(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り欠き溝（３２）に沿って破断分割することにより形成した複数の磁石片（３１）同士を、破断面間に接着剤を介在させて、互いに整列させて結合する回転電機に配設される永久磁石（３０）の製造装置であって、
前記破断面と直交する方向を長手方向とし、前記破断面と平行かつ破断分割する際の押圧方向と平行な方向を厚さ方向とし、前記破断面と平行かつ前記長手方向と直交する方向を幅方向として、
前記複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の幅方向から押圧して幅方向に整列させる第１の押圧手段（５４Ｂ）と、
前記第１の押圧手段（５４Ｂ）による押圧の後に、破断面同士を対面させて前記破断分割した複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の厚さ方向から押圧して厚さ方向に整列させる第２の押圧手段（５４Ａ）と、
前記第１の押圧手段（５４Ｂ）及び前記第２の押圧手段（５４Ａ）による押圧の後に、前記複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の長手方向から押圧して磁石片（３１）の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させる第３の押圧手段（５４Ｃ）と、
を備える回転電機に配設される永久磁石の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記第２の押圧手段（５４Ａ）は、前記第１の押圧手段（５４Ｂ）による押圧が解放した状態で押圧を行う。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記各押圧手段（５４Ａ−５４Ｃ）は、複数の磁石片（３１）を固定の治具面に可動部材（５２Ａ−５２Ｃ）により押付けて、複数の磁石片（３１）を整列させ且つ破断面同士を接合させる。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記各押圧手段（５４Ａ−５４Ｃ）は、同等の押付け荷重により磁石片（３１）を押圧する。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記各磁石片（３１）は破断面に沿って厚さ方向の一方の面に突起（３３）を備えるものであり、
前記第２の押圧手段（５４Ａ）は、前記各磁石片（３１）の突起に臨む部位に突起（３３）を収容する溝（５６）を備えるものである。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記第１の押圧手段（５４Ｂ）及び第２の押圧手段（５４Ａ）は、それぞれ複数の磁石片（３１）を固定の治具面５１Ｂ、５１Ａに可動部材５２Ｂ、５２Ａにより押付けることによって、複数の磁石片（３１）を整列させるものであり、
前記第３の押圧手段（５４Ｃ）は、複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の長手方向両側に配置された可動部材（５２Ｃ）により両側から押圧して磁石片（３１）の対向する破断面同士を介在させた接着剤により接合させるものである。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転電機に配設される永久磁石の製造装置において、
前記第１の押圧手段（５４Ｂ）または前記第２の押圧手段（５４Ａ）の少なくともいずれか一方は、複数の磁石片（３１）を雰囲気温度の上昇に応じて低下する押圧力により固定の治具面（５１Ｂまたは５１Ａ）に可動部材（５２Ｂまたは５２Ａ）により押付けて、複数の磁石片（３１）を整列させるものである。
【請求項８】
切り欠き溝（３２）に沿って破断分割することにより形成した複数の磁石片（３１）同士を、破断面間に接着剤を介在させて、互いに整列させて結合する回転電機に配設される永久磁石の製造方法であって、
前記破断面と直交する方向を長手方向とし、前記破断面と平行かつ破断分割する際の押圧方向と平行な方向を厚さ方向とし、前記破断面と平行かつ前記長手方向と直交する方向を幅方向として、
破断面同士を対面させて前記破断分割した複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の幅方向から押圧して幅方向に整列させる第１の押圧工程と、当該第１の押圧工程の後に、前記複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の厚さ方向から押圧して厚さ方向に整列させる第２の押圧工程と、前記第１、２押圧工程により整列された複数の磁石片（３１）同士を永久磁石（３０）の長手方向から押圧して磁石片の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させる第３の押圧工程と、を備える回転電機に配設される永久磁石の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の永久磁石の製造方法において、
前記第２の押圧工程は、前記第１の押圧工程による押圧が解放された状態で行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に配設される永久磁石の製造装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
割断分割されて表面積を小さくした永久磁石を回転電機のロータコアに用いる技術が知られている。このようにすることで、磁界の変動により発生する渦電流が低減する。すると、渦電流に伴う永久磁石の発熱が抑制される。その結果、不可逆な熱減磁を防止することができる。【０００３】
永久磁石を割断する手法は、ＪＰ２００９−１４２０８１Ａに記載されている。このＪＰ２００９−１４２０８１Ａでは、ロータスロットの寸法及び形状と同じ内空寸法および内空形状を有する容器内が使用される。まずその容器に樹脂が充填される。次に予め割断の目安となる切り欠きを設けた永久磁石が挿入される。そしてその容器内で永久磁石が磁石片に割断される。このように割断することで磁石片間に樹脂を浸透させる。
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、ＪＰ２００９−１４２０８１Ａに記載された構成は、容器内で永久磁石を割断し、その状態において磁石片同士を樹脂で一体化している。そのため、磁石片同士に厚さ方向、幅方向および長さ方向のズレを生じる。このようなズレが生じることを考慮すると、磁石寸法が制限される。その結果モータ性能も制限されることになる。
【０００５】
そこで本発明は、磁石寸法の確保に好適な、回転電機に配設される永久磁石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。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、切り欠き溝に沿って破断分割することにより形成した複数の磁石片同士を、破断面間に接着剤を介在させて、互いに整列させて結合する回転電機に配設される永久磁石の製造装置である。そして、破断面と直交する方向を長手方向とし、破断面と平行かつ破断分割する際の押圧方向と平行な方向を厚さ方向とし、破断面と平行かつ長手方向と直交する方向を幅方向として、破断面同士を対面させて破断分割した複数の磁石片同士を永久磁石の幅方向から押圧して幅方向に整列させる第１の押圧手段と、複数の磁石片同士を永久磁石の厚さ方向から押圧して厚さ方向に整列させる第２の押圧手段と、を備える。更に、複数の磁石片同士を永久磁石の長手方向から押圧して磁石片の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させる第３の押圧手段を備える。
【０００７】
この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以降の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の一実施形態に係る永久磁石を適用した回転電機の概略構成を示す正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１ＡのＩＢ-ＩＢ線に沿う断面図である。
【図２】図２は永久磁石の斜視図である。
【図３】図３は永久磁石を破断させる磁石分割治具の構成を示す概念図である。
【図４Ａ】図４Ａは第１実施例の一体化治具の構成を示す横断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは第１実施例の一体化治具の構成を示す縦断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは第２実施例の一体化治具の構成を示す横断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは第２実施例の一体化治具の構成を示す縦断面図である。
【図６】図６は第３実施例の一体化治具の構成を示す横断面図である。
【図７】図７は割断前の永久磁石に設けた溝部分の側面図である。
【図８】図８は比較例の一体化治具の構成を示す横断面図である。
【図９】図９は本発明の第２実施形態に係る一体化治具の構成を示す縦断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは板バネの常温時の形状を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは板バネの昇温時の形状を示す図である。
【図１１】図１１は第２実施形態に係る一体化治具の昇温時の作動を示す縦断面図である。
【図１２】図１２は第１実施形態に係る一体化治具の別の例の構成を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機に配設される永久磁石の製造装置およびその製造方法を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１Ａは本発明の一実施形態に係る永久磁石を適用した回転電機の概略構成を示す正面図である。図１Ｂは図１ＡのＩＢ-ＩＢ線に沿う断面図である。
【００１１】
永久磁石埋込型回転電機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とから構成される。
【００１２】
ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とを含んで構成される。ステータコア１１には、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔でスロット１３が形成される。複数のコイル１２はステータコア１１に形成されるスロット１３に収設される。
【００１３】
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、複数の永久磁石３０と含んで構成される。ロータコア２１には、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔でスロット２２が形成される。複数の永久磁石３０はロータコア２１に形成されるスロット２２に収設される。
【００１４】
スロット２２に収設される永久磁石３０は、図２に示すように、永久磁石３０を破断分割した複数の磁石片３１が破断面同士を樹脂により接着することにより、一列に整列した磁石片３１の集合体として構成される。使用される樹脂は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものであり、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発生する渦電流が個々の磁石片３１内に留まるようになって低減するので、渦電流に伴う永久磁石３０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。
【００１５】
ところで、分割破断された複数の磁石片３１を樹脂により接着して一体化する方法として、容器内で永久磁石を割断し、その状態において磁石片同士を樹脂で一体化する方法が知られている。この方法では、磁石片同士に厚さ方向・幅方向および長さ方向のズレを生じた状態で、磁石片同士が樹脂で接着されるため、ズレを見込んで磁石寸法を大きくとれず、モータ性能が悪化するという問題があった。
【００１６】
そこで、本実施形態では、磁石片同士を接着剤で結合する際に、永久磁石の厚さ方向、幅方向、長手方向の３方向からの押圧により、割断した磁石片同士を整列させてそのズレを抑制し、その状態で一体化する永久磁石３０の製造装置および製造方法を提供する。図３は永久磁石を割断する磁石分割治具の構成を示し、図４Ａ及び図４Ｂは割断された複数の磁石片を整列させて一体化させる一体化治具の第１実施例の構成を示す。
【００１７】
磁石分割治具４０は、永久磁石３０を載置するダイ４１と、ダイ４１の端部において永久磁石３０を固定する磁石固定治具４２と、永久磁石３０のダイ４１からはみ出た部分を押し込むことで永久磁石３０を破断させるパンチ４３とを含んで構成される。
【００１８】
なお、永久磁石３０には、破断させたい所望の位置に予め溝３２を設けておく。溝３２は、例えば機械的に切削することで形成してもよいし、レーザ加工やワイヤカット放電加工によって形成してもよい。
【００１９】
磁石固定治具４２は永久磁石３０をダイ４１へ向けて押圧することで固定する治具であり、ボルト締結又は油圧によって永久磁石３０を押圧する。パンチ４３は、永久磁石３０のダイ４１から突き出た部分を下方へ押圧することで、永久磁石３０の溝３２に沿って永久磁石３０を破断させる。パンチ４３は、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。
【００２０】
溝３２を設けた永久磁石３０はダイ４１の上面に載置され、磁石片３１一つ分の長さだけダイ４１の右端より飛び出た状態で、磁石固定治具４２によって固定される。そしてパンチ４３を下降させることで、永久磁石３０は溝３２に沿って破断させる。以上の動作を繰り返すことで永久磁石３０は複数の磁石片３１に割断される。
【００２１】
割断された磁石片３１は、予め設定した数量（ここでは４個とする）が、対面している破断面に接着剤を塗布して、割断された順に後述する一体化治具５０に投入される。接着剤は、例えばエポキシ系の熱硬化型の接着剤等を用いる。また、この接着剤には、スペーサとして機能するガラスビーズや絶縁クロスが配合されており、磁石片３１間のクリアランスを確保して、磁石片３１間を電気的な絶縁状態とする。
【００２２】
一体化治具５０は、厚さ方向固定面５１Ａ、幅方向固定面５１Ｂ、及び長手方向固定面５１Ｃを有する固定治具５１を備える。また、厚さ方向固定面５１Ａに対面して接近離脱される厚さ方向可動部材５２Ａと、幅方向固定面５１Ｂに対面して接近離脱される幅方向可動部材５２Ｂと、を備える。さらに、長手方向固定面５１Ｃに対面して接近離脱される長手方向可動部材５２Ｃを備える。
【００２３】
固定治具５１と各可動部材５２Ａ−５２Ｃとの間には、割断された磁石片３１が破断面同士を対面させて割断順に配列して配置される。即ち、厚さ方向固定面５１Ａと厚さ方向可動部材５２Ａとが、磁石片３１の上下面に接触させて配置され、幅方向固定面５１Ｂと幅方向可動部材５２Ｂとが、磁石片３１の幅方向側面に接触させて配置される。また、長手方向固定面５１Ｃと長手方向可動部材５２Ｃとが、磁石片３１の長手方向端面に接触させて配置される。
【００２４】
各可動部材５２Ａ−５２Ｃは、夫々背面側に配置されたバネ５３Ａ−５３Ｃを介して押圧片５４Ａ−５４Ｃを備える。厚さ方向押圧片５４Ａは幅方向固定面５１Ｂの上端へ、幅方向押圧片５４Ｂは厚さ方向固定面５１Ａの側端へ、長手方向押圧片５４Ｃは厚さ方向固定面５１Ａの長手方向端部に接触するよう押圧される。各押圧片５４Ａ−５４Ｃの押圧方法としては、機械的なクランプや油圧・空圧等が用いられる。そして、各押圧片５４Ａ−５４Ｃが上述した固定治具の各固定面５１Ａ−５１Ｃの端部に接触したら、各可動部材５２Ａ−５２Ｃが、バネ５３Ａ−５３Ｃの弾性力により定まる所定の押圧力で、割断された磁石片３１を押圧する。バネ５３Ａ−５３Ｃの弾性力により定まる押圧力は、例えば、単位面積当たり０．０４ＭＰａとする。
【００２５】
ここで、各押圧片５４Ａ−５４Ｃによる押圧の順序について説明する。
【００２６】
第１に、幅方向押圧片５４Ｂを厚さ方向固定面５１Ａの側面へ接触させることにより、幅方向可動部材５２Ｂと幅方向固定面５１Ｂとで複数の磁石片３１を幅方向から挟んで押圧する。これにより、複数の磁石片３１は幅方向の位置ズレが無い状態で整列する。隣り合う磁石片３１の対向する破断面同士は、破断により形成された面であるから、複数の磁石片３１が幅方向の位置ズレ無く整列した状態では、破断面の凹凸がそれぞれ対応し、破断面同士の間隔がいずれの部位においても等しくなる。
【００２７】
複数の磁石片３１の接着工程においては、厚さ方向の位置ズレが生じやすいことが分かっている。そこで、厚さ方向に押圧した際の厚さ方向の位置ズレを抑制するために、厚さ方向の押圧を行う前に幅方向の位置ズレをなくして破断面同士の間隔を揃えておく。
【００２８】
第２に、幅方向の押圧を解放してから、厚さ方向押圧片５４Ａを幅方向固定面５１Ｂ上端へ接触させることにより、厚さ方向可動部材５２Ａと厚さ方向固定面５１Ａとで複数の磁石片３１を厚さ方向から挟んで押圧する。これにより、複数の磁石片３１は、厚さ方向に位置ズレが無い状態で整列する。
【００２９】
厚さ方向に押圧する前に幅方向の押圧を解放するのは、幅方向に押圧したまま厚さ方向に押圧すると、幅方向の押圧力が厚さ方向に押圧する際のフリクションとなって、磁石片３１の整列を妨げることになるからである。
【００３０】
第３に、長手方向押圧片５４Ｃを厚さ方向固定面５１Ａの長手方向端面へ接触させることにより、長手方向可動部材５２Ｃと長手方向固定面５１Ｃとで割断された磁石片３１を、長手方向から挟んで押圧する。これにより、隣り合う磁石片３１の対向する破断面同士は、接着剤が介在した状態で、バネ５３Ｃにより押圧されて接触する。破断面間に介在する接着剤は、長手方向からの押圧力により破断面間で適正に広がるので、接着力を確保できる。また、磁石片３１同士が厚さ方向および幅方向の位置ズレ無く整列し、その破断面同士の凹凸が夫々対応した状態において、接着剤を介在させて接合されるため、接着剤の厚さが破断面のいずれの領域においても等しい厚さで磁石片３１同士を接着する。
【００３１】
厚さ方向に押圧したまま長手方向に押圧するのは、長手方向に押圧した際に一番端の磁石片３１が曲がったり、複数の磁石片３１の列が厚さ方向に反ったりすることを防止するためである。
【００３２】
第４に、いったん厚さ方向の押圧を解放してから、再び上述した厚さ方向の押圧を行い、第５に上述した幅方向の押圧を行う。厚さ方向及び幅方向の押圧を２回行うことで、仮に１回目の厚み方向の押圧時や長手方向の押圧時に幅方向や厚さ方向に位置ズレが生じても、これを修正できる。
【００３３】
第１−第５の手順で磁石片３１を整列させたら、一体化治具５０により保持された状態で加熱炉を通過させて、例えば、１５０℃まで昇温させることにより接着剤を硬化させる。これにより、一体化した永久磁石３０を形成することができる。
【００３４】
以上のように、破断分割された磁石片３１同士を一体化治具５０により厚さ方向、幅方向および長手方向の３方向から押圧することにより、破断した磁石片３１同士のズレを抑制した状態で、接着剤により一体化させている。このため、ロータコア２１のスロット２２へ組付ける時に、永久磁石３０を構成する磁石片３１がロータコア２１のスロット２２の縁に引っ掛かりロータコア２１に組付けできないという不具合を発生させない。即ち、磁石片３１同士のズレを抑制でき、磁石片３１同士のズレによりロータコアのスロットへ永久磁石３０を挿入できないという不良品が発生する不良率が改善し、歩留が向上する。
【００３５】
また、永久磁石３０の磁石寸法をロータコア２１のスロット２２の内空寸法と同じ大きさにすることができる。すなわち、磁石片３１同士にズレを生じる場合と比較して、大きい永久磁石３０を使用することができ、結果としてモータ出力を向上させることに寄与する。
【００３６】
また、磁石片３１同士を一体化治具５０により整列させる際に、長手方向を最後に押し付けるようにしているため、厚さ方向および幅方向に整列・矯正させる際に、磁石片３１同士が押圧力により擦れあうことによる摩擦力を低減可能であり、磁石片３１同士を容易に整列させることができる。
【００３７】
さらに、一体化治具５０は、厚さ方向固定面５１Ａ、幅方向固定面５１Ｂ、及び長手方向固定面５１Ｃを一体に備える固定治具５１を備える。また、厚さ方向固定面５１Ａに対面して接近離脱される厚さ方向可動部材５２Ａと、幅方向固定面５１Ｂに対面して接近離脱される幅方向可動部材５２Ｂと、を備える。さらに、長手方向固定面５１Ｃに対面して接近離脱される長手方向可動部材５２Ｃを備えている。即ち、３方向とも片側固定、片側可動の構成としているため、簡素な構成とでき、一体化治具５０のコストを低減させることができる。
【００３８】
また、一体化治具５０は、厚さ方向、幅方向および長手方向の３方向の押圧力を同等としている。即ち、厚さ方向、幅方向の押し付け荷重による摩擦力に直交する方向から長手方向荷重により押付けている。このため、温度上昇させて接着剤を硬化させる時における、熱膨張や接着剤の温度上昇による粘度低下のために、永久磁石３０の長手方向寸法に変化を生じても、長手方向可動部材５２Ｃが追従移動できる。しかも、接着剤に配合されるスペーサを破壊することなく磁石片３１間のクリアランスをコントロールでき、永久磁石３０の全長寸法を所望の寸法内に収めることができる。また長手方向の押し付けにより、接着剤が破断面間で適正に広がり接着力を確保できる。
【００３９】
なお、上述した押圧順序に代えて、まず幅方向に押圧し、次に幅方向に押圧したままの状態で厚さ方向に押圧し、最後に幅方向及び厚さ方向に押圧したままの状態で長手方向に押圧するようにしてもよい。この場合、幅方向の押圧力が厚さ方向に押圧する際のフリクションとなるが、厚さ方向への押圧による幅方向の位置ズレを抑制できるので、幅方向及び厚さ方向の押圧を各１回にすることができる。
【００４０】
ところで、幅方向押圧片５４Ｂ、厚さ方向押圧片５４Ａ及び長手方向押圧片５４Ｃのうち、いずれか２つを一体に形成してもよい。例えば図１２に示すように、厚さ方向押圧片５４Ａと長手方向押圧片５４Ｃを一体に形成した場合には、厚さ方向に押圧した状態で長手方向に押圧することになる。このように、いずれか２つの押圧片を一体に形成することで、部品点数を減少させることができる。また、２つの押圧片を一体に形成することによって、押圧片同士の当接面が１つ減少するので、当接面の寸法管理や加工処理の負担が軽減される。もちろん、幅方向押圧片５４Ｂと長手方向押圧片５４Ｃ、または厚さ方向押圧片５４Ａと幅方向押圧片５４Ｂを一体に形成しても同様の効果が得られる。
【００４１】
図５Ａ、図５Ｂは、一体化治具５０の第２実施例の構成を示す。本実施例の一体化治具５０は、第１実施例の一体化治具５０における長手方向可動部材５２Ｃを、複数の磁石片３１に対してその長手方向両端面に配置したものである。即ち、この一体化治具５０は、厚さ方向固定面５１Ａ及び幅方向固定面５１Ｂを一体に備える固定治具５１を備える。また、厚さ方向固定面５１Ａに対面して接近離脱される厚さ方向可動部材５２Ａと、幅方向固定面５１Ｂに対面して接近離脱される幅方向可動部材５２Ｂと、を第１実施例と同様に備える。そして、固定治具５１の長手方向に沿って、対面して接近離脱される一対の長手方向可動部材５２Ｃを備える点が、第１実施例とは相違する。
【００４２】
各長手方向可動部材５２Ｃは、夫々背面側に配置されたバネ５３Ｃを介して押圧片５４Ｃを備え、夫々の押圧片５４Ｃは、背面より厚さ方向固定面５１Ａの長手方向端部に接触するよう押圧される。なお、この押圧片５４Ｃの押圧方法としては、機械的なクランプや油圧・空圧等が用いられる。そして、各押圧片５４Ｃが該当する固定治具５１の長手方向両端面に接触した際には、夫々のバネ５３Ｃを介して長手方向可動部材５２Ｃにより、割断された磁石片３１をバネ５３Ｃの弾性力により定まる所定の押圧力により両端から押圧する。バネ５３Ｃの弾性力により定まる押圧力は、例えば、単位面積当たり０．０４ＭＰａと設定している。その他の構成は、第１実施例と同様に構成している。
【００４３】
この実施例の一体化治具５０においては、厚さ方向、幅方向の押し付け荷重による摩擦力に直交する方向の両側から長手方向荷重により押付けている。このため、温度上昇させて接着剤を硬化させるときにおける、熱膨張や接着剤の温度上昇による粘度低下のために、永久磁石３０の長手方向寸法に変化を生じても、長手方向両端の可動部材５２Ｃが追従移動する。このため、永久磁石３０の幅方向および厚さ方向の押し付けによる摩擦力の影響で長手方向押し付け力が可動部材５２Ｃ側から固定面側に向かうに連れて弱くなることがなくなる。その結果、接着剤の拡がりが固定治具５１側で減少して接着力が低下する虞が解消される。言い換えれば、長手方向押し付け力を両端の長手方向可動部材５２Ｃから加えることで、その長手方向押し付け力が永久磁石３０の幅方向および厚さ方向の押し付けによる摩擦力の影響で低下することを抑制できる。このため、磁石片３１間の接着力の低下を抑制し、各磁石片３１間で均一な接着力を得ることができる。そして、均一な接着力が得られることにより、接着剤に配合されるスペーサを破壊することなく磁石片３１間のクリアランスを均一にコントロールでき、永久磁石３０の全長寸法を所望の寸法内に収めることができる。また長手方向の均一な押し付けにより、接着剤が破断面間で適正に広がり接着力を確保できる。
【００４４】
図６は、一体化治具５０の第３実施例の構成を示す。本実施例の一体化治具５０は、破断面に沿って厚さ方向に突出する突起３３を備える磁石片３１を整列させて一体化させるものである。磁石片３１の破断面に沿う厚さ方向の突起３３は、永久磁石３０を割断するために事前に付与する溝３２を、レーザ加工により設けた場合に、図７のように発生する。即ち、レーザビーム照射による方法では、切り欠き溝３２の先端の尖りを鋭くでき、また、使用する設備も安価であり、ランニングコストも安価にできる。しかしながら、レーザビーム照射による方法では、磁石表面に施す溝３２の容積分だけ、即ち、切り欠き溝として溶融された領域の材料が、切り欠き溝３２の両側に押退けられて堆積し付着する。このため、堆積付着した材料により、最終的に切り欠き溝３２の両側の磁石表面にバリが発生する。このバリが突起３３である。
【００４５】
突起３３が磁石片３１にあると、第１、２実施例に示す一体化治具５０に適用すると、図８に示すように、厚さ方向可動部材５２Ａにより押圧しても、突起３３があることにより磁石片３１を整列させることができない。即ち、厚さ方向可動部材５２Ａが各磁石片３１の表面に接触せず突起３３の先端にのみ接触するため、磁石片３１を厚さ方向固定面５１Ａに確実に接触させることができず、磁石片３１同士の厚さ方向のズレを矯正しきれないこととなる。
【００４６】
そこで、本実施例の一体化治具５０には、図６に示すように、磁石片３１の突起３３に対面する厚さ方向可動部材５２Ａの表面に突起３３を収容する溝５６を形成する。この溝５６は、突起３３を収容しても溝底に突起３３の先端が当接しない深さとする。また、溝５６の幅は、長手方向可動部材５２Ｃにより磁石片３１を長手方向から押付けることによる接着剤の押し拡げ時および接着剤の硬化時の膨張等、磁石片３１の長手方向移動に伴う突起３３の移動に対しても、突起３３が溝５６の側壁に接触しない寸法とする。その他の構成は、第１、２実施例の一体化治具５０と同様に形成されている。
【００４７】
このような一体化治具５０によれば、厚さ方向可動部材５２Ａの溝５６を除いた平面部が磁石片３１の突起３３を除いた表面に接触して、厚さ方向固定面５１Ａとの間で、磁石片３１を厚さ方向にズレなく整列させることができる。また、長手方向可動部材５２Ｃにより磁石片３１を長手方向から押付けることによる接着剤の押し拡げ時および接着剤の硬化時の膨張等、磁石片３１の長手方向移動も、突起３３による干渉を生じることなく許容させることができる。
【００４８】
なお、永久磁石３０の表面の突起３３は、接着剤の硬化後に、機械加工により一括して除去する。このように、磁石片３１が一体化された後に突起３３を除去することにより、一体化する以前に磁石片３１個々に突起３３を除去してその形状を整える場合に比較して、永久磁石３０の形状精度を向上させることが容易である。また、このように形状精度が向上し形状のバラツキが小さくなることで、永久磁石３０の寸法をより大きくすることができ、結果としてモータ出力を向上させることに寄与する。
【００４９】
また、突起３３を収容する溝５６を厚さ方向可動部材５２Ａの表面に設けることについて説明したが、これに代えて、厚さ方向固定面５１Ａに突起３３を収容する溝５６を設けるものであってもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
（ア）切り欠き溝３２に沿って破断分割することにより形成した複数の磁石片３１同士を、破断面間に接着剤を介在させて、互いに整列させて結合する回転電機のロータコアに埋込まれる永久磁石３０の製造装置である。そして、破断面同士を対面させて複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の幅方向から押圧して幅方向に整列させる第１の押圧手段と、複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の厚さ方向から押圧して厚さ方向に整列させる第２の押圧手段と、を備える。更に、複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の長手方向から押圧して磁石片３１の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させる第３の押圧手段を備える。このため、複数の磁石片３１を厚さ方向、幅方向及び長手方向から押圧して整列させることができるので、磁石片３１同士のズレを抑制できる。その結果、磁石片３１同士のズレによりロータコア２１のスロット２２に永久磁石３０を挿入できないという不良品が発生する不良率が改善し、歩留が向上する。また、磁石片３１同士のズレを抑制できるため、結果として磁石寸法を大きく確保でき、モータ出力の向上に寄与できる。
【００５２】
（イ）各押圧手段５４Ａ−５４Ｃは、複数の磁石片３１を固定の治具面に可動部材５２Ａ−５２Ｃにより押付けて、複数の磁石片３１を整列させ且つ破断面同士を接合させるため、３方向とも片側固定、片側可動の構成となり、簡素な構成とでき、一体化治具５０のコストを低減させることができる。
【００５３】
（ウ）各押圧手段５４Ａ−５４Ｃは、同等の押付け荷重により磁石片３１を押圧するため、温度上昇させることによる接着剤の硬化時における熱膨張や接着剤の温度上昇による粘度低下のために、永久磁石３０の長手方向寸法に変化を生じても、長手方向可動部材５２Ｃが追従移動できる。
【００５４】
（エ）各磁石片３１は破断面に沿って厚さ方向の一方の面に突起３３を備えるものであり、第２の押圧手段５４Ａは、各磁石片３１の突起３３に臨む部位に突起３３を収容する溝５６を備えるものである。このため、厚さ方向可動部材５２Ａの溝５６を除いた平面部が磁石片３１の突起３３を除いた表面に接触して、厚さ方向固定面５１Ａとの間で、磁石片３１を厚さ方向にズレなく整列させることができる。また、長手方向可動部材５２Ｃにより磁石片３１を長手方向から押付けた際の接着剤の押し拡げ時および接着剤の硬化時の膨張等、磁石片３１の長手方向移動も、突起３３による干渉を生じることなく許容させることができる。
【００５５】
（オ）第１、２の押圧手段５４Ｂ、５４Ａは、複数の磁石片３１を固定の治具面に可動部材５２Ｂ、５２Ａにより押付けて、複数の磁石片３１を整列させるものであり、第３の押圧手段５４Ｃは、複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の長手方向両側に配置された可動部材５２Ｃにより両側から押圧して磁石片３１の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させるものである。即ち、長手方向押し付け力を両端の長手方向可動部材５２Ｃから加えることで、その長手方向押し付け力が永久磁石３０の幅方向および厚さ方向の押し付けによる摩擦力の影響で低下することが抑制され、磁石片３１間の接着力の低下を抑制し、各磁石片３１間で均一な接着力を得ることができる。このため、接着剤に配合されるスペーサを破壊することなく磁石片３１間のクリアランスを均一にコントロールでき、永久磁石３０の全長寸法を所望の寸法内に収めることができる。また長手方向の均一な押し付けにより、接着剤が破断面間で適正に広がり接着力を確保できる。
【００５６】
（カ）切り欠き溝３２に沿って破断分割することにより形成した複数の磁石片３１同士を、破断面間に接着剤を介在させて、互いに整列させて結合する回転電機のロータコアに埋込まれる永久磁石３０の製造方法である。そして、破断面同士を対面させて破断分割した複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の厚さ方向から押圧して厚さ方向に整列させる第１の押圧工程と、複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の幅方向から押圧して幅方向に整列させる第２の押圧工程と、を備える。そして、第１、２押圧工程により整列された複数の磁石片３１同士を永久磁石３０の長手方向から押圧して磁石片３１の対向する破断面同士を介在した接着剤により接合させる第３の押圧工程と、を備える。言い換えれば、磁石片３１同士を一体化治具５０により整列させる際に、長手方向を最後に押し付けるようにしているため、厚さ方向および幅方向に整列・矯正させる際に、磁石片３１同士が押圧力により擦れあうことによる摩擦力を低減可能であり、磁石片３１同士を容易に整列させることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図９−図１１は、本発明を適用した回転電機のロータコアに埋込まれる永久磁石の製造装置およびその製造方法の第２実施形態を示す。即ち、図９は一体化治具の側面図、図１０は一体化治具に使用するバネ装置の説明図、図１１は一体化治具の動作状態の側面図である。本実施形態においては、厚さ方向可動部材５２Ａまたは幅方向可動部材５２Ｂの少なくとも一方に付与する押付け力を雰囲気温度に応じて変化させる構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００５８】
本実施形態の一体化治具５０においては、厚さ方向可動部材５２Ａまたは幅方向可動部材５２Ｂの少なくとも一方に付与する押付け力を雰囲気温度に応じて変化させるようにしたものである。即ち、雰囲気温度が低温である常温時においては、所定の押付け力、例えば、単位面積当たり０．０４ＭＰａの荷重を発生するものとする。そして、雰囲気温度の上昇に連れて押付け力を低下させ、接着剤の硬化温度、例えば、１５０℃に上昇された雰囲気温度においては、押付け力をゼロ付近に低下させるものとする。
【００５９】
図９に示す一体化治具５０は、枠体のフレーム５７で構成されている。そして、磁石片３１の幅方向が図中の上下方向に配置され、上下方向の一方（図９においては下側）に固定治具５１としてのフレーム５７が配置され、他方（図９においては上側）に幅方向可動部材５２Ｂが上下方向スライダにガイドされて上下方向に移動可能に配置されている。幅方向可動部材５２Ｂは、フレーム５７にねじ止めされた調整ボルトに基部が固定されたコイルバネ５３Ｂにより、図中下方向に押圧するよう配置されている。
【００６０】
また、磁石片３１の厚さ方向が図中の左右方向に配置され、左右方向の一方（図９においては左側）に固定治具５１としての厚さ方向固定面５１Ａが配置され、他方（図９においては右側）に厚さ方向可動部材５２Ａが左右方向スライダにガイドされて左右方向に移動可能に配置されている。厚さ方向可動部材５２Ａは、フレーム５７に基部が固定されたバイメタル５５で構成された板バネ５５により、図中左方向に押圧するよう配置されている。
【００６１】
板バネ５５は、線膨張係数の異なる２枚の板材を貼り合わせて形成され、常温状態では図１０Ａに示すように直線形状であり、温度が上昇されると、図１０Ｂに示すように、２枚の板材の熱膨張量の違いにより曲線形状に変形する。そして、板バネ５５の基部を、磁石片３１を固定治具５１と可動部材５２Ａとで挟んだ状態において、常温時には厚さ方向可動部材５２Ａを単位面積当たり０．０４ＭＰａの荷重をかけるように弾性変形させた状態でフレーム５７に固定する。これにより、常温状態では、バイメタル５５は可動部材５２Ａを介して磁石片３１を上述した押し付け力で拘束することができる。
【００６２】
なお、図９中の一点鎖線で記載されたバイメタル５５は、外力を加えない自然状態の形状であり、図９中の破線で記載されたバイメタル５５は、雰囲気温度が接着剤の硬化温度、例えば、１５０℃に昇温された際の形状である。
【００６３】
バイメタル５５の設定例として、例えば、ＪＩＳ相当記号ＴＭ３のバイメタル５５であり、板厚１ｍｍ、板幅５ｍｍ、全長５０ｍｍの長方形断面を備えるものについて説明する。このバイメタル５５では、厚さ方向押し付け荷重を単位面積当たり０．０４ＭＰａとした場合に、板材の最大たわみ量が２．９６ｍｍとなる。この場合には、可動治具により磁石片３１を押し付けて、板材のたわみ量が２．９６ｍｍとなるように、板材をフレームに固定する。
【００６４】
なお、磁石片３１の長手方向の固定治具５１および可動部材５２Ｃは、図示されていないが、第１実施形態と同様に構成されている。また、上述した一体化治具５０では、厚さ方向可動部材５２Ａのみをバイメタル５５により磁石片３１の厚さ方向を規制するものについて説明している。しかし、幅方向可動部材５２Ｂに対しても、バイメタル５５により磁石片３１の幅方向を規制するものであってもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態の一体化治具５０においては、一体化治具５０への磁石片３１をセットしての接着剤が硬化していない状態においては、バイメタル５５により設定した大きい押付け力により磁石片３１同士の厚さ方向位置およびまたは幅方向位置を拘束して確実に整列させることができる。
【００６６】
そして、接着剤を硬化させるための昇温時においては、雰囲気温度が常温２０℃から１５０℃まで温度が上昇され、接着剤が温度上昇に伴って硬化する。また、雰囲気温度の上昇に応じてバイメタル５５は、図１１の破線図示状態から実線図示状態に変形する。このため、バイメタル５５による押付け力は徐々に低下し、厚さ方向可動部材５２Ａおよび幅方向可動部材５２Ｂによる押付け力に伴う磁石片３１とこれら治具との摩擦力も徐々に低下する。一方、長手方向可動部材５２Ｃによる押付け力のもとで、接着剤の熱膨張により、磁石片３１同士が長手方向へ移動しようとする。
【００６７】
そして、摩擦力の低下は、磁石片３１とこれらの治具との移動抵抗を低下させ、磁石片３１は、長手方向可動部材５２Ｃによる押付け力が磁石片３１間に万遍なく作用するようになる。このため、破断面間の一部の接着剤に強い圧縮荷重が作用することによって接着剤中のスペーサが破壊されることがなくなり、磁石片３１間のクリアランスが小さくなることが抑制される。その結果、接着剤が破断面間に適正に拡がらずに接着力が低下する不具合が抑制される。このため、破断面間のクリアランスを均一にコントロールすることができ、永久磁石３０の全長寸法を所望の寸法内に収めることができる。また、接着剤が破断面間に適正に拡がらずに接着力が低下するという不具合が解消され、各磁石片３１間で均一な接着力を得られる。
【００６８】
なお、雰囲気温度の上昇に連れて厚さ方向押付け荷重および幅方向押付け荷重が変化しない場合には、上述した摩擦力が雰囲気温度の上昇によっても低下せず、磁石片３１の移動抵抗も低下されない。この場合には、接着剤の熱膨張に伴って磁石片３１が追従移動できないこととなる。従って、固定治具５１側に位置する破断面間に強い圧縮荷重が作用することで接着剤に含まれるスペーサが潰れて磁石片３１間のクリアランスが小さくなったり、圧縮荷重の弱い破断面間において接着剤が破断面間に適正に拡がらずに接着力が低下するといった不具合が予想される。
【００６９】
しかしながら、本実施形態では、前記したように、移動抵抗が温度上昇に伴い低下し、接着剤の熱膨張に伴って磁石片３１が追従移動できるので、固定治具５１側に位置する破断面間の、接着剤に含まれるスペーサが潰れることによる磁石片３１間のクリアランスの減少や、接着剤が破断面間に適正に拡がらずに接着力が低下するといった不具合を解消することができる。
【００７０】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（カ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００７１】
（キ）第１、２の押圧手段５４Ｂ、５４Ａの少なくともいずれか一方は、複数の磁石片３１を雰囲気温度の上昇に応じて低下する押圧力により固定の治具面に可動部材５２Ａ，５２Ｂにより押付けて、複数の磁石片３１を整列させる。このため、移動抵抗が温度上昇に伴い低下され、接着剤の熱膨張に伴って磁石片３１が追従移動でき、固定治具５１側に位置する破断面間の、接着剤に含まれるスペーサが潰れて磁石片３１間のクリアランスが小さくなったり、接着剤が破断面間に適正に拡がらずに接着力が低下する不具合を解消することができる。
【００７２】
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の一部を示したに過ぎず、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。例えば、上記実施形態では永久磁石埋め込み型回転電機について説明したが、本発明は、永久磁石をロータ外周面に貼り付ける、いわゆるＳＰＭモータについても同様に適用することができる。
【００７３】
本願は２０１０年６月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１０−１３８２５３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。
【符号の説明】
【００７４】
Ａ  永久磁石埋込型回転電機
１０  ステータ
２０  ロータ
２１  ロータコア
２２  スロット
３０  永久磁石
３１  磁石片
３２  凹溝
３３  突起
５０  一体化治具
５１  固定治具
５１Ａ  厚さ方向固定面
５１Ｂ  幅方向固定面
５１Ｃ  長手方向固定面
５２Ａ  厚さ方向可動部材
５２Ｂ  幅方向可動部材
５２Ｃ  長手方向可動部材
５３  バネ
５４Ａ  厚さ方向押圧片（第２の押圧手段）
５４Ｂ  幅方向押圧片（第１の押圧手段）
５４Ｃ  長手方向押圧片（第３の押圧手段）
５５  板バネ、バイメタル
５６  溝
【図１Ａ】
0005614447.tif 000002
【図１Ｂ】
0005614447.tif 000003
【図２】
0005614447.tif 000004
【図３】
0005614447.tif 000005
【図４Ａ】
0005614447.tif 000006
【図４Ｂ】
0005614447.tif 000007
【図５Ａ】
0005614447.tif 000008
【図５Ｂ】
0005614447.tif 000009
【図６】
0005614447.tif 000010
【図７】
0005614447.tif 000011
【図８】
0005614447.tif 000012
【図９】
0005614447.tif 000013
【図１０Ａ】
0005614447.tif 000014
【図１０Ｂ】
0005614447.tif 000015
【図１１】
0005614447.tif 000016
【図１２】
0005614447.tif 000017