JP5754515B2 - 界磁極用磁石体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータなどの界磁極用磁石体の製造技術に関する。

電動モータなどの界磁極用磁石体は、渦電流を抑制するために例えば複数の磁石片を接着剤や樹脂で接合することで構成される。

こうした界磁極用磁石体の製造に関して、日本国特許庁が２００９年に発行した特開２００９−１４２０８１号は、第１段階として永久磁石用の磁粉を固めて永久磁石を製造し、第２段階として製造した永久磁石を破断分割して磁石片を得ることを提案している。このようにして得た磁石片を接着剤や樹脂で接合することで界磁極用磁石体を製造するのである

磁石片を接着剤や樹脂で接合する際は、平面上に複数の磁石片を、破断面が隙間を空けて対峙するように並べて配置し、接着剤または樹脂を隙間に充填する。その後、平面と直交する向き及び平面と平行する向きに、磁石片にそれぞれ押圧力を加えながら、接着剤または樹脂を固化させる。固化した接着剤または樹脂は磁石片間の絶縁部材として機能する。

しかしながら、磁石片を押圧する押圧部材と磁石片との間にコンタミネーション物質が介在すると、押圧部材と一部の磁石片との間に空隙が生じ、複数の磁石片に作用する押圧力にアンバランスが生じる。

また、永久磁石の破断分割にあたっては、永久磁石が予定位置で精度よく破断されるように、破断箇所にあらかじめレーザ加工等による溝を形成しておくが、この溝加工に伴って溝の両側にバリが形成される。破断した磁石片を接着固定する際に、このバリがコンタミネーション物質と同様に作用して、押圧部材と磁石片との間に空隙を生じさせ、複数の磁石片に作用する押圧力にアンバランスを生じさせることがある。

押圧力のアンバランスは、磁石片の位置ずれや製造される界磁極用磁石体の形状不良の要因となる。

この発明の目的は、したがって、接着剤や樹脂と押圧部材を用いて界磁極用磁石体を製造する際に、押圧部材が磁石片に及ぼす押圧力を均等化することである。

以上の目的を達成するために、この発明による界磁極用磁石体の製造装置は、永久磁石の一面にレーザ加工により溝を形成し、溝から前記永久磁石を破断分割して得られた複数の磁石片を接着剤または樹脂を充填した隙間を介して平面上に整列させ、整列状態の複数の磁石片に少なくとも平面と直交する向きに押圧力を加えて一体の界磁極用磁石体を製造する。製造装置は複数の磁石片の溝を形成した一面と反対側の面を平面上に支持する支持部材と、支持部材に向けて複数の磁石片の溝を形成した一面を押圧する押圧部材とを備え、押圧部材は複数の磁石片を個別に押圧する複数の押圧部を備え、支持部材は、押圧部に対峙する部位を含む各磁石片の一部のみを支持する梁状の部材で構成される。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

ＦＩＧS．１Ａと１Ｂはこの発明の第１の実施形態による界磁極用磁石体の製造装置の概略縦断面図と概略横断面図であり； ＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂは複数の磁石片の接着により形成される界磁極用磁石の各方向を説明する、界磁極用磁石の概略平面図と概略側面図であり； ＦＩＧＳ．３Ａと３Ｂは永久磁石への溝の形成とバリの形状を示す、永久磁石の垂直断面図及び要部の拡大図である。

まず図面のＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂを参照して、界磁極用磁石体１４の各方向を定義する。界磁極用磁石体１４は複数の磁石片１を一列に並べて、接着剤２で接着することで構成される。界磁極用磁石体１４はＦＩＧ．２Ａに示す略長方形の平面形状を有する。以下の説明では、この長方形の長辺の方向を長手方向、短辺の方向を幅方向と称する。ＦＩＧ．２Ｂに示す界磁極用磁石体１４の側面図において矢印に示された方向を厚み方向と称する。

ＦＩＧ．１を参照すると、この発明の第１の実施形態による界磁極用磁石体の製造装置は、破断分割された複数の磁石片１を所定の押圧力の作用下で接着剤２により接着して一体の界磁極用磁石体１４を形成する装置である。界磁極用磁石体１４の材料となる磁石片１は次の方法で製造する。

第１段階として永久磁石用の磁粉を固め、焼結等を行ない、ＦＩＧ．３Ａに示す永久磁石１２を製造する。このとき、破断分割予定位置に予めレーザ加工により破断用の溝１３を形成しておく。レーザ加工された溝１３の両側にはＦＩＧ．３Ｂに示すバリ８が出現する。

第２段階として破断分割治具を用いて永久磁石１２を破断用の溝１３から破断する。破断分割治具は例えば上型と下型からなり、永久磁石１２は破断用の溝を下向きにした状態で下型に載置される。下型には破断用の溝の両側に永久磁石１２を支えるべく上向きに突出した２本の突条部が形成される。上型は、破断用の溝の裏側から永久磁石１２を押圧するブレードを備える。つまり２本の突条部に支持された永久磁石１２を、２本の突条部の間でブレードが逆向きに押圧することで、永久磁石１２は破断用の溝から破断される。

このようにして永久磁石１２を破断分割してできた磁石片１に関して、以下の説明ではバリ８が存在する面を表面と称する。反対側の面を裏面と称する。

再びＦＩＧＳ．１Ａと１Ｂを参照すると、破断分割により作成した複数の磁石片１が表面を上向きにして適度の隙間をあけて平面上に並べられている。界磁極用磁石体の製造装置は、この状態で接着剤２を隙間に充填し、相互に固定する作業に用いられる。隣接する磁石片１間の隙間を一定とするために、磁石片１間にはあらかじめ絶縁材によるスペーサを介装する。スペーサには例えばガラスビーズ、樹脂ビーズ、絶縁クロスなどが用いられる。接着剤２はスペーサを囲むようにして隙間に充填される。接着剤２には例えばエポキシ系接着剤を用いる。接着剤２に代えて樹脂を用いることも可能である。

界磁極用磁石体の製造装置は、複数の磁石片１の裏面を平面上に支持する支持部材４と、支持部材４に向けて複数の磁石片１の表面を押圧する押圧部材１０とを備える。

押圧部材１０は各磁石片１に対峙する押圧部５と、押圧部５を保持する本体部６を備える。各押圧部５は磁石片１を配置した平面と直交する向き、すなわちＦＩＧ．２Ｂの厚み方向、に各磁石片１を押圧する。各押圧部５は、バネ１５に付勢され、磁石片１に向けて変位可能なプランジャで構成される。バネ１５に代えて、油圧や空気圧をプランジャに加えることも可能である。

この実施形態では、ＦＩＧ．１Ｂに示すように、１個の磁石片１を幅方向に並んだ２個の押圧部５が押圧する。ただし、１個の磁石片１を１個の押圧部５、あるいは３個以上の押圧部５で押圧することも可能である。

複数の磁石片１を平面上に支持する支持部材４は、ＦＩＧ．１Ｂに示すように平行な一対の梁状に形成される。好ましくは、幅方向に並ぶ２個の押圧部５の位置と一致するように、支持部材４の位置が決定される。

ＦＩＧ．１Ａを参照すると、界磁極用磁石体の製造装置は、整列した磁石片１に対して長手方向に押圧力を加える押圧部材１６と、押圧部材１６に相対する向きに磁石片１を支持する支持部材１７とをさらに備える。押圧部材１６はバネ１８に付勢され、支持部材１７との間で、整列した磁石片１に長手方向の押圧力を負荷する。押圧部材１６は第２の押圧部材に、支持部材１７は第２の支持部材に相当する。

界磁極用磁石体の製造装置は、整列した磁石片１に対して幅方向の押圧力を加える押圧部材１９と、押圧部材１９に相対する向きに磁石片１を支持する支持部材２１とをさらに備える。押圧部材１９はバネ２０に付勢され、支持部材２１との間で、整列した磁石片１に対して幅方向の押圧力を負荷する。押圧部材１９は第３の押圧部材に、支持部材２１は第３の支持部材に相当する。

結果として、界磁極用磁石体の製造装置は、支持部材４と本体部６、支持部材１７と押圧部材１６、及び支持部材２１と押圧部材１９とが形成する箱型のスペースに、整列した磁石片１を収容する。

界磁極用磁石体の製造装置は、このようにして３方向から押圧力を負荷した状態で整列した磁石片１の間の接着剤２を固化させる。接着剤２を固化させるため、必要に応じて加熱装置により接着剤２を加熱する。

押圧部材１０による磁石片１の押圧開始時点で、特定の磁石片１と押圧部材１０の間にコンタミネーション物質が介在していることがある。仮に、１個の磁石片１と対応する押圧部５の間にコンタミネーション物質が介在していたとしても、押圧部５は個別に磁石片１を押圧するので、他の磁石片１に加えられる押圧力は影響を受けない。

この界磁極用磁石体の製造装置によれば、整列した複数の磁石片１に対して均等かつ一定した方向に押圧力を負荷することができる。その結果、押圧力のアンバランスや傾斜による磁石片１のずれが生じにくくなり、製造される界磁極用磁石体１４の形状や寸法に関する精度を高めることができる。

また、各押圧部５が設定された押圧力を個別に磁石片１に加えるので、個々の押圧部５の寸法や初期位置などに誤差があっても、磁石片１に加えられる押圧力は誤差の影響を受けない。その結果、界磁極用磁石体の製造装置を量産する際の、押圧部５の寸法や初期位置に関する精度管理が不要となる。

同様に、破断分割された磁石片１に厚み方向の寸法誤差がある場合でも、磁石片１に加えられる押圧力は誤差の影響を受けない。

ＦＩＧ．１Ａに示すように、各押圧部５は各磁石片１の周縁部から離れた位置に配置される。これにより、各押圧部５の各磁石片１の押圧位置がＦＩＧ．３Ｂに示すバリ８と重複しないようにする。押圧部５がバリ８を避けた位置で磁石片１を押圧することは、バリ８がもたらす押圧力の傾斜を避けるうえで好ましい。

この界磁極用磁石体の製造装置においては、押圧部５が個別に磁石片１を押圧する構造のため、単一の押圧部で複数の磁石片１を押圧する場合と比べて、個々の押圧部５の押圧力は小さい。そのため、押圧部５と磁石片１の間にコンタミネーション物質を噛み込んだ場合に、押圧部５がコンタミネーション物質に及ぼす押圧力も小さく抑えられる。結果として、押圧力を受けたコンタミネーション物質による磁石片１の表面の損傷防止に好ましい効果を期待できる。

ところで、接着剤２や磁石片１の熱膨張や、温度上昇に伴う接着剤２の粘度の低下は、製造される界磁極用磁石体１４の長手方向の寸法を変化させる。この界磁極用磁石体の製造装置においては、ＦＩＧ．１Ａに示すように、押圧部材１６と支持部材１７により、整列した磁石片１に対して長手方向の押圧力を加えている。このように、長手方向の押圧力を負荷することで、隙間に介装されたスペーサに規定される磁石片１の間隔を正確に制御でき、界磁極用磁石体１４の寸法管理の精度を向上させることができる。長手方向の押圧力を負荷することは隙間に充填された接着剤２を均一に分布させる上でも好ましい効果をもたらす。

さらに、この装置においては、押圧部材１９と支持部材２１により、界磁極用磁石体１４の幅方向に関しても押圧力を加えている。このように、箱型スペースの内側で製造される界磁極用磁石体１４は３方向のすべての寸法に関して、予め定められた規格から外れることはない。

この界磁極用磁石体の製造装置は、レーザ加工による溝１３を押圧部材１０に向けた状態で、複数の磁石片１を支持部材４が構成する平面上に整列させる。したがって、支持部材４はバリ８の存在しない磁石片１の平滑な裏面を支持することになる。また、支持部材４はＦＩＧ．１Ｂに示すように、押圧部５に対峙する位置で磁石片１に接する一対の平行な梁状に形成されている。支持部材４のこの形状と配置により、押圧部５の押圧力のすべてを磁石片１の圧縮力に変換することができる。ただし、支持部材４を複数の磁石片１の裏面全体に接する平滑面に形成することも可能である。

以上の説明に関して２０１１年１２月１５日を出願日とする日本国における特願２０１１−２７４２７２号、の内容をここに引用により合体する。

以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、上記の実施形態では、永久磁石１２に溝１３を形成するためにレーザ加工を用いているが、機械加工等の他の手段を用いて溝１３を形成しても良い。

また、複数の磁石片は、磁粉を固めた永久磁石を破断分割することで得ているが、この発明は磁石片の製造プロセスには依存しない。破断分割以外の方法で製造した磁石片から界磁極用磁石体を製造する場合にもこの発明は適用可能である。この場合には、溝１３が存在せず、したがってバリ８も存在しない磁石片を用いることになるが、そのような磁石片についても、この発明を適用することで、磁石片に加わる押圧力を均一化することができる。

この発明によれば、押圧部材が磁石片を個別に押圧するので、押圧部材と磁石片の間にコンタミネーション物質が介在する場合でも、複数の磁石片に均等に押圧力を加えることができる。したがって、電動モータなどの界磁極用磁石体の製造に適用することで、磁石片の製造精度を高めることができる。

この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (6)

1. 永久磁石の一面にレーザ加工により溝を形成し、溝から前記永久磁石を破断分割して得られた複数の磁石片を接着剤または樹脂を充填した隙間を介して平面上に整列させ、整列状態の前記複数の磁石片に少なくとも平面と直交する向きに押圧力を加えて一体の界磁極用磁石体を製造する界磁極用磁石体の製造装置において、
   前記複数の磁石片の前記溝を形成した一面と反対側の面を前記平面上に支持する支持部材と、支持部材に向けて前記複数の磁石片の前記溝を形成した一面を押圧する押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、前記複数の磁石片を個別に押圧する複数の押圧部を備え、
   前記支持部材は、前記押圧部に対峙する部位を含む各磁石片の一部のみを支持する梁状の部材であることを特徴とする、界磁極用磁石体の製造装置。
2. 前記平面と平行な押圧力を前記整列状態の複数の磁石片に負荷する第２の押圧部材と、第２の押圧部材の押圧力に抗して前記複数の磁石片を前記整列状態に支持する第２の支持部材と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
3. 前記整列した前記複数の磁石片は略長方形の平面形をなし、前記第２の押圧部材と前記第２の支持部材は、前記整列状態の前記複数の磁石片に対して長手方向に押圧力を負荷するように配置されることを特徴とする、請求項２に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
4. 前記整列状態の前記複数の磁石片に幅方向の押圧力を負荷する第３の押圧部材と、第３の押圧部材の押圧力に抗して前記複数の磁石片を前記整列状態に支持する第３の支持部材と、をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
5. 前記押圧部は、前記平面と直交する向きに関して、前記レーザ加工により前記溝の周囲に生じるバリと重ならない位置に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の界磁極用磁石体の製造装置。
6. 永久磁石の一部にレーザ加工により溝を形成し、溝から前記永久磁石を破断分割して得られた複数の磁石片を接着剤または樹脂を充填した隙間を介して平面上に整列させ、整列状態の前記複数の磁石片に少なくとも平面と直交する向きに押圧力を加えて一体の界磁極用磁石体を製造する界磁極用磁石体の製造方法において、
   前記複数磁石片の前記溝を形成した一面と反対側の面を前記平面上に支持した状態で、押圧部材を用いて前記平面に向けて前記複数の磁石片の前記溝を形成した一面を押圧し、前記平面と直交する向きに押圧力を加えるとともに、
   前記押圧部材は、前記複数の磁石片を個別に押圧する複数の押圧部を備え、
   前記支持部材は、前記押圧部に対峙する部位を含む各磁石片の一部のみを支持する梁状の部材であることを特徴とする、界磁極用磁石体の製造方法。

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