JP2017184311A - 電機子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電機子の形状不良を改善して、形状不良に起因する諸問題を解消できる電機子の製造方法であって、積層鉄心を構成する鋼板の種類に関係なしに適用できる、汎用性の高い電機子の製造方法を提供する。【解決手段】積層鉄心６に形成された複数個の磁石挿入孔６１のそれぞれに、非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石を挿入し、その後、磁石挿入孔６１に樹脂材を注入して、磁石挿入孔内６１で硬化させて、永久磁石を積層鉄心６に固定する電機子の製造方法において、積層鉄心６を加温して、積層鉄心６が特定の温度範囲にある時に、特定の磁石挿入孔６１に樹脂材を注入し、その後、積層鉄心６が特定の温度範囲と異なる別の温度範囲にある時に、別の磁石挿入孔６１に樹脂材を注入する。【選択図】図７

Description

本発明は、永久磁石を備える電機子の製造方法に関する。

ＩＰＭモータの回転子のような、積層鉄心の内部に永久磁石を埋め込んだ構造を持った電機子が知られている。ＩＰＭモータは、回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれているので、モータの回転中に遠心力で磁石が飛び出すことがなく、機械的な安全性が高い。また、ＩＰＭモータは、高効率で高トルクが得られる。そのため、ＩＰＭモータは、自動車用、鉄道車両用、その他産業用の動力源として、近年その利用が急速に拡大している。

多くの場合、ＩＰＭモータを構成する回転子は、積層鉄心に形成された磁石挿入孔のそれぞれに永久磁石を挿入し、その後、磁石挿入孔に樹脂を注入して、磁石挿入孔内で樹脂を硬化させて、永久磁石を積層鉄心に固定している（特許文献１，２）。特許文献１には、永久磁石を積層鉄心の磁石挿入孔に挿入した後に、積層鉄心を加温して、その後に、樹脂を磁石挿入孔に注入することが記載されている（第００２１〜００２５段落）。

また、ＩＰＭモータを構成する回転子に埋め込まれる永久磁石として、ネオジム（ネオジウム）磁石が知られている。ネオジム磁石は、磁束密度が高く、非常に強い磁力を持つので、ネオジム磁石を回転子に埋め込むと、小型で強力なモータが得られる。

ネオジム磁石は、磁化（容易）方向において正の熱膨張率を示し、非磁化方向（磁化方向に直交する方向）において負の熱膨張率を示すことが知られている（特許文献３（第００４９段落）、特許文献４（第０００５段落））。つまり、ネオジム磁石を加温すると、ネオジム磁石は、磁化方向において膨張し、非磁化方向において収縮することが知られている。

さて、積層鉄心は、圧延工程を経て製造された薄鋼板（その用途に基づいて「電磁鋼板」、あるいは合金成分に基づいて「珪素鋼板」と呼ばれる）を金型で打抜いて得られたコアシートを積層して構成される。回転子を構成するコアシートは、円形の輪郭を備えている。コアシートを打抜く金型の輪郭も真円にされている。しかしながら、真円の輪郭を有する金型で薄鋼板を打抜いても、コアシートの輪郭が楕円になることがある。つまり、打抜き後にコアシートに歪みが生じることがある。

例えば、特許文献５の第０００７段落には、「外周が円形のステータコアシートにおいて、図９に示すように電磁鋼板の圧延方向では外径寸法が大きくなり、圧延方向に直交する方向では外径寸法が小さくなる場合と、逆に電磁鋼板の圧延方向では外径寸法が小さくなり、圧延方向に直交する方向では外径寸法が大きくなる場合がある。」と記載されている。

コアシートの歪みに起因する形状不良が生じた積層鉄心を回転電機のハウジングに取り付けると、ハウジングに歪みが生じる。ハウジングに歪みが生じると、回転電機に各種の不具合が生じる。また、形状不良が生じた積層鉄心をハウジングに焼き嵌めして取り付けると、一部において積層鉄心とハウジングの間に隙間が生じる。そのため、積層鉄心とハウジングの接触面積が小さくなる。その結果、積層鉄心の固定が不十分になり、高負荷運転時に積層鉄心の固定が回転電機の発生トルクに負けて、積層鉄心が回ってしまうおそれがあった。

特許文献５に記載の発明は、上記の問題を解決するために、回転電機のハウジングにおいて、打抜かれたステータコアシートの外径寸法が正規寸法より大きくなる部位が当接する位置を非固定位置にして、正規寸法に対する外径寸法の差が小さい部位が当接する位置を固定位置にしている。

特許文献５に記載の発明によれば、積層鉄心とハウジングの形状の不一致に起因する諸問題は解決されるかも知れない。しかしながら、積層鉄心の形状不良そのものは改善されない。そのため、特許文献５に記載の発明によっては、積層鉄心の形状不良に起因する問題、例えば、回転子と固定子の間の間隙（エアギャップ）の変動に起因して生じるトルク変動や振動の問題は解決されない。

もっとも、積層鉄心の形状不良の発生を抑制することを目的とする発明は、既に出願されている。例えば、特許文献６には、打抜き金型の切り刃の真円度を、無方向性電磁鋼板の伸び率に応じて制御することを特徴とする無方向性電磁鋼板の打抜き方法が開示されている。

特開２０１４−１３８５３３号公報 特開２０１４−２２０９１１号公報 特開２００７−２７３８５０号公報 特開２０１２−１５２０６９号公報 特開２００９−１１２０９６号公報 特開平１０−２４３３３号公報

特許文献６によれば、打抜き金型の切り刃の真円度を制御することによって、コアシートの輪郭を真円にすることができるとされている。その結果、積層鉄心の形状不良は解消され、回転電機の出力トルクの変動も解消されるとされている。しかしながら、特許文献６には、重量％で、Ｓｉ：４％以下、Ａｌ：２％以下を含有する無方向性電磁鋼板を打抜く場合に適用される打抜き金型の切り刃の真円度の制御式は開示されているが、その他の場合の制御式は開示されていない。そのため、特許文献６に記載の発明は、上記の無方向性電磁鋼板を打抜く場合には適用できるが、その他の場合には適用できないという問題がある。つまり、上記の電磁鋼板以外の鋼板を打抜いてコアシートを製造する場合、特許文献６に記載の発明では、コアシートの歪みを解消することができない。

そのため、特許文献６に記載の発明には、上記の電磁鋼板以外の鋼板からなるコアシートを積層して構成される電機子については、形状不良を改善して、形状不良に起因する諸問題を解消することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電機子の形状不良を改善して、形状不良に起因する諸問題を解消できる電機子の製造方法であって、積層鉄心を構成する鋼板の種類に関係なしに適用できる、汎用性の高い電機子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電機子の製造方法は、積層鉄心に形成された複数個の磁石挿入孔のそれぞれに、非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石を挿入し、その後、磁石挿入孔に樹脂を注入して、磁石挿入孔内で硬化させて、永久磁石を積層鉄心に固定する電機子の製造方法において、積層鉄心を加温して、積層鉄心が特定の温度範囲にある時に、特定の磁石挿入孔に樹脂を注入し、その後、積層鉄心が特定の温度範囲と異なる別の温度範囲にある時に、別の磁石挿入孔に樹脂を注入するものである。

特定の磁石挿入孔に樹脂を注入した後に、積層鉄心を冷却して、積層鉄心が特定の温度範囲よりも低い温度になった時に、別の磁石挿入孔に樹脂を注入するようにしても良い。

特定の磁石挿入孔に樹脂を注入した後に、積層鉄心を加温して、積層鉄心が特定の温度範囲よりも高い温度になった時に、別の磁石挿入孔に樹脂を注入するようにしても良い。

特定の磁石挿入孔は、積層鉄心の素材の圧延方向に対して特定の角度をなす方向に配列された一群の磁石挿入孔であっても良い。

１個の磁石挿入孔に樹脂を注入する度に、積層鉄心の温度を変更して、その後で、別の磁石挿入孔に樹脂を注入するようにしても良い。

積層鉄心の温度が、１２０℃から２００℃の範囲にある時に、磁石挿入孔に樹脂を注入するようにしても良い。

本発明によれば、積層鉄心の内部に永久磁石を埋め込んで構成される電機子の形状不良を矯正することができる。その結果、該電機子を備える回転電機においてトルク変動等の不具合の発生が抑制され、回転電機の性能が向上する。

本発明の実施形態に係る電機子の製造方法に用いる電機子製造装置の構成を示す平面図である。 図１に記載の電機子製造装置が備える予熱装置の構成を示す正面図である。 図１に記載の電機子製造装置が備える樹脂封止装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る積層鉄心の構成図であって、図４（ａ）は積層鉄心の平面図であり、図４（ｂ）は積層鉄心の側面図である。 本発明の実施形態に係る積層鉄心を構成する素板の製造方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る電機子の製造方法を示す説明図であって、積層鉄心の平面図である。 本発明の実施形態に係る電機子の製造方法の別例を示す説明図であって、積層鉄心の平面図である。 本発明の実施形態において、積層鉄心の歪みが矯正される原理を示す説明図であって、図８（ａ）〜（ｄ）は、積層鉄心の歪みが矯正される過程を時系列に沿って示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る電機子の製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。

（製造装置）
図１は本発明の実施形態に係る電機子の製造装置１の構成を示す平面図である。図１に示すように、製造装置１は、搬送コンベア２、予熱装置３及び樹脂封止装置４を備えている。また、製造装置１は、コンピュータ１００を備えていて、搬送コンベア２、予熱装置３及び樹脂封止装置４は、コンピュータ１００に制御されて動作する。

（搬送コンベア）
搬送コンベア２は、図１において製造装置１の左側に配置された図示しない上流工程で製造された積層鉄心６を製造装置１に搬入する装置である。製造装置１における処理を終えた積層鉄心６は、搬送コンベア２によって、図１において製造装置１の右側に配置された図示しない下流工程に搬出される。

上流工程から製造装置１に搬入された積層鉄心６は、図示しない移送装置によって、搬送コンベア２から予熱装置３に移送される。予熱装置３は積層鉄心６を加温して、予熱装置３の温度を事前に決められた温度まで昇温させる装置である。予熱装置３の詳細な構成については後述する。

予熱装置３における加温が完了した積層鉄心６は、搬送コンベア２に戻され、図示しない別の移送装置によって、搬送コンベア２から樹脂封止装置４に移送される。樹脂封止装置４では、積層鉄心６に樹脂が注入充填される。樹脂充填が完了した積層鉄心６は、樹脂封止装置４から取り出され、搬送コンベア２に戻され、図示しない下流工程に搬出される。樹脂封止装置４の詳細な構成については後述する。

（予熱装置）
予熱装置３は、図２に示すように、積層鉄心６が載置された搬送トレイ５を載置する下部加熱部３１と、設置場所に固定される固定架台３２を備えている。固定架台３２には下部加熱部３１を上下に昇降させる昇降手段（例えば、ジャッキ）３３が固定されている。また、予熱装置３は、昇降手段３３により上限位置まで上昇された積層鉄心６（図２において、破線で示す）の上方に位置する上部加熱部３４と、この積層鉄心６を側方から取り囲む側部加熱部３５とを有している。この側部加熱部３５は、横方向に二分割され、分割された部分を、積層鉄心６を中心として水平方向（図２おいて矢印で示す）に移動することで開閉可能に構成されている。また、予熱装置３が備える各加熱部３１、３４、３５には図示しない電熱ヒータが設けられ、この電熱ヒータにより積層鉄心６を加熱している。また、前述したように、予熱装置３は、コンピュータ１００に制御されて動作する。

（樹脂封止装置）
樹脂封止装置４は、図３に示すように、積層鉄心６が載置された搬送トレイ５を載置する下型４１と、積層鉄心６の上に載置される上型４２とを備えている。また、積層鉄心６と上型４２の間にはダミープレート７が挟持されている。つまり、ダミープレート７の下面は積層鉄心６の上面に当接し、ダミープレート７の上面は、上型４２の下面に当接している。なお、ダミープレート７は上型４２から積層鉄心６の磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８が、積層鉄心６の上面で広がって、積層鉄心６の上面に付着することを防ぐ一種のカバーである。ダミープレート７はカルプレートとも呼ばれる。

上型４２は、積層鉄心６が備える磁石挿入孔６１と同数の樹脂注入口４３を備えている。つまり、上型４２には、積層鉄心６が備える磁石挿入孔６１と１対１で対応するように、樹脂注入口４３が配置されている。各樹脂注入口４３は上型４２を上下に貫通している。

ダミープレート７の、上型４２の樹脂注入口４３に当接する部位には、樹脂注入口７１が設けられている。磁石挿入孔６１に充填される樹脂材８は、溶融された液の状態で、上型４２の樹脂注入口４３と、ダミープレート７の樹脂注入口７１を通って、磁石挿入孔６１に注入される。なお、各磁石挿入孔６１には、上流工程において、永久磁石９が挿入されている。磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８は、磁石挿入孔６１内で硬化して、永久磁石９を磁石挿入孔６１内に固定する。

各樹脂注入口４３にはプランジャー４４が取り付けられている。プランジャー４４は、図示しない樹脂供給装置から供給されて、樹脂注入口４３内で保持された樹脂材８を磁石挿入孔６１に向けて押し出す部材である。プランジャー４４は図示しないアクチュエータで駆動される。また、樹脂封止装置４が備える複数個のプランジャー４４（を駆動する図示しないアクチュエータ）は、コンピュータ１００に制御されて、一斉に、又は個別に、又は群毎に動作する。そのため、樹脂封止装置４は、積層鉄心６が備える全ての磁石挿入孔６１に樹脂材８を一斉に注入充填することができる。また、樹脂封止装置４は、積層鉄心６が備える全ての磁石挿入孔６１に、それぞれ個別に、異なるタイミングで樹脂材８を注入充填することもできる。また、樹脂封止装置４は、積層鉄心６が備える全ての磁石挿入孔６１を複数の群に分割して、該群毎に、異なるタイミングで樹脂材８を注入充填することもできる。

（積層鉄心）
次に、積層鉄心６の構成と構造を説明する。積層鉄心６は、回転電機の電機子（例えば、ＩＰＭモータの回転子）を構成する部品であって、図４（ｂ）に示すように、複数の素板１０を積層して構成されている。また、図４（ａ）に示すように、積層鉄心６には、１６個の磁石挿入孔６１が形成されている。磁石挿入孔６１は積層鉄心６の中心を中心とする円周上に配列されている。前述したように、磁石挿入孔６１には永久磁石９が挿入されていて、永久磁石９は磁石挿入孔６１内に充填された樹脂材８によって積層鉄心６に固定されている。また、積層鉄心６の中心には積層鉄心６を貫通する軸穴６２が形成されている。軸穴６２には図示しない回転電機の回転軸が挿嵌される。

積層鉄心６を構成する素板１０は、図５に示すように、帯板状のブランク１１から打抜かれて形成される。ブランク１１は図示しない圧延機によって製造され、ロール状に巻き取られたコイルの形で、素板１０の製造工程に供給される。そして、ブランク１１は図示しないコイルから引き出されて、図５において左から右に移送されて、逐次、加工される。つまり、第１の工程において、ブランク１１から磁石挿入孔６１が打抜かれ、その後、ブランク１１は第２工程に移送される。第２工程では、ブランク１１から軸穴６２が打抜かれ、その後、ブランク１１は第３工程に移送される。第３工程では、ブランク１１から外輪６３が打抜かれ、第４工程では、素板１０がブランク１１から分離される。なお、前述したように、ブランク１１はロール状に巻き取られたコイルから引き出されるので、ブランク１１の長手方向（図５において左右方向）はブランク１１の圧延方向に一致する。また、素板１０を積層する工程においては、各素板１０の圧延方向が同一方向を向くように、向きを揃えて積層している。つまり、図４（ａ）において、積層鉄心６の最上層にある素板１０が、圧延方向が図４（ａ）の左右方向になるように置かれる場合、積層鉄心６を構成する全ての素板１０は、圧延方向が図４（ａ）の左右方向になるように置かれる。

（第１の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電機子の製造方法を説明する。図６は積層鉄心６の平面図である。なお、図６においては、１６個の磁石挿入孔６１のそれぞれに、添え字ａ，ｂ，‥‥ｐを添えて、磁石挿入孔６１のそれぞれを区別している。

第１の実施形態では、１６個の磁石挿入孔６１ａ，６１ｂ，‥‥６１ｐを２群に分割する。すなわち、磁石挿入孔６１ａ，‥‥６１ｄと磁石挿入孔６１ｉ，‥‥６１ｌを第１群とする。そして磁石挿入孔６１ｅ，‥‥６１ｈと磁石挿入孔６１ｍ，‥‥６１ｐを第２群とする。図６に示すように、第１群に属する磁石挿入孔６１は、積層鉄心６を構成する素板１０の圧延方向に平行する方向に配列されている。第２群に属する磁石挿入孔６１は、積層鉄心６を構成する素板１０の圧延方向に直交する方向に配列されている。

第１の実施形態においては、まず、積層鉄心６を予熱装置３において、１８０℃以上に加温する。そして、積層鉄心６を樹脂封止装置４に搬入して、積層鉄心６の温度を計測する。積層鉄心６の温度を計測する手段は任意である。樹脂封止装置４の下型４１あるいは上型４２に熱電対のような接触式の温度センサを備えても良いし、樹脂封止装置４の周囲に、赤外放射温度計のような非接触式の温度センサを備えても良い。そして、積層鉄心６の温度が１８０℃になったら、第１群に属する磁石挿入孔６１（６１ａ，‥‥６１ｄと６１ｉ，‥‥６１ｌ）に樹脂材８を注入する。第１群に属する磁石挿入孔６１への樹脂材８の注入が完了したら、積層鉄心６を自然冷却する。そして、積層鉄心６の温度が１７０℃になったら、第２群に属する磁石挿入孔６１（６１ｅ，‥‥６１ｈと６１ｍ，‥‥６１ｐ）に樹脂材８を注入する。第２群に属する磁石挿入孔６１への樹脂材８の注入が完了したら、積層鉄心６を自然冷却する。積層鉄心６が冷却されて、磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８が硬化したら、積層鉄心６を樹脂封止装置４から搬出する。

なお、予熱装置３における積層鉄心６の加温目標は、第１群に属する磁石挿入孔６１へ樹脂材８を注入する温度（１８０℃）に、積層鉄心６を予熱装置３から樹脂封止装置４に搬送する間に生じる温度低下をマージンとして加えた値である。つまり、予熱装置３において、積層鉄心６が１８０＋α℃まで加温される場合、αは積層鉄心６を予熱装置３から樹脂封止装置４に搬送する間に生じる温度低下に相当する。

（第２の実施形態）
本発明に係る電機子の製造方法は、１６個の磁石挿入孔６１を２群に分割して、異なる温度条件の下で各群に樹脂材８を注入するものには限定されない。１６個の磁石挿入孔６１を３群以上に分割して、異なる温度条件の下で各群に樹脂材８を注入するようにしても良い。そこで、第２の実施形態においては、図７に示すように、１６個の磁石挿入孔６１を、３群に分割する。つまり、磁石挿入孔６１ｂ，６１ｃ，６１ｊ，６１ｋを第１群、磁石挿入孔６１ｄ，６１ｅ，６１ｈ，６１ｉ，６１ｌ，６１ｍ，６１ｐ，６１ａを第２群、磁石挿入孔６１ｆ，６１ｇ，６１ｎ，６１ｏを第３群にする。

そして、積層鉄心６を予熱装置３において、１８０℃以上に加温する。その後、積層鉄心６を樹脂封止装置４に搬入して、積層鉄心６の温度を計測する。積層鉄心６の温度が１８０℃になったら、第１群に属する磁石挿入孔６１（６１ｂ，６１ｃ，６１ｊ，６１ｋ）に樹脂材８を注入する。第１群に属する磁石挿入孔６１への樹脂材８の注入が完了したら、積層鉄心６を自然冷却する。そして、積層鉄心６の温度が１６０℃になったら、第２群に属する磁石挿入孔６１（６１ｄ，６１ｅ，６１ｈ，６１ｉ，６１ｌ，６１ｍ，６１ｐ，６１ａ）に樹脂材８を注入する。第２群に属する磁石挿入孔６１への樹脂材８の注入が完了したら、積層鉄心６を自然冷却する。そして、積層鉄心６の温度が１４０℃になったら、第３群に属する磁石挿入孔６１（６１ｆ，６１ｇ，６１ｎ，６１ｏ）に樹脂材８を注入する。積層鉄心６が冷却されて、磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８が硬化したら、積層鉄心６を樹脂封止装置４から搬出する。なお、予熱装置３における積層鉄心６の加温目標も、第１群に属する磁石挿入孔６１へ樹脂材８を注入する温度（１８０℃）に、積層鉄心６を予熱装置３から樹脂封止装置４に搬送する間に生じる温度低下をマージンとして加えた値である。

（形状不良の矯正）
最後に、図８を参照して、第１及び第２の実施形態に係る方法によって、積層鉄心６の形状不良が矯正される原理を説明する。図８（ａ）は、常温における積層鉄心６の磁石挿入孔６１と永久磁石９の形状を示す平面図である。永久磁石９は、ネオジム磁石であって、方向によって磁化容易性能が異なっている。図８の各図において、Ｘ軸は永久磁石９の磁化（容易）軸を示し、Ｙ軸は永久磁石９の非磁化軸を示している。つまり、永久磁石９は、磁化（容易）軸がＸ軸と一致し、非磁化軸がＹ軸と一致するように、磁石挿入孔６１内に配置されている。また、ネオジム磁石、すなわち、永久磁石９は、磁化軸（Ｘ軸）方向において、正の熱膨張率を有し、非磁化軸（Ｙ軸）方向において、負の熱膨張率を有している。そのため、永久磁石９を加温すると、永久磁石９はＸ軸方向において膨張し、Ｙ軸方向において収縮する。

図８（ｂ）は、積層鉄心６を加温した場合の磁石挿入孔６１と永久磁石９の形状を示す平面図である。この場合、磁石挿入孔６１は、Ｘ軸及びＹ軸方向に膨張する（寸法が拡大する）。永久磁石９は、Ｘ軸方向において膨張（寸法が拡大）し、Ｙ軸方向において収縮（寸法が縮小）する。その結果、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間が拡大する。特に、Ｙ軸方向の隙間が拡大する。

このように、積層鉄心６を加温した状態で、磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入すると、図８（ｃ）に示すように、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間に樹脂材８が充填される。

磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入した後で、積層鉄心６を冷却して、積層鉄心６の温度を常温に戻すと、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間に充填された樹脂材８は硬化する。この時、磁石挿入孔６１は、Ｘ軸及びＹ軸方向に収縮する（寸法が縮小する）。永久磁石９は、Ｘ軸方向において収縮（寸法が縮小）し、Ｙ軸方向において膨張（寸法が拡大）する。つまり、磁石挿入孔６１と永久磁石９は図８（ａ）に示された形状に戻ろうとする。しかしながら、図８（ｄ）に示すように、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間に樹脂材８が充填されているので、磁石挿入孔６１のＹ軸方向の寸法は元の寸法（図８（ａ）に示された寸法）には戻らない。磁石挿入孔６１は、内側から、永久磁石９と樹脂材８によって、Ｙ軸方向に押圧される。そのため、磁石挿入孔６１のＹ軸方向の寸法は拡大する。その結果、積層鉄心６も、磁石挿入孔６１の周囲において、Ｙ軸方向の寸法を拡大する方向に変形する。なお、図８（ｄ）において矢印付きの太実線は、この時に磁石挿入孔６１に作用する押圧力を示している。

また、図８（ａ）に示す状態に対する図８（ｄ）に示す状態における積層鉄心６のＹ軸方向の寸法の差違は、積層鉄心６に樹脂材８を注入する際の、積層鉄心６の温度によって変化する。樹脂材８を注入する際の積層鉄心６の温度を比較的に高温にすれば、図８（ｂ）に示す状態における、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間は大きくなる。そのため、磁石挿入孔６１内に注入される樹脂材８の量が増加する。そして、図８（ｄ）に示す状態において、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間のＹ軸方向の隙間に充填された樹脂材８の厚さが増大する。その結果、磁石挿入孔６１と積層鉄心６はＹ軸方向に大きく拡大する。

一方、樹脂材８を注入する際の積層鉄心６の温度を低温にすれば、高温にした場合に比べて、図８（ｂ）に示す状態における、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間の隙間は小さくなる。そのため、磁石挿入孔６１内に注入される樹脂材８の量は減少する。そして、図８（ｄ）に示す状態において、磁石挿入孔６１と永久磁石９の間のＹ軸方向の隙間に充填された樹脂材８の厚さは縮小する。その結果、磁石挿入孔６１と積層鉄心６のＹ軸方向の寸法の拡大量は小さくなる。

このように、樹脂材８を注入する際の積層鉄心６の温度を加減することによって、注入された樹脂材８が硬化した後で生じる磁石挿入孔６１と積層鉄心６のＹ軸方向の寸法の拡大量を加減することができる。そして、この現象を利用して、積層鉄心６の形状不良を矯正することができる。つまり、Ｙ軸方向の寸法を大きく拡大したい位置にある磁石挿入孔６１に対しては、積層鉄心６の温度を大きく高めて樹脂材８を注入し、それ以外の磁石挿入孔６１に対しては、積層鉄心６の温度を比較的に低くして樹脂材８を注入することによって、積層鉄心６の形状を修正することができる。

前記第１の実施例においては、第１群に属する磁石挿入孔６１は樹脂材８の硬化後にＹ軸方向の寸法が比較的に大きく拡大する。第２群に属する磁石挿入孔６１の、樹脂材８の硬化後のＹ軸方向の寸法の拡大量は、第１群に属する磁石挿入孔６１に比べて小さい。前記第２の実施例においても、第１群に属する磁石挿入孔６１は樹脂材８の硬化後にＹ軸方向の寸法が比較的に大きく拡大する。第２群に属する磁石挿入孔６１の、樹脂材８の硬化後のＹ軸方向の寸法の拡大量は、樹脂材８の硬化後の磁石挿入孔６１のＹ軸方向の寸法拡大量は、第１群が最も大きく、第２群がこれに次ぎ、第３群が最も小さい。

以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、積層鉄心６の内部に永久磁石９を埋め込んで構成される電機子の形状不良を矯正することができる。その結果、該電機子を備える回転電機においてトルク変動等の不具合の発生が抑制され、回転電機の性能が向上する。また、上記実施形態に係る電機子の製造方法は、積層鉄心を構成する鋼板の種類に関係なしに適用できる。

しかしながら、本発明の技術的範囲は、上記実施形態によっては限定されない。本発明は特許請求の範囲に記載された技術的思想の限りにおいて、自由に、変形、応用又は改良して実施することができる。

例えば、樹脂材８を注入する際の積層鉄心６の温度を変更する単位は、「磁石挿入孔６１の群」には限定されない。磁石挿入孔６１毎に積層鉄心６の温度を変更して、樹脂材８を注入するようにしても良い。また、「群」を構成する磁石挿入孔６１の個数も任意である。

また、上記第１の実施形態においては、「積層鉄心６の素材の圧延方向に対して特定の角度をなす方向」の具体例として、「素板１０の圧延方向に平行する方向」と「素板１０の圧延方向に直交する方向」を例示した。しかしながら、「特定の角度をなす方向」は「平行する方向」や「直交する方向」には限定されない。「特定の角度」は任意に選択することができる。

上記実施形態においては、製造装置１において、樹脂封止装置４とは別個に予熱装置３を備える例を示したが、予熱装置３は樹脂封止装置４と一体に構成されても良い。例えば、樹脂封止装置４に熱源を取り付けて、積層鉄心６を樹脂封止装置４に取り付けた状態で、積層鉄心６を加温できるようにしても良い。

上記実施形態においては、積層鉄心６を加温する熱源として、予熱装置３に電熱ヒータを備える例を示した。しかしながら、予熱装置３が備える熱源、及び予熱装置３と樹脂封止装置４を一体に構成する場合に樹脂封止装置４が備える熱源は、電熱ヒータには限定されない。該熱源は、誘導加熱又は熱風によって、積層鉄心６を加熱するものであっても良い。あるいは、該熱源は、電熱ヒータによる加熱、誘導加熱、及び熱風による加熱のいずれか２以上を組み合わせて、積層鉄心６を加熱するものであっても良い。

上記実施形態においては、樹脂封止装置４において、積層鉄心６を冷却しながら磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入する例を示した。つまり、積層鉄心６が特定の温度範囲にある時に、特定の磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入した後に、積層鉄心６を冷却して、積層鉄心６が前記特定の温度範囲よりも低い別の温度範囲になった時に、別の磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入する例を示した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、このような物には限定されない。積層鉄心６を加温しながら磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入するようにしても良い。例えば、樹脂封止装置４に積層鉄心６を加温する熱源を備える場合に、積層鉄心６が特定の温度範囲にある時に、特定の磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入した後に、積層鉄心６を加温して、積層鉄心６が前記特定の温度範囲よりも高い別の温度範囲になった時に、別の磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入するようにしても良い。

上記第１の実施形態においては、積層鉄心６の温度が１８０℃である時に、第１群に属する磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入し、積層鉄心６の温度が１７０℃である時に、第２群に属する磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入する例を示した。この場合、１８０℃が「特定の温度範囲」に相当し、１７０℃が「別の温度範囲」に相当する。また、上記第２の実施形態においては、積層鉄心６の温度が１８０℃である時に、第１群に属する磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入し、積層鉄心６の温度が１６０℃である時に、第２群に属する磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入し、積層鉄心６の温度が１４０℃である時に、第３群に属する磁石挿入孔６１に樹脂材８を注入する例を示した。この場合、１８０℃が「特定の温度範囲」に相当し、１６０℃が「特定の温度範囲」又は「別の温度範囲」に相当し、１４０℃が「別の温度範囲」に相当する。しかしながら、「特定の温度範囲」と「別の温度範囲」はこれらには限定されない。「特定の温度範囲」と「別の温度範囲」は任意に選択し設定することができる。もっとも、積層鉄心６の温度が高すぎると磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８が変質する可能性がある。積層鉄心６の温度が低すぎると磁石挿入孔６１に注入された樹脂材８の流動性が低下するので好ましくない。したがって、「特定の温度範囲」と「別の温度範囲」は１２０℃から２００℃の範囲で選択し設定することが望ましい。

上記実施形態では、「特定の温度範囲」と「別の温度範囲」を１８０℃あるいは１７０℃、１４０℃のようにピンポイントで設定する例を示したが、本発明は「温度範囲」をピンポイントで設定するものには限定されない。「温度範囲」は上限又は下限で設定されても良いし、上限と下限で設定されても良い。

上記実施形態では、「非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石」の具体例としてネオジム磁石を例示したが、「非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石」はネオジム磁石には限定されない。本発明は、現存する、あるいは将来出現するであろう「非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石」を備える電機子の製造に広く適用される。

上記実施形態では、電機子の具体例としてＩＰＭモータの回転子を例示したが、本発明が適用される電機子は、ＩＰＭモータの回転子には限定されない。本発明が適用される電機子は、固定子であっても良いし、ＩＰＭモータ以外のモータが備える回転子又は固定子であっても良い。また、本発明が適用される電機子は、電動機を構成する電機子には限定されない。本発明は発電機を構成する電機子の製造にも適用される。

１ 製造装置
２ 搬送コンベア
３ 予熱装置
４ 樹脂封止装置
５ 搬送トレイ
６ 積層鉄心
７ ダミープレート
８ 樹脂材
９ 永久磁石
１０ 素板
１１ ブランク
３１ 下部加熱部
３２ 固定架台
３３ 昇降手段
３４ 上部加熱部
３５ 側部加熱部
４１ 下型
４２ 上型
４３ 樹脂注入口
４４ プランジャー
６１ 磁石挿入孔
６１ａ，‥‥６１ｐ 磁石挿入孔
６２ 軸穴
６３ 外輪
７１ 樹脂注入口
１００ コンピュータ

Claims (6)

1. 積層鉄心に形成された複数個の磁石挿入孔のそれぞれに、非磁化方向において負の熱膨張率を有する永久磁石を挿入し、その後、前記磁石挿入孔に樹脂を注入して、前記磁石挿入孔内で硬化させて、前記永久磁石を前記積層鉄心に固定する電機子の製造方法において、
   前記積層鉄心を加温して、前記積層鉄心が特定の温度範囲にある時に、特定の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し、
   その後、前記積層鉄心が前記特定の温度範囲と異なる別の温度範囲にある時に、別の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する、
   電機子の製造方法。
2. 特定の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入した後に、前記積層鉄心を冷却して、前記積層鉄心が前記特定の温度範囲よりも低い温度になった時に、別の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入することを特徴とする、
   請求項１に記載の電機子の製造方法。
3. 特定の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入した後に、前記積層鉄心を加温して、前記積層鉄心が前記特定の温度範囲よりも高い温度になった時に、別の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入することを特徴とする、
   請求項１に記載の電機子の製造方法。
4. 特定の前記磁石挿入孔は、前記積層鉄心の素材の圧延方向に対して特定の角度をなす方向に配列された一群の前記磁石挿入孔であることを特徴とする、
   請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電機子の製造方法。
5. １個の前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する度に、前記積層鉄心の温度を変更して、その後で、別の磁石挿入孔に前記樹脂を注入することを特徴とする、
   請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電機子の製造方法。
6. 前記積層鉄心の温度が、１２０℃から２００℃の範囲にある時に、前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入することを特徴とする、
   請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電機子の製造方法。

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