知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 大同特殊鋼株式会社の特許一覧 ▶ 学校法人大同学園の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025005054
(43)【公開日】2025-01-16
(54)【発明の名称】ロータおよびそれを有する永久磁石型モータジェネレータ
(51)【国際特許分類】
H02K 1/274 20220101AFI20250108BHJP
【ＦＩ】
H02K1/274
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023105055
(22)【出願日】2023-06-27
(71)【出願人】
【識別番号】000003713
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】391002487
【氏名又は名称】学校法人大同学園
(74)【代理人】
【識別番号】100137589
【弁理士】
【氏名又は名称】右田 俊介
(74)【代理人】
【識別番号】100160864
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 政治
(72)【発明者】
【氏名】熊崎 智茂也
(72)【発明者】
【氏名】南山 拓真
(72)【発明者】
【氏名】藪見 崇生
(72)【発明者】
【氏名】加納 善明
【テーマコード（参考）】
5H622
【Ｆターム（参考）】
5H622CA02
5H622CA07
5H622DD02
5H622PP03
(57)【要約】
【課題】使用する磁石の量が少なくても、高い定格出力を示すことができるモータジェネレータに用いることができるロータの提供。
【解決手段】２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、シャフトと、前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、を有し、前記磁石連結体は、Ｓ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、Ｎ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
【選択図】図１
【解決手段】２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、シャフトと、前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、を有し、前記磁石連結体は、Ｓ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、Ｎ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、
シャフトと、
前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、
湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、
を有し、
前記磁石連結体は、
前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、
前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、
前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
シャフトと、
前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、
湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、
を有し、
前記磁石連結体は、
前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、
前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、
前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
【請求項2】
前記磁石連結体における前記結合部の体積比率が４０～７０％である、請求項１に記載のロータ。
【請求項3】
前記Ｓ極磁石および前記Ｎ極磁石は、各々、磁化容易軸が円弧状をなすように配向されており、その円弧は同心円の一部であり、前記Ｓ極磁石における円弧の中心Ｃ1と、前記Ｎ極磁石における円弧の中心Ｃ2とが、左右対称の位置、または一致する、請求項１または２に記載のロータ。
【請求項4】
前記Ｓ極磁石における前記結合部と接する面Ｓαは、前記結合部における前記Ｓ極磁石と接する面Ｓ1と同一形状であるか、または、面Ｓαは面Ｓ1よりも小さくて面Ｓαが面Ｓ1内に含まれており、
同様に、
前記Ｎ極磁石における前記結合部と接する面Ｓβは、前記結合部における前記Ｎ極磁石と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれている、
請求項１または２に記載のロータ。
同様に、
前記Ｎ極磁石における前記結合部と接する面Ｓβは、前記結合部における前記Ｎ極磁石と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれている、
請求項１または２に記載のロータ。
【請求項5】
請求項１または２に記載のロータをインナーロータとして有し、
さらに、中心の貫通穴に前記インナーロータが挿入されているアウターステータを有する永久磁石型モータジェネレータ。
さらに、中心の貫通穴に前記インナーロータが挿入されているアウターステータを有する永久磁石型モータジェネレータ。
【請求項6】
前記アウターステータは、
電機子コイルの鉄心となる複数のティースが放射線状に配置されていて、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられている、請求項５に記載の永久磁石型モータジェネレータ。
電機子コイルの鉄心となる複数のティースが放射線状に配置されていて、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられている、請求項５に記載の永久磁石型モータジェネレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はロータおよびそれを有する永久磁石型モータジェネレータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、永久磁石型モータジェネレータが提案されている。
例えば特許文献１には、以下の（１）～（３）の構成を備えた永久磁石型モータジェネレータが記載されている。（１）前記永久磁石型モータジェネレータは、２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えたインナーロータと、前記インナーロータに向かってティースが放射状に配置され、かつ、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられたアウターステータとを備えている。（２）前記インナーロータは、シャフトと、前記シャフトの外周面に接合されたロータヨークと、前記ロータヨークの表面に接合され、又は前記ロータヨークの内部に埋め込まれたｎ個の磁石とを備えている。（３）前記磁石は、特定の極異方磁石からなり、前記極異方磁石は、Ｎ極及びＳ極が前記インナーロータの外周面側を向くように，前記ロータヨークの表面に接合され、又は前記ロータヨークの内部に埋め込まれている。
例えば特許文献１には、以下の（１）～（３）の構成を備えた永久磁石型モータジェネレータが記載されている。（１）前記永久磁石型モータジェネレータは、２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えたインナーロータと、前記インナーロータに向かってティースが放射状に配置され、かつ、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられたアウターステータとを備えている。（２）前記インナーロータは、シャフトと、前記シャフトの外周面に接合されたロータヨークと、前記ロータヨークの表面に接合され、又は前記ロータヨークの内部に埋め込まれたｎ個の磁石とを備えている。（３）前記磁石は、特定の極異方磁石からなり、前記極異方磁石は、Ｎ極及びＳ極が前記インナーロータの外周面側を向くように，前記ロータヨークの表面に接合され、又は前記ロータヨークの内部に埋め込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－３８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
永久磁石型モータジェネレータにおいて、コスト削減等のためにも使用する磁石量は少ないことが好ましい。
【0005】
本発明は、使用する磁石の量が少なくても、高い定格出力を示すことができるモータジェネレータおよびそれに用いることができるロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は以下の（１）～（６）である。
（１）２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、
シャフトと、
前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、
湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、
を有し、
前記磁石連結体は、
前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、
前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、
前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
（２）前記磁石連結体における前記結合部の体積比率が４０～７０％である、上記（１）に記載のロータ。
（３）前記Ｓ極磁石および前記Ｎ極磁石は、各々、磁化容易軸が円弧状となるように配向されており、その円弧は同心円の一部であり、前記Ｓ極磁石における円弧の中心Ｃ1と、前記Ｎ極磁石における円弧の中心Ｃ2とが、左右対称の位置、または一致する、上記（１）または（２）に記載のロータ。
（４）前記Ｓ極磁石における前記結合部と接する面Ｓαは、前記結合部における前記Ｓ極磁石と接する面Ｓ1と同一形状であるか、または、面Ｓαは面Ｓ1よりも小さくて面Ｓαが面Ｓ1内に含まれており、
同様に、
前記Ｎ極磁石における前記結合部と接する面Ｓβは、前記結合部における前記Ｎ極磁石と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれている、
（１）～（３）のいずれかに記載のロータ。
（５）上記（１）または（２）に記載のロータをインナーロータとして有し、
さらに、中心の貫通穴に前記インナーロータが挿入されているアウターステータを有する永久磁石型モータジェネレータ。
（６）前記アウターステータは、
電機子コイルの鉄心となる複数のティースが放射線状に配置されていて、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられている、上記（５）に記載の永久磁石型モータジェネレータ。
（１）２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、
シャフトと、
前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、
湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、
を有し、
前記磁石連結体は、
前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、
前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、
前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータ。
（２）前記磁石連結体における前記結合部の体積比率が４０～７０％である、上記（１）に記載のロータ。
（３）前記Ｓ極磁石および前記Ｎ極磁石は、各々、磁化容易軸が円弧状となるように配向されており、その円弧は同心円の一部であり、前記Ｓ極磁石における円弧の中心Ｃ1と、前記Ｎ極磁石における円弧の中心Ｃ2とが、左右対称の位置、または一致する、上記（１）または（２）に記載のロータ。
（４）前記Ｓ極磁石における前記結合部と接する面Ｓαは、前記結合部における前記Ｓ極磁石と接する面Ｓ1と同一形状であるか、または、面Ｓαは面Ｓ1よりも小さくて面Ｓαが面Ｓ1内に含まれており、
同様に、
前記Ｎ極磁石における前記結合部と接する面Ｓβは、前記結合部における前記Ｎ極磁石と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれている、
（１）～（３）のいずれかに記載のロータ。
（５）上記（１）または（２）に記載のロータをインナーロータとして有し、
さらに、中心の貫通穴に前記インナーロータが挿入されているアウターステータを有する永久磁石型モータジェネレータ。
（６）前記アウターステータは、
電機子コイルの鉄心となる複数のティースが放射線状に配置されていて、前記ティースの周囲にコイルが巻き付けられている、上記（５）に記載の永久磁石型モータジェネレータ。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、使用する磁石の量が少なくても、高い定格出力を示すことができるモータジェネレータおよびそれに用いることができるロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明のモータジェネレータを中心のシャフトに平行な方向から見た図（概略図）である。
【図3】実施例にて用いた磁石連結体を説明するための図である。
【図4】本発明の磁石連結体における結合部（軟磁性材）の体積比率と定格出力との関係を示す実験結果（グラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明について説明する。
本発明は、２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、シャフトと、前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、を有し、前記磁石連結体は、前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータである。
このようなロータを、以下では「本発明のロータ」ともいう。
本発明は、２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えるロータであって、シャフトと、前記シャフトと接合されている、非磁性材料からなる回転部材と、湾曲形状で、前記シャフトへ向かって凸となるように前記回転部材の外周側に配置された、ｎ個の磁石連結体と、を有し、前記磁石連結体は、前記回転部材の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石と、前記回転部材の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石と、軟磁性材からなる結合部と、からなり、前記Ｓ極磁石と、前記Ｎ極磁石と、によって前記結合部を挟んでいて、前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石とが左右方向から前記結合部を挟んでいるとした場合に、左右対称の前記湾曲形状であり、前記結合部の形状についても左右対称である、ロータである。
このようなロータを、以下では「本発明のロータ」ともいう。
【0010】
また、本発明のロータが有する磁石連結体を、以下では「本発明の磁石連結体」ともいう。
【0011】
また、本発明は、本発明のロータをインナーロータとして有し、さらに、中心の貫通穴に前記インナーロータが挿入されているアウターステータを有する永久磁石型モータジェネレータである。
このような永久磁石型モータジェネレータを、以下では「本発明のモータジェネレータ」ともいう。
このような永久磁石型モータジェネレータを、以下では「本発明のモータジェネレータ」ともいう。
【0012】
本発明のロータおよび本発明のモータジェネレータについて図を用いて説明する。
図１は本発明のモータジェネレータを、本発明のロータの中心のシャフトの長手方向に平行な方向から見た図（概略図）である。
なお、図１は本発明のロータおよびそれを含む本発明のモータジェネレータの例を示しており、本発明のロータおよび本発明のモータジェネレータは図１に示す態様に限定されない。
図１は本発明のモータジェネレータを、本発明のロータの中心のシャフトの長手方向に平行な方向から見た図（概略図）である。
なお、図１は本発明のロータおよびそれを含む本発明のモータジェネレータの例を示しており、本発明のロータおよび本発明のモータジェネレータは図１に示す態様に限定されない。
【0013】
図１に示すように、本発明のモータジェネレータ１は、インナーロータ２と、アウターステータ３とを有する。ここでインナーロータ２は本発明のロータに相当する。
アウターステータ３の中心には貫通穴が形成されていて、この貫通穴にインナーロータ２が挿入されている。
アウターステータ３の中心には貫通穴が形成されていて、この貫通穴にインナーロータ２が挿入されている。
【0014】
インナーロータ２は、シャフト２２と、回転部材２４と、磁石連結体２６とを有する。
【0015】
シャフト２２はインナーロータ２の中心に存在する回転軸である。
【0016】
回転部材２４はシャフト２２と接合されている。
回転部材２４は非磁性材料からなる。
回転部材２４を構成する非磁性材料としてチタン、アルミ、樹脂、セラミックス、ＣＦＲＰが挙げられる。
回転部材２４は非磁性材料からなる。
回転部材２４を構成する非磁性材料としてチタン、アルミ、樹脂、セラミックス、ＣＦＲＰが挙げられる。
【0017】
本発明のモータジェネレータを中心のシャフト２２に平行な方向から見た場合、図１に示すように磁石連結体２６は湾曲形状である。つまり、磁石連結体２６のシャフト２２に垂直な方向での断面は湾曲形状である。そして、シャフト２２へ向かって凸となるように回転部材２４の外周側に配置されている。
図１に示す態様において磁石連結体２６は回転部材２４内に埋め込まれているが、磁石連結体２６は回転部材２４の外周面に接合されていてもよい。つまり、磁石連結体２６が回転部材２４の外周面の少なくとも一部をなしていてもよい。
図１に示す態様において磁石連結体２６は回転部材２４内に埋め込まれているが、磁石連結体２６は回転部材２４の外周面に接合されていてもよい。つまり、磁石連結体２６が回転部材２４の外周面の少なくとも一部をなしていてもよい。
【0018】
磁石連結体２６の個数がｎ個である場合、インナーロータ２は２ｎ個（ｎ≧１）の磁極を備えることになる。図１は磁石連結体２６が８個あり、インナーロータ２が１６個の磁極を有する例である。
インナーロータ２が備える磁極の数は、特に限定されない。一般に、磁極の数が多くなるほど、コイルに鎖交する磁束の切替回数が増える。各極における磁石量の減り分を考慮しても、同じ回転数では、磁極の数が多くなるほど、トルクおよび発電量が向上する。このような効果を得るためには、磁極の数は４極以上が好ましく、８極以上がより好ましい。
一方、磁極の数が多くなりすぎると、ステータ形状と巻線が複雑になり、モータ体格が肥大化するという問題があり、特に小型モータで顕著となる。従って、磁極の数は、１６極以下が好ましく、１２極以下がより好ましい。
インナーロータ２が備える磁極の数は、特に限定されない。一般に、磁極の数が多くなるほど、コイルに鎖交する磁束の切替回数が増える。各極における磁石量の減り分を考慮しても、同じ回転数では、磁極の数が多くなるほど、トルクおよび発電量が向上する。このような効果を得るためには、磁極の数は４極以上が好ましく、８極以上がより好ましい。
一方、磁極の数が多くなりすぎると、ステータ形状と巻線が複雑になり、モータ体格が肥大化するという問題があり、特に小型モータで顕著となる。従って、磁極の数は、１６極以下が好ましく、１２極以下がより好ましい。
【0019】
磁石連結体２６（本発明の磁石連結体）について、図２を用いて詳細に説明する。
図２は回転部材２４の外周側に配置されている磁石連結体２６を、本発明のモータジェネレータを中心のシャフトの長手方向に平行な方向から見た図（概略図）である。
図２は回転部材２４の外周側に配置されている磁石連結体２６を、本発明のモータジェネレータを中心のシャフトの長手方向に平行な方向から見た図（概略図）である。
【0020】
図２（ａ）～（ｇ）に示す態様の磁石連結体２６はいずれも湾曲形状であり、いずれも本発明の磁石連結体に該当する。
また、図２（ａ）～（ｇ）に示す態様の磁石連結体２６は、いずれも、回転部材２４の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石２６２と、回転部材２４の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石２６４と、軟磁性材からなる結合部２６６と、からなり、Ｓ極磁石２６２と、Ｎ極磁石２６４と、によって結合部２６６を挟んでいる。
また、図２（ａ）～（ｇ）に示す態様の磁石連結体２６は、いずれも、回転部材２４の外周面をＳ極として機能する異方性磁石であるＳ極磁石２６２と、回転部材２４の外周面をＮ極として機能する異方性磁石であるＮ極磁石２６４と、軟磁性材からなる結合部２６６と、からなり、Ｓ極磁石２６２と、Ｎ極磁石２６４と、によって結合部２６６を挟んでいる。
【0021】
図２（ａ）に示す態様の磁石連結体２６は、円筒をその軸線に平行な方向で切り、円筒の一部を切り取った形状である。したがって、図２（ａ）において結合部２６６における外周面Ｓoutおよび内周面Ｓinの曲率は、Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における外周面および内周面の曲率と同一である。
【0022】
図２（ｂ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ａ）に示した態様の磁石連結体２６とＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４の形状は同一であるが、結合部２６６の形状が異なる。図２（ｂ）において結合部２６６の外周面Ｓoutおよび内周面Ｓinは、いずれも直線をなしている。
【0023】
図２（ｃ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ａ）に示した態様の磁石連結体２６とＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４の形状は同一であるが、結合部２６６の形状が異なる。図２（ｃ）において結合部２６６の内周面ＳinはＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における内周面と同一の曲率をなす。また、結合部２６６の外周面Ｓoutは直線をなす。
【0024】
図２（ｄ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ａ）に示した態様の磁石連結体２６とＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４の形状は同一であるが、結合部２６６の形状が異なる。図２（ｄ）において結合部２６６の外周面ＳoutはＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における外周面と同一の曲率をなす。また、結合部２６６の内周面Ｓinは直線をなす。
【0025】
図２（ｅ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ａ）に示した態様の磁石連結体２６におけるＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４と同様、円筒をその軸線に平行な方向で切り、円筒の一部を切り取った形状である。図２（ｅ）において結合部２６６の外周面ＳoutはＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における外周面と同一の曲率をなす。ただし、結合部２６６の内周面Ｓinは存在しない。図２（ｅ）において結合部２６６は三角形をなしている。
【0026】
図２（ｆ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ｅ）に示した態様の磁石連結体２６とＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４の形状は同一であるが、結合部２６６の形状が異なる。また、図２（ｅ）に示した態様と同様、結合部２６６の内周面Ｓinは存在しない。また、図２（ｂ）に示した態様と同様、図２（ｆ）において結合部２６６の外周面Ｓoutは直線をなしている。図２（ｆ）において結合部２６６は三角形をなしている。
【0027】
図２（ｇ）に示す態様の磁石連結体２６は、図２（ａ）に示した態様の磁石連結体２６におけるＳ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４と同様、円筒をその軸線に平行な方向で切り、円筒の一部を切り取った形状である。
そして、Ｓ極磁石２６２と結合部２６６との境界線、およびＮ極磁石２６４と結合部２６６との境界線が、共に対象軸Ｌと平行をなしている。対象軸Ｌについては後述する。
また、図２（ｇ）において結合部２６６における外周面Ｓoutおよび内周面Ｓinの曲率は、Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における外周面および内周面の曲率と同一である。
そして、Ｓ極磁石２６２と結合部２６６との境界線、およびＮ極磁石２６４と結合部２６６との境界線が、共に対象軸Ｌと平行をなしている。対象軸Ｌについては後述する。
また、図２（ｇ）において結合部２６６における外周面Ｓoutおよび内周面Ｓinの曲率は、Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４における外周面および内周面の曲率と同一である。
【0028】
図２（ａ）～（ｇ）に示すように、磁石連結体２６はＳ極磁石２６２と、Ｎ極磁石２６４と、結合部２６６と、からなり、Ｓ極磁石２６２と、Ｎ極磁石２６４と、によって結合部２６６を挟んでいる。
そして、図２（ａ）～（ｇ）に示すように、Ｓ極磁石２６２とＮ極磁石２６４とが左右方向から結合部２６６を挟んでいる方向から見た場合、磁石連結体２６は対象軸Ｌに対して、左右対称（線対象）となる。
ここで結合部２６６のみについても同様に左右対称となる。したがってＳ極磁石２６２とＮ極磁石２６４とについても左右対象の形状ということになる。
そして、図２（ａ）～（ｇ）に示すように、Ｓ極磁石２６２とＮ極磁石２６４とが左右方向から結合部２６６を挟んでいる方向から見た場合、磁石連結体２６は対象軸Ｌに対して、左右対称（線対象）となる。
ここで結合部２６６のみについても同様に左右対称となる。したがってＳ極磁石２６２とＮ極磁石２６４とについても左右対象の形状ということになる。
【0029】
Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４は、各々、磁化容易軸が円弧状をなすように配向されていることが好ましい。
また、各々、磁化容易軸がなす円弧が同心円状であることが好ましい。
また、各々、磁化容易軸がなす円弧が同心円状であることが好ましい。
【0030】
ここで、図２に示す態様は、Ｓ極磁石２６２における磁化容易軸がなす円弧が同心円状である場合であり、その同心円の中心をＣ1としている。同様に、Ｎ極磁石２６４における磁化容易軸がなす円弧が同心円状である場合であり、その同心円の中心をＣ2としている。なお、図２において磁化容易軸または配向方向を点線で表している。
この場合、Ｓ極磁石２６２における円弧の中心Ｃ1と、Ｎ極磁石２６４における円弧の中心Ｃ2とが、対称軸Ｌに対して左右対称の位置、または一致することが好ましい。
図２に示す態様では、いずれも、Ｓ極磁石２６２における円弧の中心Ｃ1と、Ｎ極磁石２６４における円弧の中心Ｃ2とが、対称軸Ｌに対して左右対称の位置に存在している。
このような場合、Ｎ極とＳ極のピーク磁束密度を大きくし、磁束密度変化が滑らかとなり、トルク脈動を抑えられるという効果を発揮する。
この場合、Ｓ極磁石２６２における円弧の中心Ｃ1と、Ｎ極磁石２６４における円弧の中心Ｃ2とが、対称軸Ｌに対して左右対称の位置、または一致することが好ましい。
図２に示す態様では、いずれも、Ｓ極磁石２６２における円弧の中心Ｃ1と、Ｎ極磁石２６４における円弧の中心Ｃ2とが、対称軸Ｌに対して左右対称の位置に存在している。
このような場合、Ｎ極とＳ極のピーク磁束密度を大きくし、磁束密度変化が滑らかとなり、トルク脈動を抑えられるという効果を発揮する。
【0031】
Ｓ極磁石２６２における結合部２６６と接する面Ｓαは、結合部２６６におけるＳ極磁石２６２と接する面Ｓ1と同一形状であるか、または、面Ｓαは面Ｓ1よりも小さくて面Ｓαが面Ｓ1内に含まれていることが好ましい。
同様に、Ｎ極磁石２６４における結合部２６６と接する面Ｓβは、結合部２６６におけるＮ極磁石２６４と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれていることが好ましい。
このような場合、磁石からの漏れ磁束を最小限にでき、トルク／磁石量をより高め、モータ小型化に寄与する効果を発揮する。
同様に、Ｎ極磁石２６４における結合部２６６と接する面Ｓβは、結合部２６６におけるＮ極磁石２６４と接する面Ｓ2と同一形状であるか、または、面Ｓβは面Ｓ2よりも小さくて面Ｓβが面Ｓ2内に含まれていることが好ましい。
このような場合、磁石からの漏れ磁束を最小限にでき、トルク／磁石量をより高め、モータ小型化に寄与する効果を発揮する。
【0032】
Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４の材質および製造方法について説明する。
Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４は、円弧状に配向させることが可能であり、保磁力が高い材料からなること好ましい。このような材料として、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類合金（Ｒは、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂなどの希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏなどの遷移金属元素）、Ｒ－Ｃｏ系合金（Ｒは、Ｓｍなどの希土類元素）、Ｒ－Ｆｅ系合金（Ｒは、Ｓｍなどの希土類元素）が挙げられる。
Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４は、円弧状に配向させることが可能であり、保磁力が高い材料からなること好ましい。このような材料として、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類合金（Ｒは、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂなどの希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏなどの遷移金属元素）、Ｒ－Ｃｏ系合金（Ｒは、Ｓｍなどの希土類元素）、Ｒ－Ｆｅ系合金（Ｒは、Ｓｍなどの希土類元素）が挙げられる。
【0033】
Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４は、例えば次の方法によって製造することができる。
初めに、円弧状またはＵ字型のグリーン体を製造する。グリーン体は、例えば、粉末を円弧状またはＵ字型に圧粉成型する方法、冷間静水圧加圧成形法（ＣＩＰ）等の加圧成形法により圧粉体を得る方法、通電加熱焼結法（ＳＰＳ）、金属粉末射出成形法等により焼結体を得る方法、などによって製造することができる。
初めに、円弧状またはＵ字型のグリーン体を製造する。グリーン体は、例えば、粉末を円弧状またはＵ字型に圧粉成型する方法、冷間静水圧加圧成形法（ＣＩＰ）等の加圧成形法により圧粉体を得る方法、通電加熱焼結法（ＳＰＳ）、金属粉末射出成形法等により焼結体を得る方法、などによって製造することができる。
【0034】
次に、熱間において、円弧状またはＵ字型のグリーン体を円周方向に沿って圧縮すると同時に、ラジアル方向の厚さを増大させることにより、断面が湾曲形状の磁石を製造することができる。
円弧状グリーン体を熱間塑性加工する場合において、ダイスの形状を最適化すると、円弧状グリーン体を円周方向に圧縮すると同時に、ラジアル方向の厚さを増大させることができる。その結果、円弧状グリーン体から湾曲形状の異方性磁石を製造することができる。
なお、熱間で円弧状グリーン体を塑性変形させると、結晶粒周りの低融点粒界相が液化し、結晶粒の回転・移動が可能となる。また、円弧状グリーン体を異方性磁石に塑性変形させる場合、円弧状グリーン体の円周方向に圧縮応力を印加すると同時に、ラジアル方向と長手方向に引張応力を印加する。これにより、異方性磁石の磁化容易軸は、主として円周方向に配向する。歪は、成形中に順次与えることも可能で、最終的に所望のトータル歪量とする。
円弧状グリーン体を熱間塑性加工する場合において、ダイスの形状を最適化すると、円弧状グリーン体を円周方向に圧縮すると同時に、ラジアル方向の厚さを増大させることができる。その結果、円弧状グリーン体から湾曲形状の異方性磁石を製造することができる。
なお、熱間で円弧状グリーン体を塑性変形させると、結晶粒周りの低融点粒界相が液化し、結晶粒の回転・移動が可能となる。また、円弧状グリーン体を異方性磁石に塑性変形させる場合、円弧状グリーン体の円周方向に圧縮応力を印加すると同時に、ラジアル方向と長手方向に引張応力を印加する。これにより、異方性磁石の磁化容易軸は、主として円周方向に配向する。歪は、成形中に順次与えることも可能で、最終的に所望のトータル歪量とする。
【0035】
次に、必要に応じて、断面が湾曲形状の磁石から不要部分を除去する。円弧状グリーン体を異方性磁石に塑性加工した後、異方性磁石から不要部分を研削除去すると、Ｓ極磁石２６２およびＮ極磁石２６４として用いることができる着磁前の磁石を得ることができる。
【0036】
そして、空芯着磁によって、Ｓ極として機能するようにＳ極磁石２６２を着磁し、同様にＮ極として機能するようにＮ極磁石２６４を着磁する。
【0037】
結合部２６６は軟磁性材からなる。
結合部２６６を構成する軟磁性材として、Ｆｅ－Ｓｉ、鉄、パーマロイ、パーメンジュール等が挙げられる。
結合部２６６を構成する軟磁性材として、Ｆｅ－Ｓｉ、鉄、パーマロイ、パーメンジュール等が挙げられる。
【0038】
Ｓ極磁石２６２と、結合部２６６と、Ｎ極磁石２６４とを結合する方法は特に限定されず、例えば、磁気による吸着や、接着剤による接着によって、これらを結合することができる。
【0039】
磁石連結体２６における結合部２６６の体積比率が４０～７０％であることが好ましく、５０％～６０％であることが好ましい。この場合、単位磁石量あたりの定格出力が高まる。
【0040】
本発明のモータジェネレータ１が有するアウターステータ３について説明する。
アウターステータ３は、複数のティース３２を有する。図１に示す態様においてアウターステータ３は１２個のティース３２を有する。
アウターステータ３は、複数のティース３２を有する。図１に示す態様においてアウターステータ３は１２個のティース３２を有する。
【0041】
ティース３２は電機子コイルの鉄心となる。
また、アウターステータ３において複数のティース３２は放射線状に配置されている。
また、アウターステータ３において複数のティース３２は放射線状に配置されている。
【0042】
ティース３２の周囲には、図示しないコイルが巻き付けられている。コイルの巻き方には分布巻きと集中巻きがある。
コイルはインナーロータ２に対して回転磁界を作用させることができ、また、インナーロータ２の回転に伴う磁束の変化を電流として取り出す。
コイルはインナーロータ２に対して回転磁界を作用させることができ、また、インナーロータ２の回転に伴う磁束の変化を電流として取り出す。
【0043】
本発明の磁石連結体はＳ極磁石とＮ極磁石とによって軟磁性材からなる結合部を挟んだ態様である。そのため、本発明の磁石連結体は磁石に内包する磁気モーメントを漏れなく外部へ放出することができる。特に、磁気回路の磁路と磁石配向が一致した場合、所望の磁気回路内部で大きな磁束を発生させることができる。
さらに、本発明の磁石連結体において、磁化容易軸が円弧状に、かつ、同心円状に配向している場合、ステータからの磁力線の形状に合わせて磁化容易軸の配向方向の曲率半径を最適化し、ステータからの磁力線の形状と磁化容易軸の配向方向がほぼ一致するように極異方磁石をロータに設置すると、ステータ／ロータ間に発生するマグネットトルクを大きくすることができる。
さらに、本発明の磁石連結体において、磁化容易軸が円弧状に、かつ、同心円状に配向している場合、ステータからの磁力線の形状に合わせて磁化容易軸の配向方向の曲率半径を最適化し、ステータからの磁力線の形状と磁化容易軸の配向方向がほぼ一致するように極異方磁石をロータに設置すると、ステータ／ロータ間に発生するマグネットトルクを大きくすることができる。
【0044】
本発明のモータジェネレータは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する電力機器（狭義の「モータ」）、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する電力機器（ジェネレータ）、モータとジェネレータの双方の機能を持つ電力機器（モータジェネレータ）のいずれとしても、用いることができる。
【0045】
本発明のロータは本発明のモータジェネレータにおけるインナーロータとして用いられることが好ましいが、その他にも駆動モータとして用いることができる。
【実施例0046】
本発明について実施例を挙げて説明する。
初めに、図２（ａ）に示した、円筒の一部を、その円筒の軸線と平行な方向で切り取った形状の磁石連結体であって、結合部の存在比率が異なる磁石連結体を複数、作成した。
具体的には、図３に示すような、軸線ωを示す点を中心とし、結合部の外周をａ度、内周をｂ度としたときに、ａ度およびｂ度を５～７５度の範囲で５度刻みで変化させた複数の磁石連結体を作成した。このとき、磁石連結体における結合部の体積比率は６．９～９０．３％の範囲内で変化することになる。
初めに、図２（ａ）に示した、円筒の一部を、その円筒の軸線と平行な方向で切り取った形状の磁石連結体であって、結合部の存在比率が異なる磁石連結体を複数、作成した。
具体的には、図３に示すような、軸線ωを示す点を中心とし、結合部の外周をａ度、内周をｂ度としたときに、ａ度およびｂ度を５～７５度の範囲で５度刻みで変化させた複数の磁石連結体を作成した。このとき、磁石連結体における結合部の体積比率は６．９～９０．３％の範囲内で変化することになる。
【0047】
次に、各々の磁石連結体を回転部材の外周側にｎ個、配置した、図１に示す永久磁石型モータジェネレータを作成した。
そして、駆動モータに取付けた永久磁石形モータジェネレータを駆動させ、一定電流条件におけるトルクを測定し、回転数に相関する誘起電圧を測定し、測定した誘起電圧より誘起電圧定数を算出し、誘起電圧定数から定電圧条件における定格回転数を算出した後、測定トルクと定格回転数から定格出力を算出した。
結果を図４に示す。
図４の横軸（Ｘ軸）は磁石連結体における結合部の体積比率を意味する。
図４から、磁石連結体における結合部の体積比率が概ね７０％以下であると、定格出力が高く、概ね７０％を超えると急激に低下することが分かった。
そして、駆動モータに取付けた永久磁石形モータジェネレータを駆動させ、一定電流条件におけるトルクを測定し、回転数に相関する誘起電圧を測定し、測定した誘起電圧より誘起電圧定数を算出し、誘起電圧定数から定電圧条件における定格回転数を算出した後、測定トルクと定格回転数から定格出力を算出した。
結果を図４に示す。
図４の横軸（Ｘ軸）は磁石連結体における結合部の体積比率を意味する。
図４から、磁石連結体における結合部の体積比率が概ね７０％以下であると、定格出力が高く、概ね７０％を超えると急激に低下することが分かった。
【符号の説明】
【0048】
１ 本発明の永久磁石型モータジェネレータ
２ ロータ（インナーロータ）
３ アウターステータ
２２ シャフト
２４ 回転部材
２６ 本発明の磁石連結体
３２ ティース
２６２ Ｓ極磁石
２６４ Ｎ極磁石
２６６ 結合部
２ ロータ（インナーロータ）
３ アウターステータ
２２ シャフト
２４ 回転部材
２６ 本発明の磁石連結体
３２ ティース
２６２ Ｓ極磁石
２６４ Ｎ極磁石
２６６ 結合部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
