JP2014023209A - 界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石体の割断時にコーティングが切断されずに残ることを防止でき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】外面にコーティング３４が施された磁石体３０を複数の割断予定部位で割断する界磁極用磁石体８０を構成する磁石片３１の製造装置であって、磁石体３０の割断前に、割断予定部位に沿って磁石体３０の一方の面に切り込み３３を形成する形成手段５１と、磁石体３０の割断前に、割断予定部位に沿って磁石体３０の一方の面と対向する他方の面にコーティング３４の厚み以上の深さの切り込み３６を形成することでコーティング３４を切断する切断手段６１と、２つの載置台４１、４２間に配置される磁石体３０を割断予定部位の他方の面を押圧することで磁石体３０を割断する割断手段４３と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、永久磁石回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置及びその製造方法に関するものである。

永久磁石埋込型回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体として、板状の磁石体（以下、単に「磁石体」と示す）を割断して複数の磁石片とし、この複数の磁石片同士を接着することによって形成した界磁極用磁石体が知られている。このような界磁極用磁石体は、複数の磁石片で形成されるため個々の磁石片の体積を小さくすることができ、ロータの回転による磁界の変動によって磁石片に発生する渦電流を低減させることができる。これにより、渦電流の発生に伴う界磁極用磁石体の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止することができる。

特許文献１は、割断予定線に沿って切り込みを設けた磁石体を、割断予定線と垂直方向の両端部において磁石体を支持するダイに載置し、割断予定線の上部を下方へとパンチによって押し込むことで、磁石体を割断予定線に沿って割断して複数の磁石片を製造することを開示している。

特開２００９−１４２０８１公報

上記のようにして割断された磁石片は、磁石体の幅方向両側から搬送爪によって挟持され、未割断の磁石体から離間する方向へと搬送される。ここで、磁石体には、錆びの発生や劣化などを抑制するため、予めコーティングが施されている。コーティングは、磁石体の切り込み加工時に切り込みに沿って切断されるが、切り込みが加工されていない側の面においてはコーティングが切断されずに残る。

これにより、磁石体を割断予定線に沿って割断した場合にコーティングの部分だけ切断されず、割断後の搬送時に磁石片とともに未割断の磁石体まで搬送されてしまうことがあり、この場合、搬送不具合と判断されて生産設備が一時停止してしまう。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、磁石体の割断時にコーティングが切断されずに残ることを防止でき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ことを目的とする。

本発明のある態様によれば、外面にコーティングが施された磁石体を複数の割断予定部位で割断する界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置が提供される。この製造装置は、磁石体の割断前に、割断予定部位に沿って磁石体の一方の面に切り込みを形成する形成手段と、磁石体の割断前に、割断予定部位に沿って磁石体の一方の面と対向する他方の面にコーティングの厚み以上の深さの切り込みを形成することでコーティングを切断する切断手段と、２つの載置台間に配置される磁石体を割断予定部位の他方の面を押圧することで磁石体を割断する割断手段と、を備える。

上記態様によれば、磁石体の割断時にコーティングが切断されずに残ることを防止できるので、磁石片を搬送する際に未割断の磁石体がともに搬送されることを防止することができる。よって、搬送不具合によって生産設備が一時停止してしまうことを防止することができる。

本実施形態における製造装置によって製造された磁石片から構成される界磁極用磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の構成を示す概略構成図である。 図１Ａの永久磁石型電動機のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。 界磁極用磁石体の構成を示す構成図である。 磁石体のコーティングについて説明した図である。 磁石体の溝加工について説明した図である。 磁石体の割断について説明した図である。 レーザ加工の様子を示した図である。 磁石片の製造装置の割断工程を示した図である。 磁石片の製造装置の割断工程を示した図である。 割断用切り込み及び切断用切り込みが形成された磁石体を示す図である。 コーティング切断用の切り込みを形成する工程を示した図である。 コーティング切断用の切り込みを形成する工程を示した図である。 コーティング切断用の切り込みを形成する工程を示した図である。 磁石片の製造装置の製造工程を示す図である。

以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１Ａ及び図１ＡのＩ−Ｉ断面を示す図１Ｂは、本実施形態における製造装置によって製造された磁石片から構成される界磁極用磁石体８０を適用した永久磁石埋込型回転電機Ａ（以下、単に「回転電機Ａ」という）を示している。

回転電機Ａは、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と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とから構成される。

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、複数の磁石片３１を一列に整列させた磁石片３１の集合体として構成される。磁石片３１は、長方形の上下面を有する板状の磁石体３０（図３Ａ）を長方形の短辺方向に沿って割断して製造される。界磁極用磁石体８０は、分割された複数の磁石片３１の割断面同士を樹脂３２により接着して構成される。使用される樹脂３２は、例えば、ＵＶ硬化型接着剤や２液室温硬化型接着剤等であり、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁する。これにより、作用する磁界の変動により磁石片３１に発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることで低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制して、不可逆な熱減磁を防止することができる。

次に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して板状の磁石体３０から複数の磁石片３１を製造する過程について説明する。

磁石体３０は、原料を成形及び焼結した上で、機械加工が施されて板状の磁石体３０となる。この磁石体３０の外面には、錆び等の劣化を抑制する目的でコーティング３４が施される（図３Ａ）。

続いて、磁石体３０の割断しようとする部位に割断用切り込み３３を形成する（図３Ｂ）。設ける割断用切り込み３３は、表面からの深さが深いほど、また、割断用切り込み３３の先端の尖りが鋭いほど、磁石片３１として割断した場合の割断面３５の平面度が向上する。

割断用切り込み３３は、例えば、レーザ加工によって形成される。図４は、磁石体３０を長手方向一方側から見た場合のレーザ加工の様子を示す図である。図４に示すように、割断用切り込み３３は、レーザ光を照射する発振器５１を磁石体３０の割断予定部位に沿って磁石体３０の幅方向に動かすことで、磁石体３０の下面（図４上面）に形成される。

なお、割断用切り込み３３が形成される際、磁石体３０の表面に施されているコーティング３４も同時に切り込まれる。

続いて、割断用切り込み３３を下にした状態で割断用切り込み３３のない側から割断用切り込み３３に対応する位置を後述するパンチによって下方へ押圧することで、磁石体３０が割断用切り込み３３に沿って割断され、割断面３５が形成されて複数の磁石片３１となる（図３Ｃ）。

図５Ａ及び図５Ｂは、図３Ｃに示す割断工程を行う磁石片３１の製造装置１００の概略を示す構成図である。

磁石片３１の製造装置１００は、一対のダイ４１、４２間に磁石体３０を架け渡した状態で固定し、架け渡した部分に上部からパンチ４３を下降させて、磁石体３０を３点曲げにより割断する装置である。磁石片３１の製造装置１００は、磁石体３０を架け渡して載置する下型としての一対のダイ４１、４２と、磁石体３０の架け渡した部分を押し込むことで磁石体３０を割断させるパンチ４３と、一対のダイ４１、４２の上方であってパンチ４３の両側に配置されパンチ４３とともに上下方向に移動する磁石押さえ４４、４５と、一対のダイ４１、４２間に配置されバネ４７ａによって常に上向きに付勢されるダイクッション４７と、を備える。

パンチ４３は、一対のダイ４１、４２に架け渡された磁石体３０の上面を下方へ押圧することで磁石体３０を割断させる。パンチ４３は、先端が一対のダイ４１、４２間の中間に位置するように位置決めされており、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。

磁石押さえ４４、４５は、磁石体３０に当接する板部４４ａ、４５ａと板部４４ａ、４５ａを吊り下げるバネ４４ｂ、４５ｂとから構成される。磁石押さえ４４、４５は、パンチ４３が下降するのに伴って下降し、板部４４ａ、４５ａが磁石体３０に当接した後はバネ力によって板部４４ａ、４５ａを磁石体３０に押し付ける。ダイクッション４７は、パンチ４３が磁石体３０を下方へと押圧するのに応じてバネ力に抗して下降し、パンチ４３が上方へ戻るとバネ力によって上昇する。

磁石片３１の製造装置１００は以上のように構成され、割断用切り込み３３を設けた磁石体３０を一対のダイ４１、４２の上面に架け渡して載置する。なお、磁石体３０は、割断させたい所望の位置、即ち、割断予定部位に予め設ける割断用切り込み３３が、ダイ４１、４２側に対面する側に位置するように、一対のダイ４１、４２上に載置される。

そして、例えばサーボ機構を用いて、磁石体３０を搬送方向に搬送し、割断予定部位としての割断用切り込み３３が一対のダイ４１、４２間の中間に位置するように磁石体３０を位置合わせする（図５Ａ）。この状態で、パンチ４３を下降させることでパンチ４３が割断用切り込み３３の裏側を下方へと押圧し、パンチ４３及び一対のダイ４１、４２の３点曲げにより磁石体３０は割断用切り込み３３に沿って割断される（図５Ｂ）。

ところで、磁石体３０の割断時、図５Ｂに示すように、磁石体３０の外面に施されているコーティング３４が切断されずに残る場合がある。磁石体３０の下面では、割断用切り込み３３が形成される際にコーティング３４も切断されているので残ることはない。しかし、磁石体３０の上面には割断用切り込み３３がなく、さらに割断時には磁石片３１と未割断の磁石体３０とがほとんど離間しないので、コーティング３４を切断する力が作用しにくい。

これにより、割断された磁石片３１と未割断の磁石体３０とがコーティング３４によって繋がった状態となる。この場合、割断された磁石片３１を幅方向両側から搬送爪（不図示）によって挟持して搬送方向へと搬送すると、未割断の磁石体３０が磁石片３１とともに搬送されてしまう。これにより、搬送不具合が生じて設備が一時停止してしまう。

そこで、本実施形態では、磁石体３０の割断前に、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６を形成してコーティング３４を予め切断しておく。

図６は、磁石体３０の割断前に磁石体３０に形成される割断用切り込み３３を示した図であり、破線は割断予定部位を示している。磁石体３０の下面の割断用切り込み３３は、図３Ｂを参照して説明したように、磁石体３０の割断を円滑に行うために形成される。

この割断用切り込み３３に加えて、磁石体３０の上面には、割断予定部位に沿ってコーティング３４を切断するための切断用切り込み３６が形成される。切断用切り込み３６の深さは、塗付されているコーティング３４を切断して磁石体３０の素地が出る程度の深さに設定される。すなわち、切断用切り込み３６の深さはコーティング３４の厚みより深く設定される。

図７Ａ〜図７Ｃは、切断用切り込み３６を形成する工法について示した図である。

図７Ａに示すように、切断用切り込み３６は、レーザ加工によって形成される。このレーザ加工は、図４に示した割断用切り込み３３の形成時と同様の装置によって行われる。すなわち、レーザ光を照射する発振器６１を磁石体３０の割断予定部位に沿って磁石体３０の幅方向に動かすことで、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成される。これにより、磁石体３０の上面に存在するコーティング３４が切断される。

また、図７Ｂに示すように、切断用切り込み３６は、回転砥石６２によるスライス加工によって形成することができる。この場合、磁石体３０の割断予定部位に沿って磁石体３０の幅方向に回転砥石６２を矢印で示す方向に回転させながら移動させることで、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成され、同時にコーティング３４が切断される。

また、図７Ｃに示すように、切断用切り込み３６は、針状部材６３による引っかき加工によって形成することができる。この場合、針状部材６３の先端を磁石体３０の割断予定部位に押し当て、磁石体３０の幅方向に針状部材６３を移動させて磁石体３０の上面を引っかくことで、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成され、同時にコーティング３４が切断される。針状部材６３は、例えば、ガラス切りなどである。

次に、コーティング３４が施された磁石体３０が投入されてから割断されるまでの工程例について図８を参照して説明する。なおここでは、図７Ａに示したレーザ加工を例に挙げて説明するが、図７Ｂ又は図７Ｃに示した工法を用いてもよい。

初めに、比較例について説明する。

素材投入工程では、外面にコーティング３４が施された素材としての磁石体３０が所定の位置に載置される。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送される。レーザ溝加工工程では、図４に示すように、磁石体３０の下面に割断用切り込み３３が形成される。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送される。割断工程では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、磁石体３０が割断される。

次に、本実施形態の工程例１について説明する。

素材投入工程では、外面にコーティング３４が施された素材としての磁石体３０が所定の位置に載置される。続く搬送工程では、磁石体３０がコーティング切断加工を行う位置まで搬送される。コーティング切断加工工程では、図７Ａに示すように、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成される。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送される。レーザ溝加工工程では、図４に示すように、磁石体３０の下面に割断用切り込み３３が形成される。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送される。割断工程では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、磁石体３０が割断される。

すなわち、工程例１では、コーティング切断加工はレーザ溝加工を行う前に行われる。

次に、本実施形態の工程例２について説明する。

素材投入工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送される。レーザ溝加工工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０がコーティング切断加工を行う位置まで搬送される。コーティング切断加工工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送される。割断工程は、工程例１と同一である。

すなわち、工程例２では、コーティング切断加工はレーザ溝加工を行った後に行われる。

次に、本実施形態の工程例３について説明する。

素材投入工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送される。レーザ溝加工工程では、図４に示すように、磁石体３０の下面に割断用切り込み３３が形成されるとともに、図７Ａに示すように、磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成される。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送される。割断工程は、工程例１と同一である。

すなわち、工程例３では、コーティング切断加工はレーザ溝加工と同一の工程において行われる。

次に、本実施形態の工程例４について説明する。

素材投入工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送されるとともに、搬送中に磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成される。レーザ溝加工工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送される。割断工程は、工程例１と同一である。

すなわち、工程例４では、コーティング切断加工はレーザ溝加工前の搬送中に行われる。

次に、本実施形態の工程例５について説明する。

素材投入工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０がレーザ溝加工を行う位置まで搬送される。レーザ溝加工工程は、工程例１と同一である。続く搬送工程では、磁石体３０が割断装置１００のダイ４１、４２まで搬送されるとともに、搬送中に磁石体３０の上面に切断用切り込み３６が形成される。割断工程は、工程例１と同一である。

すなわち、工程例５では、コーティング切断加工はレーザ溝加工後の搬送中に行われる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

磁石体３０の割断前に、割断予定部位に沿って磁石体３０の上面にコーティング３４の厚みより深い切り込みを形成してコーティング３４を切断するので、割断後に磁石片３１と未割断の磁石体３０とがコーティング３４によって繋がったままとなることを防止することができる。よって、磁石片３１の搬送不具合によって生産設備が一時停止してしまうことを防止することができる。

さらに、コーティング切断加工はレーザ溝加工より前又は後に行われるので、素材投入から割断までの間にコーティング３４を切断しておくことができ、磁石片３１の搬送不具合によって生産設備が一時停止してしまうことを防止することができる。

さらに、コーティング切断加工はレーザ溝加工より前又は後の搬送中に行うので、コーティング切断加工のために搬送を停止させる必要がなく、その分だけ磁石片３１の製造に要するリードタイムが増加することを防止することができる。

さらに、レーザ溝加工とコーティング切断加工とを同一の工程で行うので、コーティング切断加工を行うための新たなスペースを必要とすることなく、既存の設備を使用しながらより確実に磁石片３１の搬送不具合による生産設備の一時停止を防止することができる。

さらに、切断用切り込み３６はレーザ加工によって形成されるので、割断用切り込み３３の形成時に使用する発振器５１を共用化することができ、切断用切り込み３６を形成するために新たに要する設備投資を削減することができる。

さらに、切断用切り込み３６は回転砥石６２によるスライス加工によって形成されるので、割断用切り込み３３をより安価な設備で形成することができ、切断用切り込み３６を形成するために新たに要する設備投資を削減することができる。

さらに、切断用切り込み３６は針状部材６３による引っかき加工によって形成されるので、割断用切り込み３３をさらに安価な設備で形成することができ、切断用切り込み３６を形成するために新たに要する設備投資を削減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

３０ 磁石体
３１ 磁石片
３３ 切り込み
３４ コーティング
３６ 切り込み
４１ ダイ（載置台）
４２ ダイ（載置台）
４３ パンチ（割断手段）
５１ 発振器（形成手段）
６１ 発振器（切断手段）
８０ 界磁極用磁石体

Claims (9)

1. 外面にコーティングが施された磁石体を複数の割断予定部位で割断する界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置であって、
   前記磁石体の割断前に、前記割断予定部位に沿って前記磁石体の一方の面に切り込みを形成する形成手段と、
   前記磁石体の割断前に、前記割断予定部位に沿って前記磁石体の前記一方の面と対向する他方の面に前記コーティングの厚み以上の深さの切り込みを形成することで前記コーティングを切断する切断手段と、
   ２つの載置台間に配置される前記磁石体を前記割断予定部位の前記他方の面を押圧することで前記磁石体を割断する割断手段と、
   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. 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であって、
   前記切断手段は、前記形成手段による切り込みの形成より前に前記コーティングを切断する、
   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。
3. 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であって、
   前記切断手段は、前記形成手段による切り込みの形成より後に前記コーティングを切断する、
   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。
4. 請求項２又は請求項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であって、
   前記切断手段は、前記磁石体を前記載置台へと搬送する搬送中に前記コーティングを切断する、
   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。
5. 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であって、
   前記切断手段は、前記形成手段による切り込みの形成と同一の工程で前記コーティングを切断する、
   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。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置であって、
   前記切断手段は、レーザ加工によって前記コーティングを切断する、
   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。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置であって、
   前記切断手段は、回転砥石によるスライス加工によって前記コーティングを切断する、
   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。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造装置であって、
   前記切断手段は、針状部材による引っかき加工によって前記コーティングを切断する、
   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。
9. 外面にコーティングが施された磁石体を複数の割断予定部位で割断する界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法であって、
   前記磁石体の割断前に、前記割断予定部位に沿って前記磁石体の一方の面に切り込みを形成する工程と、
   前記磁石体の割断前に、前記割断予定部位に沿って前記磁石体の前記一方の面と対向する他方の面に前記コーティングの厚み以上の深さの切り込みを形成することで前記コーティングを切断する工程と、
   ２つの載置台間に配置される前記磁石体を前記割断予定部位の前記他方の面を押圧することで前記磁石体を割断する工程と、
   を含む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方法。

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