磁铁构造体及马达的制作方法

本申请基于并要求2017年7月26日申请的日本专利申请第2017-144601号的优先权，其全部内容通过引用包含于此。本公开涉及一种磁铁构造体及使用该磁铁构造体的马达。
背景技术：
：现有的磁铁构造体具备台板和配置于台板上的多个永久磁铁(日本特开平2001-119878号公报、美国专利7768169号说明书、美国专利8058763号说明书、美国专利申请公开2010/0194226号公报)。磁铁构造体能够装入马达。技术实现要素：但是，现有的磁铁构造体在磁铁露出于转子表面的状态下被粘接，因此，存在由马达的旋转产生的离心力造成的脱落或磁铁的腐蚀等问题。另外，具有罩的磁铁构造体是罩覆盖磁铁整体的单一结构，因此，涡流的降低不充分。本公开是鉴于这样的课题而成的，其目的在于提供一种能够使涡流降低并且将永久磁铁可靠地固定于马达上的磁铁构造体及使用该磁铁构造体的马达。为了解决上述课题，第一实施方式的磁铁构造体其特征在于，具备固定于台板上的多个永久磁铁和用于覆盖多个永久磁铁的罩结构。罩结构由多个罩构成，所述多个罩由非磁性体构成并覆盖多个永久磁铁。多个罩之间的相对位置被固定，在邻接的罩之间有间隙。通过具有罩，从而可以抑制永久磁铁的腐蚀或脱落等。另外，由于罩被罩之间的间隙分割，从而罩中的涡流减少，能够增加马达的输出。另外，通过该间隙能够抑制随着冷却效果及热膨胀的变形。在第二实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，在所述永久磁铁之间有间隙。台板(例如，铁等)因热而膨胀或收缩时，永久磁铁之间的间隙能够吸收施加于永久磁铁的应力。因此，能够抑制永久磁铁裂开或破损。进而，具有难以从台板脱落的效果。在第三实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，所述台板为磁性体。如果是磁性体，则从永久磁铁产生的磁力线能够通过台板内，因此，能够提高磁力效应。在第四实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，所述罩的数量比所述永久磁铁的数量少。在该情况下，用于固定罩的部件数量可以较少，生产率提高。特别是在台板上固定永久磁铁时，台板的强度很重要，由于固定用的部件数量越少，则台板的构造越不复杂，因此，台板的强度提高。另外，由于罩数量少，从而永久磁铁之间的间隙被罩覆盖的程度变高，永久磁铁之间的间隙不易露出。因此，水或尘埃等难以进入该间隙，可以期待永久磁铁之间的间隙部分的防腐蚀效果、防锈效果。另外，罩产生的永久磁铁之间的间隙部分的保护增强，由此能够防止永久磁铁裂开或破损。在磁铁构造体的z轴方向长度除以罩的数量得到的最小单元和磁铁构造体的z轴方向长度除以永久磁铁的数量得到的最小单元有最小公倍数的情况下，在该位置，永久磁铁的间隙有露出的可能性。在该情况下，间隙的保护功能降低，但通过确认该间隙的位置，能够确认罩的安装位置是否符合规定。进而，通过覆盖永久磁铁和永久磁铁的接合面来保持美观，具有外观品质提高的效果。另外，也可以通过适当地调节罩及永久磁铁的数量、罩及永久磁铁的z方向的长度或间隙的宽度，使永久磁铁的间隙位于从罩的间隙露出的位置。在第五实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，永久磁铁的表面由树脂覆盖。由此，磁铁表面与空气隔绝，可以防止永久磁铁的腐蚀或劣化。进而，在树脂为粘接剂时，罩和永久磁铁被固定，能够提高磁铁构造体的强度。在第六实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，在所述台板的侧面设有沿其长边方向延伸的槽，所述罩具备嵌入所述槽的弯曲部。通过在槽内嵌入弯曲部，能够防止罩从台板脱落。另外，在制成如使罩的弯曲部彼此靠近的构造时，能够将台板的槽和罩的弯曲部牢固地固定。由此，能够省略插入用于将罩相对于台板进行固定的部件(螺钉)的孔，因此，能够提高台板的强度。当将该构造与上述粘接剂组合时，能够进一步提高固定强度。在第七实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，在台板的侧面未设置用于固定罩的螺钉(外螺纹)或用于插入螺栓等固定部件的孔。由于不设置孔，可以较高地维持台板的强度。在第八实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，罩的侧面具有沿着台板的长边方向突出的突出部。通过突出部与邻接的罩抵接，能够限制罩向该长边方向的移动，从而可以确保罩之间的间隙。由此，也能够使涡流减小。优选突出部的位置不是覆盖永久磁铁的部分而是覆盖台板的部分，通过制成不与永久磁铁的上表面及侧面重叠的构造，能够有效地减小涡流。在第九实施方式的磁铁构造体中，其特征在于，台板的槽的永久磁铁侧的侧面相对于固定有永久磁铁的台板的面倾斜。通过使罩的弯曲部与槽的形状吻合，能够防止罩向固定有永久磁铁的面的方向脱落。也能够将槽的宽度向深度方向扩大。另外，也能够将槽的纵剖面构成为楔形。如以上所述，能够提高磁铁构造体的各种品质。一种具备多个上述磁铁构造体的马达，其特征在于，多个所述磁铁构造体沿着转子表面配置，具备配置于多个所述磁铁构造体的磁场的范围内的线圈。磁铁构造体的表面的极性沿着转子表面的周向彼此反转。此外，磁铁构造体本身除了上述旋转型的马达以外，也能够用于进行线性驱动的马达。根据本开示，能够提供一种能够减小涡流并且将永久磁铁可靠地固定于马达上的磁铁构造体及使用该磁铁构造体的马达。附图说明图1是将一部分磁铁构造体分解表示的立体图。图2是表示从正面观察磁铁构造体(第一实施方式)的纵剖面的图(图2(a))、侧视图(图2(b))、俯视图(图2(c))。图3是表示从正面观察磁铁构造体的纵剖面的图。图4是具备多个磁铁构造体的旋转马达的转子的正视图。图5是表示与马达的旋转轴垂直的剖面结构的图。图6是表示用图5中的四边形的虚线包围的区域的图。图7是利用马达的发电装置的框图。图8是表示具有其它构造的马达的垂直于旋转轴的剖面结构的图。图9是表示从正面观察磁铁构造体(第二实施方式)的纵剖面的图(图9(a))、侧视图(图9(b))、俯视图(图9(c))。图10是表示从正面观察磁铁构造体(第三实施方式)的纵剖面的图(图10(a))、侧视图(图10(b))、俯视图(图10(c))。图11是表示从正面观察磁铁构造体(第四实施方式)的纵剖面的图(图11(a))、侧视图(图11(b))、俯视图(图11(c))。图12是表示从正面观察磁铁构造体的纵剖面的图。图13是表示从正面观察磁铁构造体的纵剖面的图。图14是从侧面观察磁铁构造体和罩的纵剖面结构的图。图15是表示电流流向的罩的局部立体图。图16是表示电流流向的罩的局部立体图。图17是表示电流流向的罩的局部立体图。图18是表示电流流向的罩的局部立体图。图19是表示电流流向的罩的局部立体图。具体实施方式以下，对实施方式的磁铁构造体及使用该磁铁构造体的马达进行说明。对相同要素使用相同符号，省略重复的说明。图1是将一部分磁铁构造体分解表示的立体图。图2是表示从正面观察磁铁构造体(第一实施方式)的纵剖面的图(图2(a))、侧视图(图2(b))、俯视图(图2(c))。该磁铁构造体ms具备排列配置并固定于台板1上的多个永久磁铁2和用于覆盖多个永久磁铁2的罩结构3。罩结构3具备由非磁性体构成并覆盖多个永久磁铁2的多个罩3a，多个罩3a之间的相对位置被固定，在邻接的罩3a之间有间隙g。气体(空气)介于间隙g内。在该图中，将磁铁构造体ms的长边方向设为z轴方向，将磁铁构造体ms的宽度方向、即一个永久磁铁2(永磁棒)的长边方向设为y轴方向，将与这两个方向两者垂直的方向设为x轴方向。x轴方向与台板1的厚度方向一致。在图1中表示有12个永久磁铁2(永磁棒)和10个罩3a。将永久磁铁2固定于台板1上之后，罩3a沿z轴方向滑动，并覆盖永久磁铁2。通过具有罩3a来抑制永久磁铁2的腐蚀或脱落等。另一方面，通过在罩3a之间具有间隙g，能够减小罩3a中产生的涡流，马达的效率提高。另外，通过该间隙，也能够抑制伴随着热膨胀的变形。特别是，从涡流产生的抑制、散热的观点来看，优选罩3a的上表面侧开放。另外，在永久磁铁2(永磁棒)之间也具有间隙g2。气体(空气)介于间隙g2内。在台板1(例，铁等)因热而膨胀或收缩的情况下，永久磁铁2之间的间隙g2能够吸收施加于永久磁铁2的应力。因此，永久磁铁2难以从台板1脱落。永久磁铁2用粘接剂固定于台板1上。台板1也可以是磁性体。对于台板1，作为磁性体，可以使用层叠钢板(铁)、硅钢板或铁板等。另外，作为非磁性体，也可以使用不锈钢、铝或碳纤维等材料。如果为磁性体，则从永久磁铁2产生的磁力线可以通过台板1内，因此，能够提高磁特性。罩3a的数量也可以比永久磁铁2(永磁棒)的数量少。在该情况下，用于固定罩的部件数量可以较少，生产率提高。特别是，在台板1上固定永久磁铁2时，台板1的强度很重要，固定用的部件数量越少，则越不会使台板的体积减小，且越不会形成复杂的形状，因此，台板1的强度变高。在此，对罩3a和永久磁铁2的数量进行说明。图14是表示从侧面观察磁铁构造体和罩的纵剖面结构的图。在长边方向上排列有12个永久磁铁2，但由于罩3a的数量比永久磁铁2少，永久磁铁2之间的间隙g2被罩3a覆盖的程度变高，从而不易直接露出。因此，水或尘埃等难以进入该间隙g2，可以期待与间隙g2接触的部分的防腐蚀效果、防锈效果，另外，罩3a产生的永久磁铁2的间隙位置的保护提高，由此永久磁铁2裂开或破损的情况减少。在磁铁构造体的z轴方向长度除以罩3a的数量得到的最小单元和磁铁构造体的z轴方向长度除以永久磁铁2的数量得到的最小单元有最小公倍数的情况下，在该位置(图14中，g＝g(*)的位置)，间隙g2有露出的可能性。在该情况下，间隙g2的保护功能降低，但通过确认该间隙g2(g(*))的露出，能够确认罩的安装位置是否符合规定。另外，通过适当地调节罩及永久磁铁的数量、罩及永久磁铁的z方向的长度或间隙的宽度，也可以使永久磁铁的间隙位于从罩的间隙露出的位置。图3是表示从正面观察磁铁构造体的纵剖面的图。符号3a1～3a6表示罩3a的各部位。在罩3a和永久磁铁2之间具有间隙g3。在该间隙g3可以涂布粘接剂，能够将罩3a和永久磁铁2固定。该粘接剂由树脂构成，但也可以是覆盖永久磁铁2，不与罩3a接触，且不具有永久磁铁2和罩3a的粘接功能的实施方式。在任一情况下，永久磁铁的表面都由树脂覆盖。由此，磁铁表面与空气隔绝，能够防止永久磁铁的腐蚀或劣化。进而，在树脂为粘接剂的情况下，罩和永久磁铁被固定，能够提高磁铁构造体的强度。在该情况下，可以省略用于将罩3a相对于台板1进行固定的固定部件(螺钉b)，并能够提高台板1的强度。此外，在图3的构造的情况下，台板1具有螺纹孔，螺钉b(或螺栓)穿过罩3a的下方的弯曲部的孔和台板1的螺纹孔，将罩3a固定在台板1上。此外，粘接剂g4介于永久磁铁2和台板1之间的间隙，将它们牢固地固定。此外，螺钉b为外螺纹，螺纹孔具有内螺纹。螺栓为外螺纹的一种。还考虑如下方法，准备没有螺纹槽的销来代替外螺纹，准备无螺纹孔来代替螺纹孔，在将销插入孔之后，将销焊接固定在台板1上。通过将螺钉、螺栓及销等固定部件插入台板1的孔，能够将罩3a固定在台板1上。此外，不设置间隙g3，也能够在使罩3a和永久磁铁2接触的状态下使其固定。永久磁铁2是将多个永久磁铁块2b沿着y轴无间隙地配置而制成棒状的磁铁。各个永久磁铁块2b用粘接剂g4固定在台板1上。台板1从正面观察时，具有两个孔h。可以在该孔h中插入磁铁构造体的搬运用夹具。罩3a具备顶部3a1、侧面部3a2、弯曲部(3a3～3a6)。顶部3a1是与yz平面平行的板，侧面部3a2是与xz平面平行的板。另外，构成弯曲部的弯曲部上部3a3是与yz平面平行的板，构成弯曲部的弯曲部中部3a4是与xz平面平行的板，构成弯曲部的弯曲部下部3a5是与yz平面平行的板，构成弯曲部的弯曲部下摆部3a6是与xz平面平行的板。罩3a的弯曲部嵌入台板1的槽，该槽沿着z轴方向延伸。槽的宽度(x轴方向)沿着深度方向是一定的，但可以使其变化，从而使得很难将弯曲部从槽拔出。这样，在台板1的侧面设有沿着其长边方向延伸的槽，罩3a具备嵌入槽的弯曲部。通过在该槽内嵌入弯曲部，能够将罩3a相对于台板进行固定。这种情况下，也可以省略用于将罩3a相对于台板1进行固定的部件(螺钉)，并能够提高台板1的强度。当将该构造与上述粘接剂组合时，能够使固定强度进一步增加。图4是具备多个磁铁构造体的马达的转子的正视图。磁铁构造体ms以长边方向与作为旋转轴的z轴平行的方式固定于圆筒形的转子c上。例如，在周向上排列的磁铁构造体ms的数量为128个。在该图中，沿着轴向配置有两段磁铁构造体ms，共使用256个磁铁构造体ms。图5是表示垂直于马达的旋转轴的剖面结构的图。图6是表示用图5中的四边形的虚线sq包围的区域的图。在马达中，转子c固定在轴ax的周围，多个磁铁构造体ms沿着转子c的表面配置，马达具备配置于多个磁铁构造体ms的磁场的范围内的线圈10。磁铁构造体ms的表面的极性沿着转子c的周向交替反转。此外，磁铁构造体本身也能够用于进行线性驱动的马达。图7是利用了马达的发电装置的框图。具体而言，对适用于风力发电机的一例进行说明。风力发电机具备多个叶片20，受到流体f(风)的作用在轮毂21的周围旋转。轮毂21的旋转通过变速机22(加速器)放大，使上述的马达23的轴ax旋转。叶片也可以构成涡轮，流体f也可以为液体。图8是表示具有其它构造的马达的与旋转轴垂直的剖面结构的图。磁铁构造体ms由沿着转子c的槽s的深度方向堆积的多个长方体状的永久磁铁构成。永久磁铁由稀土类烧结磁铁构成，例如，优选为r-t-b系烧结磁铁。r-t-b系烧结磁铁具有由r2t14b结晶构成的粒子(晶粒)及晶界。r-t-b系烧结磁铁中的r表示稀土元素的至少一种。稀土元素是指属于长周期型周期表的第iiib族的sc和y和镧系元素。在镧系元素中，例如，包含la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu等。r-t-b系烧结磁铁中的t表示fe或fe及co。进而，也可以包含选自其它过渡金属元素中的一种以上。r-t-b系烧结磁铁中的b表示硼(b)或者硼(b)及碳(c)。本实施方式的r-t-b系烧结磁铁也可以包含cu或al等。通过添加这些元素，可以实现高矫顽力化、高耐腐蚀性化或温度特性的改善。进而，本实施方式的r-t-b系烧结磁铁也可以包含dy、tb或这两者作为重稀土元素。重稀土元素也可以包含于晶粒及晶界中。在晶粒中实质上不包含重稀土元素的情况下，优选重稀土元素包含在晶界中。晶界中的重稀土元素的浓度优选比晶粒中的浓度高。本实施方式的r-t-b系烧结磁铁也可以是晶界扩散有重稀土元素的r-t-b系烧结磁铁。晶界扩散有重稀土元素的r-t-b系烧结磁铁与没有进行晶界扩散的r-t-b系烧结磁铁相比，能够以更少量的重稀土元素使剩余磁通密度及矫顽力提高。另外，永久磁铁的尺寸都设计成相同的尺寸，例如，长边长度为3～70mm的范围、短边长度为3～30mm的范围、高度为3～70mm的范围。作为一例，永久磁铁全部长边长度为21mm、短边长度为4mm、高度为6mm。根据需要，也可以对永久磁铁实施规定的抛光处理(例如滚筒抛光等)并进行倒角。另外，多个永久磁铁都在同一方向被磁化，并在与短边方向平行的方向被磁化。图9是表示从正面观察磁铁构造体(第二实施方式)的纵剖面的图(图9(a))、侧视图(图9(b))、俯视图(图9(c))。第二实施方式是从第一实施方式除去了螺钉b和螺纹孔的结构，另外，是改变了罩3a的形状的结构。其它的结构及应用如上所述。即，在台板1的侧面没有设置用于固定罩3a的螺纹孔。通过省略螺钉，也可以维持台板1的强度较高。罩3a的侧面具有沿着台板1的长边方向(z轴方向)突出的突出部p。通过突出部p与邻接的罩3a抵接，从而能够限制罩3a在长边方向上的移动，可以确保罩3a之间的间隙。由此，能够使涡流减小。图9中表示将图3中的罩3a的弯曲部下摆部3a6的部分向z轴方向延长的结构。从图3中去掉螺钉及螺纹孔的剖面结构示于图12中。图10是表示从正面观察磁铁构造体(第三实施方式)的纵剖面的图(图10(a))、侧视图(图10(b))、俯视图(图10(c))。第三实施方式与第二实施方式相比，仅罩3a的侧面形状不同，其它的结构及应用如上所述。罩3a具有沿着台板1的长边方向(z轴方向)突出的突出部p，突出部p与邻接的罩3a抵接，由此能够限制罩3a在长边方向上的移动，可以确保罩3a之间的间隙。由此，能够使涡流减小。在图10中表示将图3中的罩3a的弯曲部中部3a4的部分向z轴方向延长的结构。从图3中去掉螺钉及螺纹孔的剖面结构与第二实施方式相同，示于图12中。图11是表示从正面观察磁铁构造体(第四实施方式)的纵剖面的图(图11(a))、侧视图(图11(b))、俯视图(图11(c))。第四实施方式与第二实施方式相比，仅罩3a的侧面形状不同，其它的结构及应用如上所述。罩3a具有沿着台板1的长边方向(z轴方向)突出的突出部p，突出部p与邻接的罩3a抵接，由此能够限制罩3a在长边方向上的移动，可以确保罩3a之间的间隙。由此，能够使涡流减小。在图11中表示将图3中的罩3a的侧面部3a2的部分向z轴方向延长的结构。从图3中去掉螺钉及螺纹孔的剖面结构与第二及第三实施方式相同，示于图12中。此外，在上述的任一结构中，罩3a的弯曲部的形状都可以进行各种变形。图13是表示从正面观察磁铁构造体的纵剖面的图，表示将罩3a的弯曲部的形状进行了变形的例子。在图13中，构成弯曲部的弯曲部上部3a3的形状与图12(图3)不同。弯曲部上部3a3随着向深度方向前进，宽度(x轴方向长)变大，形成楔形的形状。此外，台板1的槽的形状与弯曲部相同。即，在该磁铁构造体中，台板1的槽的宽度具备在槽的深度方向的较浅位置的第一宽度(x轴方向宽度)和在槽的深度方向的较深位置的第二宽度(x轴方向宽度)，第一宽度比第二宽度小。换而言之，台板1的槽的永久磁铁2侧的侧面(弯曲部上部3a3)相对于固定有永久磁铁2的台板1的面(粘接剂g4的面)倾斜，此时，位于较深位置的第二宽度较宽，位于较浅位置的第一宽度较窄，因此，在上述的弯曲部嵌入槽内的情况下，难以脱落。槽的纵剖面也能够构成楔形。图15是表示电流流向的罩的局部立体图。将该罩设为模型(a)。在模型(a)的构造的情况下，涡流损耗最高，涡流损耗的变动幅度也大。在图15～图19中，用小箭头表示电流的流动方向。图15表示将上述的多个罩3a一体化的情况，总之，罩未被分割。在该情况下，许多感应电流(涡流)流过罩的顶面(yz面)。图16是表示电流流向的罩的局部立体图。将该罩设为模型(b)。图16与图15的罩相比，仅使邻接的罩3a的顶面(yz面)间隔开1mm左右。侧面(xz面)未被分割。通过该间隔，跨越邻接的罩3a的顶面的涡流不会流动，但在侧面依然流动有涡流。图17是表示电流流向的罩的局部立体图。将该罩设为模型(c)。图17与图16的罩相比，使邻接的罩3a的一部分侧面(xz面)(从图3中的侧面部3a2的顶部到中央部附近)间隔开1mm左右。当然，跨越间隔部的涡流不会流动。图18是表示电流流向的罩的局部立体图。将该罩设为模型(d)。图18与图17的罩相比，使邻接的罩3a的一部分侧面(xz面)(从图3中的侧面部3a2的顶部到底部)间隔开1mm左右。当然，跨过间隔部的涡流不会流动。图19是表示电流流向的罩的局部立体图。将该罩设为模型(e)。图19与图18的罩相比，使邻接的罩3a的所有侧面(xz面)(图3中的侧面部3a2、弯曲部(3a3～3a6))间隔开1mm左右。当然，跨过间隔部的涡流不会流动。表1是表示涡流的损耗(w)和比率(％)的表。在该表中，示出使用了上述的模型(a)～(e)的罩的情况下的数据。[表1](a)(b)(c)(d)(e)损耗[w]119.537.836.135.133.7比率[％]100.031.630.229.428.2模型(a)的损耗为119.5w。将这时的比率设为100％，如果将各模型(b)～(e)的损耗标准化，则分别为31.6％、30.2％、29.4％、28.2％。当前第1页12