JP2016220286A - Device and method of manufacturing embedded magnet type rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、埋込磁石型ロータの製造装置および埋込磁石型ロータの製造方法に関する。 The present invention relates to an embedded magnet rotor manufacturing apparatus and an embedded magnet rotor manufacturing method.
従来、界磁源となる永久磁石をロータコアに埋め込んだ埋込磁石型のモータが知られている。特許文献1に記載されるように、永久磁石としては、焼結磁石以外にもたとえば希土類のボンド磁石が採用されることもある。このボンド磁石を使用するロータは、たとえばつぎのようにして製造される。すなわち、ロータコアに磁界を印加しつつ、溶融した磁石素材をロータコアの磁石スロットに射出して充填する。当該充填された磁石素材が冷却されて固化すればロータの製造が完了となる。磁石素材を磁石スロットに充填しながら磁石素材が着磁されるため、ロータの製造工数が低減される。 Conventionally, an embedded magnet type motor in which a permanent magnet serving as a field source is embedded in a rotor core is known. As described in Patent Document 1, for example, rare earth bonded magnets may be employed as permanent magnets in addition to sintered magnets. A rotor using this bonded magnet is manufactured, for example, as follows. That is, while applying a magnetic field to the rotor core, the molten magnet material is injected and filled into the magnet slots of the rotor core. When the filled magnet material is cooled and solidified, the manufacture of the rotor is completed. Since the magnet material is magnetized while filling the magnet material into the magnet slot, the number of manufacturing steps of the rotor is reduced.
ロータに使用される永久磁石の磁気特性はモータにより発生するトルクに影響する。このため、ロータに使用される永久磁石には磁気特性の安定性が要求される。しかし、永久磁石には減磁が発生することがある。減磁とは、たとえば着磁された永久磁石が加熱されるとき、逆磁界が印加されるとき、あるいは、その両方が行われるとき、不可逆な磁力低下が発生する現象をいう。 The magnetic characteristics of the permanent magnet used in the rotor affect the torque generated by the motor. For this reason, the permanent magnet used for the rotor is required to have stable magnetic properties. However, demagnetization may occur in the permanent magnet. Demagnetization refers to a phenomenon in which an irreversible decrease in magnetic force occurs, for example, when a magnetized permanent magnet is heated, a reverse magnetic field is applied, or both are performed.
そこで、モータの使用中に減磁に起因するモータの特性変化を抑制するために、ロータの永久磁石に対して、いわゆる枯らし処理が行われる。枯らし処理とは、永久磁石の磁気特性を安定化するための処理をいう。たとえば特許文献2に記載されるように、使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度で永久磁石を熱処理する。これにより、使用中の永久磁石の減磁が抑制される。また従来、枯らし処理としてロータに逆磁界が印加されることもある。 Therefore, in order to suppress changes in the motor characteristics caused by demagnetization during use of the motor, a so-called withering process is performed on the permanent magnet of the rotor. The withering process refers to a process for stabilizing the magnetic characteristics of the permanent magnet. For example, as described in Patent Document 2, the permanent magnet is heat-treated at the highest temperature expected at the time of use or higher than the highest temperature. Thereby, demagnetization of the permanent magnet in use is suppressed. Conventionally, a reverse magnetic field may be applied to the rotor as a withering process.
しかし、ロータの製造が完了した後、別途枯らし処理を行うためには、永久磁石あるいは永久磁石が設けられたロータを、加熱あるいは逆磁界を印加するための設備が余分に必要となる。 However, after the manufacture of the rotor is completed, an additional facility for heating or applying a reverse magnetic field to the permanent magnet or the rotor provided with the permanent magnet is necessary in order to perform the withering process separately.
本発明の目的は、余分な設備を使用することなく永久磁石の安定化処理を行うことができる埋込磁石型ロータの製造装置および埋込磁石型ロータの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an embedded magnet type rotor manufacturing apparatus and an embedded magnet type rotor manufacturing method capable of performing permanent magnet stabilization without using extra equipment.
上記目的を達成し得る埋込磁石型ロータの製造装置は、つぎの通りである。すなわち、コアに設けられた複数の磁石孔にそれぞれ永久磁石の一種であるボンド磁石が埋め込まれてなる埋込磁石型ロータの製造装置において、前記コアの周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発生する着磁装置と、前記コアの磁石孔に磁石素材を充填する充填装置と、前記磁石孔に充填される磁石素材が前記磁界の印加を通じて着磁されることにより得られる前記ボンド磁石に対して、前記磁界が前記ボンド磁石の磁化方向と逆方向の磁界である逆磁界として印加される位置まで、前記コアと前記着磁装置とを互いに相対回転させる駆動源と、を有する。 An apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor that can achieve the above object is as follows. That is, in an embedded magnet rotor manufacturing apparatus in which bonded magnets, which are a kind of permanent magnet, are embedded in a plurality of magnet holes provided in a core, magnetic fields having different polarities are alternately arranged along the circumferential direction of the core. A magnetizing device generated in the magnet, a filling device for filling the magnet hole of the core with a magnet material, and the bonded magnet obtained by magnetizing the magnet material filled in the magnet hole through application of the magnetic field. On the other hand, a drive source that rotates the core and the magnetizing device relative to each other until the magnetic field is applied as a reverse magnetic field that is a magnetic field in a direction opposite to the magnetization direction of the bond magnet.
この構成によれば、同一の着磁装置を使用して、磁石素材の着磁および着磁されたボンド磁石の使用前における安定化減磁を行うことができる。使用前における安定化減磁を行うための逆磁界を発生させる専用の装置が不要である。 According to this configuration, the same magnetizing apparatus can be used to magnetize the magnet material and to stabilize and demagnetize the magnetized bonded magnet before use. There is no need for a dedicated device that generates a reverse magnetic field for stabilizing demagnetization before use.
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記着磁装置は、前記コアの周囲を囲んで前記磁界を発生する複数の磁界発生源を有することが好ましい。前記駆動源は、前記コアに連結される回転アクチュエータであってもよい。 In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, it is preferable that the magnetizing device has a plurality of magnetic field generating sources that generate the magnetic field so as to surround the core. The drive source may be a rotary actuator coupled to the core.
この構成によれば、回転アクチュエータの駆動を通じてコアを複数の磁界発生源に対して相対的に回転させることができる。
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記ボンド磁石に対して逆磁界を印加する際、前記磁石素材を着磁するときの前記コアの位置を基準として、少なくとも前記コアの一回転の角度である360°をロータの磁極数で除算することにより得られる角度だけ前記コアが回転するように、前記回転アクチュエータの駆動を制御する制御装置を有することが好ましい。
According to this configuration, the core can be rotated relative to the plurality of magnetic field generation sources through driving of the rotary actuator.
In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, when a reverse magnetic field is applied to the bond magnet, at least one rotation angle of the core with respect to the position of the core when the magnet material is magnetized It is preferable to have a control device that controls the driving of the rotary actuator so that the core rotates by an angle obtained by dividing 360 ° by the number of magnetic poles of the rotor.
この構成によれば、着磁されたボンド磁石は、着磁の際に印加される磁界を発生する磁界発生源の少なくとも隣の磁界発生源に対応する位置に回転される。複数の磁界発生源は、コアの周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発生するものであるため、着磁されたボンド磁石には自身の磁化方向と逆方向の磁界が印加される。これにより、着磁されたボンド磁石の使用前における安定化減磁が行われる。 According to this configuration, the magnetized bond magnet is rotated to a position corresponding to at least a magnetic field generation source adjacent to the magnetic field generation source that generates a magnetic field applied during magnetization. Since the plurality of magnetic field generation sources alternately generate magnetic fields having different polarities along the circumferential direction of the core, a magnetic field in a direction opposite to its own magnetization direction is applied to the magnetized bond magnet. Thereby, the stabilization demagnetization before using the magnetized bond magnet is performed.
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記コアの温度を検出する温度センサを備えていてもよい。この場合、前記制御装置は、前記磁石素材が流動性を有する程度に加熱されるものであるとき、前記温度センサを通じて検出される前記コアの温度が、前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度に基づき設定されるしきい値温度まで低下したとき、前記回転アクチュエータを通じて前記コアを回転させるようにしてもよい。 In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, a temperature sensor for detecting the temperature of the core may be provided. In this case, when the controller is heated to such an extent that the magnet material has fluidity, the temperature of the core detected through the temperature sensor is such that the magnet material having fluidity is solidified. The core may be rotated through the rotary actuator when the temperature drops to a threshold temperature set on the basis of the temperature.
この構成によれば、ボンド磁石が固化した状態で逆磁界が印加される。すなわち、ロータは、ボンド磁石が固化した状態で使用されるところ、実際の使用状態に近い状態でボンド磁石に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ使用中における減磁が好適に抑制される。 According to this configuration, a reverse magnetic field is applied in a state where the bonded magnet is solidified. That is, when the rotor is used in a state where the bonded magnet is solidified, stabilization demagnetization before use is performed on the bonded magnet in a state close to an actual usage state. For this reason, demagnetization during actual use of the rotor is suitably suppressed.
上記の製造装置において、前記制御装置は、前記磁石素材が前記磁石孔に充填されてからの経過時間を計測するカウンタを備えていてもよい。この場合、前記制御装置は、前記磁石素材が流動性を有する程度に加熱されるものであるとき、前記カウンタを通じて検出される経過時間が、前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度まで低下するために必要とされる時間に基づき設定されるしきい値時間に達したとき、前記回転アクチュエータを通じて前記コアを回転させるようにしてもよい。 In the manufacturing apparatus, the control device may include a counter that measures an elapsed time after the magnet material is filled in the magnet hole. In this case, when the magnet material is heated to such a degree that the magnet material has fluidity, the elapsed time detected through the counter reaches a temperature at which the magnet material having fluidity is solidified. The core may be rotated through the rotary actuator when a threshold time set based on the time required to decrease is reached.
この構成によれば、ボンド磁石が固化した状態で逆磁界が印加される。すなわち、ロータは、ボンド磁石が固化した状態で使用されるところ、実際の使用状態に近い状態でボンド磁石に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ使用中における減磁が好適に抑制される。 According to this configuration, a reverse magnetic field is applied in a state where the bonded magnet is solidified. That is, when the rotor is used in a state where the bonded magnet is solidified, stabilization demagnetization before use is performed on the bonded magnet in a state close to an actual usage state. For this reason, demagnetization during actual use of the rotor is suitably suppressed.
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度は、ロータ使用時の温度に基づき設定されることが好ましい。
この構成によれば、ロータ使用時の温度に近い状態でボンド磁石に使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ使用中における減磁が好適に抑制される。
In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, the temperature at which the magnet material having fluidity is solidified is preferably set based on the temperature when the rotor is used.
According to this configuration, the stabilized demagnetization before use is performed on the bonded magnet in a state close to the temperature when the rotor is used. For this reason, demagnetization during actual use of the rotor is suitably suppressed.
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記磁界発生源は、常に前記磁界を発生する永久磁石または通電により前記磁界を発生するコイルを含むことが好ましい。
この構成によるように、永久磁石およびコイルのいずれについても着磁用あるいは逆磁界の発生源として採用することができる。
In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, the magnetic field generation source preferably includes a permanent magnet that always generates the magnetic field or a coil that generates the magnetic field when energized.
As in this configuration, both the permanent magnet and the coil can be used as a magnetizing source or a source for generating a reverse magnetic field.
上記の埋込磁石型ロータの製造装置において、前記充填装置は、前記磁石素材を加熱することにより流動性を持たせるとともに、当該流動性を有する磁石素材を前記コアの磁石孔に射出する射出装置であってもよい。 In the above-described embedded magnet type rotor manufacturing apparatus, the filling device gives fluidity by heating the magnet material and injects the fluid material into the magnet hole of the core. It may be.
ボンド磁石の磁気特性を安定化するために、ボンド磁石が加熱されることがある。この点、上記の構成によれば、磁石素材は流動性を持つ程度に加熱された状態で磁石孔に充填されながら着磁される。すなわち、ボンド磁石に対する加熱による安定化減磁効果が得られる。このため、ボンド磁石を改めて加熱する専用の加熱装置は不要である。 In order to stabilize the magnetic properties of the bonded magnet, the bonded magnet may be heated. In this regard, according to the above configuration, the magnet material is magnetized while being filled in the magnet hole in a state of being heated to such a degree that it has fluidity. That is, the effect of stabilizing demagnetization by heating the bonded magnet can be obtained. For this reason, the heating apparatus for exclusive use which heats a bonded magnet anew is unnecessary.
上記目的を達成し得る埋込磁石型ロータの製造方法は、つぎの通りである。すなわち、コアに設けられた複数の磁石孔にそれぞれ永久磁石の一種であるボンド磁石が埋め込まれてなる埋込磁石型ロータの製造方法において、前記コアの周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発生する着磁装置に前記コアを装着する第1の工程と、前記コアの磁石孔に磁石素材を充填する第2の工程と、前記磁石孔に充填される磁石素材が前記磁界の印加を通じて着磁されることにより得られる前記ボンド磁石に対して、前記磁界が前記ボンド磁石の磁化方向と逆方向の磁界である逆磁界として印加される位置まで、前記コアと前記着磁装置とを互いに相対回転させる第3の工程と、を含む。 The manufacturing method of the interior magnet type rotor that can achieve the above object is as follows. That is, in a method of manufacturing an embedded magnet type rotor in which a bonded magnet, which is a kind of permanent magnet, is embedded in a plurality of magnet holes provided in a core, magnetic fields having different polarities are alternately arranged along the circumferential direction of the core. A first step of attaching the core to the magnetizing device generated in the second step, a second step of filling the magnet hole of the core with a magnet material, and a magnet material filled in the magnet hole through application of the magnetic field. The core and the magnetizing device are connected to each other up to a position where the magnetic field is applied as a reverse magnetic field that is a magnetic field opposite to the magnetization direction of the bond magnet with respect to the bond magnet obtained by being magnetized. A third step of relative rotation.
この製造方法によれば、同一の着磁装置を使用して、磁石素材の着磁および着磁されたボンド磁石の使用前における安定化減磁を行うことができる。使用前における安定化減磁を行うための逆磁界を発生させる専用の装置が不要である。 According to this manufacturing method, by using the same magnetizing device, it is possible to perform magnetization demagnetization of the magnet material and stabilization demagnetization before using the magnetized bond magnet. There is no need for a dedicated device that generates a reverse magnetic field for stabilizing demagnetization before use.
本発明の埋込磁石型ロータの製造装置および埋込磁石型ロータの製造方法によれば、余分な設備を使用することなく永久磁石の安定化処理を行うことができる。 According to the interior magnet rotor manufacturing apparatus and the interior magnet rotor manufacturing method of the present invention, the permanent magnet stabilization process can be performed without using extra equipment.
以下、埋込磁石型ロータの製造装置および埋込磁石型ロータの製造方法の一実施の形態を説明する。埋込磁石型ロータはIPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)を構成するものである。IPMモータは、たとえば電動パワーステアリング装置(EPS)における操舵アシスト力の発生源として使用される。 Hereinafter, an embodiment of a manufacturing apparatus of an embedded magnet type rotor and a manufacturing method of an embedded magnet type rotor will be described. The embedded magnet type rotor constitutes an IPM motor (Interior Permanent Magnet Motor). The IPM motor is used as a generation source of steering assist force in an electric power steering device (EPS), for example.
<埋込磁石型ロータの構造>
まず、埋込磁石型ロータの構造を説明する。
図1に示すように、ロータ11は、複数枚の電磁鋼板が積層されてなる円柱状のロータコア12、およびロータコア12の内部に埋め込まれた10個の永久磁石13を有している。
<Structure of embedded magnet rotor>
First, the structure of the embedded magnet type rotor will be described.
As shown in FIG. 1, the rotor 11 has a cylindrical rotor core 12 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and ten permanent magnets 13 embedded in the rotor core 12.
ロータコア12の中心には、図示しないモータ回転軸が挿入される挿入孔14が設けられている。挿入孔14はロータコア12の軸方向に沿って貫通している。挿入孔14の内周面にはキー溝14aが形成されている。キー溝14aは挿入孔14の軸方向における全長にわたって設けられている。また、ロータコア12の挿入孔14の周囲には永久磁石13と同数の10個の磁石孔15が設けられている。各磁石孔15はロータコア12の軸方向に沿って貫通している。ロータコア12を軸方向から見たとき、各磁石孔15はロータコア12の円周方向に沿って一定間隔で設けられている。また、ロータコア12を軸方向からみたとき、各磁石孔15はロータコア12の内周面から外周面へ向かうにつれて開くV字状をなしている。 An insertion hole 14 into which a motor rotation shaft (not shown) is inserted is provided at the center of the rotor core 12. The insertion hole 14 penetrates along the axial direction of the rotor core 12. A key groove 14 a is formed on the inner peripheral surface of the insertion hole 14. The key groove 14a is provided over the entire length of the insertion hole 14 in the axial direction. Further, around the insertion hole 14 of the rotor core 12, ten magnet holes 15 equal in number to the permanent magnets 13 are provided. Each magnet hole 15 penetrates along the axial direction of the rotor core 12. When the rotor core 12 is viewed from the axial direction, the magnet holes 15 are provided at regular intervals along the circumferential direction of the rotor core 12. Further, when the rotor core 12 is viewed from the axial direction, each magnet hole 15 has a V shape that opens from the inner peripheral surface of the rotor core 12 toward the outer peripheral surface.
各磁石孔15には、永久磁石13が埋め込まれている。本例では、永久磁石13として樹脂結合型のボンド磁石が採用される。このボンド磁石は、磁石粉末(磁性粉)と合成樹脂(結着剤/バインダ)とを混合したものを所定の形状に成形して着磁することにより製造される。 A permanent magnet 13 is embedded in each magnet hole 15. In this example, a resin-bonded bonded magnet is employed as the permanent magnet 13. This bonded magnet is manufactured by molding and magnetizing a mixture of magnet powder (magnetic powder) and synthetic resin (binder / binder) into a predetermined shape.
<埋込磁石型ロータの製造装置>
つぎに、埋込磁石型ロータの製造装置を説明する。
図2に示すように、製造装置21は、射出装置22、着磁装置23およびこれらを制御する制御装置24を有している。
<Embedded magnet rotor manufacturing equipment>
Next, an apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor will be described.
As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 21 includes an injection device 22, a magnetizing device 23, and a control device 24 that controls them.
射出装置22は、ホッパー31、加熱シリンダ32、ヒータ33、射出スクリュー34、および射出ノズル35を備えている。ホッパー31およびヒータ33はそれぞれ加熱シリンダ32の外壁に設けられている。射出スクリュー34は、加熱シリンダ32の内部に設けられている。射出ノズル35は、加熱シリンダ32の先端部(図中の右端部)に設けられている。 The injection device 22 includes a hopper 31, a heating cylinder 32, a heater 33, an injection screw 34, and an injection nozzle 35. The hopper 31 and the heater 33 are provided on the outer wall of the heating cylinder 32, respectively. The injection screw 34 is provided inside the heating cylinder 32. The injection nozzle 35 is provided at the distal end portion (right end portion in the drawing) of the heating cylinder 32.
ホッパー31には粒状の磁石素材(ペレット)36が投入される。磁石素材36は、希土類磁石などの磁石粉末を合成樹脂と混合して所定の形状に成型固化したものである。合成樹脂としては、流動性を確保できるのであれば、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれを採用してもよい。ホッパー31に投入された磁石素材36は、加熱シリンダ32の内部へ送り込まれる。加熱シリンダ32の内部へ送り込まれた磁石素材36は、射出スクリュー34の回転を通じて射出ノズル35へ向けて送られながら、ヒータ33からの熱を受けて溶融する。この溶融した高温の磁石素材36は、射出スクリュー34の回転を通じて射出ノズル35から外部へ射出される。 A granular magnet material (pellet) 36 is put into the hopper 31. The magnet material 36 is obtained by mixing a magnet powder such as a rare earth magnet with a synthetic resin and molding and solidifying it into a predetermined shape. As the synthetic resin, any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be adopted as long as fluidity can be secured. The magnet material 36 put into the hopper 31 is fed into the heating cylinder 32. The magnet material 36 fed into the heating cylinder 32 is melted by receiving heat from the heater 33 while being fed toward the injection nozzle 35 through the rotation of the injection screw 34. The molten high-temperature magnet material 36 is injected from the injection nozzle 35 to the outside through the rotation of the injection screw 34.
着磁装置23は、ケース41、モータ42および着磁金型43を有している。
ケース41は、非磁性材料により上部が開口した有底円筒状に設けられている。また、モータ42はケース41の底部に設けられている。モータ42の回転軸44には、連結軸45が連結されている。連結軸45は、ケース41の底壁における中央部分を貫通してケース41の内部に突出している。連結軸45は、ケース41に対して相対的に回転可能に設けられている。連結軸45において、ケース41の内部に位置する部分には、ロータコア12のキー溝14aに嵌るキー45aが設けられている。キー45aは連結軸45の軸線方向に沿って延びている。ただし、キー45aはケース41の内底面に対して離間している。モータ42は制御装置24により制御される。
The magnetizing device 23 has a case 41, a motor 42 and a magnetizing mold 43.
The case 41 is provided in a bottomed cylindrical shape with an upper portion opened by a nonmagnetic material. The motor 42 is provided at the bottom of the case 41. A connecting shaft 45 is connected to the rotating shaft 44 of the motor 42. The connecting shaft 45 projects through the center portion of the bottom wall of the case 41 and protrudes into the case 41. The connecting shaft 45 is provided to be rotatable relative to the case 41. A key 45 a that fits in the key groove 14 a of the rotor core 12 is provided in a portion of the connecting shaft 45 that is located inside the case 41. The key 45 a extends along the axial direction of the connecting shaft 45. However, the key 45 a is separated from the inner bottom surface of the case 41. The motor 42 is controlled by the control device 24.
着磁金型43は、20個の永久磁石51および10個の着磁ヨーク52を有している。永久磁石51としては、たとえばネオジウム−鉄−ボロン(Nd-Fe-B)系の焼結磁石が採用される。着磁金型43の円周方向における永久磁石51の幅は、着磁金型43の中心から半径方向に沿って外側へ向かうほど長くなるように設定されている。着磁金型43の円周方向における着磁ヨーク52の幅は、着磁金型43の中心から半径方向に沿って外側へ向かうほど短くなるように設定されている。着磁金型43は、これら永久磁石51および着磁ヨーク52が組み合わせられることにより全体として円筒状をなしている。 The magnetizing mold 43 has 20 permanent magnets 51 and 10 magnetizing yokes 52. As the permanent magnet 51, for example, a neodymium-iron-boron (Nd—Fe—B) sintered magnet is employed. The width of the permanent magnet 51 in the circumferential direction of the magnetizing mold 43 is set so as to increase from the center of the magnetizing mold 43 toward the outside along the radial direction. The width of the magnetizing yoke 52 in the circumferential direction of the magnetizing mold 43 is set so as to decrease from the center of the magnetizing mold 43 toward the outside along the radial direction. The magnetizing mold 43 has a cylindrical shape as a whole by combining the permanent magnet 51 and the magnetizing yoke 52.
着磁金型43の円周方向において、2つの永久磁石51,51に1つの割合で着磁ヨーク52が介在されている。着磁金型43の円周方向において、永久磁石51の2つの側部には互いに異なる磁極(N極、S極)が設けられている。着磁金型43の円周方向において、互いに隣り合う2つの永久磁石51,51は、異なる極性を有する磁極同士が接触するように設けられている。また、着磁金型43の円周方向において、着磁ヨーク52の両隣に存在する2つの永久磁石51,51は、同じ極性を有する磁極同士が着磁ヨーク52を介して対向するように設けられている。 In the circumferential direction of the magnetizing mold 43, a magnetizing yoke 52 is interposed between the two permanent magnets 51, 51. In the circumferential direction of the magnetizing mold 43, different magnetic poles (N pole, S pole) are provided on the two sides of the permanent magnet 51. In the circumferential direction of the magnetizing mold 43, the two permanent magnets 51 and 51 adjacent to each other are provided such that magnetic poles having different polarities are in contact with each other. Further, in the circumferential direction of the magnetizing mold 43, the two permanent magnets 51, 51 existing on both sides of the magnetizing yoke 52 are provided so that the magnetic poles having the same polarity face each other via the magnetizing yoke 52. It has been.
着磁金型43はケース41に収容された状態に維持される。着磁金型43はケース41の内部に固定されてもよい。また、着磁金型43の内径は、ロータコア12の外径よりも若干大きく設定される。着磁金型43の内周面によって囲まれる空間は、ロータコア12が収容される着磁空間53として機能する。着磁空間53(永久磁石51、着磁ヨーク52)の軸方向における高さは、ロータコア12の軸方向における高さと同程度、あるいは若干高めに設定される。 The magnetizing mold 43 is maintained in the state accommodated in the case 41. The magnetizing mold 43 may be fixed inside the case 41. The inner diameter of the magnetizing mold 43 is set slightly larger than the outer diameter of the rotor core 12. A space surrounded by the inner peripheral surface of the magnetizing mold 43 functions as a magnetized space 53 in which the rotor core 12 is accommodated. The height of the magnetized space 53 (permanent magnet 51, magnetized yoke 52) in the axial direction is set to be approximately the same as or slightly higher than the height of the rotor core 12 in the axial direction.
<ロータコアの製造方法>
つぎに、埋込磁石型ロータの製造方法を説明する。なお、ロータコア12は、打ち抜き加工により得られる複数枚の打ち抜き板を積層することによって、予め製造される。
<Method for manufacturing rotor core>
Next, a method for manufacturing the embedded magnet type rotor will be described. The rotor core 12 is manufactured in advance by stacking a plurality of punched plates obtained by punching.
[1.着磁準備工程]
さて、ロータ11を製造するに際しては、まずロータコア12を着磁装置23に取り付ける。具体的には、ロータコア12のキー溝14aと連結軸45のキー45aとの位置を一致させた状態で、着磁金型43の着磁空間53にロータコア12を上方から挿入する。ロータコア12を着磁空間53に挿入するに伴い、連結軸45はロータコア12の挿入孔14に、キー45aはキー溝14aにそれぞれ下方から挿入される。ロータコア12がケース41の内底面に載置される位置まで着磁空間53に挿入されるとき、ロータコア12の着磁装置23への取り付けは完了となる。ロータコア12の円周方向において、キー45aがキー溝14aに係合することにより、連結軸45はロータコア12と一体的に回転可能となる。
[1. Magnetization preparation process]
When manufacturing the rotor 11, first, the rotor core 12 is attached to the magnetizing device 23. Specifically, the rotor core 12 is inserted into the magnetizing space 53 of the magnetizing mold 43 from above with the key groove 14 a of the rotor core 12 and the key 45 a of the connecting shaft 45 aligned. As the rotor core 12 is inserted into the magnetized space 53, the connecting shaft 45 is inserted into the insertion hole 14 of the rotor core 12 and the key 45a is inserted into the key groove 14a from below. When the rotor core 12 is inserted into the magnetized space 53 to the position where it is placed on the inner bottom surface of the case 41, the attachment of the rotor core 12 to the magnetizing device 23 is completed. In the circumferential direction of the rotor core 12, the key 45 a engages with the key groove 14 a, so that the connecting shaft 45 can rotate integrally with the rotor core 12.
ロータコア12が着磁装置23に取り付けられた状態において、ロータコア12と着磁金型43との円周方向における位置関係はつぎの通りである。
図3に示すように、磁石孔15のV字の内側の部分は、着磁ヨーク52の内周部分に対向している。また、ロータコア12の円周方向において隣接する2つの磁石孔15,15の境界部分は、永久磁石51の内周部分(正確には、円周方向において互いに接触する2つの永久磁石51,51の境界部分)に対向している。ロータコア12は、その周囲に存在する着磁金型43(各永久磁石51)から発せられる磁界の中に置かれた状態に維持される。
In the state where the rotor core 12 is attached to the magnetizing device 23, the positional relationship in the circumferential direction between the rotor core 12 and the magnetizing mold 43 is as follows.
As shown in FIG. 3, the inner part of the V shape of the magnet hole 15 faces the inner peripheral part of the magnetized yoke 52. Further, the boundary portion between the two magnet holes 15 and 15 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 12 is an inner circumferential portion of the permanent magnet 51 (more precisely, the two permanent magnets 51 and 51 that are in contact with each other in the circumferential direction). It faces the boundary part. The rotor core 12 is maintained in a state where it is placed in a magnetic field emitted from the magnetizing mold 43 (each permanent magnet 51) existing around the rotor core 12.
[2.射出成形同時着磁工程]
つぎに、射出装置22を通じてロータコア12の各磁石孔15に流動性を有する高温の磁石素材36を射出する。各磁石孔15には、ロータコア12の周囲に存在する着磁金型43から発せられる磁界が常に印加される。このため、流動性を有する高温の磁石素材36は、着磁されながら各磁石孔15に充填される。なお、高温の磁石素材36の熱が伝達されることによりロータコア12は加熱される。
[2. Injection molding simultaneous magnetization process]
Next, a high-temperature magnet material 36 having fluidity is injected into each magnet hole 15 of the rotor core 12 through the injection device 22. A magnetic field emitted from the magnetizing mold 43 existing around the rotor core 12 is always applied to each magnet hole 15. For this reason, the high-temperature magnet material 36 having fluidity is filled in each magnet hole 15 while being magnetized. The rotor core 12 is heated by the heat of the high-temperature magnet material 36 being transmitted.
図3に矢印で示されるように、ロータコア12の各磁石孔15に充填された磁石素材36には、着磁金型43(永久磁石51)から発せられる磁束φ1が付与される。磁束φ1は、「永久磁石51のN極に隣接する着磁ヨーク52→ロータコア12→磁石素材36→ロータコア12→永久磁石51のS極に隣接する着磁ヨーク52」の順に通過する。これにより、磁石素材36には、V字の外側から内側に向かう方向の磁路、あるいはV字の内側から外側に向かう磁路が形成される。 As indicated by arrows in FIG. 3, a magnetic flux φ <b> 1 emitted from the magnetizing mold 43 (permanent magnet 51) is applied to the magnet material 36 filled in each magnet hole 15 of the rotor core 12. Magnetic flux φ1 passes through in the order of “magnetization yoke 52 adjacent to N pole of permanent magnet 51 → rotor core 12 → magnet material 36 → rotor core 12 → magnetization yoke 52 adjacent to S pole of permanent magnet 51”. Thereby, a magnetic path in the direction from the outside of the V shape toward the inside or a magnetic path from the inside to the outside of the V shape is formed in the magnet material 36.
図4に示すように、前述の磁路が形成されることにより、ロータコア12の磁石孔15に充填された磁石素材36は、V字の内側部分がN極となるように、またはV字の内側部分がS極となるように着磁される。これにより磁石素材36は永久磁石13としての機能を備える。 As shown in FIG. 4, the magnetic material 36 filled in the magnet hole 15 of the rotor core 12 is formed so that the inner portion of the V shape becomes an N pole, or the V shape is formed. The inner part is magnetized so as to be an S pole. Thereby, the magnet material 36 has a function as the permanent magnet 13.
図4では、便宜的に各磁石素材36に印加される磁界の極性(N,S)を各着磁ヨーク52に付している。ロータコア12へ向けた磁束φ1(磁石素材36のV字の内側から外側に向かう磁束φ1)が通過する着磁ヨーク52には文字「N」を付している。ロータコア12から出てくる磁束φ1(磁石素材36のV字の外側から内側に向かう磁束φ1)が通過する着磁ヨーク52には文字「S」を付している。V字の内側部分にN極の磁界が印加される場合、磁石素材36のV字の内側部分の極性はS極となる。V字の内側部分にS極の磁界が印加される場合、磁石素材36のV字の内側部分の極性はN極となる。ちなみに、図示は割愛するが、磁石素材36のV時の外側の部分は、V字の内側部分の極性と逆の極性となるように着磁される。 In FIG. 4, the polarity (N, S) of the magnetic field applied to each magnet material 36 is attached to each magnetized yoke 52 for convenience. A letter “N” is given to the magnetized yoke 52 through which the magnetic flux φ1 toward the rotor core 12 (the magnetic flux φ1 going from the inside to the outside of the V shape of the magnet material 36) passes. The magnetized yoke 52 through which the magnetic flux φ1 coming out of the rotor core 12 (magnetic flux φ1 going from the outside of the V shape of the magnet material 36 to the inside) passes is marked with the letter “S”. When an N pole magnetic field is applied to the V-shaped inner portion, the polarity of the V-shaped inner portion of the magnet material 36 is the S pole. When an S-pole magnetic field is applied to the V-shaped inner portion, the polarity of the V-shaped inner portion of the magnet material 36 is N-pole. Incidentally, although illustration is omitted, the outer portion of the magnet material 36 at V is magnetized so as to have a polarity opposite to the polarity of the inner portion of the V-shape.
このように製造装置21を使用したロータ11の製造方法では、ロータコア12の各磁石孔15に磁石素材36を射出する工程と、各磁石孔15に充填された磁石素材36を着磁する工程とがほぼ同時に行われる。 Thus, in the manufacturing method of the rotor 11 using the manufacturing apparatus 21, the step of injecting the magnet material 36 into each magnet hole 15 of the rotor core 12, and the step of magnetizing the magnet material 36 filled in each magnet hole 15, Are performed almost simultaneously.
[3.安定化処理工程]
つぎに、永久磁石13の磁気特性を安定化させるための処理を行う。すなわち、磁石素材36が固化した後、モータ42の駆動を通じてロータコア12を回転させる。ただし、磁石素材36が固化した後、しばらくの期間、磁石素材36(永久磁石13)の温度は、射出時の温度よりは低いものの、ある程度の高温状態、たとえば少なくとも永久磁石13の使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度程度には維持される。
[3. Stabilization process]
Next, a process for stabilizing the magnetic characteristics of the permanent magnet 13 is performed. That is, after the magnet material 36 is solidified, the rotor core 12 is rotated by driving the motor 42. However, for a while after the magnet material 36 is solidified, the temperature of the magnet material 36 (permanent magnet 13) is lower than the temperature at the time of injection, but is expected to be at a certain high temperature, for example, at least when the permanent magnet 13 is used. Is maintained at a maximum temperature or higher than the maximum temperature.
図5に示すように、制御装置24は、ロータコア12が少なくとも次式(α)で示される角度θだけ回転するように、モータ42への給電を制御する。ただし、「n」はロータ11の磁極の数(永久磁石13の個数)である。また、「360°」は、ロータコア12の一回転の角度である。 As shown in FIG. 5, the control device 24 controls power feeding to the motor 42 so that the rotor core 12 rotates at least by an angle θ represented by the following expression (α). However, “n” is the number of magnetic poles of the rotor 11 (number of permanent magnets 13). “360 °” is an angle of one rotation of the rotor core 12.
θ=(1/n)・360° …(α)
ここでは、ロータ11の磁極数が10極であるので、ロータコア12は少なくとも36°だけ回転される。なお、ロータコア12を36°を超えて回転させてもよい。
θ = (1 / n) · 360 ° (α)
Here, since the number of magnetic poles of the rotor 11 is 10, the rotor core 12 is rotated by at least 36 °. In addition, you may rotate the rotor core 12 exceeding 36 degrees.
たとえば、ロータコア12を36°だけ回転させたとき、各永久磁石13(磁石孔15)のV字の内側の部分は、ロータコア12の円周方向において、着磁工程の際に対向していた着磁ヨーク52の隣の着磁ヨーク52の内周部分に対向する。このため、各永久磁石13には、着磁されるときと逆極性の磁界、すなわち各永久磁石13の磁化方向(着磁方向)と逆方向の磁界が印加される。着磁の際にS極の磁界が印加された永久磁石51(V字の内側部分がN極の永久磁石51)にはN極の磁界が印加される。着磁の際にN極の磁界が印加された永久磁石51(V字の内側部分がS極の永久磁石51)にはS極の磁界が印加される。 For example, when the rotor core 12 is rotated by 36 °, the inner part of the V shape of each permanent magnet 13 (magnet hole 15) is opposed to the circumferential direction of the rotor core 12 during the magnetization process. It faces the inner peripheral portion of the magnetized yoke 52 adjacent to the magnetic yoke 52. For this reason, a magnetic field having a polarity opposite to that when magnetized, that is, a magnetic field in a direction opposite to the magnetization direction (magnetization direction) of each permanent magnet 13 is applied to each permanent magnet 13. The N-pole magnetic field is applied to the permanent magnet 51 (the V-shaped inner portion is the N-pole permanent magnet 51) to which the S-pole magnetic field is applied during magnetization. The S-pole magnetic field is applied to the permanent magnet 51 (the V-shaped inner portion is the S-pole permanent magnet 51) to which the N-pole magnetic field is applied during magnetization.
図5に矢印で示されるように、着磁ヨーク52からの磁束φ1の向きと、永久磁石13からの磁束φ2の向き(磁化方向)とは互いに反対方向である。このため、永久磁石51からの磁束φ2の一部分は、着磁ヨーク52からの逆向きの磁束φ1により打ち消される。永久磁石51には減磁されにくい部分と減磁されやすい部分とが存在するところ、この減磁されやすい部分は着磁ヨーク52の逆方向の磁束φ1が印加されることにより減磁される。 As indicated by arrows in FIG. 5, the direction of the magnetic flux φ1 from the magnetizing yoke 52 and the direction (magnetization direction) of the magnetic flux φ2 from the permanent magnet 13 are opposite to each other. Therefore, a part of the magnetic flux φ <b> 2 from the permanent magnet 51 is canceled by the reverse magnetic flux φ <b> 1 from the magnetizing yoke 52. The permanent magnet 51 has a portion that is not easily demagnetized and a portion that is easily demagnetized. The portion that is easily demagnetized is demagnetized by applying a magnetic flux φ1 in the reverse direction of the magnetized yoke 52.
ここで、永久磁石13の磁気特性の経時変化を抑制して安定化させる目的で永久磁石13の使用前に行われる安定化減磁(いわゆる枯らし処理)には、つぎの(A),(B)2つの方法がある。 Here, for the purpose of stabilizing demagnetization (so-called withering treatment) performed before use of the permanent magnet 13 for the purpose of suppressing and stabilizing the magnetic characteristics of the permanent magnet 13 with time, the following (A), (B There are two ways.
(A)永久磁石13の使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度に永久磁石13を加熱することにより使用前に減磁させておく方法。
(B)永久磁石13に逆磁界を印加することにより使用前に減磁させておく方法。
(A) A method of demagnetizing the permanent magnet 13 before use by heating the permanent magnet 13 to a maximum temperature expected when the permanent magnet 13 is used or a temperature higher than the maximum temperature.
(B) A method of demagnetizing the permanent magnet 13 before use by applying a reverse magnetic field to the permanent magnet 13.
本例では、着磁が完了した後、少なくとも使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度程度に永久磁石13の温度が維持された状態で逆磁界が印加される。すなわち、(A),(B)2つの安定化減磁が共に実施される。 In this example, after the magnetization is completed, a reverse magnetic field is applied in a state where the temperature of the permanent magnet 13 is maintained at least at the highest temperature expected at the time of use or higher than the highest temperature. That is, (A) and (B) two stabilization demagnetizations are performed together.
永久磁石13が使用中に減磁するかどうかは、永久磁石13に印加される逆磁界および温度によって決まる。温度上昇および逆磁界の印加のどちらか一方だけであれば、ある程度の耐性を有する場合であっても、温度上昇および逆磁界の印加が組み合わさると、永久磁石13の減磁に対する耐力は大きく低下するおそれがある。(A),(B)2つの安定化減磁を行うことにより、実際の使用状況下においても、永久磁石13の磁気特性が安定して維持される。ちなみに、ボンド磁石はバインダである合成樹脂などを含む分、焼結磁石などに比べて保磁力が弱い。このため、本例の製造方法はボンド磁石に好適である。 Whether or not the permanent magnet 13 is demagnetized during use depends on the reverse magnetic field and temperature applied to the permanent magnet 13. As long as only one of the temperature rise and the application of the reverse magnetic field is applied, even if the temperature rise and the application of the reverse magnetic field are combined, the resistance to demagnetization of the permanent magnet 13 is greatly reduced. There is a risk. (A), (B) By performing two stabilization demagnetizations, the magnetic characteristics of the permanent magnet 13 are stably maintained even under actual use conditions. By the way, the bond magnet has a weak coercive force compared to a sintered magnet because it contains a synthetic resin as a binder. For this reason, the manufacturing method of this example is suitable for a bonded magnet.
[4.取り出し工程]
つぎに、図示しない取り出し装置により、永久磁石13が埋め込まれたロータコア12を着磁装置23から取り出す。
[4. Extraction process]
Next, the rotor core 12 in which the permanent magnets 13 are embedded is taken out from the magnetizing device 23 by a take-out device (not shown).
[5.冷却工程]
最後に、取り出されたロータコア12を図示しない冷却装置により冷却すれば、ロータ11の製造が完了となる。
[5. Cooling process]
Finally, if the removed rotor core 12 is cooled by a cooling device (not shown), the manufacture of the rotor 11 is completed.
<実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)流動性を有する高温の磁石素材36が磁石孔15に充填されて着磁が完了した後、着磁金型43から発せられる磁界を利用して、高温状態のロータコア12(永久磁石13)に逆磁界が印加される。これは、永久磁石13に対して2つの安定化減磁(高温に加熱する方法および逆磁界を印加する方法)が行われることに等しい。このため、ロータ11を加熱する加熱装置およびロータ11に逆磁界を印加する磁界発生装置などの、永久磁石13に対する安定化処理を行うための特別な設備を別途設ける必要はない。
<Effect of Embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) After the magnet material 15 is filled with the high-temperature magnet material 36 having fluidity and the magnetization is completed, the rotor core 12 (permanent magnet 13) in the high-temperature state is utilized by using the magnetic field emitted from the magnetizing mold 43. ) Is applied with a reverse magnetic field. This is equivalent to two stabilization demagnetization (a method of heating to a high temperature and a method of applying a reverse magnetic field) performed on the permanent magnet 13. For this reason, it is not necessary to separately provide special equipment for performing stabilization processing on the permanent magnet 13, such as a heating device for heating the rotor 11 and a magnetic field generator for applying a reverse magnetic field to the rotor 11.
(2)使用前に永久磁石13に対して2つの安定化減磁が行われることにより、永久磁石13の磁気特性が長きにわたって安定する。すなわち、IPMモータの使用中において、永久磁石13には図示しないステータコイルからの磁界が永久磁石13に対する逆磁界として絶えず印加されるところ、当該逆磁界に起因する永久磁石13の減磁が抑制される。また、たとえばIPMモータが過負荷状態で大きなトルクを発生している状況においては、ステータコイルに大きな電流が流れることによる発熱に伴い永久磁石13が加熱されるところ、当該加熱に起因する永久磁石13の減磁も抑制される。このため、IPMモータの使用中において、永久磁石13の減磁に起因するモータトルクの低下が抑制される。モータ特性の変化が発生しにくいので、モータ特性が安定する。 (2) Two stabilizing demagnetizations are performed on the permanent magnet 13 before use, so that the magnetic characteristics of the permanent magnet 13 are stabilized for a long time. That is, when the IPM motor is used, a magnetic field from a stator coil (not shown) is constantly applied to the permanent magnet 13 as a reverse magnetic field with respect to the permanent magnet 13, and demagnetization of the permanent magnet 13 due to the reverse magnetic field is suppressed. The For example, in a situation where the IPM motor is generating a large torque in an overload state, the permanent magnet 13 is heated with heat generated by a large current flowing through the stator coil. Is also suppressed. For this reason, during use of the IPM motor, a reduction in motor torque due to demagnetization of the permanent magnet 13 is suppressed. Since the motor characteristics hardly change, the motor characteristics are stabilized.
(3)ロータ11の製造が完了した後、冷却されたロータ11に対して改めて安定化減磁のための処理として、高温に加熱したり逆磁界を印加したりする必要がない。このため、ロータ11の製造サイクルタイムを短縮することができる。換言すれば、ロータ11の生産性を向上させることが可能である。 (3) After the manufacture of the rotor 11 is completed, it is not necessary to heat the cooled rotor 11 again and to heat it to a high temperature or to apply a reverse magnetic field as a process for stabilizing demagnetization. For this reason, the manufacturing cycle time of the rotor 11 can be shortened. In other words, the productivity of the rotor 11 can be improved.
(4)ロータコア12を回転させる回転アクチュエータとして、モータ42が採用されている。モータ42の駆動を通じて、ロータコア12を複数の永久磁石51(磁界発生源)に対して相対的に回転させることができる。 (4) A motor 42 is employed as a rotary actuator that rotates the rotor core 12. Through the driving of the motor 42, the rotor core 12 can be rotated relative to the plurality of permanent magnets 51 (magnetic field generation sources).
(5)制御装置24は、永久磁石13に対して逆磁界を印加する際、磁石素材36を着磁するときのロータコア12の位置を基準として、少なくともロータコア12の一回転の角度である360°をロータ11の磁極数で除算することにより得られる角度だけロータコア12が回転するように、モータ42の駆動を制御する。この構成によれば、着磁された永久磁石13は、着磁の際に印加される磁界を発する着磁ヨーク52の少なくとも隣の着磁ヨーク52に対応する位置に回転される。複数の着磁ヨーク52は、ロータコア12の周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発するものであるため、着磁された永久磁石13には自身の磁化方向と逆方向の磁界が印加される。これにより、着磁された永久磁石13の使用前における安定化減磁が好適に行われる。 (5) When applying a reverse magnetic field to the permanent magnet 13, the control device 24 uses the position of the rotor core 12 when magnetizing the magnet material 36 as a reference and is at least 360 ° of one rotation angle of the rotor core 12. Then, the drive of the motor 42 is controlled so that the rotor core 12 rotates by an angle obtained by dividing by the number of magnetic poles of the rotor 11. According to this configuration, the magnetized permanent magnet 13 is rotated to a position corresponding to at least the magnetizing yoke 52 adjacent to the magnetizing yoke 52 that generates a magnetic field applied during magnetization. Since the plurality of magnetized yokes 52 alternately generate magnetic fields having different polarities along the circumferential direction of the rotor core 12, a magnetic field in a direction opposite to its magnetization direction is applied to the magnetized permanent magnet 13. The Thereby, the stabilization demagnetization before use of the magnetized permanent magnet 13 is performed suitably.
(6)永久磁石13が固化した状態で逆磁界が印加される。すなわち、ロータ11は、永久磁石13が固化した状態で使用されるところ、実際の使用状態に近い状態で永久磁石13に使用前における安定化減磁が行われる。このため、ロータ11の使用中における減磁が好適に抑制される。 (6) A reverse magnetic field is applied with the permanent magnet 13 solidified. That is, the rotor 11 is used in a state where the permanent magnet 13 is solidified, and the permanent magnet 13 is subjected to stabilization demagnetization before use in a state close to the actual use state. For this reason, demagnetization during use of the rotor 11 is suitably suppressed.
(7)着磁金型43の磁界発生源として、常に磁界を発生する永久磁石51が採用されている。このため、磁界を発生させるための電源装置が不要である。
(8)磁石素材36を磁石孔15に充填する装置として、磁石素材36を加熱することにより流動性を持たせるとともに、当該流動性を有する磁石素材36をロータコア12の磁石孔15に射出する射出装置22が採用されている。この構成によれば、磁石素材36は流動性を持つ程度に加熱された状態で磁石孔15に充填されながら着磁される。すなわち、永久磁石13に対する加熱による安定化減磁効果が得られる。このため、永久磁石13を改めて加熱する専用の加熱装置は不要である。また、着磁装置23に永久磁石13あるいはロータコア12を加熱する加熱装置を設ける必要もない。
(7) A permanent magnet 51 that always generates a magnetic field is employed as the magnetic field generation source of the magnetizing mold 43. For this reason, the power supply device for generating a magnetic field is unnecessary.
(8) As an apparatus for filling the magnet material 36 into the magnet hole 15, the magnet material 36 is heated to have fluidity, and the magnet material 36 having fluidity is injected into the magnet hole 15 of the rotor core 12. A device 22 is employed. According to this configuration, the magnet material 36 is magnetized while being filled in the magnet hole 15 while being heated to such a degree that it has fluidity. That is, a stabilizing demagnetizing effect by heating the permanent magnet 13 is obtained. For this reason, the heating apparatus for exclusive use which heats the permanent magnet 13 anew is unnecessary. Further, it is not necessary to provide the magnetizing device 23 with a heating device for heating the permanent magnet 13 or the rotor core 12.
<他の実施の形態>
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・ロータコア12を着磁金型43に取り付ける前に、ロータコア12を図示しない加熱装置により加熱してもよい(予熱工程)。このように、溶融した磁石素材36を射出する前に、ロータコア12を加熱しておくことにより、磁石孔15に射出される磁石素材36は高温状態に維持されやすい。磁石素材36の流動性が確保されることにより、磁石素材36を磁石孔15に充填しやすくなる。
<Other embodiments>
In addition, you may implement this Embodiment as follows.
-Before attaching the rotor core 12 to the magnetizing mold 43, the rotor core 12 may be heated by a heating device (not shown) (preheating step). Thus, by injecting the rotor core 12 before injecting the melted magnet material 36, the magnet material 36 injected into the magnet hole 15 is easily maintained at a high temperature. By ensuring the fluidity of the magnet material 36, the magnet material 36 is easily filled in the magnet hole 15.
・着磁金型43の円周方向において互いに接触する2つの永久磁石51,51は、単一の着磁用永久磁石として設けてもよい。
・本例では、磁石素材36が固化した後にロータコア12を回転させるところ、当該固化はたとえばつぎのようにして検出してもよい。すなわち、図2に二点鎖線で示すように、ロータコア12の近傍、たとえばケース41の内壁に温度センサ61を設ける。このとき、着磁金型43に干渉に干渉しないように温度センサ61を設ける。制御装置24は、高温状態の磁石素材36の射出が完了した後、温度センサ61を通じて検出されるロータコア12の温度がしきい値温度まで下がったとき、モータ42を駆動する。しきい値温度は、実験などによって定められるものであって、溶融した磁石素材36が固化するときの温度に基づき設定される。しきい値温度は、たとえば使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度に設定してもよい。
The two permanent magnets 51 and 51 that are in contact with each other in the circumferential direction of the magnetizing mold 43 may be provided as a single magnetizing permanent magnet.
In this example, when the rotor core 12 is rotated after the magnet material 36 is solidified, the solidification may be detected as follows, for example. That is, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, the temperature sensor 61 is provided in the vicinity of the rotor core 12, for example, on the inner wall of the case 41. At this time, the temperature sensor 61 is provided in the magnetizing mold 43 so as not to interfere with the interference. The control device 24 drives the motor 42 when the temperature of the rotor core 12 detected through the temperature sensor 61 falls to the threshold temperature after the injection of the magnet material 36 in the high temperature state is completed. The threshold temperature is determined by experiments or the like, and is set based on the temperature at which the molten magnet material 36 is solidified. The threshold temperature may be set to, for example, a maximum temperature expected during use or a temperature higher than the maximum temperature.
この構成によれば、磁石素材36(永久磁石13)が固化した状態で逆磁界が印加される。すなわち、ロータ11は永久磁石13が固化した状態で使用されるところ、実際の使用状態に近い状態で永久磁石13に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ11の使用中における減磁が好適に抑制される。また、しきい値温度を使用時に予想される最高温度または当該最高温度よりも高めの温度に設定する場合、ロータ11の使用時の温度に近い状態で永久磁石13に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ11の使用中における減磁が、より好適に抑制される。 According to this configuration, a reverse magnetic field is applied in a state where the magnet material 36 (permanent magnet 13) is solidified. That is, the rotor 11 is used in a state in which the permanent magnet 13 is solidified, and thus the permanent magnet 13 is stabilized and demagnetized before use in a state close to the actual use state. For this reason, demagnetization during actual use of the rotor 11 is suitably suppressed. When the threshold temperature is set to the highest temperature expected during use or higher than the highest temperature, the permanent magnet 13 is stabilized before use in a state close to the temperature during use of the rotor 11. Demagnetization is performed. For this reason, the demagnetization during use of the actual rotor 11 is suppressed more suitably.
・また、温度センサ61を設けることなく、磁石素材36が固化したことを検出することも可能である。すなわち、図2に二点鎖線で示すように、制御装置24にはカウンタ62を設ける。制御装置24は、たとえば溶融した磁石素材36の射出が完了してからの経過時間が、しきい値時間に達したとき、モータ42を駆動する。しきい値時間は、実験などによって定められるものであって、磁石素材36の射出が完了してから磁石素材36が固化する程度に磁石素材36の温度が低下するまでの時間に基づき設定される。しきい値時間は、たとえば磁石素材36の射出が完了してから、想定されるロータ使用時の温度程度に磁石素材36の温度が低下するまでの時間に設定してもよい。 It is also possible to detect that the magnet material 36 has solidified without providing the temperature sensor 61. That is, as indicated by a two-dot chain line in FIG. For example, the control device 24 drives the motor 42 when the elapsed time after the injection of the molten magnet material 36 has reached the threshold time. The threshold time is determined by experiments or the like, and is set based on the time from when the injection of the magnet material 36 is completed until the temperature of the magnet material 36 is lowered to the extent that the magnet material 36 is solidified. . The threshold time may be set, for example, to a time from when the injection of the magnet material 36 is completed until the temperature of the magnet material 36 is reduced to an estimated temperature when the rotor is used.
この構成によっても、磁石素材36(永久磁石13)が固化した状態で逆磁界が印加される。すなわち、実際の使用状態に近い状態で永久磁石13に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ11の使用中における減磁が好適に抑制される。また、しきい値時間を、磁石素材36が磁石孔15に充填されてから固化する程度に温度低下するまでの時間に基づき設定する場合、ロータ11の使用時の温度に近い状態で永久磁石13に対して使用前における安定化減磁が行われる。このため、実際のロータ11の使用中における減磁が、より好適に抑制される。 Also with this configuration, a reverse magnetic field is applied in a state where the magnet material 36 (permanent magnet 13) is solidified. That is, stabilization demagnetization before use is performed on the permanent magnet 13 in a state close to the actual use state. For this reason, demagnetization during actual use of the rotor 11 is suitably suppressed. Further, when the threshold time is set based on the time from when the magnet material 36 is filled in the magnet hole 15 until the temperature is lowered to the extent that the magnet material 36 is solidified, the permanent magnet 13 is kept close to the temperature when the rotor 11 is used. In contrast, stabilization demagnetization before use is performed. For this reason, the demagnetization during use of the actual rotor 11 is suppressed more suitably.
・本例では、着磁磁界の発生源として永久磁石51を採用したが、永久磁石51に代えて、電磁石(着磁ヨーク、コイル)を採用してもよい。図6に示すように、着磁金型43は、ロータ11に埋め込まれる永久磁石13と同数の電磁石71を有している。電磁石71はコア72およびコア72に設けられたコイル73を有している。コイル73は通電されることにより磁界を発生する。磁石素材36を着磁させる方法としては、高磁界を発生させる静磁場発生方式および高磁界を瞬間的に発生させるパルス磁場発生方式のいずれの方式も採用することが可能である。静磁場発生方式は、コイル73に直流電流を供給することにより電磁石71に静磁場を発生させて、この静磁場により磁石素材36を着磁する。パルス磁場発生方式は、コイル73にパルス電流を供給することにより電磁石71にパルス磁場を発生させて、このパルス磁場により磁石素材36を着磁する。パルス磁場発生方式を採用する場合、磁石素材36の充填開始から充填完了までの間の任意のタイミングで着磁用の磁場を印加する。そして磁石素材36の充填完了後、枯らし処理用(減磁用)の磁場、すなわち着磁用の磁場と逆方向の逆磁場を印加する。パルス磁場は少なくとも1回だけ印加すればよい。なお、永久磁石51と電磁石71とを混在させた着磁金型43を構築することも可能である。また、着磁磁界の発生源として、コイル73のみを採用することも可能である。 In this example, the permanent magnet 51 is employed as the generation source of the magnetizing magnetic field. However, instead of the permanent magnet 51, an electromagnet (magnetizing yoke, coil) may be employed. As shown in FIG. 6, the magnetizing mold 43 has the same number of electromagnets 71 as the permanent magnets 13 embedded in the rotor 11. The electromagnet 71 has a core 72 and a coil 73 provided on the core 72. The coil 73 generates a magnetic field when energized. As a method of magnetizing the magnet material 36, any of a static magnetic field generation method that generates a high magnetic field and a pulse magnetic field generation method that instantaneously generates a high magnetic field can be employed. In the static magnetic field generation method, a direct current is supplied to the coil 73 to generate a static magnetic field in the electromagnet 71, and the magnet material 36 is magnetized by the static magnetic field. In the pulse magnetic field generation method, a pulse current is supplied to the coil 73 to generate a pulse magnetic field in the electromagnet 71, and the magnet material 36 is magnetized by the pulse magnetic field. When the pulse magnetic field generation method is employed, a magnetic field for magnetization is applied at an arbitrary timing from the start of filling of the magnet material 36 to the completion of filling. After the filling of the magnet material 36 is completed, a magnetic field for withering treatment (for demagnetization), that is, a reverse magnetic field in a direction opposite to the magnetic field for magnetization is applied. The pulse magnetic field need only be applied at least once. It is also possible to construct a magnetizing mold 43 in which the permanent magnet 51 and the electromagnet 71 are mixed. Moreover, it is also possible to employ only the coil 73 as the generation source of the magnetizing magnetic field.
・本例では、ロータコア12を回転させるための駆動源としてモータ42を採用したが、モータ42に代えて、ロータリソレノイドなどの他の回転アクチュエータを採用してもよい。 In this example, the motor 42 is used as a drive source for rotating the rotor core 12, but another rotary actuator such as a rotary solenoid may be used instead of the motor 42.
・本例では、ロータコア12を着磁装置23(正確には、着磁金型43)に対して相対的に回転させたが、着磁装置23をロータコア12に対して相対的に回転させてもよい。この場合、たとえばモータ42の回転軸44はケース41の底部に連結する。また、図示しない規制機構を通じてロータコア12の回転を規制することが好ましい。さらに、ロータコア12および着磁装置23の両方を回転させてもよい。 In this example, the rotor core 12 is rotated relative to the magnetizing device 23 (more precisely, the magnetizing mold 43), but the magnetizing device 23 is rotated relative to the rotor core 12. Also good. In this case, for example, the rotating shaft 44 of the motor 42 is connected to the bottom of the case 41. Moreover, it is preferable to regulate the rotation of the rotor core 12 through a regulating mechanism (not shown). Further, both the rotor core 12 and the magnetizing device 23 may be rotated.
・本例のロータコア12は電磁鋼板からなるものであったが、例えば電磁軟鉄などの軟磁性体を使用してもよい。
・本例の永久磁石13は、ロータコア12の軸方向に直交する断面形状がV字状をなすものであったが、永久磁石13の形状はこれに限定されない。永久磁石13は、たとえばロータコア12の軸方向に直交する断面形状が直線状、あるいはU字状をなすものであってもよい。
-Although the rotor core 12 of this example consists of an electromagnetic steel plate, you may use soft magnetic materials, such as electromagnetic soft iron, for example.
The permanent magnet 13 of this example has a V-shaped cross section perpendicular to the axial direction of the rotor core 12, but the shape of the permanent magnet 13 is not limited to this. For example, the permanent magnet 13 may have a cross-sectional shape that is orthogonal to the axial direction of the rotor core 12 that is linear or U-shaped.
・本例のロータ11は10極構造であったが、ロータ11の磁極数は特に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
・本例の着磁装置23はケース41を有していたが、ケース41を割愛して着磁装置23を構成することも可能である。たとえば、図示しない支持装置により着磁金型43を支持するようにしてもよい。また、ケース41の底壁に相当する部分のみを設けてもよい。
The rotor 11 of this example has a 10-pole structure, but the number of magnetic poles of the rotor 11 is not particularly limited and may be changed as appropriate.
The magnetizing device 23 of this example has the case 41, but the magnetizing device 23 can be configured by omitting the case 41. For example, the magnetizing mold 43 may be supported by a support device (not shown). Further, only a portion corresponding to the bottom wall of the case 41 may be provided.
・本例では、永久磁石13をロータコア12の磁石孔15に射出することにより形成したが、圧縮成形により永久磁石13を形成することも可能である。この場合、射出装置22に代えて、充填装置としての圧縮成形装置を設ける。また、着磁金型43あるいはこれに装着されるロータコア12を加熱する加熱装置を着磁装置23に設けてもよい。さて、ロータ11を製造するに際しては、まず磁石素材36として着磁前の磁石粉末と合成樹脂(熱硬化性樹脂)とを混合したものを、着磁装置23に装着されたロータコア12の磁石孔15に充填し、この充填された磁石素材36をプランジャなどによって加圧することにより成形する。この後、加熱装置を通じてロータコア12を加熱することにより磁石素材36を硬化させる。そして、磁石素材36(永久磁石13)が着磁された後、ロータコア12を回転させて逆磁界を印加する。このようにすれば、圧縮成形法を採用する場合であれ、同一の着磁装置23を使用して、加熱および逆磁界の印加による使用前における安定化減磁の両方を行うことができる。また、少なくとも逆磁界を発生させる専用の装置を別途設ける必要がない。 In this example, the permanent magnet 13 is formed by injection into the magnet hole 15 of the rotor core 12, but the permanent magnet 13 can also be formed by compression molding. In this case, instead of the injection device 22, a compression molding device as a filling device is provided. Further, the magnetizing device 23 may be provided with a heating device for heating the magnetizing mold 43 or the rotor core 12 attached to the magnetizing die 43. When the rotor 11 is manufactured, first, the magnet material 36, which is a mixture of magnet powder before magnetization and synthetic resin (thermosetting resin), is mixed into the magnet hole of the rotor core 12 mounted on the magnetizing device 23. 15 and is molded by pressing the filled magnet material 36 with a plunger or the like. Thereafter, the magnet material 36 is cured by heating the rotor core 12 through a heating device. And after magnet material 36 (permanent magnet 13) is magnetized, rotor core 12 is rotated and a reverse magnetic field is applied. In this way, even when the compression molding method is employed, the same magnetizing device 23 can be used to perform both heating and stabilization demagnetization before use by application of a reverse magnetic field. Further, it is not necessary to separately provide a dedicated device that generates at least a reverse magnetic field.
11…ロータ、12…ロータコア、13…永久磁石(ボンド磁石)、15…磁石孔、21…製造装置、22…射出装置(充填装置)、23…着磁装置、24…制御装置、36…磁石素材、41…ケース、42…モータ(駆動源、回転アクチュエータ)、45…連結軸、51…永久磁石(磁界発生源)、52…着磁ヨーク、73…コイル(磁界発生源)、61…温度センサ、62…カウンタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Rotor, 12 ... Rotor core, 13 ... Permanent magnet (bonded magnet), 15 ... Magnet hole, 21 ... Manufacturing apparatus, 22 ... Injection apparatus (filling apparatus), 23 ... Magnetizing apparatus, 24 ... Control apparatus, 36 ... Magnet Material: 41 ... Case, 42 ... Motor (drive source, rotary actuator), 45 ... connecting shaft, 51 ... permanent magnet (magnetic field generation source), 52 ... magnetization yoke, 73 ... coil (magnetic field generation source), 61 ... temperature Sensor, 62 ... counter.
Claims (9)
前記コアの周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発生する着磁装置と、
前記コアの磁石孔に磁石素材を充填する充填装置と、
前記磁石孔に充填される磁石素材が前記磁界の印加を通じて着磁されることにより得られる前記ボンド磁石に対して、前記磁界が前記ボンド磁石の磁化方向と逆方向の磁界である逆磁界として印加される位置まで、前記コアと前記着磁装置とを互いに相対回転させる駆動源と、を有する埋込磁石型ロータの製造装置。 In an apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor in which a plurality of magnet holes provided in a core are each embedded with a bonded magnet, which is a kind of permanent magnet,
A magnetizing device that alternately generates magnetic fields of different polarities along the circumferential direction of the core;
A filling device for filling the magnet hole of the core with a magnet material;
The magnetic field is applied as a reverse magnetic field, which is a magnetic field opposite to the magnetization direction of the bond magnet, to the bond magnet obtained by magnetizing the magnet material filled in the magnet hole through application of the magnetic field. And a drive source for rotating the core and the magnetizing device relative to each other up to a position where the embedded magnet rotor is manufactured.
前記着磁装置は、前記コアの周囲を囲んで前記磁界を発生する複数の磁界発生源を有し、
前記駆動源は、前記コアに連結される回転アクチュエータである埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to claim 1,
The magnetizing device has a plurality of magnetic field generation sources that generate the magnetic field around the core,
The drive source is an apparatus for manufacturing an embedded magnet rotor that is a rotary actuator coupled to the core.
前記ボンド磁石に対して逆磁界を印加する際、前記磁石素材を着磁するときの前記コアの位置を基準として、少なくとも前記コアの一回転の角度である360°をロータの磁極数で除算することにより得られる角度だけ前記コアが回転するように、前記回転アクチュエータの駆動を制御する制御装置を有する埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to claim 2,
When a reverse magnetic field is applied to the bond magnet, at least 360 °, which is an angle of one rotation of the core, is divided by the number of magnetic poles of the rotor with reference to the position of the core when the magnet material is magnetized. An apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor having a control device for controlling the drive of the rotary actuator so that the core rotates by an angle obtained thereby.
前記コアの温度を検出する温度センサを備え、
前記制御装置は、前記磁石素材が流動性を有する程度に加熱されるものであるとき、前記温度センサを通じて検出される前記コアの温度が、前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度に基づき設定されるしきい値温度まで低下したとき、前記回転アクチュエータを通じて前記コアを回転させる埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to claim 3,
A temperature sensor for detecting the temperature of the core;
When the magnet is heated to such an extent that the magnet material has fluidity, the temperature of the core detected through the temperature sensor is set to a temperature at which the magnet material having fluidity is solidified. An apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor that rotates the core through the rotary actuator when the temperature is lowered to a threshold temperature set on the basis of the threshold temperature.
前記制御装置は、前記磁石素材が前記磁石孔に充填されてからの経過時間を計測するカウンタを備え、
前記制御装置は、前記磁石素材が流動性を有する程度に加熱されるものであるとき、前記カウンタを通じて検出される経過時間が、前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度まで低下するために必要とされる時間に基づき設定されるしきい値時間に達したとき、前記回転アクチュエータを通じて前記コアを回転させる埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to claim 3,
The control device includes a counter that measures an elapsed time after the magnet material is filled in the magnet hole,
When the control device is heated to such an extent that the magnet material has fluidity, the elapsed time detected through the counter decreases to a temperature at which the fluid material can be solidified. An apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor that rotates the core through the rotary actuator when a threshold time set based on the time required for the rotation is reached.
前記流動性を有する磁石素材が固化する程度の温度は、ロータ使用時の温度に基づき設定される埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to claim 4 or 5,
The temperature at which the magnet material having fluidity is solidified is set based on the temperature at the time of use of the rotor.
前記磁界発生源は、常に前記磁界を発生する永久磁石または通電により前記磁界を発生するコイルを含む埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to any one of claims 2 to 6,
The magnetic field generation source is a permanent magnet type rotor manufacturing apparatus that includes a permanent magnet that always generates the magnetic field or a coil that generates the magnetic field when energized.
前記充填装置は、前記磁石素材を加熱することにより流動性を持たせるとともに、当該流動性を有する磁石素材を前記コアの磁石孔に射出する射出装置である埋込磁石型ロータの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the interior magnet type rotor according to any one of claims 1 to 7,
The filling device is an apparatus for manufacturing an embedded magnet type rotor that is an injection device that heats the magnet material to give fluidity and injects the magnet material having fluidity into the magnet hole of the core.
前記コアの周方向に沿って極性の異なる磁界を交互に発生する着磁装置に前記コアを装着する第1の工程と、
前記コアの磁石孔に磁石素材を充填する第2の工程と、
前記磁石孔に充填される磁石素材が前記磁界の印加を通じて着磁されることにより得られる前記ボンド磁石に対して、前記磁界が前記ボンド磁石の磁化方向と逆方向の磁界である逆磁界として印加される位置まで、前記コアと前記着磁装置とを互いに相対回転させる第3の工程と、を含む埋込磁石型ロータの製造方法。 In the manufacturing method of an embedded magnet type rotor in which a plurality of magnet holes provided in the core are each embedded with a bonded magnet, which is a kind of permanent magnet,
A first step of attaching the core to a magnetizing device that alternately generates magnetic fields having different polarities along the circumferential direction of the core;
A second step of filling the core magnet hole with a magnet material;
The magnetic field is applied as a reverse magnetic field, which is a magnetic field opposite to the magnetization direction of the bond magnet, to the bond magnet obtained by magnetizing the magnet material filled in the magnet hole through application of the magnetic field. A third step of rotating the core and the magnetizing device relative to each other up to a position where the core is positioned.
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