JP6935689B2 - ボンド磁石埋込型回転子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転子ヨークに複数のボンド磁石が埋め込まれているボンド磁石埋込型回転子を製造する方法及び装置に関する。

永久磁石を用いた電動機は、回転子のヨークに複数の永久磁石を配置して複数の磁極を形成することによって構成される。この種の回転子は、永久磁石を配置する形態の違いにより、ヨークの外周に磁石を貼り付ける表面磁石型回転子と、ヨークの内部に磁石を配置する磁石埋込型回転子とに大別される。

磁石埋込型回転子は、表面磁石型回転子に比べて、回転に伴う遠心力の影響が少ないため、過度に遠心力が作用する用途の電動機に広く用いられている。磁石埋込型回転子に使用される永久磁石として、焼結型磁石またはボンド磁石がある。焼結型磁石は磁気特性は高いが、焼結による変形があり、その焼結型磁石とヨ−クの磁石埋設孔との間に、一定の隙間を設ける必要がある。焼結型磁石であっても加工により寸法精度を高めることは可能であるが、加工工程におけるコストアップが発生する。ボンド磁石は、一般的に焼結型磁石より磁気特性は劣るが、成形のみで一定の寸法精度を確保することが可能であるため、またボンド磁石自体の磁気特性の向上もあって、ボンド磁石が広く使用されるようになってきている。

このようなボンド磁石を使用した磁石埋込型回転子の製造方法が種々提案されている（特許文献１及び２など）。

特許文献１では、磁性粉末と熱可塑性樹脂との混合物を、最低限の流動性を確保した状態で、回転子のヨークの磁石埋設孔に、２５０〜２７０℃の温間にて射出して、ボンド磁石を成形した後、温度を２００℃まで低下させた状態で、パンチによる加圧によって、成形されたボンド磁石を圧縮することにより、ボンド磁石成形体が埋め込まれた磁石埋込型回転子を製造している。

特許文献２では、回転子鉄心の磁石形成孔に磁性粉末を充填した後、上パンチ及び下パンチからなるプレス装置にて、充填された磁性粉末を圧縮成形し、圧縮成形された磁性粉末に結着剤の前駆体溶液を含浸させた後、磁性粉末に熱処理を施して結着したボンド磁石を磁石形成孔に固定することにより、ボンド磁石成形体が埋め込まれた磁石埋込型回転子を製造している。

特開２０１５−１４６６７４号公報 特開２００９−４４７９５号公報

特許文献１に開示されている製造手法では、熱可塑性樹脂を用いると共に、射出工程及び圧縮工程の二つの工程を経て、磁性粉末の高密度化を図ることが記述されている。この射出工程では、原料の流動性を必要最低限に確保すべく、熱可塑性樹脂の添加量を極力少なくすると共に、その後の圧縮工程で更なる高密度化を図るとされているが、熱可塑性樹脂や磁性粉末の塑性変形量は僅かであり、ボンド磁石内の空気が強制的に押し出される程度であるため、そもそも樹脂の添加比率が１桁低い圧縮成形法に比べてボンド磁石の高密度化に有利な手法とは考え難い。さらに、熱可塑性樹脂は分散性に劣るため、添加量を極端に減らすとボンド磁石の機械強度が著しく低下する懸念もある。

特許文献２に開示されている製造手法では、回転子のヨークはダイスのように高い強度を有していないため、大きな圧力を加えられず、圧縮成形して得られるボンド磁石成形体の密度は高くならないという問題がある。また積層したヨークをダイスにすると圧縮成形の際に磁性粉末と樹脂とによるボンド磁石の原料が積層したヨークの間に入り込み、ヨークが破損したり厚さ方向に膨れたりするおそれがある。特許文献２の製造手法にあって、ヨークの外側をダイスにて補強することも考えられるが、この場合には、ヨークの磁石形成孔内でボンド磁石が圧縮成形される際にヨークが膨らむことがあり、圧縮成形処理後にヨークをダイスから抜け出せなくなることになる。したがって、特許文献２に開示されている製造手法では、磁石密度が高いボンド磁石成形体は得られない。

ところで、樹脂の量を極力少なくして充填率を高めたボンド磁石を製造する方法が提案されている（特許第５４１２１７２号）。この製造方法では、樹脂バインダを用いずに希土類系磁性粉末だけを冷間圧縮して充填率が高い成形体を作製し、その後、作製した成形体に低粘度のアクリル系樹脂を真空含浸させ、このアクリル系樹脂が熱硬化の過程で流出しないように成形体の反転作業を挟んで二度の熱処理を行っている。

この製造方法にあっては、成形体の反転作業を挟んで二度の熱処理を行う必要があるため、製造時間が多くかかってコスト高である。また、真空含浸法では、低粘度の樹脂を成形体の中心部まで到達させることが困難であり、しかも二度の熱処理時に成形体内へ留まらずに流出する樹脂の量が増えるため、熱硬化後に製造されるボンド磁石の強度が大きくばらついてしまう。また、製造したボンド磁石を回転子ヨークの磁石孔に挿入するので、ボンド磁石と磁石孔との間の空隙が避けられない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡単で容易な手法でありながら、高い強度を有するボンド磁石が埋め込まれた回転子を精度良く製造することができるボンド磁石埋込型回転子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、回転子ヨークの複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれているボンド磁石埋込型回転子を製造する方法において、前記回転子ヨークの一つの磁石孔とほぼ同じ形状を有する孔が設けられたダイスの下面に載置された前記回転子ヨークの前記一つの磁石孔と前記ダイスの孔とが連通するように、前記回転子ヨークを位置決めする工程と、前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する工程と、前記ダイスの孔に充填された磁性粉末を、２個一組のパンチで加圧保持しながら、前記一つの磁石孔に移送する工程とを含む一連の処理を、前記磁石孔の個数分だけ繰り返す工程を有することを特徴とする。
本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記回転子ヨークを位置決めする工程は、前記回転子ヨークを回転させることによって行うことを特徴とする。
本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造装置は、回転子ヨークの複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれているボンド磁石埋込型回転子を製造する装置において、前記回転子ヨークの磁石孔と断面形状がほぼ同じである一つの孔を有しているダイスと、前記ダイスの上方に設けられている上パンチと、前記ダイスの下方に設けられている下パンチと、前記ダイスの下面に前記回転子ヨークを載置するための載置機構と、前記回転子ヨークを回転するための回転機構とを備えており、前記ダイスの孔と前記回転子ヨークの一つの磁石孔とが連通するように、前記回転機構による前記回転子ヨークの回転によって、前記回転子ヨークを位置決めする工程と、前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する工程と、前記ダイスの孔に充填された磁性粉末を、前記上パンチ及び下パンチで加圧保持しながら、前記一つの磁石孔に移送する工程とを含む一連の処理を前記磁石孔の個数分だけ繰り返すようにしたことを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、まず、ダイスの下面に載置された回転子ヨークの磁石孔とダイスの孔とが連通するように、回転子ヨークとダイスとの位置合わせを行う。そして、ダイスの孔にボンド磁石の材料となる磁性粉末を充填する。２個一組のパンチにて、充填された磁性粉末を加圧保持しながら、この磁性粉末を回転子ヨークの一つの磁石孔に転送してこの磁石孔を磁性粉末で充填する。以上のような処理を、回転子ヨークを回転させて、回転子ヨークの磁石孔の個数回だけ繰り返す工程を有することにより、回転子ヨークの磁石孔にボンド磁石が埋め込まれた回転子が得られる。

所定形状に成形されたボンド磁石を回転子ヨークの磁石孔に埋め込むのではなく、磁性粉末を回転子ヨークの磁石孔に充填してボンド磁石を成形する手法を有するため、回転子ヨークとボンド磁石との隙間が生じない。樹脂バインダを用いない磁性粉末を成形するため、磁性粉末の充填率が高い磁石成形体が得られる。ダイス内で２個一組のパンチにて圧縮するため、大きな圧縮力を加えることができ、高い強度（密度）を有するボンド磁石を埋め込むことが可能である。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する際に、高周波誘導加熱処理を施すことを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、高周波誘導加熱処理を施しながら、ダイスの孔に磁性粉末を充填する。よって、半溶融状態の磁性粉末が充填されることになり、磁性粉末の充填率は高くなる。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記ダイスの孔に充填する磁性粉末は、樹脂にて被覆されていることを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、ダイスの孔に充填される磁性粉末が、樹脂と混合された磁性粉末コンパウンドである。よって、磁性粉末の流動性が高くなり、取り扱いが容易である。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記一連の処理が繰り返された回転子ヨークに対して熱処理を施す工程を更に有することを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれた回転子に熱処理を施す。よって、ボンド磁石の強度を高くできる。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記一連の処理が繰り返された回転子ヨークに対して、加圧含侵法を用いて、接着剤を浸み込ませる工程と、接着剤を浸み込ませた回転子ヨークに熱処理を施す工程とを更に含むことを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれた回転子に加圧含侵法にて接着剤を浸み込ませた後、熱処理を施して接着剤を硬化させる。よって、ボンド磁石の強度を高くできる。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記接着剤は嫌気性接着剤であることを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、接着剤として嫌気性接着剤を使用する。よって、嫌気性であるため、磁石表層部の接着剤のみが硬化して、それ以外の空気に触れた余分な接着剤は洗浄などで容易かつ迅速に除去できる。

本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法は、前記回転子ヨークは、複数の電磁鋼板を加締め積層して作製してあることを特徴とする。

本発明のボンド磁石埋込型回転子の製造方法にあっては、回転子ヨークが、複数の電磁鋼板を加締め積層して作製されている。加圧含侵法にて接着剤を浸み込ませる際に、回転子ヨークの周面も接着剤で覆われるため、隣り合う電磁鋼板の接合力が高くなる。

本発明では、ダイスの孔に充填させた磁性粉末を２個一組のパンチで加圧保持しながら、回転子ヨークの磁石孔に移送するようにしたので、簡単で容易な手法でありながら、高い
強度を有するボンド磁石が埋め込まれた回転子を精度良く製造することができる。

ボンド磁石埋込型回転子の一例を示す斜視図である。 本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法の工程を示すフローチャートである。 本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法の工程の一部を示す図である。 本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法の工程の一部を示す図である。 本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法の工程の一部を示す図である。 本発明に係るボンド磁石埋込型回転子の製造方法の工程の一部を示す図である。 回転子ヨークの他の実施形態を示す平面図である。 図７に示す回転子ヨークに埋め込まれるボンド磁石の形状を示す図である。

以下、本発明をその実施の形態（冷間圧縮工程）を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、ボンド磁石埋込型回転子１の一例を示す斜視図である。円柱状の回転子ヨーク２は、渦電流の影響を抑えるべく、厚さ０．５ｍｍの円板状の電磁鋼板（例えばケイ素鋼板）を１００枚加締め積層して構成されている。回転子ヨーク２には、断面が矩形状をなす４個の磁石孔３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が環状に等配して(中心に対して９０°ずつ離隔させて)形成されている。４個の磁石孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ夫々は同一形状であり、その形状は、幅：２ｍｍ，長さ：５ｍｍ、深さ：５０ｍｍである。ボンド磁石埋込型回転子１は、回転子ヨーク２に設けられた磁石孔３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）にボンド磁石４を埋め込んで構成されている。

以下の実施の形態では、図１に示すような構成を有するボンド磁石埋込型回転子１を製造する場合について説明する。

図２は、本発明に係るボンド磁石埋込型回転子１の製造方法の工程を示すフローチャートであり、図３〜図６は、本発明に係るボンド磁石埋込型回転子１の製造方法の工程の一部を示す図である。

製造装置は、ダイス１１と、上パンチ１２と、下パンチ１３と、ダイス１１の下面に回転子ヨーク２を載置するための機構と、回転子ヨーク２を回転するための機構とを備えている。ダイス１１は、回転子ヨーク２の磁石孔３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）と断面形状がほぼ同じである孔１１ａを有している。上パンチ１２及び下パンチ１３の断面形状は、ダイス１１の孔１１ａの断面形状とほぼ同じであり、上パンチ１２はダイス１１の上方から孔１１ａに対して挿脱可能に構成され、下パンチ１３はダイス１１の下方から孔１１ａに対して挿脱可能に構成されている。

まず、上パンチ１２及び下パンチ１３をダイス１１から夫々上方及び下方に離隔させた状態で、ダイス１１の下面に回転子ヨーク２を載置する（ステップＳ１、図３Ａ参照）。この際、回転子ヨーク２の一つの磁石孔３ａがダイス１１の孔１１ａに上下方向で連通するように、回転子ヨーク２を位置決めする（ステップＳ２、図３Ａ参照）。

次いで、下パンチ１３を下方から磁石孔３ａ及び孔１１ａに挿入した後、磁性粉末１４をダイス１１の孔１１ａに充填する（ステップＳ３、図３Ａ，Ｂ参照）。磁性粉末１４は、ＮｄＦｅＢ系合金からなり、その形状は粒径１００μｍの鱗片状をなしている。

上パンチ１２を上方からダイス１１の孔１１ａに挿入して上方から下方に向けて、充填された磁性粉末１４を加圧するとともに、下パンチ１３にて下方から上方に向けて磁性粉末１４を加圧して、磁性粉末１４を圧縮成形する（ステップＳ４、図３Ｂ，Ｃ参照）。ここでの加圧は２０ｔｏｎ／ｃｍ² 程度である。

圧縮成形された磁性粉末１４を上パンチ１２及び下パンチ１３で加圧保持した状態で、上パンチ１２及び下パンチ１３を下方に移動させて、圧縮成形された磁性粉末１４を回転子ヨーク２の磁石孔３ａに移送する（ステップＳ５、図３Ｃ，Ｄ参照）。即ち、上パンチ１２及び下パンチ１３による加圧成形処理と連動して磁性粉末１４の成形体が回転子ヨーク２の磁石孔３ａに挿入される。成形体がダイス１１から完全に抜き出た際に生じる膨張量によって成形体は磁石孔３ａに仮固定される、この結果、磁性粉末１４が一つの磁石孔３ａに充填されて磁性粉末１４の成形体が一つの磁石孔３ａに埋め込まれる。

その後、上パンチ１２と下パンチ１３とを、ダイス１１及び回転子ヨーク２から離隔させる（ステップＳ６、図３Ｅ参照）。

磁性粉末１４が充填されていない磁石孔３が残存しているか否かが判断され（ステップＳ７）、残存している場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、回転子ヨーク２を９０°回転させた（ステップＳ８）後に、次の磁石孔３に対して同様の処理（Ｓ２〜Ｓ７）が行われる。残存していない場合には（Ｓ７：ＮＯ）、後述するステップＳ９以降の処理が行われる。

ここでは、磁石孔３ａにしか磁性粉末１４が充填されていないので（Ｓ７：ＹＥＳ）、回転子ヨーク２を９０°回転させて（Ｓ８）、磁石孔３ｂがダイス１１の孔１１ａに上下方向で連通するように回転子ヨーク２を位置決めする（Ｓ２、図３Ｅ参照）。

そして、磁石孔３ｂに対して、上述した磁石孔３ａに対する処理と同様な処理を行う。即ち、下パンチ１３を下方から磁石孔３ｂ及び孔１１ａに挿入した後、磁性粉末１４をダイス１１の孔１１ａに充填し（Ｓ３、図４Ａ，Ｂ参照）、上パンチ１２及び下パンチ１３にて磁性粉末１４を加圧して磁性粉末１４を圧縮成形し（Ｓ４、図４Ｂ，Ｃ参照）、圧縮成形された磁性粉末１４を上パンチ１２及び下パンチ１３で加圧保持した状態で、上パンチ１２及び下パンチ１３を下方に移動させて、この圧縮成形された磁性粉末１４を回転子ヨーク２の磁石孔３ｂに移送した（Ｓ５、図４Ｃ，Ｄ参照）後、上パンチ１２と下パンチ１３とをダイス１１及び回転子ヨーク２から離隔させる（Ｓ６、図４Ｅ参照）。この結果、磁性粉末１４が磁石孔３ｂに充填されて磁性粉末１４の成形体が磁石孔３ｂに埋め込まれる。

磁性粉末１４が充填されていない磁石孔３ｃ，３ｄが残存しているので（Ｓ７：ＹＥＳ）、回転子ヨーク２を９０°回転させて（Ｓ８）、磁石孔３ｃがダイス１１の孔１１ａに上下方向で連通するように回転子ヨーク２を位置決めする（Ｓ２、図４Ｅ参照）。

そして、磁石孔３ｃに対して、上述した磁石孔３ａ，３ｂに対する処理と同様な処理を行う。即ち、下パンチ１３を下方から磁石孔３ｃ及び孔１１ａに挿入した後、磁性粉末１４をダイス１１の孔１１ａに充填し（Ｓ３、図５Ａ，Ｂ参照）、上パンチ１２及び下パンチ１３にて磁性粉末１４を加圧して磁性粉末１４を圧縮成形し（Ｓ４、図５Ｂ，Ｃ参照）、圧縮成形された磁性粉末１４を上パンチ１２及び下パンチ１３で加圧保持した状態で、上パンチ１２及び下パンチ１３を下方に移動させて、この圧縮成形された磁性粉末１４を回転子ヨーク２の磁石孔３ｃに移送した（Ｓ５、図５Ｃ，Ｄ参照）後、上パンチ１２と下パンチ１３とをダイス１１及び回転子ヨーク２から離隔させる（Ｓ６、図５Ｅ参照）。この結果、磁性粉末１４が磁石孔３ｃに充填されて磁性粉末１４の成形体が磁石孔３ｃに埋め込まれる。

磁性粉末１４が充填されていない磁石孔３ｄが残存しているので（Ｓ７：ＹＥＳ）、回転子ヨーク２を９０°回転させて（Ｓ８）、磁石孔３ｄがダイス１１の孔１１ａに上下方向で連通するように回転子ヨーク２を位置決めする（Ｓ２、図５Ｅ参照）。

そして、磁石孔３ｄに対して、上述した磁石孔３ａ，３ｂ，３ｃに対する処理と同様な処理を行う。即ち、下パンチ１３を下方から磁石孔３ｄ及び孔１１ａに挿入した後、磁性粉末１４をダイス１１の孔１１ａに充填し（Ｓ３、図６Ａ，Ｂ参照）、上パンチ１２及び下パンチ１３にて磁性粉末１４を加圧して磁性粉末１４を圧縮成形し（Ｓ４、図６Ｂ，Ｃ参照）、圧縮成形された磁性粉末１４を上パンチ１２及び下パンチ１３で加圧保持した状態で、上パンチ１２及び下パンチ１３を下方に移動させて、この圧縮成形された磁性粉末１４を回転子ヨーク２の磁石孔３ｄに移送した（Ｓ５、図６Ｃ，Ｄ参照）後、上パンチ１２と下パンチ１３とをダイス１１及び回転子ヨーク２から離隔させる（Ｓ６、図６Ｅ参照）。この結果、磁性粉末１４が磁石孔３ｄに充填されて磁性粉末１４の成形体が磁石孔３ｄに埋め込まれる。

回転子ヨーク２の４つの全ての磁石孔３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）に対して磁性粉末１４の充填処理が完了したので（Ｓ７：ＮＯ）、磁性粉末１４の成形体が各磁石孔３に埋め込まれた回転子ヨーク２を、ダイス１１から取り外す（ステップＳ９、図６Ｅ参照）。

取り外した回転子ヨーク２全体に対して、加圧含侵法を用いて、低粘度の嫌気性接着剤を浸み込ませて放置する（ステップＳ１０）。放置後、余分な接着剤を洗浄にて除去する。ここで、接着剤として嫌気性接着剤を使用しているので、磁石表層部の接着剤のみが硬化するため、それ以外の空気に触れた余分な接着剤は洗浄にて容易かつ迅速に除去できる。

最後に、嫌気性接着剤を含侵させた回転子ヨーク２に、１５０〜１８０℃程度の熱処理を施して（ステップＳ１１）、接着剤を完全に硬化させ、ボンド磁石埋込型回転子１を得る。

以下、上述した製造方法において、回転子ヨーク２の磁石孔３へ磁性粉末１４の成形体が精度よく容易に挿入される理由について説明する。

上パンチ１２及び下パンチ１３とダイス１１とのクリアランスは、一般的に５〜１０μｍである。また、上パンチ１２及び下パンチ１３と回転子ヨーク２の磁石孔３とのクリアランスは、１０〜２０μｍとする。よって、ダイス１１に対して磁石孔３は５〜１５μｍほど大きい。

本発明の製造方法では、上パンチ１２及び下パンチ１３は、磁性粉末１４を所定密度に成形した後、その成形体を加圧保持した状態で下方に移動させて、回転子ヨーク２の磁石孔３に成形体を挿入する。そして、挿入後に、上パンチ１２の上昇と下パンチ１３の下降とを行う。

スプリングバック（成形工程の最後に成形体が金型の荷重から解放された際に起こる形状変化）に伴う、磁性粉末１４の成形体のダイス１１に対する膨張量は約１％であるため、
幅２ｍｍの成形体における膨張量は２０μｍとなる。この膨張量は、ダイス１１に対する磁石孔３の上記のクリアランスを超過する。よって、成形方向に垂直な方向で２ｍｍを超える箇所では、成形体が回転子ヨーク２に食い込むことになる。

従来のように、成形が完了したものを磁石孔に差し込む場合には、成形体がスプリングバックによって大きくなっているので、成形体の寸法を予め磁石孔の寸法より小さくしておかないと、成形体を差し込むことは困難である。

これに対して、本発明では、上パンチ１２及び下パンチ１３による成形処理と連動して磁性粉末１４の成形体を回転子ヨーク２の磁石孔３に挿入するようにしているので、スプリングバックによる膨張が不十分であるため、少なくとも成形体の先端部分は滑らかに磁石孔３に挿入可能である。一旦先端部分が挿入された後は、スプリングバックによって膨張しても、成形体の全ての部分を容易に磁石孔３に挿入することができる。

上述したようなボンド磁石埋込型回転子の製造方法には、以下のような利点が存在する。成形したボンド磁石を磁石孔に差し込む手法ではないので、ボンド磁石と回転子ヨークとの隙間をほぼゼロにすることが可能である。もし隙間が生じたとしても、後の工程にて嫌気性接着剤にてその隙間を封じることができるため、構造信頼性は高い。また、塗装またはメッキなどで表面しか保護できない従来の表面処理と比べて、耐食性も良好である。ボンド磁石を単体として取り扱わないので、単体としては割れ、欠けが懸念される薄肉形状をなすボンド磁石が埋め込まれた構成の回転子でも高精度に製造できる。

樹脂バインダを予め含まない磁性粉末を圧縮成形するため、磁性粉末の充填率が高い成形体が得られる。よって、簡単な手法により、磁性粉末の充填率が高いボンド磁石埋込型回転子を容易に製造できる。上述した実施の形態によれば、８０〜８５％程度の高い磁性粉末の充填率を達成できている。また、強度(密度)のばらつきも少ないボンド磁石埋込型回転子を精度よく製造できる。

嫌気性接着剤を用いて磁石の表層部だけが固まることを利用しているため、特許第５４１２１７２号の手法のような二度の熱処理は不要である。加圧含侵法にて嫌気性接着剤を浸み込ませる際に、複数の電磁鋼板を加締め積層して作製されている回転子ヨークの周面も嫌気性接着剤で覆われるため、隣り合う電磁鋼板の接合力を高めることができる。

上述した実施の形態では、回転子ヨーク２の磁石孔３の形状を矩形状としたが、他の形状であっても良い。図７は、回転子ヨーク２の他の実施形態を示す平面図である。図７の回転子ヨーク２には、断面が同一の三日月状をなす４個の磁石孔３が環状に等配して(中心に対して９０°ずつ離隔させて)形成されている。

このような回転子ヨーク２に対して、完全に成形が完了したボンド磁石を磁石孔３に差し込むような従来の手法を適用する場合に、図８Ａに示すような磁石孔３の形状にぴったり合わせた形状をなすボンド磁石４を使用すると、三日月状の角の部分(図８Ａの丸で囲んだ部分)の強度が弱いため、割れが発生する可能性が高い。そこで、従来の手法では、図８Ｂに示すような角の部分(図８Ｂの丸で囲んだ部分)に所定以上の幅を持たせた形状をなすボンド磁石４を使用することが一般的である。しかし、この場合には、ボンド磁石の重量が不必要に大きくなるという問題がある。

これに対して本発明では、上述したように、磁性粉末１４の成形処理と連動してボンド磁石４（磁性粉末１４の成形体）を回転子ヨーク２の磁石孔３に挿入するため、ボンド磁石４の薄肉部の強度を考慮する必要はなく、三日月状の磁石孔３に隙間なくボンド磁石４を挿入することができる。よって、上記の従来の手法に比べて、ボンド磁石４の軽量化を図れて、コスト削減を実現できる。

以上のように、本発明では、種々の形状をなす磁石孔３の何れに対しても、精度良くボンド磁石４を埋め込むことが可能である。

上述した実施の形態では、磁性粉末を充填して冷間圧縮成形を行うこととしたが、これには限定されない。７００〜８００℃程度の高周波誘導加熱処理を施しながら、ダイスの孔に磁性粉末を充填して、温間圧縮成形を行うようにしても良い。この場合には、磁性粉末が半溶融状態となり、磁性粉末の充填率の向上が期待できる。具体的には、９０％程度の充填率を達成できる。また、樹脂と混合されている磁性粉末コンパウンドを磁性粉末として用いて、冷間圧縮成形を行うようにしても良い。この場合には、磁性粉末の流動性が高くなり、取り扱いの容易さの向上を期待でき、量産性に優れている。磁性粉末コンパウンドを使用する場合には、７０％程度の磁性粉末の充填率を達成できる。何れの場合でも、高い充填率を実現できている。なお、上述した実施の形態では、冷間圧縮工程の後に、加圧含侵法を用いて嫌気性接着剤を浸み込ませた回転子ヨーク２ごと硬化させるようにしたが、冷間圧縮工程の後に、単に回転子ヨーク２に熱処理を施して回転子ヨーク２ごと硬化するようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、回転子ヨーク２に形成される磁石孔３の個数を４個としたが、その個数は４個に限らない。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ ボンド磁石埋込型回転子
２ 回転子ヨーク
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 磁石孔
４ ボンド磁石
１１ ダイス
１１ａ 孔
１２ 上パンチ
１３ 下パンチ
１４ 磁性粉末

Claims (9)

1. 回転子ヨークの複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれているボンド磁石埋込型回転子を製造する方法において、
   前記回転子ヨークの一つの磁石孔とほぼ同じ形状を有する孔が設けられたダイスの下面に載置された前記回転子ヨークの前記一つの磁石孔と前記ダイスの孔とが連通するように、前記回転子ヨークを位置決めする工程と、
   前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する工程と、
   前記ダイスの孔に充填された磁性粉末を、２個一組のパンチで加圧保持しながら、前記一つの磁石孔に移送する工程とを
   含む一連の処理を、前記磁石孔の個数分だけ繰り返す工程を有することを特徴とするボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
2. 前記回転子ヨークを位置決めする工程は、前記回転子ヨークを回転させることによって行うことを特徴とする請求項１記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
3. 前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する際に、高周波誘導加熱処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
4. 前記ダイスの孔に充填する磁性粉末は、樹脂にて被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
5. 前記一連の処理が繰り返された回転子ヨークに対して熱処理を施す工程を
   更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
6. 前記一連の処理が繰り返された回転子ヨークに対して、加圧含侵法を用いて、接着剤を浸み込ませる工程と、
   接着剤を浸み込ませた回転子ヨークに熱処理を施す工程とを
   更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
7. 前記接着剤は嫌気性接着剤であることを特徴とする請求項６記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
8. 前記回転子ヨークは、複数の電磁鋼板を加締め積層して作製してあることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のボンド磁石埋込型回転子の製造方法。
9. 回転子ヨークの複数の磁石孔にボンド磁石が埋め込まれているボンド磁石埋込型回転子を製造する装置において、
   前記回転子ヨークの磁石孔と断面形状がほぼ同じである一つの孔を有しているダイスと、
   前記ダイスの上方に設けられている上パンチと、
   前記ダイスの下方に設けられている下パンチと、
   前記ダイスの下面に前記回転子ヨークを載置するための載置機構と、
   前記回転子ヨークを回転するための回転機構と
   を備えており、
   前記ダイスの孔と前記回転子ヨークの一つの磁石孔とが連通するように、前記回転機構による前記回転子ヨークの回転によって、前記回転子ヨークを位置決めする工程と、前記ダイスの孔に磁性粉末を充填する工程と、前記ダイスの孔に充填された磁性粉末を、前記上パンチ及び下パンチで加圧保持しながら、前記一つの磁石孔に移送する工程とを含む一連の処理を前記磁石孔の個数分だけ繰り返すようにしたことを特徴とするボンド磁石埋込型回転子の製造装置。

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