(57)【要約】【課題】ロータのボンド磁石に逆磁界が印加されたときに不可逆的な減磁が生じるのを抑制する。【解決手段】磁石スロット（S110）内にボンド磁石（100）を射出成形する射出成形工程と、ボンド磁石（100）を着磁する着磁工程と、着磁工程の後にロータ（11）を加熱処理する熱枯らし工程とを行う。熱枯らし工程では、加熱処理後のボンド磁石（100）に対して所定の温度環境下で所定強度の逆磁界を印加した際の減磁率と、加熱処理の温度との関係を示す温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石スロット（S110）が形成されたロータコア（110）と、上記磁石スロット（S110）内に配置されたボンド磁石（100）とを備えたロータ（11）の製造方法であって、
上記磁石スロット（S110）内に上記ボンド磁石（100）を射出成形する射出成形工程と、
上記ボンド磁石（100）を着磁する着磁工程と、
上記着磁工程の後に上記ロータ（11）を加熱処理する熱枯らし工程とを含み、
上記熱枯らし工程では、上記加熱処理後の上記ボンド磁石（100）に対して所定の温度環境下で所定強度の逆磁界を印加した際の減磁率と、上記加熱処理の温度との関係を示す温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度まで上記ロータ（11）の温度を上昇させる
ことを特徴とするロータの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、  
上記所定の温度環境は、上記ロータ（11）の使用される温度環境よりも高温である
ことを特徴とするロータの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記熱枯らし工程では、１２０℃よりも高い温度まで上記ロータ（11）の温度を上昇させる
ことを特徴とするロータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ（11）の製造方法により製造されたロータ（11）を備えている
ことを特徴とする回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンド磁石を備えたロータの製造方法および回転電気機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転電気機械のロータが備える永久磁石として、ボンド磁石を用いることが知られている（例えば、特許文献１）。このボンド磁石は、樹脂等のバインダと磁石粉を混合して成型固化する磁石であり、焼結磁石に比べて複雑形状に加工しやすい等の利点を有している。
【０００３】
一方、ボンド磁石は、樹脂等のバインダを含むために焼結磁石に比べて不可逆的な減磁が生じやすいという欠点を有している。これに対し、ボンド磁石の不可逆的な減磁を抑制するために、着磁後のボンド磁石を加熱処理すること（いわゆる熱枯らし）が提案されている（例えば、特許文献２）。熱枯らしにおける加熱処理温度は、ボンド磁石の使用環境温度を考慮して設定される。この熱枯らしにより、温度変動による不可逆的な減磁が生じにくいボンド磁石を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０８２９２８号公報
【特許文献２】特開平４−８７３０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電気機械のロータの界磁磁石としてボンド磁石を用いる場合には、温度変動のみでなく、ステータ巻線の逆磁界（磁石の磁化方向と逆向きの磁界）によっても不可逆的な減磁が生じ得る。しかし、従来の熱枯らしでは、ボンド磁石の加熱処理温度を設定する際に、ボンド磁石の使用環境温度は考慮する一方、ボンド磁石に印加される逆磁界については何ら考慮されていない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータのボンド磁石に逆磁界が印加されたときに不可逆的な減磁が生じるのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、磁石スロット（S110）が形成されたロータコア（110）と、上記磁石スロット（S110）内に配置されたボンド磁石（100）とを備えたロータ（11）の製造方法を対象とする。そして、本発明は、上記磁石スロット（S110）内に上記ボンド磁石（100）を射出成形する射出成形工程と、上記ボンド磁石（100）を着磁する着磁工程と、上記着磁工程の後に上記ロータ（11）を加熱処理する熱枯らし工程とを含み、上記熱枯らし工程では、上記加熱処理後の上記ボンド磁石（100）に対して所定の温度環境下で所定強度の逆磁界を印加した際の減磁率と、上記加熱処理の温度との関係を示す温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度まで上記ロータ（11）の温度を上昇させることを特徴とする。
【０００８】
上記第１の発明では、熱枯らし工程において、着磁されたボンド磁石（100）を有するロータ（11）を加熱処理する。この熱枯らし工程では、上記温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させる。これにより、ボンド磁石（100）に逆磁界が印加されても不可逆的な減磁が生じにくくなる。さらに、ボンド磁石（100）の基本性能はあまり低下しない一方、当該ボンド磁石（100）の磁気特性の安定性は効果的に高まる。なお、変曲点（40）について、詳しくは後述する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記所定の温度環境は、上記ロータ（11）の使用される温度環境よりも高温であることを特徴とする。
【００１０】
上記第２の発明では、ロータ（11）の使用される温度環境よりも高温の環境下でボンド磁石（100）に対して逆磁界を印加し、そのときの減磁率と加熱処理温度との関係に基づいて変曲点（40）を定める。このため、ロータ（11）の使用環境温度が高くなるにつれて変曲点（40）が高くなる場合であっても、熱枯らし工程において、実際の使用環境における変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させることになる。したがって、実際に使用される際に、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁がより一層生じにくくなる。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記熱枯らし工程では、１２０℃よりも高い温度まで上記ロータ（11）の温度を上昇させることを特徴とする。
【００１２】
上記第３の発明では、熱枯らし工程において、１２０℃よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させる。これにより、変曲点（40）が１２０℃以下となる、ボンド磁石（100）やロータコア（110）の材質・形状等の組合せにおいて、逆磁界によってボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのを抑制できる。
【００１３】
第４の発明は、回転電気機械（10）を対象とし、上記第１〜第３の発明のいずれか１つに係るロータ（11）の製造方法により製造されたロータ（11）を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボンド磁石（100）に逆磁界が印加されても不可逆的な減磁が生じるのを抑制することができる。さらに、ボンド磁石（100）の基本性能をあまり低下させることなく、当該ボンド磁石（100）の磁気特性の安定性を効果的に高めることができる。
【００１５】
また、上記第２の発明によれば、ロータ（11）の使用環境温度が高くなるにつれて変曲点（40）が高くなる場合であっても、実際に使用される際に、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのを抑制することができる。
【００１６】
また、上記第３の発明によれば、変曲点（40）が１２０℃以下となる、ボンド磁石（100）やロータコア（110）の材質・形状等の組合せにおいて、逆磁界によってボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、回転電気機械の構成例について説明するための横断面図である。
【図２】図２は、回転電気機械の構成例について説明するための縦断面図である。
【図３】図３は、減磁率とロータ加熱処理の温度との関係を示す温度特性曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１９】
〔回転電気機械〕
図１および図２は、実施形態に係る回転電気機械（10）の横断面および縦断面をそれぞれ示している。例えば、回転電気機械（10）は、空気調和機の圧縮機（図示せず）を駆動するための電動機として用いられる。この例では、回転電気機械（10）は、埋込磁石型モータ（ＩＰＭモータ）を構成している。回転電気機械（10）は、ステータ（12）と、ロータ（11）とを備え、ケーシング（30）（例えば、圧縮機のケーシング）に収容されている。ロータ（11）は、駆動軸（20）に固定されている。
【００２０】
以下の説明において、「軸方向」とは、駆動軸（20）の軸心（すなわち、ロータ（11）の回転中心（O））の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（20）の軸方向と直交する方向のことであり、「周方向」とは、駆動軸（20）の軸心回りの方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（20）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（20）の軸心により近い側のことである。なお、「縦断面」とは、軸方向に沿った断面のことであり、「横断面」とは、軸方向と直交する断面のことである。
【００２１】
〈ステータ〉
ステータ（12）の内周側には、ロータ（11）が回転可能に配置される。この例では、ロータ（11）は、円柱状に形成され、ステータ（12）は、円筒状に形成されている。具体的には、ステータ（12）は、ステータコア（201）と、コイル（202）とを備えている。なお、図１では、ステータコア（201）のハッチングの図示を省略している。
【００２２】
ステータコア（201）は、円筒状に形成されている。このステータコア（201）は、バックヨーク部（211）と、複数（この例では、６つ）のティース部（212）と、複数（この例では、６つ）のツバ部（213）とを備えている。例えば、ステータコア（201）は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて複数の積層板（円環状の平板）を作製し、これらの積層板を軸方向に積層することにより構成されていてもよい。
【００２３】
バックヨーク部（211）は、ステータコア（201）の外周部となる部分であり、円筒状に形成されている。バックヨーク部（211）の外周は、ケーシング（30）の内面に固定されている。
【００２４】
ティース部（212）の各々は、バックヨーク部（211）の内周面から径方向に延びる直方体状に形成されている。また、ティース部（212）は、所定の間隔で周方向に配列され、ティース部（212）の間には、コイル（202）が収容されるコイル用スロット（S200）が形成されている。
【００２５】
ツバ部（213）は、ティース部（212）の内周側に連続形成されている。また、ツバ部（213）は、その幅（周方向の長さ）がティース部（212）の幅よりも広くなるように形成され、その内周面が円筒面状に形成されている。ツバ部（213）の内周面（円筒面）は、ロータ（11）の外周面（円筒面）と所定の距離（エアギャップ（G））をもって対向している。
【００２６】
コイル（202）は、集中巻方式によりティース部（212）に巻回されている。すなわち、１つのティース部（212）ごとにコイル（202）が巻回され、巻回されたコイル（202）は、コイル用スロット（S200）内に収容されている。これにより、ティース部（212）の各々において電磁石が形成されている。なお、コイル（202）は、分布巻方式によりティース部（212）に巻回されていてもよい。
【００２７】
〈ロータ〉
次に、図１および図２を参照して、ロータ（11）について説明する。ロータ（11）は、ロータコア（110）と、複数（この例では、４つ）のボンド磁石（100）とを有している。なお、図１では、ロータコア（110）のハッチングの図示を省略している。
【００２８】
ロータコア（110）は、円柱状に形成されている。例えば、ロータコア（110）は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて複数の積層板（円板状の平板）を作製し、これらの積層板を軸方向に積層することにより構成されていてもよい。また、ロータコア（110）の中心には、軸穴（S120）が形成されている。この軸穴（S120）には、焼き嵌め等によって駆動軸（20）が固定されている。
【００２９】
また、ロータコア（110）には、複数のボンド磁石（100）をそれぞれ収容するための複数（この例では、４つ）の磁石スロット（S110）が形成されている。磁石スロット（S110）は、ロータコア（110）の周方向（すなわち、ロータ（11）の回転中心（O）周り）に所定のピッチ（この例では、９０度ピッチ）で配列されている。磁石スロット（S110）は、ロータコア（110）の径方向を横切るように形成されている。また、磁石スロット（S110）は、ロータコア（110）を軸方向に貫通している。
【００３０】
ボンド磁石（100）は、磁石スロット（S110）にそれぞれ収容されている。すなわち、ボンド磁石（100）は、ロータコア（110）の周方向（すなわち、ロータ（11）の回転中心（O）周り）に所定のピッチ（この例では、９０度ピッチ）でロータコア（110）に配列されて埋設されていて、磁石スロット（S110）の穴形状に対応する形状を有している。また、ボンド磁石（100）は、その外周面（ロータ（11）の外周側に対向する面）および内周面（回転中心（O）に対向する面）が磁極面となるように構成されている。すなわち、ボンド磁石（100）の外周面および内周面のうち、一方の面がＳ極に構成され、他方の面がＮ極に構成されている。そして、ボンド磁石（100）は、ロータ（11）の周方向にＳ極の磁極面とＮ極の磁極面とが交互に位置するように配置されている。
【００３１】
また、ボンド磁石（100）は、磁石粉末（例えば、ネオジム鉄ボロン系の磁石の粉末やフェライト磁石の粉末等）を含有する溶融樹脂（例えば、ＰＰＳ樹脂等）を磁石スロット（S110）内に射出して固化させることにより、磁石スロット（S110）内に形成されてロータコア（110）に埋設されている。そして、ボンド磁石（100）の磁化方向が所望の磁化方向となるように、磁石スロット（S110）内への溶融樹脂の射出とともに（または、磁石スロット（S110）内への溶融樹脂の射出が完了した後に）、磁石スロット（S110）内のボンド磁石（100）の着磁が行われる。
【００３２】
−ロータの製造方法−
次に、上記回転電気機械（10）におけるロータ（11）の製造方法について説明する。本実施形態に係るロータ（11）の製造方法は、射出成形工程と、着磁工程と、熱枯らし工程とを含んでいる。以下、各工程について説明する。
【００３３】
〈射出成形工程〉
射出成形工程では、磁石スロット（S110）内にボンド磁石（100）を射出成形する。具体的に、射出成形工程では、成形金型（図示せず）にロータコア（110）をセットして、磁石粉末（本実施形態では、ネオジム鉄ボロン系の磁石の粉末）を含有する溶融樹脂を磁石スロット（S110）内に射出して固化させる。
【００３４】
〈着磁工程〉
着磁工程では、磁石スロット（S110）内のボンド磁石（100）を所望の磁化方向に着磁する。本実施形態では、ボンド磁石（100）の外周面および内周面のうち、一方の面がＳ極に構成され、他方の面がＮ極に構成されるように着磁を行う。なお、着磁工程は、射出成形工程の後に行ってもよいし、射出成形工程と同時に行ってもよい。
【００３５】
〈熱枯らし工程〉
熱枯らし工程では、着磁されたボンド磁石（100）を有するロータ（11）を加熱処理する。この熱枯らし工程では、図３に示す温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度（本実施形態では、例えば１５０℃）までロータ（11）の温度を上昇させる。ロータ（11）の加熱は、例えば、上記成形金型に設けたヒータ（図示せず）により行う。
【００３６】
図３に示す温度特性曲線について詳しく説明する。同図に示すように、この温度特性曲線は、ボンド磁石（100）の減磁率と、熱枯らし工程における加熱処理の温度との関係を示すものである。ここで、減磁率とは、加熱処理後のボンド磁石（100）に対して、ロータ（11）の使用される温度環境（本実施形態では、圧縮機の内部温度であり、例えば１００℃）よりも高温の温度環境下で、所定強度の逆磁界（ボンド磁石（100）の磁化方向と逆向きの磁界）を印加した際の減磁率であり、次の式１で表される。
【００３７】
減磁率＝（φ０−φ１）／φ０…［式１］
ただし、“φ０”は、逆磁界を印加する前のボンド磁石の磁束であり、“φ１”は、逆磁界を印加した後のボンド磁石の磁束である。
【００３８】
図３に示すように、減磁率は、ロータ（11）の加熱処理温度が高くなるにつれて低下する。このことは、ロータ（11）の加熱処理温度を高くすることにより、より安定した磁気特性を有する（すなわち、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じにくい）ロータ（11）を製造できることを意味する。
【００３９】
そして、同図に示すように、温度特性曲線には、その傾きの絶対値が大きくなる変曲点（40）が存在する。すなわち、変曲点（40）よりも温度の高い領域では、変曲点（40）よりも温度の低い領域に比べて、ロータ（11）の加熱処理温度の上昇量に対する減磁率の低下量が大きい。一方、ロータ（11）の加熱処理温度の上昇量に対するボンド磁石（100）の最大エネルギー積の低下量は、加熱処理温度の高低によらず略一定であることがわかっている。つまり、変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させることにより、ボンド磁石（100）の基本性能をあまり低下させることなく、当該ボンド磁石（100）の磁気特性の安定性を効果的に高めることができる。なお、変曲点（40）は、本実施形態では１２０℃であるが、ロータコア（110）やボンド磁石（100）の形状や材質等によって変化する。
【００４０】
また、本実施形態では、ロータ（11）の使用環境温度である圧縮機の内部温度（１００℃）よりも変曲点（40）（１２０℃）の方が高い。このため、ロータ（11）の使用環境温度のみを考慮して熱枯らしを行うと、変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）が加熱されないおそれがある（具体例として、ロータ（11）の温度を１１０℃まで上昇させる場合が考えられる）。これに対し、本実施形態では、上記で詳述した変曲点（40）の存在を考慮して、当該変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させる。このため、ロータ（11）の使用環境温度よりも変曲点（11）が高い場合であっても、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じにくいロータ（11）を製造することができる。
【００４１】
なお、減磁率を測定する際の温度環境は、ロータ（11）の使用される環境温度よりも高温の温度環境に限定されるものではなく、その他の任意の温度環境であってもよい。
【００４２】
また、減磁率を測定する際にボンド磁石（100）に印加する逆磁界の強度は、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じる程度の強度であればよい。
【００４３】
なお、過負荷時にコイル（202）に流れる大電流によって作られる逆磁界と同程度の逆磁界をボンド磁石（100）に印加して減磁率を測定するのが好ましい。これにより、ボンド磁石（100）に印加される逆磁界が強くなるにつれて変曲点（40）が高くなる場合であっても、熱枯らし工程において、使用環境下で想定され得る最高の変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させることになる。したがって、実際に使用される際に、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのをより一層抑制することができる。
【００４４】
また、逆磁界の向きはボンド磁石（100）の磁化方向と真逆である必要はなく、ボンド磁石（100）の磁化方向と逆向きの成分を含んだ磁界であればよい。
【００４５】
−実施形態の効果−
以上のように、本実施形態では、熱枯らし工程において、着磁されたボンド磁石（100）を有するロータ（11）が、温度特性曲線における変曲点（40）よりも高い温度まで加熱処理される。このため、ボンド磁石（100）に逆磁界が印加されても不可逆的な減磁が生じるのを抑制することができる。さらに、ボンド磁石（100）の基本性能をあまり低下させることなく、当該ボンド磁石（100）の磁気特性の安定性を効果的に高めることができる。
【００４６】
また、ロータ（11）の使用される温度環境よりも高温の環境下でボンド磁石（100）に対して逆磁界を印加し、そのときの減磁率と加熱処理温度との関係に基づいて変曲点（40）を定める。このため、ロータ（11）の使用環境温度が高くなるにつれて変曲点（40）が高くなる場合であっても、熱枯らし工程において、実際の使用環境における変曲点（40）よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させることになる。したがって、実際に使用される際に、ボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのをより一層抑制することができる。
【００４７】
また、熱枯らし工程において、１２０℃よりも高い温度までロータ（11）の温度を上昇させるので、本実施形態のロータ（11）のように変曲点（40）が１２０℃以下となる場合に、逆磁界によってボンド磁石（100）に不可逆的な減磁が生じるのを抑制できる。
【００４８】
《その他の実施形態》
上記実施形態では、熱枯らし工程で、例えば、成形金型とは別に設けた恒温槽でロータ（11）を加熱してもよい。
【００４９】
また、例えば、アウターロータ型の電動機やアキシャルギャップ型の電動機の製造に適用してもよい。
【００５０】
また、例えば、ステータコア（201）およびロータコア（110）を圧粉磁心で構成してもよい。
【００５１】
また、回転電気機械（10）は、その他の機器にも適用可能である。例えば、回転電気機械（10）が発電機を構成するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明は、ボンド磁石を有するロータ、およびこれを備えた回転電気機械について有用である。
【符号の説明】
【００５３】
10  回転電気機械
11  ロータ
40  変曲点
100  ボンド磁石
110  ロータコア
S110  磁石スロット
【図１】
2016073111.tif 000003
【図２】
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【図３】
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