JP6314494B2 - コアの製造装置及びコアの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コアに設けられた永久磁石の不可逆減磁を抑制しつつ、生産性を確保することのできるコアの製造装置及び製造方法を提供することにある。
あるいは、上記コアの製造装置について、前記治具は軟磁性体からなり、前記装着装置は、前記磁石素材の着磁が行われる前の前記コアに前記治具を装着し、前記取り外し装置は、前記コアを前記治具と共に前記着磁装置から取り外すことが好ましい。
ところで、磁石素材の着磁が行われる前のコアに治具を装着する場合、着磁工程は、治具が装着されたコアに対して行われることになる。コアに治具が装着されている場合、着磁装置において異なる磁極間を短絡するような磁路が治具を介して形成される。このような磁路は、着磁装置から磁石素材に磁束を供給する際に漏れ磁束を生じさせる要因となり、永久磁石の着磁率が低下するおそれがある。
そして、上記コアの製造装置について、前記取り外し装置は、前記治具を前記コアに対して相対回転させて前記磁気障壁の位置を前記磁極間の境界線上に対応する位置からずらす際に、前記磁気障壁の位置を前記磁極の中央までずらすことが好ましい。
また、上記コアの製造装置について、前記治具は、前記コアの外径よりも大きい内径を有する円筒状の部材からなるとともに、前記磁気障壁として、軸方向の端面に開口する空隙部を有する第1治具と、軟磁性体からなり、前記第1治具の軸方向の端面に形成された前記空隙部の開口部から前記空隙部の内部に挿入される第2治具と、からなり、前記取り外し装置は、前記第2治具により前記第1治具の前記空隙部を塞ぐことにより、前記磁気障壁を前記磁極間の境界線上に対応する位置から除くことが好ましい。
以下、永久磁石が埋め込まれたロータコアの製造装置及び製造方法の第1実施形態について説明する。はじめに、ロータコアの構造について説明する。本実施形態のロータコアは、同期モータに用いられ、円筒状のステータの内部に配置される、いわゆるインナロータである。
本実施形態のロータコア1の製造に際しては、まず、U字状の磁石挿入孔10が周方向に等角度間隔で形成された電磁鋼板を軸方向に複数積層することによりロータコア1の基本構造が成形される。次に、ヒータ装置(図示略)を通じてロータコア1を加熱する工程が行われた後、図2に示すように、加熱されたロータコア1を着磁装置3に取り付ける工程が行われる。
(1)図7に示すように、着磁装置3から取り外されたロータコア1の外周に磁性体からなる治具7を装着すれば、ロータコア1の周囲の比透磁率が「1」よりも大きい状態を維持したままロータコア1を冷却することができる。これにより、図8に矢印で示すように、ロータコア1の周囲には、周方向に隣り合う永久磁石2,2のそれぞれの異なる磁極間を短絡するような磁路が治具7を介して形成され易くなる。そのため、治具7を装着せずにロータコア1を雰囲気中で冷却する場合と比較すると、ロータコア1において永久磁石2により形成される磁気回路の磁気抵抗が低下するため、永久磁石2のパーミアンス係数を大きくすることができる。したがって、図9に示すように、冷却時の永久磁石2のパーミアンス直線は、治具7を装着せずにロータコア1を冷却した場合に対応する直線L1よりも傾きの絶対値が大きい直線L2となる。その結果、本実施形態の永久磁石2の磁束密度及び動作点は図中に矢印で示すように変化する。
<第2実施形態>
次に、ロータコアの製造装置及び製造方法の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(4)図14に示すように、着磁工程の際、ロータコア1における周方向に隣り合う異なる磁極間の境界線n上に対応する位置に磁気障壁部材71を配置させれば、着磁装置3における周方向に隣り合う異なる磁極間を短絡するような磁路が治具7を介して形成されるのを抑制することができる。これにより、磁石素材6を着磁する際の漏れ磁束が抑制され、磁石素材6(永久磁石2)の着磁率を向上させることができる。
(7)本実施形態の製造装置及び製造方法は、着磁装置3からロータコア1を取り外した後にロータコア1の冷却を行う点は第1実施形態と同様であるため、第1実施形態による(2)の効果に準じた効果を得ることができる。
次に、ロータコアの製造装置及び製造方法の第3実施形態について説明する。以下、第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(8)着磁工程の際、ロータコア1における周方向に隣り合う異なる磁極間の境界線n上に対応する位置に空隙部70を配置させれば、この空隙部70が磁気障壁となり、着磁装置3における周方向に隣り合う異なる磁極間を短絡するような磁路が治具7を介して形成されるのを抑制することができる。そのため、第2実施形態による(4)の効果に準じた効果を得ることができる。
(11)本実施形態の製造装置及び製造方法は、着磁装置3からロータコア1を取り外した後にロータコア1の冷却を行う点は第1実施形態と同様であるため、第1実施形態による(2)の効果に準じた効果を得ることができる。
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態では、治具7を軟磁性体により構成したが、治具7は、ロータコア1における周方向に隣り合う永久磁石2,2のそれぞれ異なる磁極間を短絡するような磁路を形成するものであれば、例えば永久磁石や電磁石等により構成してもよい。また、治具7を、例えば軟磁性体、永久磁石、及び電磁石のうちの複数を組み合わせて構成してもよい。
・第2実施形態では、ロータコア1の冷却時に磁気障壁部材71をロータコア1の磁極の中央に位置させたが、磁気障壁部材71の位置は、ロータコア1における周方向に隣り合う異なる磁極間の境界線n上からずれた位置であれば、任意の位置に変更可能である。
・各実施形態では、ロータコア1に用いられる永久磁石2としてボンド磁石を用いたが、例えば焼結磁石や圧縮成形磁石等を用いてもよい。
・各実施形態のロータコア1は、永久磁石2が埋め込まれた構造からなるものであったが、ロータコア1の構造はこれに限定されない。ロータコア1は、例えばその外周面に永久磁石が貼り付けられた構造からなるものであってもよい。
Claims (7)
- 永久磁石が設けられたコアの製造装置であって、
前記コアに設けられた着磁前の磁石素材を着磁することにより前記着磁前の磁石素材を永久磁石とする着磁装置と、
前記着磁装置から前記コアを取り外す取り外し装置と、
磁性体又は電磁石からなる治具を前記コアに装着する装着装置と、を備え、
前記装着装置は、前記取り外し装置が前記コアを前記着磁装置から取り外すのと同時に前記コアに治具を装着し、
前記着磁装置から取り外された前記コアの周囲に前記治具が装着されていることを特徴とするコアの製造装置。 - 永久磁石が設けられたコアの製造装置であって、
前記コアに設けられた着磁前の磁石素材を着磁することにより前記着磁前の磁石素材を永久磁石とする着磁装置と、
前記着磁装置から前記コアを取り外す取り外し装置と、
磁性体又は電磁石からなる治具を前記コアに装着する装着装置と、を備え、
前記コアは、円筒状に形成されるとともに、その外周部分に前記永久磁石により周方向に沿って等角度間隔を隔てて異なる磁極を交互に有するものであり、
前記治具は軟磁性体からなり、前記周方向に前記等角度間隔を隔てて磁気障壁を有し、
前記装着装置は、前記磁石素材の着磁が行われる前の前記コアに、前記コアにおける周方向に隣り合う異なる磁極間の境界線上に対応する位置に前記磁気障壁が配置されるように、前記治具を装着し、
前記取り外し装置は、前記磁気障壁を前記磁極間の境界線上に対応する位置から除いた後に、前記コアを前記治具と共に前記着磁装置から取り外し、
前記着磁装置から取り外された前記コアの周囲に前記治具が装着されていることを特徴とするコアの製造装置。 - 請求項2に記載のコアの製造装置において、
前記取り外し装置は、前記治具を前記コアに対して相対回転させて前記磁気障壁の位置を前記磁極間の境界線上に対応する位置からずらすことにより、前記磁極間の境界線上に対応する位置から前記磁気障壁を除くことを特徴とするコアの製造装置。 - 請求項3に記載のコアの製造装置において、
前記取り外し装置は、前記治具を前記コアに対して相対回転させて前記磁気障壁の位置を前記磁極間の境界線上に対応する位置からずらす際に、前記磁気障壁の位置を前記磁極の中央までずらすことを特徴とするコアの製造装置。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載のコアの製造装置において、
前記治具は、前記コアの外径よりも大きい内径を有する円筒状の部材からなるとともに、軸方向に延びる空隙部が前記等角度間隔を隔てて形成され、
前記磁気障壁は、前記空隙部、又は前記空隙部に挿入される非磁性体からなることを特徴とするコアの製造装置。 - 請求項2に記載のコアの製造装置において、
前記治具は、
前記コアの外径よりも大きい内径を有する円筒状の部材からなるとともに、前記磁気障壁として、軸方向の端面に開口する空隙部を有する第1治具と、
軟磁性体からなり、前記第1治具の軸方向の端面に形成された前記空隙部の開口部から前記空隙部の内部に挿入される第2治具と、からなり、
前記取り外し装置は、前記第2治具により前記第1治具の前記空隙部を塞ぐことにより、前記磁気障壁を前記磁極間の境界線上に対応する位置から除くことを特徴とするコアの製造装置。 - 永久磁石が設けられたコアの製造方法であって、
前記コアに設けられた着磁前の磁石素材を着磁装置を通じて着磁することにより前記着磁前の磁石素材を永久磁石とする着磁工程と、
前記着磁工程を経た前記コアを前記着磁装置から取り外すと同時に、磁性体又は電磁石からなる治具を前記コアに装着する取り外し装着工程と、
前記コアに装着された前記治具により、前記取り外し工程を通じて前記着磁装置から取り外された前記コアの周囲の比透磁率が「1」よりも大きい状態を維持したまま前記コアを冷却する冷却工程と、を備えることを特徴とするコアの製造方法。
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