JP7344098B2 - Permanent magnet rotor manufacturing method and manufacturing device - Google Patents
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Description
本発明は永久磁石回転子の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a permanent magnet rotor.
近年、希土類磁石(ネオジム磁石等)のような保磁力が高い磁石が、モーター等に利用される永久磁石回転子として用いられる場合がある。保磁力が高い磁石は耐熱性が高いという利点を有する。 In recent years, magnets with high coercivity such as rare earth magnets (neodymium magnets, etc.) are sometimes used as permanent magnet rotors used in motors and the like. A magnet with high coercive force has the advantage of high heat resistance.
永久磁石回転子に搭載される永久磁石を多極着磁する方法として、例えばコイル通電方式の着磁装置を用いた方法が挙げられる。この着磁装置には、被着磁物である回転子を挿入・抜出可能な穴部が着磁ヨークの中心に設けられ、その穴部の内壁面に軸方向に延びる溝が着磁の極数に応じて形成されている。さらにその溝内には、絶縁性被膜を施した導線が埋設されており、隣り合う導線がつづら折れ状に連続してコイルを形成している。
このような穴部に被着磁物を挿入し、コンデンサに蓄えた電荷を瞬時に放出することでコイルにパルス電流を流し、そのパルス電流によって着磁ヨークに発生した着磁磁場により、回転子に搭載された磁石の着磁を行うことができる。
As a method for multipolar magnetizing the permanent magnets mounted on the permanent magnet rotor, for example, there is a method using a coil energization type magnetizing device. This magnetizing device has a hole in the center of the magnetizing yoke into which the rotor, which is the magnetized object, can be inserted and extracted, and a groove extending in the axial direction on the inner wall surface of the hole is used for magnetization. It is formed according to the number of poles. Further, conductive wires coated with an insulating film are buried in the groove, and adjacent conductive wires are continuous in a meandering manner to form a coil.
By inserting a magnetized object into such a hole and instantly releasing the charge stored in the capacitor, a pulse current is passed through the coil, and the magnetizing magnetic field generated in the magnetizing yoke by the pulse current causes the rotor to It is possible to magnetize the magnet mounted on the
しかしながら、保磁力が高い磁石を着磁するには高い着磁磁場が必要となるため、着磁装置(着磁ヨーク)は大型化し、または着磁のために高い電力が必要になるというデメリットが生じていた。例えば結晶粒径が小さく保磁力が高い磁石は、例えば特許文献1に記載のような方法によって、複数回にわたって着磁することで完全着磁を達成できる可能性もあるが、高い電力が必要となり、また、着磁するために長時間が必要となる。
However, since a high magnetizing magnetic field is required to magnetize a magnet with a high coercive force, the magnetizing device (magnetizing yoke) becomes larger and has the disadvantage of requiring high power for magnetization. It was happening. For example, a magnet with a small crystal grain size and a high coercive force may be able to achieve complete magnetization by being magnetized multiple times, for example, using the method described in
そして、着磁が不十分になってしまうと、特に希土類磁石においては温度上昇時に不可逆減磁が発生しやすい。
そこで、保磁力が高い磁石であっても飽和着磁するための方法として、被着磁物を高温に加熱し、飽和着磁に要する着磁磁場を減少させて着磁する方法が提案されている。
If the magnetization becomes insufficient, irreversible demagnetization is likely to occur when the temperature rises, especially in rare earth magnets.
Therefore, as a method to saturate magnetize even a magnet with a high coercive force, a method has been proposed in which the object to be magnetized is heated to a high temperature and the magnetization field required for saturation magnetization is reduced. There is.
例えば特許文献2には、永久磁石と強磁性材料よりなる継鉄とを備えた磁石部品の着磁において、当該永久磁石をこれに接するように設置された磁極片と、この磁極片に巻かれた着磁コイルとによって着磁する着磁装置であって、磁極片あるいは継鉄に交流磁束を流してこれらを誘導加熱する手段を備えるとともに、磁極片あるいは継鉄及び永久磁石を流体によって冷却する手段を備えたことを特徴とする永久磁石の着磁装置が記載されている。そして、このような着磁装置は着磁器に誘導加熱用コイルと流体を用いた冷却手段とを備えることによって、永久磁石部品の短時間での加熱と冷却とを行うことができ、これによって高温度での着磁を行うことにより、ネオジム系希土類磁石など保磁力のきわめて高い永久磁石を用いた部品の着磁が可能となるだけでなく、永久磁石部品を着磁器から取出した後の減磁についても、これを抑えることが出来ると記載されている。 For example, in Patent Document 2, in magnetizing a magnetic component that includes a permanent magnet and a yoke made of a ferromagnetic material, the permanent magnet is placed in contact with a magnetic pole piece and is wound around the magnetic pole piece. A magnetizing device that magnetizes a magnetic pole piece or a yoke by induction heating it by flowing an alternating magnetic flux through the magnetic pole piece or yoke, and also cools the magnetic pole piece or yoke and the permanent magnet with a fluid. A permanent magnet magnetizing device is described, which is characterized in that it includes a means for magnetizing a permanent magnet. By equipping the magnetizer with an induction heating coil and a cooling means using a fluid, such a magnetizing device can heat and cool permanent magnet components in a short time, thereby achieving high performance. By magnetizing at high temperatures, it is not only possible to magnetize parts using permanent magnets with extremely high coercive force, such as neodymium-based rare earth magnets, but it is also possible to demagnetize the permanent magnet parts after they are removed from the magnetizer. It is also stated that this can be suppressed.
しかしながら、特許文献2に記載の着磁装置では、永久磁石部品を流体によって冷却する際に、同時に着磁器も冷却してしまうため、次に別の永久磁石部品を着磁する際に、着磁器内を加熱するか、または、着磁器に挿入することで永久磁石部品の温度が低下することを考慮して、予め必要以上に着磁前の永久磁石部品を加熱するか、もしくは着磁磁場を高める必要が生じる。このように着磁器または永久磁石部品を加熱する場合、加熱に時間およびエネルギーがかかってしまう。 However, in the magnetizing device described in Patent Document 2, when a permanent magnet component is cooled by a fluid, the magnetizer is also cooled at the same time. Taking into account that the temperature of permanent magnet parts will drop by heating the internal parts or inserting them into a magnetizer, it is necessary to heat the permanent magnet parts before magnetization more than necessary or to remove the magnetizing magnetic field. There will be a need to increase it. When heating a magnetizer or a permanent magnet component in this way, heating takes time and energy.
このように永久磁石部品を加熱した後に着磁する場合、加熱や着磁に必要なエネルギーは、より低いことが好ましい。また、それらは、より短時間に行われることが好ましい。 When magnetizing a permanent magnet component after heating it in this manner, it is preferable that the energy required for heating and magnetization be lower. Moreover, it is preferable that they be performed in a shorter time.
本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、より短時間に、より低エネルギーで加熱および着磁を行うことができる、永久磁石の製造方法および製造装置を提供することである。
The present invention aims to solve the above problems.
That is, an object of the present invention is to provide a permanent magnet manufacturing method and manufacturing apparatus that can perform heating and magnetization in a shorter time and with lower energy.
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は下記(1)~(6)である。
(1)鉄心の中央に回転軸を有し、前記鉄心に着磁前磁石を備える永久磁石回転子を加熱した後、着磁する、永久磁石回転子の製造方法であって、
前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱工程と、
前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁工程と、
前記着磁後回転子を軟磁性材からなる経路内を通過させる後処理工程と、
を備える永久磁石回転子の製造方法。
(2)前記後処理工程において、前記経路内にて前記着磁後回転子を冷却する、上記(1)に記載の永久磁石回転子の製造方法。
(3)鉄心の中央に回転軸を有し、前記鉄心に着磁前磁石を備える永久磁石回転子を加熱した後、着磁する、永久磁石回転子の製造装置であって、
前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱部と、
前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁部と、
前記着磁後回転子を通過させることができる軟磁性材からなる経路内を備える後処理部と、
を有する永久磁石回転子の製造装置。
(4)前記後処理部が備える前記経路内において、前記着磁後回転子を冷却することができる、上記(3)に記載の永久磁石回転子の製造装置。
(5)前記経路の外側または前記経路を構成する部材の中に冷却管があり、前記冷却管の内部に冷却媒が流れている、上記(3)または(4)に記載の永久磁石の製造装置。
(6)前記着磁後回転子を前記着磁部から前記後処理部へ搬送するための搬送経路を有し、前記搬送経路内において前記着磁後回転子を前記着磁部から前記後処理部へ移動させることできる、上記(3)~(5)のいずれかに記載の永久磁石の製造装置。
The present inventor has made extensive studies to solve the above problems and has completed the present invention.
The present invention includes the following (1) to (6).
(1) A method for manufacturing a permanent magnet rotor, in which a permanent magnet rotor having a rotating shaft in the center of an iron core and having pre-magnetized magnets on the iron core is heated and then magnetized,
a heating step of heating the permanent magnet rotor to obtain a heated rotor;
a magnetizing step of magnetizing the heated permanent magnets included in the heated rotor to obtain a magnetized rotor including the magnetized permanent magnets;
a post-treatment step of passing the magnetized rotor through a path made of a soft magnetic material;
A method of manufacturing a permanent magnet rotor comprising:
(2) The method for manufacturing a permanent magnet rotor according to (1) above, wherein in the post-treatment step, the rotor is cooled after magnetization within the path.
(3) An apparatus for manufacturing a permanent magnet rotor, which heats and then magnetizes a permanent magnet rotor that has a rotating shaft in the center of an iron core and includes pre-magnetized magnets in the iron core,
a heating unit that heats the permanent magnet rotor to obtain a heated rotor;
a magnetizing unit that magnetizes the heated permanent magnets included in the heated rotor to obtain a magnetized rotor including the magnetized permanent magnets;
a post-processing section comprising a path made of a soft magnetic material through which the rotor can pass after magnetization;
A permanent magnet rotor manufacturing device having:
(4) The permanent magnet rotor manufacturing apparatus according to (3) above, wherein the rotor can be cooled after magnetization in the path provided in the post-processing section.
(5) Manufacture of the permanent magnet according to (3) or (4) above, wherein there is a cooling pipe outside the path or in a member constituting the path, and a cooling medium flows inside the cooling pipe. Device.
(6) having a conveyance path for conveying the magnetized rotor from the magnetization section to the post-processing section, and in the conveyance path, the magnetized rotor is transferred from the magnetization section to the post-processing section; The permanent magnet manufacturing apparatus according to any one of (3) to (5) above, which can be moved to a permanent magnet.
本発明によれば、より短時間に、より低エネルギーで加熱および着磁を行うことができる、永久磁石の製造方法および製造装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a permanent magnet manufacturing method and manufacturing apparatus that can perform heating and magnetization in a shorter time and with lower energy.
本発明について説明する。
本発明は、鉄心の中央に回転軸を有し、前記鉄心に着磁前磁石を備える永久磁石回転子を加熱した後、着磁する、永久磁石回転子の製造方法であって、前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱工程と、前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁工程と、前記着磁後回転子を軟磁性材からなる経路内を通過させる後処理工程と、を備える永久磁石回転子の製造方法である。
このような永久磁石回転子の製造方法を、以下では「本発明の製造方法」ともいう。
The present invention will be explained.
The present invention is a method for manufacturing a permanent magnet rotor, in which a permanent magnet rotor having a rotating shaft in the center of an iron core and having pre-magnetized magnets on the iron core is heated and then magnetized. a heating step of heating a rotor to obtain a heated rotor; and magnetizing a heated permanent magnet included in the heated rotor to obtain a magnetized rotor including a magnetized permanent magnet. and a post-treatment step of passing the magnetized rotor through a path made of a soft magnetic material.
This method of manufacturing a permanent magnet rotor is also referred to below as the "manufacturing method of the present invention."
また、本発明は、鉄心の中央に回転軸を有し、前記鉄心に着磁前磁石を備える永久磁石回転子を加熱した後、着磁する、永久磁石回転子の製造装置であって、前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱部と、前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁部と、前記着磁後回転子を通過させることができる軟磁性材からなる経路内を備える後処理部と、を有する永久磁石回転子の製造装置である。
このような永久磁石回転子の製造装置を、以下では「本発明の製造装置」ともいう。
The present invention also provides an apparatus for manufacturing a permanent magnet rotor, which heats and then magnetizes a permanent magnet rotor that has a rotating shaft in the center of an iron core and includes pre-magnetized magnets in the iron core, a heating unit that heats a permanent magnet rotor to obtain a heated rotor; and a heating unit that magnetizes heated permanent magnets included in the heated rotor to obtain a magnetized rotor that includes magnetized permanent magnets. The present invention is an apparatus for manufacturing a permanent magnet rotor, which includes a magnetization section and a post-processing section including a path made of a soft magnetic material through which the rotor can pass after magnetization.
Such a permanent magnet rotor manufacturing apparatus is also referred to below as a "manufacturing apparatus of the present invention".
以下において、単に「本発明」と記した場合、本発明の製造方法および本発明の製造装置の両方を意味するものとする。 In the following, when simply writing "the present invention", it shall mean both the manufacturing method of the present invention and the manufacturing apparatus of the present invention.
<永久磁石回転子>
初めに、本発明において加熱および着磁の対象となる永久磁石回転子について、図を用いて説明する。
本発明において加熱および着磁の対象となる永久磁石回転子1(以下では「回転子1」ともいう)は、例えば図1に示すように、鉄心10の中央に回転軸12を有し、鉄心10における回転軸12の外周側にスロット14を有し、さらにスロット14内に着磁前磁石3を備える。
本発明における永久磁石回転子は、図1に示すようにスロットを有する態様であってもよいし、スロットを有さない態様であってもよい。
<Permanent magnet rotor>
First, the permanent magnet rotor to be heated and magnetized in the present invention will be explained using the drawings.
A permanent magnet rotor 1 (hereinafter also referred to as "
The permanent magnet rotor in the present invention may have slots as shown in FIG. 1, or may have no slots.
鉄心10の中央には回転軸12を貫通させるための孔11が形成されており、この孔11に貫通された回転軸12は鉄心10に固定されている。
A
鉄心10は、例えば図2に示すように、所定の形状(円形等)に打ち抜かれた電磁鋼板5を複数積層し、各々の主面を固着して形成することができる。電磁鋼板5は、例えば厚さが350μm程度のものを用いることができる。
鉄心10は電磁鋼板5の他、例えば軟磁性板材を複数積層し、各々の主面を固着して形成することもできる。
For example, as shown in FIG. 2, the
In addition to the
鉄心10は、中心軸12の外周側において周方向に略等間隔で極数分、設けられたスロット14を有している。図1に例示する鉄心は4つのスロット14を有している。
スロット14は着磁前磁石3を挿入するための孔であり、回転軸12の軸方向に平行な方向が深さ方向となるように形成されている。
The
The
そして、スロット14の各々の中に、着磁前磁石3が挿入される。図1に例示する態様の場合、4つの着磁前磁石3が、4つのスロット14の各々の内部へ配置される。
スロット14内に着磁前磁石3を挿入した後、図3に示すように、回転軸12に平行な方向における鉄心10の少なくとも一方の面(図3においては鉄心10の両端面)に、着磁前磁石3が回転軸12と平行な方向へ抜けてしまうことを防止するための端板16が取り付けられる。
Then, the
After inserting the
着磁前磁石3の厚さは、スロット14の幅より小さくなければならないが、小さすぎてもいけない。着磁前磁石3とスロット14の加工精度を考慮して適切に定めなければならない。
着磁前磁石3として着磁前のダイドー電子株式会社製PLP焼結磁石やMQ3熱間圧延磁石等のネオジム磁石を用いることができる。
The thickness of the
As the
また、着磁前磁石3は、平均結晶粒径が0.1~3.5μm(好ましくは0.3~3.0μm)の微細結晶粒からなるネオジム磁石であってよい。
このような平均結晶粒径が小さい磁石は保磁力が高く耐熱性が高いという利点がある。しかし、平均結晶粒径が小さくなるほど完全着磁を達成するための磁界は高くなる。また、磁石温度が高いほど、完全着磁を達成するための低くなる。
Further, the
A magnet with such a small average crystal grain size has the advantage of high coercive force and high heat resistance. However, the smaller the average crystal grain size, the higher the magnetic field required to achieve complete magnetization. Also, the higher the magnet temperature, the lower it will be to achieve complete magnetization.
本発明では、上記のような永久磁石回転子をチャッキング治具によって保持して、後述する加熱および/または着磁に供してもよい。
チャッキング治具は回転軸の両端部を保持する治具であり、チャッキング治具によって回転軸の両端部を保持すると、チャッキング治具および永久磁石回転子は全体として棒状をなす。本発明では、永久磁石回転子における回転軸をチャッキング治具によって保持してなる棒状のものであって加熱前のものを、治具付き加熱前回転子ともいう。
In the present invention, the permanent magnet rotor as described above may be held by a chucking jig and subjected to heating and/or magnetization as described below.
The chucking jig is a jig that holds both ends of the rotating shaft, and when both ends of the rotating shaft are held by the chucking jig, the chucking jig and the permanent magnet rotor have a rod shape as a whole. In the present invention, a rod-shaped permanent magnet rotor whose rotating shaft is held by a chucking jig before heating is also referred to as a pre-heated rotor with a jig.
なお、本発明において、回転軸の両端部とは、回転軸における鉄心内に含まれていない部分を指すものとする。 In the present invention, both ends of the rotating shaft refer to portions of the rotating shaft that are not included in the iron core.
また、チャッキング治具における少なくとも回転軸の両端部と接する部分は、断熱材からなることが好ましい。この場合、回転子からチャッキング治具への熱伝導は生じ難いので、治具付き加熱前回転子を加熱した場合に着磁前磁石の昇温が効率的に行われる。回転子からチャッキング治具へ熱電導が生じやすい場合、治具付き加熱前回転子を加熱しても、そのエネルギーが着磁前磁石の昇温に利用され難くなり、効率が悪くなってしまう。
チャッキング治具における少なくとも回転軸の両端部と接する部分に用いられる断熱材として、例えばTCボード(不飽和ポリエステル樹脂)、PEEK材(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)、ガラエポ(150℃)が挙げられる。
Further, it is preferable that at least a portion of the chucking jig that contacts both ends of the rotating shaft is made of a heat insulating material. In this case, since heat conduction from the rotor to the chucking jig is difficult to occur, when the pre-heating rotor with the jig is heated, the temperature of the pre-magnetized magnets is efficiently raised. If thermal conduction is likely to occur from the rotor to the chucking jig, even if the pre-heated rotor with the jig is heated, the energy will be difficult to use to raise the temperature of the pre-magnetized magnets, resulting in poor efficiency. .
Examples of the heat insulating material used for at least the portion of the chucking jig that contacts both ends of the rotating shaft include TC board (unsaturated polyester resin), PEEK material (polyether ether ketone resin), and glass epoxy (150° C.).
チャッキング治具および棒状の治具付き加熱前回転子について、図4および図5に具体例を示して説明する。
図4は、チャッキング治具の具体例(概略斜視図)を示しており、図5は、図4に示したチャッキング治具を回転子1に装着した状態、すなわち、治具付き加熱前回転子の具体例(概略横断面図)を示している。
A chucking jig and a pre-heating rotor with a rod-shaped jig will be described with specific examples shown in FIGS. 4 and 5. FIG.
FIG. 4 shows a specific example (schematic perspective view) of the chucking jig, and FIG. 5 shows a state in which the chucking jig shown in FIG. 4 is attached to the
図4においてチャッキング治具20は断熱材からなる円筒状の部材であり、その断面直径(外径)は、鉄心10の外径とほぼ同じとなるように調整されている。また、チャッキング治具20の一方の端面21に回転子1の回転軸12を保持するための孔22を有する。
孔22の断面直径は、回転軸12の断面直径とほぼ同一となるように形成されている。チャッキング治具20における孔22が形成されている部分が弾性を有する場合は、孔22の断面直径が回転軸12の断面直径よりも若干小さく形成されていてもよく、この場合、チャッキング治具20によって回転軸12の両端部を強固に保持することができる。
In FIG. 4, the chucking
The cross-sectional diameter of the
このようなチャッキング治具20を2つ用意し、各々が有する孔22へ回転軸12を挿入することで回転軸12を保持して、図5に示すような棒状の治具付き加熱前回転子25を得ることができる。
Two such chucking
<加熱部、加熱工程>
本発明では、上記のような永久磁石回転子(または治具付き加熱前回転子)を加熱部の内部に配置して加熱する。
加熱部は、その内部に永久磁石回転子(または治具付き加熱前回転子)を加熱することができる態様のものであればよい。
<Heating section, heating process>
In the present invention, a permanent magnet rotor (or a pre-heating rotor with a jig) as described above is placed inside a heating section and heated.
The heating section may be of any type as long as it can heat the permanent magnet rotor (or the pre-heating rotor with a jig) therein.
加熱部について、図6に具体例を示して説明する。図6は治具付き加熱前回転子25を加熱する加熱部の具体例を示す概略横断面である。
図6において加熱部30は、その内部に治具付き加熱前回転子25を、その回転軸12を水平に配置した状態において加熱することができる。
The heating section will be explained by showing a specific example in FIG. FIG. 6 is a schematic cross section showing a specific example of a heating section that heats the pre-heating
In FIG. 6, the
ここで加熱部30は、治具付き加熱前回転子25の一方端部27から挿入孔32へ挿入した後、回転軸12が水平となるように保持した状態で治具付き加熱前回転子25を加熱した後、排出孔34から、治具付き加熱前回転子25の一方端部27が先行するように、これを排出することができる。
具体的には、例えば、加熱部30がトンネルのような経路を有し、その経路内において治具付き加熱前回転子25は搬送され、その経路の途中で治具付き加熱前回転子25は加熱され、その後は、さらに経路内を搬送されて、加熱部30の排出孔34から排出される態様であることが好ましい。
ここで治具付き加熱前回転子25が加熱部30によって加熱され、排出孔34から排出されたものが、治具付き加熱後回転子35である。
このような態様であると、回転子1が有する回転軸12の方向と、回転子1を加熱する際の搬送方向とが一致しているために、加熱時の搬送効率を高めることができる。
Here, after the
Specifically, for example, the
Here, the jig-equipped
In such a mode, since the direction of the
本発明では、上記のような回転子(または治具付き加熱前回転子)を、完全着磁が得られる特定温度(Ta℃)以上、かつ、不可逆減磁を起こす特定温度(Tb℃)以下の範囲で加熱することが好ましい。 In the present invention, the rotor as described above (or the rotor before heating with a jig) is heated at a temperature above a specific temperature (Ta°C) at which complete magnetization is obtained and below a certain temperature at which irreversible demagnetization occurs (Tb°C). It is preferable to heat within this range.
ここで特定温度(Ta℃)は、次のようにして求めることができる。
初めに、着磁前磁石において完全着磁が得られる温度と有効磁界との関係Xを得る。
このような関係Xを得る方法について、具体例を挙げて説明する。
永久磁石回転子のスロットに挿入する永久磁石と同一生産ロットから取り出した永久磁石を磁気特性測定装置によって定められたサイズ、例えば7mm立方体、に加工する。
次に、例えば日本電磁測器株式会社製パルスBH測定装置(PBH-1000)等を用いて室温(23℃)における各種の最大測定磁界(例えば、最大測定磁界が0.5T、1T、2T、5T、8T)に対する磁化-磁界曲線(J-H曲線)を取得する。各々の最大測定磁界に対するJ-H曲線からB-H曲線が得られる(B=J+μ0H)。このB-H曲線の第2象限部分(いわゆる減磁曲線)と横軸(磁界軸)との交点から保磁力bHcを求めることができる。最大磁界5T以上におけるbHcを(bHc)maxとしたときに、各最大測定磁界におけるbHcを(bHc)maxで除した値(=bHc/(bHc)max)を室温でのその最大測定磁界における着磁率と定義する。
室温に引き続き、測定温度を例えば70℃、100℃、150℃といった高温において同様の測定を行い、各温度におけるそれぞれの最大測定磁界における着磁率を求める。
なお、上記において「磁界」は磁石中を有効に横切るいわゆる「有効磁界」とする。
Here, the specific temperature (Ta°C) can be determined as follows.
First, the relationship X between the temperature and effective magnetic field at which complete magnetization can be obtained in the magnet before magnetization is obtained.
A method for obtaining such a relationship X will be explained using a specific example.
A permanent magnet taken from the same production lot as the permanent magnet to be inserted into the slot of the permanent magnet rotor is processed into a size determined by a magnetic property measuring device, for example, a 7 mm cube.
Next, using a pulse BH measurement device (PBH-1000) manufactured by Nippon Denshi Sokki Co., Ltd., etc., various maximum measurement magnetic fields (for example, maximum measurement magnetic fields of 0.5T, 1T, 2T, 5T, 8T) to obtain magnetization-magnetic field curves (JH curves). A BH curve is obtained from the JH curve for each maximum measured magnetic field (B=J+μ 0 H). The coercive force b H c can be determined from the intersection of the second quadrant (so-called demagnetization curve) of this BH curve and the horizontal axis (magnetic field axis). When b H c at a maximum magnetic field of 5T or more is ( b H c ) max , the value obtained by dividing b H c at each maximum measured magnetic field by ( b H c ) max (= b H c / ( b H c ) max ) is defined as the magnetization rate at its maximum measured magnetic field at room temperature.
Following room temperature, similar measurements are performed at high temperatures such as 70° C., 100° C., and 150° C., and the magnetization rate at each maximum measured magnetic field at each temperature is determined.
Note that in the above description, the "magnetic field" refers to the so-called "effective magnetic field" that effectively traverses the inside of the magnet.
このようにして、着磁前磁石の温度と、有効磁界と、着磁率との関係を求めると、例えば図7(a)が得られる。なお、図7(b)は図7(a)の一部拡大図である。
そして、完全着磁(着磁率が0.98以上とする)が得られる着磁前磁石の温度と有効磁界との値を図7(b)から読み取る。具体的には図7(b)において、着磁前磁石の温度が150℃、100℃、70℃、R.T.である場合に完全着磁となることを意味する点であるP1、P2、P3、P4における有効磁界を読み取る。そして、これらの値から図8を作成する。図8は着磁前磁石において完全着磁が得られる温度と有効磁界との関係Xを示す図である。関係Xを式で表すことができる場合もある。
そして、加熱後に着磁する際の磁界(有効磁界(kOe))を決めれば、それを用いて関係Xから完全着磁が得られる温度を求めることができる。
この完全着磁が得られる温度が特定温度(Ta℃)であり、着磁前磁石がこの温度(特定温度(Ta℃))以上となるように、回転子(または治具付き加熱前回転子)を加熱することが好ましい。
When the relationship between the temperature of the magnet before magnetization, the effective magnetic field, and the magnetization rate is determined in this way, for example, FIG. 7(a) is obtained. Note that FIG. 7(b) is a partially enlarged view of FIG. 7(a).
Then, the values of the temperature and effective magnetic field of the pre-magnetized magnet at which complete magnetization (magnetization rate is 0.98 or more) are read from FIG. 7(b). Specifically, in FIG. 7(b), the temperature of the magnet before magnetization is 150°C, 100°C, 70°C, R. T. The effective magnetic field at points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 is read, which means complete magnetization when . Then, FIG. 8 is created from these values. FIG. 8 is a diagram showing the relationship X between the temperature at which complete magnetization is obtained in the magnet before magnetization and the effective magnetic field. In some cases, the relationship X can be expressed by a formula.
Then, if the magnetic field (effective magnetic field (kOe)) for magnetizing after heating is determined, the temperature at which complete magnetization can be obtained can be determined from the relationship X using it.
The temperature at which this complete magnetization is obtained is a specific temperature (Ta°C), and the rotor (or the rotor before heating with a jig) is ) is preferably heated.
加熱工程では、回転子について、上記のような特定温度(Ta℃)であって、かつ、不可逆減磁を起こす特定温度(Tb℃)以下の範囲で加熱することが好ましい。 In the heating step, it is preferable to heat the rotor to a specific temperature (Ta° C.) as described above and below a specific temperature (Tb° C.) at which irreversible demagnetization occurs.
ここで特定温度(Tb℃)は、関係Xを求める際に測定したスロットに装填する永久磁石と同一生産ロットの製品から切りだした永久磁石のJH曲線(磁化曲線)から求めたBH曲線の第2象限(減磁曲線)上の折れ曲がり点(クニック点)を回転子中の永久磁石の動作線(Pc線)が横切る温度を求めることにより決定することができる。すなわち、特定温度(Tb℃)は、B-H曲線の第2象限において、動作点が屈曲点よりも下に来ない温度を意味する。したがって、パーミアンス係数が大きいほど特定温度(Tb℃)は高くなる。
図9にTbを求める概念図を、図10に実際の永久磁石のJH曲線、BH曲線の減磁曲線の例を示すが、あるPcの場合にはTbが160℃であることがわかる。
Here, the specific temperature (Tb°C) is the BH curve obtained from the JH curve (magnetization curve) of a permanent magnet cut from a product of the same production lot as the permanent magnet loaded in the slot measured when determining the relationship X. The bending point (knick point) on the second quadrant (demagnetization curve) can be determined by determining the temperature at which the operating line (Pc line) of the permanent magnet in the rotor crosses. That is, the specific temperature (Tb° C.) means a temperature at which the operating point does not fall below the bending point in the second quadrant of the BH curve. Therefore, the larger the permeance coefficient, the higher the specific temperature (Tb° C.).
FIG. 9 shows a conceptual diagram for determining Tb, and FIG. 10 shows an example of the demagnetization curve of the JH curve and BH curve of an actual permanent magnet. It can be seen that for a certain Pc, Tb is 160°C.
このように本発明における着磁工程では、前記回転子を、完全着磁が得られる特定温度(Ta℃)以上、かつ、不可逆減磁を起こす特定温度(Tb℃)以下の範囲で加熱して、加熱後永久磁石を得る。 As described above, in the magnetization step of the present invention, the rotor is heated within a range of a specific temperature (Ta°C) at which complete magnetization is obtained and a specific temperature (Tb°C) at which irreversible demagnetization occurs. , obtain a permanent magnet after heating.
上記のような加熱工程は、永久磁石回転子の組立工程における一般的な焼き嵌め工程や樹脂封入工程で必要とされる加熱工程を兼ねることが好ましい。 It is preferable that the heating process as described above also serves as a heating process required in a general shrink-fitting process or resin encapsulation process in the assembly process of a permanent magnet rotor.
<着磁部、着磁工程>
本発明では、上記のようにして加熱して得られた加熱後回転子(または治具付き加熱後回転子)を着磁する。
<Magnetization part, magnetization process>
In the present invention, the heated rotor (or heated rotor with jig) obtained by heating as described above is magnetized.
このような着磁部および着磁方法について、図11を用いて説明する。図11は治具付き加熱後回転子を着磁する着磁部の具体例を示す概略横断面である。
図11において着磁部40は、装置軸の方向が水平となるように配置されている。
そして、例えば、着磁部40の着磁ヨーク44がトンネルのような経路を有し、治具付き加熱後回転子35を、その一方端部37から挿入孔43へ装入した後、回転軸12が水平となるように保持し、さらに、治具付き加熱後回転子35を回転軸12の両端部と接する部分が少なくとも断熱材からなる固定治具によって特定位置に固定した状態で着磁する。そして、着磁した後、排出孔46から一方端部37が先行するように排出することができる。
ここで治具付き加熱後回転子35が着磁部40によって着磁され、排出孔46から排出されたものが、治具付き着磁後回転子48である。
Such a magnetized portion and a magnetized method will be explained using FIG. 11. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of a magnetizing section that magnetizes a heated rotor with a jig.
In FIG. 11, the
For example, the magnetizing
Here, the jig-equipped
また、治具付き加熱後回転子35は、チャッキング治具20とは異なる別の治具(固定治具)によって所定の位置に固定されてもよく、チャッキング治具20そのものを固定治具として用いることもできる。この場合、チャッキング治具20を所望の位置に固定することで、治具付き加熱後回転子35を所望の位置に固定することもできる。
Further, the jig-equipped
このような態様であると、回転子1が有する回転軸12の方向と、回転子1を加熱する際の搬送方向(図の水平方向)とが一致しているために、加熱のみならず、着磁時の搬送効率も高めることができる。
In such an embodiment, since the direction of the
さらに図11に示す態様の場合、加熱部30の内部において治具付き加熱前回転子25を搬送する経路と、着磁部40の内部において治具付き加熱後回転子35を搬送する経路とが繋がっていて、1本の直線的な経路となっているので、搬送効率を極めて高くすることができる。
ここで加熱部30中における治具付き加熱前回転子25の滞留時間と、着磁部40中における治具付き加熱後回転子35の滞留時間をほぼ同一とすると、搬送効率がより高まり好ましい。
Furthermore, in the case of the embodiment shown in FIG. 11, the path for transporting the
Here, it is preferable that the residence time of the jig-equipped
<後処理部、後処理工程>
上記のようにして得た着磁後回転子(または、治具付き着磁後回転子)を、後処理部が備える軟磁性材からなる経路内を通過させる。後処理部は着磁部とは異なる部位である。
<Post-processing section, post-processing process>
The magnetized rotor obtained as described above (or the magnetized rotor with a jig) is passed through a path made of a soft magnetic material provided in the post-processing section. The post-processing section is a portion different from the magnetization section.
従来、加熱後の磁石を着磁部にて着磁した後、減磁を防止するために着磁部の内部で冷却していた。
しかし、この場合、冷却に時間がかかる。着磁部内の温度が低下するので、次に使用する際に着磁器内を加熱するか、または、着磁器に挿入することで加熱後回転子(または治具付き加熱後回転子)の温度が低下することを考慮して、予め必要以上に加熱後回転子の温度を高めるか、もしくは着磁磁場を高める必要があった。この場合、これらの加熱に時間がかかってしまうため、工程時間ロスおよびエネルギーロスが発生していた。
そこで、本発明では、着磁部にて着磁した着磁後の磁石(着磁後回転子)を冷却させずに後処理部へ移動させる。この場合、着磁部を次の磁石の着磁のために利用することができる。また、着磁後の磁石を後処理部にて冷却することができるので、冷却時間が短くなり、かつ、着磁部内の温度が低下し難いので、次に使用する際に着磁部内を再加熱しなくてよいか、または、再加熱するとしても微量でよく、もしくは予め必要以上に加熱後回転子の温度を高める必要がない。したがって、工程時間ロスおよびエネルギーロスが発生し難い。
Conventionally, after a heated magnet is magnetized in a magnetizing section, it is cooled inside the magnetizing section to prevent demagnetization.
However, in this case, cooling takes time. The temperature inside the magnetized part will drop, so the temperature of the heated rotor (or the heated rotor with jig) can be lowered by heating the inside of the magnetizer the next time it is used, or by inserting it into the magnetizer. In consideration of this, it was necessary to increase the temperature of the rotor after heating more than necessary, or to increase the magnetizing magnetic field. In this case, since it takes time to heat these, process time loss and energy loss occur.
Therefore, in the present invention, the magnetized magnet (post-magnetized rotor) magnetized in the magnetization section is moved to the post-processing section without being cooled. In this case, the magnetizing section can be used for magnetizing the next magnet. In addition, since the magnet after magnetization can be cooled in the post-processing section, the cooling time is shortened and the temperature inside the magnetized section is less likely to drop, so the inside of the magnetized section is re-cooled for next use. There is no need to heat the rotor, or even if it is reheated, only a small amount is required, or there is no need to increase the temperature of the rotor more than necessary after heating. Therefore, process time loss and energy loss are less likely to occur.
本発明において、着磁後回転子(または治具付き着磁後回転子)を通過させる経路は軟磁性材からなるので、着磁後永久磁石は減磁し難い。
ここで軟磁性材は比透磁率が1.0以上のものであり、10以上のものであることが好ましい。
このような軟磁性材として鉄材が挙げられる。
In the present invention, since the path through which the magnetized rotor (or the magnetized rotor with jig) passes is made of a soft magnetic material, the magnetized permanent magnets are difficult to demagnetize.
Here, the soft magnetic material has a relative magnetic permeability of 1.0 or more, preferably 10 or more.
An example of such a soft magnetic material is iron.
後処理部が備える軟磁性材からなる経路の内面と、その中を通過させる着磁後回転子(または治具付き着磁後回転子)との隙間は、できるだけ小さいことが好ましく、具体的には隙間は1mm以下であることが好ましく、0.75mm以下であることがより好ましい。この隙間が小さいほど、より減磁し難くなるからである。 It is preferable that the gap between the inner surface of the path made of soft magnetic material provided in the post-processing section and the magnetized rotor (or the magnetized rotor with a jig) passed through it be as small as possible. The gap is preferably 1 mm or less, more preferably 0.75 mm or less. This is because the smaller this gap is, the more difficult it is to demagnetize.
なお、経路の内面とその中を通過させる着磁後回転子との隙間とは、着後回転子の通過方向に垂直な断面における、経路の内面と着磁後回転子との距離の平均値を意味するものとする。 Note that the gap between the inner surface of the path and the magnetized rotor passing through it is the average value of the distance between the inner surface of the path and the magnetized rotor in a cross section perpendicular to the direction of passage of the magnetized rotor. shall mean.
後処理部が備える軟磁性材からなる経路の全長は特に限定されないが、例えば50~200mmであってよい。 The total length of the path made of soft magnetic material included in the post-processing section is not particularly limited, but may be, for example, 50 to 200 mm.
また、経路の外側または経路を構成する部材の中に冷却管があり、冷却管の内部に冷却媒が流れていることが好ましい。
例えば図12は経路52の外側に冷却管54が巻かれている状態を示す概略断面図であり、図13は経路52を構成する部材の中に冷却管54が螺旋状に存在している状態を示す概略断面図である。
そして、その冷却管内に冷却媒が流れていることが好ましい。この場合、経路の中の着磁後回転子(または治具付き着磁後回転子)を効率よく冷却することができる。
冷却媒として、例えば、水、油、空気が挙げられる。
Further, it is preferable that a cooling pipe is provided outside the path or in a member constituting the path, and that a cooling medium flows inside the cooling pipe.
For example, FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the
Preferably, a cooling medium flows within the cooling pipe. In this case, the magnetized rotor (or the magnetized rotor with a jig) in the path can be efficiently cooled.
Examples of the coolant include water, oil, and air.
ここで後処理部が備える経路52には、図12、図13に示すように、その内部へ治具付き着磁後回転子48を挿入するための挿入孔56と、冷却後にそれを内部から外部へ排出する排出孔58が形成されていることが好ましい。この場合、治具付き着磁後回転子48の一方端部(チャッキング治具の端面)49から挿入孔56へ挿入し、これを水平方向へ移動させることで冷却し、その後、排出孔58から、その一方端部49が先行するように排出することができる。
Here, as shown in FIGS. 12 and 13, the
図12および図13に例示した態様の後処理部が、図11に例示した態様の着磁部および加熱部と繋がっていることが好ましい。このような態様を図14に例示する。
図14に示す態様の場合、加熱部30の内部において治具付き加熱前回転子25を搬送する経路と、着磁部40の内部において治具付き加熱後回転子35を搬送する経路と、後処理部50において治具付き着磁後回転子48を搬送する経路とが繋がっていて、1本の直線的な経路となっているので、搬送効率を極めて高くすることができる。
It is preferable that the post-processing section in the embodiment illustrated in FIGS. 12 and 13 is connected to the magnetization section and heating section in the embodiment illustrated in FIG. 11. Such an aspect is illustrated in FIG.
In the case of the embodiment shown in FIG. 14, there is a path for transporting the jig-equipped
図14に例示した態様において、着磁部40と後処理部50とが断熱材60を介して繋がっていると、着磁部40から後処理部50への伝熱が少ないため、後処理部50における経路52を短くしても回転子を冷却することができる。
一方、着磁部40と後処理部50との間に断熱材を配置しない場合、着磁部40から後処理部50へ伝熱が生じるため、後処理部50によって着磁部40を冷却することができる。ただし、この場合、相対的には回転子を冷却し難くなるため、後処理部50における経路52を相対的に長くすることが必要となる。
In the embodiment illustrated in FIG. 14, when the
On the other hand, if no heat insulating material is placed between the
1 回転子
3 着磁前磁石
5 電磁鋼板
10 鉄心
11 孔
12 回転軸
14 スロット
16 端板
20 チャッキング治具
22 孔
25 治具付き加熱前回転子
27 治具付き加熱前回転子の一方端部
30 加熱部
32 挿入孔
34 排出孔
35 治具付き加熱後回転子
37 治具付き加熱後回転子の一方端部
40 着磁部
43 挿入孔
44 着磁ヨーク
46 排出孔
48 治具付き着磁後回転子
49 治具付き着磁後回転子の一方端部
50 後処理部
52 経路
54 冷却管
56 挿入孔
58 排出孔
1
Claims (6)
搬送経路を有し、その搬送経路内にて前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱部と、
搬送経路を有し、その搬送経路内にて前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁部と、
前記着磁後回転子を通過させることができる軟磁性材からなる経路内を備える後処理部と、
を有し、前記加熱部が有する前記搬送経路と、前記着磁部が有する前記搬送経路と、前記後処理部が有する前記経路と、が繋がっていて、1本の直線的な経路となっている、永久磁石回転子の製造装置。 An apparatus for manufacturing a permanent magnet rotor, which heats and then magnetizes a permanent magnet rotor that has a rotating shaft in the center of an iron core and includes pre-magnetized magnets in the iron core,
a heating unit having a conveyance path and heating the permanent magnet rotor within the conveyance path to obtain a heated rotor;
a magnetizing unit that has a conveyance path and magnetizes the heated permanent magnets included in the heated rotor in the conveyance path to obtain a magnetized rotor including the magnetized permanent magnets;
a post-processing section comprising a path made of a soft magnetic material through which the rotor can pass after magnetization;
The conveying path of the heating section, the conveying path of the magnetizing section, and the path of the post-processing section are connected to form one straight path. Permanent magnet rotor manufacturing equipment.
前記永久磁石回転子を加熱して加熱後回転子を得る加熱工程と、
前記加熱後回転子に含まれる加熱後永久磁石を着磁して、着磁後永久磁石を含む着磁後回転子を得る着磁工程と、
前記着磁後回転子を軟磁性材からなる経路内を通過させる後処理工程と、
を備え、請求項1~4のいずれかに記載の永久磁石回転子の製造装置を用いて行う、永久磁石回転子の製造方法。 A method for manufacturing a permanent magnet rotor, which comprises heating and then magnetizing a permanent magnet rotor that has a rotating shaft in the center of an iron core and has pre-magnetized magnets on the iron core, the method comprising:
a heating step of heating the permanent magnet rotor to obtain a heated rotor;
a magnetizing step of magnetizing the heated permanent magnets included in the heated rotor to obtain a magnetized rotor including the magnetized permanent magnets;
a post-treatment step of passing the magnetized rotor through a path made of a soft magnetic material;
A method for manufacturing a permanent magnet rotor, comprising: using the permanent magnet rotor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記経路内にて前記着磁後回転子を冷却する、請求項5に記載の永久磁石回転子の製造方法。 In the post-treatment step,
The method for manufacturing a permanent magnet rotor according to claim 5 , wherein the rotor is cooled after being magnetized in the path.
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