JP2014093917A - 永久磁石回収方法および永久磁石回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる永久磁石回収方法および永久磁石回収装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、複数の電磁鋼板１６を積層したロータコア１４と、ロータコア１４に形成された永久磁石収容孔２４の中にて樹脂３０により固定されている永久磁石２８と、を備えるロータ１０から、永久磁石２８を回収する永久磁石回収方法において、永久磁石２８を加熱する加熱手段を永久磁石２８に接触させて樹脂３０を半溶融または熱劣化させ、加熱手段により加熱した永久磁石２８を永久磁石収容孔２４からロータコア１４の中心軸方向に打抜く。
【選択図】 図８

Description

本発明は、複数の電磁鋼板を積層したロータコアと、このロータコアに形成された永久磁石収容孔の中にて樹脂により固定されている永久磁石と、を備えるロータから、永久磁石を回収する永久磁石回収方法および永久磁石回収装置に関するものである。

今日、自動車業界においては、環境保全の一環としてリサイクルの必要性から、部品の再利用が行われている。例えば、モータのロータに備わる永久磁石の再利用を行うため、ロータから永久磁石を回収することが行われている。

ここで、モータのロータから永久磁石を回収することに関して、特許文献１には、ロータコア全体を加熱するようにして永久磁石を誘導加熱して、永久磁石をロータコアに固定するための樹脂を半溶融または熱劣化させた後、永久磁石をロータコアから打抜いて回収する技術が開示されている。

特開２０１０−１１０１６７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ロータコア全体を加熱しているため、ロータコアを形成する電磁鋼板が熱により変形してしまう。そのため、ロータコアから永久磁石を打抜く際に、永久磁石が電磁鋼板に引っ掛かってロータコアから打抜き難くなる。したがって、ロータからの永久磁石の回収率が低くなってしまう。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる永久磁石回収方法および永久磁石回収装置を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、複数の電磁鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコア内部に形成された永久磁石収容孔の中にて樹脂により固定されている永久磁石と、を備えるロータから、前記永久磁石を回収する永久磁石回収方法において、前記永久磁石を加熱する加熱手段を前記永久磁石に接触させて前記樹脂を半溶融または熱劣化させ、前記加熱手段により加熱した前記永久磁石を前記永久磁石収容孔から前記ロータコアの中心軸方向に打抜くこと、を特徴とする。

この態様によれば、加熱手段を永久磁石に接触させて永久磁石を加熱するので、ロータコアを形成する電磁鋼板への熱の伝達が抑制され、電磁鋼板の変形を低減できる。そのため、ロータコアから永久磁石を打抜く際に、永久磁石が電磁鋼板に引っ掛かることなくロータコアから打抜き易くなる。したがって、ロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる。

上記態様においては、前記加熱手段は一対の電極であり、前記永久磁石を前記一対の電極で挟んで直接通電加熱すること、が好ましい。

この態様によれば、永久磁石のみを局所的に加熱できるので、電磁鋼板の変形をさらに低減できる。そのため、永久磁石がロータコアからさらに打抜き易くなる。したがって、ロータからの永久磁石の回収率のさらなる向上を図ることができる。

上記態様においては、前記ロータコアを自身の中心軸を中心として回転させて、前記永久磁石を加熱する位置および打抜く位置に順次配置させること、が好ましい。

この態様によれば、ロータコアの円周上に備わる複数の永久磁石を、順に加熱した後、永久磁石収容孔から打抜いて回収することができる。そのため、より確実にロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる。

また、ロータコアの円周方向について永久磁石を加熱する位置と永久磁石を打抜く位置とを異ならせることにより、１つの永久磁石を永久磁石収容孔から打抜きながら、他の永久磁石を加熱することが可能となる。そのため、ロータから複数の永久磁石を回収する時間を短縮することができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、複数の電磁鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコア内部に形成された永久磁石収容孔の中にて樹脂により固定されている永久磁石と、を備えるロータから、前記永久磁石を回収する永久磁石回収装置において、前記永久磁石を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱した前記永久磁石を前記永久磁石収容孔から前記ロータコアの中心軸方向に打抜く打抜き機構と、を有し、前記加熱手段を前記永久磁石に接触させて前記樹脂を半溶融または熱劣化させること、を特徴とする。

この態様によれば、加熱手段を永久磁石に接触させて永久磁石を加熱するので、ロータコアを形成する電磁鋼板への熱の伝達が抑制され、電磁鋼板の変形を低減できる。そのため、ロータコアから永久磁石を打抜く際に、永久磁石が電磁鋼板に引っ掛かることなくロータコアから打抜き易くなる。したがって、ロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる。

上記態様においては、前記加熱手段は一対の電極であり、前記永久磁石を前記一対の電極で挟んで直接通電加熱すること、が好ましい。

この態様によれば、永久磁石のみを局所的に加熱できるので、電磁鋼板の変形をさらに低減できる。そのため、永久磁石がロータコアからさらに打抜き易くなる。したがって、ロータからの永久磁石の回収率のさらなる向上を図ることができる。

上記態様においては、前記ロータコアを自身の中心軸を中心として回転させて、前記永久磁石を加熱する位置および打抜く位置に順次配置させる割出し機構を有すること、が好ましい。

この態様によれば、ロータコアの円周上に備わる複数の永久磁石を、順に加熱した後、永久磁石収容孔から打抜いて回収することができる。そのため、より確実にロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる。

また、ロータコアの円周方向について永久磁石を加熱する位置と永久磁石を打抜く位置とを異ならせることにより、１つの永久磁石を永久磁石収容孔から打抜きながら、他の永久磁石を加熱することが可能となる。そのため、ロータから複数の永久磁石を回収する時間を短縮することができる。

本発明に係る永久磁石回収方法および永久磁石回収装置によれば、ロータからの永久磁石の回収率の向上を図ることができる。

ロータの概略構成を示す断面図である。 ロータコアの概略構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 永久磁石回収装置の概略構成図である。 溶接ガンユニット周辺の拡大図である。 打抜き機構周辺の拡大図である。 溶接ガンユニットの一対の電極と打抜き機構の打抜き用ポンチとが配置される様子を示す図である。 永久磁石に直接通電加熱を行う様子を示す断面図である。

次に、本発明に係る永久磁石回収方法および永久磁石回収装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜ロータの構成＞
まず、回収対象の永久磁石が収容されるロータの構成について説明する。ここで、図１は、ロータの概略構成を示す断面図である。また、図２は、ロータコアの概略構成を示す平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、ロータコアにおける永久磁石収容孔の中に永久磁石が固定されている概略構成を示す。

ロータ１０は、図１に示すように、モータの回転軸（不図示）に嵌合する環状のロータシャフト１２と、ロータシャフト１２に組み付けられた中空円筒状のロータコア１４などを有する。

ロータコア１４は、複数の電磁鋼板１６が積層されることにより形成されている。そして、ロータコア１４は、当該ロータコア１４の内周面がコア保持部１８の外周面に対して嵌合して、コア保持部１８に固定されている。また、ロータコア１４の下面は、コア保持部１８のフランジ部２０に保持されている。一方、ロータコア１４の上面は、エンドプレート２２に押さえつけられている。なお、図１に示すように、ロータコア１４に形成された永久磁石収容孔２４の下部付近には、マグネットエンド２６が介在している。

永久磁石２８は、図３に示すように、ロータコア１４に形成された永久磁石収容孔２４の中にて樹脂３０により、ロータコア１４に固定されている。ここで、永久磁石収容孔２４は、ロータコア１４をその中心軸方向に貫通するように形成された孔であり、略直方体形状に形成されている。また、永久磁石２８は、図１に示す例では、直方体形状に形成されている。この永久磁石２８は、永久磁石収容孔２４を一回り小さくしたものであり、永久磁石収容孔２４に収まる大きさとなっている。

本実施例では、複数の永久磁石収容孔２４が、ロータコア１４の円周方向に並んで設けられている。永久磁石収容孔２４の数は特に限定されず、永久磁石収容孔２４は合計８個〜２４個設けられる。ここで、図２に示す例では一例として、永久磁石収容孔２４は、合計１６個設けられている。

なお、図２においては、永久磁石２８を簡略して記載しているため、２個の永久磁石２８のみを記載している。

＜永久磁石回収装置の構成＞
次に、本実施例の永久磁石回収装置１の構成について説明する。ここで、図４は、永久磁石回収装置１の概略構成図である。また、図５は、溶接ガンユニット周辺の拡大図である。また、図６は、打抜き機構周辺の拡大図であり、打抜き用ポンチにより永久磁石を打抜いたときの状態を示している。さらに、図７は、溶接ガンユニットの一対の電極と打抜き機構の打抜き用ポンチとが配置される様子を示す図である。

本実施例の永久磁石回収装置１は、溶接機構３２（溶接装置）を使用することによりロータ１０から永久磁石２８を回収する。そこで、永久磁石回収装置１は、図４〜図７に示すように、溶接機構３２、打抜き機構３４、割出し機構３６、工程盤３８などを有する。そして、ロータコア１４の円周上に、図７に示すように、溶接ガンユニット４０の一対の電極（上電極５２と下電極５４）と、打抜き機構３４の打抜き用ポンチ５６とが並んで配置されている。なお、図７において、紙面手前側に溶接ガンユニット４０の一対の電極が配置され、紙面奥側に打抜き機構３４の打抜き用ポンチ５６が配置されている。

溶接機構３２は、図４や図５に示すように、溶接ガンユニット４０、上下シリンダ４２、ガン加圧シリンダ４４、トランス４６、給電ケーブル４８、溶接ガンタイマ５０などを備える。

溶接ガンユニット４０は、図４や図５に示すように、軸状の上電極５２と、軸状の下電極５４などを備える。そして、一対の電極である上電極５２と下電極５４とは、それぞれ図４や図５における上下方向に対向配置される。ここで、上電極５２の先端部の径と下電極５４の先端部の径は、永久磁石収容孔２４の短手方向の幅δ（図２参照）よりも小さくしておく。また、上電極５２と下電極５４とは、本発明における「加熱手段」の一例である。

上下シリンダ４２は、溶接ガンユニット４０の下方の位置に配置されており、溶接ガンユニット４０を上昇および下降させる。また、ガン加圧シリンダ４４は、溶接ガンユニット４０の下電極５４の下方の位置に配置されており、下電極５４を上昇および下降させる。

トランス４６は、給電ケーブル４８を介して、溶接ガンタイマ５０と接続されている。そして、トランス４６は、溶接ガンタイマ５０からの入力電圧を変圧して、溶接ガンタイマ５０で設定される大きさの電流を溶接ガンユニット４０に流す。

溶接ガンタイマ５０は、ケーブルおよび分電盤（不図示）等を介して電力をトランス４６へ供給可能に構成されている。溶接ガンタイマ５０は、溶接ガンユニット４０における通電条件を設定し、当該設定した通電条件で通電を行うように、溶接ガンユニット４０およびトランス４６を制御する。

打抜き機構３４は、図６に示すように、打抜き用ポンチ５６と、軸５８と、打抜き用エアシリンダ６０などを備える。打抜き用ポンチ５６は、永久磁石２８を加圧してロータコア１４の永久磁石収容孔２４から打抜くための治具であり、溶接機構３２の上電極５２や下電極５４とともに、ロータコア１４の円周方向に配列されるようにして配置されている。この打抜き用ポンチ５６は、永久磁石２８の形状に合わせて、直方体形状に形成されている。そして、打抜き用ポンチ５６は、軸５８を介して、打抜き用エアシリンダ６０に接続している。

打抜き用エアシリンダ６０は、打抜き用ポンチ５６を下降および上昇させる手段であり、永久磁石回収装置１の架台６２（フレーム）の上に配置されている。そして、打抜き機構３４は、後述するように、打抜き用エアシリンダ６０により軸５８を介して打抜き用ポンチ５６を下降させることにより永久磁石２８を加圧して永久磁石収容孔２４から打抜いて、ロータコア１４から永久磁石２８を取り出す。

割出し機構３６は、図４や図５に示すように、治具６４と、モータ６６と、減速機６８と、ギヤ７０と、押えプレート７２と、ボルト７４などを備える。この割出し機構３６は、ロータコア１４を自身の中心軸を中心として回転させて、永久磁石２８を直接通電加熱する位置および打抜く位置に順次配置させる。

治具６４は、ロータコア１４を配置するための治具である。そして、モータ６６は、減速機６８を介してギヤ７０に接続しており、減速機６８を介してギヤ７０を回転させることにより、ロータコア１４を自身の中心軸を中心に回転させる。このとき、ギヤ７０は、ロータコア１４の位相を割り出す。ここで、「ロータコア１４の位相を割り出す」とは、ロータコア１４を自身の中心軸を中心として回転させ、複数の永久磁石２８の位置を順次割出すこと（すなわち、複数の永久磁石２８を順に直接通電加熱する位置および打抜く位置に配置すること）をいう。

また、押えプレート７２は、ロータコア１４をボルト７４により押えるための部材である。

次に、工程盤３８は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）（不図示）やモーションコントローラ（不図示）などを備えており、打抜き機構３４や溶接ガンタイマ５０やモータ６６などが電気的に接続されている。この工程盤３８は、打抜き機構３４や溶接ガンタイマ５０やモータ６６などを制御する制御部である。

＜永久磁石回収方法＞
次に、このような構成の永久磁石回収装置１を使用した資源回収を目的とする永久磁石回収方法について説明する。ここで、図８は、永久磁石２８に直接通電加熱を行う様子を示す断面図である。なお、図８は、ロータコア１４の周辺の構成（割出し機構３６や押えプレート７２やボルト７４など）を省略して示している。

本実施例では、まず、ロータ１０からロータコア１４を取り外す。なお、ロータコア１４を取外すまでの工程は、従来技術と同様であるため、説明を割愛する。

次に、複数（例えば、図２に示すように１６個）の永久磁石２８を円周上に備えるロータコア１４を治具６４に配置し、永久磁石回収装置１を起動する。

次に、モータ６６と減速機６８によりギヤ７０を駆動させて、ロータコア１４を自身の中心軸を中心に回転させる。そして、ギヤ７０により、直接通電加熱を行う対象の永久磁石２８を上電極５２と下電極５４とが配置される位置に配置するように、ロータコア１４の位相を割り出す。

次に、溶接ガンユニット４０を上下シリンダ４２により下降させ、直接通電加熱を行う対象の永久磁石２８の上部に上電極５２を押し当てる。次に、下電極５４をガン加圧シリンダ４４により上昇させて、直接通電加熱を行う対象の永久磁石２８の下部に下電極５４を押し当てる。ここで、上記のように、上電極５２の先端部の径と下電極５４の先端部の径は、永久磁石収容孔２４の短手方向の幅δ（図２参照）よりも小さくしている。そのため、上電極５２と下電極５４を、ロータコア１４の電磁鋼板１６に接触させることなく、永久磁石２８のみに接触させることができる。

次に、図８に示すように永久磁石２８に上電極５２と下電極５４とを押し当てた状態で、永久磁石２８を直接通電して加熱（直接通電加熱）する。すなわち、永久磁石２８を上電極５２と下電極５４とで挟んで直接通電加熱する。ここで直接通電加熱とは、一対の電極である上電極５２と下電極５４を永久磁石２８に接続して上電極５２と下電極５４との間に電流を流すことにより、ジュール熱によって永久磁石２８を発熱させる加熱方法である。これにより、永久磁石２８の周囲の樹脂３０を半溶融または熱劣化させ、かつ、永久磁石２８の消磁を行う。

次に、下電極５４をガン加圧シリンダ４４により下降させて、直接通電加熱を行った永久磁石２８から下電極５４を退避させる。次に、溶接ガンユニット４０を上下シリンダ４２により上昇させ、直接通電加熱を行った永久磁石２８から上電極５２を退避させる。

次に、モータ６６と減速機６８によりギヤ７０を駆動させて、ロータコア１４を自身の中心軸を中心に回転させて、直接通電加熱を行った永久磁石２８を打抜き機構３４の打抜き用ポンチ５６が配置される位置に配置するように、ロータコア１４の位相を割り出す。このように割出し機構３６は、ロータコア１４を自身の中心軸を中心として回転させて、永久磁石２８を直接通電加熱する位置および打抜く位置に順次配置させる。

次に、打抜き用ポンチ５６を打抜き用エアシリンダ６０により下降させ、永久磁石２８をロータコア１４の中心軸方向に加圧して押し出す。このようにして、ロータコア１４の永久磁石収容孔２４から永久磁石２８を、ロータコア１４の中心軸方向に打ち抜いて回収する。

その後、上記と同様な動作を繰り返して、ロータコア１４の円周上に備わる複数の永久磁石２８を、順に、直接通電加熱した後、永久磁石収容孔２４から打抜いて回収する。これにより、ロータコア１４の円周上に備わる全ての永久磁石２８を、直接通電加熱し、ロータコア１４から打ち抜いて回収することができる。

＜本実施例の効果＞
本実施例によれば、複数の電磁鋼板１６を積層したロータコア１４と、ロータコア１４に形成された永久磁石収容孔２４の中にて樹脂３０により固定されている永久磁石２８と、を備えるロータ１０から、永久磁石２８を回収する永久磁石回収方法（永久磁石回収装置１）において、永久磁石２８を加熱する加熱手段を永久磁石２８に接触させて樹脂３０を半溶融または熱劣化させ、加熱した永久磁石２８を永久磁石収容孔２４からロータコア１４の中心軸方向に打抜く。

このように、加熱手段を永久磁石２８に接触させて永久磁石２８を加熱するので、ロータコア１４を形成する電磁鋼板への熱の伝達が抑制され、電磁鋼板の変形を低減できる。そのため、ロータコア１４から永久磁石２８を打抜く際に、永久磁石２８が電磁鋼板に引っ掛かることなくロータコア１４から打抜き易くなる。したがって、ロータ１０からの永久磁石２８の回収率の向上を図ることができる。

さらに、永久磁石２８を加熱することにより永久磁石２８の消磁が行われる。そのため、ロータコア１４の永久磁石収容孔２４から永久磁石２８を打抜く際に、永久磁石２８がいずれかの箇所に吸着することがないので、永久磁石２８がロータコア１４からさらに打抜き易くなる。したがって、ロータ１０からの永久磁石２８の回収率のさらなる向上を図ることができる。

そして、本実施例では、永久磁石２８を加熱する加熱手段は上電極５２と下電極５４であり、永久磁石２８を上電極５２と下電極５４で挟んで直接通電加熱する。

これにより、永久磁石２８のみを局所的に加熱できるので、電磁鋼板１６の変形をさらに低減できる。そのため、永久磁石２８がロータコア１４からさらに打抜き易くなる。したがって、ロータ１０からの永久磁石２８の回収率のさらなる向上を図ることができる。

ここで、ロータ１０からの永久磁石２８の回収率について評価を行った結果、従来技術の誘導加熱による永久磁石回収方法では永久磁石２８の回収率は４０％であったのに対し、本実施例の直接通電加熱による永久磁石回収方法では永久磁石２８の回収率は９９％となった。このように、本実施例の直接通電加熱による永久磁石回収方法によれば、ロータ１０からの永久磁石２８の回収率が著しく向上することが分かった。

また、永久磁石回収装置１は、既存の溶接機構３２を使用（転用）することにより永久磁石２８を直接通電加熱することができるので、コストを削減できる。

また、本実施例によれば、永久磁石回収方法において、ロータコア１４を自身の中心軸を中心として回転させて、永久磁石２８を直接通電加熱する位置および打抜く位置に順次配置させる。これにより、ロータコア１４の円周上に備わる複数の永久磁石２８を、順に直接通電加熱した後、永久磁石収容孔２４から打抜いて回収することができる。そのため、より確実にロータ１０からの永久磁石２８の回収率の向上を図ることができる。

また、ロータコア１４の円周方向について永久磁石２８を直接通電加熱する位置と永久磁石を打抜く位置とを異ならせることにより、１つの永久磁石２８を永久磁石収容孔２４から打抜きながら、他の永久磁石２８を直接通電加熱することが可能となる。そのため、ロータ１０から複数の永久磁石２８を回収する時間を短縮することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

上記では、溶接機構３２を使用したが、これに限定されず、一対の電極を備える機構であれば使用可能である。また、本実施例は、１つの永久磁石収容孔２４に収容される永久磁石２８を上下で分割した場合にも適用できる。

１ 永久磁石回収装置
１０ ロータ
１２ ロータシャフト
１４ ロータコア
１６ 電磁鋼板
１８ コア保持部
２０ フランジ部
２２ エンドプレート
２４ 永久磁石収容孔
２６ マグネットエンド
２８ 永久磁石
３０ 樹脂
３２ 溶接機構
３４ 打抜き機構
３６ 割出し機構
３８ 工程盤
４０ 溶接ガンユニット
４２ 上下シリンダ
４４ ガン加圧シリンダ
４６ トランス
４８ 給電ケーブル
５０ 溶接ガンタイマ
５２ 上電極
５４ 下電極
５６ 打抜き用ポンチ
５８ 軸
６０ 打抜き用エアシリンダ
６２ 架台
６４ 治具
６６ モータ
６８ 減速機
７０ ギヤ
７２ 押えプレート
７４ ボルト
δ 幅

Claims (6)

1. 複数の電磁鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコア内部に形成された永久磁石収容孔の中にて樹脂により固定されている永久磁石と、を備えるロータから、前記永久磁石を回収する永久磁石回収方法において、
   前記永久磁石を加熱する加熱手段を前記永久磁石に接触させて前記樹脂を半溶融または熱劣化させ、
   前記加熱手段により加熱した前記永久磁石を前記永久磁石収容孔から前記ロータコアの中心軸方向に打抜くこと、
   を特徴とする永久磁石回収方法。
2. 請求項１の永久磁石回収方法において、
   前記加熱手段は一対の電極であり、
   前記永久磁石を前記一対の電極で挟んで直接通電加熱すること、
   を特徴とする永久磁石回収方法。
3. 請求項１または２の永久磁石回収方法において、
   前記ロータコアを自身の中心軸を中心として回転させて、前記永久磁石を加熱する位置および打抜く位置に順次配置させること、
   を特徴とする永久磁石回収方法。
4. 複数の電磁鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコア内部に形成された永久磁石収容孔の中にて樹脂により固定されている永久磁石と、を備えるロータから、前記永久磁石を回収する永久磁石回収装置において、
   前記永久磁石を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱した前記永久磁石を前記永久磁石収容孔から前記ロータコアの中心軸方向に打抜く打抜き機構と、を有し、
   前記加熱手段を前記永久磁石に接触させて前記樹脂を半溶融または熱劣化させること、
   を特徴とする永久磁石回収装置。
5. 請求項４の永久磁石回収装置において、
   前記加熱手段は一対の電極であり、
   前記永久磁石を前記一対の電極で挟んで直接通電加熱すること、
   を特徴とする永久磁石回収装置。
6. 請求項４または５の永久磁石回収装置において、
   前記ロータコアを自身の中心軸を中心として回転させて、前記永久磁石を加熱する位置および打抜く位置に順次配置させる割出し機構を有すること、
   を特徴とする永久磁石回収装置。

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