WO2013108772A1 - 界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法 - Google Patents

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WO2013108772A1
WO2013108772A1 PCT/JP2013/050630 JP2013050630W WO2013108772A1 WO 2013108772 A1 WO2013108772 A1 WO 2013108772A1 JP 2013050630 W JP2013050630 W JP 2013050630W WO 2013108772 A1 WO2013108772 A1 WO 2013108772A1
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magnet body
magnet
thickness direction
cleaving
pair
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PCT/JP2013/050630
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French (fr)
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一宏 高市
西村　公男
渡辺　英樹
関川　岳
靖志 松下
晃久 堀
巧 大島
倫人 岸
国朋 石黒
泰久 小池
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日産自動車株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/02—Tearing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
    • H01F41/024—Manufacturing of magnetic circuits made from deformed sheets

Definitions

  • the present invention relates to a field pole magnet body manufacturing apparatus disposed in a rotor core of a rotating electrical machine and a manufacturing method thereof.
  • a field pole magnet body disposed on a rotor core of a rotating electrical machine a rectangular magnet body (hereinafter simply referred to as a magnet body) in plan view is divided into a plurality of magnet pieces, and the plurality of magnet pieces are bonded together.
  • a field pole magnet body formed by this method is known.
  • the field pole magnet body is formed of a plurality of magnet pieces, and the volume of each magnet piece is reduced to reduce eddy currents generated by fluctuations in the acting magnetic field. This suppresses the heat generation of the field pole magnet body caused by the eddy current, and prevents irreversible thermal demagnetization (see JP2009-148201A).
  • an upper die and a lower die having a notch extending in the magnet width direction which serves as a guide for cleaving, are provided in advance in a magnet body having approximately the same size and shape as the rotor slot, and having contact portions that contact the magnet body.
  • the magnet body is cleaved and divided by sandwiching the magnet body.
  • the cleaved section accuracy of the magnet pieces may be deteriorated due to deviation of the cleaved surface of the magnet piece from the planned cutting surface or due to a bifurcated abnormal crack. It is presumed that this occurs when the upper mold contact part (the part contacting the magnet body) hits the magnet body at the time of cleaving. As described above, as a factor that the upper mold contact portion comes into contact with the magnet body, foreign matter such as fine powder generated at the time of cleaving is caught between the lower mold contact section and the magnet body. When the body is cleaved, the magnet body comes into contact with the lower mold contact portion at one point away from the center in the width direction of the magnet body through a foreign object, and is thus supported in a floating state.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a field pole magnet body manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof suitable for improving the accuracy of the fractured section.
  • the manufacturing apparatus of the magnetic body for field poles in one embodiment cleaves a plate-shaped magnet body.
  • This manufacturing apparatus is provided with two clamping means that clamps both sides in the length direction of the magnet body from the thickness direction with respect to the planned cutting surface extending in the width direction of the magnet body.
  • the manufacturing apparatus includes a separation load applying unit that applies a separation load to the two holding units and cleaves the magnet so that the two holding units move in directions away from each other with the magnet body held therebetween. .
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a main part of a permanent magnet type electric motor to which a field pole magnet body manufactured by a field pole magnet body manufacturing apparatus according to the present embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the magnet body.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a field pole magnet body manufacturing apparatus according to a first example of the present embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the field pole magnet body manufacturing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the magnet body breaking device taken along line VV in FIG. 6 is a cross-sectional view of the magnet body breaking device taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a main part of a permanent magnet type electric motor to which a field pole magnet body manufactured by a field pole magnet body manufacturing apparatus according to the present embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the magnet body.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation from the initial state of the magnet body breaking device.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the magnet body cleaving device subsequent to FIG. 7.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the magnet body breaking device continued from FIG. 8.
  • FIG. 10 is a plan view and a side view for explaining the acting force acting on the magnet body at the time of cleaving.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the magnet body cleaving device subsequent to FIG. 9.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the magnet body cleaving device subsequent to FIG. 11.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a method for bonding magnet pieces.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a main part of a rotating electrical machine to which a magnet body manufactured by a field pole magnet body manufacturing apparatus according to the present embodiment is applied.
  • the rotating electrical machine A (hereinafter simply referred to as “rotating electrical machine”) includes an annular stator 10 that constitutes a part of a casing (not shown), and a columnar rotor 20 that is disposed coaxially with the stator 10.
  • the stator 10 includes a stator core 11 and a plurality of coils 12.
  • the plurality of coils 12 are accommodated in slots 13 formed at equal angular intervals on the same circumference around the axis O in the stator core 11.
  • the rotor 20 includes a rotor core 21, a rotating shaft 23 that rotates integrally with the rotor core 21, and a plurality of field pole magnet bodies 80.
  • the plurality of field pole magnet bodies 80 are accommodated in slots 22 formed at equal angular intervals on the same circumference around the axis O.
  • the field pole magnet body 80 accommodated in the slot 22 of the rotor 20 is obtained by adhering split sections of a plurality of magnet pieces 31 obtained by splitting the magnet body 30 with a resin 32. It is configured as an aggregate of magnet pieces 31 aligned in a row.
  • a resin 32 having a heat resistance of about 200 ° C. is used, and the adjacent magnet pieces 31 are electrically insulated from each other. For this reason, the eddy current generated by the fluctuation of the acting magnetic field is reduced by staying in the individual magnet pieces 31, the heat generation of the field pole magnet body 80 due to the eddy current is suppressed, and irreversible thermal demagnetization is prevented. To do.
  • a notch groove 33 in advance in a part (a cleaved planned surface 33 ⁇ / b> A) to be cleaved of the magnet body 30.
  • the notch groove 33 is provided on both surfaces or one surface in the thickness direction of the planned cutting surface 33A at predetermined intervals in the longitudinal direction of the magnet body 30 to be cut.
  • the magnet body 30 in which the notch groove 33 is formed will be described.
  • the cutout groove 33 provided in the magnet body 30 is not indispensable. If the cutout groove 33 can be cleaved without providing the cutout groove 33, the cutout groove 33 may not be provided. As the notch groove 33 is deeper from the surface and the sharpness of the tip of the notch groove 33 is sharper, the flatness of the cut section when cleaved as the magnet piece 31 is improved.
  • a method for forming the notch groove 33 As a method for forming the notch groove 33, a method of forming the magnet body 30 by a groove forming protrusion provided in the mold of the magnet body 30, a method of machining by a dicer, a method of laser beam irradiation, etc. There is.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a magnet body cleaving apparatus that is a field pole magnet body manufacturing apparatus according to an embodiment.
  • 4 is an enlarged side view of the magnet body cleaving device
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the magnet body cleaving device along line VV in FIG. 4
  • FIG. 6 is a magnet body cleaving along line VI-VI in FIG. It is sectional drawing of an apparatus.
  • the magnet body cleaving device 40 cleaves the magnet body 30 into a plurality of magnet pieces 31.
  • the magnet body cleaving device 40 includes a magnet body positioning device 41 that sequentially moves the magnet body 30 and sequentially positions the planned cutting surface 33A at the cleaving position. Further, the magnet body cleaving device 40 is arranged on both sides in the longitudinal direction of the magnet across the planned cutting surface 33A (that is, arranged on both sides across the notch groove 33), and sandwiches the magnet body 30 from both sides in the thickness direction.
  • the magnet body positioning device 41 supports the magnet body 30 on the support base 42, abuts against the rear end of the magnet body 30 in the feed direction, and sequentially presses the magnet body 30 to bring the planned cutting surface 33A to the cutting position.
  • a pusher 43 that sequentially positions and a holder 44 that holds the positioned magnet body 30 by pressing it gently onto a support base 42 are provided.
  • the pusher 43 includes a servo mechanism that pushes out the magnet body 30, and every time the cleaving operation is performed, the pusher 43 is equivalent to one pitch of the predetermined length set by the notch groove 33 (adjacent notch grooves 33 By repeating the pushing operation by the distance of (3), the cleaving planned surface 33A of the magnet body 30 is sequentially positioned at the cleaving position.
  • the holder 44 loosely contacts the upper surface of the magnet body 30 and applies braking to the magnet body 30 pushed out by the pusher 43, thereby suppressing the magnet body 30 from moving excessively.
  • the positioned magnet body 30 has a front end portion in the longitudinal direction protruding from the support base 42 by a predetermined length, and the planned cutting surface 33A of the front end portion is located at a preset cleaving position.
  • each of the pair of clamps 50, 50 includes a lower clamp piece 51 that contacts the lower surface of the magnet body 30, an upper clamp piece 52 that contacts the upper surface of the magnet body 30, and an upper and lower clamp piece 51. , 52 for urging the magnet body 30 in the contact direction / removal direction.
  • the pair of clamps 50 and 50 are respectively positioned in the longitudinal direction of the magnet body 30 by the clamp positioning means 70.
  • the upper and lower clamp pieces 51 and 52 are made of cast iron or steel having a higher Young's modulus than the magnet body 30.
  • the Young's modulus of the magnet body 30 is, for example, about 160 to 170 GPa
  • the Young's modulus of the upper and lower clamp pieces 51 and 52 formed of cast iron or steel is, for example, about 190 to 210 GPa.
  • the upper clamp pieces 52, 52 and the lower clamp pieces 51, 51 of the pair of clamps 50, 50 are opposed to each other on the side close to the magnet body 30 and are separated from each other as the magnet body 30 is separated from each other.
  • the inclined surfaces 51A and 52A are separated (see FIG. 7). That is, the upper clamp pieces 52, 52 of the pair of clamps 50, 50 are triangular gaps that are wide at the upper side away from the magnet body 30 and narrow at the lower side near the magnet body 30 due to the opposing inclined surfaces 52A. Is forming.
  • the lower clamp pieces 51, 51 of the pair of clamps 50, 50 are triangular gaps that are narrower in the upper part near the magnet body 30 and wider in the lower part away from the magnet body 30 due to the inclined surfaces 51A facing each other. Is forming.
  • the lower surface of the upper clamp piece 52 and the upper surface of the lower clamp piece 51 that are in contact with the magnet body 30 are predetermined regions adjacent to the cleaved planned surface 33A of the magnet body 30 in order to increase the contact surface pressure to the magnet body 30.
  • the region is raised to the magnet body 30 side, and the region away from the cleaving planned surface 33A is made to float from the magnet body 30.
  • an elastic body such as rubber that elastically contacts the magnet body 30 is disposed in the region floating from the magnet body 30.
  • the lower clamp piece 51 is formed of a rod-like member extending in the lateral direction (width direction of the magnet 30).
  • the lower clamp piece 51 is supported by a support piece 42A protruding forward from the support base 42 of the positioning device via a pair of elastic bodies 54, for example, springs and rubber, arranged below both ends thereof, and external force is applied. At the initial position where it does not act, its upper surface is brought into contact with the lower surface of the magnet body 30.
  • the lower clamp piece 51 is movable in the vertical direction by being supported by the elastic body 54.
  • the lower clamp piece 51 is also movable in the longitudinal direction of the magnet body 30 with the lower ends of both ends thereof supported by the pair of elastic bodies 54.
  • the upper clamp piece 52 is formed of a rod-like member extending in the lateral direction (width direction of the magnet 30) that can contact the upper surface of the magnet body 30.
  • an upper end of a pair of vertical members 52B is provided, which is arranged with the upper clamp piece 52 sandwiched from both longitudinal sides of the magnet body 30 and extends downward.
  • the pair of vertical members 52B extends downward from both longitudinal sides of the magnet body 30 with both end portions of the lower clamp piece 51 interposed therebetween, and is integrated at the lower end via the lower connecting member 52C.
  • a long hole 52D extending in the vertical direction is provided at a portion sandwiching the lower clamp piece 51 of the pair of vertical members 52B.
  • the lower clamp piece 51 is positioned in the width direction of the magnet body 30, and the vertical direction set by the long hole 52D is set. It is movable within a predetermined range.
  • An intermediate connecting member 52E that connects the pair of vertical members 52B is also disposed between the upper and lower clamp pieces 51, 52.
  • An elastic body 55 is disposed between the intermediate connecting member 52E and the lower clamp piece 51. The elastic body 55 is supported by the lower clamp piece 51 and elastically supports the upper clamp piece 52 via the intermediate connecting member 52E and the pair of vertical members 52B, and the lower surface of the upper clamp piece 52 is the upper surface of the magnet body 30. Position at the initial position away from
  • the actuator 53 includes a cylinder body and a rod that is expanded and contracted from the cylinder body, and is disposed between the lower clamp piece 51 and a lower connection member 52C that connects the pair of vertical members. And the actuator 53 is pressed in the direction which narrows the space
  • the actuator 53 is configured by a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder. When the actuator 53 is not operated, the upper clamp piece 52 is lifted by the elastic body 55 and is in an initial position separated from the upper surface of the magnet body 30.
  • the actuator 53 when the actuator 53 is actuated, the upper clamp piece 52 is pressed downward against the elastic body 55, is lowered from the initial position, is brought into contact with the upper surface of the magnet body 30, and is pressed downward. As a result, the magnet body 30 is sandwiched and clamped between the lower surface of the upper clamp piece 52 and the upper surface of the lower clamp piece 51.
  • the clamp positioning means 70 is disposed between the pair of clamps 50, 50 and urges each of the clamps 50 toward the stopper 71, and a stopper 71 that sets an initial position of each of the pair of clamps 50, 50.
  • Return means 72 such as a spring.
  • the stopper 71 has a base fixed to a support piece 42A that protrudes forward from the support base 42 of the positioning device 41, and a vertical member 52B of a pair of clamps 50 and 50 on both sides of a substantially central region in the thickness direction of the magnet body 30. It is arranged to be sandwiched between each other.
  • the stopper 71 sets the distance between the pair of clamps 50 and 50 and the position in the longitudinal direction thereof by bringing the side surfaces of the vertical member 52B into contact with each other.
  • the return means 72 has a central portion fixed to the stopper 71 from the outside of the longitudinal member 52B of the pair of clamps 50, 50, and brackets 73 extending on both sides in the longitudinal direction on the outside of the longitudinal member 52B of the pair of clamps 50, 50.
  • the return means 72 includes a return spring 74 disposed between the distal end portion of the bracket 73 and the vertical member 52B of the pair of clamps 50 and 50. The return spring 74 biases the vertical member 52B of each clamp 50 against the stopper 71 with the tip of the bracket 73 as a base, and positions each clamp 50 in the longitudinal direction.
  • the return spring 74 allows the clamps 50 to move apart from each other in the longitudinal direction when a biasing force that separates the pair of clamps 50 is applied by the wedge means 60 described later. Further, the return spring 74 operates to push back the clamps 50 so as to contact the stoppers 71 again when the urging force by the wedge means 60 is removed.
  • the wedge means 60 includes a pair of wedge members 61 disposed so as to face a triangular gap formed in the upper and lower portions by the upper and lower clamp pieces 51 and 52 of the pair of clamps 50 and 50, and the pair of wedge members 61 as a triangle. And an actuator 62 that pushes out toward the gap.
  • the wedge member 61 is formed so that both side surfaces are inclined surfaces, and is fitted into a triangular gap formed in the upper and lower portions of the pair of clamps 50, 50.
  • a pair of wedge members 61 are pushed out by an actuator 62 and fitted into a triangular gap formed in the upper and lower portions between the pair of clamps 50, 50, and the pair of clamps 50, 50 are separated from each other.
  • a tensile load is applied to the magnet body 30 sandwiched between the pair of clamps 50, 50, and the magnet body 30 is actuated so as to cleave the magnet body 30 at its planned cutting surface 33 ⁇ / b> A.
  • the actuator 62 a servo press, a mechanical press, a hydraulic press, or the like can be used.
  • the magnet body 30 is placed on the support base 42 of the magnet body positioning apparatus 41, and is loosely pressed and held on the support base 42 by the holder 44. Then, the pusher 44 ⁇ / b> A positions the first cleaving planned surface 33 ⁇ / b> A of the magnet body 30 so as to be positioned between the pair of clamps 50 and 50.
  • the positioned magnet body 30 is disposed so as to penetrate between the upper surface of the lower clamp piece 51 and the lower surface of the upper clamp piece 52 in each of the pair of clamps 50 and 50. That is, it arrange
  • the upper surface of the lower clamp piece 51 is in contact with the lower surface of the magnet body 30, and the lower surface of the upper clamp piece 52 faces the upper surface of the magnet body 30 with a gap.
  • the actuator 53 of the pair of clamps 50 and 50 is actuated to lower the vertical member 52B against the elastic body 55, and lower the connected upper clamp piece 52 from its initial position so that the upper surface of the magnet body 30 can be lowered. And press down.
  • the upper clamp piece 52 against the magnet body 30 By pressing the upper clamp piece 52 against the magnet body 30, the upper surface of the lower clamp piece 51 and the upper clamp piece 52 are clamped by sandwiching the magnet body 30 from above and below as shown in FIG.
  • the actuator 62 of the wedge means 60 is operated, the pair of upper and lower wedge members 61, 61 are pushed out, and both side surfaces formed by the inclined surfaces of the wedge members 61, 61 are paired with the pair of clamps 50. Are fitted into triangular gaps formed between the upper clamp pieces 52 and 52 and between the lower clamp pieces 51 and 51.
  • the wedge member 61 is pushed by the actuator 62, the inclined surfaces of the wedge member 61 and the inclined surfaces 51A and 52A constituting the triangular gap are engaged with each other with respect to the upper and lower clamp pieces 51 and 52. A load in a direction perpendicular to the inclined surfaces 51A and 52A is applied.
  • the load in the direction orthogonal to the inclined surfaces 51A and 52A is broken down into a component force in the thickness direction of the magnet body 30 and a component force in the longitudinal direction of the magnet body 30 and acts on the upper and lower clamp pieces 51 and 52.
  • the component force in the thickness direction of the magnet body 30 acts as a compressive load that compresses the magnet body 30 from the thickness direction by bringing the upper and lower clamp pieces 51 and 52 closer to each other.
  • the component force in the longitudinal direction of the magnet body 30 is transmitted from the upper and lower clamp pieces 51 and 52 of the pair of clamps 50 and 50 to the magnet body 30 by the compression load, and the magnet body 30 is longitudinally separated from the planned cutting surface 33A. Are biased in the direction of separating them from each other.
  • the magnet body 30 is compressed from the upper and lower surfaces by the upper and lower clamp pieces 51 and 52, thereby causing a thickness direction (Z in the region (hatching area in FIG. 8) in contact with the upper and lower clamp pieces 51 and 52 by the generated compressive stress. Direction) and attempts to expand in the surface direction (X, Y direction).
  • the Young's modulus E2 of the magnet body 30 is about 160 to 170 GPa, and the Young's modulus E1 of the upper and lower clamp pieces 51 and 52 formed of cast iron or steel is about 190 to 210 GPa. That is, the Young's modulus E1 of the upper and lower clamp pieces 51, 52 is larger than the Young's modulus E2 of the magnet body 30.
  • the upper and lower clamp pieces 51 and 52 are less likely to expand in the plane direction than the magnet body 30. For this reason, a frictional force is generated on the contact surfaces of the magnet body 30 due to the difference between the amount of expansion in the surface direction of the magnet body 30 and the amount of expansion in the surface direction of the upper and lower clamp pieces 51, 52.
  • the compression stress is applied in the direction (X, Y direction).
  • the pair of clamps 50 and 50 each including the upper and lower clamp pieces 51 and 52 that apply a compressive stress to the magnet body 30 are urged in a separating direction by the component force in the longitudinal direction of the magnet body 30. Then, the vertical member 52 ⁇ / b> B is moved away from the side surface of the stopper 71 of the clamp positioning means 70 and moved away from the return spring 74.
  • the magnet body 30 is in a state in which compressive stress is applied to both sides of the planned cutting surface 33A, with the planned cutting surface 33A being sandwiched between them. A tensile load that pulls in the separation direction is applied, and the material is cleaved by the cleaving planned surface 33A.
  • a cleaving method for cleaving the magnet body 30 by bending it from the planned cleaving surface 33A as in the conventional example.
  • a tensile stress acts on the folding peak side, while a compressive stress is generated on the folding valley side.
  • a fracture line is likely to be generated avoiding the local portion where the compressive stress acts greatly, and abnormal cracking occurs in which the fractured section of the cleaved magnet piece 31 deviates from the planned fracture surface 33A.
  • the abutting portion (the part that abuts on the magnet body 30) hits the magnet body 30 at the time of cleaving, and the split section of the magnet piece 31 is displaced from the cleaved planned surface 33A or abnormally cracks. There was also.
  • the pair of clamps 50 with the pair of clamps 50, 50 sandwiching both sides in the longitudinal direction of the cutting surface 33 ⁇ / b> A of the magnet body 30 from the thickness direction,
  • the 50 members are urged to move away from each other by the wedge means 60 and are cleaved by a tensile load. For this reason, since there is no portion to which compressive stress is applied in the planned cutting surface 33A, abnormal cracks caused by local application of compressive stress do not occur.
  • the structure is not cleaved by the compressive stress due to the upper mold, and therefore there is no portion to which the compressive stress due to the contact portion (the portion that contacts the magnet body 30) hits the magnet body 30. Therefore, no abnormal cracking occurs. Moreover, since the magnet body 30 is not bent at the time of the cleaving, the problem that the magnet body 30 or the magnet piece 31 is missing due to the jumping from the support portion of the magnet body 30 or the magnet piece 31 does not occur.
  • the surface direction of the magnet body 30 at the time of cleaving by the pair of clamps 50 that engage with the wedge means 60 on both sides of the cleaving surface 33A of the magnet body 30 Compressive stress is applied to the.
  • the compressive stress acting in the surface direction of the magnet body 30 cancels the tension in the surface direction generated in the magnet body 30 at the time of cleaving
  • the split section generated in the magnet body 30 at the time of cleaving is a pair of clamps 50. Propagation into the sandwiched area is prevented.
  • the split section can be generated by being propagated only to a limited area where no compressive load is applied between the areas sandwiched between the pair of clamps 50 and 50. As a result, it is possible to improve the position accuracy of the split section.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining conditions for making the compressive stress in the surface direction generated by the clamping force by the clamp 50 larger than the maximum tensile stress generated when the magnet body 30 is cleaved.
  • Fa separation load applied to the upper and lower clamp pieces 51, 52 by the wedge member (cleaving load)
  • W width of the magnet body 30
  • h thickness of the magnet body 30
  • Fb upper and lower by the wedge member and the clamp 50.
  • the thickness direction load (compressive load) of the magnet body 30 applied to the clamp pieces 51 and 52, and S the length of the pressing portion by the clamp 50 are used.
  • the maximum tensile stress ⁇ a in the plane direction of the magnet body 30 due to the cleaving load Fa at the time of cleaving can be obtained by the following equation.
  • ⁇ a Fa / h ⁇ W
  • the pressing force (compression force) Fb by the clamp 50 in which the compressive stress ⁇ b in the surface direction generated in the magnet body 30 by the clamping force becomes larger than the maximum tensile stress ⁇ a in the surface direction generated in the magnet body 30 is as follows. , Fb> [((S ⁇ W) / ( ⁇ ⁇ h ⁇ W))] ⁇ Fa That is, Fb> [S / ( ⁇ ⁇ h)] ⁇ Fa It can be asked.
  • the wedge member 61 is returned to the initial position by the actuator 62 as shown in FIG.
  • the operation of the actuator 53 of the pair of clamps 50 is released, and the upper clamp piece 52 is raised by the restoring force of the elastic body 55 and raised to the initial position to release the contact with the upper surface of the magnet body 30.
  • the clamp 50 to the magnet body 30 is released by the separation of the upper clamp piece 52 from the magnet body 30.
  • the tip magnet piece 31 cleaved from the magnet body 30 is gripped by the clamp 90A of the carry-out means 90 and conveyed to the next process by a conveyance means (not shown).
  • the magnet pieces 31 are arranged in the cleaving order in the next step, and are bonded and integrated through an adhesive.
  • the pusher 43 pushes out the magnet body 30 by one pitch, and the next cleaved surface 33A of the magnet body 30 is cleaved. Position to position.
  • the plurality of cleaved magnet pieces 31 are aligned on the reference jig 91 with an interval.
  • a resin serving as an adhesive 32 is supplied between the magnet pieces 31.
  • an epoxy thermosetting adhesive is used as the adhesive 32.
  • a spacer is blended in order to ensure the clearance between the split pieces.
  • glass beads are used as the spacer.
  • the supplied resin 32 is filled between the opposing split surfaces 31 ⁇ / b> A of the magnet piece 31.
  • the alignment jig 92 is pressed from both sides in the width direction of the permanent magnet 30 by a spring force (not shown), and the alignment jig 93 is also pressed from the thickness direction while being pressed against the reference jig 91 by the spring force.
  • the resin 32 is permeated into the entire area of the fractured surface facing each other, and the fractured surfaces of the magnet pieces 31 are separated from each other. They are bonded to each other by an adhesive 32.
  • the flatness of each split section can be increased, so that the split sections can accurately fit each other with their irregularities accurately matched.
  • the integrated field pole magnet body 80 can be obtained.
  • the split sections are bonded together by the resin 32, and the adjacent magnet pieces 31 are electrically insulated from each other. Therefore, when the rotor core 21 is assembled in the slot 22, eddy currents generated by fluctuations in the acting magnetic field are reduced in the individual magnet pieces 31, heat generation due to eddy currents is suppressed, and irreversible heat is generated. Prevent demagnetization.
  • the method mainly formed by the compression load by the wedge means 60 has been described.
  • a compressed region may be formed on both sides of the planned cutting surface 33A of the magnet body 30 by the clamping force of the pair of clamps 50, 50.
  • the wedge means 60 only needs to generate a tensile load that separates the pair of clamps 50, 50 in the longitudinal direction of the magnet body 30.
  • the field pole magnet body 80 for cleaving the plate-shaped magnet body 30 has a thickness direction on both sides in the length direction of the magnet body 30 with respect to the planned cutting surface 33A extending in the width direction of the magnet body 30.
  • a pair of clamps 50, 50 are provided as two clamping means for clamping between the two.
  • the manufacturing apparatus provides a separation load application unit that applies a separation load to the two clamping units and cleaves the magnet so that the two clamping units move in the direction of separating from each other with the magnet body 30 being clamped.
  • the wedge means 60 is provided. For this reason, since there is no portion to which compressive stress is applied on the planned cutting surface 33A, abnormal cracks caused by local application of compressive stress do not occur.
  • At least the contact surfaces of the pair of clamps 50, 50 as clamping means with respect to the magnet body 30 are made of a material higher than the Young's modulus of the magnet body 30.
  • the clamp 50 is used as a clamping means whose contact surface is made of a material higher than the Young's modulus of the magnet body 30 and is pulled in a state where a compressive load is applied in the thickness direction of the magnet body 30.
  • the compressive stress acting in the surface direction of the magnet body 30 cancels the tension in the surface direction generated in the magnet body 30 at the time of cleaving, and the split section generated in the magnet body 30 at the time of cleaving has a pair of clamps 50, Propagation into the region sandwiched by 50 can be prevented.
  • the split section can be generated by being propagated only to a limited area where no compressive load is applied between the areas sandwiched between the pair of clamps 50 and 50. As a result, it is possible to improve the position accuracy of the split section.
  • (C) The upper clamp pieces 52 and 52 and the lower clamp pieces that are in contact with both surfaces of the magnet body 30 in the thickness direction of the pair of clamps 50 and 50 arranged on both sides in the length direction of the magnet body 30 with the planned cutting surface 33A interposed therebetween.
  • 51 and 51 are provided with inclined surfaces 51A and 52A that are separated from each other toward the outer side in the thickness direction of the magnet body 30, respectively.
  • the wedge means 60 as the separation load applying means includes two wedge means 61 from the outside of the magnet body 30 in the thickness direction of the magnet body 30 with respect to the wedge member 61 provided with surfaces facing the inclined surfaces 51A and 52A of the respective clamp means.
  • the actuator 62 for example, the magnet body 30 can be cleaved by the pushing operation of the wedge member 61 directly connected to the press, and the cycle time of cleaving work can be shortened.

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Abstract

　板状の磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置は、磁石体の幅方向に延びる割断予定面に対して、磁石体の長さ方向両側を厚み方向から挟んで挟持する二つの挟持手段としての一対のクランプと、二つの挟持手段が磁石体を挟持した状態で互いに離間する方向に移動するよう二つの挟持手段に対して離間荷重を付与して、磁石を割断する離間荷重付与手段としての楔手段と、を備える。

Description

界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法
　本発明は、回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法に関する。
　従来から回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体として、平面視矩形の磁石体（以下、単に磁石体）を割断分割して複数の磁石片とし、複数の磁石片同士を接着することによって形成した界磁極用磁石体が知られている。このように、界磁極用磁石体を複数の磁石片で形成して、個々の磁石片の体積を小さくすることにより、作用する磁界の変動により発生する渦電流を低減させるようにしている。これにより、渦電流に伴う界磁極用磁石体の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止するようにしている（ＪＰ２００９－１４２０８１Ａ参照）。
　ＪＰ２００９－１４２０８１Ａでは、ロータスロットと略同寸法および同形状の磁石体に予め割断の目安となる磁石幅方向に延びる切り欠きを設け、磁石体に当接する当接部を有する上型と下型とで磁石体を挟み込むことによって、磁石体を割断分割している。
　ところで、磁石体を磁石片に割断した場合に、磁石片の割断面が割断予定面からずれたり、二叉状となる異常割れにより、割断面精度が悪化する場合がある。これは、割断時に上型の当接部（磁石体に当接する部位）が磁石体に片当りして生ずるものと推定される。このように、上型の当接部が磁石体に片当りする要因としては、下型の当接部と磁石体との間に、割断時に生ずる微粉末などの異物が噛み込まれて、磁石体の割断時に磁石体が、下型の当接部と磁石体の幅方向中央から離れた一点で異物を介して当接することにより、浮いた状態で支持されることにより生ずる。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、割断面精度の向上に好適な界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
　一実施形態における界磁極用磁石体の製造装置は、板状の磁石体を割断する。この製造装置は、磁石体の幅方向に延びる割断予定面に対して磁石体の長さ方向両側を厚み方向から挟んで挟持する二つの挟持手段を備える。加えて、製造装置は、二つの挟持手段が磁石体を挟持した状態で互いに離間する方向に移動するよう二つの挟持手段に対して離間荷重を付与して磁石を割断する離間荷重付与手段を備える。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、本実施形態における界磁極用磁石体の製造装置によって製造された界磁極用磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の構成を示す概略構成図である。 図２は、磁石体の構成を示す構成図である。 図３は、本実施形態の第１実施例における界磁極用磁石体の製造装置の概略構成図である。 図４は、図３に示す界磁極用磁石体の製造装置の要部拡大図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線による磁石体割断装置の断面図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線による磁石体割断装置の断面図である。 図７は、磁石体割断装置の初期状態からの作動を説明する説明図である。 図８は、図７に続く磁石体割断装置の作動を説明する説明図である。 図９は、図８に続く磁石体割断装置の作動を説明する説明図である。 図１０は、割断時に磁石体に作用する作用力を説明する平面図及び側面図である。 図１１は、図９に続く磁石体割断装置の作動を説明する説明図である。 図１２は、図１１に続く磁石体割断装置の作動を説明する説明図である。 図１３は、磁石片の接着方法を示す説明図である。
　先ず、回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体について説明する。
　図１は、本実施形態における界磁極用磁石体の製造装置によって製造された磁石体を適用した回転電機の主要部の構成を示す概略構成図である。図１において、左側の図は、回転電機の断面図であり、右側の図は、側面図である。回転電機Ａ（以下、単に「回転電機」という）は、図示しないケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、このステータ１０と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とを備える。
　ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とを備える。複数のコイル１２は、ステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット１３に収設される。
　ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１と一体的に回転する回転軸２３と、複数の界磁極用磁石体８０とを備える。複数の界磁極用磁石体８０は、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット２２に収設される。
　ロータ２０のスロット２２に収設される界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、磁石体３０を割断分割した複数の磁石片３１の割断面同士を樹脂３２により接着することによって、一列に整列した磁石片３１の集合体として構成される。樹脂３２は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものが使用され、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁する。このため、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることにより低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。
　磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するために、磁石体３０の割断しようとする部位（割断予定面３３Ａ）に、予め切り欠き溝３３を形成することが有効である。切り欠き溝３３は、磁石体３０の割断しようとする長手方向で所定間隔毎に、割断予定面３３Ａの厚み方向の両面若しくは片面に設けられる。以下では、切り欠き溝３３が形成されている磁石体３０について説明する。しかし、この磁石体３０に設ける切り欠き溝３３は必要不可欠なものではなく、切り欠き溝３３を設けなくとも割断できる場合には、切り欠き溝３３を設けないようにしてもよい。切り欠き溝３３は、表面からの深さが深いほど、また、切り欠き溝３３の先端の尖りが鋭いほど、磁石片３１として割断した場合の割断面の平面度が向上する。
　切り欠き溝３３の形成方法としては、磁石体３０の成形型に設けた溝形成用の突条により磁石体３０の成形工程で設ける方法、ダイサー等の機械加工による方法、レーザビーム照射による方法等がある。
　以下、回転電機Ａに用いる界磁極用磁石体８０の製造装置およびその製造方法の一実施形態について説明する。
　図３は、一実施形態における界磁極用磁石体の製造装置である磁石体割断装置の概略構成図である。また、図４は、磁石体割断装置の拡大側面図、図５は、図４のＶ－Ｖ線による磁石体割断装置の断面図、図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線による磁石体割断装置の断面図である。
　磁石体割断装置４０は、磁石体３０を複数の磁石片３１に割断する。この磁石体割断装置４０は、磁石体３０を順次移動させてその割断予定面３３Ａを割断位置に順次位置決めする磁石体位置決め装置４１を備える。また、磁石体割断装置４０は、割断予定面３３Ａを挟んで磁石の長手方向両側に配置されて（すなわち切り欠き溝３３を挟んで両側に配置されて）、磁石体３０を厚み方向両側から挟んで磁石体３０に圧縮応力を付与する一対のクランプ５０、５０と、一対のクランプ５０、５０のそれぞれを互いに離間する方向に移動させて、磁石体３０を割断予定面３３Ａで割断する一対の楔（くさび）手段６０と、を備える。
　磁石体位置決め装置４１は、支持台４２上に磁石体３０を支持すると共に、磁石体３０の送り方向の後端に当接して磁石体３０を順次押圧してその割断予定面３３Ａを割断位置に順次位置決めするプッシャ４３と、位置決めされた磁石体３０を支持台４２上に緩く押付けて保持するホルダー４４と、を備える。
　プッシャ４３は、磁石体３０を押出すサーボ機構を備え、割断動作が実行される毎に、磁石体３０を切り欠き溝３３により設定された所定長さの１ピッチ分（隣り合う切り欠き溝３３の距離分）だけ押出す動作を繰返すことにより、磁石体３０の割断予定面３３Ａを割断位置に順次位置決めする。
　ホルダー４４は、磁石体３０の上面に緩く接触して、プッシャ４３により押出される磁石体３０に制動を加えて、磁石体３０が過度に移動することを抑制する。位置決めされた磁石体３０は、長手方向の先端部分が支持台４２上から所定長さだけ突出し、先端部分の割断予定面３３Ａが予め設定した割断位置に位置している。
　一対のクランプ５０、５０はそれぞれ、図４，５に示すように、磁石体３０の下面に接触する下部クランプ片５１と、磁石体３０の上面に接触する上部クランプ片５２と、上下クランプ片５１，５２を磁石体３０に接触方向・離脱方向に付勢するアクチュエータ５３と、を備える。一対のクランプ５０、５０は、クランプ位置決め手段７０により磁石体３０の長手方向に夫々位置決めされている。
　上下クランプ片５１，５２は、磁石体３０よりヤング率の高い鋳鉄や鋼材で形成される。なお、磁石体３０のヤング率は、例えば、約１６０～１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成される上下クランプ片５１，５２のヤング率は、例えば、約１９０～２１０ＧＰａである。
　一対のクランプ５０、５０の各上部クランプ片５２、５２同士及び各下部クランプ片５１、５１同士は、それぞれ対向する面を、磁石体３０に近い側で互いに接近させ、磁石体３０より離れるにつれて互いに離した、傾斜面５１Ａ，５２Ａを有している（図７参照）。即ち、一対のクランプ５０、５０の各上部クランプ片５２、５２同士はそれぞれ、対向する傾斜面５２Ａ同士により、磁石体３０から離れる上方で広く、磁石体３０に近い下方で狭い、三角状の隙間を形成している。また、一対のクランプ５０、５０の各下部クランプ片５１、５１同士はそれぞれ、対向する傾斜面５１Ａ同士により、磁石体３０に近い上方で狭く、磁石体３０から離れる下方で広い、三角状の隙間を形成している。また、磁石体３０に接触する上部クランプ片５２の下面及び下部クランプ片５１の上面は、磁石体３０への接触面圧を高めるために、磁石体３０の割断予定面３３Ａに隣接する所定領域で磁石体３０側へ隆起させ、割断予定面３３Ａから離れた領域は磁石体３０から浮かせるようにしている。磁石体３０から浮かせた領域には、例えば、磁石体３０に弾接するゴム等の弾性体を配置する。
　下部クランプ片５１は、横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成されている。下部クランプ片５１は、その両端部の下方に配置した一対の弾性体５４、例えば、ばねやゴムを介して、位置決め装置の支持台４２より前方に突出された支持片４２Ａに支持され、外力が作用しない初期位置では、その上面を磁石体３０の下面に接触させるようにしている。下部クランプ片５１は、弾性体５４により支持されることにより、上下方向に移動可能となっている。また、下部クランプ片５１は、その両端部の下方が一対の弾性体５４に支持されて、磁石体３０の長手方向にも移動可能である。
　上部クランプ片５２は、磁石体３０の上面に接触可能な横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成されている。上部クランプ片５２の両端には、夫々、磁石体３０の長手方向両側から上部クランプ片５２を挟んで配置され、下方向に延びる一対の縦部材５２Ｂの上端を連結して備える。一対の縦部材５２Ｂは、同様に、磁石体３０の長手方向両側から下部クランプ片５１の両端部を挟んで下方に延び、下端において下連結部材５２Ｃを介して一体化されている。一対の縦部材５２Ｂの下部クランプ片５１を挟む部位には、上下方向に延びる長孔５２Ｄを設けている。そして、下部クランプ片５１を貫通させたピン５１Ｂの両端をこの長孔５２Ｄ内に位置させることにより、下部クランプ片５１を磁石体３０幅方向に位置決めすると共に、長孔５２Ｄで設定する上下方向の所定範囲内で移動可能にしている。また、一対の縦部材５２Ｂ同士を連結する中間連結部材５２Ｅが、上下クランプ片５１，５２同士の間にも配置されている。この中間連結部材５２Ｅと下部クランプ片５１との間には、弾性体５５が配置されている。この弾性体５５は、下部クランプ片５１に支持されて、中間連結部材５２Ｅ及び一対の縦部材５２Ｂを介して上部クランプ片５２を弾性支持して、上部クランプ片５２の下面が磁石体３０の上面から離れる初期位置に位置決めする。
　アクチュエータ５３は、シリンダ体とシリンダ体から伸縮されるロッドを備え、下部クランプ片５１と一対の縦部材を連結する下部連結部材５２Ｃとの間に配置されている。そして、アクチュエータ５３は、伸長時に、下部連結部材５２Ｃと下部クランプ片５１との間隔を拡げることにより、上下クランプ片５１，５２同士の間隔を狭める方向に押圧する。アクチュエータ５３は、油圧シリンダ若しくは空圧シリンダで構成される。そして、アクチュエータ５３を作動させていない場合には、上部クランプ片５２は、弾性体５５により浮き上がって、磁石体３０の上面から離された初期位置にある。また、アクチュエータ５３を作動させると、上部クランプ片５２を弾性体５５に抗して下方に押圧して、初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。結果として、この上部クランプ片５２の下面と下部クランプ片５１の上面とで磁石体３０を挟み込みクランプする。
　クランプ位置決め手段７０は、一対のクランプ５０、５０の間に配置されて、一対のクランプ５０、５０の夫々の初期位置を設定するストッパ７１と、夫々のクランプ５０をストッパ７１に向けて付勢するばね等の戻し手段７２と、を備える。ストッパ７１は、位置決め装置４１の支持台４２より前方に突出された支持片４２Ａに基部が固定され、磁石体３０の厚み方向の略中央領域の両側において、一対のクランプ５０、５０の縦部材５２Ｂ同士に挟まれるように配置されている。ストッパ７１は、縦部材５２Ｂの夫々の側面を当接させることによって、一対のクランプ５０、５０の隔間及びその長手方向の位置を設定する。
　戻し手段７２は、その中央部が一対のクランプ５０、５０の縦部材５２Ｂの外側からストッパ７１に固定され、一対のクランプ５０、５０の縦部材５２Ｂの外側において長手方向の両側に延びるブラケット７３を備える。戻し手段７２は、ブラケット７３の先端部と一対のクランプ５０、５０の縦部材５２Ｂとの間に配置した戻しばね７４を備える。戻しばね７４は、ブラケット７３の先端を基部として、各クランプ５０の縦部材５２Ｂをストッパ７１に押し付けるよう付勢して、各クランプ５０を長手方向に位置決めする。また、戻しばね７４は、後述する楔手段６０により一対のクランプ５０、５０に互いに離間する付勢力が作用した場合には、各クランプ５０が長手方向に互いに離間する移動を許容する。また、戻しばね７４は、楔手段６０による付勢力が取り除かれた時点で、再び各クランプ５０をストッパ７１に当接するよう押し戻すよう作動する。
　楔手段６０は、一対のクランプ５０、５０それぞれの上下クランプ片５１，５２により上下部分に形成する三角状の隙間に対向させて配置した一対の楔部材６１と、この一対の楔部材６１を三角状の隙間に向かって押出すアクチュエータ６２とを備える。楔部材６１は、両側面が傾斜面に形成されて、一対のクランプ５０、５０の上下部分に形成した三角状の隙間に嵌合するように形成されている。この楔手段６０は、一対の楔部材６１をアクチュエータ６２により押出して一対のクランプ５０、５０間の上下部分に形成した三角状の隙間に嵌合させ、一対のクランプ５０、５０同士を互いに離間する方向に移動させるよう作動する。一対のクランプ５０、５０同士が離間されると、一対のクランプ５０、５０で挟持している磁石体３０に対して引張荷重を作用させ、磁石体３０をその割断予定面３３Ａで割断するよう作動する。アクチュエータ６２としては、サーボプレス、機械プレス、油圧プレス等を使用することができる。
　上述した構成の磁石体割断装置４０では、磁石体位置決め装置４１の支持台４２上に磁石体３０が載置され、ホルダー４４により支持台４２上に緩く押付けて保持される。そして、プッシャ４４Ａにより磁石体３０の最初の割断予定面３３Ａが、一対のクランプ５０、５０間に位置するように、位置決めされる。
　位置決めされた磁石体３０は、一対のクランプ５０、５０それぞれにおける下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２の下面との間を貫通させて配置される。即ち、切り欠き溝３３で形成する割断予定面３３Ａを挟んでその両側に、一対のクランプ５０、５０が存在するように配置される。そして、磁石体３０の下面には、下部クランプ片５１の上面が接触し、磁石体３０の上面には上部クランプ片５２の下面が隙間をもって臨んでいる状態となる。
　次いで、一対のクランプ５０、５０のアクチュエータ５３が作動され、縦部材５２Ｂを弾性体５５に抗して下降させ、連結している上部クランプ片５２をその初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。この上部クランプ片５２の磁石体３０への押付けにより、下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２とで、図７に示すように、磁石体３０を上下面から挟み込みクランプする。
　次いで、図８に示すように、楔手段６０のアクチュエータ６２が作動され、上下一対の楔部材６１、６１が押出され、楔部材６１、６１の傾斜面で形成した両側面を、一対のクランプ５０の各上部クランプ片５２、５２間及び各下部クランプ片５１、５１間に形成した三角状の隙間に嵌合させる。そして、アクチュエータ６２による楔部材６１の押込みにより、楔部材６１の傾斜面と三角状の隙間を構成する傾斜面５１Ａ，５２Ａとの傾斜面同士の係合により、上下クランプ片５１，５２に対して当該傾斜面５１Ａ，５２Ａに直交する方向の荷重を加える。この傾斜面５１Ａ，５２Ａに直交する方向の荷重は、磁石体３０厚み方向の分力と磁石体３０長手方向の分力とに分解されて、上下クランプ片５１，５２に作用する。磁石体３０厚み方向の分力は、上下クランプ片５１，５２同士を接近させて磁石体３０を厚み方向から圧縮する圧縮荷重として作用する。また、磁石体３０長手方向の分力は、一対のクランプ５０、５０の各上下クランプ片５１，５２から上記圧縮荷重により磁石体３０に伝達されて、磁石体３０を割断予定面３３Ａから長手方向に互いに離間させる方向に付勢する。上記の作動により、図８に示すハッチング領域には、磁石体３０の厚み方向の圧縮荷重と、左右のハッチング領域を互いに離間させる引張り荷重と、が同時に加わることとなる。
　磁石体３０は、上下クランプ片５１，５２により上下両面から圧縮されることにより、上下クランプ片５１，５２と接触する領域（図８中のハッチング領域）において、発生する圧縮応力により厚み方向（Ｚ方向）に収縮されると共に、面方向（Ｘ，Ｙ方向）に拡がろうとする。そして、磁石体３０のヤング率Ｅ２は約１６０～１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成する上下クランプ片５１，５２のヤング率Ｅ１は約１９０～２１０ＧＰａである。即ち、上下クランプ片５１，５２のヤング率Ｅ１は、磁石体３０のヤング率Ｅ２より大きい。この磁石体３０と上下クランプ片５１，５２とを構成する材料のヤング率の違いにより、上下クランプ片５１，５２は、磁石体３０よりも面方向に拡がり難い。このため、磁石体３０の面方向の拡がり量と上下クランプ片５１，５２の面方向の拡がり量との違いにより両者の接触面に摩擦力が発生し、磁石体３０のハッチングした領域において、面方向（Ｘ，Ｙ方向）に圧縮応力が加わった状態となる。
　上記のように、磁石体３０に圧縮応力を加えた上下クランプ片５１，５２をそれぞれ備える一対のクランプ５０、５０は、磁石体３０長手方向の分力により、離間する方向に付勢される。そして、その縦部材５２Ｂをクランプ位置決め手段７０のストッパ７１の側面から離間させて、戻しばね７４に抗して互いに離れる方向に移動させる。この一対のクランプ５０、５０の離反方向への移動により、図９に示すように、磁石体３０は、割断予定面３３Ａの両側に圧縮応力を加えた状態で、割断予定面３３Ａを挟んで互いに離反方向に引張る引張荷重が付与されて、割断予定面３３Ａで割断される。
　ところで、磁石体３０を割断する方法として、従来例のように、磁石体３０を割断予定面３３Ａから折曲げて割断する割断方法がある。この割断方法では、磁石体３０の折曲げ時に、折曲げの山側に引張り応力が作用する一方、折曲げの谷側に圧縮応力が発生する。この圧縮応力が作用する谷側では、圧縮応力が大きく作用する局部を避けて破断線が発生しやすく、割断された磁石片３１の割断面が割断予定面３３Ａからずれてしまう異常割れが発生するという問題があった。また、割断時に当接部（磁石体３０に当接する部位）が磁石体３０に片当りして磁石片３１の割断面が割断予定面３３Ａからずれたり、二叉状となる異常割れするという問題もあった。
　しかしながら、本実施例の磁石体割断装置４０においては、磁石体３０の割断予定面３３Ａの磁石体３０長手方向両側を一対のクランプ５０、５０により厚み方向から挟持した状態で、一対のクランプ５０、５０同士を楔手段６０により互いに離間する方向に移動するよう付勢して、引張り荷重により割断させるようにしている。このため、割断予定面３３Ａには、圧縮応力が加わる部分がないため、圧縮応力が局所的に作用することに起因する異常割れが発生しない。また、従来例のように、上型による圧縮応力で割断する構造では無いため、当接部（磁石体３０に当接する部位）が磁石体３０に片当りすることによる圧縮応力がかかる部分がないため、異常割れが発生しない。しかも、割断時に磁石体３０を折曲げることがないため、磁石体３０や磁石片３１の支持部分からの跳ね上がりにより磁石体３０や磁石片３１が欠けるという問題も生じない。
　また、本実施例の磁石体割断装置４０においては、磁石体３０の割断予定面３３Ａを挟んでその両側において、楔手段６０に係合する一対のクランプ５０により、割断時に磁石体３０の面方向に圧縮応力が加わるようにしている。このため、磁石体３０の面方向に作用している圧縮応力によって、割断時に磁石体３０に発生する面方向の張力を打ち消して、割断時に磁石体３０に発生する割断面が一対のクランプ５０で挟持している領域内へ伝播することを防止する。言い換えれば、割断面を一対のクランプ５０、５０で挟持している領域同士の間の圧縮荷重のかからない制限された領域にのみ伝播させて発生させることができる。結果として、割断面の位置精度を向上させることができる。
　図１０は、クランプ５０によるクランプ力によって発生する面方向の圧縮応力を、磁石体３０の割断時に生ずる最大引張応力より大きくするための条件を説明する説明図である。図１０において、Ｆａ：楔部材で上下クランプ片５１，５２に加える引き離し荷重（割断荷重）、Ｗ：磁石体３０の幅、ｈ：磁石体３０の厚さ、Ｆｂ：楔部材及びクランプ５０により上下クランプ片５１，５２に加える磁石体３０の厚み方向荷重（圧縮荷重）、Ｓ：クランプ５０による加圧部長さ、とする。割断時の割断荷重Ｆａによる磁石体３０の面方向の最大引張り応力σａは、次式で求めることができる。
　σａ＝Ｆａ／ｈ×Ｗ
　また、μ：クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数とすると、クランプ力及び楔部材による圧縮荷重Ｆｂによって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂは、次式で求めることができる。
　σｂ＝（μ×Ｆｂ）／（Ｗ×Ｓ）
　磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａとクランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂとが、下記の関係となる場合、磁石体３０の面方向に圧縮応力によって割断時に磁石体３０に発生する面方向の引張り応力を打ち消すことができる。
　σｂ＞σａ
　そして、割断時に磁石体３０に発生する割断面が、クランプ５０による圧縮応力を加えている領域内に侵入することを抑制し、磁石体３０に発生する割断面を一対のクランプ５０間の範囲内に制限することができる。上記クランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂが磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａより大きくなる、クランプ５０による加圧力（圧縮力）Ｆｂは、下記のように、
　Ｆｂ＞［（Ｓ×Ｗ）／（μ×ｈ×Ｗ）)］×Ｆａ
即ち、
　Ｆｂ＞［Ｓ／（μ×ｈ）］×Ｆａ
と求めることができる。
　ここで、
　クランプ５０による加圧部長さＳ：１ｍｍ、
　クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数μ：０．１、
　磁石体３０の厚さｈ：４ｍｍ、
と仮定すると、クランプ５０及び楔による圧縮荷重Ｆｂは、下記のように、
　Ｆｂ＞{０．００１／（０．１×０．００４）}×Ｆａ＝２．５×Ｆａ
と求めることができる。
　割断後に、図１１に示すように、楔部材６１がアクチュエータ６２により初期位置に戻される。同時に、一対のクランプ５０のアクチュエータ５３の作動が解除され、上部クランプ片５２を弾性体５５の復元力により上昇させ、初期位置に上昇させて磁石体３０の上面への接触を解除する。この上部クランプ片５２の磁石体３０からの離脱により、磁石体３０へのクランプ５０が解除される。磁石体３０から割断された先端の磁石片３１は、図１２に示すように、搬出手段９０のクランプ９０Ａにより把持されて、図示しない搬送手段により次工程に搬送される。磁石片３１は、後述するように、次工程において割断順に整列されて、接着剤を介して接着されて一体化される。
　次いで、位置決め装置４１のホルダー４４による接触により磁石体３０に制動力が加えられた状態において、プッシャ４３により磁石体３０を１ピッチ分だけ押出し、磁石体３０の次の割断予定面３３Ａを、割断位置に位置決めする。
　そして、前記したと同様に、一対のクランプ５０により磁石体３０をクランプし、楔手段６０により磁石体３０を割断し、位置決め装置４１により磁石体３０を１ピッチ分だけ移動させる動作が繰返される。
　次工程においては、図１３に示すように、割断された複数の磁石片３１を基準治具９１上に間隔を開けて整列させる。次いで、磁石片３１間に接着剤３２となる樹脂を供給する。この接着剤３２は、例えば、エポキシ系の熱硬化型の接着剤を用いる。接着剤３２には、割断片間のクリアランスを確保するため、スペーサを配合する。また、スペーサとしては、例えば、ガラスビーズを用いる。供給された樹脂３２は、磁石片３１の対向する割断面３１Ａ間に充填される。次いで、永久磁石３０の幅方向の両側から整列治具９２を図示しないばね力で押し当てると共に、厚み方向からも整列治具９３をばね力により基準治具９１に押し付けた状態で整列させる。次いで、永久磁石３０の長手方向からばね力で付勢された整列治具９４で加圧することにより、樹脂３２が対面する割断面の全領域に浸透されて、各磁石片３１の割断面同士が接着剤３２により互いに接着される。しかも、上記したように、各割断面の平面度を高くすることができるため、割断面同士が互いの凹凸を正確に合致させて互いに精度よく嵌合させることができる。
　以上により、一体化された界磁極用磁石体８０を得ることができる。この界磁極用磁石体８０は、割断面同士が樹脂３２により接着されており、隣接する磁石片３１同士は、電気的に絶縁される。従って、ロータコア２１のスロット２２へ組付けての使用時に、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めて低減させ、渦電流に伴う発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。
　なお、上記実施形態において、磁石体３０の割断予定面３３Ａの両側に圧縮された領域を形成する方法として、主に楔手段６０による圧縮荷重により形成するものについて説明した。しかし、一対のクランプ５０、５０によるクランプ力により磁石体３０の割断予定面３３Ａの両側に圧縮された領域を形成するものであってもよい。この場合には、楔手段６０は、一対のクランプ５０、５０を磁石体３０の長手方向に離間させる引張り荷重を発生させるのみでよい。また、楔部材６１と一対のクランプ５０、５０の上下クランプ片５１，５２とに設ける傾斜面５１Ａ，５２Ａの角度を適宜選定することにより、楔手段６０による磁石体３０厚み方向の圧縮荷重と一対のクランプ５０、５０による圧縮荷重との割合を適宜変更することができる。
　本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
　（ア）板状の磁石体３０を割断する界磁極用磁石体８０の製造装置は、磁石体３０の幅方向に延びる割断予定面３３Ａに対して、磁石体３０の長さ方向両側を厚み方向から挟んで挟持する二つの挟持手段としての一対のクランプ５０、５０を備える。また、製造装置は、二つの挟持手段が磁石体３０を挟持した状態で互いに離間する方向に移動するよう、二つの挟持手段に対して離間荷重を付与して磁石を割断する離間荷重付与手段としての楔手段６０を備える。このため、割断予定面３３Ａには圧縮応力が加わる部分がないため、圧縮応力が局所的に作用することに起因する異常割れが発生しない。また、従来例のように、上型による圧縮応力で割断する構造では無いため、当接部（磁石体３０に当接する部位）が磁石体３０に片当りすることによる異常割れが発生しない。しかも、割断時に磁石体３０を折曲げることがないため、磁石体３０や磁石片３１の支持部分からの跳ね上がりにより磁石体３０や磁石片３１が欠けるという問題も生じない。結果として、割断面精度を向上させることができる。
　（イ）挟持手段としての一対のクランプ５０、５０の少なくとも磁石体３０に対する当接面は、前記磁石体３０のヤング率よりも高い材質で形成されている。即ち、当接面が磁石体３０のヤング率よりも高い材質で形成された挟持手段としてのクランプ５０によって、磁石体３０の厚み方向に圧縮荷重をかけた状態で引っ張る。このため、磁石体３０の面方向に作用している圧縮応力によって、割断時に磁石体３０に発生する面方向の張力を打ち消して、割断時に磁石体３０に発生する割断面が一対のクランプ５０、５０で挟持している領域内へ伝播することを防止できる。言い換えれば、割断面を一対のクランプ５０、５０で挟持している領域同士の間の圧縮荷重のかからない制限された領域にのみ伝播させて発生させることができる。結果として、割断面の位置精度を向上させることができる。
　（ウ）割断予定面３３Ａを挟んで磁石体３０の長さ方向の両側に配列した一対のクランプ５０、５０の、磁石体３０厚み方向の両面に接触する上部クランプ片５２、５２及び下部クランプ片５１、５１の対向する側面には、磁石体３０厚み方向外側に向かうに連れて互いに離間する傾斜面５１Ａ，５２Ａを備える。また、離間荷重付与手段としての楔手段６０は、各挟持手段の前記傾斜面５１Ａ，５２Ａに対向する面を備えた楔部材６１を、挟持手段よりも磁石体３０厚み方向外側から二つの挟持手段の傾斜面５１Ａ，５２Ａ間に挿入して押圧することにより、離間荷重を付与するようにしている。このため、アクチュエータ６２として、例えば、プレスに直結した楔部材６１の押出し動作で磁石体３０を割断でき、割断作業のサイクルタイムを短縮することができる。
　本願は、２０１２年１月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－００５９６５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　板状の磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置であって、
    　前記磁石体の幅方向に延びる割断予定面に対して磁石体の長さ方向両側を、磁石体の厚み方向から挟んで挟持する二つの挟持手段と、
    　前記二つの挟持手段が磁石体を挟持した状態で互いに離間する方向に移動するよう前記二つの挟持手段に離間荷重を付与して磁石を割断する離間荷重付与手段と、を備える界磁極用磁石体の製造装置。
  2. 　前記挟持手段の少なくとも前記磁石体に対する当接面は、前記磁石体のヤング率よりも高い材質で形成されている請求項１に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
  3. 　前記割断予定面を挟んで磁石体の長さ方向の両側に配列した二つの挟持手段の、磁石体厚み方向の両面に接触する部材の対向する側面には、磁石体厚み方向外側に向かうに連れて互いに離間する傾斜面を有し、
    　前記離間荷重付与手段は、各挟持手段の前記傾斜面に対向する面を備えた楔部材を、前記挟持手段よりも磁石体厚み方向外側から前記二つの挟持手段の傾斜面間に挿入して押圧することにより、前記離間荷重を付与する請求項１または請求項２に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
  4. 　板状の磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造方法であって、
    　前記磁石体の幅方向に延びる割断予定面に対して磁石体の長さ方向両側を、二つの挟持手段により厚み方向から挟んで挟持し、
    　前記磁石体を挟持した状態の二つの挟持手段に対して離間荷重付与手段により離間荷重を付与して互いに離間する方向に移動させて、磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造方法。
  5. 　前記割断予定面を挟んで磁石体の長さ方向の両側に配列した二つの挟持手段の、磁石体厚み方向の両面に接触する部材の対向する側面には、磁石体厚み方向外側に向かうに連れて互いに離間する傾斜面を設け、
    　各挟持手段の前記傾斜面に対向する面を備えた楔を、前記挟持手段よりも磁石体厚み方向外側から前記二つの挟持手段の傾斜面間に挿入して押圧することにより、前記二つの挟持手段に離間荷重を付与して互いに離間する方向に移動させ、磁石体を割断する請求項４に記載の界磁極用磁石体の製造方法。
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