JP6424714B2 - 内包磁石型モータ用アウターロータの製造装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異方性ボンド磁石を内包した内包磁石型モータ用アウターロータの製造装置およびその製造方法に関する。

永久磁石をロータ内部に埋め込んでなる内包磁石型モータ（以下、ＩＰＭモータという）は、永久磁石をロータ外周面に貼着してなる表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）に比して高トルクかつ高効率であるため、高出力性能が要求されるハイブリット車や電気自動車の駆動用モータ、洗濯機、エアコン若しくは冷蔵庫等に用いられる家電製品用モータ等に使用されている。

特許文献１に、ＩＰＭモータの閉環状のアウターロータを、連結した６つの単位ヨークを含む非閉環状のヨークブロックに分割した状態で、配向磁場中で各単位ヨークの内包部に異方性ボンド磁石を充填し、成形する技術が開示されている。なお、本明細書では、「閉環状」とは、一つまたは二つ以上のヨークブロックの各周方向端面が相互に密接して環状になっている状態をいう。逆に「非閉環状」とは、そのような閉環状になっていない状態、すなわち、ヨークブロックの周方向端面が密接していない状態をいう。ヨークブロックが直線状、湾曲状にあるときは勿論、例えば、Ｃ字状のように略環状でも一箇所に開端面がある状態でも本明細書でいう閉環状に相当する。なお、本明細書では、文脈から混同を生じない限り、便宜的に、閉環状を単に「環状」、非閉環状を単に「非環状」ということがある。特許文献１では、分割された非閉環状のヨークブロックは、それぞれ、インナーステータ側が外周側となるように反転した背面環状に配置され、その外周側から各単位ヨークの内包部に異方性ボンド磁石が充填される。異方性ボンド磁石が充填された後、各ヨークブロックは連設されて、閉環状のアウターロータが形成される。

特開２０１４−１９２９８０号公報

特許文献１のようにヨークブロックを背面環状配置すると、広く配向磁石の形状自由度が拡大するため配向磁場を大きくすることができる。しかし、ヨークブロックを背面環状配置した状態で配向してボンド磁石を充填成形する場合、工数増加を招き、必ずしも効率的ではない。

また、モータの仕様によっては、配向磁石を内側環状配置した状態で配向磁場を供給しても十分な場合もある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、アウターロータを分割したヨークブロックを背面環状配置するまでもなく非閉環状のままとして、その内包部に配向磁場を印加しつつ異方性ボンド磁石を充填成形することにより高特性を発揮するアウターロータを得ることができるアウターロータの製造装置と、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究したところ、先ず、アウターロータを分割したヨークブロックを非閉環状のままで配向磁場を印加すると、ヨークブロックの周方向（単位ヨークの連結方向）の両端部（開放端部）で、配向磁場が乱れ易く、その端部側に位置する単位ヨークに作用する磁場が低下し易くなることを新たに見出した。なお、単位ヨーク間の配向磁場の不均衡は、モータ性能の低下（トルクの低下やコギングトルクの発生等）を招来して好ましくない。

そこで本発明者は、ヨークブロックの周方向（単位ヨークの連結方向）の端部に、ダミーヨークを配置することを着想した。そして、ヨークブロックとダミーヨークに対して一体的に配向磁場を印加することにより、単位ヨーク間で生じる配向磁場の不均衡を低減または解消できることを確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

先ず本発明の内包磁石同期機のアウターロータの製造装置は、電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された異方性ボンド磁石からなる永久磁石とを備える。前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体である。この製造装置は、前記ヨークブロックの周方向端側に少なくとも１つ配置されるダミーヨークと、該ヨークブロックおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部と、を備える。

本発明の製造装置は、ヨークブロックの周方向端側（さらには両端側）に少なくとも１つずつ配置されるダミーヨークを備え、配向部によりヨークブロックとダミーヨークとに一体的に配向磁場が印加される。これにより、ヨークブロックの周方向端側にある単位ヨークにも、その中央側にある単位ヨークと実質的に同様な配向磁場が印加され、各単位ヨーク間における配向磁場の不均衡が低減または解消され得る。従って本発明の製造装置を用いると、ヨークブロックの各内包部に充填成形される異方性ボンド磁石の特性の均一化を図れ、特性に優れたアウターロータひいてはＩＰＭモータを効率的に得ることができる。

本発明の製造装置では、前記ダミーヨークは、単数または複数の前記ヨークブロックの周方向の両端側にそれぞれ少なくとも３つずつ配置されることが好ましい。より確実にヨークブロック内での単位ヨーク毎の磁場のアンバランスを抑制できる。

次に本発明の製造方法は、電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造方法である。前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体である。この製造方法は、該非閉環状のヨークブロックが配置されるキャビティと、該キャビティの周方向端側に少なくとも１つずつ配置されるダミーヨークと該キャビティおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部とを備える配向金型の該キャビティに該ヨークブロックを配置する配置工程と、溶融したバインダ樹脂中に異方性磁石粒子を分散させた溶融混合物を該ヨークブロックの内包部へ配向磁場中で射出充填して前記永久磁石となる異方性ボンド磁石を成形する射出成形工程と、を備える。

本発明の製造方法によれば、本発明の製造装置と同様に、ヨークブロックにおける単位ヨークの位置によらず安定した磁場を得ることができる。また、本発明の製造方法では、前記ダミーヨークは、ヨークブロックの周方向の両端側に少なくとも３つずつ配置されていることが好ましい。より確実にヨークブロック内での単位ヨーク毎の磁場のアンバランスを抑制することができる。

上記の射出成形工程は、その詳細を問わない。例えば、単数のヨークブロック毎に各単位ヨークの内包部へ射出成形を行ってもよし、複数のヨークブロックを連結すると共にそれらの両端側にダミーヨークを配置した状態で配向磁場を印加して射出成形を行ってもよい。なお、ダミーヨークは、単数または複数の単位ヨークと略同形状であるが、その内包部は空隙のままでもよいし、既に異方性ボンド磁石等がその内包部に充填されていてもよい。

上記の製造方法では、さらに、磁場中成形したヨークブロックを閉環状に配設する連設行程を行ってもよい。連設工程では、例えば、射出成形後のヨークブロックの両端部に位置する単位ヨークの周方向の端面同士を密接させて閉環状にしてもよいし、射出成形後のヨークブロックを環状筐体（軟磁性材からなるリングケース等）へ圧入等して閉環状にしてもよい。また、配設工程の際、適宜、射出成形後のアウターヨークを多少塑性変形させてもよい。

本明細書では、対象物または対象部を相対的に観て、特に断らない限り、アウターロータの回転中心に近い側（インナーステータ側）を「内周側」といい、逆にその回転中心から遠い側を「外周側」という。

また、本明細書では、複数の構成要素が少なくとも一部分において一体に形成されて互いに連なることを「連結する」といい、互いに完全に分離された複数の構成要素を連ねて設置することを「連設する」という。なお「連結する」には、全体として切れ目無く、一体の状態も含まれる。

実施例に係る製造装置または製造方法によって製造されるアウターロータの一部を示す図である。 実施例に係る製造装置（配向金型）に図１に示すアウターロータを分割したヨークブロックを設置した図である。 図２に示すヨークブロックの周方向端面に設けられた溝部を示す図である。 図２のヨークブロックの近傍の配向部の拡大図である。 ヨークブロックおよびダミーヨークにおける単位ヨークの位置と配向磁場の関係を示す図である。 変形例に係るアウターロータを分割したヨークブロックの一部を示す図である。

本明細書が開示する内容は、アウターロータのみならず、それを用いた内包磁石型モータにも該当し得る。製造方法に関する事項も、プロダクトバイプロセスとして理解すれば物に関する構成要素となり得る。本明細書中に記載した事項から任意に選択した一つまたは二つ以上を上述した本発明の構成要素に付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

本明細書でいう内包磁石型モータは、特に断らない限り、発電機（ジェネレータ）を含む。また本明細書の内包磁石型モータには、固定子（インナーステータ）に設けたコイル（電機子巻線）へ供給する交流電流の周波数に同期して回転数が変化する本来的なモータの他、ホール素子、ロータリエンコーダ、レゾルバ等の検出手段により検出された回転子（アウターロータ）の位置に基づいて固定子側に回転磁界を生じさせるブラシレス直流（ＤＣ）モータも含まれる。ちなみに、ブラシレスＤＣモータは、インバータに供給する直流電圧を変化させて回転数を変化させ得るので、通常の直流モータと同様に制御性に優れる。

本明細書が開示する内包磁石型モータは、その用途を問わないが、例えば、洗濯機、エアコン若しくは冷蔵庫等に用いられる家電製品用モータ、または電気自動車、ハイブリッド車若しくは鉄道車両等に用いられる車両駆動用モータなどに好適である。特に本発明のモータは、高出力、低振動、低騒音等が同時に要求されるダイレクトドライブ式モータ（ＤＤ式モータ）として好適である。

《内包磁石型モータのアウターロータ》
（１）ヨークブロック
アウターロータの骨格を構成するヨークブロックは、軟磁性材からなり、通常、両面を絶縁被覆した電磁鋼板の積層体、または絶縁被覆された金属粒子からなる軟磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心等からなる。軟磁性材は、その材質を問わないが、例えば、純鉄、ケイ素鋼、合金鋼等の鉄系材であると好ましい。ヨークブロックは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含む。隣接する単位ヨークは、その半径方向において互いに全体的に連結されていてもよいし、一部のみが連結しており他の部分では分離されていてもよい。

ヨークブロックは、ヨーブロック単位で、例えば、表面が絶縁されたケイ素鋼板を打ち抜き、その板状部材を積層することで作成される。打ち抜き時の歩留まり向上のため、複数の単位ヨークを架橋部等により連ねた構造を有する場合、ヨークブロックを連設する連設工程時に多少の塑性変形が必要となることがある。このような場合、上記の軟磁性材は延性材（具体的には電磁鋼板の積層体）であると好ましい。また、複数の単位ヨークを環状に配列して環状のヨークブロックを構成する場合、隣接する単位ヨークが相互に当接する周方向端面近傍に、凹凸、ノッチ、ガイド等の係合部または嵌合部を設けると、連設工程を効率的に行うことができる。アウターヨークを構成するそれぞれのヨークブロックの個数は任意に選ぶことができる。例えば、後述する実施例のように同じ個数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成してもよいし、互いに相違する単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成してもよい。同じ個数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成する場合、同一の配向金型（本明細書が開示する製造装置の一例である）を用いてアウターロータを製造することができる点において好ましい。

（２）内包部
内包部は、単位ヨーク毎に少なくとも一つ以上設けられた空隙からなる。この内包部へ希土類異方性ボンド磁石を磁場中成形することにより、単位ヨーク毎にアウターロータの一磁極が構成される。

内包部の形態は問わず、モータの仕様等に応じて適宜調整される。例えば、内包部は、円弧状、Ｕ字状、曲角状、Ｖ字状、直線状等のいずれでもよい。また内包部が曲線状である場合、内包部の開放端が内周側（インナーステータ側）であると、モータの高性能化を図れて好ましい。また、内包部は均一的な溝幅からなる滑らかな曲線状（例えば円弧状）であるほど、内包部全体に高い配向磁場を均一的に作用させることができて好ましい。内包部は、通常、各単位ヨーク内で連続的に形成され得るが、アウターロータの仕様に応じて、分断された状態でもよい。また、内包部は単位ヨーク内に多重（または多層）に設けられていてもよい。さらに、内包部に透磁率の低い低磁性部を設けて、配向磁場の強さや方向を制御してもよい。

《ダミーヨーク》
ダミーヨークの材料は、軟磁性材を用い、純鉄、ケイ素鋼、合金鋼等の鉄系材を特に好適に用いることができる。また、ダミーヨークの材料は、ヨークブロックの材料と同一であることが好ましい。ダミーヨークの形状は、ヨークブロックの単位ヨークの形状と同一であることが好ましい。

《希土類異方性ボンド磁石》
（１）原料
希土類異方性ボンド磁石は、基本的に希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂からなる。希土類異方性磁石粉末は、その種類を問わないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末等である。本発明に係る希土類異方性磁石粉末は、一種のみならず複数種でもよい。ちなみに複数種の磁石粉末は、成分組成が異なるものに限らず、粒径分布が異なるものでもよい。例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の粗粉と微粉を組み合わせたものでも、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の粗粉とＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末の微粉を組み合わせたものでもよい。このような希土類異方性磁石粉末を用いることにより、ボンド磁石内の磁石粉末の充填率を向上させることができ、高磁束密度を発揮するボンド磁石が得られる。さらに、各種の等方性磁石粉末やフェライト磁石粉末等を希土類異方性磁石粉末中に混在させてもよい。

バインダ樹脂には、ゴムを含む種々の材料を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、メチルペンテン、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等の熱可塑性樹脂を用いると好ましい。またエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ジリアルフタレート樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂も適宜用いることもできる。

（２）射出成形
上記原料からなるペレット等を加熱溶融させた溶融混合物を、配向磁場を印加した内包部へ射出充填した後、冷却固化されることにより、内包部の形態に応じた希土類異方性ボンド磁石が成形される。射出成形の各条件は、原料の特性、充填量、内包部の冷却性等を考慮して適宜調整される。配向磁場は、溶融混合物の固化前に印加させる必要があるが、その開始は射出成形の当初からでも、射出成形の途中からでもよい。例えば、配向磁場源に永久磁石を用いる場合は射出成形の当初からとしてもよい。 なお、本明細書が開示する製造方法では、単位ヨークの内包部へ十分に高い配向磁場を印加できるため、射出成形工程後の着磁の有無を問わない。また、本明細書の製造方法では、射出成形工程後の配設工程前に脱磁工程を行い、環状のアウターロータとした段階で、別途、着磁を行ってもよい。

配向磁場の印加形態（アウターロータ内に形成させる磁束密度の分布）は、内包部の形状ひいてはモータの仕様に応じて適宜調整される。配向磁場源は電磁石を用いても良いが、強力な永久磁石（希土類磁石）を用いると、省エネルギー化、配向金型や射出成形装置のコンパクト化等を図れて好ましい。

《内包磁石型モータのアウターロータ》
図１は、ダイレクトドライブ式モータ（内包磁石型モータの一例である）に用いるアウターロータＲの一部を示す図である。このアウターロータＲは、環状のケースＣと、このケースＣの内周側に圧入された４８個の単位ヨークＰと、各単位ヨークＰに設けられた半円弧状の内包部ｋへ磁場中成形された希土類異方性ボンド磁石からなる永久磁石ｍとからなる。ケースＣおよび単位ヨークＰは、所定形状に打ち抜いた積層電磁鋼板からなる。

アウターロータＲは、単位ヨークＰが１２個ずつ連結されたヨークブロックを４個含み、全体として一連に連結または配置された４８個の単位ヨークを含んでいる。それぞれのヨークブロックにおいて、隣接する単位ヨークＰは、その周方向において互いに全体的に連結されている。ヨークブロック内の４個のヨークブロックは、ケースＣ内に嵌入された状態で連設されて一連の閉環状のアウターロータＲを形成している。

図２は、ヨークブロックＬ１を、射出成形装置の配向金型Ｄ（本明細書が開示するアウターロータの製造装置の一例である）に配置した状態を示している。配向金型Ｄは１２極からなるヨークブロック用である。配向金型Ｄは、配向部Ｄ１と、配向部Ｄ１の周方向の両端側に配置された１対のダミー配向部Ｄ２と、１対のダミー配向部Ｄ２に対応する１対のダミーヨークＬｄ１〜Ｌｄ３とを備えている。配向部Ｄ１は、その半径方向（図２に示すｒ軸方向）に延在する１２個の配向ヨークＤｙと、隣接する配向ヨークＤｙを周方向両側から挟持する１２対（２４個）の配向磁石Ｄｍと、を備えている。１個の配向ヨークＤｙと、これに隣接する２個の配向磁石Ｄｍが１組となって配向部の１極分を構成している。各ダミー配向部Ｄ２は、それぞれ、その半径方向に延在する３個のダミー配向ヨークＤｄ１〜Ｄｄ３と、それぞれ隣接するダミー配向ヨークＤｄ１〜Ｄｄ３を周方向両側から挟持する３対（６個）のダミー配向磁石Ｄｎ１〜Ｄｎ３とを備えている。ダミー配向ヨークＤｄ１〜Ｄｄ３は、配向部Ｄ１に近い側からＤｄ１、Ｄｄ２、Ｄｄ３の順序で配置されている。ダミーヨークＬｄ１、Ｌｄ２、Ｌｄ３の内周面は、それぞれ対応するダミー配向ヨークＤｄ１、Ｄｄ２、Ｄｄ３とダミー配向磁石Ｄｎ１〜Ｄｎ３の外周面に対面する。

各ダミーヨークＬｄ１〜Ｌｄ３は、ヨークブロックＬ１の各単位ヨークと同一材質である積層電磁鋼板からなり、同一形状で形成されている。配向ヨークＤｙ、ダミー配向ヨークＤｄ１〜Ｄｄ３は、一般構造用圧延鋼材ＳＳ４４０（ＪＩＳ Ｇ３１０１）からなる軟磁性体であり、１８個全て同形状である。配向磁石Ｄｍおよびダミー配向磁石Ｄｎ１〜Ｄｎ３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類異方性焼結磁石からなる永久磁石であり、３６個全て同形状である。

配向金型Ｄの配向部Ｄ１の外周面に沿って、ヨークブロックＬ１を配置するためのキャビティＸが形成されている。キャビティＸにヨークブロックＬ１を配置すると、ヨークブロックＬ１に含まれる１２個の単位ヨークＰの内周面は、１２組の配向ヨークＤｙと配向磁石Ｄｍの外周面に対面する。図３に示すように、ヨークブロックＬ１の一方の周方向の端部Ｅ１は、凸状の結合部Ｅ１１と直線状の端面Ｅ１２とを備え、他方の周方向の端部Ｅ２は、凹状の結合部Ｅ２１と直線状の端面Ｅ２２とを備えている。２つのヨークブロックＬ１を連設するに際しては、一方のヨークブロックＬ１の端面Ｅ１２と他方のヨークブロックＬ１の端面Ｅ２２とを密接させ、凸状の結合部Ｅ１１を凹状の結合部Ｅ２１に嵌め込む。

配向部Ｄ１によって、ヨークブロックＬ１に配向磁場が印可され、配向部Ｄ２によって、ダミーヨークＬｄ１〜Ｌｄ３に配向磁場が印加される。図４は、図２のヨークブロックＬ１の近傍の配向部Ｄ１の拡大図である。図４中に示した矢印は、配向磁場の向きを示す。図２、４に示す状態で、配向磁場中でヨークブロックＬ１にのみ異方性ボンド磁石の射出成形（磁場中成形）を行う（射出成形工程）。これにより、バインダ樹脂と希土類異方性磁石粉末の溶融混合物が配向磁場中で内包部ｋへ射出充填される。そして、希土類異方性磁石粒子が配向磁場に沿って所望の方向に配向（姿勢変更）した後に冷却凝固される。こうして所望方向に配向した希土類異方性ボンド磁石からなる永久磁石ｍを内包したヨークブロックＬ１が得られる。

なお、本実施例では、希土類異方性磁石粉末として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石粉末とＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末の混合磁石粉末を用いた。またバインダ樹脂として、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた。射出成形した溶融混合物は、その混合磁石粉末とバインダ樹脂とからなるペレットを加熱溶融させたものである。

磁場中成形後のヨークブロックＬ１を配向金型Ｄから取り出し、アウターロータＲに沿った形状となるように、環状のケースＣ内へ嵌入する。上記に説明した同様の工程によって、４個のヨークブロックＬ１が製造される。隣接する２つのヨークブロックＬ１間において、一方のヨークブロックＬ１の端面Ｅ１２と他方のヨークブロックＬ１の端面Ｅ２２とを密接させ、一方のヨークブロックＬ１の凸状の結合部Ｅ１１を他方のヨークブロックＬ１の凹状の結合部Ｅ２１に嵌め込み、４個のヨークブロックＬ１を連設して閉環状体にすることで、ボンド磁石が充填された環状のアウターヨークを形成する。その環状のアウターヨークがケースＣに嵌挿されることによって、アウターロータＲが完成する。

《単位ヨークの位置と磁場の関係》
配向金型Ｄと同様の、もしくは、ダミーヨーク（Ｌｄ）及びダミー配向部Ｄ２に含まれるダミー配向ヨークとダミー配向磁石の組の数が相違すること以外は配向金型Ｄと同様の形態を有する計算用配向金型を用いて、各単位ヨークＰの配向磁場分布について二次元静磁場法を用いたシミュレーションによって調べた。例えば、ダミーヨークを３極使用する場合において、シミュレーションは、配向部Ｄ１に対面させて配置するヨークブロックＬ１の１２極の中心から片側の周方向端側に配置された６個の単位ヨーク（Ｌｓ１〜Ｌｓ６）と、これに続いて周方向端側に配置されたダミー配向部Ｄ２に対面させて設置するダミーヨーク（Ｌｄ１〜Ｌｄ３）に対して行った。シミュレーションに際しては、配向磁石およびダミー配向磁石：Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石 ＮＭＸ３３ＵＨ（日立金属社製）、ヨークブロックおよびダミーヨーク：電磁鋼板 ５０Ｈ１３００（新日鉄住金株式会社製）、配向ヨークおよびダミー配向ヨーク：一般構造用圧延鋼材 ＳＳ４４０（ＪＩＳ Ｇ３１０１）を材料として用いた条件で行った。

（比較計算例）
ダミーヨーク（Ｌｄ）及びダミー配向部Ｄ２を含まない（ダミー配向ヨークとダミー配向磁石の組の数が零）点において図２の配向金型Ｄと相違する計算用の１２極用の配向金型を用いて、配向部Ｄ１に対面させて配置するヨークブロックＬ１の１２極の中心から片側の周方向に配置された６個の単位ヨーク（Ｌｓ１〜Ｌｓ６）の配向磁場を計算した。なお、配向磁場の値は、内包部ｋの断面（図２の紙面に平行な方向の断面）における配向磁場の平均値を用いている。

（計算例１）
ダミー配向部Ｄ２がそれぞれ１組のダミー配向ヨークＤｄ１と１対のダミー配向磁石Ｄｎ１のみを含み、ヨークブロックＬ１の周方向の最端部側に位置するＬｓ６に隣接する位置にダミー配向部Ｄ２に対面させて１つのみのダミーヨークＬｄ１を配置する点において図２の配向金型Ｄと相違する計算用の１４極用の配向金型を用いて、ヨークブロックＬ１の１２極の中心から片側の周方向に配置された６個の単位ヨーク（Ｌｓ１〜Ｌｓ６）の配向磁場、およびダミーヨークＬｄ１の配向磁場を計算した。

（計算例２）
配向金型Ｄと同様の１８極用の計算用配向金型を用いて、ヨークブロックＬ１の１２極の中心から片側の周方向に配置された６個の単位ヨーク（Ｌｓ１〜Ｌｓ６）の配向磁場、およびダミーヨークＬｄ１〜Ｌｄ３の配向磁場を計算した。

比較計算例および計算例１、２の結果を図５に示す。図５において、白い四角の記号および一点鎖線は比較計算例の配向磁場分布（を示しており、三角の記号および破線は計算例１の配向磁場分布を示しており、黒い四角の記号および実線は計算例２の配向磁場分布を示している。図５の横軸は内包部番号であり、ヨークブロックＬ１の周方向（単位ヨークＰの連結方向）の中央に最も近くに位置する単位ヨークＰの内包部ｋの内包部番号が１であり、その周方向の端部側に向かうほど番号が大きくなっている。図２を用いて説明すると、ヨークブロックＬ１については、単位ヨークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３、Ｌｓ４、Ｌｓ５、Ｌｓ６にこの順序で内包部番号１、２、３、４、５、６が付与され、ダミーヨークＬｄ１、Ｌｄ２，Ｌｄ３については、この順序で内包部番号７、８、９が付与されている。

図５に示すように、比較計算例の場合（ヨークブロックＬ１のみの場合）の配向磁場は、内包部番号６において、磁場が著しく大きく低下した。この内包部番号は、ヨークブロックＬ１の最端部側に位置する単位ヨークＬｓ６の内包部に付された番号であり、最端部側に位置する単位ヨークＰにおいては磁場が著しく大きく低下することがわかった。また、内包部番号１〜３の単位ヨークＬｓ１〜Ｌｓ３と比較して内包部番号４、５の単位ヨークＬｓ４、５においては磁場の変動が大きく、ヨークブロックＬ１の最端部側から３番目に位置する単位ヨークＬｓ４（内包部番号４）では磁場が低下し、ヨークブロックＬ１の最端部側から２番目に位置する単位ヨークＬｓ５（内包部番号５）では逆に磁場が大きく上昇することがわかった。

これに対し、計算例１、２では、ヨークブロックＬ１の最端部側に位置する内包部番号６の単位ヨークＬｓ６で十分な配向磁場が得られている。一方で、計算例１では、ヨークブロックＬ１の単位ヨークＬｓ６に隣接するダミーヨークＤｄ１（内包部番号７）において、比較計算例における単位ヨークＬｓ６と同様に、磁場が著しく大きく低下している。また、内包部番号１〜４の単位ヨークＬｓ１〜Ｌｓ４と比較して内包部番号５、６の単位ヨークＬｓ５、６においては磁場の変動が大きい。すなわち、計算例１の場合には、ヨークブロックＬ１の端部での配向磁場の著しい低下は防止されている。しかしながら、ヨークブロックＬ１の端部近傍においては磁場分布に変動がみられる。

また、計算例２では、ヨークブロックＬ１に最も遠い位置に配置されたダミーヨークＤｄ３（内包部番号９）において、比較計算例における単位ヨークＬｓ６（内包部番号６）と同様に、磁場が著しく大きく低下している。また、ヨークブロックＬ１に属する内包部番号１〜６の単位ヨークＬｓ１〜Ｌｓ６と比較すると、内包部番号７、８のダミーヨークＤｄ１、Ｄｄ２においては、十分な配向磁場は得られてはいるが磁場の変動が大きい。すなわち、計算例２の場合には、ヨークブロックＬ１の端部での配向磁場の著しい低下は防止されており、かつ、ヨークブロックＬ１の端部近傍における磁場分布の変動も抑制されている。

すなわち、閉環状のアウターロータＲを小分割したヨークブロックＬ１を非閉環状の状態のまま用いて、その内包部ｋに異方性ボンド磁石を充填し成形する場合、その成形に用いるヨークブロックの両端側にそれぞれ１つ以上のダミーヨークを配置することで、ヨークブロックの両端側で起こり得る著しく大きな磁場の低下を防ぎ、十分な配向磁場を得られることができることがわかった。また、その成形に用いるヨークブロックＬ１の両端側に配置するダミーヨークを３個以上とすることで、配向磁場の乱れをより抑制することができることがわかった。

なお、ヨークブロックは、図６に示すヨークブロックＬ１１のように、隣接する単位ヨーク同士がその一部においてのみ連結されるものであってもよい。ヨークブロックＬ１１では、スリットｓにより略扇状に分断された単位ヨークＰ１１が、架橋部ａによって連結されている。架橋部ａは、単位ヨークＰの外周側（図６に示す外周面ｆｏ側）に設けられており、外周側に容易に塑性変形してスリットｓを開いた状態にすることができる。ヨークブロックＬ１１は、各単位ヨークＰが互いにほぼ直線状となる状態で積層電磁鋼板から打ち抜くことができるため、積層電磁鋼板を歩留りよく使用できる。

Ｒ ：アウターロータ
Ｌ１ ：ヨークブロック
Ｐ ：単位ヨーク
Ｃ ：ケース
Ｄ ：配向金型
Ｄ１ ：配向部
Ｄ２ ：ダミー配向部
Ｄｄ１〜Ｄｄ３ ：ダミー配向ヨーク
Ｄｍ ：配向磁石
Ｄｎ１〜Ｄｎ３ ：ダミー配向磁石
Ｄｙ ：配向ヨーク
Ｌｄ１〜Ｌｄ３ ：ダミーヨーク
Ｌｓ１〜Ｌｓ６ ：単位ヨーク
Ｘ ：キャビティ
ａ ：架橋部
ｍ ：永久磁石
ｋ ：内包部
ｓ ：スリット

Claims (4)

1. 電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された異方性ボンド磁石からなる永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造装置であって、
   前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体であり、
   前記ヨークブロックの周方向端側に少なくとも１つ配置されるダミーヨークと、
   該ヨークブロックおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、
   隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部と、
   を備えるアウターロータの製造装置。
2. 前記ダミーヨークは、単数または複数の前記ヨークブロックの周方向の両端側にそれぞれ少なくとも３つずつ配置される請求項１に記載のアウターロータの製造装置。
3. 電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造方法であって、
   前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体であり、
   該非閉環状のヨークブロックが配置されるキャビティと該キャビティの周方向端側に少なくとも１つずつ配置されるダミーヨークと該キャビティおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部とを備える配向金型の該キャビティに該ヨークブロックを配置する配置工程と、
   溶融したバインダ樹脂中に異方性磁石粒子を分散させた溶融混合物を該ヨークブロックの内包部へ配向磁場中で射出充填して前記永久磁石となる異方性ボンド磁石を成形する射出成形工程と、
   を備えるアウターロータの製造方法。
4. 前記ダミーヨークは、前記ヨークブロックの連結方向の両端側に少なくとも３つずつ配置されている請求項３に記載のアウターロータの製造方法。

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