記磁石片の破断面に垂直な全ての面に、前記磁石片保持部材を貼着していることを特徴とする請求項４に記載の界磁極用磁石体。
6. 　前記磁石片保持部材が伸縮性及び撥水性を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の界磁極用磁石体。
7. 　前記磁石片保持部材が筒状の熱収縮フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体。
8. 　前記磁石片の破断面同士が直接接触しており、その破断面における電気抵抗値が、当該破断面に垂直な方向における単位長さ１ｃｍあたりの磁石片自体の電気抵抗値に対し、５倍以上であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の界磁極用磁石体。
9. 　前記破断面における電気抵抗値が０．５ｍΩ以上であることを特徴とする請求項８に記載の界磁極用磁石体。
10. 　並列させた前記磁石片の破断面同士が直接接触しており、その破断面における電気抵抗値が、当該破断面に垂直な方向における単位長さ１ｃｍあたりの磁石片自体の電気抵抗値に対して、５０倍以上であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の界磁極用磁石体。
11. 　前記破断面における電気抵抗値が５ｍΩ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の界磁極用磁石体。
12. 　前記磁石片同士を接着していること又は絶縁性部材で一体化していることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の界磁極用磁石体。
13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載した界磁極用磁石体を、ロータ又はステータに配設していることを特徴とする永久磁石型回転電機。
14. 　一の永久磁石を破断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、互いに並列させて構成している界磁極用磁石体の作製方法であって、
    　一の永久磁石を、一又は二以上の磁石片保持部材により保持しながら破断分割することを特徴とする界磁極用磁石体の作製方法。
15. 　前記破断分割された複数の磁石片を、破断面が互いに当接するように結合することを特徴とする請求項１４に記載の界磁極用磁石体の作製方法。
16. 　前記破断分割された複数の磁石片同士を接着すること又は絶縁性部材で一体化することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の界磁極用磁石体の作製方法。
17. 　前記磁石片保持部材により保持された磁石片に着磁することを特徴とする請求項１４に記載の界磁極用磁石体の作製方法。
18. 　永久磁石型電動機のロータ又はステータに配設される複数の磁石片から構成される界磁極用磁石体の作成方法であって、
    　破断された複数の磁石片を、破断面が互いに当接するように一列に結合することを特徴とする界磁極用磁石体の作成方法。

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