CN102906979A - 配置于旋转电机的永磁铁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配置于旋转电机的永磁铁及其制造方法。该配置于旋转电机的永磁铁的制造方法包括以下工序：在永磁铁的要切断分割的部位形成比切断用切割槽浅且宽度比切割槽的宽度宽的凹槽；在凹槽形成工序中形成的凹槽的槽底形成永磁铁的切断用切割槽；沿着切割槽对永磁铁进行切断分割而形成磁片。

Description

配置于旋转电机的永磁铁及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种配置于电动机、发电动机这样的旋转电机的永磁铁及其制造方法。

背景技术

以往，将嵌入于旋转电机的转子铁芯的永磁铁切断来将永磁铁分割以减小永磁铁的表面积，从而使由于所作用的磁场的变动而产生的涡电流减小，抑制永磁铁伴随涡电流而发热，防止不可逆的热减磁。

在JP2009－142081A中，向具有转子槽的内空尺寸和内空形状并填充有树脂的容器内插入预先设有作为切断的基准的缺口的永磁铁，并在容器内将永磁铁切断成磁片，在切断的同时使树脂渗透到磁片之间。

然而，如JP2009－142081A所述，在将作为切断的标准的缺口设于永磁铁的情况下，缺口的深度越深并且缺口的顶端的顶尖越尖，则切断面的平面度越变高，从这方面考虑，利用激光束进行槽加工较为理想。然而，在利用激光束进行槽加工的过程中，与缺口的体积大小相应的毛刺从磁铁表面突出而附着于缺口的缘部分。由于上述毛刺从磁片的表面突出，因此阻碍各个磁片彼此对齐排列在同一个面上，使各个切断面之间产生错位。因此，在进行切断的同时使树脂渗透到磁片之间的情况下，有可能导致磁片彼此在因毛刺而产生了错位的状态被树脂互相结合，永磁铁的耐热性能变差，电动机的输出性能降低。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种适于使磁片以不会错位地彼此对齐排列的方式结合而成的、配置于旋转电机的转子铁芯的永磁铁及其制造方法。

为了达成上述目的，本发明的特征在于，包括以下工序：在永磁铁的要切断分割的部位形成比切断用的切割槽浅并且宽度比切割槽的宽度宽的凹槽；在上述凹槽形成工序中所形成的凹槽的槽底形成永磁铁的切断用切割槽；沿着上述切割槽对永磁铁进行切断分割而形成磁片。

在说明书的以下的记载中说明本发明的详细内容和其他特征、优点，并在附图中示出。

附图说明

图1A是表示应用了本发明的一实施方式的永磁铁的旋转电机的概略结构的主视图。

图1B是图1A的Ⅰ－Ⅰ剖视图。

图2是永磁铁的立体图。

图3A是表示永磁铁的制造过程的立体图。

图3B是图3A的主要部分的剖视图。

图4是接着图3表示永磁铁的制造过程的永磁铁的主要部分的剖视图。

图5是接着图4表示永磁铁的制造过程的永磁铁的主要部分的剖视图。

图6是接着图5表示永磁铁的制造过程的永磁铁的立体图。

图7是进行切断之前的永磁铁的主要部分的详细剖视图。

图8是表示永磁铁的进行切断时的状态的剖视图。

图9是表示将磁片彼此接合起来的状态的永磁铁的主要部分剖视图。

图10是说明切断面的平面度的说明图。

具体实施方式

以下，根据图1－图10所示的一实施方式说明本发明的配置于旋转电机的转子铁芯的永磁铁及其制造方法。

在图1中，永磁铁嵌入型旋转电机A（以下，简称作“旋转电机A”）由构成未图示的壳体的一部分的圆环形的定子10和与该定子10同轴配置的圆柱形的转子20构成。

定子10构成为包括定子铁芯11和多个线圈12。在定子铁芯11中，在以轴心Ｏ为中心的同一个圆周上以相等角度间隔形成有槽13。多个线圈12被容纳设置在形成于定子铁芯11的槽13内。

转子20构成为包括转子铁芯21、与转子铁芯21一体地旋转的旋转轴23以及多个永磁铁30而构成。在转子铁芯21上，在以轴心Ｏ为中心的同一个圆周上以相等角度间隔形成有槽22。多个永磁铁30被容纳设置在形成于转子铁芯21的槽22内。

如图2所示，容纳设置在槽22内的永磁铁30构成为通过利用树脂将多个磁片31的切断面彼此粘接而彼此对齐排列成一列的磁片31的集合体，该多个磁片31是通过切断分割永磁铁30而成的。所使用的树脂是具有例如200℃左右的耐热性能的树脂，使相邻的磁片31彼此之间电绝缘。由此，由于所作用的磁场的变动而产生的涡电流因停留在各个磁片31内而减小，因此能够抑制永磁铁30伴随涡电流而发热，能够防止不可逆的热减磁。

为了将永磁铁30切断分割成多个磁片31，在永磁铁30的将被切断的部位预先形成切割槽是有效的。切割槽距表面的深度越深，并且切割槽的顶端的顶尖越尖，进行切断时的切断面的平面度越高。

此外，作为形成切割槽的方法，有在永磁铁30的成形工序中利用设于永磁铁30的成形模具的槽形成用突条来形成切割槽的方法、利用切块机等进行机械加工的方法以及利用激光束照射的方法等。

在永磁铁30的成形工序中利用设于永磁铁30的成形模具的槽形成用突条来设置切割槽的方法中，设于永磁铁30的切割槽的深度和使顶端的顶尖变尖的程度存在极限。因此，切断为磁片31时的切断面的平面度较低。

在利用切块机等进行机械加工的方法中，若使磨石的顶端形状变尖，则能够使切割槽的深度变深且能够使切割槽的顶尖变尖。但是若磨石顶端较细且较深，则磨石刚性降低，磨损较快，运行成本变高。因此，也在该方法中，切割槽的深度和顶端的顶尖变尖的程度也存在极限。因此，切断为磁片31时的切断面的平面度较低。

在利用激光束照射的方法中，在能够使切割槽的顶端的顶尖变尖并抑制切割槽的深度的情况下，所使用的设备廉价，也能够使运行成本廉价。另外，为了增大切割槽的深度，只要增大激光束输出功率即可，但是与激光束输出功率成正比，电力消费增大，而且使用设备也变贵。另外，在利用激光束照射的方法中，与设于磁铁表面的槽的体积相应地、即熔融为切割槽的区域的材料被推移并堆积到切割槽的两侧。由于堆积的材料而最终在切割槽的两侧的磁铁表面产生毛刺。

在此，在本实施方式中，提供利用激光束照射的方法形成上述切割槽、并且不使生成在切割槽的两侧的毛刺从磁铁表面突出的、永磁铁30的制造方法。

图3－图6是表示本实施方式的永磁铁30的制造工序的图。首先，形成永磁铁30（图3），该永磁铁30形成有凹槽32，通过对凹槽32进行激光束照射而形成切割槽33（图4）。接着，利用外力沿着切割槽33进行切断（图5），利用树脂将切断面彼此粘接（图6），从而形成被嵌入于旋转电机的转子铁芯21的永磁铁30。以下，详细叙述各个工序。

如图3所示，在加工有切割槽33之前的永磁铁30上，在用于形成切割槽33的部位预先形成有例如梯形槽32A来作为凹槽32。该凹槽32在永磁铁30的一个面的、将要被切断分割成多个磁片31的、例如在长度方向上等间隔排列的多个部位沿着永磁铁30的宽度方向形成。通过将梯形槽形成用突起设于成形模具的模腔面，能够在利用成形模具进行永磁铁30的烧结成型时同时形成凹槽32。在该情况下，由于设于成形模具的模腔面的梯形槽形成用突起没有尖的部分，因此能够在烧结成形的永磁铁30上稳定且廉价地形成梯形槽32A。

另外，作为梯形槽32A的另一成形方法，还能够利用切块机对烧结成形的永磁铁30进行磨削而成形。在利用切块机进行成形的情况下，由于磨石的截面形状呈梯形，而不是尖锐的形状，因此也能够抑制磨石的磨损，能够降低运行成本。

梯形槽32A的深度根据利用激光束加工在槽底32B形成切割槽33时所需的深度尺寸和被推移的熔融材料的量、即毛刺34的高度尺寸来确定。例如，如图7所示，若将利用激光束加工形成的切割槽33的宽度设为“Aμm”，并将切割槽33的深度设为“2×Aμm”，则被激光束推移而堆积的毛刺34的高度大概成为“Aμm”。因此，通过将应形成的梯形槽32A的深度设定为比堆积的毛刺34的高度“Aμm”大的尺寸，能够防止毛刺34的顶端从永磁铁30的表面突出。在此，考虑毛刺34的高度的偏差，例如，在毛刺34的高度的标准值为“Aμm”、且其偏差为“±20μm”的情况下，能够将应形成的梯形槽32A的深度设定为“A＋20μm”。

另外，梯形槽32A的宽度根据在利用激光束加工形成的切割槽33的宽度尺寸上加上利用激光束加工形成在切割槽33的两侧的毛刺34的宽度尺寸而得到的尺寸来确定。例如，在将切割槽33的宽度尺寸设为“Aμm”、并将毛刺34的宽度尺寸设为“2Aμm”的情况下，应形成的梯形槽32A的宽度尺寸为大于将上述宽度尺寸相加而得到的尺寸“Aμm＋2Aμm＝3Aμm”的尺寸。在此，在利用激光束加工的切割槽33的位置偏差量为“±B μm”的情况下，还加上位置偏差量“2Bμm”而能够将应形成的梯形槽32A的宽度尺寸设定为“(3A＋2B)μm”。此外，利用激光束加工的切割槽33的位置偏差量根据永磁铁30的定位精度和激光束装置的光束定位精度来计算。通过如此设定，能够将切割槽33和毛刺34可靠地容纳在梯形槽32A内。

此外，在以上内容中，将梯形槽32A作为凹槽32进行了说明，但是也可以是侧壁呈圆弧状并平滑地连接槽底32B和永磁铁30表面的凹槽32。

接着，对梯形槽32A的槽底32B进行激光束照射，如图4所示，形成切割槽33。熔融在切割槽33内的材料被激光束从切割槽33吹出，作为毛刺34堆积在梯形槽32A的槽底32B的位于切割槽33的两侧的部位。如上所述，防止了该毛刺34的顶端从永磁铁30的表面突出，能够可靠地将该毛刺34容纳在梯形槽32A内。

接着，如图5和图8所示，将永磁铁30的形成有凹槽32和切割槽33的面设为下表面，以凹槽32和切割槽33位于一对支承夹具41的中央的方式将永磁铁30定位并载置在支承夹具41上。而且，使刀片42以与切割槽33的中心对位的方式抵接于永磁铁30的背面的与凹槽32和切割槽33的位置相对应的位置，而且，沿箭头方向按压刀片42而对永磁铁30进行3点弯曲，对永磁铁30进行切断分割而形成磁片31。

在该情况下，一对支承夹具41相对于刀片42的中心配置在对称位置上，刀片42配置在一对支承夹具41的中央位置，使刀片42沿一对支承夹具41的中央（中心）位置上下移动。而且，以使切割槽33的中心与刀片42的中心对齐的方式将永磁铁30载置在支承夹具41上。即，相对于刀片42的中心对切割槽33的中心进行定位，未必一定使刀片42的中心与梯形槽32A的中心一致。此外，在切割槽33的中心与梯形槽32A的中心偶然一致的情况下，并不在此限。

如图10所示，作为磁片31的切断面31A的面粗糙度的指标的平面度能够根据包括切断面31A的最凹陷的位置并与永磁铁30的长度方向正交的平面和与该平面平行并包括最突出的位置的平面之间的间隔来进行定义，该间隔越小，则判断为平面度越高，相反，该间隔越大，则判断为平面度越低。

而且，切断面31A的平面度取决于在利用刀片42和一对支承夹具41进行3点弯曲时从支承夹具41的支承面到作为发生龟裂的起点的切割槽33的顶端的位置的深度以及切割槽33的顶端R的尖锐程度、即R的大小。即，从支承夹具41的支承面到切割槽33的顶端的位置的深度越深，则切断面31A的平面度越高，该深度越浅，则切断面31A的平面度越低。另外，切割槽33的顶端R越尖锐、即R越小，则切断面31A的平面度越高，该顶端R越钝、即R越大，切断面31A的平面度越低。

另外，使刀片42的压入负载的增加速度越慢，切断面31A的平面度越高，使刀片42的压入负载的增加速度越快，平面度越低。

在本实施方式中，由于切割槽33形成于梯形槽32A的槽底32B，能够使从支承夹具41的支承面到切割槽33的顶端的位置的深度较深，能够提高切断面31A的平面度。另外，由于通过激光束照射来形成切割槽33，因此能够尖锐地形成切割槽33的顶端R，在这方面也能够提高切断面31A的平面度。

而且，将切割槽33形成于梯形槽32A的槽底32B，因此，在为了将切断面31A的平面度控制在规定范围内而将切割槽33的深度设为所需的深度时，与不设置梯形槽32A就形成切割槽33时相比，激光束照射的加工量与梯形槽32A的深度相应地变少。因此，能够减少用于形成切割槽33的激光束输出功率，能够缩短切割槽33的加工时间，并且还能够简化激光束装置等设备。同时，因激光束照射而形成在切割槽33的两侧的毛刺34的量也相对地变少，还能够降低毛刺34的高度。

接着，使切断分割而成的多个磁片31隔开间隔彼此对齐排列。在该情况下，在利用激光束照射来形成切割槽33时产生的毛刺34被容纳在凹槽32内，该毛刺34的顶端不从磁铁的表面突出，因此，即使使磁片31的任一个面朝向下方而使磁片31彼此对齐排列，也能够使各个磁片31不会浮起地彼此对齐排列。

接着，向磁片31之间供给作为粘接剂的树脂。所供给的树脂填充到磁片31的彼此相对的切断面31A之间。接着，如图6所示，通过在从永磁铁30的宽度方向压紧了对齐排列夹具50的状态下从永磁铁30的长度方向进行加压，使树脂渗透到彼此相对的切断面31A的整个区域并挤出剩余的树脂，利用粘接剂将各个磁片31的切断面31A彼此粘接起来。而且，如上所述，由于能够提高各个切断面31A的平面度，因此能够使切断面31A彼此各自的凹凸准确地匹配而高精度地接合。

根据以上所述，能够获得图2所示的一体化而成的永磁铁30。如图9所示，该永磁铁30的切断面31A彼此之间被树脂粘接起来，相邻的磁片31彼此电绝缘。因而，在将该永磁铁30组装于转子铁芯21槽22而进行使用时，使因所作用的磁场的变动而产生的涡电流停留在各个磁片31内而使涡电流减小，抑制伴随涡电流的发热，防止不可逆的热减磁。而且，利用激光束照射来形成切割槽33时所产生的毛刺34被容纳在凹槽32内，该毛刺34的顶端不会从永磁铁30的表面突出，因此不会产生因毛刺34卡挂于转子铁芯21的槽22的缘而不能组装于转子铁芯21这样的不良情况。因而，还能够防止如下的不良情况：在将永磁铁30向槽22插入时，毛刺34从永磁铁30脱落而落入旋转电机壳体内，并被咬入到旋转部分，从而产生烧伤（日文：焼き付き）。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只是表示了本发明的应用例的一部分，其主旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体构成。

本申请基于在2010年5月19日向日本国专利厅申请的日本特愿2010－115125要求优先权，并将该申请的所有内容作为参照引入到本说明书中。

Claims (4)

1.一种配置于旋转电机（A）的永磁铁（30）的制造方法，使沿着切割槽（33）对永磁铁（30）进行切断分割而形成的多个磁片（31）彼此互相对齐排列并结合起来，从而构成该永磁铁（30），其中，

该配置于旋转电机（A）的永磁铁（30）的制造方法包括以下工序：

在永磁铁（30）的要切断分割的部位形成比上述切割槽（33）浅并宽度比上述切割槽（33）的宽度宽的凹槽（32）；

在上述凹槽形成工序中所形成的凹槽（32）的槽底（32B）上形成永磁铁（30）的切断用的切割槽（33）；

沿着上述切割槽（33）对永磁铁（30）进行切断分割而形成磁片（31）。

2.根据权利要求1所述的配置于旋转电机（A）的永磁铁（30）的制造方法，其中，

上述凹槽（32）具有被形成于上述凹槽（32）的槽底（32B）的切割槽（33）的槽宽度的3倍以上的槽宽度，并且具有上述切割槽（33）的槽深度的0.5倍以上的深度。

3.根据权利要求1或2所述的配置于旋转电机（A）的永磁铁（30）的制造方法，其中，

上述凹槽（32）的截面形状为槽宽度越靠近上述槽底（32B）越窄的梯形。

4.一种配置于旋转电机（A）的永磁铁（30），使通过沿着切割槽（33）对永磁铁（30）进行切断分割而形成的多个磁片（31）彼此互相对齐排列并结合起来，从而构成该永磁铁（30），其中，

该配置于旋转电机（A）的永磁铁（30）包括位于永磁铁（30）的要切断分割的部位并比上述切割槽（33）浅且宽度比上述切割槽（33）的宽度宽的凹槽（32A）和形成于上述凹槽（32A）的槽底的永磁铁（30）的切断用切割槽（33），

沿着上述切割槽（33）进行切断分割，并且使切断面彼此粘接结合起来。

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