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公開番号2025058776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023168916
出願日2023-09-28
発明の名称表面磁石型同期機、その回転子および回転子の製造方法
出願人マグネデザイン株式会社
代理人
主分類H02K 1/2733 20220101AFI20250402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】希土類異方性ボンド磁石を用いるモータの高速回転と出力の増加を図る。
【解決手段】ブラシレスSPWモータの回転子22は、10MGOe以上の最大エネルギー積を有するリング磁石、円筒状のステンレス磁石よりなり、リング磁石は希土類異方性ボンド磁石の射出成形により4極以上の磁極とN極・S極が交互に磁性材料またはステンレス磁石を介して擬極異方性に着磁されており、リング磁石は回転子本体の外周部とは、磁石結合力と金属接着剤による接合強度で固定され耐遠心力を高める。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
固定子と回転子とからなるブラシレスＳＰＭモータにおいて、
回転子は、リング磁石と回転軸に外接する円筒状の磁性材料（以下、磁性材料等という。）を備えてなり、
前記リング磁石は、１０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有する射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石からなり、前記磁性材料等に外接して固定されており、Ｎ極とＳ極と交互に配置された４極以上の偶数個よりなる磁極を有し、各磁極は磁性材料を介して擬極異方性に着磁されており、
前記回転子の形状・サイズは、外径の直径は２０ｍｍ以下で長さは４０ｍｍ以下からなり、
前記回転子と前記固定子の隙間は０．５ｍｍ以下からなり、
前記回転子の回転数は、１２万ＲＰＭ以上の回転速度で回転して、前記ブラシレスＳＰＭモータは２０Ｗ～４００Ｗの出力を有することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
請求項１に記載された回転子において、
前記回転子の外周部の凹凸度は、０．５～１０μｍとし、その上に金属接着剤で樹脂層を形成することによって前記リング磁石と前記磁性材料の外周部とを強固に固定することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
【請求項３】
請求項１と２に記載されたブラシレスＳＰＭモータの回転子において、
前記回転子の円筒状の磁性材料をステンレス磁石としたことを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載されたブラシレスＳＰＭモータの回転子の製造方法において、
希土類異方性ボンド磁石の射出成形の条件は、金型温度および射出温度は１００～１５０℃、成形圧力は５０～１５０ＭＰａ、射出速度は５０～１５０ｃｍ
３
／ｓｅｃであることを特徴とする回転子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状の希土類異方性ボンド磁石を回転子の外周部に固定した表面磁石型同期機（以下、ＳＰＭモータという。）、その回転子および回転子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電動機（発電機を含めて単に「モータ」という。）には種々のタイプがある。最近では、インバータ制御の発達と高磁気特性の希土類磁石の普及に伴い、省電力で高効率であり高トルクまたは高出力が望めるブラシレスモータが注目されている。
【０００３】
ブラシレスモータは、永久磁石を回転子の表面に配設した表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）と、永久磁石を回転子の内部に埋め込んだ埋込磁石型モータ（ＩＰＭモータ）とに大別される。ＳＰＭモータは制御性に優れており、主に小型モータに使用されている。ＩＰＭモータは、大きな出力が得やすく、主に動力用途向けのパワーモータに使用されている。
【０００４】
優れた制御性が要求されるロボット用小型モータは、スイスのＭａｘｏｎ社の製品が広く使用されているが、その５０％以上の小型、軽量および高出力化及び低価格化が求められている。そのために、高速回転化による小型・軽量化・高出力が取り組まれ、最近６万ＲＰＭ回転から１０万ＲＰＭ回転モータの開発に成功している。しかし、さらなる高速回転化の試みは使用しているＮｄ焼結磁石の発熱問題という問題があり、１２万ＲＰＭ回転以上のＳＰＭモータの開発は大きな技術的壁に直面している。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１に、極異方性希土類ボンド磁石と永久磁石モータについて開示している。この発明によれば、希土類磁石粉末としてはＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系磁石粉末より配向磁場の良好なＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を採用し、最大エネルギー積は３～１４ＭＧＯｅである。
その製造方法として、金型温度８０℃で射出成形してリング状磁石を製造し、Ｎ極とＳ極と交互に配置された８極よりなる磁極を有し、各磁極は図６に示すように磁性材料を介さずに極異方性に着磁したものである。
しかし、特許文献１に開示された発明は、磁力が弱いうえに、１２万ＲＰＭ回転以上ではその遠心力のためにリング磁石は破損してしまうという欠点があった。
【０００６】
本発明は、射出成形タイプの擬極異方性希土類ボンド磁石を採用することで、上記Ｍａｘｏｎ社のＮｄ焼結磁石の発熱問題や、特許文献１の発明の遠心力問題を解決して、現行品の５０％以上の小型・軽量化を実現した発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０００－１９５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
広く普及しロボット用小型モータの標準品は、Ｍａｘｏｎ社のそれである。大きな力を得るために２極に着磁したＮｄ焼結磁石を回転子に内に取り付け、それを６万回転から１０万回転使用して、小型・高出力モータを実現している（図７、図８）。これ以上、高速化を図り性能アップを図る取り組みは、Nd焼結磁石の発熱問題が生じて困難である。
【０００９】
希土類異方性ボンド磁石は、高速回転しても発熱は生じないが、磁力が小さいので、Ｎｄ焼結磁石に置きかえて、回転速度を２倍にしても小型化することは困難である。しかも、もし回転子に形状面や重さバランスの同軸度の不均一性や、磁石が作る磁界の同軸度の不均一性があると、コギングトルクと振動が生じやすくなる。
【００１０】
高速回転は大きな遠心力が表面に貼り付けた磁石に働くことになるが、同軸度の不均一性が存在すると、特定の箇所に応力が集中し、その部分から剥離が始まり、そこを起点にリング磁石が疲労破壊することになる。単純に発熱しない希土類ボンド磁石に置き換えても、それだけでは高速回転モータの設計をすることはできない。
（【００１１】以降は省略されています）

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