JP2012050179A - ハルバッハ配列磁石、その製造方法、及びハルバッハ配列磁石を備えた回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機及びハルバッハ配列磁石の製造工数を低減することができるハルバッハ配列磁石、その製造方法、及びハルバッハ配列磁石を備えた回転電機を提供する。
【解決手段】ハルバッハ配列磁石の製造方法は、リング状の空間に径方向に着磁された複数の第１磁石１０を所定の間隔で配置して、第１磁石１０によって周方向の壁面が形成される複数の第２キャビティ５４を形成する第２磁石用キャビティ形成工程と、第２キャビティ５４に磁石製造用の溶融樹脂を充填する第２磁石充填工程と、第２キャビティ５４に充填された溶融樹脂を、第２キャビティ５４の近傍に配置された第２着磁部５３によって周方向に着磁する第２磁石着磁工程と、第１磁石１０及び第２磁石をリング状の空間から取り出す取り出し工程とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、ハルバッハ配列磁石、その製造方法、及びハルバッハ配列磁石を備えた回転電機に関するものである。

従来、例えば特許文献１に記載されるように、ロータコアの外周にハルバッハ配列された磁石が設けられた回転電機が知られている。ハルバッハ配列された磁石では、径方向に着磁された複数の主磁石と、周方向に着磁された複数の補助磁石とが周方向に交互に配置されている。特許文献１の回転電機では、ロータコアの外周面に、主磁石と補助磁石とを個々に接着剤等で固定することによりハルバッハ配列磁石を形成するようにしている。

特開２００７−１４１１０号公報

特許文献１に記載の回転電機では、ロータコアの外周面に複数の主磁石と複数の補助磁石とを個々に接着剤で固定しているため、回転電機の製造工数が大きい。なお、複数の主磁石と複数の補助磁石とを予めリング状に接合してハルバッハ配列磁石を製造しておき、回転電機に取り付けることも考えられる。しかしながら、この場合でも、主磁石と補助磁石とを接着剤などで接合する工程が必要となるため、ハルバッハ配列磁石の製造工数が大きくなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機及びハルバッハ配列磁石の製造工数を低減することができるハルバッハ配列磁石、その製造方法、及びハルバッハ配列磁石を備えた回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配列されてリング状をなし、前記第１磁石が径方向及び周方向のうちの一方である第１方向に着磁され、前記第２磁石が径方向及び周方向のうちの他方である第２方向に着磁されているハルバッハ配列磁石を製造する方法であって、リング状の空間に前記複数の第１磁石を着磁方向が前記第１方向となるように所定の間隔で配置し、前記複数の第１磁石によって周方向の壁面が構成される複数の第２磁石用キャビティを形成する第２磁石用キャビティ形成工程と、前記第２磁石用キャビティに、溶融した磁石製造用の材料を充填する第２磁石充填工程と、前記第２磁石用キャビティに充填された磁石製造用の材料を、前記第２磁石用キャビティの近傍に配置された第２磁石用着磁部によって前記第２方向に着磁する第２磁石着磁工程と、前記第１磁石と前記第２磁石とを一体化したリング状の磁石を前記リング状の空間から取り出す取り出し工程とを備える。

上記構成では、第２磁石用キャビティの周方向の壁面が、第１方向に着磁された第１磁石で構成される。そのため、第２磁石用の材料が固化して第２方向に着磁されれば、第２磁石の周方向の端部が第１磁石と密着して一体化し、第１方向に着磁された第１磁石と第２方向に着磁された第２磁石とが一体成形されたリング状の磁石を製造することができる。したがって、回転電機の回転子や固定子にハルバッハ配列磁石を組み付ける場合や、ハルバッハ配列磁石を製造する場合において、個々の第１磁石と第２磁石とを接着剤などで接合する必要がない。このようにして、ハルバッハ配列磁石及び回転電機の製造工数を低減することができる。

また、第２磁石を着磁するのに先だって、第１磁石が既に第１方向に着磁されているため、第２磁石用着磁部は、第１磁石の着磁に影響を及ぼすことがない。したがって、第１磁石及び第２磁石のそれぞれを適切に着磁することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の非充填部と周方向に交互に配列されることで略リング状をなす複数の第１磁石用キャビティに、溶融した磁石製造用の材料を充填する第１磁石充填工程と、前記第１磁石用キャビティに充填された磁石製造用の材料を、前記第１磁石用キャビティの近傍に配置された第１磁石用着磁部によって前記第１方向に着磁する第１磁石着磁工程とを備え、前記第２磁石用キャビティ形成工程では、前記第１磁石を前記非充填部に対して前記リングの軸方向に変位させることで、前記各非充填部に対して前記軸方向に位置する前記第２磁石用キャビティの周方向の壁面を前記第１磁石で構成する。

上記構成によれば、第１磁石用着磁部によって、第１磁石用キャビティに充填した磁石製造用の材料を第１方向に着磁することで、複数の第１磁石を一括して生成することができる。そして、生成された第１磁石を非充填部に対して変位させるといった簡素な方法で第２磁石用キャビティの壁面を第１磁石で構成することができる。また、複数の第１磁石を一括して生成した後に、第１磁石を非充填部に対して変位させて第２磁石用キャビティを形成し、次いで複数の第２磁石を一括して生成するといった三段階の製造工程でハルバッハ配列磁石を一体成形することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２磁石充填工程に先立って、作製した前記第１磁石に対して前記第１磁石用着磁部を前記軸方向に変位させる。

上記構成では、第２磁石用キャビティに溶融材料が充填される際には、第１磁石用着磁部が第２磁石用キャビティから離れた位置に変位している。したがって、第１磁石用着磁部が第２磁石用キャビティに充填される磁石製造用の材料の着磁に影響を及ぼすことを抑制することができる。このようにして、第２磁石用キャビティに充填される磁石製造用の材料を、第２磁石用着磁部によってより適切に第２方向に着磁することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の一方は、対応する前記キャビティを挟むように前記キャビティの径方向に配置される一対の磁石で構成され、該一対の磁石は、前記キャビティを挟んで異なる磁極同士が対面するように配置される。

上記構成では、第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の一方により着磁される磁石は、径方向に着磁される。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか１項に記載の発明において、前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の他方は、対応する前記キャビティの周方向の各端部において、前記キャビティを挟むように前記キャビティの径方向に配置される一対の磁石で構成され、該一対の磁石は、前記キャビティを挟んで同じ磁極同士が対面するように配置されるとともに、前記周方向の各端部において前記一対の磁石が対面する磁極が異なる。

上記構成では、第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の他方により着磁される磁石は、周方向に着磁される。
請求項２〜５の何れか１項に記載の発明は、具体的には、請求項６に記載の発明によるように、前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の少なくとも一方は、ネオジマグネットで構成されるといった態様を採用することができる。

請求項７に記載の発明は、ハルバッハ配列磁石であり、径方向に着磁された複数の主磁石と周方向に着磁された複数の補助磁石とが周方向に交互に配列されてリング状をなし、前記複数の主磁石と前記複数の補助磁石とは、磁石製造用の材料を一体成形してなる。

上記構成によれば、ハルバッハ配列磁石が一体成形されているため、ハルバッハ配列磁石を製造するにあたり、第１磁石と第２磁石との境界を接着剤などで接合する必要がない。

請求項８に記載の発明は、回転電機であり、請求項７のハルバッハ配列磁石を回転子又は固定子に備えてなる。
この回転電機では、回転子や固定子にハルバッハ配列磁石を組み付けるにあたって、個々の第１磁石と第２磁石とを接着剤などで取り付けることが不要となり、組み付け工数を低減することができる。

本発明によれば、ハルバッハ配列磁石を一体成形することができるため、回転電機及びハルバッハ配列磁石の製造工数を低減することができる。

本実施形態に係るハルバッハ配列磁石を備えた回転電機の模式図。 ハルバッハ配列磁石を成形するための固定型と、固定型に取り付けられる樹脂注入部材とにおいて、一部を切断した状態を示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は、ハルバッハ配列磁石を成形するための可動型において、一部を切断した状態を示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は、図３（ａ）及び（ｂ）に対応する可動型の横断面図。 可動型に固定型を取り付けた状態を示す斜視図。 第１磁石充填工程及び第１磁石着磁工程における固定型と可動型とを示す斜視図。 第１磁石と第１磁石に接続された樹脂とを切断する工程における固定型と可動型とを示す斜視図。 第２磁石用キャビティ形成工程における固定型と可動型とを示す斜視図。 第２磁石充填工程及び第２磁石着磁工程における固定型と可動型とを示す斜視図。 第２磁石と第２磁石に接続された樹脂とを切断する工程における固定型と可動型とを示す斜視図。 取り出し工程における可動型を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１は、固定子２と回転子３とを備えている。
固定子２は、略円筒状に形成されたステータコア４と、ステータコア４の内側に放射状に形成された複数（本実施形態では１２個）のティース５と、これらティース５に巻回された巻線６とを備えている。この巻線６は、図示しない電源装置に接続されている。巻線６は、電源装置から電源が供給されると、回転子３を回転させるための回転磁界を発生させるように構成されている。

回転子３は、固定子２の内側に回転可能に支持されている。回転子３は、回転軸７と、該回転軸７を中心に固定子２に対して回転可能に設けられたロータコア８と、ロータコア８の外周に設けられるハルバッハ配列磁石９とを備えている。

ハルバッハ配列磁石９は、複数（本実施形態では６個）の第１磁石１０と、複数（本実施形態では６個）の第２磁石１１とを備えて構成されている。ハルバッハ配列磁石９は、磁石製造用の樹脂が着磁されて一体成形されており、内径がロータコア８の外形と略同じ大きさの円筒状に形成されている。なお、磁石製造用の樹脂とは、樹脂内に粉末状の磁性体を混在させたものである。ハルバッハ配列磁石９の内周面は、ロータコア８の外周面に接着剤等により固定されている。

ハルバッハ配列磁石９では、第１磁石１０と第２磁石１１とが周方向に交互に配置されている。第１磁石１０間には、第２磁石１１が１つずつ配置されている。また、隣接する第１磁石１０と第２磁石１１との境目は、径方向と一致している。

第１磁石１０は、ハルバッハ配列磁石９の径方向に着磁されており主磁石を構成している。第２磁石１１は、ハルバッハ配列磁石９の周方向に着磁されており、補助磁石を構成している。なお、図１においては、第１磁石１０及び第２磁石１１の着磁方向（Ｎ極側からＳ極に向かう方向）を矢印にて図示している。

上記したように、ハルバッハ配列磁石９は、磁石製造用の樹脂が着磁されて一体成形されている。以下に、このハルバッハ配列磁石９の製造方法について説明する。
まず、ハルバッハ配列磁石９を成形するために用いられる型について、図２〜図４を参照して説明する。ハルバッハ配列磁石９の製造にあたっては、図２に示す固定型２０と図３及び図４に示す可動型３０とが用いられる。

図２に示すように、固定型２０は、略円柱状の固定型本体２１を備えている。固定型本体２１には、下面に横断面形状がリング状の環状溝部２２が形成されている。この環状溝部２２には、後記するように、可動型３０の各部材が挿入される。

環状溝部２２には径方向の中央部に、厚みが薄い円筒状の樹脂通路部２３が形成されている。樹脂通路部２３の内部には、樹脂通路２４が複数（本実施形態では１２個、図２では２個）形成されている。樹脂通路２４の横断面形状は円形状であり、先端に、断面積が他の部位よりも相対的に小さい絞り２４ａが形成されている。樹脂通路２４は、固定型本体２１の上端から下端までを貫通している。

固定型本体２１の上面には断面円形の凹部２５が形成されている。この凹部２５内には、扁平な円柱状のゲートプレート２６が収容されており、ゲートプレート２６は、その軸心を中心として固定型本体２１に対して回転可能に構成されている。ゲートプレート２６の上面には、分岐溝２７が形成されている。分岐溝２７は、ゲートプレート２６の軸心を中心として放射状に分岐する複数（本実施形態では６個、図２では４個）の溝状の分岐通路２７ａを備えている。各分岐通路２７ａの先端には、分岐通路２７ａの底面からゲートプレート２６の下面に至る貫通孔２７ｂが形成されている。

固定型２０では、固定型本体２１に対してゲートプレート２６がその軸心を中心として回転することで、各分岐通路２７ａが、貫通孔２７ｂを通じて樹脂通路部２３に形成され樹脂通路２４のうちの半数の樹脂通路２４と連通し、半数の樹脂通路２４との連通が遮断される状態となる。具体的には、樹脂通路部２３に形成されるうち１２個の樹脂通路２４が１個おきに分岐通路２７ａと連通する。そして、ゲートプレートを回転させると、それまで分岐通路２７ａと連通していた樹脂通路２４は、分岐通路２７ａとの連通が遮断され、それまで分岐通路２７ａとの連通が遮断されていた樹脂通路２４は、分岐通路２７ａと連通する。

図２に示すように、固定型２０は樹脂注入部材２８が載置された状態で使用される。樹脂注入部材２８は、略円柱状に形成されており、その軸心に、樹脂注入路２９が形成されている。樹脂注入部材２８が固定型２０に載置された状態では、樹脂注入路２９が、ゲートプレート２６の軸心、すなわち分岐溝２７における各分岐通路２７ａへの分岐点に対応する。これにより、溶融樹脂が、樹脂注入路２９に注入されると、各分岐通路２７ａに分岐して流れる。

図３に示すように、可動型３０は、横断面形状が環状の支持部３１を備えている。支持部３１は、非磁性鋼で構成されている。支持部３１には、支持部３１をその軸方向に貫通する環状孔３２が形成されている。可動型３０は、支持部３１の環状孔３２を、第１キャビティ形成部４０、第１型部４６、第２キャビティ形成部５０及び第２型部５６が、図３の紙面における上下方向に変位することで、図３（ａ）に示す第１状態と、図３（ｂ）に示す第２状態とをとりうる。なお、図４（ａ）は、可動型３０の第１状態における支持部３１を通る横断面図であり、図４（ｂ）は、可動型３０の第２状態における支持部３１を通る横断面図である。

図３（ａ）に示すように、可動型３０の第１状態では、第１キャビティ形成部４０と第１型部４６とが、支持部３１の環状孔３２内に位置している。また、第１キャビティ形成部４０の上方には、第２型部５６が位置しており、第１型部４６の上方には第２キャビティ形成部５０が位置しており、第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とが同じ高さに位置している。

図４（ａ）に示すように、可動型３０は、詳細には、６個の第１キャビティ形成部４０と６個の第１型部４６とを備えている。第１キャビティ形成部４０と第１型部４６とは、周方向に交互に配置されており、第１キャビティ形成部４０と第１型部４６とが全体でリング状をなしている。第１キャビティ形成部４０と第１型部４６との横断面形状は、それぞれ、径方向に延びる２辺と、径方向の内側及び外側に位置する円弧に囲まれた形状である。このようにして、リング状をなす第１キャビティ形成部４０と第１型部４６とが、支持部３１に形成された環状孔３２内に配置されている。

図４（ａ）に示すように、第１キャビティ形成部４０では、径方向の内側に円弧状の内側縁部４１が位置し、径方向の外側に円弧状の外側縁部４２が位置している。図３（ａ）に示すように、内側縁部４１の下端と外側縁部４２の下端は、下側縁部４５により接続されている。下側縁部４５には、断面円形状のピン挿入孔４５ａが形成されており、このピン挿入孔４５ａ内には、保持ピン６０が挿入されている。内側縁部４１と外側縁部４２と下側縁部４５とは、全体で縦断面形状が「Ｕ」字状をなしており、強磁性鋼が一体成形されてなる。

図４（ａ）に示すように、第１キャビティ形成部４０において、内側縁部４１と外側縁部４２の間には、第１着磁部（第１磁石用着磁部）４３及び第１キャビティ（第１磁石用キャビティ）４４が位置している。第１着磁部４３は、ネオジマグネットからなり、円弧状の第１キャビティ４４を挟む一対の磁石で構成される。図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、第１キャビティ４４の下端は、下側縁部４５及び保持ピン６０で閉塞されている。

図４（ａ）に示すように、各第１キャビティ形成部４０において、第１キャビティ４４を挟む第１着磁部４３は、第１キャビティ４４よりも径方向の内側に位置する第１内側磁石４３ａと、径方向の外側に位置する第１外側磁石４３ｂとで構成される。第１内側磁石４３ａと第１外側磁石４３ｂとは、第１キャビティ４４を挟んで対面する側の磁極が異なっている。具体的には、複数の第１着磁部４３は、第１キャビティ４４側がＳ極となる第１内側磁石４３ａと第１キャビティ４４側がＮ極となる第１外側磁石４３ｂとの組み合わせと、第１キャビティ４４側がＮ極となる第１内側磁石４３ａと第１キャビティ４４側がＳ極となる第１外側磁石４３ｂとの組み合わせとが、周方向に交互に配置されている。これにより、後記するように、第１キャビティ４４に、樹脂製造用の溶融樹脂が充填されると、第１着磁部４３によって径方向に着磁された第１磁石１０が生成される。

第１型部４６は、径方向の内側に位置する円弧状の内側縁部４７と、径方向の外側に位置する円弧状の外側縁部４８と、その間に位置する非充填部４９とで構成される。内側縁部４７及び外側縁部４８は、強磁性鋼からなり、非充填部４９は、非磁性鋼からなる。

第１キャビティ形成部４０の第１キャビティ４４と第１型部４６の非充填部４９とは、周方向に交互に配置されて、略リング状をなしている。また、第１キャビティ形成部４０の内側縁部４１と第１型部４６の内側縁部４７とは径方向の厚みが同じであり、これらは全体で径方向の厚みが一様のリング状をなしている。また、第１キャビティ形成部４０の外側縁部４２と第１型部４６の外側縁部４８とは径方向の厚みが同じであり、これらは全体で径方向の厚みが一様のリング状をなしている。

図３（ａ）に示す状態から、第１キャビティ形成部４０と第１型部４６と第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とを、支持部３１に対して下方に変位させると、図３（ｂ）に示す第２状態となる。第２状態では、第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とが支持部３１の環状孔３２内に位置している。また、図３（ｂ）に示す状態では、第１キャビティ形成部４０が第１型部４６に対して下方に位置している。第１キャビティ形成部４０は、第１型部４６によって支持されるとともに、第１型部４６に対して所定の高さまで下がると、その変位が規制されるように構成されている。

図４（ｂ）に示すように、可動型３０は、詳細には、６個の第２キャビティ形成部５０と６個の第２型部５６とを備えている。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２キャビティ形成部５０の横断面形状は、第１型部４６と同じ大きさで同じ形状であり、第２型部５６の横断面形状は、第１キャビティ形成部４０と同じ大きさで同じ形状である。第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とは、周方向に交互に配置されており、第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とが全体でリング状をなしている。このようにして、可動型３０の第２状態では、リング状をなす第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とが、支持部３１に形成された環状孔３２内に配置されている。

図４（ｂ）に示すように、第２キャビティ形成部５０では、径方向の内側に円弧状の内側縁部５１が位置し、径方向の外側に円弧状の外側縁部５２が位置している。内側縁部５１及び外側縁部５２は、強磁性鋼で構成されている。

第２キャビティ形成部５０において、内側縁部５１と外側縁部５２との間の部位は、径方向に３分割されており、中央に円弧状の第２キャビティ（第２磁石用キャビティ）５４が形成されている。また、第２キャビティ５４と外側縁部５２との間の部位は、周方向に３分割されており、両端部に第２外側磁石５３ｂが配置されており、その間に非磁性鋼からなる外側中間部５５ｂが位置している。第２キャビティ５４と内側縁部５１との間の部位は、周方向に３分割されており、両端部に第２内側磁石５３ａが配置されており、その間に非磁性鋼からなる内側中間部５５ａが位置している。このようにして、第２内側磁石５３ａと第２外側磁石５３ｂとの一対の磁石によって、第２キャビティ５４の周方向の各端部が挟まれている。本実施形態では、第２内側磁石５３ａと第２外側磁石５３ｂとの一対の磁石が第２着磁部（第２磁石用着磁部）５３を構成しており、これらはネオジマグネットからなる。

第２着磁部５３では、第２内側磁石５３ａの第２キャビティ５４側と第２外側磁石５３ｂの第２キャビティ５４側の磁極が同じ磁極となるように構成されている。具体的には、各第２キャビティ形成部５０は、上記したように、周方向の両端部に位置する２つの第２着磁部５３を備えている。そして、２つの第２着磁部５３のうちの一方は、第２キャビティ５４側がＳ極となる第２内側磁石５３ａと、第２キャビティ５４側がＳ極となる第２外側磁石５３ｂで構成される。また、２つの第２着磁部５３のうちの他方は、第２キャビティ５４側がＮ極となる第２内側磁石５３ａと、第２キャビティ５４側がＮ極となる第２外側磁石５３ｂで構成される。これにより、後記するように、第２キャビティ５４に、磁石製造用の溶融磁石が充填されると、２つの第２着磁部５３によって、周方向に着磁された第２磁石１１が生成される。

第２型部５６は、径方向の内側に位置する内側部５７と、外側に位置する外側部５８と、その間に位置する円弧状の空間である逃し部５９とを備えている。内側部５７と外側部５８は、非磁性鋼で構成されている。逃し部５９は、後記するように、成形された第１磁石１０を逃すための空間であり、第１キャビティ４４と横断面視が同じ大きさ、同じ形状に形成されている。逃し部５９と第２キャビティ５４とは、周方向に交互に配列されることで、厚みが一様のリング状の空間を形成している。なお、図４（ｂ）においては、便宜上、逃し部５９と第２キャビティ５４との境界を破線で示している。このリング状の空間の幅は、図２に示す固定型２０の樹脂通路部２３の厚みよりも長く、樹脂通路部２３が挿入可能となっている。

本実施形態に係るハルバッハ配列磁石９は、以上のように構成された固定型２０及び可動型３０を用いて、以下のように製造される。ハルバッハ配列磁石９を製造するための各工程を図５〜図１１を参照して説明する。

まず、図５に示すように、固定型２０の固定型本体２１の下面に可動型３０の支持部３１の上面を当接させた状態で、固定型２０と可動型３０とを固定する。なお、図５に示す状態では、図２で示した樹脂注入部材２８の図示は省略しているが、実際には、樹脂注入部材２８が固定型２０の上面に載置されて固定されている。

図５に示す状態では、可動型３０は、図３（ａ）に示す第１状態であり、支持部３１の環状孔３２内に、第１キャビティ形成部４０と第１型部４６とが位置している。したがって、この状態では、図４（ａ）に示すように、第１キャビティ４４と非充填部４９とが交互に配列されて略リング状をなしている。また、固定型２０の環状溝部２２内に、可動型３０の第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とが位置している。そして、第２キャビティ形成部５０の第２キャビティ５４と第２型部５６の逃し部５９とで構成されるリング状の空間に、固定型２０の樹脂通路部２３が挿入され、第２キャビティ５４と第２逃し部５９のそれぞれに、各樹脂通路２４が配置されている。また、ゲートプレート２６が、図２に示す状態に対して回転しており、各分岐通路２７ａは、逃し部５９内に位置する樹脂通路２４と連通し、第２キャビティ５４内に位置する樹脂通路２４との連通が遮断されている。

この状態において、図６に示すように、図示しない樹脂注入部材２８の樹脂注入路２９を通じて第１キャビティ４４に磁石製造用の溶融樹脂を注入することで、第１磁石充填工程と第１磁石着磁工程が行われる。すなわち、図６に示すように、溶融樹脂は、樹脂注入路２９に注入されると、樹脂注入路２９を通じて、ゲートプレート２６の各分岐通路２７ａ、貫通孔２７ｂ及び樹脂通路部２３の樹脂通路２４を通じて第１キャビティ４４に供給される。第１キャビティ４４に供給された樹脂は固化するとともに、第１キャビティ４４の径方向の両側に位置する第１着磁部４３によって径方向に着磁される。これにより、第１磁石１０が生成される。

次に、第１キャビティ４４内の樹脂の固化及び着磁の完了後、図示しない樹脂注入部材２８を固定型２０から取り外し、図７に示すように、樹脂注入部材２８の樹脂注入路２９に供給された樹脂を上方へと引き抜く。この際、樹脂注入路２９において固化した樹脂とともに、固定型２０の分岐通路２７ａ、貫通孔２７ｂ及び樹脂通路２４において固化した樹脂も上方へ引き上げられる。ここで、樹脂通路２４においては、上記したように絞り２４ａが形成されているため、樹脂通路２４内で固化した樹脂と、第１キャビティ４４内の第１磁石１０とが絞り２４ａにおいて切断される。

次に、図８に示すように、可動型３０を可動して第２状態とする。すなわち、可動型３０の支持部３１の上面に固定型２０を固定したまま、第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とを下方にスライドさせ、支持部３１の環状孔３２内に第２キャビティ形成部５０と第２型部５６とを変位させる。これにより、第２キャビティ形成部５０の下方に位置する第１型部４６が下方に変位し、第２型部５６の下方に位置する第１キャビティ形成部４０も下方に変位する。さらに、第１キャビティ形成部４０を第１型部４６に対して下方にスライドさせる。

また、図８に示す状態では、保持ピン６０を第１キャビティ４４内に挿入することによって、第１磁石１０を第１キャビティに対して上方へ押し出し（第１磁石１０を、非充填部４９に対してリングの軸方向に変位させ）、第１磁石１０を、第２型部５６の逃し部５９内に変位させる。これにより、図４（ｂ）に示した第２型部５６の逃し部５９と第２キャビティ形成部５０の第２キャビティ５４で構成されるリング状の空間において、第１磁石１０が逃し部５９に配置される。したがって、第１磁石１０と第２キャビティ５４とが周方向に交互に配置され、第２キャビティ５４の周方向の壁面が第１磁石１０で構成される第２磁石用キャビティ形成工程が行われる。

図８に示す状態では、固定型２０の樹脂通路部２３が、第２キャビティ形成部５０の第２キャビティ５４及び第２型部５６の逃し部５９から抜け出して、第２キャビティ５４及び第２逃し部５９の上方に位置している。また、ゲートプレート２６が、図６に示す状態に対して回転して、各分岐通路２７ａは、第２キャビティ５４の上部に位置する樹脂通路２４と連通し、逃し部５９の上部に位置する樹脂通路２４との連通が遮断される。

この状態において、図９に示すように、第２キャビティ５４に磁石製造用の溶融樹脂を注入することで、第２磁石充填工程と第２磁石着磁工程とが実施される。この工程では、まず、固定型２０の上部に図示しない樹脂注入部材２８をセットする。そして、樹脂注入部材２８の樹脂注入路２９に、溶融樹脂が注入される。これにより、溶融樹脂は、樹脂注入路２９、分岐通路２７ａ、貫通孔２７ｂ及び樹脂通路２４を流れて第２キャビティ５４に供給される。第２キャビティ５４に供給された樹脂は固化するとともに、第２キャビティ５４の径方向の両側に位置する第２着磁部５３によって周方向に着磁され、第２磁石１１が生成される。これにより、周方向に着磁された第２磁石１１は、第２キャビティ５４の周方向の壁面を構成する第１磁石１０と一体化する。

なお、上記したように、第２キャビティ５４内に樹脂が充填されるのに先立って、第１着磁部４３が第１磁石１０に対して相対的に下方に変位している。したがって、第２キャビティ５４内に樹脂が充填される際には、第１着磁部４３が第２キャビティ５４から離間した位置にあるため、第１着磁部４３が第２磁石１１の着磁に影響を及ぼすことを抑制することができる。

そして、第２キャビティ５４内の樹脂の固化及び着磁が完了した後、図示しない樹脂注入部材２８を固定型２０から取り外し、図１０に示すように、樹脂注入部材２８の樹脂注入路２９に供給された樹脂を上方へと引き抜く。この際、樹脂注入路２９において固化した樹脂とともに、固定型２０の分岐通路２７ａ、貫通孔２７ｂ及び樹脂通路２４において固化した樹脂も上方へ引き上げられる。ここで、樹脂通路２４においては、上記したように絞り２４ａが形成されているため、樹脂通路２４内で固化した樹脂と、第２キャビティ５４内の第２磁石１１とが絞り２４ａにおいて切断される。

以上のようにして、第１磁石１０と第２磁石１１とが一体成形されたリング状のハルバッハ配列磁石９が生成される。最後に、図１１に示すように、可動型３０から固定型２０を取り外し、保持ピン６０を第２型部５６の逃し部５９内に挿入することで第１磁石１０を逃し部５９から押し出し、ハルバッハ配列磁石９を第２キャビティ５４及び逃し部５９からなるリング状の空間から取り出す取り出し工程を行う。このようにして、リング状のハルバッハ配列磁石９が製造される。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ハルバッハ配列磁石９の製造方法は、第２磁石用キャビティ形成工程と第２磁石充填工程と第２磁石着磁工程と取り出し工程とを備える。第２磁石用キャビティ形成工程では、リング状の空間に複数の第１磁石１０を着磁方向が径方向となるように所定の間隔で配置して、第１磁石１０によって周方向の壁面が形成される複数の第２キャビティ５４を形成する。また、第２磁石充填工程では、第２キャビティ５４に磁石製造用の溶融樹脂を充填し、第２磁石着磁工程では、第２キャビティ５４に充填された溶融樹脂を、第２キャビティ５４の近傍に配置された第２着磁部５３によって周方向に着磁して第２磁石１１を生成する。そして、取り出し工程では、第１磁石１０と第２磁石１１とを、第２キャビティ５４と逃し部５９とからなるリング状の空間から取り出す。

上記製造方法では、第２キャビティ５４内の溶融樹脂が固化して周方向に着磁されれば、第２磁石１１の周方向の端部が第１磁石１０と密着して一体化し、径方向に着磁された第１磁石１０と周方向に着磁された第２磁石１１とが一体成形されたリング状のハルバッハ配列磁石９を製造することができる。したがって、ハルバッハ配列磁石９を製造するために、第１磁石１０と第２磁石１１との境界を接着剤などで接合したり、回転電機１のロータコア８の外周にハルバッハ配列磁石９を設ける際に、第１磁石１０と第２磁石１１とを個々にロータコア８の外周面に接着剤などで固定したりする必要がない。すなわち、回転電機１の組み付け工数やハルバッハ配列磁石９の製造工数を低減することができる。また、ハルバッハ配列磁石９はリング状をなすため、回転時の脱落及び飛散の心配がなく、これを防止する手段が不要となる。

また、第２磁石１１を着磁するのに先だって、第１磁石１０が既に径方向に着磁されているため、第２着磁部５３は、第１磁石１０の着磁に影響を及ぼすことがない。したがって、第１磁石１０及び第２磁石１１のそれぞれを適切に着磁することができる。

（２）ハルバッハ配列磁石９の製造方法は、第１磁石充填工程と、第１磁石着磁工程とを備える。第１磁石充填工程では、第１型部４６の非充填部４９と交互になるようにリング状に配置される複数の第１キャビティ４４に、磁石製造用の溶融樹脂を充填する。第１磁石着磁工程では、第１キャビティ４４に充填された溶融樹脂を、第１キャビティ４４の近傍に配置された第１着磁部４３によって径方向に着磁する。

これにより、第１着磁部４３によって、第１キャビティ４４に充填した溶融樹脂を着磁することで複数の第１磁石１０を一括して生成することができる。
また、第２磁石用キャビティ形成工程では、第１磁石１０を非充填部４９に対して、第１磁石１０と非充填部４９とで構成されるリングの軸方向に相対的に変位させることで、第２キャビティ５４の壁面を第１磁石１０で構成する。したがって、簡素な方法で、第２キャビティの周方向の壁面を第１磁石１０で構成することができる。また、複数の第１磁石１０を一括して生成した後に、第１磁石１０を非充填部４９に対して相対変位させ、次いで複数の第２磁石１１を一括して生成するといった三段階の製造工程でハルバッハ配列磁石９を一体成形することができる。

（３）ハルバッハ配列磁石９の製造方法では、第２磁石充填工程に先立って、第１着磁部４３が第１磁石１０に対して軸方向に変位する。したがって、第１着磁部４３が第２キャビティ５４に充填される樹脂の着磁に影響を及ぼすことを抑制することができ、第２キャビティ５４に充填される樹脂を、第２着磁部５３によってより適切に周方向に着磁することができる。

（４）第１着磁部４３は、第１キャビティ４４を挟むように第１キャビティ４４の径方向に配置される第１内側磁石４３ａと第１外側磁石４３ｂとで構成される。そして、第１内側磁石４３ａと第１外側磁石４３ｂとは、第１キャビティ４４を挟んで異なる磁極同士が対面するように配置される。これにより、第１着磁部４３によって、第１磁石１０を径方向に着磁することができる。

（５）第２着磁部５３は、第２キャビティ５４の周方向の各端部において、第２キャビティ５４を挟むように配置される第２内側磁石５３ａと第２外側磁石５３ｂとで構成される。また、第２内側磁石５３ａと第２外側磁石５３ｂとは、第２キャビティ５４を挟んで同じ磁極同士が対面するように配置されるとともに、周方向の各端部において第２内側磁石５３ａと第２外側磁石５３ｂとが対面する磁極が異なっている。これにより、第２着磁部５３によって、第２磁石１１を周方向に着磁することができる。

（６）回転電機１では、ロータコア８の外周に設けられるハルバッハ配列磁石９が一体成形されている。したがって、ロータコア８の外周にハルバッハ配列磁石９を設ける際に、個々の第１磁石１０と第２磁石１１とをロータコア８の外周面に接着剤などで固定する必要がなく、ロータコア８に対するハルバッハ配列磁石９の組み付け工数を低減することができる。

なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態のハルバッハ配列磁石９は、径方向に着磁される第１磁石１０を製造した後に、周方向に着磁される第２磁石を製造するようにしている。しかしながら、周方向に着磁される第１磁石を製造した後に、径方向に着磁される第２磁石を製造するようにしてもよい。この場合、例えば、第１キャビティ形成部を、上記実施形態の第２キャビティ形成部と同様の構成とし、第２キャビティ形成部を、上記実施形態の第１キャビティ形成部と同様の構成とすることで、このようなハルバッハ配列磁石を製造することができる。

・上記実施形態では、第１着磁部と第２着磁部とを何れもキャビティの径方向の両側に配置される一対の磁石で構成している。しかしながら、第１着磁部及び第２着磁部は、径方向の内側又は外側のみに設けられる磁石であってもよい。また、第１着磁部は、第１キャビティの周方向に配置される磁石であってもよい。すなわち、第１着磁部及び第２着磁部は、対応するキャビティの近傍に設けられるものであればよい。

・上記実施形態では、複数の第１磁石を一括して製造するようにしている。しかしながら、断面形状が円弧状の第１磁石を個々に製造しておき、この第１磁石をリング状の空間に第２キャビティと交互に配列することで、ハルバッハ配列磁石を製造するようにしてもよい。この場合であっても、第２キャビティの壁面を第１磁石で構成して、第２キャビティに注入された樹脂を着磁すれば、ハルバッハ配列磁石を一体成形することができる。

・上記実施形態では、保持ピン６０によって、ハルバッハ配列磁石９をリング状の空間から取り出すようにしていたが、第１磁石を保持するための保持ピンと、ハルバッハ配列磁石を型から押すための押出しピンは兼用されず、別個の構成であってもよい。また、ハルバッハ配列磁石をリング状の空間から取り出すにあたって、ハルバッハ配列磁石をピンで押し出す方法に代わり、リング状の空間を構成する型が分離可能であって、型を分離することでハルバッハ配列磁石を取り出すようにしてもよい。

・上記実施形態では、第１着磁部及び第２着磁部として、ネオジマグネットを用いているが、各着磁部には、その他のマグネットや電磁石等を用いるようにしてもよい。
・上記実施形態では、回転電機１のハルバッハ配列磁石９における第１磁石１０及び第２磁石１１の数をそれぞれ６個とし、ティースの数を１２個とした。しかしながら、これらの数は限定されない。例えば、それぞれ６個の第１磁石及び第２磁石を備えるハルバッハ配列磁石に対して、ティースの数を１０個や１６個としてもよいし、その他の数としてもよい。また、ハルバッハ配列磁石を構成する第１磁石及び第２磁石の各個数も特に限定されない。また、上記各実施形態で例示した型の材料、磁石製造用の材料などは特に限定されない。また、図１に示したハルバッハ配列磁石９は、第１磁石１０が第２磁石１１よりも大きく形成されているが、第１磁石と第２磁石とは同じ大きさであってもよいし、径方向に着磁された磁石が周方向に着磁された磁石よりも大きくてもよいし。

・上記実施形態では、回転電機の回転子にリング状のハルバッハ配列磁石を用いたが、回転電機の固定子にハルバッハ配列磁石を用いるようにしてもよい。

１…回転電機、２…固定子、３…回転子、４…ステータコア、５…ティース、６…巻線、７…回転軸、８…ロータコア、９…ハルバッハ配列磁石、１０…第１磁石、１１…第２磁石、２０…固定型、２１…固定型本体、２２…環状溝部、２３…樹脂通路部、２４…樹脂通路、２４ａ…絞り、２５…凹部、２６…ゲートプレート、２７…分岐溝、２８…樹脂注入部材、３０…可動型、３１…支持部、３２…環状孔、４０…第１キャビティ形成部、４３…第１着磁部、４３ａ…第１内側磁石、４３ｂ…第１外側磁石、４４…第１キャビティ、４５…下側縁部、４５ａ…ピン挿入孔、４６…第１型部、４７…内側縁部、４８…外側縁部、４９…非充填部、５０…第２キャビティ形成部、５３…第２着磁部、５３ａ…第２内側磁石、５３ｂ…第２外側磁石、５４…第２キャビティ、５５ａ…内側中間部、５５ｂ…外側中間部、５６…第２型部、５７…内側部、５８…外側部、５９…逃し部、６０…保持ピン。

Claims (8)

1. 複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配列されてリング状をなし、前記第１磁石が径方向及び周方向のうちの一方である第１方向に着磁され、前記第２磁石が径方向及び周方向のうちの他方である第２方向に着磁されているハルバッハ配列磁石を製造する方法であって、
   リング状の空間に前記複数の第１磁石を着磁方向が前記第１方向となるように所定の間隔で配置し、前記複数の第１磁石によって周方向の壁面が構成される複数の第２磁石用キャビティを形成する第２磁石用キャビティ形成工程と、
   前記第２磁石用キャビティに、溶融した磁石製造用の材料を充填する第２磁石充填工程と、
   前記第２磁石用キャビティに充填された磁石製造用の材料を、前記第２磁石用キャビティの近傍に配置された第２磁石用着磁部によって前記第２方向に着磁する第２磁石着磁工程と、
   前記第１磁石と前記第２磁石とを一体化したリング状の磁石を前記リング状の空間から取り出す取り出し工程とを備える
   ことを特徴とするハルバッハ配列磁石の製造方法。
2. 複数の非充填部と周方向に交互に配列されることで略リング状をなす複数の第１磁石用キャビティに、溶融した磁石製造用の材料を充填する第１磁石充填工程と、
   前記第１磁石用キャビティに充填された磁石製造用の材料を、前記第１磁石用キャビティの近傍に配置された第１磁石用着磁部によって前記第１方向に着磁する第１磁石着磁工程とを備え、
   前記第２磁石用キャビティ形成工程では、前記第１磁石を前記非充填部に対して前記リングの軸方向に変位させることで、前記各非充填部に対して前記軸方向に位置する前記第２磁石用キャビティの周方向の壁面を前記第１磁石で構成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハルバッハ配列磁石の製造方法。
3. 前記第２磁石充填工程に先立って、作製した前記第１磁石に対して前記第１磁石用着磁部を前記軸方向に変位させる
   ことを特徴とする請求項２に記載のハルバッハ配列磁石の製造方法。
4. 前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の一方は、対応する前記キャビティを挟むように前記キャビティの径方向に配置される一対の磁石で構成され、
   該一対の磁石は、前記キャビティを挟んで異なる磁極同士が対面するように配置される
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のハルバッハ配列磁石の製造方法。
5. 前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の他方は、対応する前記キャビティの周方向の各端部において、前記キャビティを挟むように前記キャビティの径方向に配置される一対の磁石で構成され、
   該一対の磁石は、前記キャビティを挟んで同じ磁極同士が対面するように配置されるとともに、前記周方向の各端部において前記一対の磁石が対面する磁極が異なる
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のハルバッハ配列磁石の製造方法。
6. 前記第１磁石用着磁部及び前記第２磁石用着磁部の少なくとも一方は、ネオジマグネットで構成される
   ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載のハルバッハ配列磁石の製造方法。
7. 径方向に着磁された複数の主磁石と周方向に着磁された複数の補助磁石とが周方向に交互に配列されてリング状をなし、前記複数の主磁石と前記複数の補助磁石とは、磁石製造用の材料を一体成形してなる
   ことを特徴とするハルバッハ配列磁石。
8. 請求項７のハルバッハ配列磁石を回転子又は固定子に備えてなる
   ことを特徴とする回転電機。

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