JP2014156001A - 磁石割断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石片表面のうねりにかかわらず精度良く磁石片を割断することができる磁石割断装置を提供すること。
【解決手段】割断用溝１０１が形成された１つの磁石片１００を、割断用溝１０１に沿って割断する磁石割断装置１００において、磁石片１００を保持する保持部２０と、保持部２０に保持された磁石片１００を割断用溝１０１の幅を広げる方向へ移動させて割断用溝１０１から磁石片１００を破断分割する移動部３０とを有し、保持部２０及び移動部３０のうち少なくとも保持部２０が、複数の部材２１ａ，２２ａから構成されており、各部材２１ａ，２２ａがそれぞれ独立で可動して磁石片１００に接触する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、割断用溝を有する磁石片を、割断用溝に沿って割断する磁石割断装置に関する。より詳細には、１つの磁石片を精度良く割断することができる磁石割断装置に関するものである。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される駆動用モータについては、モータの出力性能アップが追求されている中でたとえばその回転数や極数の増加が図られている。ところが、この回転数の増加等によって磁石に作用する磁界の変動率が大きくなり、その結果としてロータ内に渦電流が発生し易く、発熱によって齎される磁石の熱減磁によってモータ性能が逆に低下するといった課題が生じている。

そのため高効率なモータを実現するためには、ロータ内に生じる渦電流を低減する必要がある。そこで、ロータコアに埋込まれる永久磁石を割断分割してその表面積を小さくすることにより、作用する磁界の変動により発生する渦電流を低減させ、渦電流に伴う永久磁石の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止することが行われている(特許文献１参照)。

特開２０１１−２４４６１３号公報

しかしながら、上記の技術では、磁石片を精度良く割断することができずに、割断面が湾曲してしまう場合があるという問題があった。なぜなら、図６に示すように、磁石片の表面にはうねりがあり、そのうねりが大きい（平面度が低い）場合、磁石片を割断する際に治具（割断装置）により磁石片を保持したとき、磁石片にほとんど加圧力がかからない箇所が発生する。そうすると、割断時に磁石片が滑り（位置がずれ）、割断用溝に対して十分な応力集中を発生させることができなくなるからである。

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、磁石片表面のうねりにかかわらず精度良く磁石片を割断することができる磁石割断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、割断用溝が形成された１つの磁石片を、前記割断用溝に沿って割断する磁石割断装置において、前記磁石片を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記磁石片を前記割断用溝の幅を広げる方向へ移動させて前記割断用溝から前記磁石片を破断分割する移動部とを有し、前記保持部及び前記移動部のうち少なくとも前記保持部が、複数の部材から構成されており、各部材がそれぞれ独立で可動して前記磁石片に接触することを特徴とする。

この磁石割断装置では、少なくとも保持部が複数の部材から構成されており、各部材がそれぞれ独立で可動して磁石片に接触して保持する。そのため、磁石片表面に大きなうねりがあっても、保持部を構成する各部材が磁石片に接触している各箇所において適切な加圧力を加えることができる。なお、ここでいう適切な加圧力とは、均等に加圧力が加わる場合の他、例えば、割断タイミングが場所によって異なる場合に、遅れて破断する箇所の加圧力を小さくすること（その結果としてその箇所での割断荷重を小さくして衝撃を和らげることができる）も含まれる。このようにして、この磁石割断装置によれば、磁石片を割断するときに、割断用溝に対して十分な応力集中を発生させることができるので、割断面が湾曲することなく精度良く割断することができる。

ここで、上記した磁石割断装置において、前記移動部は、前記割断用溝を境にして前記保持部に保持されている逆側にて、前記割断用溝が形成された面にのみ接触した状態で前記割断用溝の幅を広げる方向へ前記磁石片を移動させるようにすれば良い。

あるいは、前記移動部は、前記割断用溝を境にして前記保持部に保持されている逆側にて、前記磁石片を挟み込んだ状態で前記割断用溝の幅を広げる方向へ前記磁石片を移動させるようにしても良い。

そして、上記した磁石割断装置において、前記複数の部材は、それぞれ前記磁石片より柔らかい材質で形成されていても良い。
なお、磁石片より柔らかい材質として、例えば、ジュラトロン樹脂（ＰＥＩ）や超々ジュラルミンＡ７０７５などを挙げることができる。

このような構成により、保持部の各部材を確実に磁石片に接触させることができるため、保持している各箇所において磁石片に対し適切な加圧力を確実に加えることができる。その結果、割断面が湾曲することなく精度良く割断することができる。

また、上記した磁石割断装置において、前記保持部は、前記磁石片を弾性的に保持する保持用弾性体を備えていても良い。
なお、保持用弾性体として、例えば、バネ、油圧シリンダ、エアシリンダなどを挙げることができる。

このような構成によっても、保持部の各部材を確実に磁石片に接触させることができるため、保持している各箇所において磁石片に対し適切な加圧力を確実に加えることができる。その結果、割断面が湾曲することなく精度良く割断することができる。

本発明に係る磁石割断装置によれば、上記した通り、磁石片表面のうねりにかかわらず精度良く磁石片を割断することができる。

実施の形態に係る磁石割断装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る磁石割断装置における主要部を拡大して示す図である。 磁石片を割断した後の磁石割断装置の状態を示す図である。 磁石挿入孔に多数の分割磁石を挿入したモータを構成するロータの縦断面図である。 第１変形例に係る磁石割断装置の主要部の概略を示す図である。 磁石片表面の粗さ（うねり）を示す図である。

以下、本発明の磁石割断装置を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。そこで、本実施の形態に係る磁石割断装置について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る磁石割断装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る磁石割断装置における主要部を拡大して示す図である。

本実施の形態に係る磁石割断装置１０は、図１、図２に示すように、保持部２０と、移動部３０とを備え、１つの磁石片１００を保持部２０により保持して、移動部３０により割断するように構成されている。
ここで、磁石片１００は、焼結金属材料からなる希土類磁石で着磁前の状態にあり、直方体形状をなすものである。そして、上面に、割断される際の起点となる割断用溝１０１が形成されている。この割断用溝１０１は、断面が略Ｕ字状をなしている。

このような磁石片１００を保持する保持部２０は、上方に位置する押さえ部２１と、これよりも下方に位置する受け部２２とを有する。これら押さえ部２１及び受け部２２は、それぞれが複数の部材２１ａ及び２２ａで構成されている。そして、各部材２１ａ，２２ａは、ヤング率が高い材料（例えばＳＫＤ１１材など）で形成されており、それぞれが互いに対向する位置に配置されている。

押さえ部２１（部材２１ａ）は、上下方向に移動可能に配設され、磁石片１００を保持するときに、その下面が、磁石片１００の上面に当接し、これを下方に押圧するようになっている。この押さえ部２１は、図２に示すように、保持用弾性体２５を備えている。保持用弾性体２５は、それぞれ、コイルバネからなり、各部材２１ａを下方（磁石片１００を押しつける方向）へ付勢可能に取り付けられている。なお、本実施の形態では、押さえ部２１が保持用弾性体２５を備える構成を例示しているが、押さえ部材２１は必ずしも保持用弾性体を備えている必要はない。

一方、受け部２２（部材２２ａ）は、磁石割断装置１０の所定位置に固設されている。そして、磁石片１００を保持するときに、複数の部材２２ａが、それぞれ磁石片１００の下面に当接する。
これにより、保持部２０は、押さえ部２１（各部材２１ａ）と受け部２２（各部材２２ａ）との間に、１つの磁石片１００を狭持して保持するようになっている。

また、移動部３０は、磁石片１００に形成された割断用溝１０１を境にして、保持部２０とは逆側（図中では左側）に上下方向に移動可能に配設されている。この移動部３０は、保持部２０により保持された磁石片１００に上方（割断用溝１０１側）から当接し、磁石片１００に対して割断荷重を加えながら、割断用溝１０１の幅を広げる方向へ磁石片１００を移動させることにより、割断用溝１０１から磁石片１００を破断分割（割断）するようになっている。そして、移動部３０も保持部２０と同様に、複数の部材３０ａで構成されている。
なお、本実施の形態では、移動部３０は複数の部材３０ａを有する分割構成になっているが、必ずしも分割構成にする必要はなく、分割されていない一体構成のものであっても良い。

次に、上記の磁石割断装置１０による磁石片１００の割断動作について、図３も参照しながら説明する。図３は、磁石片を割断した後の磁石割断装置の状態を示す図である。
まず、磁石割断装置１０に１つの磁石片１００を所定位置にセットする。具体的には、保持部２０で、割断用溝１０１を境にした磁石片１００の一方の側（図１、図２では右側）を保持する。なお、ここでは、磁石片１００に割断用溝１０１が１つだけ形成されているが、もちろん複数の割断用溝１０１が形成されていても良い。

このとき、保持部２０のうち、押さえ部２１に設けられた複数の部材２１ａ，２１ａ，・・・のそれぞれが、割断用溝１０１に沿って磁石片１０の上面に当接し、これを下方に押圧する。これにより、押さえ部２１に設けられた複数の部材２１ａ，２１ａ，・・・と、これらに対して対向配置された受け部２２に設けられた複数の部材２２ａとで、磁石片１００が挟持されて固定される。

ここで、保持部２０が複数の部材２１ａ，２２ａで構成された押さえ部２１と受け部２２を備えているので、磁石片１００の表面に大きなうねりがあっても、保持部２０を構成する各部材２１ａ，２２ａが磁石片１００に接触している各箇所において適切な加圧力を加えることができる。なお、ここでいう適切な加圧力とは、均等に加圧力が加わる場合の他、例えば、割断タイミングが場所によって異なる場合に、遅れて破断する箇所の加圧力を小さくすること（その結果としてその箇所での割断荷重を小さくして衝撃を和らげることができる）も含まれる。

また、押さえ部２１の各部材２１ａが保持用弾性体２５を備えているため、各部材２１ａを確実に磁石片に接触させることができる。これにより、保持部２０で保持している各箇所において磁石片１００に対して適切な加圧力をより確実に加えることができる。

このようにして磁石片１００が保持部２０により保持されると、移動部３０が下降して磁石片１００に当接する。つまり、移動部３０が、割断用溝１０１を境にして保持部２０により保持されている部分とは逆側（図中では左側）で磁石片１００に当接する。そして、さらに移動部３０が下降すると、移動部３０が磁石片１００に対して割断荷重を加えながら、割断用溝１０１の幅を広げる方向へ磁石片１００を移動させる。その結果、磁石片１００は、割断用溝１０１を起点として割断用溝１０１に沿って破断分割（割断）する。

このとき、磁石片１００は保持部２０により適切な加圧力が加えられた状態でしっかりと保持されているため、割断時に磁石片１００が滑らない（位置がずれない）。そのため、割断用溝１０１に十分な応力集中を発生させることができるので、割断亀裂の進行方向がズレたり、割断亀裂が分岐したり、割断面が傾いたり、割断された分割磁石に欠損が生じるなどの不具合が発生することを防止することができる。これにより、割断面を湾曲させることなく磁石片１００を精度良く割断することができる。

その後、移動部３０を上昇させ、保持部２０による磁石片１００の保持を解除して、割断された分割磁石１０２，１０２を取り出す。なお、割断用溝１０１が複数形成されている場合（多数の分割磁石を製造する場合）には、残った磁石片１００を、移動部３０側（図３では左側）へ向けて、分割磁石１０２の１個分に相当する長さだけ移動させる。その後は、前述のように、保持部２０及び移動部３０により、残った磁石片１００を再び保持し、更にこれらを割断する。そして、磁石片１００の全体が個々の分割磁石１０２に完全に分割されるまで上記の動作を繰り返し行う。

そして、このようにして割断した分割磁石１０２は、モータ（不図示）の一部に用いられる。具体的には、図４に示すように、モータを構成するロータ５０に穿設された複数の磁石挿入孔５０ｈ，５０ｈ，・・・に、それぞれ複数個ずつ挿入される。なお、図４は、磁石挿入孔に多数の分割磁石を挿入したモータを構成するロータの縦断面図である。
ロータ５０は、軸線ＡＸを有する円筒状をなす。そして、磁石挿入孔５０ｈ内において、隣り合う分割磁石１０２，１０２同士は、割断前に繋がっていた割断面が互いに重なり合った状態で、接着剤により互いに接着されている。このように、ロータ５０の磁石挿入孔５０ｈ，５０ｈ，・・・にそれぞれ割断した複数の分割磁石１０２，１０２，・・・を挿入することで、これを用いたモータにおいて、渦電流の発生を抑制して熱減磁による性能低下の防止を図ることができる。

ここで、磁石割断装置の変形例について説明する。
まず、第１変形例について、図５を参照しながら説明する。図５は、第１変形例に係る磁石割断装置の主要部の概略を示す図である。第１変形例では、移動部４０が保持部２０と同様に磁石片１００を保持して、割断用溝１０１の幅を広げる方向へ磁石片１００を移動させるようになっている。具体的には、図５に示すように、移動部４０は、上方に位置する第１移動部４１と、これよりも下方に位置する第２移動部４２とを有する。これら第１、第２移動部４１，４２は、それぞれが複数の部材４１ａ及び４２ａで構成されている。そして、各部材２１ａ，２２ａは、ヤング率が高い材料（例えばＳＫＤ１１材など）で形成されており、それぞれが互いに対向する位置に配置されている。

この移動部４０が磁石片１００を保持するときには、第１移動部４１（部材４１ａ）の下面が磁石片１００の上面に当接し、第２部移動部４２（部材４２ａ）の上面が磁石片１００の下面に当接する。これにより、移動部４０は、第１移動部４１（各部材４１ａ）と第２移動部４２（各部材４２ａ）との間に、割断用溝１０１を境にして保持部２０により保持された箇所とは逆側で磁石片１００を狭持して保持するようになっている。

そして、移動部４０は、磁石片１００を狭持した状態で図中矢印方向（反時計回り）に回動するように構成されている。これにより、磁石片１００に対して割断荷重が加わりながら、割断用溝１０１の幅を広げる方向へ磁石片１００が移動させられて、割断用溝１０１から磁石片１００が破断分割（割断）されるようになっている。

このような第１変形例においても、上記した実施の形態と同様の効果を得ることができ、割断面を湾曲させることなく磁石片１００を精度良く割断することができる。

次に、第２変形例について説明する。第２変形例では、保持部２０における押さえ部２１及び受け部２２の各部材２１ａ，２２ａを、それぞれ磁石片１０１より柔らかい材質で形成している。例えば、ジュラトロン樹脂（ＰＥＩ）や超々ジュラルミンＡ７０７５などで各部材２１ａ，２２ａを形成すれば良い。特に、各部材２１ａ，２２ａの数、つまり押さえ部材２１、受け部２２の分割数が少ない場合に、このような構成を適用すると良い。

このような第２変形でも、保持部２０の各部材２１ａ，２２ａを確実に磁石片１００に接触させることができるため、保持している各箇所において磁石片１００に対し適切な加圧力を確実に加えることができる。そのため、第２変形例においても、上記した実施の形態と同様の効果を得ることができ、割断面を湾曲させることなく磁石片１００を精度良く割断することができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る磁石割断装置１０によれば、保持部２０が複数の部材２１ａ，２２ａから構成されており、各部材２１ａ，２２ａがそれぞれ独立で可動して磁石片１００に接触して保持する。そのため、磁石片１００の表面に大きなうねりがあっても、保持部２０を構成する各部材２１ａ，２２ａが磁石片１００に接触している各箇所において適切な加圧力を加えることができる。従って、磁石片１００を割断するときに、割断用溝１０１に対して十分な応力集中を発生させることができるので、割断面が湾曲することなく精度良く割断することができる。

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。例えば、上記した実施の形態では、保持用弾性体２５としてコイルバネを例示したが、バネの他、油圧シリンダやエアシリンダなどを使用することができる。
また、上記した実施の形態では、各部材２１ａにそれぞれ保持用弾性体２５を設けているが、部材２１ａに保持用弾性体２５を設ける代わりに、各部材２１ａが取り付けられている取付部に保持用弾性体２５を設けても良い。

１０ 磁石割断装置
２０ 保持部
２１ 押さえ部
２１ａ 部材
２２ 受け部
２２ａ 部材
２５ 保持用弾性体
３０ 移動部
３０ａ 部材
１００ 磁石片
１０１ 割断用溝
１０２ 分割磁石

Claims (5)

1. 割断用溝が形成された１つの磁石片を、前記割断用溝に沿って割断する磁石割断装置において、
   前記磁石片を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記磁石片を前記割断用溝の幅を広げる方向へ移動させて前記割断用溝から前記磁石片を破断分割する移動部とを有し、
   前記保持部及び前記移動部のうち少なくとも前記保持部が、複数の部材から構成されており、各部材がそれぞれ独立で可動して前記磁石片に接触する
   ことを特徴とする磁石割断装置。
2. 請求項１に記載する磁石割断装置において、
   前記移動部は、前記割断用溝を境にして前記保持部に保持されている逆側にて、前記割断用溝が形成された面にのみ接触した状態で前記割断用溝の幅を広げる方向へ前記磁石片を移動させる
   ことを特徴とする磁石割断装置。
3. 請求項１に記載する磁石割断装置において、
   前記移動部は、前記割断用溝を境にして前記保持部に保持されている逆側にて、前記磁石片を挟み込んだ状態で前記割断用溝の幅を広げる方向へ前記磁石片を移動させる
   ことを特徴とする磁石割断装置。
4. 請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの磁石割断装置において、
   前記複数の部材は、それぞれ前記磁石片より柔らかい材質で形成されている
   ことを特徴とする磁石割断装置。
5. 請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの磁石割断装置において、
   前記保持部は、前記磁石片を弾性的に保持する保持用弾性体を備えている
   ことを特徴とする磁石割断装置。

Images