JP5929153B2 - 界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に配設される界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法に関するものである。

従来から永久磁石埋込型回転電機に配設される界磁極用磁石体として、平面視矩形の磁石体（以下、単に磁石体）を割断分割して複数の磁石片とし、この複数の磁石片同士を接着することによって形成した界磁極用磁石体が知られている。このように、界磁極用磁石体を複数の磁石片で形成して、個々の磁石片の体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るようにしている。これにより、渦電流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ようにしている（特許文献１参照）。

特許文献１では、割断した磁石片同士を、これらの割断面を対向当接させ、それら割断面同士を接着剤によって接着して、界磁極用磁石体として一体化させ、ロータ等への挿入や着磁を容易に行うことができるようにしている。

特開２００９−３３９５８号公報

ところで、割断した磁石片の割断面同士を接着剤を介して接着する場合には、例えば、夫々の磁石片の平面及び側面を基準となる治具に当接させる。そして、押圧手段により治具に平面及び側面から押付けて整列・位置決めすると共に整列した長手方向からも接着のために加圧する方法が実施される。

しかしながら、厚み方向や幅方向からの押付け力が強すぎると、磁石片と治具及び押圧手段との摩擦力が大きくなり、長手方向からの押付け力を各磁石片に十分に伝達できず、結果として、磁石片同士の接着力が不安定となるという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、磁石片同士の接着力の安定化に好適な界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、磁石体を幅方向に割断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、互いに整列させて結合する回転電機のロータコア配設される界磁極用磁石体の製造装置である。

このため、界磁極用磁石体の製造装置は、割断面同士を対面させて前記割断分割した複数の磁石片同士を整列状態で位置決めする長手方向、幅方向及び厚み方向の基準面を備える基準治具を備える。また、界磁極用磁石体の製造装置は、前記複数の磁石片を配列した長手方向から長手方向基準面に押圧して磁石片同士を長手方向に整列させる長手方向押圧手段を備える。さらに、界磁極用磁石体の製造装置は、前記複数の磁石片を夫々の磁石片の幅方向から幅方向基準面に押圧して幅方向に整列させる幅方向押圧手段と、前記複数の磁石片を夫々の磁石片の厚み方向から厚み方向基準面に押圧して厚み方向に整列させる厚み方向押圧手段と、を備える。

そして、本発明は、前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段のいずれか一方を作動させて磁石片同士を幅方向若しくは厚み方向に整列させ、次いで、前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段のいずれか他方を作動させて磁石片同士を厚み方向若しくは幅方向に整列させ、次いで、前記基準治具内に整列された複数の磁石片に対して、前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段の少なくとも一方の押圧力を、前記長手方向押圧手段による押圧力より抑制した状態若しくはこれらを開放した状態で、前記長手方向押圧手段を作動させて磁石片同士を配列した長手方向に押圧するようにした。

したがって、本発明では、幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段の少なくとも一方の押圧力が、前記長手方向押圧手段による押圧力より抑制され若しくは開放される。このため、幅方向及び厚み方向の押圧手段の押圧による磁石片と基準治具および幅方向及び厚み方向押圧手段との間で発生する摩擦力を低減できる。従って、長手方向押圧手段による押圧力を基準治具内に配列された複数の磁石片に十分に伝達でき、複数の磁石片を割断面同士を接着剤を介して密着させることができ、結果として、磁石間接着力を安定させることができる。

本発明の一実施形態に係る界磁極用磁石体を適用した回転電機の概略構成を示す正面図（Ａ）およびＩ-Ｉ線に沿う断面図（Ｂ）。 界磁極用磁石体の斜視図。 磁石体を割断させる磁石分割治具の構成を示す概念図。 本発明の第１実施形態の一体化装置の構成を示す平面図。 図４に示す一体化装置のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図４に示す一体化装置のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 厚み方向・幅方向及び長手方向の各押圧手段を構成する押圧シリンダの概略断面図。 押圧シリンダの収縮状態を示す断面図。 押圧シリンダの作動状態を示す断面図。 各押圧シリンダに対する空気圧配管を示す説明図。 一体化装置での磁石片の一体化手順を示す工程図。 幅方向および厚み方向押圧手段の具体的な一例を示す説明図。

以下、本発明の界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法を各実施形態に基づいて説明する。

先ず、本発明を適用する回転電機に配設される界磁極用磁石体について説明する。

図１において、永久磁石埋込型回転電機Ａ（以下、単に「回転電機」という）は、図示しないケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、このステータ１０と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とから構成される。

ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とから構成され、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に収設される。

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とから構成され、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に収設される。

ロータ２０のスロット２２に収設される界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、厚み方向の平面視で矩形の磁石体３０を幅方向に割断して分割した複数の磁石片３１を、その割断面同士を樹脂３２により接着して、一列に整列した磁石片３１の集合体として構成される。使用される樹脂３２は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものが使用され、例えば、エポキシ系の熱硬化型の接着剤等を用いる。また、この接着剤には、スペーサとして機能するガラスビーズや絶縁クロスが配合され、磁石片３１間のクリアランスを確保して、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁状態とする。このため、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることにより低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。

磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するためには、磁石体３０の割断しようとする部位に、予め切り欠き溝３３を形成することが有効である。以下では、切り欠き溝３３が形成されている磁石体３０について説明するが、この切り欠き溝３３は必要不可欠なものではなく、切り欠き溝３３を設けなくとも割断できる場合には、磁石体３０に切り欠き溝３３を設けないようにしてもよい。設ける切り欠き溝３３は、表面からの深さが深いほど、また、切り欠き溝３３の先端の尖りが鋭いほど、磁石片３１として割断した場合の割断面の平面度が向上する。

切り欠き溝３３の形成方法としては、磁石体３０の成形型に設けた溝形成用の突条により磁石体３０の成形工程で設ける方法、ダイサーやスライサー等の機械加工による方法、レーザビーム照射による方法、ワイヤカット放電加工等がある。

図３は、磁石体３０を複数の磁石片３１に割断分割する磁石割断装置４０の一例であり、一対のダイ４１間に磁石体３０を架け渡した状態で固定し、架け渡した部分に上部からパンチ４５を下降させて、磁石体３０を３点曲げにより割断する。この磁石体割断装置４０は、磁石体３０を架け渡して載置する下型の一対のダイ４１と、一対のダイ４１の隣り合う端部において磁石体３０を固定する磁石固定治具４３と、を備える。そして、磁石体３０の架け渡した部分を押し込むことで磁石体３０を割断させる上型４６に設けたパンチ４５を備える。

磁石固定治具４３は磁石体３０を一対のダイ４１の縁に向けて押圧することで固定する治具であり、ボルト締結又は油圧、エア圧によって磁石体３０を押圧する。パンチ５１は磁石体３０の一対のダイ４１に架け渡された部分を下方へ押圧することで磁石体３０の切り欠き溝３２に沿って磁石体３０を破断させる。パンチ４５は例えばサーボプレス、機械プレス、油圧プレスなどによって駆動される。

磁石体割断装置４０は以上のように構成され、溝３２を設けた磁石体３０を一対のダイ４１の上面に架け渡して載置する。なお、磁石体３０は、割断させたい所望の位置、即ち、割断予定面に予め設ける切り欠き溝３２を、ダイ４１側に対面する側に位置するように、一対のダイ４１上に載置する。そして、例えば、サーボ機構を用いて、割断予定面としての切り欠き溝３２が架け渡された部分の中央に位置するよう位置合わせした状態で、磁石固定治具４３によって磁石体３０を固定する。さらにパンチ４５を下降させることで磁石体３０は切り欠き溝３２に沿って破断分割される。次いで、磁石固定治具４３による固定を解除し、磁石片３１一つ分の長さ（隣り合う切り欠き溝３２の距離分）だけ送り、以上の動作を繰り返すことで磁石体３０は複数の磁石片３１に割断分割される。

ところで、割断された複数の磁石片３１を樹脂により接着して一体化する方法として、例えば、夫々の磁石片３１の平面及び側面を基準となる治具に当接させ、押圧手段により平面及び側面から押付けて整列・位置決めすると共に整列した長手方向からも接着のために加圧する方法が実施される。しかしながら、厚み方向や幅方向からの押付け力が強すぎると、磁石片と治具及び押圧手段との摩擦力が大きくなり、長手方向からの押付け力を各磁石片に十分に伝達できず、結果として、磁石片同士の割断面の接合力が不安定となり、磁石片３１同士の接着力が弱くなるという問題があった。

そこで、本実施形態では、磁石片３１同士を接着剤で結合する際に、磁石片３１の厚み方向、幅方向、長手方向（整列方向）の３方向からの押圧する際の、割断した磁石片３１同士の割断面の接合力を高めて一体化する一体化装置を備える界磁極用磁石体の製造装置および製造方法を提供する。

図４〜図６は割断された複数の磁石片３１を整列させて一体化させる第１実施例の一体化装置５０の構成を示す、正面図、側面図及び断面図である。この一体化装置５０は、複数の磁石片３１を厚み方向及び幅方向に支持する基準治具５１と、磁石片３１を長手方向から支持する長手方向基準面５１Ａを備える回動爪５２と、を備える。また、一体化装置５０は、複数の磁石片３１を基準治具５１の長手方向基準面５１Ａに向かって押圧する長手方向押圧手段５３を備える。さらに、一体化装置５０は、複数の磁石片３１を厚み方向から基準治具５１の厚み方向基準面５１Ｂに押圧する厚み方向押圧手段５４と、複数の磁石片３１を基準治具５１の幅方向基準面５１Ｃに押圧する幅方向押圧手段５５と、を備える。

基準治具５１は、底辺と両側辺とを備えて、全体として上面が解放された断面が樋状に形成され、断面Ｌ字状をなして底辺を形成する本体５１Ｄと、本体５１Ｄの幅方向の両側の上面に固定されて両側辺を形成する側辺部材５１Ｅとで構成されている。本体５１Ｄには、位置決め支持する複数の磁石片３１の厚み方向の一方の面に接する厚み方向基準面５１Ｂと、厚み方向基準面５１Ｂの一方において突出されて複数の磁石片３１の幅方向の一方の面に接する幅方向基準面５１Ｃを一体に形成している。

回動爪５２は、基準治具５１の長手方向の一端において、両側辺部材５１Ｅに両端が支持されたピン５２Ａに回動可能に支持され、基準治具５１内の回動爪５２の内壁面により長手方向基準面５１Ａを形成している。この回動爪５２は、ピン５２Ａで支持された部位と先端の爪とが基準治具５１の長手方向にオフセットされ、両側辺部材５１Ｅに両端を固定した橋渡し部材５２Ｂに基部が支持されたばね５２Ｃにより、先端の爪が厚み方向基準面５１Ｂに接触するよう付勢されている。このため、先端の爪が厚み方向基準面５１Ｂに接触した状態で、回動爪５２の基準治具５１内の壁面により形成した長手方向基準面５１Ａにより、磁石片３１を長手方向から位置決め支持する。また、先端の爪を厚み方向基準面５１Ｂから離すよう、ばね５２Ｃに抗して回動させると、爪先端と厚み方向基準面５１Ｂとの間に隙間を生じ、この隙間を通して磁石片３１を基準治具５１内に押込むことができる。

長手方向押圧手段５３は、基準治具５１の長手方向の他端において、長手方向基準面５１Ａに対向するよう配置され、基準治具５１の長手方向端部にねじ等により固定される取付板５３Ａと、取付板５３Ａを貫通させて配置固定された複数の押圧シリンダ５３Ｂと、を備える。押圧シリンダ５３Ｂの構成については後述する。押圧シリンダ５３Ｂより突出するピストンロッド５３Ｃの先端は、基準治具５１内に配置される磁石片３１の長手方向端部に当接するよう配列され、磁石片３１を長手方向基準面５１Ａに向かって押圧するよう構成されている。

厚み方向押圧手段５４は、基準治具５１の厚み方向基準面５１Ｂに対向するよう配置され、基準治具５１の樋状の開いた開口にねじ等により固定される取付板５４Ａと、取付板５４Ａを貫通させて配置固定された複数の押圧シリンダ５４Ｂと、を備える。押圧シリンダ５４Ｂは、基準治具５１内に配置される磁石片３１の数に対応した数量が配置されている。各押圧シリンダ５４Ｂより突出するピストンロッド５４Ｃの先端は、基準治具５１内に配置される各磁石片３１の厚み方向面に当接するよう配列され、磁石片３１を厚み方向基準面５１Ｂに向かって押圧するよう構成されている。押圧シリンダ５４Ｂの具体的構成については後述する。

幅方向押圧手段５５は、基準治具５１の幅方向基準面５１Ｃに対向するよう配置され、幅方向基準面５１Ｃに対向する側辺にねじ等により固定される取付板５５Ａと、取付板を貫通させて配置固定された複数の押圧シリンダ５５Ｂと、を備える。押圧シリンダ５５Ｂは、基準治具５１内に配置される磁石片３１の数に対応した数量が配置されている。各押圧シリンダ５５Ｂは、当該側辺部材５１Ｅに設けた貫通穴５１Ｆを貫通して配置される。各押圧シリンダ５５Ｂより突出するピストンロッド５５Ｃの先端は、基準治具５１内に配置される各磁石片３１の幅方向面に当接するよう配列され、磁石片３１を幅方向基準面５１Ｃに向かって押圧するよう構成されている。押圧シリンダ５５Ｂの具体的構成については後述する。

各押圧シリンダ５３Ｂ〜５５Ｂは、図７に示すように、例えば、エアアクチュエータにより形成される。アクチュエータのピストン６１により区画された一方のシリンダ室６２Ａには圧縮ばね６３が内蔵されて、シリンダ内を摺動するピストン６１を介してピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃを前方（図中の下方）へ押出すよう付勢している。そして、図示のように、ピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃの先端に磁石片３１が存在しない状態では、ピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃはストッパ６４で停止されるまで押出される。ピストン６１で区画されるシリンダ室６２Ａ,６２Ｂには、空圧源７０から調圧弁７１により調圧された空気圧と、大気圧とを、切換弁７３Ａ，７３Ｂを介して選択的に供給可能としている。調圧弁７１の調圧値及び切換弁７３Ａ，７３Ｂの切換動作は、コントローラ７５により制御される。切換弁７３Ａ，７３Ｂとアクチェータとの配管はコネクタ７４を介して接続されており、コネクタ７４を外すことにより、一体化装置５０は独立して搬送可能であり、搬送装置により加熱炉へ搬送可能となっている。

このため、他方のシリンダ室６２Ｂに切換弁７３Ｂを介して空気圧が供給される場合には、図８に示すように、圧縮ばね６３に抗してピストン６１を後退させ、ストッパ段６５で停止されるまでピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃを後退させることができる。また、ピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃの先端に磁石片３１を配置して、他方のシリンダ室６２Ｂの空気圧を排気させると、図９に示すように、後退した状態のピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃがばね６３により押出されて、その先端を磁石片３１に当接させる。その際には、ピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃは、ばね６３による付勢力により磁石片３１を押圧することができる。また、この時に、他方のシリンダ室６２Ｂにばね６３の付勢力に釣り合う圧力の空気圧を供給する場合には、ピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃの先端を磁石片３１に当接させた状態で、磁石片３１に対する押圧力をゼロに解除することができる。また、一方のシリンダ室６２Ａに圧力調整された空気圧を供給する場合には、前記したばね６３による押圧力に空気圧による付勢力を加えて、磁石片３１を押圧することができる。

図１０は長手方向押圧シリンダ５３Ａ・厚み方向押圧シリンダ５３Ｂ及び幅方向押圧シリンダ５３Ｃに対する空気圧配管を示したものである。図示するように、各長手方向押圧シリンダ５３Ａ・厚み方向押圧シリンダ５３Ｂ及び幅方向押圧シリンダ５３Ｃに対して、各シリンダの共通配管は各コネクタ７４を介して各切換弁７３Ａ，７３Ｂに接続されている。長手方向押圧シリンダ５３Ａに連結される切換弁７３Ａ，７３Ｂには、空圧源７０から調圧弁７１を介して調圧された空気圧が供給されるようになっている。また、厚み方向押圧シリンダ５３Ｂ及び幅方向押圧シリンダ５３Ｃに連結される切換弁７３Ａ，７３Ｂには、空圧源７０から調圧弁７２を介して調圧された空気圧が供給されるようになっている。各切換弁７３Ａ，７３Ｂ及び調圧弁７１、７２は、前述したように、コントローラ７５より切換信号及び調圧信号が入力され、その切換位置及び調圧値が制御される。

以上の構成の界磁極用磁石体の一体化装置５０による割断された複数の磁石片３１を整列させての一体化させる方法について、その手順を示した図１１に沿って、以下に説明する。

先ず、図４〜６の一体化装置５０の長手方向押圧手段５３・厚み方向押圧手段５４及び幅方向押圧手段５５の各押圧シリンダ５３Ｂ〜５５Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂに空気圧を供給して、各押圧シリンダ５３Ｂ〜５５Ｂのピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃを後退させる。次いで、割断され各々の割断面に接着剤が塗布された磁石片３１を割断された順序で、一体化装置５０の長手方向の外側から、幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂに沿わせて整列させて、長手方向基準面５１Ａを備える回動爪５２の先端の外側から一体化装置５０内に押込む。長手方向基準面５１Ａを備える回動爪５２は、その先端がばね５２Ｃにより一体化装置５０の厚み方向基準面５１Ｂに当接されている。このため、回動爪５２は磁石片３１の押込みにより、ばね５２Ｃに抗して回動して厚み方向基準面５１Ｂからその爪先端を離脱させて、爪先端と厚み方向基準面５１Ｂとの間に隙間が形成される。磁石片３１は爪先端と厚み方向基準面５１Ｂとの間に隙間を通って一体化装置５０内へ挿入することができる。

所定数の最後の磁石片３１を図示しない押込み棒などにより一体化装置５０内に挿入すると、最後の磁石片３１の後方の長手方向面が回動爪５２の先端を通過した段階で、回動爪５２はばね５２Ｃにより回動してその先端を厚み方向基準面５１Ｂに当接させる（ステップＳ１）。この状態では、先端の磁石片３１の前方側の長手方向面が長手方向押圧手段５３の押圧シリンダ５３Ｂのピストンロッド５３Ｃの先端に当接若しくは対面している。また、最後の磁石片３１の後方の長手方向面は、回動爪５２の先端を通過して、回動爪５２の長手方向基準面５１Ａとの間に予め設定した間隔が空いている。

次いで、長手方向押圧手段５３の押圧シリンダ５３Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂ内の空気圧を抜くことにより、ばね６３によりピストンロッド５３Ｃを押出す。ピストンロッド５３Ｃの先端は、端部の磁石片３１の長手方向面に当接し、長手方向に配列された磁石片３１を長手方向基準面５１Ａに向かって押圧・移動させ、各磁石片３１を基準治具５１内の長手方向の所定位置に位置決めする。磁石片３１同士は、長手方向押圧手段５３に内蔵されているばね６３の付勢力により割断面同士を接触させて整列される（ステップＳ２）。なお、この長手方向押圧手段５３による押圧を、上記のように、ばね６３による付勢力のみで実施することに代えて、一方のシリンダ室６２Ａへ空気圧を導入してこの空気圧とばね６３とによる押圧により実施してもよい。

次いで、押圧シリンダ５３Ｂの一方のシリンダ室６２Ａに空気圧を導入していた場合には、切換弁７３Ａにより空気圧の導入を遮断すると共に一方のシリンダ室６２Ａ内を大気開放する。そして、長手方向押圧手段５３の押圧シリンダ５３Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂ内へ空気圧を供給することにより、ばね６３に抗してピストンロッド５３Ｃを後退させ、磁石片３１への長手方向の押圧力をゼロとする。この場合には、上記のように、ピストンロッド５３Ｃの先端を端部に位置する磁石片３１から離して磁石片３１への長手方向押圧力をゼロとしている。しかし、他方のシリンダ室６２Ｂへ供給する空気圧を調圧弁７１により調整して、ばね６３の押圧力と同等の圧力として、ピストンロッド５３Ｃ先端と端部に位置する磁石片３１との接触状態を維持した状態で磁石片３１への押圧力をゼロとしてもよい。これにより、磁石片３１に対する長手方向の押圧力が解除され、後述する幅方向及び厚み方向への荷重を受けて幅方向及び厚み方向に移動する際に、互いに接触している割断面同士の凹凸による磁石片３１の長手方向への移動が許容された状態となる（ステップＳ３）。

次いで、幅方向押圧手段５５の押圧シリンダ５５Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂ内の空気圧が抜かれると共に一方のシリンダ室６２Ａ内へ空気圧が供給され、そのピストンロッド５５Ｃが押出される。ピストンロッド５５Ｃの先端は、各磁石片３１を幅方向面に接触して、各磁石片３１を幅方向基準面５１Ｃに押付けて、各磁石片３１を幅方向に位置決めする（ステップＳ４）。この位置決めにあたって、各磁石片３１同士は凹凸のある割断面同士が接触しているが、長手方向押圧手段５３による押圧加重が抜かれている。このため、各磁石片３１は長手方向への移動が許容されており、幅方向押圧手段５５のばね６３の付勢力と空気圧による幅方向の位置矯正に対応して互いの幅方向位置が修正される。なお、この幅方向押圧手段５５による押圧を、上記のように、ばね６３による付勢力のみで実施することに代えて、一方のシリンダ室６２Ａへ空気圧を導入してこの空気圧とばね６３とによる押圧により実施してもよい。

次いで、厚み方向押圧手段５４の押圧シリンダ５４Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂ内の空気圧が抜かれると共に一方のシリンダ室６２Ａ内へ空気圧が供給され、そのピストンロッド５４Ｃが押出される。ピストンロッド５４Ｃの先端は、各磁石片３１の厚み方向面に接触して、各磁石片３１を厚み方向基準面５１Ｂに押付けて、各磁石片３１を厚み方向に位置決めする（ステップＳ５）。この位置決めにあたって、各磁石片３１同士は凹凸のある割断面同士が接触しているが、長手方向押圧手段５３による押圧加重が抜かれている。このため、各磁石片３１は長手方向への移動が許容されており、厚み方向押圧手段５４のばね６３の付勢力と空気圧による厚み方向の位置矯正に対応して互いの厚み方向位置が修正される。なお、この厚み方向押圧手段５４による押圧を、上記のように、ばね６３による付勢力のみで実施することに代えて、一方のシリンダ室６２Ａへ空気圧を導入してこの空気圧とばね６３とによる押圧により実施してもよい。

なお、上記では、配列した磁石片３１に対して、幅方向押圧手段５５による幅方向基準面５１Ｃへの押付けを行った後に、厚み方向押圧手段５４による厚み方向基準面５１Ｂへの押付けを行うものについて説明した。しかし、この押付け順序はこれに限定されるものではなく、厚み方向押圧手段５４による厚み方向基準面５１Ｂへの押付けを行った後に、幅方向押圧手段５５による幅方向基準面５１Ｃへの押付けを行うものであってもよい。

次いで、幅方向と厚み方向の押圧手段５４，５５の押圧シリンダ５４Ｂ，５５Ｂの一方のシリンダ室６２Ａに空気圧を導入して空気圧とばね６３とによる押圧力を発生している場合には、その押圧力を低下させる。即ち、幅方向押圧手段５５と厚み方向押圧手段５４のいずれか一方若しくは両方の押圧シリンダ５４Ｂ，５５Ｂの一方のシリンダ室６２Ａに大気圧を導入して、その押圧力を低下させる（ステップＳ６）。また、幅方向押圧手段５５と厚み方向押圧手段５４が、ばね６３のみによる押圧力である場合には、その状態を維持する。若しくは、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４の押圧シリンダ５４Ｂ，５５Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂへ低い空気圧を導入することにより、ばね６３による押圧力を更に弱めてもよい。

次いで、長手方向押圧手段５３の押圧シリンダ５３Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂ内の空気圧を抜くと共に一方のシリンダ室６２Ａ内へ空気圧が供給されることにより、ばね６３と空気圧による押圧力によりピストンロッド５３Ｃを押出す（ステップＳ７）。ピストンロッド５３Ｃの先端は、端部の磁石片３１の長手方向面に当接し、幅方向及び厚み方向に位置矯正されて長手方向に配列された各磁石片３１を長手方向基準面５１Ａに向かって押圧する。各磁石片３１は幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４による押圧により、幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂと各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に摩擦力を生じ、長手方向押圧手段５３による押圧力により長手方向へ移動することに対して摩擦抵抗を発生する。このため、長手方向押圧手段５３による押圧力は、幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂと各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に発生する摩擦抵抗に打勝って、各磁石片３１を長手方向に移動させる数値（空気圧値）に設定する。この押圧により、各磁石片３１は幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４による摩擦抵抗に抗して長手方向に移動され、隣接する割断面同士を接触させて基準治具５１の長手方向基準面５１Ａに向かって押付けられて長手方向の割断面同士を夫々密着させる。

この長手方向押圧手段５３による押圧の際には、幅方向押圧手段５５若しくは厚み方向押圧手段５４の少なくとも一方の押圧力がばね６３のみによる押圧となっている。または、幅方向押圧手段５５と厚み方向押圧手段５４の両方がばね６３のみによる押圧力のみである。若しくは、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４の押圧シリンダ５４Ｂ，５５Ｂの他方のシリンダ室６２Ｂへ低い空気圧を導入することにより、ばね６３による押圧力が更に弱められている。以上のいずれかであるため、長手方向押圧手段５３による押圧の際に幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂと各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に発生する摩擦抵抗は、十分に低下されたものとなっている。このため、長手方向押圧手段５３による押圧力は、幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂと各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に発生する摩擦抵抗に打勝つて、各磁石片３１に伝達されて長手方向の割断面同士を夫々密着させることができる。

なお、図１２に示すように、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４による摩擦抵抗を低減するために、当該押圧手段５４，５５のピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃの先端に磁石片３１の表面に転動接触するローラ５４Ｄ，５５Ｄ（転動ボールでも可）を設けるようにしてもよい。このようにすると、長手方向押圧手段５３による押圧の際に、幅方向基準面５１Ｃ及び厚み方向基準面５１Ｂと各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に発生する摩擦抵抗に打勝つ状態とする押圧力を低減させることができる。

次いで、幅方向及び厚み方向の押圧手段５４，５５の一方のシリンダ室６２Ａ内に空気圧が供給されている場合にはその空気圧が抜かれると共に他方のシリンダ室６２Ｂ内へ空気圧を供給して、幅方向及び厚み方向の押圧力を一旦解除する（ステップＳ８）。これにより、磁石片３１と幅方向・厚み方向の各基準面５１Ｂ，５１Ｃ及び各ピストンロッド５４Ｃ，５５Ｃ先端との間に発生する摩擦力を低減させ、長手方向押圧手段５３より作用させている長手方向荷重により、各磁石片３１間の割断面同士の接触圧を高めることができる。

次いで、幅方向及び厚み方向の押圧手段５４，５５の他方のシリンダ室６２Ｂ内の空気圧が抜かれると共に一方のシリンダ室６２Ａ内へ空気圧を供給して、幅方向及び厚み方向の押圧力を高める（ステップＳ９・Ｓ１０）。これにより、各磁石片３１を幅方向及び厚み方向の基準面５１Ｂ，５１Ｃに向かって強制的に整列するよう強く押圧する。

そして、各磁石片３１の幅方向面及び厚み方向面と基準治具５１の各々の基準面５１Ｂ，５１Ｃとの間に隙間が存在するかどうかが判定される（ステップＳ１１）。この時点で、磁石片３１のいずれかにおいて、幅方向面及び厚み方向面と基準治具５１の各々の基準面５１Ｂ，５１Ｃとの間に隙間が存在する場合には、ステップＳ１２において、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４による押圧力の設定値を増分させる。そして、ステップＳ８〜Ｓ１０を実行して、各磁石片３１を幅方向及び厚み方向の基準面５１Ｂ，５１Ｃに向かって強制的に整列するよう強く押圧する。このステップＳ８〜Ｓ１０及びステップＳ１２の実行は、ステップＳ１１の判定において、磁石片３１のいずれもが、幅方向面及び厚み方向面と基準治具５１の各々の基準面５１Ｂ，５１Ｃとの間に隙間が存在しない状態となるまで、繰り返し実行される。また、ステップＳ１１の判定において、磁石片３１のいずれもが、幅方向面及び厚み方向面と基準治具５１の各々の基準面５１Ｂ，５１Ｃとの間に隙間が存在しない場合には、ステップＳ１３へ進む。

これにより、割断された各磁石片３１は、対面している割断面同士を、接着剤を介在させた状態で長手方向押圧手段５３のばね６３による押圧状態で接触する。割断面間に介在されている接着剤は、この押圧力により割断面間で適正に広がり接着力を確保できる。また、磁石片３１同士が厚み方向および幅方向に整列され、その割断面同士の凹凸が夫々一致した状態において、接着剤を介在させて接合されるため、接着剤の厚さが割断面のいずれの領域においても等しい厚さで磁石片３１同士の間に配置される。

次いで、各押圧手段５３〜５５への空気圧供給を停止して各シリンダ室６２Ａ，６２Ｂに大気圧を導入し、各磁石片３１を各押圧手段５３〜５５のばね６３力のみによる押圧とする。各磁石片３１は厚み方向押圧手段５４及び幅方向押圧手段５５のばね６３による付勢力により幅方向及び厚み方向に位置決めされた状態を維持する。

次いで、長手方向・幅方向及び厚み方向の押圧手段５３〜５５への空気圧配管のコネクタ７４を外し、複数の磁石片３１を位置決め保持した一体化装置５０を搬送可能とする（ステップＳ１３）。そして、複数の磁石片３１を位置決め保持した一体化装置５０を加熱炉に搬送し、加熱炉を通過させて、例えば、１５０℃まで昇温させることにより、接着剤を硬化させる。

この温度上昇させての接着剤の硬化時における熱膨張や接着剤の温度上昇による粘度低下のために、磁石片３１の積層方向に寸法変化を生じる。しかし、幅方向及び厚み方向の押圧手段５４,５５はばね６３により予め設定した押圧力により押圧して、磁石片３１の長手方向の移動を許容するようにしているため、長手方向押圧手段５３のピストンロッド５３Ｃを押圧支持するばね６３の撓みにより追従移動する。このため、磁石片３１間の接着力の低下を抑制し、各磁石片３１間で均一な接着力を得ることができる。結果として、接着剤に配合されるスペーサを破壊することなく磁石片３１間のクリアランスを均一にコントロールでき、界磁極用磁石体８０の全長寸法を所期した寸法（規格）内に収めることができる。

その後に、長手方向・幅方向及び厚み方向の各押圧手段５３〜５５を基準治具５１から取外し、基準治具５１から一体化した磁石体３０を取出すことにより、界磁極用磁石体８０を形成することができる。

なお、磁石体３０を割断するために事前に付与する溝３３を、レーザ加工により実施した場合には、磁石片３１の割断面に沿う厚み方向の突起が発生する。即ち、レーザビーム照射による方法では、切り欠き溝３３の先端の尖りを鋭くでき、また、使用する設備も安価であり、ランニングコストも安価にできる。しかしながら、レーザビーム照射による方法では、磁石表面に施す溝３３の体積分だけ、即ち、切り欠き溝３３として溶融された領域の材料が切り欠き溝３３の両側に押退けられて堆積し付着する。このため、堆積付着した材料により、最終的に切り欠き溝３３の両側の磁石表面にバリ（突起）が発生する。

本実施形態の厚み方向押圧手段５４では、押圧シリンダ５４Ｂのピストンロッド５４Ｃの先端で各磁石片３１の厚み方向面の中央部で磁石片３１を基準治具５１の厚み方向基準面５１Ｂへ押圧するため、切り欠き溝３３の両側の磁石体３１表面に形成されるバリを避けて押圧することができる。このため、基準治具５１の厚み方向基準面５１Ｂとの間で、磁石片３１を厚み方向にズレなく整列させることができる。また、長手方向押圧手段５３により磁石片３１を長手方向から押付けての、接着剤の押し拡げ時および接着剤の硬化時の膨張等、磁石片３１の長手方向移動も、突起による干渉を生じることなく許容させることができる。

なお、界磁極用磁石体８０の表面の突起は、接着剤の硬化後に、機械加工により一括して除去する。このように、磁石片３１が界磁極用磁石体８０として一体化された後に突起を除去することにより、一体化する以前に磁石片３１個々に突起を除去してその形状を整える場合に比較して、界磁極用磁石体８０の形状精度を向上させることが容易である。また、このようにすることにより、大きい界磁極用磁石体８０とすることができ、結果としてモータ出力を向上させることに寄与する。

以上のように、割断分割された磁石片３１同士を一体化治具５０により厚み方向、幅方向および長手方向の３方向から押圧することにより、割断した磁石片３１同士のズレを抑制した状態で、接着剤により一体化させて界磁極用磁石体８０を形成している。このため、ロータコア２１のスロット２２へ組付け時に、界磁極用磁石体８０を構成する磁石片３１がロータコア２１のスロット２２の縁に引っ掛かりロータコア２１に組付けできないという不具合を発生させない。即ち、磁石片３１同士のズレを抑制でき、磁石片３１同士のズレによりロータコア２１のスロット２２へ界磁極用磁石体８０を挿入できないという不良品が発生する不良率が改善し、歩留が向上する。

また、界磁極用磁石体８０の磁石寸法をロータコア２１のスロット２２の内寸法と同じ大きさに形成でき、磁石片３１同士にずれを生じた界磁極用磁石体８０を挿入する場合に比較して、大きいサイズの界磁極用磁石体８０とすることができ、結果としてモータ出力を向上させることに寄与する。

なお、上記実施形態において、一体化装置５０への磁石片３１の配置方法として、長手方向基準面５１Ａを構成する回動爪５２の背後より回動爪５２を回動させて挿入するものについて説明した。しかし、磁石片３１の配置方法はこれに限定されるものではない。例えば、長手方向基準面５１Ａとして単なる壁面により形成し、磁石片３１の挿入にあたっては、厚み方向押圧手段５４を基準治具５１から取外して、開いた開口から基準治具５１内に複数の磁石片３１を挿入配列するものであってもよい。この場合には、その後に再び厚み方向押圧手段５４を基準治具５１に取付けて、前述したと同様の順序により各押圧手段５３〜５５を作動させて、複数の磁石片３１を一体化させる。

また、上記実施形態では、長手方向・幅方向及び厚み方向の押圧手段５３〜５５として、ばね６３と空気圧とによりピストンロッド５３Ｃ〜５５Ｃを伸縮させるものについて説明した。しかし、押圧手段としてはこれに限定されるものではない。例えば、シリンダから伸縮自在にロッドを配置し、このロッドの根元にばねを連結し、ばねの基部位置をねじによりシリンダ軸方向に移動可能とし、ねじの締め込み位置をサーボモータ等により調整するものであってもよい。この方法では、ねじを緩めてばねの基部位置を後退させればロッドを後退させることができ、ねじを締め込むことによりばねの基部位置を前進させればロッドを進出させることができる。さらに、ロッド先端を磁石片３１に当接させた状態で更にねじを締め込むことにより磁石片３１への押圧力を調整することができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）磁石体３０を幅方向に割断分割することにより形成した複数の磁石片３１同士を、互いに整列させて結合する回転電機Ａのロータコア２１に配設される界磁極用磁石体８０の製造装置である。このため、界磁極用磁石体８０の製造装置は、割断面同士を対面させて前記割断分割した複数の磁石片３１同士を整列状態で位置決めする長手方向、幅方向及び厚み方向の基準面５１Ａ〜５１Ｃを備える基準治具５１を備える。また、界磁極用磁石体８０の製造装置は、前記複数の磁石片３１を配列した長手方向から長手方向基準面５１Ａに押圧して磁石片３１同士を長手方向に整列させる長手方向押圧手段５３を備える。さらに、界磁極用磁石体８０の製造装置は、前記複数の磁石片３１を夫々の磁石片３１の幅方向から幅方向基準面５１Ｃに押圧して幅方向に整列させる幅方向押圧手段５５と、前記複数の磁石片３１を夫々の磁石片３１の厚み方向から厚み方向基準面５１Ｂに押圧して厚み方向に整列させる厚み方向押圧手段５４と、を備える。そして、前記基準治具５１内に配列された複数の磁石片３１に対して、前記幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４の少なくとも一方の押圧力を、前記長手方向押圧手段５３による押圧力より抑制した状態若しくはこれらを開放した状態で、前記長手方向押圧手段５３を作動させて磁石片３１同士を配列した長手方向に押圧するようにした。

即ち、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４の少なくとも一方の押圧力が、前記長手方向押圧手段５３による押圧力より抑制され若しくは開放される。このため、幅方向及び厚み方向の押圧手段５４,５５の押圧による磁石片３１と基準治具５１および幅方向及び厚み方向押圧手段５４,５５との間で発生する摩擦力を低減できる。このため、長手方向押圧手段５３による押圧力を基準治具５１内に配列された複数の磁石片３１に十分に伝達でき、複数の磁石片３１を割断面同士を接着剤を介して密着させることができ、結果として、磁石間接着力を安定させることができる。

（イ）長手方向押圧手段５３、幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４は、先ず、長手方向押圧手段５３を作動させて、磁石片３１同士を配列した長手方向から押圧する。そして、この長手方向押圧手段５３による押圧を維持した状態で、幅方向押圧手段５５および厚み方向押圧手段５４を作動させて夫々磁石片３１を幅方向および厚み方向に押圧するようにした。即ち、磁石片３１が配列された長手方向の押圧を最初に実施すれば、その時点では未だ磁石片３１の幅方向及び厚み方向には荷重が掛っていないため、長手方向の荷重を十分に磁石片３１に伝達でき、結果として、磁石間接着力を安定させることができる。

（ウ）幅方向押圧手段５５及び厚み方向押圧手段５４の押圧作動は、各磁石片３１が基準治具５１の幅方向及び厚み方向の基準面５１Ｂ，５１Ｃに整列するまで反復して繰返し作動されるため、磁石片３１の幅方向および厚み方向のズレ（積層方向のズレ）を十分に矯正することができる。

上述の各実施形態では、幅方向、厚み方向、長手方向の各基準面として、磁石片端面の全面に接するものを用いているが、端面の一部に接触するような例えばピン形状のような基準面を採用しても良い。また、幅方向、厚み方向、長手方向の各基準面は完全固定して位置決めするものだけでなく、それぞれ幅方向、厚み方向、長手方向へ移動して磁石片を押圧可能な構成としても良い。

Ａ 永久磁石埋込型回転電機
１０ ステータ
２０ ロータ
２１ ロータコア
２２ スロット
３０ 磁石体
３１ 磁石片
３２ 樹脂、接着剤
３３ 切り欠き溝
４０ 磁石割断装置
５０ 一体化装置
５１ 基準治具
５１Ａ 長手方向基準面
５１Ｂ 厚み方向基準面
５１Ｃ 幅方向基準面
５２ 回動爪
５３ 長手方向押圧手段
５３Ｂ〜５５Ｂ 押圧シリンダ
５３Ｃ〜５５Ｃ ピストンロッド
５４ 厚み方向押圧手段
５５ 幅方向押圧手段
８０ 界磁極用磁石体

Claims (6)

1. 磁石体を幅方向に割断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、互いに整列させて結合する回転電機に配設される界磁極用磁石体の製造装置において、
   割断面同士を対面させて前記割断分割した複数の磁石片同士を整列状態で位置決めする長手方向、幅方向及び厚み方向の基準面を備える基準治具と、
   前記複数の磁石片を配列した長手方向から長手方向基準面に押圧して磁石片同士を長手方向に整列させる長手方向押圧手段と、
   前記複数の磁石片を夫々の磁石片の幅方向から幅方向基準面に押圧して幅方向に整列させる幅方向押圧手段と、
   前記複数の磁石片を夫々の磁石片の厚み方向から厚み方向基準面に押圧して厚み方向に整列させる厚み方向押圧手段と、を備え、
   前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段のいずれか一方を作動させて磁石片同士を幅方向若しくは厚み方向に整列させ、
   次いで、前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段のいずれか他方を作動させて磁石片同士を厚み方向若しくは幅方向に整列させ、
   次いで、前記基準治具内に整列された複数の磁石片に対して、前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段の少なくとも一方の押圧力を、前記長手方向押圧手段による押圧力より抑制した状態若しくはこれらを開放した状態で、前記長手方向押圧手段を作動させて磁石片同士を配列した長手方向に押圧することを特徴とする界磁極用磁石体の製造装置。
2. 前記長手方向押圧手段、幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段は、
   前記長手方向押圧手段による押圧を維持した状態で、幅方向押圧手段および厚み方向押圧手段を作動させて夫々磁石片の幅方向および厚み方向に押圧す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. 前記幅方向押圧手段及び厚み方向押圧手段の押圧作動は、各磁石片が基準治具の幅方向及び厚み方向の基準面に整列するまで反復して繰返し作動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. 磁石体を幅方向に割断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、互いに整列させて結合する回転電機に配設される界磁極用磁石体の製造方法において、
   前記割断分割した複数の磁石片同士を、基準治具内において割断面同士を対面させて配列させ、
   次いで、前記配列した複数の磁石片に対して配列した幅方向若しくは厚み方向のいずれか一方から前記基準治具の幅方向基準面若しくは厚み方向基準面に押圧して複数の磁石片同士を幅方向若しくは厚み方向に整列させ、
   次いで、前記配列された複数の磁石片に対して配列した幅方向若しくは厚み方向のいずれか他方から前記基準治具の厚み方向基準面若しくは幅方向基準面に押圧して複数の磁石片同士を厚み方向若しくは幅方向に整列させ、
   次いで、前記幅方向及び厚み方向の少なくとも一方の押圧力を、後続する長手方向からの押圧力より抑制した状態若しくはこれらを開放した状態で、前記基準治具内に整列された複数の磁石片に対して配列した長手方向から前記基準治具の長手方向基準面に押圧することを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。
5. 前記長手方向からの押圧状態を維持しつつ、複数の磁石片の夫々に磁石片の幅方向から基準治具の幅方向基準面に押圧して幅方向に整列させると共に、複数の磁石片の夫々に磁石片の厚み方向から基準治具の厚み方向基準面に押圧して厚み方向に整列させることを特徴とする請求項４に記載の界磁極用磁石体の製造方法。
6. 前記幅方向からの押圧及び厚み方向からの押圧は、各磁石片が基準治具の幅方向及び厚み方向の基準面に整列するまで反復して繰返し実行されることを特徴とする請求項５に記載の界磁極用磁石体の製造方法。

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