(57)【要約】【課題】着磁工程前にロータコアの内部に配置された磁石素材の絶縁処理の検査を行うことができ、かつ、磁石素材を所望の着磁率まで安定的に着磁することが可能な埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、ロータコアと、ロータコアの内部に配置された磁石とを備えたロータの製造方法に関する。ロータコア（１１）の内部に未磁化の磁石素材（１２Ｐ）を配置する工程と、未磁化の磁石素材（１２Ｐ）を所望の方向に予備着磁する工程と、内部に予備着磁された磁石素材（１２Ｐ）が配置されたロータコア（１１）に対して鉄損測定を行う工程と、磁石素材（１２Ｐ）に対して本着磁を行う工程とを順次実施する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと、当該ロータコアの内部に配置された磁石とを備えたロータの製造方法であって、
前記ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置する工程と、
前記未磁化の磁石素材を所望の方向に予備磁化する工程と、
内部に予備磁化された前記磁石素材が配置された前記ロータコアに対して鉄損測定を行う工程と、
前記磁石素材に対して本着磁を行う工程とを順次有する、ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータ（回転子）およびステータ（固定子）とを備えたモータは、電動機および発電機等に好ましく用いられる。小型で大出力を得られることから、ハイブリッドカー等の用途では、ロータとしては、電磁鋼板の積層体等からなるロータコアの内部に複数の磁石が配置された埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータが好ましく用いられる。ＩＰＭ型のロータの製造方法は、ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置する工程と、内部に配置された未磁化の磁石素材を着磁して磁石とする工程（着磁工程）とを含み、さらに好ましくは着磁工程後に磁石の磁力または着磁率の良否を検査する工程を含む（特許文献１の段落０００２、０００５等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０３３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にロータコアの内部に配置される磁石には、ロータコアとの導通を避けるための絶縁処理が施されている。着磁工程前に、磁石素材の絶縁処理の良否の検査を行うことが好ましい。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、着磁工程前にロータコアの内部に配置された磁石素材の絶縁処理の検査を行うことができ、かつ、磁石素材を所望の着磁率まで安定的に着磁することが可能な埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータの製造方法は、
ロータコアと、当該ロータコアの内部に配置された磁石とを備えたロータの製造方法であって、
前記ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置する工程と、
前記未磁化の磁石素材を所望の方向に予備着磁する工程と、
内部に予備着磁された前記磁石素材が配置された前記ロータコアに対して鉄損測定を行う工程と、
前記磁石素材に対して本着磁を行う工程とを順次有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、着磁工程前にロータコアの内部に配置された磁石素材の絶縁処理の検査を行うことができ、かつ、磁石素材を所望の着磁率まで安定的に着磁することが可能な埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る一実施形態のロータの要部模式平面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の予備磁化兼鉄損測定装置とこれを用いた工程（Ｂ）および工程（Ｃ）の方法を示す模式図である。
【図３】予備着磁において励磁コイル（１次コイル）に印加する電流波形の一例と、鉄損測定において励磁コイル（１次コイル）に印加する電流波形の一例とを示すグラフである。
【図４】実施例１および比較例１で得られたロータの磁石の着磁率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のロータの製造方法は、ロータコアと、ロータコアの内部に配置された磁石とを備えた埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの製造方法に関する。
【００１０】
「ロータ」
図１は、本発明に係る一実施形態のロータの要部模式平面図である。図１中、符号１は本実施形態のロータ、符号１１はロータコア、符号１２は磁石をそれぞれ示す。
ロータコア１１は公知のものを使用でき、電磁鋼板の積層体等からなる平面視ドーナツ状の部材である。ロータコア１１の内部には、複数の棒状の磁石が互いに離間して配置されている。なお、ロータコア１１の内径と外径、並びに、ロータコア１１の内部に配置される磁石１２の形状、数および配置パターン等は、適宜設計される。個々の磁石１２は所定の方向に磁化されている。図中、「Ｎ」、「Ｓ」は個々の磁石の外周側の極性を示している。なお、個々の磁石１２には、ロータコア１１との導通を避けるための絶縁処理が施されている（図示略）。
【００１１】
一般的に、ＩＰＭ型のロータの製造方法は、ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置する工程と、内部に配置された未磁化の磁石素材を着磁して磁石とする工程（着磁工程）とを含む。
【００１２】
上記したように、一般的にロータコアの内部に配置される磁石には、ロータコアとの導通を避けるための絶縁処理が施されている。着磁工程前に、磁石素材の絶縁処理の良否の検査を行うことが好ましい。絶縁処理が不充分である場合、内部に磁石素材が配置されたロータコアの鉄損が増加する傾向がある。そのため、着磁工程前に鉄損測定を実施することで、着磁工程前に磁石素材の絶縁処理の良否の検査を行うことができる。鉄損は例えば、エプスタイン試験を適用して測定することができる。
【００１３】
エプスタイン試験は、励磁コイル（１次コイル）と誘起電圧検出コイル（２次コイル）とを用いて閉磁気回路を形成し、励磁コイル（１次コイル）に対して、直流電流または交流電流、好ましくは交流電流を印加して励磁を行い、Ｂ−Ｈ曲線、ヒステリシス損、および鉄損等の磁気特性を行う試験法である。
【００１４】
ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置した状態でエプスタイン試験による鉄損測定を実施する場合、試験時に発生する磁界によって、未磁化の磁石素材が僅かながらも磁化されてしまう。この際、磁石素材は、所望の方向とは逆の方向に磁化される（逆磁化される）恐れがある。磁化方向は、励磁コイル（１次コイル）に対して印加される電流の正負により決定される。そのため、特に、鉄損測定時に交流電流を用いて励磁を行う場合、未磁化の磁石素材の磁化方向を制御することができず、未磁化の磁石素材が逆磁化されやすい。いったん逆磁化された磁石素材は、後の着磁工程において、所望の着磁率に到達するためにより多くの磁気エネルギーを要する。そのため、逆磁化を考慮せずに、後工程の着磁工程を通常通り実施した場合、逆磁化された磁石素材は、所望の着磁率に到達することが難しい。
【００１５】
そこで、本発明の製造方法では、鉄損測定を行う前に、未磁化の磁石素材を所望の方向に予備着磁する工程を実施する。鉄損測定前に未磁化の磁石素材を所望の方向に予備着磁しておくことで、鉄損測定時の磁石素材の逆磁化を抑制し、着磁工程において、磁石素材を所望の着磁率まで安定的に着磁させることができる。
【００１６】
すなわち、本発明のロータの製造方法は、
ロータコアの内部に未磁化の磁石素材を配置する工程（Ａ）と、
未磁化の磁石素材を所望の方向に予備着磁する工程（Ｂ）と、
内部に予備着磁された磁石素材が配置されたロータコアに対して鉄損測定を行う工程（Ｃ）と、
予備着磁された磁石素材に対して本着磁を行う工程（Ｄ）とを順次有する。
なお、本発明の製造方法において、本着磁を行う工程（Ｄ）を「着磁工程」と定義する。
【００１７】
（工程（Ａ））
工程（Ａ）は、公知方法にて実施することができる。
【００１８】
（工程（Ｂ）および工程（Ｃ））
工程（Ｂ）および工程（Ｃ）は、図２に示す一実施形態の予備着磁兼鉄損測定装置２を用いて、実施することができる。
図２は図１に対応した模式平面図であり、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。図２中、符号１Ｐは製造途中のロータ、符号１２Ｐは未磁化の磁石素材である。
なお、未磁化の磁石素材１２Ｐには、ロータコア１１との導通を避けるための絶縁処理が施されている（図示略）。
【００１９】
図２に示す一実施形態の予備着磁兼鉄損測定装置２（以下、単に「装置２」と略記する場合がある）は、平面視Ｕ字状の継鉄部２１と、継鉄部２１の一方の直線部ＬＰ１に巻き付けられた励磁コイル（１次コイル）２２と、継鉄部２１の他方の直線部ＬＰ２に巻き付けられた誘起電圧検出コイル（２次コイル）２３と、励磁コイル（１次コイル）２２および誘起電圧検出コイル（２次コイル）２３に対して配線を介して接続された電源部２４とを備える。
【００２０】
工程（Ｂ）および工程（Ｃ）は、以下のように実施することができる。
内部に未磁化の磁石素材１２Ｐが配置されたロータコア１１に対して、装置２の継鉄部２１を近接させる。このとき、励磁コイル（１次コイル）２２と誘起電圧検出コイル（２次コイル）２３を互いに隣接する任意の２つの未磁化の磁石素材１２Ｐａ、１２Ｐｂにそれぞれ近接させ、２つの未磁化の磁石素材１２Ｐａ、１２Ｐｂに磁界がかかるように継鉄部２１をセットして、閉磁気回路を形成する。
【００２１】
次いで、励磁コイル（１次コイル）２２に対してパルス電流を印加し、未磁化の磁石素材１２Ｐａ、１２Ｐｂを所望の方向に予備着磁する（工程（Ｂ））。図３に、励磁コイル（１次コイル）２２に印加する予備着磁用のパルス電流の波形の一例を示す。
なお、個々の磁石素材１２Ｐの予備着磁の方向は、図１に示した最終製品の磁石１２の磁化方向に一致させる。
【００２２】
次いで、励磁コイル（１次コイル）２２に対して直流電流または交流電流、好ましくは交流電流を印加して励磁を行い、エプスタイン試験を実施する（工程（Ｃ））。図３に、励磁コイル（１次コイル）２２に対して交流電流を印加する場合の印加電流の波形の一例を示す。エプスタイン試験により、鉄損を測定することができる。磁石素材１２Ｐの絶縁処理が不充分である場合、内部に磁石素材１２Ｐが配置されたロータコア１１の鉄損が増加する傾向がある。そのため、鉄損測定を実施することで、磁石素材１２Ｐの絶縁処理の良否の検査を行うことができる。その他、必要に応じて、Ｂ−Ｈ曲線およびヒステリシス損等の他の磁気特性の評価を行うことも可能である。
【００２３】
ロータコア１１を回転させて、すべての未磁化の磁石素材１２Ｐに対して、工程（Ｂ）および工程（Ｃ）を実施する。
【００２４】
上記したように、本発明では、鉄損測定前に未磁化の磁石素材１２Ｐを所望の方向に予備着磁しておくことで、鉄損測定時の磁石素材１２Ｐの逆磁化を抑制し、後の着磁工程において、磁石素材１２Ｐを所望の着磁率まで安定的に着磁させることができる。
なお、鉄損測定前に磁石素材１２Ｐを完全に着磁してしまうと、鉄損測定時にロータコア１１に装置２の継鉄部２１が吸着される、鉄損測定時の磁束が磁石１２に流れにくくなる等の理由により、鉄損測定の感度が低下する恐れがある。本発明の製造方法では、鉄損測定後に着磁工程を実施するので、磁束がかかる恐れがなく、鉄損測定を高精度に実施することができる。
【００２５】
工程（Ｂ）は、磁石素材１２Ｐの磁化方向を決めることが目的であるので、工程（Ｂ）実施後の磁石素材１２Ｐの着磁率は、最終的に磁石１２に必要な着磁率より小さくてよい。
【００２６】
工程（Ｂ）実施後の磁石素材１２Ｐの着磁率の下限値は、予備着磁を実施せずに鉄損測定を実施した場合の鉄損測定後の磁石素材の着磁率に設定することが好ましい。具体的には、予備着磁のパルス印加電流の下限値は、以下のように設定することができる。
あらかじめ、予備着磁のパルス印加電流値と予備着磁後の磁石素材の着磁率との相関関係を求めておく。
予備着磁を実施せずに鉄損測定を実施した場合の鉄損測定後の磁石素材の着磁率Ｘを測定する。上記相関関係から、予備着磁を実施せずに鉄損測定を実施した場合の鉄損測定後の磁石素材の着磁率Ｘとなるパルス印加電流値を求め、このパルス印加電流値を、予備着磁時のパルス印加電流値の下限値に設定する。
【００２７】
予備着磁のパルス印加電流の上限値は、以下のように設定することが好ましい。
製造ラインで発生する可能性のある異物の大きさＳを求める。予備着磁後の製造途中のロータに上記大きさＳの異物が吸着した状態で０．３ＭＰａのエアブローを吹き付けたときに異物が離れる磁石素材の着磁率の上限値を求める。この着磁率となるパルス印加電流値を予備着磁時のパルス印加電流値の上限値に設定する。
【００２８】
なお、予備着磁時のパルス印加電流値の下限値および上限値は、製品ごとに設定することができる。
【００２９】
（工程（Ｄ））
工程（Ｄ）は、公知装置を用い、公知方法にて実施することができる。工程（Ｄ）における印加電流値は、工程（Ｂ）の印加電流値よりも高く設定する。工程（Ｄ）実施後に、磁石素材１２Ｐは充分に着磁された磁石１２となる。磁石１２の着磁率は、好ましくは９８％以上、より好ましくは９９％以上である。
【００３０】
本発明の製造方法は必要に応じて、工程（Ｄ）後に磁石１２の磁力または着磁率の良否を検査する工程を有することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、着磁工程前にロータコア１１の内部に配置された磁石素材１２Ｐの絶縁処理の検査を行うことができ、かつ、磁石素材１２Ｐを所望の着磁率まで安定的に着磁することが可能な埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００３２】
本発明に係る実施例および比較例について、説明する。
【００３３】
（実施例１）
公知方法により、電磁鋼板の積層体からなる平面視ドーナツ状のロータコアの内部に４８個の未磁化の棒状の磁石素材が埋め込まれた構造体を用意した（工程（Ａ））。
次いで、図２に示したような予備着磁兼鉄損測定装置を用い、図３に示したようなパルス電流を印加して、未磁化の磁石素材を予備着磁した（工程（Ｂ））。
次いで、図２に示したような予備着磁兼鉄損測定装置を用い、図３に示したような交流電流を印加して、鉄損測定を実施し、磁石素材の絶縁処理が良好であることを確認した（工程（Ｃ））。
次いで、公知方法にて、磁石素材の本着磁を実施した（工程（Ｄ））。
以上のようにして、埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータを製造した。
【００３４】
（比較例１）
工程（Ｂ）を実施しなかった以外は実施例１と同様にして、埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータを製造した。
【００３５】
（評価）
実施例１および比較例１で得られた埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータの各磁石の着磁率のデータを図４に示す。
予備着磁を実施しなかった比較例１では、磁石の着磁率が不充分であり、磁石の着磁率のばらつきも顕著であった。これに対して、予備着磁を実施した実施例１では、磁石の着磁率はいずれも９８％以上であり、所望の着磁率を安定的に得ることができた。
【００３６】
本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ロータ
１Ｐ  製造途中のロータ
１１  ロータコア
１２  磁石
１２Ｐ  磁石素材
２  予備着磁兼鉄損測定装置
２１  継鉄部
２２  励磁コイル（１次コイル）
２３  誘起電圧検出コイル（２次コイル）
２４  電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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