JP2021164402A - ロータの製造装置、ロータの製造方法及びロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアに埋込状態の永久磁石に対して高磁力で着磁し得るロータの製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】着磁装置３０を用いて外部からロータ２０に埋設状態にある永久磁石２３の着磁を行う際、ロータ２０の径方向に対向する関係にある外径側主ヨーク部３２の着磁用対向凸部３２ａと、回転軸の嵌挿前の軸嵌挿孔２２ｂに挿入される各補助ヨーク部３４，４２の挿入突部３４ｄ，４２ｄとの間についてもロータ２０の内部に着磁磁束を流す着磁が行われる。【選択図】図５

Description

本発明は、埋込状態にある永久磁石の着磁をロータの外部から行う埋込磁石型のロータの製造装置、ロータの製造方法及びロータに関する。

従来、埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータを用いる回転電機が周知である。埋込磁石型のロータは、永久磁石がロータコアの内部に埋め込まれる態様をなし、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側部位にてリラクタンストルクを得る構成となっている。このような埋込磁石型のロータにおいては、埋込状態をなす未着磁の永久磁石を有したロータコアに対し、外径側から着磁装置にて着磁が行われているものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−１４４３２２号公報

ところで、埋込磁石型のロータをより高性能とするためには、永久磁石を略Ｖ又はＵ字の折返し形状としてロータコアにおける永久磁石より径方向外側部位を大きく構成し、リラクタンストルクの増大を図ることが一つの対策である。

しかしながら、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側部位をより大きくしようと、永久磁石の折返し部分である屈曲部がより径方向内側に位置する深い折返し形状とするほど、永久磁石の特に屈曲部及び屈曲部近辺が着磁装置から遠く離れることになる。そのため、着磁装置から遠い部位となる永久磁石の屈曲部や屈曲部近辺が十分な磁力となるように着磁されるかが懸念されるところである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータコアに埋込状態の永久磁石に対して高磁力で着磁し得るロータの製造装置、ロータの製造方法及びその着磁がなされたロータを提供することにある。

上記課題を解決するロータの製造装置は、ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有するロータ（２０）において、埋込状態にある前記永久磁石に対して前記ロータの外部から着磁を行う着磁装置（３０）を含むロータの製造装置であって、前記着磁装置は、前記ロータの外周面（２２ａ）との対向部位（３２ａ）を有する第１ヨーク部（３２）と、前記第１ヨーク部と磁路を構成するとともに回転軸（２１）の嵌挿前の前記ロータの軸嵌挿孔（２２ｂ）に挿入される挿入部位（３４ｄ，４２ｄ）若しくは前記ロータの軸嵌挿孔に嵌挿された回転軸と磁気的に連結するための連結部位（３４ｅ，４２ｅ）を有する第２ヨーク部（３４，４２）と、前記第１及び第２ヨーク部の磁路上に設けられる着磁用コイル（３３，３５，４３）とを含み、前記着磁用コイルへの通電に基づき、前記ロータの径方向に対向する関係にある前記第１ヨーク部の対向部位と前記第２ヨーク部の挿入部位若しくは前記回転軸との間で少なくとも前記ロータの内部に着磁磁束を流して、埋設状態の前記永久磁石に対する着磁を行うように構成された。

上記課題を解決するロータの製造方法は、ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有するロータ（２０）において、着磁装置（３０）を用いて埋込状態にある前記永久磁石に対して前記ロータの外部から着磁を行うロータの製造方法であって、前記着磁装置は、前記ロータの外周面（２２ａ）との対向部位（３２ａ）を有する第１ヨーク部（３２）と、前記第１ヨーク部と磁路を構成するとともに回転軸（２１）の嵌挿前の前記ロータの軸嵌挿孔（２２ｂ）に挿入される挿入部位（３４ｄ，４２ｄ）若しくは前記ロータの軸嵌挿孔に嵌挿された回転軸と磁気的に連結するための連結部位（３４ｅ，４２ｅ）を有する第２ヨーク部（３４，４２）と、前記第１及び第２ヨーク部の磁路上に設けられる着磁用コイル（３３，３５，４３）とを含む構成のものを用い、前記着磁用コイルへの通電に基づき、前記ロータの径方向に対向する関係にある前記第１ヨーク部の対向部位と前記第２ヨーク部の挿入部位若しくは前記回転軸との間で少なくとも前記ロータの内部に着磁磁束を流して、埋設状態の前記永久磁石に対する着磁を行う。

上記ロータの製造装置及び上記ロータの製造方法によれば、着磁装置を用いて外部からロータに埋設状態にある永久磁石の着磁を行う際、ロータの径方向に対向する関係にある第１ヨーク部の対向部位と、回転軸の嵌挿前の軸嵌挿孔に挿入される第２ヨーク部の挿入部位、若しくは第２ヨーク部と磁気的に連結するロータの軸嵌挿孔に嵌挿された回転軸と、の間で少なくともロータの内部に着磁磁束を流す着磁が行われる。つまり、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石の屈曲部や屈曲部近辺は、従来一般的に行われている外径側からの着磁において着磁磁束の届き難い位置にあるものの、上記着磁手法を用いることで永久磁石の屈曲部や屈曲部近辺についても十分な着磁磁束の供給が可能となる。これにより、永久磁石の全体に亘って十分な磁力にて着磁することが可能となる。

上記課題を解決するロータの製造装置及びロータの製造方法を用いて着磁がなされるロータは、ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有し、着磁装置（３０）を用いて埋込状態にある前記永久磁石に対して外部から着磁が行われて構成されるロータ（２０）であって、前記ロータコアの外周面（２２ａ）において折返し形状の前記永久磁石の内側面の延長線間を磁極ピッチ（Ｌｐ）、前記永久磁石の周方向中心線（Ｌｓ）上において前記ロータコアの外周面から前記永久磁石の屈曲部（２３ｂ）の内側面までを埋込深さ（Ｌｍ）とすると、前記永久磁石は、前記磁極ピッチより前記埋込深さが大となるような深い折返し形状をなし、前記永久磁石の着磁による磁界強さの変化が緩やかになる変曲点を所望下限値とした場合、所望下限値を上回る磁界強さにて着磁される前記永久磁石の部位が９０％を超える着磁態様である。

磁極ピッチより埋込深さが大となるような深い折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいては、永久磁石の屈曲部や屈曲部近辺が着磁磁束の届き難い状況にあるものの、上記ロータの製造装置及びロータの製造方法を用いることで、永久磁石の全体に亘って十分な磁力にて着磁がなされる。この場合、永久磁石の着磁による磁界強さの変化が緩やかになる変曲点を所望下限値とすると、ロータの永久磁石においては、その所望下限値を上回る磁界強さにて着磁される部位が９０％を超える着磁態様とすることが可能である（図１０等参照）。

埋込磁石型のロータを有する回転電機の構成図。 ロータの構成図。 ロータの断面図。 一実施形態の着磁装置の構成を説明するための説明図。 同形態の着磁装置の構成を説明するための説明図。 同形態の着磁装置の構成を説明するための説明図。 同形態の着磁装置の着磁方法を説明するための説明図。 同形態の着磁装置の着磁方法を説明するための説明図。 同形態の着磁装置にて着磁された永久磁石を説明するための説明図。 同形態の着磁装置にて着磁された永久磁石を説明するための説明図。 変更例の着磁装置の構成を説明するための説明図。 変更例の着磁装置の構成を説明するための説明図。 変更例の着磁装置の構成及び着磁方法を説明するための説明図。

以下、ロータの製造装置、ロータの製造方法及びロータの一実施形態を説明する。
図１に示す本実施形態の回転電機Ｍは、埋込磁石型のブラシレスモータにて構成されている。回転電機Ｍは、略円環状のステータ１０と、ステータ１０の径方向内側空間にて回転可能に配置される略円柱状のロータ２０とを備えている。

ステータ１０は、略円環状のステータコア１１を備えている。ステータコア１１は、磁性金属材料にて構成、例えば複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ステータコア１１は、径方向内側に向かって延び周方向等間隔に配置される本実施形態では１２個のティース１２を有している。各ティース１２は、互いに同一形状をなしている。ティース１２は、先端部である径方向内側端部が略Ｔ型をなし、先端面１２ａがロータ２０の外周面に倣った円弧状をなしている。ティース１２には、巻線１３が集中巻きにて巻装されている。巻線１３は３相結線がなされ、図１ようにそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相として機能する。そして、巻線１３に対して電源供給がなされると、ロータ２０を回転駆動するための回転磁界がステータ１０にて生じるようになっている。このようなステータ１０は、ステータコア１１の外周面がハウジング１４の内周面に対して固定されている。

ロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１が中心部に嵌挿される略円柱状のロータコア２２と、ロータコア２２の内部に埋め込まれる態様をなす本実施形態では８個の永久磁石２３とを備えている。ロータコア２２は、磁性金属材料にて構成、例えば複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ロータ２０は、回転軸２１がハウジング１４に設けられる図示略の軸受に支持されることで、ステータ１０に対して回転可能に配置されている。

ロータコア２２は、永久磁石２３を収容するための磁石収容孔２４を有している。磁石収容孔２４は、ロータコア２２の周方向等間隔に本実施形態では８個設けられている。各磁石収容孔２４は、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなし、互いに同一形状をなしている。また、磁石収容孔２４は、ロータコア２２の軸方向全体に亘り設けられている。

ここで、本実施形態の永久磁石２３は、磁石粉体を樹脂と混合した磁石材料を成型固化してなるボンド磁石よりなる。すなわち、永久磁石２３は、ロータコア２２の磁石収容孔２４を成形型とし、固化前の磁石材料が射出成形により磁石収容孔２４内に隙間なく充填され、充填後に磁石収容孔２４内で固化されて構成されている。したがって、磁石収容孔２４の孔形状は、永久磁石２３の外形形状となる。本実施形態の永久磁石２３に用いられる磁石粉体としては、例えばサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石が用いられるが、他の希土類磁石等を用いてもよい。

永久磁石２３は、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。詳述すると、永久磁石２３は、図２に示すように、一対の直線部２３ａの径方向内側端部同士を屈曲部２３ｂにて繋いだ形状をなしている。直線部２３ａの径方向外側端部２３ｃは、ロータコア２２の外周面２２ａの近くに位置している。永久磁石２３は、一対の直線部２３ａ及び屈曲部２３ｂを含むＶ字経路のいずれにおいても厚さＷｍが一定に設定されている。永久磁石２３は、ロータ２０の軸中心Ｏ１を通る自身の周方向中心線Ｌｓに対して線対称形状をなし、隣接の永久磁石２３間におけるロータ２０の軸中心Ｏ１を通る磁極境界線Ｌｄに近接している。隣接の磁極境界線Ｌｄ間の角度、すなわちこの永久磁石２３を含むロータ磁極部２６の磁極開角度θｍは、電気角で１８０°である。

また、ロータコア２２の外周面２２ａにおいて永久磁石２３の各直線部２３ａの内側面の延長線間を磁極ピッチＬｐ、永久磁石２３の周方向中心線Ｌｓ上においてロータコア２２の外周面２２ａから永久磁石２３の屈曲部２３ｂの内側面までを埋込深さＬｍとすると、本実施形態の永久磁石２３は、磁極ピッチＬｐより埋込深さＬｍが大となるような深い折返し形状を採用している。つまり、本実施形態の永久磁石２３は、図２及び図３に示すように、自身の屈曲部２３ｂがロータコア２２の中心部の回転軸２１の嵌挿される軸嵌挿孔２２ｂに近い径方向内側寄りに位置する深い折返し形状となっている。また、永久磁石２３は、ロータコア２２の軸方向全体に亘り設けられている。

ロータコア２２の磁石収容孔２４内で固化した永久磁石２３は、図４等に示す着磁装置３０を用い、未着磁状態から本来の磁石として機能させるべくロータコア２２の外部から着磁が行われる。着磁装置３０及び着磁装置３０を用いた着磁方法の詳細については後述する。永久磁石２３は、ロータコア２２の周方向に本実施形態では８個設けられており、周方向に交互に異極となるように着磁される。また、個々の永久磁石２３においては、それぞれ自身の厚さ方向に磁化される。

ロータコア２２において永久磁石２３より径方向外側部位でステータ１０と対向する部位は、リラクタンストルクを得るための外側コア部２５として機能する。そして、ロータ２０は、永久磁石２３と個々の永久磁石２３の略Ｖ字間で囲まれる外側コア部２５とを含む本実施形態では８極のロータ磁極部２６として構成されている。各ロータ磁極部２６は、図１のように周方向に交互にそれぞれＮ極、Ｓ極として機能する。このようなロータ磁極部２６を有するロータ２０では、マグネットトルクとリラクタンストルクとが好適に得られるものとなる。

次に、永久磁石２３の着磁装置３０及び着磁装置３０を用いた永久磁石２３の着磁方法を含むロータ２０の製造装置及びロータ２０の製造方法について説明する。
［着磁装置の構成］
本実施形態の着磁装置３０について、図４、図５及び図６を用いて説明する。なお、図４から図６では、断面部分について適宜ハッチングを省略してある。また、図６では、ロータ２０が断面として図示、着磁装置３０が端面として図示してある。

着磁装置３０は、図４から図６に示すように、装置本体部３１と装置上側部４１とを備え、着磁対象のロータ２０の設置及び取出しを可能とすべく、装置本体部３１に対して装置上側部４１が接離可能に構成されている。なお、装置本体部３１と装置上側部４１との配置や動作態様は一例であり、適宜変更可能である。

装置本体部３１は、主着磁部３０ａと、下側補助着磁部３０ｂとを一体に備えている。主着磁部３０ａは、磁性金属製の外径側主ヨーク部３２と、着磁用主コイル３３とを備えている。外径側主ヨーク部３２は、着磁装置３０に設置されるロータ２０の各ロータ磁極部２６に対応して設けられる８個の着磁用対向凸部３２ａを有し、各着磁用対向凸部３２ａの径方向内側端部である先端部３２ａ１は、ロータ２０（ロータコア２２）の外周面２２ａに対し径方向に非常に近接して対向する位置関係となっている。各着磁用対向凸部３２ａには、それぞれ巻回軸が径方向に向くように着磁用主コイル３３が巻装されている。外径側主ヨーク部３２の径方向外周部は、周方向等間隔に設けられる各着磁用対向凸部３２ａを周方向に一体的に連結する環状連結部３２ｂとしている（環状連結部３２ｂの環状形状を示す図示は省略）。

下側補助着磁部３０ｂは、磁性金属製の下側補助ヨーク部３４と、着磁用下側補助コイル３５とを備えている。下側補助ヨーク部３４は、各着磁用対向凸部３２ａに対応して８個設けられる下側連結部３４ａと、各下側連結部３４ａを纏める１個の下側集合部３４ｂとを備えている。各下側連結部３４ａは、一端が外径側主ヨーク部３２の環状連結部３２ｂの下面部にそれぞれ一体的に連結されている。各下側連結部３４ａは、着磁用主コイル３３等を避けつつ軸方向下方側に迂回する形状をなし、各下側連結部３４ａの他端は、下側集合部３４ｂとそれぞれ一体的に連結している。

下側集合部３４ｂは、着磁装置３０に設置されるロータ２０の下側に位置し、ロータ２０の軸方向に沿った柱状をなしている。下側集合部３４ｂは、自身の上面中央部にロータ２０が当接、すなわち下側集合部３４ｂではロータ２０が載置される当接部３４ｃを有し、当接部３４ｃより内側には、ロータ２０の中心部の軸嵌挿孔２２ｂに下側から挿入される下側挿入突部３４ｄが設けられている。

また、下側集合部３４ｂには、巻回軸が軸方向に向くように着磁用下側補助コイル３５が巻装されている。着磁用下側補助コイル３５の外周側には、非磁性金属製で筒状をなす下側第１規制部材３６が装着され、着磁用下側補助コイル３５の軸方向上側には、非磁性金属製で板状をなす下側第２規制部材３７が下側集合部３４ｂ等に固定されている。下側第２規制部材３７及び当接部３４ｃの各上側面は、例えば面一をなしている。各規制部材３６，３７は、例えばＳＵＳ製である。そして、各規制部材３６，３７は、着磁時の通電の際の着磁用下側補助コイル３５の膨らみや巻き崩れ等を低減するために設けられている。

一方、装置本体部３１に対して接離動作する装置上側部４１は、上側補助着磁部３０ｃのみ備えている。上側補助着磁部３０ｃは、磁性金属製の上側補助ヨーク部４２と、着磁用上側補助コイル４３とを備えている。上側補助ヨーク部４２は、下側補助ヨーク部３４と上下方向に対称的な構成をなし、各着磁用対向凸部３２ａに対応して８個設けられる上側連結部４２ａと、各上側連結部４２ａを纏める１個の上側集合部４２ｂとを備えている。各上側連結部４２ａは、一端が外径側主ヨーク部３２の環状連結部３２ｂの上面部に当接可能に構成されている。各上側連結部４２ａは、着磁用主コイル３３等を避けつつ軸方向上方側に迂回する形状をなし、各上側連結部４２ａの他端は、上側集合部４２ｂとそれぞれ一体的に連結している。この上側補助ヨーク部４２については、上側集合部４２ｂに各上側連結部４２ａがそれぞれ連結されて一体的な構成となっている。

上側集合部４２ｂは、着磁装置３０に設置されるロータ２０の上側に位置し、ロータ２０の軸方向に沿った柱状をなしている。上側集合部４２ｂは、自身の下面中央部にロータ２０が当接する当接部４２ｃを有し、当接部４２ｃより内側には、ロータ２０の中心部の軸嵌挿孔２２ｂに上側から挿入される上側挿入突部４２ｄが設けられている。

また、上側集合部４２ｂには、巻回軸が軸方向に向くように着磁用上側補助コイル４３が巻装されている。着磁用上側補助コイル４３の外周側には、非磁性金属製で筒状をなす上側第１規制部材４４が装着され、着磁用上側補助コイル４３の軸方向下側には、非磁性金属製で板状をなす上側第２規制部材４５が上側集合部４２ｂ等に固定されている。上側第２規制部材４５及び当接部４２ｃの各下側面は、例えば面一をなしている。各規制部材４４，４５は、例えばＳＵＳ製である。そして、各規制部材４４，４５は、着磁時の通電の際の着磁用上側補助コイル４３の膨らみや巻き崩れ等を低減するために設けられている。また、上側第２規制部材４５は、着磁用上側補助コイル４３の自重による巻き崩れ等も低減可能である。

このような本実施形態の着磁装置３０は、主着磁部３０ａの着磁動作として、周方向に隣接する着磁用対向凸部３２ａ間にロータ２０の内部を介して着磁磁束を流す着磁が行われる。加えて、主着磁部３０ａと各補助着磁部３０ｂ，３０ｃとが協働して、主着磁部３０ａのみでは届き難いロータ２０の内径側にも強制力を以て着磁磁束を流す着磁も行われる。つまり、本実施形態の着磁装置３０では、永久磁石２３の特に主着磁部３０ａより遠い径方向内側に位置している屈曲部２３ｂ及び屈曲部２３ｂの近辺の着磁を効果的に行える構成となっている。

［着磁装置を用いた永久磁石の着磁方法］
上記構成の着磁装置３０を用い、先ず、未着磁の永久磁石２３を有するロータ２０が着磁装置３０に設置される。また、着磁対象のロータ２０は回転軸２１が嵌挿前の状態であり、軸嵌挿孔２２ｂは開放状態となっている。

図６に示すように、装置上側部４１を装置本体部３１から上方に離間させた状態で、未着磁の永久磁石２３を有するロータ２０が装置本体部３１の下側集合部３４ｂの上面部に載置される。その際、下側挿入突部３４ｄがロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂに挿入される。ロータ２０が装置本体部３１に設置されると、図４及び図５に示すように装置上側部４１が軸方向に下降されて、上側挿入突部４２ｄがロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂに挿入される。また、装置上側部４１の下降は、上側補助ヨーク部４２の上側連結部４２ａの一端が外径側主ヨーク部３２の上面に当接するまで行われる。つまり、上側補助ヨーク部４２と外径側主ヨーク部３２とが磁気的に接続されて、上側補助ヨーク部４２と外径側主ヨーク部３２との間で着磁磁束が良好に流れる状態とする。

次いで、ロータ２０の未着磁の永久磁石２３に対し、本実施形態では２工程での着磁が行われ、本実施形態では例えば先にＳ極着磁、次にＮ極着磁が行われる。この着磁順は一例であり、逆の着磁順であってもよい。

Ｓ極着磁の場合、ロータ２０の周方向に８個配置される未着磁の永久磁石２３の内、一つ置きのＳ極着磁予定の永久磁石２３に対してＳ極着磁が行われる。すなわち、Ｓ極着磁を行う周方向一つ置きの着磁用対向凸部３２ａに装着の着磁用主コイル３３と補助コイル３５，４３とに対し、図５に示す着磁制御装置５０からＳ極着磁用の通電が行われる。すると、図７に示すようにロータ２０の内部において、外径側主ヨーク部３２の各着磁用対向凸部３２ａから各補助ヨーク部３４，４２の各挿入突部３４ｄ，４２ｄに向けた着磁磁束が流される。

その際、互いに磁気的に接続される各着磁用対向凸部３２ａと各挿入突部３４ｄ，４２ｄとがロータ２０の径方向外側と内側とで対向する位置関係となるため、ロータ２０の径方向外側から内側まで全体に亘ってロータ２０の内部を進む着磁磁束が増加する。また、補助コイル３５，４３を設けて着磁用主コイル３３と協働するように通電することで、着磁磁束の流れに対してより強制力を付与でき、好適とした磁束の流れをより効果的に維持することが可能となる。

Ｎ極着磁の場合、ロータ２０の残りの一つ置きのＮ極着磁予定の永久磁石２３に対してＮ極着磁が行われる。すなわち、Ｎ極着磁を行う周方向一つ置きの着磁用対向凸部３２ａに装着の着磁用主コイル３３と補助コイル３５，４３とに対し、着磁制御装置５０からＳ極着磁とは逆向きのＮ極着磁用の通電が行われる。すると、図８に示すようにロータ２０の内部において、各補助ヨーク部３４，４２の各挿入突部３４ｄ，４２ｄから外径側主ヨーク部３２の各着磁用対向凸部３２ａに向けたＳ極着磁時とは逆向きの着磁磁束が流される。

Ｎ極着磁の場合も同様に、互いに磁気的に接続される各着磁用対向凸部３２ａと各挿入突部３４ｄ，４２ｄとがロータ２０の径方向外側と内側とで対向する位置関係となっていることから、ロータ２０の径方向内側から外側まで全体に亘ってロータ２０の内部を進む着磁磁束が増加する。また同様に、補助コイル３５，４３を設けて着磁用主コイル３３とともに通電することで、Ｎ極の着磁磁束の流れに対してもより強制力を付与でき、好適とした磁束の流れをより効果的に維持することが可能となる。

したがって、略Ｖ字の折返し形状をなす本実施形態の永久磁石２３のように、折返し部分である屈曲部２３ｂが径方向内側寄りに位置する折返し形状であっても、主着磁部３０ａより遠い屈曲部２３ｂ及び屈曲部２３ｂの近辺の着磁が効果的に行うことができるようになっている。特に本実施形態の永久磁石２３のように、磁極ピッチＬｐより埋込深さＬｍが大となるような深い折返し形状を採用する場合ではより顕著である。

仮に、各補助着磁部３０ｂ，３０ｃを用いず外径側の主着磁部３０ａのみで着磁する従来一般的に行われている着磁方法では、ロータ２０の径方向内側を通るような着磁磁束の強制力も弱いため、永久磁石２３の屈曲部２３ｂ及び屈曲部２３ｂの近辺の磁力は弱くなってしまう。本実施形態の永久磁石２３のような深い折返し形状を採用する場合では特に、屈曲部２３ｂ及びその近辺の磁力はより弱くなることが推察できる。

これに対し、本実施形態の着磁方法を用いることで、図９に示すように、ロータ２０の径方向内側に位置する永久磁石２３の屈曲部２３ｂ、特に永久磁石２３の側方視で軸方向に長い長方形状とした場合では上下方向中央部分２３ｘでの磁力が最も弱くなりがちなところ、上下方向中央部分２３ｘにおいても所望下限値を上回るような磁界強さでの着磁が可能である。屈曲部２３ｂの上下方向中央部分２３ｘより上側部分や下側部分、直線部２３ａは、より十分な磁界強さでの着磁が可能である。また、図１０に示すように、永久磁石２３に対する着磁による磁界強さの変化が緩やかになる変曲点を所望下限値とした場合、所望下限値を上回る磁界強さにて着磁される部位が９０％を超える９５％程度となり、永久磁石２３の全体に亘り十分な磁力にて着磁することが可能である。

本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態の着磁装置３０を用いて外部からロータ２０に埋設状態にある永久磁石２３の着磁を行う際、ロータ２０の径方向に対向する関係にある外径側主ヨーク部３２の着磁用対向凸部３２ａと、回転軸２１の嵌挿前の軸嵌挿孔２２ｂに挿入される各補助ヨーク部３４，４２の挿入突部３４ｄ，４２ｄとの間についてもロータ２０の内部に着磁磁束を流す着磁が行われる。つまり、本実施形態のように径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石２３では特に、屈曲部２３ｂや屈曲部２３ｂ近辺が従来一般的に行われている外径側からの着磁において着磁磁束の届き難い位置にあるものの、本実施形態のような着磁手法を用いることで永久磁石２３の屈曲部２３ｂや屈曲部２３ｂ近辺についても十分な着磁磁束を供給することができる。これにより、永久磁石２３の全体に亘って十分な磁力にて着磁することができる。

（２）外径側主ヨーク部３２の対向部位に巻装の着磁用主コイル３３と、各補助ヨーク部３４，４２の挿入突部３４ｄ，４２ｄの近傍の各集合部３４ｂ，４２ｂに巻装の着磁用各補助コイル３５，４３とで協働して着磁磁束の供給が行われる。つまり、永久磁石２３の屈曲部２３ｂに近い位置の補助コイル３５，４３の励磁動作が加わることで、永久磁石２３の屈曲部２３ｂや屈曲部２３ｂ近辺にも十分な着磁磁束の供給を効果的に維持することができる。これにより、永久磁石２３の全体に亘る十分な磁力での着磁をより確実に行うことができる。

（３）着磁用各補助コイル３５，４３は、永久磁石２３を含むロータ磁極部２６の異なる極に対して共用で設けられ、永久磁石２３の着磁する極毎に通電態様を切り替えて着磁磁束の向きが切り替えられる。これにより、着磁装置３０において補助コイル３５，４３の数を極力少ない数で構成することができる。また、ロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂ内に挿入する各挿入突部３４ｄ，４２ｄも共用となるため、軸嵌挿孔２２ｂ内で各挿入突部３４ｄ，４２ｄを極力大きく構成でき、磁気抵抗を極力小さくすることができる。

（４）上側補助ヨーク部４２と下側補助ヨーク部３４、及び着磁用上側補助コイル４３と着磁用下側補助コイル３５は、着磁対象のロータ２０の軸方向一方側と他方側（本実施形態では上側と下側）とで一対対称的に設けられる。これにより、ロータ２０の軸方向において対称的な着磁磁束を供給でき、永久磁石２３の軸方向においてバランスの良い着磁を行うことができる。

（５）本実施形態のように磁極ピッチＬｐより埋込深さＬｍが大の深い折返し形状をなす永久磁石２３において、着磁による磁界強さの変化が緩やかになる変曲点を所望下限値とした場合、その所望下限値を上回る磁界強さにて着磁される部位が９０％を超える着磁態様とすることができる。つまり、ロータ２０の外部からの着磁態様であっても、屈曲部２３ｂを含めて高磁力にて着磁された永久磁石２３を有するロータ２０として構成することが可能である。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・各補助ヨーク部３４，４２の挿入突部３４ｄ，４２ｄにおいて、図６にて破線及び括弧付きの符号にて示すように、その先端部にテーパ部３４ｘ，４２ｘを設けて各挿入突部３４ｄ，４２ｄを先細形状としてもよい。このようにすれば、着磁対象のロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂ内への各挿入突部３４ｄ，４２ｄの挿入が行い易くなる。また、ロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂにおいて、開口を拡開形状とするテーパ部２２ｘを設けても、軸嵌挿孔２２ｂ内への各挿入突部３４ｄ，４２ｄの挿入が行い易くなる。

・各補助ヨーク部３４，４２のそれぞれに同様の挿入突部３４ｄ，４２ｄを設けたが、各挿入突部３４ｄ，４２ｄの突出長さを異ならせてもよい。例えば図１２に示すように、下側挿入突部３４ｄの突出長さＬ１を上側挿入突部４２ｄの突出長さＬ２よりも長く構成すれば、着磁時に下側挿入突部３４ｄに挿入して支持するロータ２０の設置の安定性向上等の効果が期待できる。換言すると、上側挿入突部４２ｄの突出長さＬ２が下側挿入突部３４ｄの突出長さＬ１よりも短いと、可動部である装置上側部４１が据置部である装置本体部３１に対して可動する態様の場合等、上側挿入突部４２ｄが周囲部材に接触する懸念が軽減でき、装置上側部４１の可動がし易くなる。また、上側挿入突部４２ｄの突出長さＬ２がゼロ、すなわち下側挿入突部３４ｄのみとし、ロータ２０の軸方向一端から他端まで挿通させる態様としてもよい。また逆に、上側挿入突部４２ｄのみとしてもよい。

・各補助ヨーク部３４，４２に挿入突部３４ｄ，４２ｄを設けて、回転軸２１の嵌挿前のロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂ内に各挿入突部３４ｄ，４２ｄを挿入して着磁を行ったが、例えば図１１に示すように、ロータ２０の軸嵌挿孔２２ｂに嵌挿された回転軸２１そのものを磁路の一部とし、ロータ２０に回転軸２１を装着した状態で永久磁石２３の着磁を行ってもよい。この変更例では、下側補助ヨーク部３４の下側集合部３４ｂに下側連結凹部３４ｅが、上側補助ヨーク部４２の上側集合部４２ｂに上側連結凹部４２ｅがそれぞれ設けられる。そして、着磁対象のロータ２０に先に装着状態とした回転軸２１の下端部と上端部とを各連結凹部３４ｅ，４２ｅに嵌挿させて磁気的に連結し、外径側主ヨーク部３２の着磁用対向凸部３２ａと回転軸２１とをロータ２０の径方向に対向させてこの両者間で着磁磁束が流されて、永久磁石２３の着磁が行われる態様である。なお、この変更例では、磁性金属製の回転軸２１を用いる場合に適用可能である。

・着磁用各補助コイル３５，４３の周囲に設置の非磁性金属製の各規制部材３６，３７，４４，４５にて着磁用各補助コイル３５，４３の変形や移動を規制したが、規制態様はこれに限らない。例えば図１２に示すように、着磁用各補助コイル３５，４３の周囲をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にて覆い固めてコイル保持部３８，４６を構成し、着磁用各補助コイル３５，４３の変形や移動を規制してもよい。このようにしても、着磁用各補助コイル３５，４３の通電時の変形や巻き崩れの低減等が図れる。また、コイル保持部３８，４６の樹脂が着磁用各補助コイル３５，４３と密着する面積が増えることで、着磁用各補助コイル３５，４３からコイル保持部３８，４６への吸熱が効率的となることが期待できる。

なお、図１２では、コイル保持部３８，４６の外側に更に各規制部材３６，３７，４４，４５が装着され、着磁用各補助コイル３５，４３の変形や移動の規制をより確実としている。またこの場合、コイル保持部３８，４６が着磁用各補助コイル３５，４３を覆うため、各規制部材３６，３７，４４，４５の装着時に、金属製よりなる各規制部材３６，３７，４４，４５が着磁用各補助コイル３５，４３に接触して損傷させる懸念を軽減することができる。コイル保持部３８，４６を設ける場合、各規制部材３６，３７，４４，４５の装着についてはいずれかを省略してもよく、また各規制部材３６，３７，４４，４５の全部を省略してもよい。

また、着磁用各補助コイル３５，４３のみならず、着磁用主コイル３３についてもその周囲をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にて覆い固めてコイル保持部３９を構成し、着磁用主コイル３３の変形や移動を規制してもよい。このように着磁用主コイル３３についても、通電時の変形や巻き崩れの低減等が図れる。

・上側補助ヨーク部４２と下側補助ヨーク部３４、及び着磁用上側補助コイル４３と着磁用下側補助コイル３５を、着磁対象のロータ２０の軸方向一方側と他方側とで一対対称的としたが、軸方向一方側のみに設けてもよい。この場合、上記したように、挿入突部３４ｄ，４２ｄをロータ２０の軸方向一端から他端まで挿通させる態様とすることが好ましい。

・外径側主ヨーク部３２の対向凸部３２ａに着磁用主コイル３３を設置、着磁用各補助ヨーク部３４，４２の各集合部３４ｂ，４２ｂに着磁用各補助コイル３５，４３を設置したが、着磁用コイルの設置態様はこれに限らない。例えば、各補助コイル３５，４３について、各補助ヨーク部３４，４２の各連結部３４ａ，４２ａのそれぞれに補助コイルを巻装して設けてもよい。この場合、上記実施形態のように各集合部３４ｂ，４２ｂ及び各挿入突部３４ｄ，４２ｄを共用としてもよいが、各連結部３４ａ，４２ａから各挿入突部３４ｄ，４２ｄにかけて磁路を独立させてもよい。主コイル３３の設置位置も対向凸部３２ａ以外の位置に適宜変更してもよい。また、主コイル３３と各補助コイル３５，４３とで分けずに着磁用コイルの共用化を図ってもよい。

・図４等にて着磁対象のロータ２０は１個であったが、複数個のロータ２０を同時に着磁してもよい。例えば図１３に示すように、４個のロータ２０を軸方向に積み重ねて設置し、４個のロータ２０を同時に着磁することもできる。このように複数個のロータ２０の着磁を同時に行えば、ロータ２０の生産性向上が図れる。

また、着磁装置３０の装置本体部３１と装置上側部４１との間のロータ設置空間３０ｘに対し、着磁対象のロータ２０の軸方向長さや数によって例えば図１３のようにロータ２０以外で軸方向に隙間が生じる場合、その隙間を埋めるスペーサ５１が設置される。図１３では、２個ずつのロータ２０の間にスペーサ５１が一緒に設置される。スペーサ５１は、ロータコア２２と同じ磁性金属材料にて作製することが着磁磁束の流れへの影響が小さい点でより好ましいが、他の磁性金属材料を用いてもよい。

また、上記した着磁装置３０は、１個のロータ２０を着磁した場合の永久磁石２３の磁力の分布が図９に示されるが、永久磁石２３の全体に亘り良好な磁力が得られるものの、その中でも僅かながら上下方向中央部分２３ｘが他の部位よりも磁力の弱い着磁となる。つまり、着磁装置３０の軸方向中央位置が僅かながら磁力の弱い着磁となり得るため、その位置に敢えてスペーサ５１を配置することで、複数個のロータ２０に対し互いに差の小さい効率的な着磁を行うことが可能である。

なお、スペーサ５１の設置位置は、上記に限らず適宜変更してもよい。例えば、ロータ２０の一番下に配置する態様とすれば、都度のロータ２０の着磁時に着磁対象のロータ２０のみ着磁装置３０から着脱すれば済むため、スペーサ５１を着磁装置３０に常時設置しておくこともできる。また、上記したスペーサ５１は、ロータ設置空間３０ｘの軸方向の隙間を埋めるために用いるものであったが、ロータ２０の外径の大きさや軸嵌挿孔２２ｂの内径の大きさによって、径方向の隙間を埋める磁性金属製のスペーサ（図示略）を用いてもよい。つまり、ロータ設置空間３０ｘに対して着磁対象のロータ２０の大きさや数によって軸方向や径方向の隙間を埋めるための磁性金属製のスペーサを用いてもよい。また、このようなスペーサを用いずにロータ設置空間３０ｘに隙間が生じた状態でロータ２０の着磁を行ってもよい。

・着磁装置３０について、装置本体部３１に対しその上側に装置上側部４１を配置する構成としたが、着磁装置３０の配置構成はこれに限らない。例えば、装置本体部３１と装置上側部４１とを上下方向（鉛直方向）以外の傾斜方向や水平方向に並べて配置する構成としてもよい。

・図２及び図９等にて示した永久磁石２３の形状は一例であり、適宜変更してもよい。
・図１等で示した回転電機Ｍの構成は一例であり、適宜変更してもよい。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。

（イ）永久磁石の着磁時に第２ヨーク部の挿入部位である挿入突部が挿入されるロータの軸嵌挿孔は、開口を拡開形状とするテーパ部（２２ｘ）を含んで構成されている、ロータの製造方法。

２０ ロータ、２１ 回転軸、２２ ロータコア、２２ａ 外周面、２２ｂ 軸嵌挿孔、２３ 永久磁石、２４ 磁石収容孔、２６ ロータ磁極部、３０ 着磁装置、３０ｘ ロータ設置空間、３１ 装置本体部（据置部）、３２ 外径側主ヨーク部（第１ヨーク部）、３２ａ 着磁用対向凸部（対向部位）、３３ 着磁用主コイル（着磁用コイル、着磁用第１コイル）、３４ 下側補助ヨーク部（第２ヨーク部）、３４ｄ 下側挿入突部（挿入部位、挿入突部）、３４ｅ 下側連結凹部（連結部位）、３４ｘ テーパ部、３５ 着磁用下側補助コイル（着磁用コイル、着磁用第２コイル）、３６ 下側第１規制部材（規制部材）、３７ 下側第２規制部材（規制部材）、３８ コイル保持部（規制部材）、３９ コイル保持部（規制部材）、４１ 装置上側部（可動部）、４２ 上側補助ヨーク部（第２ヨーク部）、４２ｄ 上側挿入突部（挿入部位、挿入突部）、４２ｅ 上側連結凹部（連結部位）、４２ｘ テーパ部、４３ 着磁用上側補助コイル（着磁用コイル、着磁用第２コイル）、４４ 上側第１規制部材（規制部材）、４５ 上側第２規制部材（規制部材）、４６ コイル保持部（規制部材）、５１ スペーサ、Ｌｐ 磁極ピッチ、Ｌｓ 周方向中心線、Ｌｍ 埋込深さ、Ｌ１ 突出長さ、Ｌ２ 突出長さ。

Claims (10)

1. ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有するロータ（２０）において、埋込状態にある前記永久磁石に対して前記ロータの外部から着磁を行う着磁装置（３０）を含むロータの製造装置であって、
   前記着磁装置は、前記ロータの外周面（２２ａ）との対向部位（３２ａ）を有する第１ヨーク部（３２）と、前記第１ヨーク部と磁路を構成するとともに回転軸（２１）の嵌挿前の前記ロータの軸嵌挿孔（２２ｂ）に挿入される挿入部位（３４ｄ，４２ｄ）若しくは前記ロータの軸嵌挿孔に嵌挿された回転軸と磁気的に連結するための連結部位（３４ｅ，４２ｅ）を有する第２ヨーク部（３４，４２）と、前記第１及び第２ヨーク部の磁路上に設けられる着磁用コイル（３３，３５，４３）とを含み、
   前記着磁用コイルへの通電に基づき、前記ロータの径方向に対向する関係にある前記第１ヨーク部の対向部位と前記第２ヨーク部の挿入部位若しくは前記回転軸との間で少なくとも前記ロータの内部に着磁磁束を流して、埋設状態の前記永久磁石に対する着磁を行うように構成された、ロータの製造装置。
2. 前記着磁用コイルは、前記第１ヨーク部の対向部位に巻装の着磁用第１コイル（３３）と、前記第２ヨーク部の挿入部位若しくは前記連結部位の近傍に巻装の着磁用第２コイル（３５，４３）とを備え、
   前記着磁用第１及び第２コイルで協働して着磁磁束を生じさせるように構成された、請求項１に記載のロータの製造装置。
3. 前記着磁用第１コイルは、前記ロータの周方向に複数設けられ前記永久磁石を含むロータ磁極部（２６）に対応して設けられるのに対し、前記着磁用第２コイルは、前記ロータ磁極部の異なる極に対して共用で設けられ、
   前記着磁用第２コイルは、前記永久磁石の着磁する極毎に通電態様を切り替えて着磁磁束の向きを切り替えるように構成された、請求項２に記載のロータの製造装置。
4. 前記第２ヨーク部及び前記着磁用第２コイルは、着磁対象の前記ロータの軸方向一方側と他方側とで一対対称的に設けられて構成された、請求項２又は請求項３に記載のロータの製造装置。
5. 前記第２ヨーク部の挿入部位である挿入突部（３４ｄ，４２ｄ）の先端部は、先細形状とするテーパ部（３４ｘ，４２ｘ）を含んで構成された、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータの製造装置。
6. 前記第２ヨーク部の挿入部位である挿入突部（３４ｄ，４２ｄ）は、前記着磁装置の可動部（４１）と据置部（３１）とのそれぞれに設けられるものであり、
   前記可動部に設けられる挿入突部（４２ｄ）は、自身の突出長さ（Ｌ２）が前記据置部に設けられる挿入突部（３４ｄ）の突出長さ（Ｌ１）よりも短い設定にて構成された、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータの製造装置。
7. 前記着磁装置は、着磁対象の前記ロータを設置するためのロータ設置空間（３０ｘ）において、前記ロータとの間に生じ得る隙間を埋めるように設置される磁性材料よりなるスペーサ（５１）が用いられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロータの製造装置。
8. 前記着磁装置は、前記着磁用コイルの変形及び移動を規制する規制部材（３６，３７，３８，３９，４４，４５，４６）が設けられて構成された、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロータの製造装置。
9. ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有するロータ（２０）において、着磁装置（３０）を用いて埋込状態にある前記永久磁石に対して前記ロータの外部から着磁を行うロータの製造方法であって、
   前記着磁装置は、前記ロータの外周面（２２ａ）との対向部位（３２ａ）を有する第１ヨーク部（３２）と、前記第１ヨーク部と磁路を構成するとともに回転軸（２１）の嵌挿前の前記ロータの軸嵌挿孔（２２ｂ）に挿入される挿入部位（３４ｄ，４２ｄ）若しくは前記ロータの軸嵌挿孔に嵌挿された回転軸と磁気的に連結するための連結部位（３４ｅ，４２ｅ）を有する第２ヨーク部（３４，４２）と、前記第１及び第２ヨーク部の磁路上に設けられる着磁用コイル（３３，３５，４３）とを含む構成のものを用い、
   前記着磁用コイルへの通電に基づき、前記ロータの径方向に対向する関係にある前記第１ヨーク部の対向部位と前記第２ヨーク部の挿入部位若しくは前記回転軸との間で少なくとも前記ロータの内部に着磁磁束を流して、埋設状態の前記永久磁石に対する着磁を行う、ロータの製造方法。
10. ロータコア（２２）の磁石収容孔（２４）に埋込状態にて設けられ、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）を有し、着磁装置（３０）を用いて埋込状態にある前記永久磁石に対して外部から着磁が行われて構成されるロータ（２０）であって、
    前記ロータコアの外周面（２２ａ）において折返し形状の前記永久磁石の内側面の延長線間を磁極ピッチ（Ｌｐ）、前記永久磁石の周方向中心線（Ｌｓ）上において前記ロータコアの外周面から前記永久磁石の屈曲部（２３ｂ）の内側面までを埋込深さ（Ｌｍ）とすると、前記永久磁石は、前記磁極ピッチより前記埋込深さが大となるような深い折返し形状をなし、
    前記永久磁石の着磁による磁界強さの変化が緩やかになる変曲点を所望下限値とした場合、所望下限値を上回る磁界強さにて着磁される前記永久磁石の部位が９０％を超える着磁態様である、ロータ。

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