界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法
【課題】割断面精度の向上に好適な界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】下型４１に保持された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を当接させて押圧することにより磁石体３０を割断する界磁極用磁石体３０の製造装置である。そして、前記磁石体３０よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に磁石体３０の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段としてのクランプ５０を備え、前記圧縮力付与手段により磁石体３０の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体３０を割断するようにした。
【解決手段】下型４１に保持された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を当接させて押圧することにより磁石体３０を割断する界磁極用磁石体３０の製造装置である。そして、前記磁石体３０よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に磁石体３０の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段としてのクランプ５０を備え、前記圧縮力付与手段により磁石体３０の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体３０を割断するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石埋込型回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から永久磁石埋込型回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体として、平面視矩形の磁石体（以下、単に磁石体）を割断分割して複数の磁石片とし、この複数の磁石片同士を接着することによって形成した界磁極用磁石体が知られている。このように、界磁極用磁石体を複数の磁石片で形成して、個々の磁石片の体積を小さくすることにより、作用する磁界の変動により発生する渦電流を低減させるようにしている。これにより、渦電流に伴う界磁極用磁石体の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、ロータスロットと略同寸法および同形状の磁石体に予め割断の目安となる磁石幅方向に延びる切り欠きを設け、磁石体に当接する当接部を有する上型と下型とで磁石体を挟み込むことによって、磁石体を割断分割している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁石体を磁石片に割断した場合に、磁石片の割断面が割断予定面からずれたり二叉状となる異常割れにより、割断面精度が悪化する場合がある。これは、割断時に上型の当接部（磁石体に当接する部位）が磁石体に片当りして生ずるものと推定される。このように、上型の当接部が磁石体に片当りする要因としては、下型の当接部と磁石体との間に、割断時に生ずる微粉末などの異物が噛み込まれて、磁石体の割断時に磁石体が、下型の当接部と磁石体の幅方向中央から離れた一点で異物を介して当接することにより浮いた状態で支持されることにより生ずる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、割断面精度の向上に好適な界磁極用磁石体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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下型の当接部に当接して載置された磁石体に、上型の当接部を当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置を対象とする。そして、本発明においては、前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段を設け、前記圧縮力付与手段により磁石体の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体を割断するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、割断予定面を挟んでその両側に圧縮力を付与した領域を設けることにより、割断動作により発生した亀裂の圧縮力付与領域への侵入を抑制することができる。このため、亀裂の割断予定面からのずれを防止でき、割断面精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における界磁極用磁石体の製造装置によって製造された磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の構成を示す概略構成図。
【図２】磁石体の構成を示す構成図。
【図３】本実施形態の第１実施例における界磁極用磁石体の製造装置の概略構成図。
【図４】図３に示す界磁極用磁石体の製造装置の要部拡大図。
【図５】図４のＡ−Ａ線による磁石割断装置の要部の断面図。
【図６】割断時に磁石体に作用する作用力を説明する平面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）。
【図７】界磁極用磁石体の製造装置の他の例を示す概略構成図。
【図８】磁石体の割断時における異常割れ状態を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先ず、本発明の回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体について説明する。
【００１１】
図１において、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とから構成され、複数のコイル１２はステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で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、複数の界磁極用磁石体８０とから構成され、複数の界磁極用磁石体８０は軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット２２に収設される。
【００１４】
ロータ２０のスロット２２に収設される界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、磁石体３０を割断分割した複数の磁石片３１が割断面同士を樹脂３２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３２は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものが使用され、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁する。このため、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることにより低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。
【００１５】
磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するために、磁石体３０の割断しようとする部位（割断予定面）に、予め切り欠き溝３３を形成することが有効である。以下では、切り欠き溝３３が形成されている磁石体３０について説明するが、この切り欠き溝３３は必要不可欠なものではなく、切り欠き溝３３を設けなくとも割断できる場合には、磁石体３０に切り欠き溝３３を設けないようにしてもよい。設ける切り欠き溝３３は、表面からの深さが深いほど、また、切り欠き溝３３の先端の尖りが鋭いほど、磁石片３１として割断した場合の割断面の平面度が向上する。なお、以下では切り欠き溝３３は磁石体３０の長手方向で所定間隔毎に設けられているものとする。
【００１６】
前記切り欠き溝３３の形成方法としては、磁石体３０の成形型に設けた溝形成用の突条により磁石体３０の成形工程で設ける方法、ダイサー等の機械加工による方法、レーザビーム照射による方法等がある。
【００１７】
以下、本発明の永久磁石埋込型回転電機Ａに用いる界磁極用磁石体８０の製造装置およびその製造方法を一実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図３は、本発明を適用した一実施形態の回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体の製造装置である磁石体割断装置を示す概略構成図である。また、図４は磁石割断装置の要部の拡大図、図５は図４のＡ−Ａ線による磁石割断装置の要部の断面図である。
【００１９】
磁石体３０の磁石割断装置４０は、磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するものである。この磁石割断装置４０は、磁石体３０を支持案内する下型４１と、位置決めされた磁石体３０にブレード４６を押し当てることで割断する上型４５と、からなる金型である。また、磁石割断装置４０は、下型４１に支持された磁石体３０を順次移動させてその割断予定面を割断位置に順次位置決めする位置決め装置４４と、磁石体３０の割断予定面の両側に配置されて磁石体３０に圧縮応力を付与する一対のクランプ５０と、を備える。
【００２０】
磁石体３０を支持案内する下型４１は、上面に磁石体３０の切り欠き溝３３の延在方向に対応して延びる複数の突条部４２（当接部）を備えて、この突条部４２の上面において、磁石体３０に下方から当接して支持するようにしている。また下型４１は、上型４５のブレード４６に対応する位置において、下方に開放する貫通穴４３を備え、貫通穴４３の前後に磁石体３０への当接部としての一対の突条部４２が配置されている。
【００２１】
上型４５は、位置決めされた磁石体３０を割断するための、磁石体３０への当接部としての磁石体３０の切り欠き溝３３の延在方向に対応して延びるブレード４６と、割断時に磁石体３０が跳ね上がることを抑制する磁石跳ね上り防止クランプ４７と、を備える。ブレード４６は、上型４５により下降されることにより磁石体３０の割断位置に刃先を当接させつつ押下げて、下型４１の貫通穴４３の前後の一対の突条部４２との間で３点曲げにより折曲げて磁石体３０を割断する。ブレード４６は、磁石体３０に向かう尖った刃先を磁石体３０の幅方向に配置して備える。
【００２２】
磁石跳ね上り防止クランプ４７は、基部が上型４５に固定された板ばねにより形成され、磁石体３０をそのばね作用により下型４１に押付けて、割断された磁石体３０（特に先端側の磁石片３１）が跳ね上がることを抑制する。
【００２３】
位置決め装置４４は、磁石体３０の送り方向の後端に当接して磁石体３０を押圧するプッシャ４４Ａと、磁石体３０の送り方向の前端に当接して磁石体３０をホールドするホルダー４４Ｂと、からなる。プッシャ４４Ａは、磁石体３０を押出すサーボモータを備え、割断動作が実行される毎に、磁石体３０を切り欠き溝３３により設定された所定長さの１ピッチ分（隣り合う切り欠き溝３３の距離分）だけ押出す動作を繰返すことにより、磁石体３０の割断予定面を割断位置に順次位置決めする。
【００２４】
ホルダー４４Ｂは、プッシャ４４Ａにより１ピッチ分だけ押出される毎に、磁石体３０の前端に接触して磁石体３０に制動力を加えて、磁石体３０がプッシャ４４Ａにより押出された移動量を超えて移動することを抑制し、磁石体３０の位置決め精度を向上させる。このため、ホルダー４４Ｂは磁石体３０の割断時には、磁石体３０の前端への接触を解除して、磁石体３０から割断された前端側磁石片３１の移動を許容するようにしている。
【００２５】
一対のクランプ５０は、図４，５に示すように、磁石体３０の下面に接触する下部クランプ片５１と、磁石体３０の上面に接触する上部クランプ片５２と、上下クランプ片５１，５２を磁石体３０に接触方向・離脱方向に付勢するアクチュエータ５３と、を備える。上下クランプ片５１，５２は、磁石体３０よりヤング率の高い鋳鉄や鋼材で形成される。なお、磁石体３０のヤング率は、例えば、約１６０〜１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成される上下クランプ片５１，５２のヤング率は、例えば、約１９０〜２１０ＧＰａである。
【００２６】
下部クランプ片５１は、横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成され、その両端部の下方に配置した一対の弾性体５４、例えば、ばねやゴムを介して、下型４１に支持され、外力が作用しない初期位置では、その上面を磁石体３０の下面に接触させるようにしている。そして、下部クランプ片５１は弾性体５４により支持されることにより、上方からの押圧力に応じて初期位置から下方向に移動可能であり、押圧力が解除されると初期位置に復帰する。また、下部クランプ片５１はその両端部の下方が一対の弾性体５４に支持されて、その両支持部分を中心として磁石体３０の長手方向（図４の矢印Ｂ方向）にも揺動可能である。
【００２７】
上部クランプ片５２は、磁石体３０の上面に接触可能な横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成された上部横部材５２Ａと、横部材の両端に連結されて磁石体３０の側面に沿うと共に下部クランプ片５１を跨いで下方に延長された縦部材５２Ｂと、縦部材５２Ｂの下端同士を連結する下部横部材５２Ｃと、からなる。そして、縦部材５２Ｂが下部クランプ片５１を跨ぐ部分に弾性体５５が配置されていることにより、上部クランプ片５２全体が下部クランプ片５１に弾性支持されて、その上部横部材５２Ａの下面が磁石体３０の上面から離れる初期位置に位置決めされる。
【００２８】
アクチュエータ５３は、下部クランプ片５１に固定された複数のシリンダにより構成され、シリンダより伸縮するロッドは伸長時に上部クランプ片５２の下部横部材５２Ｃを下方に押圧するよう構成している。アクチュエータ５３は、油圧シリンダ若しくは空圧シリンダで構成される。そして、アクチュエータ５３を作動させていない場合には、上部クランプ片５２は弾性体５５により浮き上がっており、その上部横部材５２Ａは磁石体３０の上面から離された初期位置にある。また、アクチュエータ５３を作動させると、上部クランプ片５２を弾性体５５に抗して下方に押圧して下降させ、その上部横部材５２Ａを初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。結果として、この上部横部材５２Ａと下部クランプ片５１の上面とで磁石体３０を挟み込みクランプする。
【００２９】
以上の構成になる磁石体割断装置４０においては、下型４１の突条部４２上に磁石体３０が載置され、位置決め装置４４のプッシャ４４Ａとホルダー４４Ｂとにより磁石体３０の最初の割断予定面が、下型４１の一対の突条部４２間と上型４５のブレード４６との間に、位置決めされる。次いで、ホルダー４４Ｂの磁石体３０への接触が解除される。
【００３０】
位置決めされた磁石体３０は、一対のクランプ５０における下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２の上部横部材５２Ａの下面との間を貫通させて配置される。即ち、切り欠き溝３３で形成する割断予定面を挟んでその両側に、一対のクランプ５０が存在するように配置される。そして、磁石体３０の下面には下部クランプ片５１の上面が接触し、磁石体３０の上面には上部クランプ片５２における上部横部材５２Ａの下面が隙間をもって臨んでいる状態となる。
【００３１】
次いで、一対のクランプ５０のアクチュエータ５３が作動され、上部クランプ片５２を弾性体５５に抗して下方に押圧して下降させ、その上部横部材５２Ａを初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。この上部横部材５２Ａの磁石体３０への押付けにより、下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２の上部横部材５２Ａとで磁石体３０を上下面から挟み込みクランプし、圧縮応力を付与する。
【００３２】
磁石体３０はクランプ５０により上下両面から圧縮されることにより、図６に示すように、クランプ５０と接触する領域（図中のハッチング領域）において、発生する圧縮応力により厚さ方向（Ｚ方向）に収縮されると共に面方向（Ｘ，Ｙ方向）に拡がろうとする。しかし、磁石体３０のヤング率Ｅ２は約１６０〜１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成するクランプ５０のヤング率Ｅ１は約１９０〜２１０ＧＰａである。即ち、クランプ５０のヤング率Ｅ１＞磁石体３０のヤング率Ｅ２、である。この磁石体３０とクランプ５０とを構成する材料のヤング率の違いにより、クランプ５０は磁石体３０よりも面方向に拡がり難い。このため、磁石体３０の面方向の拡がり量とクランプ５０の面方向の拡がり量との違いにより両者の接触面に摩擦力が発生し、磁石体３０のハッチングした領域において、面方向（Ｘ，Ｙ方向）に圧縮応力が加わった状態となる。
【００３３】
次いで、上型４５が下降され、上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７が磁石体３０の上面に接触して磁石体３０を弾性的に下型４１の突条部４２に押圧して、磁石体３０を移動しないように保持する。
【００３４】
上型４５の更なる下降により、ブレード４６の先端（下端）が磁石体３０の割断位置に当接して、下型４１の貫通穴４３の前後の一対の突条部４２との間で３点曲げにより押下げて磁石体３０を割断する。同時に、磁石体３０は、磁石跳ね上り防止クランプ４７により跳ね上がることを抑制される。磁石体３０が割断予定面に沿ってブレード４６により磁石体３０と磁石片３１とに割断されることにより、一時的に下型４１内にＶ字状に傾斜される。左右のクランプ５０は磁石体３０及び磁石片３１と一体となって「ハ字状」に回動され、この回動は下型４１に対する弾性体５４を撓ませることにより許容される。
【００３５】
なお、この磁石体３０及び磁石片３１のＶ字状への傾斜状態は、割断完了に伴うブレード４６の上昇により、その押下げ力が無くなる時点で、磁石跳ね上り防止クランプ４７による押付け力により元の水平状態に復帰する。クランプ５０を下型４１に対して支持している弾性体５４が撓みの復帰により、クランプ５０同士を「ハ字状」状態から平行状態に復帰回動させて、磁石体３０及び磁石片３１の水平状態への復帰を助ける。
【００３６】
ところで、磁石体３０の割断時に発生する破砕粉末が、下型４１の突条部４２の上面に付着したり堆積することにより、磁石体３０との間に噛み込まれて、下型４１の突条部４２から磁石体３０が浮いた状態で支持されることがある。このように、下型４１の突条部４２と磁石体３０との間に破砕粉末が噛み込まれて、図８に示すように、下型４１の突条部４２から浮いた状態で磁石体３０が支持される場合には、破砕粉末としての異物により、磁石体３０の割断時に異常割れを生ずる。即ち、異物により磁石体３０には、割断時に正当に生ずる磁石体３０長手方向の張力１の他に、異物により磁石体３０幅方向にも異常な張力２が発生する。この異常な張力２は、磁石体３０を幅方向に折曲げる作用を発生させ、図中の破線で示すように、磁石体３０を長手方向にも割断させて、磁石体３０に異常割れを発生させることとなり、割断面の面精度を低下させる。
【００３７】
しかしながら、本実施例の磁石体割断装置４０においては、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側において、一対のクランプ５０により磁石体３０の面方向に圧縮応力が加わるようにしている。このため、破砕粉末により磁石体３０が下型４１の突条部４２から浮き上がって支持されて、異常な張力２が磁石体３０に作用したとしても、磁石体３０の面方向に作用している圧縮応力によって割断時に磁石体３０に発生する面方向の張力を打ち消すことができる。このため、割断時に磁石体３０に発生する割断面が、クランプ５０による圧縮応力を加えている領域内に侵入することを抑制し、磁石体３０に発生する割断面を一対のクランプ５０間の範囲内に制限することができる。
【００３８】
図６はクランプ５０によるクランプ力によって発生する面方向の圧縮応力を、磁石体３０の割断時に生ずる最大引張応力より大きくするための条件を説明する説明図である。図６において、Ｌ：下型４１の突条部４２による支点間距離、Ｆａ：ブレード４６で加える割断荷重、Ｗ：磁石体３０の幅、ｈ：磁石体３０の厚さ、Ｆｂ：クランプ５０による加圧力、Ｓ：クランプ５０による加圧部長さ、とする。割断時に磁石体３０に発生する曲げモーメントＭ、磁石体３０の断面２次モーメントＺ、磁石体３０の面方向の最大引張り応力σａは、下記のように、
Ｍ＝Ｆa×Ｌ／４
Ｚ＝Ｗ×ｈ２／６
σａ＝Ｍ／Ｚ＝（３×Ｆa×Ｌ）／（２×Ｗ×ｈ２）
と求めることができる。また、μ：クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数とすると、クランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂは、
σｂ＝（μ×Ｆｂ）／（Ｗ×Ｓ）
と求めることができる。そして、磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａとクランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂとが、下記の関係、
σｂ＞σａ
となる場合に、磁石体３０の面方向に圧縮応力によって割断時に磁石体３０に発生する面方向の引張り応力を打ち消すことができる。そして、割断時に磁石体３０に発生する割断面が、クランプ５０による圧縮応力を加えている領域内に侵入することを抑制し、磁石体３０に発生する割断面を一対のクランプ５０間の範囲内に制限することができる。上記クランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂ＞磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａとなるクランプ５０による加圧力（圧縮力）Ｆｂは、下記のように、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／(２×μ×ｈ２）)］×Ｆａ
と求めることができる。
【００３９】
ここで、
クランプ５０による加圧部長さＳ：１ｍｍ、
下型４１の突条部４２による支点間距離Ｌ：８ｍｍ、
クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数μ：０．１、
磁石体３０の厚さｈ：４ｍｍ、
ブレード４６で加える割断荷重Ｆａ：１０００Ｎ
と仮定すると、クランプ５０による加圧力Ｆｂは、下記のように、
Ｆｂ＞{３×Ｓ（０．００１）×Ｌ（０．００８）}×{Ｆａ（１０００）}／{２×μ（０．１）×ｈ（０．００４）２）}＝７５００Ｎ
と求めることができる。
【００４０】
割断後に上型４５と共にブレード４６が上昇される。磁石体３０は上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７により押えられているため、磁石体３０の割断された部分も上昇復帰する。同時に、一対のクランプ５０のアクチュエータ５３の作動が解除され、上部クランプ片５２を弾性体５５の復元力により上昇させ、その上部横部材５２Ａを初期位置に上昇させて磁石体３０の上面への接触を解除する。この上部横部材５２Ａの磁石体３０からの離脱により、磁石体３０へのクランプ５０が解除される。上型４５が初期位置に復帰すると、上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７も磁石体３０の上面への接触を解除して、磁石体３０の保持を解除する。磁石体３０から割断された先端の磁石片３１は、次工程に図示しない搬送手段により搬送され、次工程において割断順に整列されて、接着剤を介して接着されて一体化される。
【００４１】
次いで、位置決め装置４４のプッシャ４４Ａにより磁石体３０を１ピッチ分だけ押出すと共にホルダー４４Ｂにより磁石体３０の前端に接触して磁石体３０に制動力を加えて、磁石体３０の次の割断予定面を、一対の突条部４２間においてブレード４６と対面するよう、位置決めする。
【００４２】
そして、前記したと同様に、一対のクランプ５０により磁石体３０をクランプし、上型４５の下降により磁石体３０を割断し、位置決め装置４４により磁石体３０を１ピッチ分だけ移動させる動作が繰返される。
【００４３】
なお、上記実施形態において、下型４１に磁石体３０を載置する平行配置された一対の突条部４２を備えるものについて説明したが、一対の突条部４２に代えて一対のダイの間に磁石体３０を架け渡して載置させるものであってもよい。
【００４４】
また、磁石体割断装置４０として、下型４１上に架け渡し状態で載置された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を下降させて磁石体３０の架け渡した部位の上部に接触させて押圧することにより磁石体３０を割断するものについて説明した。しかし、磁石体割断装置はこれに限定されるものでなく、例えば、図７に示すように、下型４１上から突き出し状態で磁石体３０を固定し、上型４５のブレード４６を突出した磁石体３０の先端側に接触させて押圧することにより磁石体３０を割断するものであってもよい。この場合に磁石体３０に圧縮力を付与する手段としては、下型４１上に載っている磁石体３０部分を下型４１に固定する固定治具４７と、下型４１から突出している部位の突き出し片の根元に近い側をクランプするクランプ治具５０Ａと、により構成する。突き出し片の根元に近い側のクランプ治具５０Ａは、磁石体３０の割断時に割断後の磁石片３１と共に揺動可能に浮動支持され、クランプを開放することにより割断後の磁石片３１を解放して、搬送装置等により搬送可能とする。
【００４５】
また、圧縮力を付与する手段として、下型４１に弾性支持されてアクチュエータ５３により作動するクランプ５０について説明したが、図示はしないが、投入される磁石体３０の各割断予定面の前後に取付けられて夫々圧縮力を磁石体３０に加える複数のクランプ治具であってもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
（ア）下型４１に設けられ、磁石体３０の下側から当接して磁石体３０を保持する当接部に保持された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を当接させて押圧することにより磁石体３０を割断する界磁極用磁石体３０の製造装置である。そして、前記磁石体３０よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に磁石体３０の上下面から圧縮力（加圧力）を付与する圧縮力付与手段としてのクランプ５０を備え、前記圧縮力付与手段により磁石体３０の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体３０を割断するようにした。即ち、割断予定面を挟んでその両側に圧縮力を付与した領域を設けることにより、割断動作により発生した亀裂の圧縮力付与領域への侵入を抑制して、亀裂の割断予定面からのずれを防止でき、割断面精度を向上させることができる。
【００４８】
（イ）磁石体３０の割断予定面内のいずれかの部位に割断亀裂の発生起点となる切り欠き溝３３を設けることにより、この切り欠き溝３３が亀裂を割断予定面上に発生させ易くでき、また、割断時に必要となる割断荷重も低く抑えることができる。
【００４９】
（ウ）下型４１にに一対の当接部を設け、該一対の当接部が前記磁石体３０の割断予定面を挟んでそれぞれ両側に配置することにより、その割断予定面を浮かせた架け渡し状態で磁石体３０を保持し、この保持された磁石体３０の割断予定面に向けて上型４５のブレード４６を下降させ、磁石体３０の上部に当接させて押圧することにより磁石体３０を割断するよう上下金型４１，４５を構成する。そして、圧縮力付与手段としてのクランプ５０は、前記架け渡された磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に配置されて磁石体３０の上下面から圧縮力を付与するようにした。即ち、磁石体３０を下型４１と上型４５とにより３点曲げにより割断することにより、割断される磁石体３０の割断予定面を中心として左右対称に圧縮力付与手段を配置でき、より一層割断面精度を向上させることができる。
【００５０】
（エ）圧縮力付与手段であるクランプ５０により磁石体３０に加える圧縮力Ｆｂは、圧縮力付与手段による加圧部長さをＳ、下型４１に架け渡し状態で保持する支点間距離をＬ、磁石体３０の厚さをｈ、圧縮力付与手段と磁石体３０との間の摩擦係数をμ、ブレード４６で加える割断荷重をＦａとすると、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／（２×μ×ｈ２）］×Ｆａ
とした。これにより、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側において、磁石体３０が圧縮され、磁石体３０の面方向への拡がりを圧縮力付与手段との接触面の摩擦力により制限することにより、磁石体３０の面方向に圧縮応力を発生させる。この面方向の圧縮応力が、割断時に面方向に作用する引張り応力を打ち消し、磁石体に発生する割断亀裂の圧縮応力作用領域への侵入を抑制し、割断面精度を向上させる。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ 永久磁石型電動機
１０ ステータ
２０ ロータ
３０ 磁石体
３１ 磁石片
３３ 切り欠き溝
４１ 下型
４２ 突条部
４３ 貫通穴
４４ 位置決め装置
４４Ａ プッシャ
４４Ｂ ホルダー
４５ 上型
４６ ブレード
４７ 跳ね上り防止クランプ
５０ 圧縮力付与手段としてのクランプ
５１ 下部クランプ片
５２ 上部クランプ片
５３ アクチュエータ
５４，５５ 弾性体
８０ 界磁極用磁石体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石埋込型回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から永久磁石埋込型回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体として、平面視矩形の磁石体（以下、単に磁石体）を割断分割して複数の磁石片とし、この複数の磁石片同士を接着することによって形成した界磁極用磁石体が知られている。このように、界磁極用磁石体を複数の磁石片で形成して、個々の磁石片の体積を小さくすることにより、作用する磁界の変動により発生する渦電流を低減させるようにしている。これにより、渦電流に伴う界磁極用磁石体の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、ロータスロットと略同寸法および同形状の磁石体に予め割断の目安となる磁石幅方向に延びる切り欠きを設け、磁石体に当接する当接部を有する上型と下型とで磁石体を挟み込むことによって、磁石体を割断分割している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁石体を磁石片に割断した場合に、磁石片の割断面が割断予定面からずれたり二叉状となる異常割れにより、割断面精度が悪化する場合がある。これは、割断時に上型の当接部（磁石体に当接する部位）が磁石体に片当りして生ずるものと推定される。このように、上型の当接部が磁石体に片当りする要因としては、下型の当接部と磁石体との間に、割断時に生ずる微粉末などの異物が噛み込まれて、磁石体の割断時に磁石体が、下型の当接部と磁石体の幅方向中央から離れた一点で異物を介して当接することにより浮いた状態で支持されることにより生ずる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、割断面精度の向上に好適な界磁極用磁石体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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下型の当接部に当接して載置された磁石体に、上型の当接部を当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置を対象とする。そして、本発明においては、前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段を設け、前記圧縮力付与手段により磁石体の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体を割断するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、割断予定面を挟んでその両側に圧縮力を付与した領域を設けることにより、割断動作により発生した亀裂の圧縮力付与領域への侵入を抑制することができる。このため、亀裂の割断予定面からのずれを防止でき、割断面精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における界磁極用磁石体の製造装置によって製造された磁石体を適用した永久磁石型電動機の主要部の構成を示す概略構成図。
【図２】磁石体の構成を示す構成図。
【図３】本実施形態の第１実施例における界磁極用磁石体の製造装置の概略構成図。
【図４】図３に示す界磁極用磁石体の製造装置の要部拡大図。
【図５】図４のＡ−Ａ線による磁石割断装置の要部の断面図。
【図６】割断時に磁石体に作用する作用力を説明する平面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）。
【図７】界磁極用磁石体の製造装置の他の例を示す概略構成図。
【図８】磁石体の割断時における異常割れ状態を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先ず、本発明の回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体について説明する。
【００１１】
図１において、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とから構成され、複数のコイル１２はステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で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、複数の界磁極用磁石体８０とから構成され、複数の界磁極用磁石体８０は軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット２２に収設される。
【００１４】
ロータ２０のスロット２２に収設される界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、磁石体３０を割断分割した複数の磁石片３１が割断面同士を樹脂３２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３２は、例えば２００℃程度の耐熱性能を備えるものが使用され、隣接する磁石片３１同士を電気的に絶縁する。このため、作用する磁界の変動により発生する渦電流を個々の磁石片３１内に留めることにより低減させ、渦電流に伴う界磁極用磁石体８０の発熱を抑制し、不可逆な熱減磁を防止する。
【００１５】
磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するために、磁石体３０の割断しようとする部位（割断予定面）に、予め切り欠き溝３３を形成することが有効である。以下では、切り欠き溝３３が形成されている磁石体３０について説明するが、この切り欠き溝３３は必要不可欠なものではなく、切り欠き溝３３を設けなくとも割断できる場合には、磁石体３０に切り欠き溝３３を設けないようにしてもよい。設ける切り欠き溝３３は、表面からの深さが深いほど、また、切り欠き溝３３の先端の尖りが鋭いほど、磁石片３１として割断した場合の割断面の平面度が向上する。なお、以下では切り欠き溝３３は磁石体３０の長手方向で所定間隔毎に設けられているものとする。
【００１６】
前記切り欠き溝３３の形成方法としては、磁石体３０の成形型に設けた溝形成用の突条により磁石体３０の成形工程で設ける方法、ダイサー等の機械加工による方法、レーザビーム照射による方法等がある。
【００１７】
以下、本発明の永久磁石埋込型回転電機Ａに用いる界磁極用磁石体８０の製造装置およびその製造方法を一実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図３は、本発明を適用した一実施形態の回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体の製造装置である磁石体割断装置を示す概略構成図である。また、図４は磁石割断装置の要部の拡大図、図５は図４のＡ−Ａ線による磁石割断装置の要部の断面図である。
【００１９】
磁石体３０の磁石割断装置４０は、磁石体３０を複数の磁石片３１に割断するものである。この磁石割断装置４０は、磁石体３０を支持案内する下型４１と、位置決めされた磁石体３０にブレード４６を押し当てることで割断する上型４５と、からなる金型である。また、磁石割断装置４０は、下型４１に支持された磁石体３０を順次移動させてその割断予定面を割断位置に順次位置決めする位置決め装置４４と、磁石体３０の割断予定面の両側に配置されて磁石体３０に圧縮応力を付与する一対のクランプ５０と、を備える。
【００２０】
磁石体３０を支持案内する下型４１は、上面に磁石体３０の切り欠き溝３３の延在方向に対応して延びる複数の突条部４２（当接部）を備えて、この突条部４２の上面において、磁石体３０に下方から当接して支持するようにしている。また下型４１は、上型４５のブレード４６に対応する位置において、下方に開放する貫通穴４３を備え、貫通穴４３の前後に磁石体３０への当接部としての一対の突条部４２が配置されている。
【００２１】
上型４５は、位置決めされた磁石体３０を割断するための、磁石体３０への当接部としての磁石体３０の切り欠き溝３３の延在方向に対応して延びるブレード４６と、割断時に磁石体３０が跳ね上がることを抑制する磁石跳ね上り防止クランプ４７と、を備える。ブレード４６は、上型４５により下降されることにより磁石体３０の割断位置に刃先を当接させつつ押下げて、下型４１の貫通穴４３の前後の一対の突条部４２との間で３点曲げにより折曲げて磁石体３０を割断する。ブレード４６は、磁石体３０に向かう尖った刃先を磁石体３０の幅方向に配置して備える。
【００２２】
磁石跳ね上り防止クランプ４７は、基部が上型４５に固定された板ばねにより形成され、磁石体３０をそのばね作用により下型４１に押付けて、割断された磁石体３０（特に先端側の磁石片３１）が跳ね上がることを抑制する。
【００２３】
位置決め装置４４は、磁石体３０の送り方向の後端に当接して磁石体３０を押圧するプッシャ４４Ａと、磁石体３０の送り方向の前端に当接して磁石体３０をホールドするホルダー４４Ｂと、からなる。プッシャ４４Ａは、磁石体３０を押出すサーボモータを備え、割断動作が実行される毎に、磁石体３０を切り欠き溝３３により設定された所定長さの１ピッチ分（隣り合う切り欠き溝３３の距離分）だけ押出す動作を繰返すことにより、磁石体３０の割断予定面を割断位置に順次位置決めする。
【００２４】
ホルダー４４Ｂは、プッシャ４４Ａにより１ピッチ分だけ押出される毎に、磁石体３０の前端に接触して磁石体３０に制動力を加えて、磁石体３０がプッシャ４４Ａにより押出された移動量を超えて移動することを抑制し、磁石体３０の位置決め精度を向上させる。このため、ホルダー４４Ｂは磁石体３０の割断時には、磁石体３０の前端への接触を解除して、磁石体３０から割断された前端側磁石片３１の移動を許容するようにしている。
【００２５】
一対のクランプ５０は、図４，５に示すように、磁石体３０の下面に接触する下部クランプ片５１と、磁石体３０の上面に接触する上部クランプ片５２と、上下クランプ片５１，５２を磁石体３０に接触方向・離脱方向に付勢するアクチュエータ５３と、を備える。上下クランプ片５１，５２は、磁石体３０よりヤング率の高い鋳鉄や鋼材で形成される。なお、磁石体３０のヤング率は、例えば、約１６０〜１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成される上下クランプ片５１，５２のヤング率は、例えば、約１９０〜２１０ＧＰａである。
【００２６】
下部クランプ片５１は、横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成され、その両端部の下方に配置した一対の弾性体５４、例えば、ばねやゴムを介して、下型４１に支持され、外力が作用しない初期位置では、その上面を磁石体３０の下面に接触させるようにしている。そして、下部クランプ片５１は弾性体５４により支持されることにより、上方からの押圧力に応じて初期位置から下方向に移動可能であり、押圧力が解除されると初期位置に復帰する。また、下部クランプ片５１はその両端部の下方が一対の弾性体５４に支持されて、その両支持部分を中心として磁石体３０の長手方向（図４の矢印Ｂ方向）にも揺動可能である。
【００２７】
上部クランプ片５２は、磁石体３０の上面に接触可能な横方向（磁石３０の幅方向）に延びる棒状部材で形成された上部横部材５２Ａと、横部材の両端に連結されて磁石体３０の側面に沿うと共に下部クランプ片５１を跨いで下方に延長された縦部材５２Ｂと、縦部材５２Ｂの下端同士を連結する下部横部材５２Ｃと、からなる。そして、縦部材５２Ｂが下部クランプ片５１を跨ぐ部分に弾性体５５が配置されていることにより、上部クランプ片５２全体が下部クランプ片５１に弾性支持されて、その上部横部材５２Ａの下面が磁石体３０の上面から離れる初期位置に位置決めされる。
【００２８】
アクチュエータ５３は、下部クランプ片５１に固定された複数のシリンダにより構成され、シリンダより伸縮するロッドは伸長時に上部クランプ片５２の下部横部材５２Ｃを下方に押圧するよう構成している。アクチュエータ５３は、油圧シリンダ若しくは空圧シリンダで構成される。そして、アクチュエータ５３を作動させていない場合には、上部クランプ片５２は弾性体５５により浮き上がっており、その上部横部材５２Ａは磁石体３０の上面から離された初期位置にある。また、アクチュエータ５３を作動させると、上部クランプ片５２を弾性体５５に抗して下方に押圧して下降させ、その上部横部材５２Ａを初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。結果として、この上部横部材５２Ａと下部クランプ片５１の上面とで磁石体３０を挟み込みクランプする。
【００２９】
以上の構成になる磁石体割断装置４０においては、下型４１の突条部４２上に磁石体３０が載置され、位置決め装置４４のプッシャ４４Ａとホルダー４４Ｂとにより磁石体３０の最初の割断予定面が、下型４１の一対の突条部４２間と上型４５のブレード４６との間に、位置決めされる。次いで、ホルダー４４Ｂの磁石体３０への接触が解除される。
【００３０】
位置決めされた磁石体３０は、一対のクランプ５０における下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２の上部横部材５２Ａの下面との間を貫通させて配置される。即ち、切り欠き溝３３で形成する割断予定面を挟んでその両側に、一対のクランプ５０が存在するように配置される。そして、磁石体３０の下面には下部クランプ片５１の上面が接触し、磁石体３０の上面には上部クランプ片５２における上部横部材５２Ａの下面が隙間をもって臨んでいる状態となる。
【００３１】
次いで、一対のクランプ５０のアクチュエータ５３が作動され、上部クランプ片５２を弾性体５５に抗して下方に押圧して下降させ、その上部横部材５２Ａを初期位置から下降させて磁石体３０の上面に接触させて下方へ押付ける。この上部横部材５２Ａの磁石体３０への押付けにより、下部クランプ片５１の上面と上部クランプ片５２の上部横部材５２Ａとで磁石体３０を上下面から挟み込みクランプし、圧縮応力を付与する。
【００３２】
磁石体３０はクランプ５０により上下両面から圧縮されることにより、図６に示すように、クランプ５０と接触する領域（図中のハッチング領域）において、発生する圧縮応力により厚さ方向（Ｚ方向）に収縮されると共に面方向（Ｘ，Ｙ方向）に拡がろうとする。しかし、磁石体３０のヤング率Ｅ２は約１６０〜１７０ＧＰａであり、鋳鉄や鋼材で形成するクランプ５０のヤング率Ｅ１は約１９０〜２１０ＧＰａである。即ち、クランプ５０のヤング率Ｅ１＞磁石体３０のヤング率Ｅ２、である。この磁石体３０とクランプ５０とを構成する材料のヤング率の違いにより、クランプ５０は磁石体３０よりも面方向に拡がり難い。このため、磁石体３０の面方向の拡がり量とクランプ５０の面方向の拡がり量との違いにより両者の接触面に摩擦力が発生し、磁石体３０のハッチングした領域において、面方向（Ｘ，Ｙ方向）に圧縮応力が加わった状態となる。
【００３３】
次いで、上型４５が下降され、上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７が磁石体３０の上面に接触して磁石体３０を弾性的に下型４１の突条部４２に押圧して、磁石体３０を移動しないように保持する。
【００３４】
上型４５の更なる下降により、ブレード４６の先端（下端）が磁石体３０の割断位置に当接して、下型４１の貫通穴４３の前後の一対の突条部４２との間で３点曲げにより押下げて磁石体３０を割断する。同時に、磁石体３０は、磁石跳ね上り防止クランプ４７により跳ね上がることを抑制される。磁石体３０が割断予定面に沿ってブレード４６により磁石体３０と磁石片３１とに割断されることにより、一時的に下型４１内にＶ字状に傾斜される。左右のクランプ５０は磁石体３０及び磁石片３１と一体となって「ハ字状」に回動され、この回動は下型４１に対する弾性体５４を撓ませることにより許容される。
【００３５】
なお、この磁石体３０及び磁石片３１のＶ字状への傾斜状態は、割断完了に伴うブレード４６の上昇により、その押下げ力が無くなる時点で、磁石跳ね上り防止クランプ４７による押付け力により元の水平状態に復帰する。クランプ５０を下型４１に対して支持している弾性体５４が撓みの復帰により、クランプ５０同士を「ハ字状」状態から平行状態に復帰回動させて、磁石体３０及び磁石片３１の水平状態への復帰を助ける。
【００３６】
ところで、磁石体３０の割断時に発生する破砕粉末が、下型４１の突条部４２の上面に付着したり堆積することにより、磁石体３０との間に噛み込まれて、下型４１の突条部４２から磁石体３０が浮いた状態で支持されることがある。このように、下型４１の突条部４２と磁石体３０との間に破砕粉末が噛み込まれて、図８に示すように、下型４１の突条部４２から浮いた状態で磁石体３０が支持される場合には、破砕粉末としての異物により、磁石体３０の割断時に異常割れを生ずる。即ち、異物により磁石体３０には、割断時に正当に生ずる磁石体３０長手方向の張力１の他に、異物により磁石体３０幅方向にも異常な張力２が発生する。この異常な張力２は、磁石体３０を幅方向に折曲げる作用を発生させ、図中の破線で示すように、磁石体３０を長手方向にも割断させて、磁石体３０に異常割れを発生させることとなり、割断面の面精度を低下させる。
【００３７】
しかしながら、本実施例の磁石体割断装置４０においては、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側において、一対のクランプ５０により磁石体３０の面方向に圧縮応力が加わるようにしている。このため、破砕粉末により磁石体３０が下型４１の突条部４２から浮き上がって支持されて、異常な張力２が磁石体３０に作用したとしても、磁石体３０の面方向に作用している圧縮応力によって割断時に磁石体３０に発生する面方向の張力を打ち消すことができる。このため、割断時に磁石体３０に発生する割断面が、クランプ５０による圧縮応力を加えている領域内に侵入することを抑制し、磁石体３０に発生する割断面を一対のクランプ５０間の範囲内に制限することができる。
【００３８】
図６はクランプ５０によるクランプ力によって発生する面方向の圧縮応力を、磁石体３０の割断時に生ずる最大引張応力より大きくするための条件を説明する説明図である。図６において、Ｌ：下型４１の突条部４２による支点間距離、Ｆａ：ブレード４６で加える割断荷重、Ｗ：磁石体３０の幅、ｈ：磁石体３０の厚さ、Ｆｂ：クランプ５０による加圧力、Ｓ：クランプ５０による加圧部長さ、とする。割断時に磁石体３０に発生する曲げモーメントＭ、磁石体３０の断面２次モーメントＺ、磁石体３０の面方向の最大引張り応力σａは、下記のように、
Ｍ＝Ｆa×Ｌ／４
Ｚ＝Ｗ×ｈ２／６
σａ＝Ｍ／Ｚ＝（３×Ｆa×Ｌ）／（２×Ｗ×ｈ２）
と求めることができる。また、μ：クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数とすると、クランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂは、
σｂ＝（μ×Ｆｂ）／（Ｗ×Ｓ）
と求めることができる。そして、磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａとクランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂとが、下記の関係、
σｂ＞σａ
となる場合に、磁石体３０の面方向に圧縮応力によって割断時に磁石体３０に発生する面方向の引張り応力を打ち消すことができる。そして、割断時に磁石体３０に発生する割断面が、クランプ５０による圧縮応力を加えている領域内に侵入することを抑制し、磁石体３０に発生する割断面を一対のクランプ５０間の範囲内に制限することができる。上記クランプ力によって磁石体３０に発生する面方向の圧縮応力σｂ＞磁石体３０に発生する面方向の最大引張り応力σａとなるクランプ５０による加圧力（圧縮力）Ｆｂは、下記のように、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／(２×μ×ｈ２）)］×Ｆａ
と求めることができる。
【００３９】
ここで、
クランプ５０による加圧部長さＳ：１ｍｍ、
下型４１の突条部４２による支点間距離Ｌ：８ｍｍ、
クランプ５０と磁石体３０との間の摩擦係数μ：０．１、
磁石体３０の厚さｈ：４ｍｍ、
ブレード４６で加える割断荷重Ｆａ：１０００Ｎ
と仮定すると、クランプ５０による加圧力Ｆｂは、下記のように、
Ｆｂ＞{３×Ｓ（０．００１）×Ｌ（０．００８）}×{Ｆａ（１０００）}／{２×μ（０．１）×ｈ（０．００４）２）}＝７５００Ｎ
と求めることができる。
【００４０】
割断後に上型４５と共にブレード４６が上昇される。磁石体３０は上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７により押えられているため、磁石体３０の割断された部分も上昇復帰する。同時に、一対のクランプ５０のアクチュエータ５３の作動が解除され、上部クランプ片５２を弾性体５５の復元力により上昇させ、その上部横部材５２Ａを初期位置に上昇させて磁石体３０の上面への接触を解除する。この上部横部材５２Ａの磁石体３０からの離脱により、磁石体３０へのクランプ５０が解除される。上型４５が初期位置に復帰すると、上型４５に設けられている磁石跳ね上り防止クランプ４７も磁石体３０の上面への接触を解除して、磁石体３０の保持を解除する。磁石体３０から割断された先端の磁石片３１は、次工程に図示しない搬送手段により搬送され、次工程において割断順に整列されて、接着剤を介して接着されて一体化される。
【００４１】
次いで、位置決め装置４４のプッシャ４４Ａにより磁石体３０を１ピッチ分だけ押出すと共にホルダー４４Ｂにより磁石体３０の前端に接触して磁石体３０に制動力を加えて、磁石体３０の次の割断予定面を、一対の突条部４２間においてブレード４６と対面するよう、位置決めする。
【００４２】
そして、前記したと同様に、一対のクランプ５０により磁石体３０をクランプし、上型４５の下降により磁石体３０を割断し、位置決め装置４４により磁石体３０を１ピッチ分だけ移動させる動作が繰返される。
【００４３】
なお、上記実施形態において、下型４１に磁石体３０を載置する平行配置された一対の突条部４２を備えるものについて説明したが、一対の突条部４２に代えて一対のダイの間に磁石体３０を架け渡して載置させるものであってもよい。
【００４４】
また、磁石体割断装置４０として、下型４１上に架け渡し状態で載置された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を下降させて磁石体３０の架け渡した部位の上部に接触させて押圧することにより磁石体３０を割断するものについて説明した。しかし、磁石体割断装置はこれに限定されるものでなく、例えば、図７に示すように、下型４１上から突き出し状態で磁石体３０を固定し、上型４５のブレード４６を突出した磁石体３０の先端側に接触させて押圧することにより磁石体３０を割断するものであってもよい。この場合に磁石体３０に圧縮力を付与する手段としては、下型４１上に載っている磁石体３０部分を下型４１に固定する固定治具４７と、下型４１から突出している部位の突き出し片の根元に近い側をクランプするクランプ治具５０Ａと、により構成する。突き出し片の根元に近い側のクランプ治具５０Ａは、磁石体３０の割断時に割断後の磁石片３１と共に揺動可能に浮動支持され、クランプを開放することにより割断後の磁石片３１を解放して、搬送装置等により搬送可能とする。
【００４５】
また、圧縮力を付与する手段として、下型４１に弾性支持されてアクチュエータ５３により作動するクランプ５０について説明したが、図示はしないが、投入される磁石体３０の各割断予定面の前後に取付けられて夫々圧縮力を磁石体３０に加える複数のクランプ治具であってもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
（ア）下型４１に設けられ、磁石体３０の下側から当接して磁石体３０を保持する当接部に保持された磁石体３０に、上型４５のブレード４６を当接させて押圧することにより磁石体３０を割断する界磁極用磁石体３０の製造装置である。そして、前記磁石体３０よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に磁石体３０の上下面から圧縮力（加圧力）を付与する圧縮力付与手段としてのクランプ５０を備え、前記圧縮力付与手段により磁石体３０の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体３０を割断するようにした。即ち、割断予定面を挟んでその両側に圧縮力を付与した領域を設けることにより、割断動作により発生した亀裂の圧縮力付与領域への侵入を抑制して、亀裂の割断予定面からのずれを防止でき、割断面精度を向上させることができる。
【００４８】
（イ）磁石体３０の割断予定面内のいずれかの部位に割断亀裂の発生起点となる切り欠き溝３３を設けることにより、この切り欠き溝３３が亀裂を割断予定面上に発生させ易くでき、また、割断時に必要となる割断荷重も低く抑えることができる。
【００４９】
（ウ）下型４１にに一対の当接部を設け、該一対の当接部が前記磁石体３０の割断予定面を挟んでそれぞれ両側に配置することにより、その割断予定面を浮かせた架け渡し状態で磁石体３０を保持し、この保持された磁石体３０の割断予定面に向けて上型４５のブレード４６を下降させ、磁石体３０の上部に当接させて押圧することにより磁石体３０を割断するよう上下金型４１，４５を構成する。そして、圧縮力付与手段としてのクランプ５０は、前記架け渡された磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側に配置されて磁石体３０の上下面から圧縮力を付与するようにした。即ち、磁石体３０を下型４１と上型４５とにより３点曲げにより割断することにより、割断される磁石体３０の割断予定面を中心として左右対称に圧縮力付与手段を配置でき、より一層割断面精度を向上させることができる。
【００５０】
（エ）圧縮力付与手段であるクランプ５０により磁石体３０に加える圧縮力Ｆｂは、圧縮力付与手段による加圧部長さをＳ、下型４１に架け渡し状態で保持する支点間距離をＬ、磁石体３０の厚さをｈ、圧縮力付与手段と磁石体３０との間の摩擦係数をμ、ブレード４６で加える割断荷重をＦａとすると、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／（２×μ×ｈ２）］×Ｆａ
とした。これにより、磁石体３０の割断予定面を挟んでその両側において、磁石体３０が圧縮され、磁石体３０の面方向への拡がりを圧縮力付与手段との接触面の摩擦力により制限することにより、磁石体３０の面方向に圧縮応力を発生させる。この面方向の圧縮応力が、割断時に面方向に作用する引張り応力を打ち消し、磁石体に発生する割断亀裂の圧縮応力作用領域への侵入を抑制し、割断面精度を向上させる。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ 永久磁石型電動機
１０ ステータ
２０ ロータ
３０ 磁石体
３１ 磁石片
３３ 切り欠き溝
４１ 下型
４２ 突条部
４３ 貫通穴
４４ 位置決め装置
４４Ａ プッシャ
４４Ｂ ホルダー
４５ 上型
４６ ブレード
４７ 跳ね上り防止クランプ
５０ 圧縮力付与手段としてのクランプ
５１ 下部クランプ片
５２ 上部クランプ片
５３ アクチュエータ
５４，５５ 弾性体
８０ 界磁極用磁石体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型に設けられた当接部上に載置して保持された磁石体に、上型のブレードを当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置において、
前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段を設け、
前記圧縮力付与手段により磁石体の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項２】
前記磁石体は、割断予定面内のいずれかの部位に割断亀裂の発生起点となる切り欠き溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項３】
前記下型に一対の当接部を設け、該一対の当接部が前記磁石体の割断予定面を挟んでそれぞれ両側に配置することにより、前記割断予定面を浮かせた架け渡し状態で磁石体を保持し、該保持された磁石体の割断予定面に向けて上型のブレードを下降させ、磁石体の上部に当接させて押圧することにより磁石体を割断するよう上下金型を構成し、
前記圧縮力付与手段は、前記架け渡された磁石体の割断予定面を挟んでその両側に配置されて磁石体の上下面から圧縮力を付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項４】
前記圧縮力付与手段により磁石体に加える圧縮力Ｆｂは、圧縮力付与手段による加圧部長さをＳ、下型に架け渡し状態で保持する支点間距離をＬ、磁石体の厚さをｈ、圧縮力付与手段と磁石体との間の摩擦係数をμ、ブレードで加える割断荷重をＦａとすると、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／（２×μ×ｈ２）］×Ｆａ
であることを特徴とする請求項３に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項５】
下型に設けられた当接部上に載置して保持された磁石体に、上型のブレードを当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造方法において、
前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成された圧縮力付与手段により、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与し、
前記圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。
【請求項６】
下型に設けられた当接部上に磁石体を載置して保持し、上型のブレードを前記磁石体の割断予定面に向けて下降させて磁石体の上部に当接させて押圧することにより磁石体を割断する、界磁極用磁石体の製造方法において、
前記前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成された圧縮力付与手段により、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与し、
前記圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。
【請求項１】
下型に設けられた当接部上に載置して保持された磁石体に、上型のブレードを当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造装置において、
前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成され、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与する圧縮力付与手段を設け、
前記圧縮力付与手段により磁石体の割断予定面の両側に圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項２】
前記磁石体は、割断予定面内のいずれかの部位に割断亀裂の発生起点となる切り欠き溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項３】
前記下型に一対の当接部を設け、該一対の当接部が前記磁石体の割断予定面を挟んでそれぞれ両側に配置することにより、前記割断予定面を浮かせた架け渡し状態で磁石体を保持し、該保持された磁石体の割断予定面に向けて上型のブレードを下降させ、磁石体の上部に当接させて押圧することにより磁石体を割断するよう上下金型を構成し、
前記圧縮力付与手段は、前記架け渡された磁石体の割断予定面を挟んでその両側に配置されて磁石体の上下面から圧縮力を付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項４】
前記圧縮力付与手段により磁石体に加える圧縮力Ｆｂは、圧縮力付与手段による加圧部長さをＳ、下型に架け渡し状態で保持する支点間距離をＬ、磁石体の厚さをｈ、圧縮力付与手段と磁石体との間の摩擦係数をμ、ブレードで加える割断荷重をＦａとすると、
Ｆｂ＞［（３×Ｓ×Ｌ）／（２×μ×ｈ２）］×Ｆａ
であることを特徴とする請求項３に記載の界磁極用磁石体の製造装置。
【請求項５】
下型に設けられた当接部上に載置して保持された磁石体に、上型のブレードを当接させて押圧することにより磁石体を割断する界磁極用磁石体の製造方法において、
前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成された圧縮力付与手段により、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与し、
前記圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。
【請求項６】
下型に設けられた当接部上に磁石体を載置して保持し、上型のブレードを前記磁石体の割断予定面に向けて下降させて磁石体の上部に当接させて押圧することにより磁石体を割断する、界磁極用磁石体の製造方法において、
前記前記磁石体よりヤング率の高い材料で形成された圧縮力付与手段により、磁石体の割断予定面を挟んでその両側に磁石体の上下面から圧縮力を付与し、
前記圧縮力を付与した状態で磁石体を割断することを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６６９９０（Ｐ２０１３−６６９９０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９２２９（Ｐ２０１１−２０９２２９）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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