(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数の磁石片を含む複数の部材を集合体受け部材上に一列に積層して集合体とし、前記集合体を電動モータのロータコアに設けた磁石挿入孔へ挿入するロータコアへの磁石挿入方法において、
面取りされた稜線で囲まれた面を有する先頭部材を、当該面が挿入時の先頭側端面となるように配置し、前記先頭部材の挿入方向後ろ側に、面取りされた稜線を有しない他の部材を、挿入孔側から投影した場合に前記先頭部材の投影面に隠れるように挿入方向に沿って前記集合体受け部材上に一列に積層することによって、前記先頭部材及び前記他の部材を仮保持して前記集合体を作成するロータコアへの磁石挿入方法。
【請求項２】
請求項１に記載のロータコアへの磁石挿入方法において、
前記他の部材の挿入孔側から投影した場合の投影面積は、前記先頭部材の挿入孔側から投影した場合の投影面積より小さいロータコアへの磁石挿入方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータコアへの磁石挿入方法において、
前記複数の部材はすべて磁石であるロータコアへの磁石挿入方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のロータコアへの磁石挿入方法において、
前記先頭部材はダミーワークであり、他の部材はすべて面取りされた稜線を有しない磁石であるロータコアへの磁石挿入方法。
【請求項５】
請求項４に記載のロータコアへの磁石挿入方法において、
前記先頭部材が前記磁石挿入孔を通り過ぎるまで、前記先頭部材及び前記他の部材を挿入方向に移動させるロータコアへの磁石挿入方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のロータコアへの磁石挿入方法において、
前記ロータコアを前記磁石挿入孔の軸線が鉛直方向に延びるよう配置し、
前記集合体の少なくとも互いに直交する二つの側面を保持する整列治具と、前記集合体の挿入時の先頭側端面を保持する集合体受け部材と、を前記磁石挿入孔より上側に配置し、
前記集合体受け部材に前記複数の部材を積層し、前記整列治具と対向する方向から磁石整列ロッドにより前記複数の部材を押圧することで前記複数の部材を整列させて前記集合体を形成するロータコアへの磁石挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータのロータコアに磁石を挿入する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に用いられる電動モータとして、ロータに永久磁石を埋め込んだ永久磁石式同期モータ（以下、「ＰＭモータ」という。）が知られている。そして、ＰＭモータの効率を向上させる方法として、埋め込む磁石を分割して渦電流損を低減する方法が知られている。例えば、ＷＯ２００１／０９５４６０では、複数に分割した磁石小片を接着して１枚の長板状磁石にし、その長板状磁石をロータコアの磁石挿入孔へ挿入している。
【発明の概要】
【０００３】
上記文献では、長板状磁石を成形するために、有機樹脂からなる外枠に磁石片を整列させた状態で外部から加圧加熱する等して、磁石片同士を接着させている。このため、長板状磁石を成形するために大きな製造コストを要することとなる。
【０００４】
しかし、長板状磁石の成形に要するコストを削減するために磁石片を個別にロータコアの磁石挿入孔へ挿入すると、磁石片の角部を面取りしていない場合には、磁石片が磁石挿入孔の途中に引っ掛かって挿入孔の奥まで到達しないという事態が生じ易い。一方、挿入するすべての磁石片の角部を面取りすると、面取りのためにコストが大幅に増大し、さらには、面取りによって磁石体積が減少した分だけ磁石の性能が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、コスト増大や性能低下を抑制しつつ磁石挿入孔に磁石片を挿入する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様によれば、少なくとも複数の磁石片を含む複数の部材を一列に積層して集合体とし、前記集合体を電動モータのロータコアに設けた磁石挿入孔へ挿入するロータコアへの磁石挿入方法が提供される。このロータコアへの磁石挿入方法では、面取りされた稜線で囲まれた面を有する先頭部材を、当該面が挿入時の先頭側端面となるように配置し、先頭部材の挿入方向後ろ側に、面取りされた稜線を有しない他の部材を、挿入孔側から投影した場合に先頭部材の投影面に隠れるように挿入方向に沿って一列に積層し、先頭部材及び他の部材を仮保持して集合体を作成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態を適用する磁石挿入装置の概略構成図である。
【図２】図２は、挿入する複数の磁石片を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る集合体の模式図である。
【図４】図４は、磁石挿入装置の動作を説明する第１の図である。
【図５】図５は、磁石挿入装置の動作を説明する第２の図である。
【図６】図６は、磁石挿入装置の動作を説明する第３の図である。
【図７】図７は、磁石挿入装置の動作を説明する第４の図である。
【図８】図８は、集合体の他の例を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る集合体の模式図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態を適用する磁石挿入装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態で使用する磁石挿入装置１の概略構成図である。磁石挿入装置１は、積層鋼板で形成されたロータコア４の磁石挿入孔６に、先端部材または他の部材としての複数の磁石片３を積層してなる集合体２を挿入するための装置である。集合体２の詳細については後述する。
【００１０】
磁石挿入装置１は、ロータコア４を保持するロータコア支持盤５と、集合体２を保持する集合体受け部材としての磁石受け９と、集合体２の側面を保持する整列治具７と、集合体２を整列治具７に向けて押圧する磁石整列ロッド１０を備える。
【００１１】
磁石受け９は、磁石受け駆動ユニット１３により駆動され、磁石挿入孔６の下方側から上方側まで、磁石挿入孔６の軸線に沿って移動する。磁石受け駆動ユニット１３は、後述する方法で整列させた各磁石片３が駆動中にずれることを防止するため、エアシリンダ等の振動のないユニットとする。
【００１２】
磁石整列ロッド１０は整列ロッド駆動ユニット１２により駆動され、磁石挿入孔６の軸線に直交する方向に移動する。整列治具７は整列治具直動ユニット１４により駆動され、磁石挿入孔６の軸線に直交する方向に移動する。
【００１３】
整列治具７は、集合体２の紙面右側の側面と対向する面と、集合体２の紙面裏側の側面と対向する面とを有する。磁石整列ロッド１０及び整列ロッド駆動ユニット１２は、図１に記載したものの他に、紙面表側から裏側に向けて移動するものも備える。
【００１４】
ロータコア支持盤５は、ロータコア４の磁石挿入孔６に対応する位置に、後述する集合体２の磁石挿入孔６の軸線に直交する断面よりも狭い開口部５Ａを備える。
【００１５】
ここで、集合体２について説明する。
【００１６】
図２、図３は、集合体２について説明するための図である。図中の矢印は、磁石挿入孔６に挿入する際の進行方向（以下、挿入方向という。）である。
【００１７】
集合体２は、複数に分割された磁石片３を挿入方向に沿って一列に積層させたものである。挿入時に先頭となる磁石片３は、面取りされた稜線で囲まれた面を有し、その面取りされた稜線で囲まれた面が挿入時に先頭側端面となるように配置されている。挿入方向から２番目、３番目となる磁石片３は、いずれも面取りされた稜線を有しない。そして、挿入方向から２番目、３番目の磁石片３は、集合体２を挿入方向から投影した場合に、先頭の磁石片３の投影面の内側に隠れるように配置されている。なお、ここでは、集合体２に含まれるすべての磁石片３の、磁石挿入孔６側から投影した場合の投影面が同一形状であるものとする。
【００１８】
次に、磁石挿入装置１の動作について、図４−図７を参照して説明する。なお、図４−図７では、整列ロッド駆動ユニット１２、磁石受け駆動ユニット１３、整列治具直動ユニット１４は省略している。
【００１９】
図４に示すように、初期状態では、磁石受け９はロータコア支持盤５よりも下側に位置し、磁石整列ロッド１０及び整列治具７は磁石挿入孔６の径方向外側に位置する。
【００２０】
この状態で、ロータコア支持盤５にロータコア４を配置し、磁石受け９をロータコア４の上端面より上まで上昇させる。
【００２１】
図５に示すように、磁石受け９が上昇したら、上昇した磁石受け９に磁石片３を図３と同様の並び順で積層する。磁石片３は、図示しない供給装置、例えばロボットアーム等により順次供給される。このとき、供給装置と整列治具７が干渉する場合には、整列治具７をさらに磁石挿入孔６の径方向外側に移動させる。
【００２２】
磁石片３を積層したら、紙面左右方向及び紙面表裏方向について、整列治具７の磁石片３と当接する面（以下、磁石片基準面８という）と磁石挿入孔６の壁面とが揃うように、整列治具７を移動させる。なお、磁石片基準面８が磁石挿入孔６の壁面よりも、０．０１ｍｍ程度磁石挿入孔６の中心側にくるようにしてもよい。
【００２３】
また、整列治具７と磁石整列ロッド１０を、磁石片３が磁石受け９又は下方の磁石片３から脱落しないような形状や配置にすることで、積層した磁石片３が転倒することを防止してもよい。
【００２４】
図６に示すように、磁石片３の積層が終わったら、磁石整列ロッド１０を磁石片３に押し当てて、積層された磁石片３を磁石片基準面８に沿って整列させる。これにより、下から２番目、３番目の磁石片３は、磁石挿入孔６側から投影した場合に、先頭の磁石片３に隠れることとなる。ここで、磁石整列ロッド１０同士が干渉する場合には、一方の磁石整列ロッド１０を退避させる。
【００２５】
なお、磁石片３を積層する前に、磁石片基準面８を磁石挿入孔６の壁面に揃え、かつ磁石整列ロッド１０を移動させておき、積層が終了したときに整列も終了するようにしてもよい。
【００２６】
図７に示すように、磁石片３の整列が終了したら、つまり集合体２が作成されたら、磁石受け９をロータコア４の下端よりも下がった位置まで下降させる。集合体２はロータコア支持盤５の開口部５Ａに引っ掛かって挿入孔６内に残るので、これにより磁石片３の磁石挿入孔６への挿入が終了する。
【００２７】
集合体２は、上述したように先端面が面取りされており、かつ、磁石挿入孔６側から投影した場合に２番目及び３番目の磁石片３が先頭の磁石片３に隠れるように複数の磁石片３を整列させたものである。したがって、磁石受け９を下降させる際に仮に集合体２が磁石挿入孔６の壁面と接触するとしても、接触するのは面取りされた先頭側端面となる。このため、集合体２は途中で引っ掛かることなく磁石挿入孔６の下端まで到達する。また、下から２番目、３番目の磁石片３については面取りする必要がなくなり、面取りに要するコストを低減できる。
【００２８】
図８は、本実施異形態を適用し得る集合体２の他の例を示す図である。図３の集合体２との相違点は、磁石挿入孔６側から投影した場合に、先頭の磁石片３の投影面が、下から２番目、３番目の磁石片３の投影面よりも大きく、先頭の磁石片３と下から２番目の磁石片３の間に段差が生じていることである。このような集合体２であっても、上述した工程によって磁石挿入孔６に挿入することができる。なお、図８の集合体２の場合には、磁石整列ロッド１０及び整列治具７の、磁石片３と当接する部位を、先頭の磁石片３と下から２番目の磁石片３の間の段差に応じた形状にすることが望ましい。例えば、後述する図１０に示すように、整列治具７を平面とし、磁石整列ロッド１０を、複数の磁石片３を整列治具７に当接させた場合に集合体２の磁石整列ロッド１０側の面に生じる段差に応じた形状にすることが望ましい。
【００２９】
次に、上述した磁石挿入方法による効果について説明する。
【００３０】
面取りされた稜線で囲まれた面を有する先頭の磁石片３を、当該面が挿入時に先頭側端面となるように配置し、挿入方向後ろ側に、面取りされた稜線を有しない他の磁石片３を積層する。また、複数の磁石片３を、挿入孔側から投影した場合に先頭の磁石片３の投影面に他の磁石片３が隠れるように挿入方向に沿って一列に整列させる。そして、複数の磁石片３が上記のように整列した状態で仮保持して、集合体２とする。
【００３１】
なお、「仮保持」とは、磁石片３同士を接着剤で接着したり、樹脂モールド等により一体化したりせずに、磁石受け９の上に複数の磁石片３が積層されている状態を示す。
【００３２】
このような集合体２は、磁石挿入孔６側から見た場合に、磁石片３の面取りされていないエッジ部分が露出せず、また、先頭の磁石片３に設けた面取り部分がガイドの役目を果たす。このため、集合体２は途中で磁石挿入孔６の内壁に引っ掛かることなく磁石挿入孔６の下端まで挿入される。また、面取り加工は先頭の磁石片３にだけ施すので、面取り加工による磁石体積の減少を抑制して磁石の性能低下を防止できる。さらに、面取り加工に要するコストを低減できる。
【００３３】
下から２番目、３番目の磁石片３の挿入孔側から投影した場合の投影面積が、先頭の磁石片３の挿入孔側から投影した場合の投影面積より小さい場合も上記と同様の効果が得られる。
【００３４】
ロータコア４を磁石挿入孔６の軸線が鉛直方向に延びるよう配置し、集合体２の少なくとも互いに直交する二つの側面を保持する整列治具７と、集合体２の挿入時の先頭側端面を保持する磁石受け９と、を磁石挿入孔６より上側に配置する。そして、磁石受け９に複数の磁石片３を積層し、整列治具７と対向する方向から磁石整列ロッド１０により複数の磁石片３を押圧することで複数の磁石片３を整列させて集合体２を形成するので、磁石片３の整列を精度良く行うことができる。
【００３５】
また、上述したように集合体２は磁石挿入孔６の壁面に引っ掛かることがないので、磁石片３同士が接着等されていない仮保持の状態であっても、磁石受け９を下降させれば集合体２は重力の作用によって一体として下降し、磁石挿入孔６の下端まで達する。
【００３６】
（第２実施形態）
本実施形態は、集合体２の構成が第１実施形態と異なり、これに伴い磁石挿入装置１も一部の構成が異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３７】
図９は、本実施形態の集合体２の概略構成図である。図１０は、集合体２を作成した後、磁石受け９を下降させた状態を示す図である。
【００３８】
本実施形態の集合体２は、面取りされた稜線を有しない３つの磁石片３と、各稜線が面取りされた先頭部材としてのダミーワーク１５とからなる。
【００３９】
磁石整列ロッド１０の集合体２側の側面には、ダミーワーク１５及び磁石片３を磁石片基準面８に当接させたときに、ダミーワーク１５の磁石整列ロッド１０側の側面と磁石片３の磁石整列ロッド１０側の側面との間に生じる段差に対応する段差を設ける。
【００４０】
ロータコア支持盤５には、ダミーワーク１５を収納する収納部１６を設ける。収納部１６の深さは、ダミーワーク１５の挿入方向の厚さと等しい。
【００４１】
まず、磁石受け９にダミーワーク１５を配置し、その上に３つの磁石片３を積層して図９の状態にする。そして、磁石整列ロッド１０を押し当てる。磁石整列ロッド１０の集合体２側の側面には上述した段差があるので、ダミーワーク１５及び磁石片３はいずれも磁石片基準面８に押し付けられ、挿入孔６側から投影した場合に３つの磁石片３がダミーワーク１５の投影面に隠れるように整列する。
【００４２】
ダミーワーク１５及び磁石片３を整列させたら、磁石受け９をロータコア支持盤５より下方まで下降させる。これによりダミーワーク１５は収納部１６に収まり、３つの磁石片３は磁石挿入孔６内に残る。
【００４３】
本実施形態においても、ダミーワーク１５に面取り部分があることにより、第１実施形態と同様に、磁石片３が引っ掛かることなく磁石挿入孔６の下端まで挿入される。
【００４４】
また、ダミーワーク１５が磁石挿入孔６を通り過ぎるまで、集合体２を挿入方向に移動させるので、ダミーワーク１５がロータコア４内に残ることがない。
【００４５】
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。
【００４６】
本願は２０１３年５月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−９６５５５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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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