WO2013129248A1 - 回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法及び割断装置 - Google Patents

回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法及び割断装置 Download PDF

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magnet
cleaving
magnet body
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cutting
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泰久 小池
西村　公男
渡辺　英樹
関川　岳
一宏 高市
晃久 堀
靖志 松下
巧 大島
国朋 石黒
敏文 白木
重征 石井
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日産自動車株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a cleaving method and a cleaving apparatus for cleaving a permanent magnet body to produce a magnet piece constituting a field pole magnet body disposed in a rotating electrical machine.
  • a field pole magnet body disposed in a permanent magnet rotating electrical machine a plate-like magnet body (hereinafter simply referred to as “magnet body”) is cleaved into a plurality of magnet pieces, and the plurality of magnet pieces are bonded to each other.
  • a field pole magnet body formed by doing so is known.
  • Such a field pole magnet body is formed of a plurality of magnet pieces, so that the volume of each magnet piece can be reduced, and the eddy current generated in the magnet piece due to the fluctuation of the magnetic field due to the rotation of the rotor is reduced. be able to. Thereby, the heat generation of the field pole magnet body accompanying the generation of the eddy current can be suppressed, and irreversible thermal demagnetization can be prevented.
  • JP2009-148201A places a magnet body provided with a notch along a planned cutting line on a die that supports the magnetic body at both ends perpendicular to the planned cutting line, and the upper part of the planned cutting line is lowered downward. It discloses that a plurality of magnet pieces are manufactured by cutting a magnet body along a planned cutting line by being pushed by a punch.
  • the magnet body is fed in the longitudinal direction on the die, and is cleaved by the punch one by one from the tip in the feeding direction.
  • the magnet body is cleaved by pushing the punch downward from the upper part of the cleaving line in a state where both sides of the cleaving line are supported by the die. That is, the magnet body is cleaved by three-point bending.
  • the length of the magnet body is different between the feeding direction side of the magnet body and the side opposite to the feeding direction across the portion where the bending load acts.
  • the magnet body on the feed direction side is the length of one magnet piece because it is the magnet piece itself after cleaving, while the magnet body on the side opposite to the feed direction is except for the last cleaving. And has a length of at least two magnet pieces.
  • the present invention has been made in view of such a technical problem, and provides a cleaving method and a cleaving apparatus capable of preventing an abnormal crack from an oblique crack from a crack starting position when a magnet body is cleaved.
  • the purpose is to do.
  • a cleaving method for cleaving a permanent magnet body and manufacturing a magnet piece constituting a field pole magnet body disposed in a rotating electrical machine is a state in which the magnet body is supported by two fulcrums from below, and the magnet body is pressed downward from above the cleaving position between both fulcrums, so that the magnet body is cleaved and the magnet body after cleaving.
  • a cleaving apparatus for cleaving a permanent magnet body to produce a magnet piece constituting a field pole magnet body disposed in a rotating electrical machine.
  • This cleaving device has a support part that supports the magnet body from below at two fulcrums, and presses the magnet body downward from above the cleaving position between both fulcrums, thereby cleaving the magnet body and the magnet after cleaving.
  • FIG. 1A is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a main part of a permanent magnet type motor to which a field pole magnet body composed of magnet pieces manufactured by a cleaving method and a cleaving apparatus according to the present embodiment is applied.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a II cross section of the permanent magnet type motor of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the field pole magnet body.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a grooving step of a magnet body.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining a deburring process of the magnet body.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining a cleaving process of the magnet body.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a grooving step of a magnet body.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining a deburring process of the magnet body.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining a cleaving
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus in the comparative example.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus in the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the moment acting on the magnet body in the comparative example.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the first embodiment.
  • Drawing 6B is a figure showing the cleaving process of the cleaving device in a 1st embodiment.
  • Drawing 6C is a figure showing the cleaving process of the cleaving device in a 1st embodiment.
  • FIG. 6D is a figure showing the cleaving process of the cleaving device in a 1st embodiment.
  • FIG. 6E is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6F is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the moment acting on the magnet body in the first embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8C is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8D is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8E is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8F is a diagram illustrating a cleaving process of the cleaving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the moment acting on the magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a cleaving apparatus in the third embodiment.
  • the first embodiment will be described.
  • FIG. 1B showing the II cross section of FIG. 1A and FIG. 1A is a permanent magnet embedded rotation to which a field pole magnet body 80 composed of a magnet piece manufactured by the cleaving method and cleaving apparatus in this embodiment is applied.
  • Electric machine A hereinafter simply referred to as “rotary electric machine A” is shown.
  • Rotating electrical machine A includes an annular stator 10 that constitutes a part of a casing, and a cylindrical rotor 20 that is arranged 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 centered on the axis O.
  • the slots 22 are formed at equal angular intervals on the same circumference.
  • the field pole magnet body 80 accommodated in the slot 22 of the rotor 20 is configured as an aggregate of magnet pieces 31 in which a plurality of magnet pieces 31 are aligned in a line.
  • the magnet piece 31 is divided
  • the field pole magnet body 80 is configured by bonding the divided sections of a plurality of divided magnet pieces 31 with a resin 32.
  • the resin 32 used for example, a resin having a heat resistance of about 200 ° C. is used, and the adjacent magnet pieces 31 are electrically insulated from each other.
  • a weakened portion made of a notch groove 33 or the like is formed in advance in a portion (scheduled cutting line) of the magnet body 30 as shown in FIG. 3A. It is effective to do.
  • the notch groove 33 to be provided 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 of forming the notch groove 33 As a method of 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 such as a dicer or a slicer, or the like by laser beam irradiation. There are methods, wire cut electric discharge machining and the like.
  • FIG. 4A and 4B schematically show a cleaving apparatus 40 in a comparative example that performs the cleaving process shown in FIG. 3C.
  • the cleaving device 40 is placed in a state where the magnet body 30 is bridged between the pair of dies 41, 42, and the punch 43 is lowered from the upper part to the bridged portion, and the magnet body 30 is cleaved by three-point bending. Device.
  • the cleaving device 40 includes a pair of dies 41 and 42 as lower molds that lay and mount the magnet body 30, a punch 43 that cleaves the magnet body 30 by pushing in a portion where the magnet body 30 is bridged, and a magnet And a magnet conveying device 44 that sends the body 30 in order from one end to the punch 43 (FIG. 4A).
  • the punch 43 cleaves the magnet body 30 by pressing the upper surface of the magnet body 30 spanned between the pair of dies 41 and 42 downward.
  • the punch 43 is positioned so that the tip is positioned between the pair of dies 41 and 42, and is driven by, for example, a servo press, a mechanical press, a hydraulic press, or the like.
  • the cleaving device 40 is configured as described above, and the magnet body 30 provided with the notch groove 33 is placed over the upper surfaces of the pair of dies 41 and 42.
  • the magnet body 30 is positioned on the pair of dies 41 and 42 so that a desired position to be cleaved, that is, a notch groove 33 provided in advance in the planned cleaving line is located on the side facing the dies 41 and 42 side. Placed on.
  • the punch 43 is lowered by the magnet conveying device 44 in a state in which the cutout groove 33 as the planned cutting line is positioned in the middle between the pair of dies 41 and 42.
  • the punch 43 presses the back side of the notch groove 33 downward, and the magnet body 30 is cut by three-point bending of the edge portions 41a and 42a of the punch 43 and the pair of dies 41 and 42 adjacent to each other. Cleaving along the notch 33 (FIG. 4B).
  • the magnet piece 31 and the magnet body 30 remaining after cleaving are different in size. That is, the magnet piece 31 is always smaller except when the last cleaving is performed.
  • the crack 35 that progresses upward from the notch groove 33 which is the starting position of the crack 35 at the time of cleaving, tilts toward the magnet piece 31 and progresses obliquely, and may become an abnormal crack.
  • the adjacent edges 41a and 42a of the pair of dies are set as two fulcrums 45 and 46, and the punch 43 It can be considered as a three-point bending with the contact portion 47 as a one-point concentrated load.
  • a positive moment acts so that the magnet body 30 between the fulcrums 45 and 46 has a downward convex shape with the contact portion 47 of the punch 43 as the center.
  • the left and right symmetrical triangular shapes with the contact portion 47 of the punch 43 as the maximum value are formed.
  • the negative moment acts so that the magnet body 30 between the fulcrums 45 and 46 has a convex shape upward with the left fulcrum 45 as the center.
  • the fulcrum 45 has a triangular shape with the lowest value (absolute value is the maximum value).
  • the cleaving process of the magnet body 30 is performed as follows.
  • FIG. 6A to 6F are diagrams showing a cleaving process of the cleaving apparatus 60A in the present embodiment.
  • the magnet pressing cylinder 65 is provided on the leading end side (right end side in the figure) of the magnet body 30 placed on the pair of dies 61 and 62 (FIG. 6A).
  • the magnet pressing cylinder 65 is disposed parallel to the punch 63 and capable of being driven in the vertical direction, and includes a magnet press 66 that presses the leading end side in the feed direction of the magnet body 30 downward, and a spring that presses the magnet press 66 downward. 67.
  • the magnet presser 66 is disposed so as to press the magnet body 30 on the right side of the edge 62a of the right die 62, that is, on the right side from the right fulcrum.
  • the magnet pressing cylinder 65 can be driven up and down by combining, for example, an AC servo motor and a ball screw. Thereby, the preload of the spring 67 can be changed, and the pressing force P2 applied to the magnet body 30 by the magnet presser 66 can be arbitrarily changed.
  • the bending stress P1 due to the pressing force of the punch 63 and the moment M1 due to the weight and inertia of the magnet body 30 are the same as in FIG.
  • a pressing force P ⁇ b> 2 acts on the right end of the magnet body 30.
  • the M diagram of the pressing force P2 has a negative moment acting so that the magnet body 30 between the two fulcrums 71 and 72 is convex upward with the right fulcrum 72 as the center.
  • the fulcrum 72 has a triangular shape with the lowest value (absolute value is the maximum value).
  • the pressing force P2 simultaneously acts in addition to the bending stress P1 and moment M1 described above when the magnet body 30 is cleaved, if the M diagram of P1, the M diagram of M1, and the M diagram of P2 are overlapped, The bending stress is symmetrical with respect to the contact position of the punch 63.
  • the magnet pressing cylinder 65 is raised and the magnet presser 66 is separated from the magnet piece 31. Further, the magnet body 30 is fed by one magnet piece in the feeding direction by the magnet conveying device 64 (FIG. 6C).
  • the magnet pressing cylinder 65 is driven downward, the magnet body 30 is pressed by the magnet presser 66, the punch 63 is lowered, and the magnet body 30 is cut (FIG. 6D).
  • the lowering amount of the magnet pressing cylinder 65 that is, the pressing force P2 of the magnet pressing 66 is set to be smaller than that when the first piece is broken in FIG. 6B.
  • the magnet pieces 31 are sequentially cleaved, and the magnet body 30 is sent in the feeding direction to perform the last cleaving (FIG. 6E). Since the magnitude
  • the magnet body 30 since the moment that is opposite to the moment generated in the magnet body 30 by the bending stress applied by the punch 63 when the magnet body 30 is cleaved is applied to the magnet piece 31, the magnet body after cleaving. It is possible to suppress the uneven distribution of the bending stress generated in the magnet body 30 between the two fulcrums 71 and 72 by the moment due to its own weight and inertia. Therefore, the shift between the notch groove 33, which is the start position of the crack 35, and the progress position of the crack 35 is reduced, so that it is possible to prevent the crack 35 from developing obliquely and becoming an abnormal crack.
  • the crack 35 can be prevented from progressing obliquely, it is not necessary to increase the depth of the cutout groove 33, so that the amount of magnet lost by the groove processing can be suppressed, and the field pole magnet body 80 is obtained. In some cases, a large magnetic force can be secured.
  • the reverse moment applied to the magnet piece 31 is caused by pressing the outer side than the fulcrum 72 supporting the magnet piece 31 (the side opposite to the contact portion 73 of the punch 63) downward by the magnet pressing cylinder 65. Since it is given, a reverse moment can be given more reliably.
  • FIG. 8A to 8F are diagrams showing the cleaving process of the cleaving apparatus 60B in the present embodiment.
  • a magnet pressing cylinder 65 is provided on the leading end side (right end side in the figure) of the magnet body 30 placed on the pair of dies 61 and 62 and on the left side of the edge 62 a of the right die 62. (FIG. 8A).
  • the magnet pressing cylinder 65 is disposed adjacent to the left side surface of the right die 62 so as to be parallel to the punch 63 and capable of driving in the vertical direction.
  • a magnet press 66 that presses the gap between the die 62 upward and a spring 67 that presses the magnet press 66 downward are provided.
  • the magnet presser 66 is disposed so as to press the magnet body 30 on the edge 62a of the right die 62, that is, on the left side of the right fulcrum.
  • the magnet pressing cylinder 65 can be driven up and down by combining, for example, an AC servo motor and a ball screw. Thereby, the preload of the spring 67 can be changed, and the pressing force P3 applied to the magnet body 30 by the magnet presser 66 can be arbitrarily changed.
  • the bending stress P1 due to the pressing force of the punch 63 and the moment M1 due to the weight and inertia of the magnet body 30 are the same as in FIG.
  • the left side of the fulcrum 72 on the right side of the magnet body 30 is pressed upward by the magnet pressing cylinder 65, so that there is no pressing between the fulcrum 72 on the right side of the magnet body 30 and the action point 73 of the bending stress P1.
  • Pressure P3 acts.
  • a negative moment acts so that the magnet body 30 between the fulcrums 71 and 72 has a convex shape upward with the right fulcrum 72 as the center.
  • the fulcrum 72 has a triangular shape with the lowest value (absolute value is the maximum value).
  • the pressing force P3 acts simultaneously.
  • the bending stress is symmetrical with respect to the contact portion 73 of the punch 63.
  • the magnet pressing cylinder 65 is driven upward, the magnet body 30 is pressed by the magnet presser 66, the punch 63 is lowered, and the magnet body 30 is cut (FIG. 8D).
  • the raising amount of the magnet pressing cylinder 65, that is, the pressing force P3 of the magnet pressing 66 is set smaller than that at the time of the first piece in FIG. 8B.
  • the magnet pieces 31 are sequentially cleaved, and the magnet body 30 is sent in the feeding direction to perform the last cleaving (FIG. 8E).
  • the magnet pressing cylinder 65 is not raised.
  • the magnet presser 66 is brought into contact with the magnet body 30 to such an extent that the magnet piece 31 after the split does not fall, and the final split is performed (FIG. 8F).
  • the magnet body 30 since the moment that is opposite to the moment generated in the magnet body 30 by the bending stress applied by the punch 63 when the magnet body 30 is cleaved is applied to the magnet piece 31, the magnet body after cleaving. It is possible to suppress the uneven distribution of the bending stress generated in the magnet body 30 between the two fulcrums due to the moment due to the weight of 30 and the inertia. Therefore, since the deviation between the notch groove 33, which is the starting position of the crack 35, and the progress position of the crack 35 is reduced, it is possible to prevent the crack 35 from developing obliquely and becoming an abnormal crack.
  • the crack 35 can be prevented from progressing obliquely, it is not necessary to increase the depth of the cutout groove 33, so that the amount of magnet lost by the groove processing can be suppressed, and the field pole magnet body 80 is obtained. In some cases, a large magnetic force can be secured.
  • the reverse moment applied to the magnet piece 31 is applied by pressing the inner side (the contact portion 73 side of the punch 63) from the fulcrum 72 supporting the magnet piece 31 upward by the magnet pressing cylinder 65. Therefore, a reverse moment can be more reliably applied.
  • the third embodiment will be described.
  • FIG. 10 is a diagram showing the cleaving device 60C in the present embodiment.
  • both the magnet pressing cylinder 65 of the first embodiment and the magnet pressing cylinder 65 of the second embodiment are provided.
  • two upper and lower magnet pressing cylinders 65 are arranged symmetrically about the driving direction of the punch 63 as a center line. That is, a total of four magnet pressing cylinders 65 are provided, one on each of the upper and lower sides of the magnet bodies 30 on both sides of the punch 63.
  • each magnet pressing cylinder 65 can be changed independently, and a moment is applied to the magnet body 30 according to the difference in size between the magnet body 30 and the magnet piece 31 after cleaving.
  • the pressing force of the magnet pressing cylinder 65 is larger in the upper and lower magnet pressing cylinders 65 on the right side than in the upper and lower magnet pressing cylinders 65 on the left side as the size difference between the broken magnet body 30 and the magnet piece 31 increases. Is set to be large.
  • the crack 35 can be prevented from progressing obliquely, it is not necessary to increase the depth of the cutout groove 33, so that the amount of magnet lost by the groove processing can be suppressed, and the field pole magnet body 80 is obtained. In some cases, a large magnetic force can be secured.

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Abstract

　回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法は、磁石体を下方から２つの支点で支持した状態で、両支点間の割断位置の上方から磁石体を下向きに押圧することで、磁石体を割断後磁石体と割断後磁石体より小さい磁石片とに割断する工程と、磁石体の押圧によって磁石体に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを、割断時に磁石片に付与する工程と、を含む。

Description

回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法及び割断装置
　本発明は、回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法及び割断装置に関するものである。
　永久磁石回転電機に配設される界磁極用磁石体として、板状の磁石体（以下、単に「磁石体」と示す）を割断して複数の磁石片とし、この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。このような界磁極用磁石体は、複数の磁石片で形成されるため個々の磁石片の体積を小さくすることができ、ロータの回転による磁界の変動によって磁石片に発生する渦電流を低減させることができる。これにより、渦電流の発生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ことができる。
　ＪＰ２００９－１４２０８１Ａは、割断予定線に沿って切り欠きを設けた磁石体を、割断予定線と垂直方向の両端部において磁石体を支持するダイに載置し、割断予定線の上部を下方へとパンチによって押し込むことで、磁石体を割断予定線に沿って割断して複数の磁石片を製造することを開示している。
　磁石体は、ダイ上で長手方向に送られ、送り方向の先端部から順に１個ずつパンチによって割断されていく。磁石体は割断予定線の両側をダイによって支持された状態で、割断予定線の上部からパンチを下方向に押し込むことで割断される。つまり、磁石体は３点曲げによって割断される。
　曲げ荷重が作用する箇所を挟んで磁石体の送り方向側と、送り方向と反対側とでは、磁石体の長さが異なる。すなわち、送り方向側の磁石体は、割断後の磁石片そのものであるから磁石片１個分の長さであるのに対して、送り方向と反対側の磁石体は、最後の割断時を除いて磁石片２個分以上の長さを有する。
　したがって、送り方向と反対側の磁石体には、支持点より後方の磁石体の自重及び慣性によってモーメントが発生する。これにより、磁石体に生じる曲げ応力が割断予定線より送り方向側にずれることになる。
　よって、亀裂開始位置である割断予定線の切り欠きから磁石体の送り方向へ向けて斜めに亀裂が進展し、異常割れが発生する可能性がある。
　本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、磁石体の割断時に亀裂開始位置から斜めに亀裂が進展して異常割れとなることを防止できる割断方法及び割断装置を提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法が提供される。この割断方法は、磁石体を下方から２つの支点で支持した状態で、両支点間の割断位置の上方から磁石体を下向きに押圧することで、磁石体を割断後磁石体と割断後磁石体より小さい磁石片とに割断する工程と、磁石体の押圧によって磁石体に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを、割断時に磁石片に付与する工程と、を含む。
　本発明の別の態様によれば、回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断装置が提供される。この割断装置は、磁石体を２つの支点で下方から支持する支持部と、両支点間の割断位置の上方から磁石体を下向きに押圧することで、磁石体を割断後磁石体と割断後磁石体より小さい磁石片とに割断する割断手段と、磁石体の押圧によって磁石体に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを、割断時に磁石片に付与するモーメント付与手段と、を備える。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１Ａは、本実施形態における割断方法及び割断装置によって製造された磁石片から構成される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１Ｂは、図１Ａの永久磁石型電動機のＩ－Ｉ断面を示す断面図である。 図２は、界磁極用磁石体の構成を示す構成図である。 図３Ａは、磁石体の溝入れ工程について説明するための図である。 図３Ｂは、磁石体のバリ取り工程について説明するための図である。 図３Ｃは、磁石体の割断工程について説明するための図である。 図４Ａは、比較例における割断装置の割断工程を示す図である。 図４Ｂは、比較例における割断装置の割断工程を示す図である。 図５は、比較例において磁石体に作用するモーメントについて説明した図である。 図６Ａは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図６Ｂは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図６Ｃは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図６Ｄは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図６Ｅは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図６Ｆは、第１実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図７は、第１実施形態において磁石体に作用するモーメントについて説明した図である。 図８Ａは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図８Ｂは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図８Ｃは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図８Ｄは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図８Ｅは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図８Ｆは、第２実施形態における割断装置の割断工程を示した図である。 図９は、第２実施形態において磁石体に作用するモーメントについて説明した図である。 図１０は、第３実施形態における割断装置を示した図である。
　以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
　第１実施形態について説明する。
　図１Ａ及び図１ＡのＩ－Ｉ断面を示す図１Ｂは、本実施形態における割断方法及び割断装置によって製造された磁石片から構成される界磁極用磁石体８０を適用した永久磁石埋込型回転電機Ａ（以下、単に「回転電機Ａ」という）を示している。
　回転電機Ａは、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とから構成される。
　ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とから構成され、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とから構成され、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、複数の磁石片３１を一列に整列させた磁石片３１の集合体として構成される。磁石片３１は、長方形の上下面を有する板状の磁石体３０を長方形の短辺方向に沿って割断することにより分割される。界磁極用磁石体８０は、分割された複数の磁石片３１の割断面同士を樹脂３２により接着して構成される。使用される樹脂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。これにより、作用する磁界の変動により磁石片３１に発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることで低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制して、不可逆な熱減磁を防止することができる。
　次に、図３Ａ～図３Ｃを参照して板状の磁石体３０から複数の磁石片３１を製造する過程について説明する。
　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（割断予定線）に、図３Ａに示すように、予め切り欠き溝３３等から成る脆弱部を形成することが有効である。設ける切り欠き溝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、ダイサーやスラ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、ワイヤカット放電加工等がある。
　切り欠き溝３３が形成される際、切り欠き溝３３に沿ってバリ３４が発生するので、このバリ３４を、図３Ｂに示すように、バリ取り工程において除去する。
　続いて、割断工程において、切り欠き溝３３を下にした状態で切り欠き溝３３のない側から溝３３に対応する位置を後述するパンチによって押圧することで、図３Ｃに示すように、磁石体３０が切り欠き溝３３に沿って割断されて複数の磁石片３１となる。
　図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ｃに示す割断工程を行う比較例における割断装置４０の概略を示している。
　割断装置４０は、一対のダイ４１、４２間に磁石体３０を架け渡した状態で載置し、架け渡した部分に上部からパンチ４３を下降させて、磁石体３０を３点曲げにより割断する装置である。割断装置４０は、磁石体３０を架け渡して載置する下型としての一対のダイ４１、４２と、磁石体３０の架け渡した部分を押し込むことで磁石体３０を割断させるパンチ４３と、磁石体３０を一端部から順にパンチ４３の直下に送る磁石搬送装置４４と、を備える（図４Ａ）。
　パンチ４３は、一対のダイ４１、４２に架け渡された磁石体３０の上面を下方へ押圧することで磁石体３０を割断させる。パンチ４３は、先端が一対のダイ４１、４２間の中間に位置するように位置決めされており、例えばサーボプレス、機械プレス、油圧プレスなどによって駆動される。
　割断装置４０は以上のように構成され、切り欠き溝３３を設けた磁石体３０を一対のダイ４１、４２の上面に架け渡して載置する。なお、磁石体３０は、割断させたい所望の位置、即ち、割断予定線に予め設ける切り欠き溝３３が、ダイ４１、４２側に対面する側に位置するように、一対のダイ４１、４２上に載置される。
　そして、磁石搬送装置４４によって、割断予定線としての切り欠き溝３３が一対のダイ４１、４２間の中間に位置するように位置合わせした状態で、パンチ４３を下降させる。パンチ４３を下降させるとパンチ４３が切り欠き溝３３の裏側を下方へと押圧し、パンチ４３及び一対のダイ４１、４２の互いに隣接する縁部４１ａ、４２ａの３点曲げにより磁石体３０は切り欠き溝３３に沿って割断される（図４Ｂ）。
　ところで、磁石体３０は、一端側から順に磁石片１個分ずつ割断されるので、磁石片３１と割断後に残る磁石体３０とは大きさが異なる。すなわち、最後の割断が行われる場合以外は常に磁石片３１の方が小さい。
　これにより、割断時の亀裂３５の開始位置である切り欠き溝３３から上方へと進展する亀裂３５が磁石片３１の方へと傾いて斜めに進展し、異常割れとなる場合がある。
　この異常割れについて、図５の模式図を参照しながら説明する。
　一対のダイ４１、４２上に載置された磁石体３０をパンチ４３によって下方へと押圧することは、一対のダイの隣接する縁部４１ａ、４２ａを２つの支点４５、４６とし、パンチ４３の当接部位４７を１点集中荷重とした３点曲げとして考えることができる。
　この場合、パンチ４３の押圧力を曲げ応力Ｐ１とし、図中左側の支点４５より他端側（図中左側）の磁石体３０の自重及び慣性によるモーメントをＭ１とすると、図５に示すようになる。割断後に磁石片３１となる側の磁石体３０は、右側の支点４６より右側の部分が小さいので、自重及び慣性によるモーメントはほとんど作用しない。
　曲げ応力Ｐ１のＭ図は、図示のように、パンチ４３の当接部位４７を中心として両支点４５、４６間の磁石体３０を下方に凸形状となるように正のモーメントが作用することから、パンチ４３の当接部位４７を最大値とする左右対称な三角形状となる。
　一方、モーメントＭ１のＭ図は、図示のように、左側の支点４５を中心として両支点４５、４６間の磁石体３０を上方に凸形状となるように負のモーメントが作用することから、左側の支点４５を最低値（絶対値が最大値）とする三角形状となる。
　磁石体３０の割断時には、上記した曲げ応力Ｐ１とモーメントＭ１とが同時に作用することから、Ｐ１のＭ図とＭ１のＭ図とを重ね合わせると、全体の曲げ応力はパンチ４３の当接部位４７より右側に偏ってしまう。
　これにより、亀裂３５は粗材の弱い切り欠き溝３３から開始するが、右側に偏って上方へと進展し、異常割れが生じる。
　そこで、本実施形態では、磁石体３０の割断工程を以下のように行っている。
　図６Ａ～図６Ｆは、本実施形態における割断装置６０Ａの割断工程を示した図である。本実施形態では、一対のダイ６１、６２上に載置された磁石体３０の送り方向先端側（図中右端側）に磁石押圧シリンダ６５を設けた（図６Ａ）。
　磁石押圧シリンダ６５は、パンチ６３と平行でかつ上下方向に駆動可能に配置され、磁石体３０の送り方向先端側を下方へと押圧する磁石押さえ６６と、磁石押さえ６６を下方へと押圧するバネ６７と、を備える。磁石押さえ６６は、右側のダイ６２の縁部６２ａ、つまり、右側の支点より右側において磁石体３０を押圧するように配置される。
　磁石押圧シリンダ６５は、例えばＡＣサーボモータとボールネジとを組み合わせて上下に駆動することが可能である。これにより、バネ６７のプリロードを変更して、磁石押さえ６６による磁石体３０への押圧力Ｐ２を任意に変更することができる。
　磁石体３０におけるモーメントの作用について図７の模式図を参照して説明する。
　パンチ６３の押圧力による曲げ応力Ｐ１と、磁石体３０の自重及び慣性によるモーメントＭ１とは、図５と同様である。本実施形態では、磁石体３０の右側の支点７２より右側を磁石押圧シリンダ６５によって下方へと押圧するので、磁石体３０の右端には押圧力Ｐ２が作用する。
　押圧力Ｐ２のＭ図は、図示のように、右側の支点７２を中心として両支点７１、７２間の磁石体３０を上方に凸形状となるように負のモーメントが作用することから、右側の支点７２を最低値（絶対値が最大値）とする三角形状となる。
　磁石体３０の割断時には上記した曲げ応力Ｐ１とモーメントＭ１とに加えて、押圧力Ｐ２が同時に作用することから、Ｐ１のＭ図とＭ１のＭ図とＰ２のＭ図とを重ね合わせると、全体の曲げ応力はパンチ６３の当接位置を中心に左右対称な形状となる。
　これにより、切り欠き溝３３から進展する亀裂３５が、左右に偏ることなく上方へと進展し、斜めに傾いて割断することを防止することができる。
　上記のようにして、磁石体３０の１片目を割断すると（図６Ｂ）、磁石押圧シリンダ６５を上昇させ、磁石押さえ６６を磁石片３１から離間させる。さらに、磁石搬送装置６４によって磁石体３０を送り方向へと磁石片１個分だけ送る（図６Ｃ）。
　次に、磁石押圧シリンダ６５を下方へと駆動して磁石押さえ６６によって磁石体３０を押圧して、パンチ６３を下降させて磁石体３０を割断する（図６Ｄ）。この時、磁石押圧シリンダ６５の下降量、すなわち磁石押さえ６６の押圧力Ｐ２は、図６Ｂにおける１片目の割断時より小さく設定する。
　これは、１片目の割断時に比べて割断後の磁石体３０と磁石片３１との間の大きさの差が小さく、割断時の曲げ応力の偏りが１片目の割断時より小さくなるからである。
　このようにして磁石片３１を順次割断していき、最後の割断を行うため磁石体３０を送り方向に送る（図６Ｅ）。この時、割断後の磁石体３０と磁石片３１との間の大きさは同一であるので、磁石押さえ６６を磁石体に押圧させない。磁石押さえ６６は割断後の磁石片３１が落下しない程度に磁石体３０に当接させ、最後の割断を行う（図６Ｆ）。
　以上のように本実施形態では、磁石体３０の割断時にパンチ６３によって付与される曲げ応力によって磁石体３０に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを磁石片３１に付与するので、割断後の磁石体３０の自重及び慣性によるモーメントによって両支点７１、７２間の磁石体３０に生じる曲げ応力の分布の偏りを抑制することができる。よって、亀裂３５の開始位置である切り欠き溝３３と亀裂３５の進展位置とのずれが小さくなるので、亀裂３５が斜めに進展して異常割れとなることを防止することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の深さを深くする必要がなくなるので、溝加工によって失われる磁石量を抑えることができ、界磁極用磁石体８０とした場合により大きな磁力を確保することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の底のＲを小さくする必要がなくなるので、切り欠き溝３３を加工する工具先端のＲを大きくすることができ、工具の摩耗を防ぐことができる。
　また、磁石片３１に付与する逆向きのモーメントは、磁石片３１を支持している支点７２より外側（パンチ６３の当接部位７３と反対側）を磁石押圧シリンダ６５によって下向きに押圧することで付与するので、より確実に逆向きのモーメントを付与することができる。
　第２実施形態について説明する。
　図８Ａ～図８Ｆは、本実施形態における割断装置６０Ｂの割断工程を示した図である。本実施形態では、一対のダイ６１、６２上に載置された磁石体３０の送り方向先端側（図中右端側）であって右側ダイ６２の縁部６２ａより左側に磁石押圧シリンダ６５を設けた（図８Ａ）。
　磁石押圧シリンダ６５は、右側ダイ６２の左側面に隣接してパンチ６３と平行でかつ上下方向に駆動可能に配置され、磁石体３０の送り方向先端側であってパンチ６３の当接部位と右側ダイ６２との間を上方へと押圧する磁石押さえ６６と、磁石押さえ６６を下方へと押圧するバネ６７と、を備える。磁石押さえ６６は、右側ダイ６２の縁部６２ａ、つまり、右側の支点より左側において磁石体３０を押圧するように配置される。
　磁石押圧シリンダ６５は、例えばＡＣサーボモータとボールネジとを組み合わせて上下に駆動することが可能である。これにより、バネ６７のプリロードを変更して、磁石押さえ６６による磁石体３０への押圧力Ｐ３を任意に変更することができる。
　磁石体３０におけるモーメントの作用について図９の模式図を参照して説明する。
　パンチ６３の押圧力による曲げ応力Ｐ１と、磁石体３０の自重及び慣性によるモーメントＭ１とは、図５と同様である。本実施形態では、磁石体３０の右側の支点７２より左側を磁石押圧シリンダ６５によって上方へと押圧するので、磁石体３０の右側の支点７２と曲げ応力Ｐ１の作用点７３との間には押圧力Ｐ３が作用する。
　押圧力Ｐ３のＭ図は、図示のように、右側の支点７２を中心として両支点７１、７２間の磁石体３０を上方に凸形状となるように負のモーメントが作用することから、右側の支点７２を最低値（絶対値が最大値）とする三角形状となる。
　磁石体３０の割断時には上記した曲げ応力Ｐ１とモーメントＭ１とに加えて、押圧力Ｐ３が同時に作用することから、Ｐ１のＭ図とＭ１のＭ図とＰ３のＭ図とを重ね合わせると、全体の曲げ応力はパンチ６３の当接部位７３を中心に左右対称な形状となる。
　これにより、切り欠き溝３３から進展する亀裂３５が、左右に偏ることなく上方へと進展し、斜めに傾いて割断することを防止することができる。
　上記のようにして、磁石体３０の１片目を割断すると（図８Ｂ）、磁石押圧シリンダ６５の押圧力を低下させ、磁石押さえ６６を磁石片３１から離間させる。さらに、磁石搬送装置６４によって磁石体３０を送り方向へと磁石片１個分だけ送る（図８Ｃ）。
　次に、磁石押圧シリンダ６５を上方へと駆動して磁石押さえ６６によって磁石体３０を押圧し、パンチ６３を下降させて磁石体３０を割断する（図８Ｄ）。この時、磁石押圧シリンダ６５の上昇量、すなわち磁石押さえ６６の押圧力Ｐ３は、図８Ｂにおける１片目の割断時より小さく設定する。
　これは、１片目の割断時に比べて割断後の磁石体３０と磁石片３１との間の大きさの差が小さく、割断時の曲げ応力の偏りが１片目の割断時より小さくなるからである。
　このようにして磁石片３１を順次割断していき、最後の割断を行うため磁石体３０を送り方向に送る（図８Ｅ）。この時、割断後の磁石体３０と磁石片３１との間の大きさは同一であるので、磁石押圧シリンダ６５を上昇させない。磁石押さえ６６は割断後の磁石片３１が落下しない程度に磁石体３０に当接させ、最後の割断を行う（図８Ｆ）。
　以上のように本実施形態では、磁石体３０の割断時にパンチ６３によって付与される曲げ応力によって磁石体３０に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを磁石片３１に付与するので、割断後の磁石体３０の自重及び慣性によるモーメントによって両支点間の磁石体３０に生じる曲げ応力の分布の偏りを抑制することができる。よって、亀裂３５の開始位置である切り欠き溝３３と亀裂３５の進展位置とのずれが小さくなるので、亀裂３５が斜めに進展して異常割れとなることを防止することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の深さを深くする必要がなくなるので、溝加工によって失われる磁石量を抑えることができ、界磁極用磁石体８０とした場合により大きな磁力を確保することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の底のＲを小さくする必要がなくなるので、切り欠き溝３３を加工する工具先端のＲを大きくすることができ、工具の摩耗を防ぐことができる。
　また、磁石片３１に付与する逆向きのモーメントは、磁石片３１を支持している支点７２より内側（パンチ６３の当接部位７３側）を磁石押圧シリンダ６５によって上向きに押圧することで付与するので、より確実に逆向きのモーメントを付与することができる。
　第３実施形態について説明する。
　図１０は、本実施形態における割断装置６０Ｃを示した図である。本実施形態では、第１実施形態の磁石押圧シリンダ６５及び第２実施形態の磁石押圧シリンダ６５を両方備える。さらに、パンチ６３の駆動方向を中心線として左右対称に上下２つの磁石押圧シリンダ６５が配置される。つまり、パンチ６３を挟んで両側の磁石体３０の上下にそれぞれ一つずつ、合計４つの磁石押圧シリンダ６５が設けられる。
　各磁石押圧シリンダ６５の押圧力は、それぞれ独立に変更することができ、割断後の磁石体３０と磁石片３１との大きさの違いに応じて磁石体３０にモーメントを付与する。
　磁石押圧シリンダ６５の押圧力は、割断後の磁石体３０と磁石片３１との大きさの差が大きいほど、左側の上下の磁石押圧シリンダ６５よりも、右側の上下の磁石押圧シリンダ６５の方が大きくなるように設定される。
　これにより、磁石体３０の割断時にパンチ６３によって付与される曲げ応力によって磁石体３０に生じるモーメントとは逆向きのモーメントが磁石片３１に付与されるので、両支点間の磁石体３０に生じる曲げ応力の分布の偏りを抑制することができる。よって、亀裂３５の開始位置である切り欠き溝３３と亀裂３５の進展位置とのずれが小さくなるので、亀裂３５が斜めに進展して異常割れとなることを防止することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の深さを深くする必要がなくなるので、溝加工によって失われる磁石量を抑えることができ、界磁極用磁石体８０とした場合により大きな磁力を確保することができる。
　さらに、亀裂３５が斜めに進展することを防止できることで切り欠き溝３３の底のＲを小さくする必要がなくなるので、切り欠き溝３３を加工する工具先端のＲを大きくすることができ、工具の摩耗を防ぐことができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１２年３月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－０４５２０７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 (8)

  1. 　回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断方法であって、
    　前記磁石体を下方から２つの支点で支持した状態で、両支点間の割断位置の上方から前記磁石体を下向きに押圧することで、前記磁石体を割断後磁石体と前記割断後磁石体より小さい磁石片とに割断する工程と、
    　前記磁石体の押圧によって前記磁石体に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを、割断時に前記磁石片に付与する工程と、
    を含む割断方法。
  2. 　請求項１に記載の割断方法であって、
    　前記モーメントを付与する工程は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置とは反対側を下方へと押圧する割断方法。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の割断方法であって、
    　前記モーメントを付与する工程は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置側を上方へと押圧する割断方法。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の割断方法であって、
    　前記モーメントを付与する工程は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置とは反対側を下方へと押圧し、前記磁石片の前記支点より前記割断位置側を上方へと押圧する割断方法。
  5. 　回転電機に配設される界磁極用磁石体を構成する磁石片を、永久磁石体を割断して製造する割断装置であって、
    　前記磁石体を２つの支点で下方から支持する支持部と、
    　両支点間の割断位置の上方から前記磁石体を下向きに押圧することで、前記磁石体を割断後磁石体と前記割断後磁石体より小さい磁石片とに割断する割断手段と、
    　前記磁石体の押圧によって前記磁石体に生じるモーメントとは逆向きのモーメントを、割断時に前記磁石片に付与するモーメント付与手段と、
    を備える割断装置。
  6. 　請求項５に記載の割断装置であって、
    　前記モーメント付与手段は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置とは反対側を下方へと押圧する割断装置。
  7. 　請求項５又は請求項６に記載の割断装置であって、
    　前記モーメント付与手段は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置側を上方へと押圧する割断装置。
  8. 　請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の割断装置であって、
    　前記モーメント付与手段は、前記磁石片の前記支点より前記割断位置とは反対側を下方へと押圧し、前記磁石片の前記支点より前記割断位置側を上方へと押圧する割断装置。
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