JPH08256441A

JPH08256441A - 永久磁石式ロータ

Info

Publication number: JPH08256441A
Application number: JP7093603A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Mita; 正裕三田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP3630332B2

Abstract

(57)【要約】【目的】永久磁石からの発生磁束量を極めて効率よく
利用できる高性能でかつ安価な永久磁石式ロータを提供
する。【構成】軟磁性金属からなる外筒部と内筒部、および
前記外筒部と前記内筒部との間に永久磁石を埋設してな
る永久磁石式ロータであって、前記ロータの１磁極を２
個の永久磁石で形成すると共に、前記永久磁石のうちの
１個を前記ロータの半径方向に配置し、かつ他の１個を
前記ロータの半径方向に対して所定角度Θ（０＜Θ＜９
０度）を付与するように配置し、さらに前記磁極数と前
記永久磁石個数との比を１極：１．５個としたことを特
徴とする永久磁石式ロータ。前記ロータにおいて、（内
径寸法）：（外径寸法）＝１：１．２〜４．０とするこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、ブラシレスＤＣモータ
や発電機等に使用されるいわゆる内部磁石型の永久磁石
式ロータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳｍーＣｏ系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
等の高エネルギー積希土類永久磁石材料と、半導体を用
いた制御方法とを組み合わせたブラシレスＤＣサーボモ
ータ、ＡＣサーボモータ等が広く実用に供されている。
特に環境問題に関連して、電気自動車や電動バイク等の
開発が活発化している。これらの推進用途に用いられる
モータには、誘導モータよりも小型化が可能な永久磁石
を用いた同期モータが適している。同期モータのロータ
には、（１）小型化を実現するために、ロータ表面で高
い磁束密度を有すること（２）永久磁石が熱サイクルや
高速回転により、減磁や破壊を生じないことが要求され
る。また、上記推進モータでは一般的に減速時に回生制
動と呼ばれる発電が行われている。この際、永久磁石に
逆磁界がかかるため、永久磁石が減磁しないことが必要
不可欠である。

【０００３】永久磁石を使用したモータに用いられるロ
ータ構造は概略下記の２種類に分類される。１つは、永
久磁石を軟磁性金属のロータ外周部に接着剤で固着する
タイプ（以下、表面磁石型ロータと呼ぶ）である。図４
に表面磁石型ロータの１例を示す。図４において、１は
永久磁石、２は軟磁性金属からなるロータ基体であり、
８個の永久磁石１が通常ロータ基体２の外周面に接着剤
で固着され、８極の表面磁石型ロータを構成している。
もう１つは永久磁石をロータ内部に放射状に埋設し、主
として前記永久磁石の同極反発を利用してロータ外周部
に磁束を取り出すタイプ（以下、内部磁石型ロータと呼
ぶ）である。内部磁石型ロータの１例として図５（放射
状磁石埋設型としては特公昭６３ー４１３０７号公報が
ある。）を示す。図５において、ロータ外周面の任意の
１磁極を形成するロータ基体２の両端の永久磁石１は、
同一磁極同士が対向するいわゆる同極反発型の構成であ
る。図５はロータ外周面に合計８極を形成するために８
個の永久磁石を使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の表面磁石型ロー
タにおいては、以下の問題があった。１つは、永久磁石
とロータ基体との熱膨張係数差により生ずる熱応力およ
びロータ回転により生ずる遠心力のために、永久磁石が
ロータから剥離してロータが破壊することである。例え
ば、電気自動車用モータの如く、数十ｋＷの高出力が要
求される場合にはロータの径、最大回転数が共に増加す
る結果、遠心力が増加し、前記剥離がより生じやすくな
る。また、ステータの交流磁束によってロータ表面で発
生する渦電流は回転数が大きいほど増加し、このためロ
ータの発熱量がより増加することになる。このように、
表面磁石型ロータは遠心力および発熱量の増加によって
ロータ破壊を生じやすいという問題を抱えている。

【０００５】もう１つの問題は、表面磁石型ロータにお
いて、ロータ径とロータ長さが決まるとトルク定数（出
力はトルク定数と電流と回転数の積に比例する。）がほ
ぼ決まってしまい、高性能化しにくいという問題があっ
た。すなわち、表面磁石型ロータとステータ間のギャッ
プに直接磁石が接しているため磁気的な漏れが無く、有
効に磁束を利用できる反面、磁石断面積がロータ外径で
決定されてしまい、ギャップ磁束密度は磁石材料特性の
みでほぼ決まってしまうのである。このように、表面磁
石型ロータを用いた場合には、トルク定数はロータ１極
あたりの有効磁束量と磁極数の積に比例するが、極数を
増やしたとしてもその分１極あたりの面積が減少する結
果、１極あたりの有効磁束量が減少するために、トルク
定数の増加をほとんど望めない。

【０００６】一方、内部磁石型ロータはロータ径、ロー
タ長さ、永久磁石形状を一定にして磁極数を増加させる
と、１極あたりの有効磁束量がほとんど減少しないため
にトルク定数が増加する。このことから前記内部磁石型
ロータは多極化により高性能化が可能であるという特徴
を有する。

【０００７】しかしながら、従来の内部磁石型ロータは
以下の問題点を有していた。１つは、永久磁石が放射状
に配置されているため、ロータ内周部での磁束の短絡が
発生し、永久磁石の発生する磁束がロータ外周部に集中
せず、永久磁石体積の割に磁束発生効率が悪いことであ
る。したがって、この実用例はあまり多くない。もう１
つは、磁束発生効率が悪いために内径を小さくする必要
があり、ロータの慣性モーメントが表面磁石型ロータよ
りも大きく、制御性が悪いという問題があった。また、
図６に示すように、永久磁石１をロータ基体２の内部に
組み込む方式が提案されている。しかし、この方式では
永久磁石１の内外周側に形成される磁束短絡部２１およ
び２２が同一の磁性体であるため、（１）磁束の一部が
磁性体外部に出ずに短絡する。（２）磁束の短絡防止の
ために磁束短絡部の幅Ｗ₂₁およびＷ₂₂を小さくするとロ
ータの機械的強度が弱くなり、遠心力に耐えられない。
という問題がある。なお、図６はロータ外周面の磁極数
と使用する永久磁石の個数を１：１で構成した例であ
る。

【０００８】そこで、上述した表面磁石型および内部磁
石型の問題点を解決する永久磁石式ロータとして、ロー
タ基体を軟磁性金属から構成される内筒部と外筒部とで
構成し、かつこの内筒部と外筒部との間に磁気的に一体
である永久磁石とを配置した磁極数が４極以上の永久磁
石式ロータ（特開平６ー３８４１５号公報）が開示され
ている。このロータは、例えば図７（Ｖ字状に磁石を埋
設した方式で、ロータ外周面の磁極数と永久磁石個数の
比が１：２の構成である。）および図８（Ｌ字状磁石埋
設型で、ロータ外周面の磁極数と永久磁石個数の比が
１：１の構成である。）に示されるものである。なお、
図７および図８において、２１と２２は各々軟磁性金属
からなるロータ基体２の外筒部と内筒部である。しかし
ながら、図７の場合は棒状、ブロック状、板状等の単純
形状磁石を使用できる利点があるものの、使用した磁石
の断面積を有効に使用できておらず、このためロータの
表面磁束密度、およびロータとステータ間のギャップ磁
束密度を最大限に引き出すことができていない。さら
に、ロータ外周面の磁極数と永久磁石個数との比が１：
２であり、高価な永久磁石の使用比率が高いといえる。
図８の場合はロータ外周面の磁極数と永久磁石個数の比
が１：１であり、磁石使用個数が少ない反面、Ｌ字状の
磁石を使用するため、例えば、Ｌ字状永久磁石１におけ
る磁石製造工程において、所望の磁気特性を付与するた
めのＬ字状永久磁石１における厚みｔ方向への結晶粒の
配向（磁気異方性付与）工程および寸法出しのための加
工工程およびクラック等を発生しない全製造工程にわた
る注意深いハンドリング等極めて煩雑な磁石製造手段が
要求される。さらにまた、図７では、永久磁石式ロータ
の（内径寸法）：（外径寸法）が１：１．２〜４．０の
場合、すなわち永久磁石式ロータを磁気回路として利用
できる厚みが小さくて永久磁石の断面積が制限される場
合において、この永久磁石式ロータの表面およびギャッ
プ磁束密度を所定のレベルに維持できないという問題が
ある。

【０００９】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解消し、永久磁石を用いたモータ用ロータおよび発電
機用ロータにおいて、単純形状の永久磁石を使用でき、
特にロータの（内径寸法）：（外径寸法）が１：１．２
〜４．０であるような薄いロータ厚みの場合において、
永久磁石からの発生磁束量を極めて効率よく利用できる
と共に、ロータから永久磁石が剥離しない耐久性に優れ
た安価で高性能の永久磁石式ロータを提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明においては、軟磁性金属からなる外筒部と内
筒部、および前記外筒部と前記内筒部との間に永久磁石
を埋設してなる永久磁石式ロータであって、前記ロータ
の１磁極を２個の永久磁石で形成すると共に、前記永久
磁石のうちの１個を前記ロータの半径方向に配置し、か
つ他の１個を前記ロータの半径方向に対して所定角度Θ
（０＜Θ＜９０度）を付与するように配置し、さらに前
記磁極数と前記永久磁石個数との比を１極：１．５個に
構成するという技術的手段を採用した。本発明の永久磁
石式ロータにおいては、（内径寸法）：（外径寸法）＝
１：１．２〜４．０とすることが好ましい。

【００１１】本発明においては、ロータ基体に埋設され
た永久磁石がロータ回転時に緊密に固定されているよう
に、接着剤、シール剤、樹脂成形、非磁性金属（例えば
公知のＡｌもしくはＡｌ合金等）ダイキャスト等の公知
の固定手段を用いて、永久磁石をロータに固着すること
が望ましい。この処理は常温でもよいが、好ましくはロ
ータ部材が酸化しないかあるいは酸化してもロータ機能
上問題を生じない程度の加熱高温下（必要により大気中
以外にＡｒ，Ｎ₂等の不活性ガス雰囲気中を使用でき
る。）で行うと、この処理後に永久磁石に圧縮残留応力
が残存し、永久磁石が破壊しにくいという利点を有す
る。また、条件によっては上述の固定手段を用いること
なく、例えば永久磁石の磁気吸着力のみで永久磁石をロ
ータに固定する方法を採用することができる。この方法
はロータの組立が簡単にできるという利点を有する。

【００１２】ロータ基体を内筒部および外筒部を有する
形状に形成する手段としては、概略３通りがある。１つ
は、プレスで打ち抜いた薄い軟磁性金属（例えば珪素鋼
板あるいは低炭素鋼等）を積層し、ロータ軸に固定する
方法である。２つめは、軟磁性金属を鋳造し、必要に応
じて加工する方法である。３つめは、軟磁性金属粉末を
プレスまたは射出成形等の公知の手段により、所定形状
に形成した後燒結し、必要に応じてサイジングプレスを
行う方法である。上述のロータ形成手段は要求される形
状、磁気特性、コスト等を考慮して適宜選択できる。

【００１３】本発明においては、永久磁石式ロータの１
磁極を２個の永久磁石で形成すると共に、前記永久磁石
のうちの１個を前記ロータの半径方向に配置し、かつ他
の１個を前記ロータの半径方向に対して所定角度Θ（０
＜Θ＜９０度）を付与するように配置し、さらに前記磁
極数と前記永久磁石個数との比を１極：１．５個に構成
する。この構成によって、従来の表面磁石型および内部
磁石型のロータに比べて、１磁極を構成する２個の磁石
幅長（有効断面積）の合計を最大に構成できる結果、ロ
ータ外周表面の磁束密度およびギャップ磁束密度が最大
となり、ロータの高性能化を実現できるのである。

【００１４】また、本発明に使用される永久磁石は公知
の製造方法（例えば粉末冶金法、塑性加工法（据え込
み、押し出し、圧延等）、ボンド磁石法、鋳造法、超急
冷法等）により製造可能である。そして、前記永久磁石
としてその基本組成を表す一般式がＲ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｒ
−Ｃｏ5系、Ｒ2ーＣｏ17系、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系（ＲはＹを
含む希土類元素のうちの１種または２種以上であり、さ
らに必要に応じてＣｏ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｇａ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｎｉ，Ｖ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｏ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｍｎ
等から選ばれる１種または２種以上の磁気特性に有効な
元素を含有できる。また、さらにＯ，Ｃ，Ｎ，Ｈ，Ｐ，
Ｓ等から選ばれる１種または２種以上の不可避不純物元
素を含有できる。）で示される希土類磁石、およびフェ
ライト磁石、アルニコ磁石、Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ磁石等の公
知の永久磁石材料の１種または２種以上を使用すること
ができる。さらに、上記永久磁石材料の１種または２種
以上からなる粉末状粒子と、公知の熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂またはゴム材料またはこれらのうちの１種
または２種以上とを主体として構成される公知のボンド
磁石材料（好ましくは異方性磁石）によって本発明の永
久磁石を構成してもよい。なお、上記のうちＲ−Ｆｅ−
Ｂ系の永久磁石は酸化防止のために表面に耐酸化性の被
覆層（例えばＮｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｎｉ−
Ｐ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｂ、Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ等の１種また
は２種以上からなり、公知の無電解または電気メッキ手
段により形成されるメッキ層を採用できる。これ以外
に、例えば真空蒸着（例えば耐酸化性能の高い公知の金
属や樹脂を全面に均一コートする方法がある。）、イオ
ンスパッタリング、イオンプレーティング、ＩＶＤ、Ｅ
ＶＤ等の公知の被覆層形成手段のうちの１または２手段
以上を採用できる。また、エポキシ樹脂等を電着塗装さ
せてもよい。そして、より優れた耐酸化性を付与する場
合は上述の被覆層形成手段を組み合わせて、例えばＣｕ
メッキ（数μｍ〜数十μｍの層厚）の上にＮｉメッキ
（数μｍ〜数十μｍの層厚）を被覆し、さらにその上に
エポキシ樹脂を電着コート（数μｍ〜数十μｍの層厚）
する構成等を採用することが好ましい。）を形成させる
ことが好ましい。そして、上記のうちＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
の異方性燒結磁石および／またはボンド磁石（好ましく
は異方性磁石）が特に好ましい。

【００１５】本発明に使用できる軟磁性金属としては、
例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏおよびこれらを主成分とする強
磁性金属を使用できる。この一例として、例えば純鉄、
軟鉄、；および炭素鋼、低合金鋼、構造用特殊鋼、工具
鋼、フェライト系やマルテンサイト系のステンレス鋼等
の公知の強磁性鉄鋼材料；および鋳鉄、鋳鋼等の公知の
強磁性鉄系鋳物；およびパーマロイ等のＦｅ−Ｎｉ系合
金；およびコバール等のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金；およ
び珪素鋼板やパーメンジュール等が挙げられる。さら
に、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等の公知のソフトフェライト
をも有効に活用できる。そして、これらのうちの１種ま
たは２種以上を本発明においては好ましく使用できる。
さらに、これらのうち、低炭素鋼、珪素鋼板、パーメン
ジュール、純鉄等の１種または２種以上が特に好まし
い。

【００１６】

【作用】１磁極当たり１．５個の永久磁石を使用するた
め、安価な永久磁石式ロータを構成できる。また、埋設
した永久磁石の断面積を効率よく利用できる結果、ロー
タ外周表面およびギャップ磁束密度が最大になり、高性
能の永久磁石式ロータを構成できる。特に、永久磁石式
ロータの（内径寸法）と（外径寸法）との比が１：１．
２〜４．０である（磁気回路として機能する永久磁石式
ロータの厚みが薄い）場合に極めて有利である。また、
単純形状の永久磁石を使用できるため、磁石製造技術お
よびコストの点からも有利である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図１
は本発明の一実施例を示す永久磁石式ロータの要部断面
図である。図１において、１ａおよび１ｂは各々ブロッ
ク状の永久磁石（日立金属（株）製Ｎｄ−ＦｅーＢ系異
方性燒結磁石、ＨＳー３７ＢＨ）であり、表面に耐酸化
性を付与するためのＮｉメッキ処理層を有している。永
久磁石１ａ（合計４個）が永久磁石式ロータ１０の半径
方向に沿って配置され、かつ永久磁石１ｂ（合計８個）
が永久磁石式ロータ１０の半径方向に対して所定角度Θ
（０＜Θ＜９０度）を付与するように配置されている。
永久磁石１ａおよび１ｂは各々その厚みｔ₁およびｔ₂方
向に結晶粒子を配向させて磁気異方性を付与してあり、
所定の着磁後図１に示すＮ，Ｓ極性が付与される。ま
た、永久磁石１ａの寸法は厚みｔ₁が５ｍｍ、幅Ｗ₁が２
１ｍｍ、図示されない回転軸方向の長さｌ₁が５５ｍｍ
である。永久磁石１ｂの寸法は厚みｔ₂が５ｍｍ、幅Ｗ₂
が４５ｍｍ、図示されない回転軸方向の長さｌ₂が５５
ｍｍである。永久磁石１ａおよび１ｂは各々永久磁石式
ロータ１０のロータ基体２内に埋設され、埋設された前
記永久磁石を介して外筒部２１および内筒部２２が形成
され、ロータ基体２を構成している。ロータ基体２は内
径９０ｍｍ、外径１５５ｍｍ、長さが１１０ｍｍ（後述
する図３のシャフト部材を含めない。）の寸法であり、
軟磁性金属（ＪＩＳＳ１５Ｃ）製である。したがっ
て、ロータ１０の（内径寸法）：（外径寸法）＝１：
１．７である。そして、ロータ基体２用素材に切削加工
とワイヤー放電加工を施して、図１に示すような永久磁
石１ａと１ｂが入る溝孔３０をロータ基体２の全長にわ
たって合計１２個形成し、さらに図３に示すように回転
軸となるシャフト４を有するシャフト部材１５とロータ
１０とを連結固定するために、Ｍ８のネジ孔１６を８個
ロータ基体２の外周部近傍に設けた。そして、前記永久
磁石挿入用溝孔３０（合計１２個）に接着剤（アラルダ
イト：ＡＶ−１３８）を塗布した永久磁石１ａを４個×
２段および１ｂを８個×２段埋設した後、固着させて、
図１に示す要部断面図を有する永久磁石式ロータ１０を
製作した。なお、ロータ基体２内部に発生する渦電流損
失を低減するために、ロータ基体２を薄板（厚みが０．
０１ｍｍ〜数ｍｍ程度）を積層して構成することが好ま
しい。

【００１８】図３は本発明によるロータ１０の組立の一
例を示す斜視図である。図３において、ロータ１０はそ
の断面図が図１に示す形態を有し、回転軸となるシャフ
ト４およびネジ孔１６を有するステンレス（例えば、Ｓ
ＵＳ３０４等）製のシャフト部材１５と永久磁石１ａお
よび１ｂを組み込んだ前記ロータ１０とを図示しないボ
ルトによって締結することにより、本発明の永久磁石式
ロータが組み立てられる。なお、シャフト部材１５の代
わりに、永久磁石１ａおよび１ｂをロータ基体２に組み
込み後、ロータ基体２に形成されたシャフト挿入孔３に
接着剤（アラルダイト：ＡＶ−１３８）等を塗布した回
転軸となる図示されないシャフト４０（例えば、ＳＵＳ
３０４製）を直接挿入し、前記ロータ基体２とシャフト
４０とを接着剤で固着して構成してもよい。

【００１９】次に、前述した図３における本発明のロー
タ１０とシャフト部材１５との連結作業の後、カウンタ
ーウェイト（図示省略）を取り付けてダイナミックバラ
ンスを取り、そののち専用の着磁ヨーク（図示省略）を
使用して常温で組み込みパルス着磁（２２ｋＯｅ×８ｍ
ｓｅｃ）を行い、ロータ１０に組み込まれた永久磁石
１ａおよび１ｂに磁力を付与した。

【００２０】図２は本発明のロータ１０の１磁極を形成
する２個（２種）の永久磁石の配置に関する説明図であ
る。図２において、点Ｏはロータの回転中心点、Ｒはロ
ータ外半径、ｒはロータ内半径、Θ₁はロータ外周面に
形成された任意の１磁極の形成角度：角ＡＯＢである。
実線の永久磁石ａおよび永久磁石ｂの一方の片端は角度
Θ₁を形成するように各々ロータ外周面近傍において点
Ｐ、点Ｑに位置している。また、永久磁石ａと永久磁石
ｂの他方の片端はロータ内周面近傍の点Ａ〜点Ｂ間の任
意の位置、例えば点Ｃにあると共に、角ＢＯＣ＝Θ₂な
る角度を形成している。また、永久磁石ａと永久磁石ｂ
は各々ロータ１０の回転軸方向に図示されない所定の長
さを有している。そして、永久磁石ａおよび永久磁石ｂ
の幅長を各々Ｗ₁，Ｗ₂とした場合、永久磁石幅長の合計
（Ｗ₁＋Ｗ₂）が最大となるのはΘ₂＝０またはΘ₁の場合
である。すなわち、永久磁石ａまたは永久磁石ｂのどち
らか一方が図２において半径方向に位置した場合（すな
わち、点線で示す永久磁石１ａおよび１ｂの配置構成の
場合）に（Ｗ₁＋Ｗ₂）が最大幅長となり、ロータ外周面
側の発生磁束源として有効に寄与できる永久磁石ａおよ
び永久磁石ｂの合計の有効断面積を最大にできる結果、
ロータの表面磁束密度およびキ゛ャッフ゜磁束密度を最大に構
成できるのである。

【００２１】図１の要部断面図を有する本発明のロータ
１０（実施例１）および、実施例１のロータと同一の内
径寸法および外径寸法を有する従来のロータ（図４、図
５、図７の要部断面図に各々対応する比較例１〜３）を
製作し、ギャップ０．５ｍｍを隔ててステータを配置し
た。そして、各ロータの表面磁束密度およびキ゛ャッフ゜磁束
密度を測定した結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明のロータは表面磁束密度およびギャ
ップ磁束密度が比較例１〜３に比べて高く優れている。
なお、比較例２は図５に示す如く半径方向に沿って永久
磁石１を配置した構成であるが、上述したようにロータ
の（内径寸法）と（外径寸法）の比が１：１．７と小さ
いため、表面磁束密度およびギャップ磁束密度が著しく
小さくなっている。

【００２４】次に、上述した本発明のロータ１０（実施
例１）において、その内径寸法に対して外径寸法を変化
させた場合の（外径／内径）寸法比に対するロータの表
面磁束密度変化（イ）を図９に示す。なお、前述の比較
例１〜３の各々のロータにおいて、それぞれ（イ）と同
一寸法でかつその内径寸法に対して外径寸法を変化させ
た場合の（外径／内径）寸法比に対するロータの表面磁
束密度変化；比較例１に基ずく（ロ）、比較例２に基ず
く（ハ）、比較例３に基ずく（ニ）を各々図９に併記す
る。

【００２５】図９より、（外径／内径）＝１．２〜４．
０の範囲において、実施例（イ）は各比較例（ロ）、
（ハ）、（ニ）に比べて表面磁束密度が高く優れてい
る。また、（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）において、
各々ギャップ０．５ｍｍを隔ててステータを配置し、ギ
ャップ磁束密度を測定したところ、図９の表面磁束密度
と同様の測定値を得た。なお、図９において、（外径／
内径）＞４の領域では実施例（イ）と比較例（ニ）との
表面磁束密度がほぼ同等となり、本発明のロータの優位
性が次第に消失することがわかった。

【００２６】次に、実施例１および比較例１〜３に関し
て８０℃×１０００時間の耐久スピンテストを行い、剥
離の有無を調査した結果（表２）を示す。なお、表２に
おいて、○は異常なし、×はロータからの磁石剥離あ
り、ーはテストを実施しなかったことを表す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２より、本発明（実施例１）のロータは
表面磁石型（比較例１）に比較して、８０℃における高
速回転時の剥離が発生しにくく、従来の内部磁石型ロー
タ（比較例２，３）と同等の剥離に対する耐久性を有す
ることがわかる。

【００２９】なお、本発明の実施例（図１）においてロ
ータ１０は永久磁石が１２個で８磁極を構成し、かつ永
久磁石１ｂが永久磁石１ａに対して線対称に配置され、
ロータ１０外周面の磁極Ｎ極およびＳ極が等間隔に８磁
極形成された場合を示したが、本発明はこれに限定され
ず、永久磁石１ａに対する両側の永久磁石１ｂの配置角
度Θを個々に異なる角度Θ（０＜Θ＜９０度）を付与す
るように配置してもよく、この構成によってロータ１０
外周面の磁極パターンを非対称とできる。さらに、例え
ばこの非対称の磁極パターンを付与する場合、ロータ１
０の外周面に形成された非対称のＮ磁極またはＳ磁極の
磁極幅に対応するようにロータ１０の外径寸法および／
または内径寸法を本発明の構成範囲内において部分的に
変えた略円筒体形状のロータ１０（例えば、ロータ１０
の外周面および／または内周面の軸方向全長にわたって
１箇所または２箇所以上の凹部または凸部を有するロー
タ１０形状とする等。）としてもよい。また、本発明の
ロータの磁極数は本発明の構成を満足する限り限定され
ないが、特に実用性の高い４極〜１００極のものに好ま
しく用いられるものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、永久磁石を用いたモータ
用ロータおよび発電器用ロータにおいて、単純形状の永
久磁石を使用でき、またロータの１磁極に対して永久磁
石を１．５個とでき、特にロータの内径寸法と外径寸法
の比が１：１．２〜４．０というロータ厚みが薄い場合
において永久磁石からの発生磁束量を効率よく利用でき
ると共に、ロータから永久磁石が剥離しにくい耐久性に
優れた高性能で安価な永久磁石式ロータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータの一実施例を示す要部断面図で
ある。

【図２】本発明のロータにおける１磁極を形成する永久
磁石の幅長を説明する図である。

【図３】本発明のロータの組立例を示す図である。

【図４】従来のロータの要部断面図を示す図である。

【図５】従来のロータの要部断面図を示す図である。

【図６】従来のロータの要部断面図を示す図である。

【図７】従来のロータの要部断面図を示す図である。

【図８】従来のロータの要部断面図を示す図である。

【図９】ロータの（外径／内径）寸法比に対する表面磁
束密度変化を示す図である。

【符号の説明】

１ａ永久磁石、１ｂ永久磁石、２ロータ基体、３
シャフト挿入孔、４シャフト、１０ロータ、１５
シャフト部材、１６ネジ孔、２１外筒部、２２
内筒部、３０溝孔、４０シャフト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性金属からなる外筒部と内筒部、お
よび前記外筒部と前記内筒部との間に永久磁石を埋設し
てなる永久磁石式ロータであって、前記ロータの１磁極を２個の永久磁石で形成すると共
に、前記永久磁石のうちの１個を前記ロータの半径方向
に配置し、かつ他の１個を前記ロータの半径方向に対し
て所定角度Θ（０＜Θ＜９０度）を付与するように配置
し、さらに前記磁極数と前記永久磁石個数との比を１
極：１．５個としたことを特徴とする永久磁石式ロー
タ。
【請求項２】前記ロータにおいて、（内径寸法）：
（外径寸法）＝１：１．２〜４．０としたことを特徴と
する請求項１記載の永久磁石式ロータ。