JP2013172554A - 界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石体に形成した溝とブレードの位置とを合わせる界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置を提供する。
【解決手段】磁石体３０を割断し、割断した磁石体３０を積層して界磁極用磁石体を構成する界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置１であって、磁石体３０に形成された溝３３を検知し、溝３３の位置と磁石体３０を割断するブレード３の位置とを合わせる位置合わせ手段４を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置に関するものである。

従来、界磁極用磁石体として用いる分割磁石の磁石片を作製する装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された装置は、割断予定面の一部に溝が形成された永久磁石に上パンチを当てて永久磁石を撓ませて、溝から割断予定面に沿って亀裂を進行させて永久磁石を割断している。

特開２００９−１４２０８１号公報

しかし、例えば永久磁石に形成される溝の位置が割断予定面からずれている場合には、上パンチと永久磁石との当接箇所と、溝の位置とがずれてしまう。

このような状態で、上パンチによって永久磁石を破断すると、溝から上パンチと永久磁石との当接箇所に向けて亀裂が進行する、または上パンチと永久磁石との当接箇所の直下から当接箇所に向けて亀裂が進行するおそれがある。つまり、永久磁石の亀裂が割断予定面から逸れる異常割れが生じるといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、割断予定面に沿って永久磁石を正確に割断することを目的とする。

本発明のある態様に係る界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置は、磁石体を割断し、割断した磁石体を積層して界磁極用磁石体を構成する界磁極用磁石体の製造装置である。界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置は、磁石体に形成された溝を検知し、溝の位置と磁石体を割断するブレードの位置とを合わせる位置合わせ手段を備える。

この態様によると、溝の位置とブレードの位置とを合わせることができるので、永久磁石を割断予定面に沿って割断することができる。

本実施形態の界磁極用磁石体を使用する永久磁石埋込型回転電機の概略構成図である。 界磁極用磁石体の概略構成図である。 第１実施形態の磁石体割断装置を示す概略構成図である。 第１実施形態を用いて磁石体を割断した場合について説明する図である。 第２実施形態の磁石体割断装置を示す概略構成図である。 第２実施形態を用いて磁石体を割断した場合について説明する図である。 第３実施形態の磁石体割断装置を示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の本実施形態について説明する。

先ず、回転電機のロータコアに配設され、本実施形態を適用する界磁極用磁石体について説明する。

図１において、永久磁石埋込型回転電機Ａ（以下、単に「回転電機」という）は、図示しないケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、このステータ１０と同軸に配置された円柱形のロータ２０とから構成される。図１（ａ）は軸心Ｏから見た回転電機Ａの正面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のI−I断面図である。

ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とから構成され、複数のコイル１２はステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット１３に収設される。

ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１と一体的に回転する回転軸２３と、複数の界磁極用磁石体８０とから構成され、複数の界磁極用磁石体８０は軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット２２に収設される。

ロータ２０のスロット２２に収設される界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、厚み方向の平面視で矩形状となる磁石体を幅方向に沿って割断することにより分割した複数の磁石片３１を割断面同士で樹脂３２により接着することにより、一列に整列した磁石片３１の集合体として構成される。使用される樹脂３２は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものが使用され、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁する。このため、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることにより低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。

磁石体を３点曲げの原理を用いて割断する場合には、磁石体の一方の面に溝を設け、溝の裏側からブレードを磁石体に押し当てて、溝からブレードに亀裂を進行させて割断予定面に沿って磁石体を割断する。溝は、割断予定面に基づいて形成され、割断面は、溝から直上するように形成されることが望ましい。つまり、割断予定面は、ブレードの直下に位置する溝からブレードに向けて延びる面である。

しかし、溝の位置が本来の溝の位置とは異なる位置に形成され、溝の位置とブレードの位置とが合っていない場合には、亀裂が割断予定面に沿って進まない、または割断予定面とは異なる箇所から亀裂が生じるなど異常割れが生じ、割断面精度が悪化する場合がある。

そこで、本実施形態では、磁石体３０に対して割断面精度が良い界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置を提供するものである。図３は、本実施形態の磁石片の製造装置である磁石体割断装置１を示す概略構成図である。

磁石体割断装置１は、一対のダイ２と、ブレード３と、溝検知部４とを備える。磁石体割断装置１によって割断される磁石体３０には、磁石体３０の幅方向に沿って予め溝３３が形成されている。

溝３３は、磁石体３０の成形型に設けた溝形成用の突条により磁石体３０の成形工程で設ける方法、ダイサーやスライサー等の機械加工による方法、レーザビーム照射による方法、ワイヤカット放電加工による方法等によって形成される。

ダイ２は、磁石体３０の幅方向に沿って延設され、磁石体３０の下方を支持する。一対のダイ２は磁石体３０の幅方向と直交し、磁石体３０に沿う方向、つまり磁石体３０の長手方向に沿って並列して配置される。磁石体３０は一対のダイ２間に架け渡され、ブレード３によって割断される。

ブレード３は、磁石体３０の幅方向に沿って延設され、例えばサーボプレス、機械プレス、油圧プレスなどによって上下方向に駆動される。ブレード３は磁石体３０の幅方向に直交する断面において、磁石体３０から離れるにつれて、つまり上方となるにつれて太くなる。ブレード３は磁石体３０の上方の初期位置から下降し、一対のダイ２の間の磁石体３０に接触した後にさらに下降することで磁石体３０を押圧し、ブレード３と一対のダイ２とにおける３点曲げの原理で磁石体３０を割断する。ブレード３は、磁石体３０を割断した後に上昇し、初期位置まで戻る。

溝検知部４は、一対のダイ２の間に設けられ、上下方向に駆動される。溝検知部４の磁石体３０側の先端部４ａは、ブレード３の直下に設けられ、溝検知部４が上昇すると磁石体３０と当接し、磁石体３０の溝３３に係合する。溝検知部４の先端部４ａが磁石体３０の溝３３に係合することで、ブレード３に対する磁石体３０の位置が決まる。溝検知部４の先端部４ａはブレード３の直下に設けられており、溝検知部４の先端部４ａが磁石体３０の溝３３に係合することで、ブレード３の直下に磁石体３０の溝３３が位置する。つまり溝検知部４は、ブレード３と磁石体３０の溝３３との位置を合わせる。

磁石体割断装置１によって磁石体３０を割断する方法について図４を用いて説明する。

磁石体割断装置１は、溝検知部４を上昇させて溝検知部４の先端部４ａを磁石体３０に当接させ、磁石体３０を磁石体３０の長手方向に搬送する（図４（ａ））。磁石体３０は一対のダイ２によって支持されている。溝検知部４は、磁石体３０が傷つかない所定の荷重がかけられて磁石体３０と当接している。

磁石体割断装置１は、溝検知部４の先端部４ａが溝３３に係合すると磁石体３０の搬送を停止する（図４（ｂ））。溝検知部４の先端部４ａはブレード３の直下に位置するので、磁石体３０の溝３３はブレード３の直下に位置する。

磁石体割断装置１は、ブレード３を下降し、ブレード３の下降に同期して溝検知部４を下降し、溝検知部４の先端部４ａを磁石体３０の溝３３から退避させる（図４（ｃ））。

磁石体割断装置１は、さらにブレード３を下降し、磁石体３０を割断する（図４（ｄ））。磁石体３０は、ブレード３と一対のダイ２とによる３点曲げの原理で割断される。磁石体３０の溝３３はブレード３の直下に位置しており、磁石体３０はブレード３の直下に位置する溝３３からブレード３に向けて亀裂が進行する。そのため、磁石体割断装置１は磁石体３０を割断予定面に沿って割断することができる。

磁石体３０を割断後、磁石体割断装置１は、ブレード３を上昇し、磁石体３０を磁石体３０の長手方向に搬送する（図４（ｅ））。

磁石体割断装置１は、上記工程を繰り返して磁石体３０を割断する。

第１実施形態の効果について説明する。

ブレード３の直下に溝検知部４の先端部４ａを配置し、溝検知部４の先端部４ａを磁石体３０の溝３３に係合させることで、磁石体３０の溝３３の位置とブレード３の位置とを合わせることができる。そのため、磁石体３０の割断時に、溝３３からブレード３にかけて亀裂を進行させて破断予定面に沿って磁石体３０を破断させることができる。

磁石体３０の溝３３に溝検知部４の先端部４ａを係合することで、磁石体３０の溝３３の位置とブレード３の位置とを正確に合わせることができる。

ブレードの位置と溝の位置とが合っていない場合には、ブレードを下降させて磁石体を割断するために必要な荷重が大きくなり、ブレードなど磁石体割断装置１を劣化させるおそれがある。また、磁石体を傷つけるおそれがある。

本実施形態では、ブレード３の位置と磁石体３０の溝３３の位置とを合わせることで、磁石体３０を割断するために必要な荷重が大きくなることを抑制し、ブレード３などの劣化を抑制することができる。また、磁石体３０が傷つくことを抑制することができる。

ブレード３の下降に同期して溝検知部４の先端部４ａを下降させ、先端部４ａを溝３３から退避させることで、ブレード３による割断時に溝検知部４に負荷がかかることを防ぎ、溝検知部４が劣化することを防止することができる。また、割断時に磁石体３０に余計な荷重がかかることを防ぎ、磁石体３０で異常割れが生じることを抑制することができる。

次に本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。図５は第２実施形態の磁石体割断装置１の概略構成図である。

本実施形態は、溝検知部６が第１実施形態とは異なっている。その他の構成については第１実施形態と同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。

溝検知部６は、磁石体３０と当接する当接部６ａと、当接部６ａを磁石体３０側へ付勢し、伸縮するバネ６ｂとを備える。当接部６ａは、ブレード３の直下に位置している。バネ６ｂは磁石体３０を割断する時の磁石体３０の撓みを考慮し、割断後に当接部６ａが元の位置に戻るように設けられる。

磁石体割断装置１によって磁石体３０を割断する方法について図６を用いて説明する。

磁石体割断装置１は、バネ６ｂによって当接部６ａを磁石体３０側へ付勢しており、磁石体３０が搬送されると当接部６ａが磁石体３０に当接する（図６（ａ））。

磁石体３０の溝３３がブレード３の直下となる位置まで搬送されると、溝３３の形状に合わせてバネ６ｂが伸長し当接部６ａが溝３３に係合する（図６（ｂ））。磁石体割断装置１は、当接部６ａが溝３３に係合すると磁石体３０の搬送を停止し、その後ブレード３によって磁石体３０を割断する。

本実施形態では、ブレード３によって磁石体３０を割断する場合にも当接部６ａが溝３３に係合しているが、割断時の衝撃はバネ６ｂが収縮することで吸収され、溝検知部６が劣化することを抑制することができる。

第２実施形態の効果について説明する。

バネ６ｂによって当接部６ａを磁石体３０に付勢することで、溝検知部６を移動させるためのモータなどが不要となり、コストを削減することができる。

次に本発明の第３実施形態について図７を用いて説明する。

本実施形態は、溝検知部７が第１実施形態とは異なっている。その他の構成については第１実施形態と同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。

溝検知部７は、溝３３の位置を検出し、検出した溝３３の位置を磁石体３０の搬送装置８にフィードバックする画像処理装置７ａを備える。

画像処理装置７ａは、磁石体３０の溝３３を設けた面の画像に基づいて、磁石体３０の端面、または破断面から次の溝３３までの距離を計測し、計測した距離を搬送装置８にフィードバックし、搬送装置８による磁石体３０の搬送量（移動量）を制御する。画像処理装置７ａは、磁石体３０の端面、破断面、および溝３３におけるエッジ検出などによって次の溝３３までの距離を算出する。また、磁石体３０は通常コーティングされているが、溝３３をレーザビーム照射による方法で形成した場合などには溝３３付近はコーティングが剥がれ、素地である磁石が露出している。そのため、画像処理装置７ａは、磁石体３０の色を識別し次の溝３３までの距離を算出してもよい。

搬送装置８は、画像処理装置７ａによって計測された次の溝３３までの距離に基づいて磁石体３０を搬送する。

第３実施形態の効果について説明する。

画像処理装置７ａを用いることで、磁石体３０に接触することなく磁石体３０の溝３３を検知することができ、磁石体３０が傷つくことを抑制することができる。また、画像処理装置７ａによって溝３３の位置を正確に検出することができ、溝３３の位置を搬送装置８にフィードバックすることで、搬送装置８による磁石体３０の搬送を素早く行うことができ、搬送時間を短くし、作業性を向上することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

第２実施形態では、溝検知部として赤外線レーザを用いて溝を検知してもよい。この場合、レーザ先端径が磁石体の溝の幅よりも細いものを用いる。

１ 磁石体割断装置
２ ダイ
３ ブレード
４、６、７ 溝検知部（位置合わせ手段）
４ａ 先端部（係合部）
６ａ 当接部（係合部）
６ｂ バネ（付勢手段）
３０ 磁石体

Claims (6)

1. 磁石体を割断して、界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置であって、
   前記磁石体に形成された溝を検知し、前記溝の位置と前記磁石体を割断するブレードの位置とを合わせる位置合わせ手段を備えることを特徴とする界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。
2. 前記位置合わせ手段は、前記ブレードの位置に合わせて前記溝に係合する係合部を備えることを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。
3. 前記係合部は、前記ブレードによって前記磁石体を割断する場合に、前記溝から退避することを特徴とする請求項２に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。
4. 前記係合部は、前記ブレードの下降と同期して前記溝から退避することを特徴とする請求項２または３に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。
5. 前記位置合わせ手段は、前記係合部を前記磁石体側に付勢し、伸縮可能な付勢手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。
6. 前記位置合わせ手段は、前記溝を設けた前記磁石体の画像に基づいて前記溝を検知し、検知した前記溝の位置に基づいて前記磁石体の移動量を制御することを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置。

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