JP5761384B2 - 界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法に関するものである。

ＪＰ２００９−３３９５８Ａには、板状の磁石体を割断して複数の磁石片とし、これら複数の磁石片同士を接着することによって永久磁石埋込型回転電機のロータコアに収容される界磁極用磁石体を製造する技術が開示されている。

このようにして製造された界磁極用磁石体は、個々の磁石片の体積が小さくなるので、ロータの回転による磁界の変動によって磁石片に発生する渦電流が小さくなる。これにより、渦電流の発生に伴う界磁極用磁石体の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止することができる。

磁石体を三個以上の磁石体に割断する場合、磁石体の一方の端部から順に一個ずつ三点曲げによって割断する構成が考えられる。

しかしながら、この構成では、初期の割断では、割断によって得られる二つの磁石粗材（一方は磁石片、他方はその残り）の大きさの差が大きいため、亀裂が強度低下のより大きな小さい方の磁石粗材（磁石片）に伝播しやすく、異常割れが発生しやすいという問題があった。

本発明の目的は、したがって、異常割れの発生を抑制できる界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法を提供することである。

本発明のある態様によれば、磁石体をその長手方向に間隔を置いて配置される複数の割断予定部位で割断する、界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法が提供される。

当該製造方法は、前記複数の割断予定部位のそれぞれに、前記磁石体の長手方向の一方の端部に近いほど深い溝が形成された前記磁石体を、前記一方の端部に近い前記割断予定部位から順に割断する割断工程を含む。

本発明の実施形態及び本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１Ａは、永久磁石型電動機の主要部の概略構成図である。 図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面図である。 図２は、界磁極用磁石体の構成図である。 図３は、磁石体を割断して磁石片を作るのに用いる装置の概略構成図である。 図４は、磁石体に形成される溝を説明するための図である。 図５は、磁石体に形成される溝の変形例を説明するための図である。

図１Ａ及び図１Ｂは、永久磁石埋込型の回転電機１を示している。回転電機１は、ケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、ステータ１０と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とを備える。

ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とを備える。複数のコイル１２は、ステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット１３に収容される。

ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１と一体的に回転する回転軸２３と、複数の界磁極用磁石体８０とを備える。複数の界磁極用磁石体８０は、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット２２に収容される。

界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、直方体の磁石体３０（図４参照）を割断して作られる複数の磁石片３１を一列に整列させ、これらをエポキシ系の熱硬化型の接着剤３２によって接着することによって作られる。接着剤３２には、隣接する磁石片３１間のクリアランスを確保するために、スペーサとしてのガラスビーズが配合されている。接着時には、治具を使用して、磁石片３１同士を接着方向にバネ力によって押し付けるとともに、磁石片３１同士の接着面がずれないように接着方向に対して垂直な方向（必要に応じて複数方向）からもバネ力を作用させる。

このようにして作られた界磁極用磁石体８０においては、隣接する磁石片３１同士が電気的に絶縁される。そして、作用する磁界の変動により磁石片３１に発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることで低減し、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制して、不可逆な熱減磁を防止することができる。

なお、接着剤３２としては、エポキシ系の熱硬化型の接着剤３２の他、ＵＶ硬化型接着剤、二液室温硬化型接着剤等を用いることができる。また、スペーサとしては、ガラスビーズの他、樹脂ビーズ、絶縁クロス等を用いることができる。

次に、図３以降を参照しながら、磁石体３０を割断して磁石片３１を作る工程について説明する。

図３は、磁石体３０を割断して磁石片３１を作るのに用いる装置１００の概略構成を示している。

装置１００は、間隔を置いて配置される左側ダイ１１０及び右側ダイ１２０と、左側ダイ１１０と右側ダイ１２０との間に形成される隙間の上方に配置されるパンチ１３０とを備える。

パンチ１３０は、下側が凸の楔形をしており、図示しない動力源によって上下方向に移動することができる。動力源は、サーボプレス、機械プレス、油圧プレス等の各種プレスである。

磁石体３０は、図中左右方向に長い直方体である。磁石体３０にはその長手方向に間隔を置いて複数の割断予定部位３３が配置され、複数の割断予定部位３３の下側にはそれぞれ溝３４から成る脆弱部が形成される。溝３４の詳細については後で説明する。

磁石体３０を左側ダイ１１０上に載置し、これを図示しない送り機構によって図中右方向に送ると、磁石体３０は、右側端部が右側ダイ１２０に載置され、最も右側に配置される割断予定部位３３が左側ダイ１１０と右側ダイ１２０の中間に配置された状態（図示の状態）となる。

そして、この状態でパンチ１３０を下降させると、最も右側に配置される割断予定部位３３に対して、パンチ１３０、左側ダイ１１０及び右側ダイ１２０から力が作用し、三点曲げによって当該割断予定部位３３が割断する。

図４は、磁石体３０を示している。磁石体３０の複数の割断予定部位３３には、それぞれレーザー加工によって溝３４が形成される。溝３４は、右側端部に近い割断予定部位３３に形成されるものほど深く形成される。

溝３４の深さをこのようにしたことにより、磁石体３０の右側端部に近い割断予定部位３３ほど強度が下がり、容易に割断するので、磁石体３０の割断初期において割断によって得られる磁石粗材が右側と左側とで大きさが大きく異なるにも関わらず、磁石体３０の異常割れを防止することができる。

割断位置が右側端部から離れるにつれて上記磁石粗材の大きさの違いに起因する異常割れの可能性は低くなるので、右側端部から離れるにつれて溝３４の深さが浅くなっても、問題となることはない。むしろ、右側端部に近い割断予定部位３３に形成される溝３４と同じ深さの溝を全ての割断予定部位３３に形成する場合と比べて、溝３４の加工によって失う磁石量を少なくすることができ、磁石の磁力低下を抑えることができる。

割断によって得られる左右の磁石粗材の大きさの差を意識することなく、一方の端に近い割断予定部位３３から順に割断を行うことができるので、割断によってできる磁石粗材が左右で同じになるように磁石体３０を左右に交互に送る必要はなく、これによって、サイクルタイムを短縮することができる。

なお、溝３４は、ここではレーザー加工によって形成するとしたが、スライサー等を用いて機械的に形成してもよいし、ワイヤカット放電加工等によって形成してもよい。

図５は、磁石体３０に形成する溝３４の一部変形例である。

右側端部に近い割断予定部位３３に形成される溝３４ほど深く形成される点は図４と同じであるが、この変形例では、右側端部に近い割断予定部位３３に形成される溝３４ほど溝底の曲率半径を小さく、すなわち、切り込みをより鋭利にしている。

これにより、パンチ１３０を磁石体３０に押し付けた時の溝３４の溝底における応力集中が磁石体３０の右側端部に近い割断予定部位３３ほど大きくなり、より容易に割断するようになる。

したがって、溝３４を図５のように形成すれば、さらに異常割れを抑えることができる。また、各溝３４の加工は溝底の曲率半径の違いから工具を切り換えながら行うことになるので、曲率半径が小さい溝３４の加工に用いる工具の負担を減らし、その摩耗を抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、溝３４の深さを全て異ならせているが、溝３４全体として一方の端部に近くなるにつれて深くなるという傾向を有していればよく、隣接する幾つかの溝３４が同じ深さであってもよい。例えば、一方の端部から幾つかの溝３４の深さを同じにし、残りの溝３４をこれらよりも浅くするようにしてもよい。請求の範囲でいう「複数の割断予定部位のそれぞれに、磁石体の長手方向の一方の端部に近づくにつれて深くなる溝が形成された」という構成には、このような構成も含まれるものとする。

同様に、上記実施形態では、溝３４の溝底の曲率半径を全て異ならせているが、溝３４全体として一方の端部に近くなるにつれて溝底の曲率半径が小さくなるという傾向を有していればよく、隣接する幾つかの溝３４の溝底の曲率半径が同じであってもよい。例えば、一方の端部から幾つかの溝３４の溝底の曲率半径を同じにし、残りの溝３４の溝底の曲率半径をこれらよりも大きくするようにしてもよい。請求の範囲でいう「溝は、磁石体の長手方向の一方の端部に近づくにつれて溝底の曲率半径が小さくなる」という構成には、このような構成も含まれるものとする。

本願は日本国特許庁に２０１２年２月１日に出願された特願２０１２−１９６３４号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (2)

1. 磁石体をその長手方向に間隔を置いて配置される複数の割断予定部位で割断する、界磁極用磁石体を構成する磁石片の製造方法において、
   前記複数の割断予定部位のそれぞれに、前記磁石体の長手方向の一方の端部に近づくにつれて深くなる溝が形成された前記磁石体を、前記一方の端部に近い前記割断予定部位から順に割断する割断工程を含む、
   製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記溝は、前記磁石体の長手方向の一方の端部に近づくにつれて溝底の曲率半径が小さくなる、
   製造方法。

Images