JP6059055B2 - 永久磁石の割断方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転子の永久磁石挿入孔に挿入する永久磁石（未磁化のものを含む）の割断方法に関する。

ロータに永久磁石を使用する磁石型モータにおいて、図７に示すように、ロータ（回転子）７０ａに設けている永久磁石に渦電流が発生することによる永久磁石の発熱を防止し、不可逆な熱減磁を抑制することを目的として、永久磁石７０を複数の分割ピース７１に割断し、これらを束ねてスロット（永久磁石挿入孔）７２内に挿入することが行われている（特許文献１参照）。

また、一つのロータにおいては、スロット幅の永久磁石が（ロータコアのスロットの数）×（一つのスロットに入れる永久磁石の数）必要となるので、図７に示すような場合は、長尺の永久磁石をメーカから安価に購入し、分断して、所定数の永久磁石を得ることで、製品コストを低減させることができる。

特開２０１１−２４４６１３号公報

このように、永久磁石の分断には以上に記載のようなメリットが存在する。永久磁石を分断する方法としては、回転刃物による機械的な切断がある。しかし、切断時に発生する切断屑による材料のロスが生じることや、消耗品である刃物を交換する必要があり、コストが増加する。更に、永久磁石の磁気的特性が低下しないように、分割後仕上げ加工を行って、隣り合う分割永久磁石を清浄な状態、即ち、断面がきれいな状態で突き合わせる必要があるので、作業工程が増加するという問題がある。
これらの問題を解決するために、特許文献１にあるように、永久磁石に切欠き溝を形成し、その部分を押圧することで分割する割断という方法がある。

図８（Ａ）に示すように、永久磁石７５にレーザー加工などで破断予定ラインとして溝７６を形成し、溝７６の中心７７に沿って力Ｆを加えることで永久磁石７５を溝７６に沿って破断させる。この分割は破断なので、切断時に発生するような屑はなく、消耗品も必要なく、隣り合う分割永久磁石の断面は略一致するので、仕上げ加工の必要がない。

ところが、以上の割断方法においては、図８（Ｃ）に示すように、破断は断面直線状（平面状）に進むわけではなく、破断面７８、７９は突出量ｄ及び窪み量の凹凸を有する曲面となる。また、図８（Ｂ）に示すように、溝７６を形成した反対側の面の破断線８１、８２は蛇行する場合もある。このような分割永久磁石８３、８４ではモータ性能の悪化を招く虞れがある。
また、寸法精度が必要な場合は、このままの分割永久磁石８３、８４では使用できないので、仕上げ加工が必要となる。

これらの現象は、永久磁石７５の表面に存在する微小なうねり（１０μｍ程度）が原因である。即ち、永久磁石７５を治具で把持した場合、うねりの影響によって永久磁石７５が中心７７に沿って平行に把持されていないと、力のかかり具合に偏りが生じ、破断線８１、８２が蛇行することになる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、仮に永久磁石自体に多少のうねりがあっても、破断面の凹凸が少なく、安定した割断を行うことができる永久磁石の割断方法を提供することを目的とする。

第１の発明に係る永久磁石の割断方法は、割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記当て割り部材は前記第２の保持部材に摺動可能に設けられている。

第２の発明に係る永久磁石の割断方法は、割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記欠損部は前記当て割り部材の基側に形成された傾斜面によって形成されている。

第３の発明に係る永久磁石の割断方法は、割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記第２の保持部材と前記当て割り部材は（該第２の保持部材及び前記割り当て割り部材の一方又は双方の）幅方向の中央部分に隙間を有して配置され、該隙間に割断時に発生するダストを吸引するバキューム口が設けられている。

第４の発明に係る永久磁石の割断方法は、割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記永久磁石の他面に形成される前記破断線はガイド溝又は罫書き線によって構成され、前記第１の保持部材の片側端には、前記破断線に当接する突条が設けられている。

第５の発明に係る永久磁石の割断方法は、第１〜第４の発明に係る永久磁石の割断方法において、前記溝はレーザー加工によって形成され、前記凸部は、前記レーザー加工によって前記溝に沿って発生するドロスを含む。
そして、第６の発明に係る永久磁石の割断方法は、第１〜第５の発明に係る永久磁石の割断方法において、前記第２の保持部材はスプリングによって前記永久磁石の方向に付勢されている。

第１〜第６の発明に係る永久磁石の割断方法においては、永久磁石の他面で溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、永久磁石の溝より基側を、第１の保持部材と第２の保持部材で保持し、永久磁石の先側に、第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、永久磁石を溝で割断するので、永久磁石の破断は、第１の保持部材の片側端（他端）を支点、溝の底部を起点として発生し鉛直方向に進行する。これにより、永久磁石の破断面の凹凸が小さく、破断線も殆ど蛇行しないので、より形状精度のよい永久磁石となる。

特に、当て割り部材が第２の保持部材に摺動可能に設けられているので、当て割り部材を適正位置に保ちながら、一定方向に移動させることができる。

第５の発明に係る永久磁石の割断方法においては、溝がレーザー加工によって形成されているので、作業性が向上する。この場合、溝にそってドロス（凸部の一例）が発生するが、第２の保持部材及び当て割り部材は、この凸部を避けて配置される。

第２の発明に係る永久磁石の割断方法においては、欠損部は当て割り部材の基側に形成された傾斜面によって形成されているので、加工が容易であり、形状の異なる凸部にも対応できる。

第３の発明に係る永久磁石の割断方法においては、第２の保持部材と当て割り部材が幅方向（移動する方向に対して直交する方向）の中央部分（中間部）に隙間を有して配置され、隙間に割断時に発生するダストを吸引するバキューム口が設けられているので、ドロスの破片や割断時に発生するダストの除去が容易となる。

第４の発明に係る永久磁石の割断方法においては、永久磁石の他面に形成される破断線がガイド溝又は罫書き線によって構成され、第１の保持部材の片側端には、破断線に当接する突条が設けられているので、より正確に永久磁石を割断することができる。
また、永久磁石の他面の破断線がより明確となり、第１の保持部材の片側端との位置合わせが容易となる。

第６の発明に係る永久磁石の割断方法においては、第２の保持部材がスプリングによって挟持する永久磁石の方向に付勢されているので、より正確に永久磁石を保持できると共に、永久磁石に無理な荷重を与えず、割断作業ができる。

本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石の割断方法の説明図である。 同永久磁石の割断方法の作業工程を示す説明図である。 同永久磁石の割断方法を適用する永久磁石の作業工程を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る永久磁石の割断方法を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る永久磁石の割断方法を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る永久磁石の割断方法を示す説明図である。 従来例に係る永久磁石をロータに仕込む場合の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ従来例に係る永久磁石の割断方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。ここで、図１、図４、図５における、Ｐ方向を一側、Ｑ方向を他側と定義する。
図１、図２に、本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石の割断方法に使用する割断装置１０を示すが、この割断装置１０は、一面に破断の起点となる溝１１が形成された板状（通常直方体状）の永久磁石１２の一側（基側）を挟持する第１の保持部材１４及び第２の保持部材１３と、この状態で相対移動（下降）する永久磁石１２の他側（先側）に当接して荷重をかける当て割り部材１５とを有している。

第１の保持部材１４は駆動源１６に油圧シリンダー、空圧シリンダー又は電動シリンダーを用いる。第２の保持部材１３の下部にはスプリング１７が配置され、常時はスプリング１７によって第２の保持部材１３の上にある永久磁石１２は上方に付勢され、駆動源１６によって第１の保持部材１４を一定位置以下に下げると、第２の保持部材１３の上に載せた永久磁石１２に当接する。

そして、第１の保持部材１４を更に下げると、スプリング１７に対抗して第２の保持部材１３及びこの上に載った永久磁石１２が下がり、永久磁石１２の他側が当て割り部材１５に当たる。この状態で、更に第１の保持部材１４を下げると、永久磁石１２の他側に荷重がかかる。
ここで、永久磁石１２の一面（底面）に破断の起点となる断面Ｖ字形状の溝１１が形成され、図３に示すように、溝１１の直上部の永久磁石１２の他面（表面）に形成された破断線１９に第１の保持部材１４の片側端が位置しているので、第１の保持部材１４の下降によって荷重が永久磁石１２の他側にかかると、永久磁石１２は溝１１を起点として、破断線１９に沿って破断する。

なお、破断線１９は硬質金具等によって罫書いて形成する（即ち、罫書き線とする）のが好ましいが、要は位置決めのための目安であるので、目視できるサインペン、インクや墨等で記載するものであってもよい。
また、永久磁石１２の寸法が予め決まっている場合には、第２の保持部材１３の上部に位置決めストッパー２０を設け、永久磁石１２をこの位置決めストッパー２０に当接させることにより、第１の保持部材１４の片側端と破断線１９を一致させることができる。

また、この位置決めストッパーは第１の保持部材１４の下部に設けることもできる。
第１の保持部材１４、第２の保持部材１３には、これらが正しく垂直方向に動くことができるように、複数本の図示しないガイドロッドが設けられている。

従って、この割断装置１０を用いた永久磁石の割断方法は、割断しようとする永久磁石１２の一面に、破断の起点となる溝１１を形成する第１工程と、永久磁石１２の他面で溝１１の裏側に位置する破断線１９（仮想であってもよい）を第１の保持部材１４の片側端に一致させた状態で、永久磁石１２の一側を、第１の保持部材１４と第１の保持部材１４に向けて付勢された第２の保持部材１３で保持する第２工程と、第１の保持部材１４を押下げて、第１の保持部材１４と第２の保持部材１３とで挟持された永久磁石１２の他側に当て割り部材１５で荷重をかけて、永久磁石１２を溝１１を起点として割断する第３工程とを有する。

ここで、溝１１はレーザー加工によって形成されるのが好ましく、この場合、図３に示すように、溝１１の両縁にドロス２２（溝１１の周囲に形成された凸部の一例）が突出する。従って、第２の保持部材１３はこのドロス２２から少し隙間を有する位置に配置される。即ち、溝１１から離れた永久磁石１２の一側に当接する。そして、第２の保持部材１３と当て割り部材１５が当接状態で摺動する場合には、溝１１の下側に位置する当て割り部材１５の一側の角部は欠如させて、例えば、傾斜面を形成して断面三角状の欠損部２３を設けておく。これによって、当て割り部材１５の上面が永久磁石１２の他側底面に当接しても、ドロス２２には影響されない。

次に、図４に示す本発明の第２の実施の形態に係る永久磁石の割断方法について説明するが、以上に説明した割断装置１０及び第１の実施の形態に係る永久磁石の割断方法に用いた構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して詳しい説明を省略する（以下の第３、第４の実施の形態においても同様）。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、永久磁石１２の一側を支持する第２の保持部材１３に対して当て割り部材２４は、一側の両側（幅方向両側）に摺動部２４ａ、２４ｂを有し、摺動部２４ａ、２４ｂの中間位置に隙間２６が設けられている。この隙間２６にバキューム口２５が設けられている。このバキューム口２５は永久磁石１２の幅に対応する長さを有し、途中まで幅狭の長円状又は長方形となっているが、途中から徐々に形状が断面円形になり、掃除機等の真空ゴミ吸引装置に接続されている。

これによって、永久磁石１２の溝１１に沿って割断した場合に発生するゴミ、破片、ドロス等が吸引除去される。この場合の欠損部２３の傾斜面２７はダストの滑り面となるので、ダストの保持抵抗より大きい傾斜角度を有するのが好ましい。
なお、昇降する当て割り部材２４に対しては、別に昇降ガイド部材を設けてもよい。
また、この実施の形態に係る永久磁石の割断方法を、他の実施の形態に係る永久磁石の割断方法に適用することもできる。

続いて、図５に示す本発明の第３の実施の形態に係る永久磁石の割断方法について説明する。第３の実施の形態に係る永久磁石の割断方法においては、第２の保持部材２９の片側面３０が溝１１の直下又は近傍にある。この場合、図１に示すような上角部の断面が直角の第２の保持部材１３を使用すると、ドロス２２の下部に当接し、第２の保持部材１３上の永久磁石１２が傾くことになる。

そこで、図５に示すように、第２の保持部材２９の片側面３０（第２の保持部材の他側）の角部、即ち、当て割り部材１５側の上角部に切欠き４０を設け、傾斜面４１としている。これによって、第２の保持部材２９の表面（上面）に永久磁石１２が傾くことなく載ることになる。従って、この実施の形態においては第２の保持部材２９及び当て割り部材１５のいずれもドロス２２に当接しないことになる。

図６に示す本発明の第４の実施の形態に係る永久磁石の割断方法について説明する。
以上の実施の形態においては、永久磁石１２の他面に設けられた破断線１９の上部に第１の保持部材１４の片側端を位置させているが、破断線４３を罫書き又は他の機械工具によって明確に深さを有する断面三角形のガイド溝とし、第１の保持部材４５の片側端に、ガイド溝内に嵌入する、例えば、断面三角形の突条４４を設けることもできる。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、第２の保持部材、第１の保持部材、当て割り部材の形状は任意であり、所定の機能を発揮できるものであればよい。
前記実施の形態は永久磁石を２つに縦割りする場合について説明したが、更に３以上の複数であってもよいし、永久磁石を横割りする場合も本発明は適用される。

１０：割断装置、１１：溝、１２：永久磁石、１３：第２の保持部材、１４：第１の保持部材、１５：当て割り部材、１６：駆動源、１７：スプリング、１９：破断線、２０：位置決めストッパー、２２：ドロス、２３：欠損部、２４：当て割り部材、２４ａ、２４ｂ：摺動部、２５：バキューム口、２６：隙間、２７：傾斜面、２９：第２の保持部材、３０：片側面、４０：切欠き、４１：傾斜面、４３：破断線、４４：突条、４５：第１の保持部材、７０：永久磁石、７０ａ：ロータ、７１：分割ピース、７２：スロット（永久磁石挿入孔）、７５：永久磁石、７６：溝、７７：中心、７８、７９：破断面、８１、８２：破断線、８３、８４：分割永久磁石

Claims (6)

1. 割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
   前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
   前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記当て割り部材は前記第２の保持部材に摺動可能に設けられていることを特徴とする永久磁石の割断方法。
2. 割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
   前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
   前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記欠損部は前記当て割り部材の基側に形成された傾斜面によって形成されていることを特徴とする永久磁石の割断方法。
3. 割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
   前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
   前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記第２の保持部材と前記当て割り部材とは、幅方向の中央部分に隙間を有し、該隙間に割断時に発生するダストを吸引するバキューム口が設けられていることを特徴とする永久磁石の割断方法。
4. 割断しようとする永久磁石の一面に、破断の起点となる溝を形成する第１工程と、
   前記永久磁石の他面で前記溝の裏側に位置する破断線を第１の保持部材の片側端に一致させた状態で、前記永久磁石の前記溝より基側を、前記第１の保持部材と該第１の保持部材に向けて付勢された第２の保持部材で保持する第２工程と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とで基側が挟持された前記永久磁石の先側に、前記第２の保持部材に沿って相対移動する当て割り部材で荷重をかけて、該永久磁石を前記溝で割断する第３工程とを有し、
   前記当て割り部材には、前記溝の周囲に形成される凸部を避ける欠損部が設けられ、しかも、前記永久磁石の他面に形成される前記破断線はガイド溝又は罫書き線によって構成され、前記第１の保持部材の片側端には、前記破断線に当接する突条が設けられていることを特徴とする永久磁石の割断方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石の割断方法において、前記溝はレーザー加工によって形成され、前記凸部は、前記レーザー加工によって前記溝に沿って発生するドロスを含むことを特徴とする永久磁石の割断方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の永久磁石の割断方法において、前記第２の保持部材はスプリングによって前記永久磁石の方向に付勢されていることを特徴とする永久磁石の割断方法。

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