特許 6015458 界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6015458

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/03 20060101AFI20161013BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20161013BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20161013BHJP

   H01F 7/02 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   H02K15/03 A

   H02K1/27 501A

   H02K1/27 501K

   H01F41/02 G

   H01F7/02 E

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-6654(P2013-6654)

(22)【出願日】2013年1月17日

(65)【公開番号】特開2014-138510(P2014-138510A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120178

【弁理士】

【氏名又は名称】三田 康成

(74)【代理人】

【識別番号】100130638

【弁理士】

【氏名又は名称】野末 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】伊澤 佳典

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１４５４３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１２５６７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １５／０３

Ｈ０１Ｆ ７／０２

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０２Ｋ １／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の磁石体を割断して形成する界磁極用磁石体の製造方法であって、
前記磁石体に形成する分割起点を、磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により構成したことを特徴とする界磁極用磁石体の製造方法。

【請求項2】

前記磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により前記磁石体に分割起点を形成する工程と、
前記分割起点に沿って磁石体を割断分割して複数の磁石片とする工程と、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方法。

【請求項3】

前記磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により前記磁石体に分割起点を形成する工程と、
前記分割起点に沿って磁石体を割断分割して複数の磁石片とする工程と、
前記複数の磁石片同士を互いに整列させて結合する結合工程と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の界磁極用磁石体の製造方法。

【請求項4】

前記磁石体の幅方向に形成されると共にその表面から内部に達する溶融部は、連続波レーザ光を磁石体に照射し、分割起点に沿って走査することにより形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の界磁極用磁石体の製造方法。

【請求項5】

前記磁石体の幅方向に形成する分割起点は、磁石体の一方の面に平行に複数形成され、
前記磁石体を割断分割して複数の磁石片とする工程は、分割起点を挟んでその前後位置に配置した一対の支点で磁石体を支持し、分割起点がある面とは反対側の面からブレードで曲げ荷重を加えることにより、分割起点から亀裂を発生させて磁石片に割断分割することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の界磁極用磁石体の製造方法。

【請求項6】

前記磁石体の幅方向に形成する分割起点は、磁石体の両方の面に平行に複数形成され、
前記磁石体を割断分割して複数の磁石片とする工程は、一方の面に形成された分割起点を挟んでその前後位置に配置した一対の支点で磁石体を支持し、他方の面に形成された分割起点からブレードで曲げ荷重を加えることにより、一方の面の分割起点から亀裂を発生させると共に当該亀裂を他方の面に形成した分割起点に到達させることにより、磁石片に割断分割することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の界磁極用磁石体の製造方法。

【請求項7】

板状の磁石体を割断して形成する界磁極用磁石体の製造装置であって、
連続波レーザ光を磁石体に照射し、分割起点に沿って走査することにより磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮により溶融改質部を形成すると共に、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に脆化部を形成して磁石体の分割起点とするレーザ加工装置を備えることを特徴とする界磁極用磁石体の製造装置。

【請求項8】

前記磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により前記磁石体に分割起点を形成するレーザ加工装置を備える分割起点形成装置と、
前記分割起点に沿って磁石体を割断分割して複数の磁石片とする割断装置と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の界磁極用磁石体の製造装置。

【請求項9】

前記磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により前記磁石体に分割起点を形成するレーザ加工装置を備える分割起点形成装置と、
前記分割起点に沿って磁石体を割断分割して複数の磁石片とする割断装置と、
前記複数の磁石片同士を互いに整列させて結合する結合装置と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の界磁極用磁石体の製造装置。

【請求項10】

板状の磁石体を割断して形成する界磁極用磁石体であって、
前記磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、前記凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により前記磁石体に分割起点を形成し、
前記分割起点に沿って磁石体を割断分割して複数の磁石片に分割し、
前記複数の磁石片同士を互いに整列させて結合して、形成することを特徴とする界磁極用磁石体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機のロータコアに配設される界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から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絶縁状態として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体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、磁石体を磁石片に割断分割している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許４４９７１９８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、上記従来例のように、割断の目安となる切り欠きを磁石体に設ける場合に、切り欠きの深さが深いほど、また、切り欠きの先端の尖りが鋭いほど、割断面の平面度がよくなることから、レーザビームによる溝加工が望ましい。しかしながら、レーザビームによる溝加工では、切り欠きの体積分だけ切り欠きの縁部分に磁石片の表面から盛り上がって硬質なバリが付着する。上記バリは磁石片の表面から盛り上がるため、同一面上に各磁石片を整列させることを阻害し、各割断面間にズレを生じさせ、界磁極用磁石体の寸法精度が悪くなる虞があった。

【0006】

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、磁石片をずれることなく整列させて結合するに好適な界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置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、板状の磁石体を割断する分割起点を、磁石体の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部と、凝固収縮する溶融改質部と磁石体の母材との境界部に形成される脆化部と、により形成した。

【発明の効果】

【0008】

したがって、本発明では、分割起点を、磁石体の材料を除去して溝を形成するものでなく、磁石体を表面から深部に向かってキーホール型に溶融させて形成するものであり、磁石体の表面には、溝加工で発生するようなバリ等の突起が生じることがなく、平滑な面状に形成される。このため、割断された磁石片の割断面も滑らかで凹凸の少ない面とすることができる。従って、界磁極用磁石体の寸法精度を良好とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態の界磁極用磁石体を配設する回転電機のロータの断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態の界磁極用磁石体の構成を示す説明図である。

【図3】本発明の第１実施形態の界磁極用磁石体の製造工程を示す図である。

【図4】磁石体に対して分割起点を形成するレーザ加工装置を示す説明図である。

【図5】磁石体の分割起点の構成を説明する断面図である。

【図6】磁石体に形成された分割起点の表面形状を示す図である。

【図7】磁石体を分割するクラッキング方法を示す説明図である。

【図8】クラッキング時における動作状態を説明する説明図である。

【図9】複数の磁石片の積層接着工程を説明する説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態における界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法における第１実施例の磁石体のクラッキング方法を示す説明図である。

【図11】本発明の第２実施形態における界磁極用磁石体の製造装置およびその製造方法における第２実施例の磁石体のクラッキング方法を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置を実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、本発明の界磁極用磁石体を配設した回転電機のロータコアの断面図である。図１（Ａ）はロータ５０の縦断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。回転電機は、ロータ５０の周囲にステータが配置され、ステータにＵ相、Ｖ相、Ｗ層からなる三相交流を印加することによって回転磁界を発生させ、ステータの内側に回転可能に支持されるロータ５０を回転させるものである。なお、この回転電機は、例えば電動自動車を駆動するモータ・ジェネレータとして用いることができる。

【0012】

ロータ５０は、薄板状の電磁鋼板５１ａを多数積層して構成されたロータコア５１と、ロータコア５１に挿入された複数の界磁極用磁石体８０と、から構成される。ロータコア５１は、あらかじめ所定の形状にプレス成形された電磁鋼板５１ａを複数積層し、積層された電磁鋼板５１ａを、接着やかしめ等によって一体に形成する。ロータコア５１は、界磁極用磁石体８０を収容する磁石挿入孔５２と、回転軸を固定する軸用孔５３と、ロータ５０の冷却のための通気孔５４と、が形成されている。これら磁石挿入孔５２と通気孔５４とは、軸用孔５３の中心に対して点対称に複数形成されている。なお、本実施形態の磁石挿入孔５２は、ロータコア５１の周方向に等間隔に配置されるとともに、これら配置された磁石挿入孔５２のそれぞれに対して、径方向内側に、ハの字状に二つの磁石挿入孔５２が配置されている。

【0013】

界磁極用磁石体８０は、図２に示すように、磁石挿入孔５２に挿入可能な所定の形状の磁石体３０に形成された後、ロータコア５１の軸方向に複数の磁石片３１に割断分割する。界磁極用磁石体８０は、これら複数の磁石片３１の割断面同士を樹脂３２により接着して、一列に整列した磁石片３１の集合体として元の所定の形状に再構成される。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。以下では、割断分割前の磁石体に対しては磁石体３０とし、磁石片同士を樹脂３２により接着して、一列に整列した磁石片３１の集合体とした磁石体に対しては磁石体８０として、両者を符号により区別する。

【0014】

磁石体３０を複数の磁石片３１に分割する方法として、研削による方法や、磁石体３０に溝等の分割起点を形成してこれを割断するクラッキングによる方法がある。一般的に、クラッキングによる分割が費用面で有利であるので広く用いられており、本実施形態でも、クラッキングにより磁石片３１を形成している。

【0015】

次に、磁石体８０の製造方法を概略説明する。図３は、磁石体８０の製造工程を示す図である。なお、各工程は、主に作業者が人手により行うか又は産業用ロボット等により自動的に実行される。まず、酸化鉄や希土類、各種元素からなる磁性体の粉末を矩形の型枠に挿入し、これに磁場を印加しながらプレス等によって押し固め、押し固められた材料を真空焼結炉に投入して、所定温度を加えて所定時間焼結し、次いで、薄板状の所望の大きさに切断し、表面を研磨して、薄板状の磁石体３０が製造される。

【0016】

次に、製造された磁石体３０をクラッキングし、再接合を行う。まず、製造された磁石体３０を、所望の大きさの磁石片３１に分割するために、分割予定部位ごとの分割起点３３を形成する（分割起点形成工程）。本実施形態においては、後述するように、分割予定部位にレーザ加工により磁石体３０の幅方向に溶融改質部４０を形成することにより、分割起点３３を形成する。

【0017】

次に、形成された分割起点３３により磁石体３０を複数の磁石片３１に分割する（クラッキング工程）。クラッキングは、例えば、磁石体３０の長手方向において、分割起点３３を挟んでその前後位置を支点で支持し、分割起点３３がある面とは逆側の面からブレードで曲げ力を加えることにより、分割起点３３部分から亀裂を発生させて割断して、磁石片３１に分割する（３点曲げ）。

【0018】

次に、分割されたそれぞれの磁石片３１を、割断面同士を対面させて積層して、絶縁性の樹脂３２により接合する。接合したのち、磁石体８０を加熱して樹脂を硬化させる（積層接着・加熱硬化工程）。次に、接合された磁石体８０に所定の磁力を印加して、磁石体８０に着磁する（着磁工程）。以上のような工程によって、磁石体８０が製造される。

【0019】

次ぎに、本実施形態における磁石体３０への分割起点３３の形成装置および形成方法を詳細に説明する。

【0020】

図４は、分割起点３３を形成するレーザ加工装置を示すものである。レーザ加工装置は、図示しないレーザ源としてのレーザ発振機からのレーザ光を伝送用ファイバ１１及びコリメートレンズ１２を介して導入し、治具に位置決めされた磁石体３０の分割起点３３に沿って走査しつつ照射するスキャナヘッド１０を備える。コリメートレンズ１２を通過したレーザ光は平行光に変換されてスキャナヘッド１０に導入される。

【0021】

スキャナヘッド１０は、レーザ光をＸ方向にスキャンするガルバノミラー１３とＹ方向にスキャンするガルバノミラー１４との２枚で１組のガルバノミラーを備え、これらのミラー１３、１４は図示しない制御用のモータにより駆動される。レーザ光は、２つのガルバノミラー１３、１４を経由してそれぞれＸ−Ｙ方向にスキャンされてｆ−θレンズ１５を通り、磁石体３０の分割起点３３に沿って走査される。ｆ−θレンズ１５は、ガルバノミラー１３，１４のスキャナーで偏向されたビームをワークとしての磁石体３０の平らな像面に集光し、スキャナーの等角運動を等速運動に変換してスキャンさせる。このため、照射されたレーザ光は、磁石体３０の表面に対して、Ｘ方向に所定ピッチで位置決めされる度にＹ方向に走査される。

【0022】

本実施形態では、磁石体３０の表面から深い部分までレーザ光によるエネルギを届けて表面から深い部分まで溶融させる、所謂「キーホール型の溶融形態」を実現させるものである。このため、本実施形態で使用するレーザ光としては、前述したように、磁石体３０の表面から深い部分までエネルギを届けることのできる連続波タイプのレーザ光を使用する。このように、連続波レーザ光を使用することにより、磁石体３０に対して表面から深い部分まで溶融させることができ、所謂「キーホール型の溶融形態」を得ることができる。

【0023】

連続波レーザ光としては、例えば、１００〜５００［Ｗ］の連続波タイプのシングルモードファイバーレーザが利用できる。このレーザ光を、磁石体３０の表面に照射し、５００〜１５００［ｍｍ／ｓｅｃ］の加工速度で移動させることにより、「キーホール型の溶融形態」を連続的に発生させて、図５に示すように、溶融改質部４０を形成することができる。

【0024】

連続波レーザ光の出力としては、磁石体３０に対する溶融現象を発生させるに必要な出力を考慮すると、下限は５０［Ｗ］程度が望ましく、磁石体３０への過度の入熱による影響を避けるためには、上限は５００［Ｗ］程度が望ましい。このような連続波レーザ光を発生させるレーザ発振器としては、溶融改質部４０の幅を狭くする観点から、レーザ加工点の集光スポットサイズが小さい、シングルモードファイバーレーザの適用が最も望ましい。その他の連続波レーザ光を発生させるレーザ発振器としては、マルチモードファイバーレーザやディスクレーザ等の固体レーザも適用可能である。また、連続波レーザの中には、連続波レーザの励起源を断続制御する変調パルス方式等も含まれる。

【0025】

なお、一般に使用されているパルス波レーザ光では、エネルギの照射が不連続であるため、キーホール型の溶融とするためには、高いピーク出力を適用する必要がある。このため、急加熱による材料の突沸により磁石体３０の内部に空隙が発生し、また、磁石体３０の表面での盛り上がりを避けることができない。これに対して、連続波レーザ光では、材料を突沸させることなく溶融させることが可能であり、図６に示すように、材料の表面への盛り上がりを抑えながら、溶融改質部を形成することができる。

【0026】

なお、連続波レーザ光であっても、レーザ加工の開始位置では、凝固収縮のメカニズムにより、僅かな盛り上がりが生じる。このレーザ加工の開始位置での僅かな盛り上がりは、レーザ加工の開始位置を磁石体３０の縁に形成する面取り部に移動させることにより、その盛り上がりを材料表面よりも低いものとでき、磁石挿入孔５２へ挿入する際に支障にならないものとできる。

【0027】

また、パルス波レーザ光では、磁石体３０に対する１個１個のパルス光同士の照射位置を重ねつつ少しずつずらしながら、照射するものであるため、実用上のレーザ加工速度は、数［ｍｍ／ｓｅｃ］〜５０［ｍｍ／ｓｅｃ］程度に制約される。これに対して、連続波レーザ光では、パルス波レーザ光のような制約が無く、連続的に照射するものであるため、１５００［ｍｍ／ｓｅｃ］程度の高速の加工速度でもキーホール型の溶融加工が可能になる。この加工速度は、一般的なレーザ加工に比較して非常に高速であるが、ガルバノミラー１３，１４を利用したスキャナヘッド１０を利用することにより実現させることができる。

【0028】

このような本実施形態の分割起点３３では、磁石体３０を表面からキーホール型に溶融させるのみであり、溝形成のように材料を除去するものでない。このため、図６に示すように、磁石体３０の表面には、溝加工で発生するようなバリ等の突起が生じることがなく、平滑な面状に形成される。

【0029】

また、分割起点３３部位における磁石体３０の内部には、溶融部が凝固収縮で体積が小さくなりつつ強固になる溶融改質部４０が磁石体３０の幅方向に連なって形成される。また、溶融改質部４０とその外側の磁石体３０を構成する母材との間には、両者の境界に沿って僅かな隙間を伴った脆化部４１を形成することができる。この脆化部４１は、溶融改質部４０が凝固収縮する間に磁石体３０の母材との境界で剥離して生ずる亀裂（クラック）を含むものであるため、母材及び溶融改質部４０に比較して強度が低下して脆弱となっている。また、脆化部４１は溶融改質部４０を取囲んで溶融改質部４０の最深部まで連続して形成され、非常に薄い層に形成される。また、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び母材の各表面は、脆化部４１に比較して強固であり、脆化部４１に沿って滑らかな面に形成される。

【0030】

次に、磁石体３０を複数の磁石片３１に分割するクラッキング方法について説明する。本実施形態では、図７に示すように、脆化領域４１を磁石体３０の分割起点３３として利用するクラッキング方法を採用する。図示するように、３点曲げによるクラッキング方法では、分割起点３３を下側に位置させた磁石体３０を、分割起点３３を挟んでその前後位置に配置した一対の支点１６で支持する。そして、分割起点３３がある面とは逆側の面からブレード１７で曲げ力を加えることにより、磁石体３０に折曲げ荷重を加える。磁石体３０に折曲げ荷重が加えられると、磁石体３０の下側表面に最大引張り応力が発生し、磁石体３０の表面側の脆化部４１が最も積極的に破壊され、生じる亀裂４２が脆化部４１に沿って磁石体３０の内部に進展し始める。脆化部４１は溶融改質部４０の最深部まで連続して形成されているため、その後の亀裂４２進展方向を定めるガイドの役割を果たし、亀裂４２は溶融改質部４０の最深部を経て、図８に示すように、磁石体３０の断面方向全体を割断することができる。

【0031】

脆化部４１は、非常に薄い層であり、そこに亀裂４２を生じさせて磁石体３０を割断した場合に、脆化部４１自体によるコンタミをほとんど発生させない。また、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び磁石体３０を構成する母材の境界面も、脆化部４１に比較して強固であるため、これら境界面で形成される割断面の表面にも、ほとんどコンタミが生じない。また、この脆化部４１は溶融改質部４０を取囲む、滑らかで凹凸の少ない面で構成されているので、割断後の磁石片３１の割断面も凹凸が少ない滑らかな面に形成される。

【0032】

なお、クランキング方法としては、上記３点曲げ以外の方法によるものであってもよい。例えば、先端側の磁石片３１部分を分割起点３３より突き出した状態で磁石体３０をクランプし、その先端側磁石片３１部分を分割起点３３から折り曲げたり、ブレード１７による曲げ荷重を加えて、クランキングするものであってもよい。

【0033】

次いで、本実施形態における複数の磁石片３１の積層接着工程を説明する。図９に示すように、割断された複数の磁石片３１を基準治具２１上に間隔を開けて整列させる。次いで、磁石片３１間に接着剤３２となる樹脂を供給する。この接着剤３２は、例えば、エポキシ系の熱硬化型の接着剤を用いる。接着剤３２には、割断片間のクリアランスを確保するため、スペーサを配合する。また、スペーサとしては、例えば、ガラスビーズを用いる。供給された樹脂３２は、磁石片３１の対向する割断面３１Ａ間に充填される。

【0034】

次いで、磁石片３１の幅方向の両側から整列治具２２を図示しないばね力で押し当てると共に厚み方向からも整列治具２３をばね力により基準治具２１に押し付けた状態で整列させる。次いで、磁石片３１の長手方向からばね力で付勢された整列治具２４で加圧することにより、樹脂３２が対面する割断面の全領域に浸透されて、各磁石片３１の割断面同士が接着剤３２により互いに接着される。各割断面は凹凸が少なく滑らかな面により形成されているため、接着面として採用することに適しており、また、接着剤による絶縁が良好とできる。

【0035】

次いで、磁石体８０を加熱して樹脂３２を硬化させる加熱硬化工程が実施され、接合された磁石体８０に所定の磁力を印加して、磁石体８０に着磁する着磁工程が実行されて、磁石体８０に製造される。

【0036】

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。

【0037】

（ア）板状の磁石体３０を割断する分割起点３３を、磁石体３０の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部４０と、凝固収縮する溶融改質部４０と磁石体３０の母材との境界部に形成される脆化部４１と、により形成した。この分割起点３３は、磁石体３０の材料を除去して溝を形成するものでなく、磁石体３０を表面から深部に向かってキーホール型に溶融させて形成するものである。このため、磁石体３０の表面には、溝加工で発生するバリのような突起が生じることがなく、平滑な面状に形成される。従って、界磁極用磁石体の寸法精度を良好とすることができ、ロータへの挿入や搬送時等の不具合を抑制することが可能になる。

【0038】

また、この分割起点３３から発生させる亀裂４２も磁石体３０の断面内部に進展させるのみであるため、割断後の磁石片３１の表面にも、バリなどの突起は生じない。さらに、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び母材の各表面は、脆化部４１に比較して強固であり、脆化部４１に沿って滑らかな面に形成される。このため、割断された磁石片３１の割断面も滑らかで凹凸の少ない面とすることができる。従って、磁石片３１同士の接着に当たって磁石片３１をずれることなく整列させて結合することができ、接着剤による絶縁を良好とすることができる。

【0039】

また、この脆化部４１は、溶融改質部４０が凝固収縮する間に磁石体３０の母材との境界で剥離して生ずる亀裂（クラック）を含むものであるため、母材及び溶融改質部４０に比較して強度が低下して脆弱となっている。このため、分割起点３３が形成された面に引張り応力を発生させるよう磁石体３０に曲げ荷重を加えると分割起点３３の脆化部４１が積極的に破壊されて分割起点３３として機能させることができる。しかも、脆化部４１は溶融改質部４０を取囲んで溶融改質部４０の最深部まで連続して形成され、非常に薄い層に形成される。このため、磁石体３０に発生する亀裂４２進展方向を定めるガイドの役割を果たし、亀裂４２は溶接改質部の最深部を経て、磁石体３０断面全体を割断させることができる。

【0040】

（イ）磁石体３０の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部４０と、凝固収縮する溶融改質部４０と磁石体３０の母材との境界部に形成される脆化部４１と、により磁石体３０に分割起点３３を形成する工程を備える。そして、その後に分割起点３３に沿って磁石体３０を割断分割して複数の磁石片３１とする工程を備える。脆化部４１は、溶融改質部４０が凝固収縮する間に磁石体３０の母材との境界で剥離して生ずる亀裂（クラック）を含むものであるため、母材及び溶融改質部４０に比較して強度が低下して脆弱となっている。このため、分割起点３３が形成された面に引張り応力を発生させるよう磁石体３０に曲げ荷重を加えると分割起点３３の脆化部４１が積極的に破壊されて分割起点３３として機能させることができる。しかも、脆化部４１は溶融改質部４０を取囲んで溶融改質部４０の最深部まで連続して形成され、非常に薄い層に形成される。このため、磁石体３０に発生する亀裂４２進展方向を定めるガイドの役割を果たし、亀裂４２は溶接改質部の最深部を経て、磁石体３０断面全体を割断させることができる。また、脆化部４１は、非常に薄い層であり、そこに亀裂４２を生じさせて磁石体３０を割断した場合に、脆化部４１自体によるコンタミをほとんど発生させない。また、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び磁石体３０を構成する母材の境界面も、脆化部４１に比較して強固であるため、これら境界面で形成される割断面の表面にも、ほとんどコンタミが生じない。

【0041】

（ウ）磁石体３０の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部４０と、凝固収縮する溶融改質部４０と磁石体３０の母材との境界部に形成される脆化部４１と、により磁石体３０に分割起点３３を形成する工程を備える。それに続いて、分割起点３３に沿って磁石体３０を割断分割して複数の磁石片３１とする工程と、複数の磁石片３１同士を互いに整列させて結合する結合工程と、を備える。脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び母材の各表面は、脆化部４１に比較して強固であり、脆化部４１に沿って滑らかな面に形成される。また、脆化部４１は、非常に薄い層であり、そこに亀裂４２を生じさせて磁石体３０を割断した場合に、脆化部４１自体によるコンタミをほとんど発生させない。また、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び磁石体３０を構成する母材の境界面も、脆化部４１に比較して強固であるため、これら境界面で形成される割断面の表面にも、ほとんどコンタミが生じない。このため、割断された磁石片３１の割断面も滑らかで凹凸の少ない面とすることができる。従って、磁石片３１同士の接着に当たって磁石片３１をずれることなく整列させて結合することができ、接着剤による絶縁を良好とすることができる。

【0042】

（エ）磁石体３０の幅方向に形成されると共にその表面から内部に達する溶融部は、連続波レーザ光を磁石体３０に照射し、分割起点３３に沿って走査することにより形成することを特徴とする。磁石体３０の材料を除去するものでなく、磁石体３０を表面から深部に向かってキーホール型に溶融させて分割起点３３を形成するため、磁石体３０の表面には、溝加工で発生するようなバリ等の突起が生じることがなく、平滑な面状に形成することができる。また、連続波レーザ光であるため、５００〜１５００［ｍｍ／ｓｅｃ］のレーザ走査速度でレーザ加工が可能であり、加工時間を大幅に短縮できる。その結果、設備投資を抑制できる。

【0043】

（オ）磁石体３０の幅方向に形成する分割起点３３は、磁石体３０の一方の面に平行に複数形成される。そして、磁石体３０を割断分割して複数の磁石片３１とする工程は、分割起点３３を挟んでその前後位置に配置した一対の支点１６で磁石体３０を支持する。そして、分割起点３３がある面とは反対側の面からブレード１７で曲げ荷重を加えることにより、分割起点３３から亀裂４２を発生させて磁石片３１に割断分割することを特徴とする。脆化部４１は、溶融改質部４０が凝固収縮する間に磁石体３０の母材との境界で剥離して生ずる亀裂（クラック）を含むものであるため、母材及び溶融改質部４０に比較して強度が低下して脆弱となっている。このため、割断時に３点曲げにより、分割起点３３が形成された面に引張り応力を発生させるよう磁石体３０に曲げ荷重を加えると分割起点３３の脆化部４１が積極的に破壊されて分割起点３３として機能させることができる。しかも、脆化部４１は溶融改質部４０を取囲んで溶融改質部４０の最深部まで連続して形成され、非常に薄い層に形成される。このため、磁石体３０に発生する亀裂４２進展方向を定めるガイドの役割を果たし、亀裂４２は溶接改質部の最深部を経て、磁石体３０断面全体を割断させることができる。

【0044】

（カ）磁石体３０の幅方向にその表面から内部に達する溶融部を形成し、当該溶融部を凝固収縮させることにより形成される溶融改質部４０と、凝固収縮する溶融改質部４０と磁石体３０の母材との境界部に形成される脆化部４１と、により磁石体３０に分割起点３３を形成する。次いで、分割起点３３に沿って磁石体３０を割断して複数の磁石片３１に分割し、複数の磁石片３１同士を互いに整列させて結合して、界磁極用磁石体８０を形成した。このため、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び母材の各表面は、脆化部４１に比較して強固であり、脆化部４１に沿って滑らかな面に形成される。また、脆化部４１は、非常に薄い層であり、そこに亀裂４２を生じさせて磁石体３０を割断した場合に、脆化部４１自体によるコンタミをほとんど発生させない。また、脆化部４１を境界とする溶融改質部４０及び磁石体３０を構成する母材の境界面も、脆化部４１に比較して強固であるため、これら境界面で形成される割断面の表面にも、ほとんどコンタミが生じない。このため、割断された磁石片３１の割断面も滑らかで凹凸の少ない面とすることができる。従って、磁石片３１同士の接着に当たって磁石片３１をずれることなく整列させて結合することができ、接着剤による絶縁を良好とすることができる。結果として、磁石体８０の耐熱性能を向上させ且つ寸法精度の高い界磁極用磁石体８０を形成することができ、回転電機の出力性能を向上できる。

【0045】

（第２実施形態）
図１０及び図１１は、本発明を適用した界磁極用磁石体とその製造方法および製造装置の第２実施形態を示し、図１０は第１実施例の磁石体の断面図、図１１は第２実施例の断面図である。本実施形態においては、磁石体の分割予定位置のブレードが押付けられる側面にも溶融改質部による分割起点を形成した構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

【0046】

本実施形態においては、磁石体３０の割断時にブレード１７が押付けられる面とは反対側の面に、溶融改質部４０及び脆化部４１よりなる分割起点３３を形成するか（第１実施例、図１０）、溝３４による分割起点３３を形成する（第２実施例、図１１）。そして、図１０及び図１１に示すように、磁石体３０の割断時にブレード１７が押付けられる側面にも、溶融改質部４０及び脆化部４１よりなる分割起点３３Ａを形成する。

【0047】

そして、溶融改質部４０及び脆化部４１よりなる分割起点３３，３３Ａは、第１実施形態に示すと同様の方法により形成することができる。また、溝３４による分割起点３３は、磁石体３０の表面にレーザ光により溝加工して形成する。レーザ光による溝加工に当たっては、例えば、波長９００〜１１００［ｎｍ］、加工点の集光径φ２００［ｎｍ］以下、出力３０００［Ｗ］以下の連続波レーザ光を加工速度４０００［ｍｍ／ｓ］にて複数回走査して実施する。このような連続波レーザ光による溝加工においては、レーザ光により溶融した材料を連続的に突沸させて飛散させることができ、溝３４の縁に生ずるバリの発生を最小限とすることができる。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。

【0048】

以上の構成の分割起点３３，３３Ａを備える磁石体３０においては、各図示するように、３点曲げによるクラッキング方法では、分割起点３３、３３Ａを上下に位置させた磁石体３０を、分割起点３３を挟んでその前後位置に配置した一対の支点１６で支持する。そして、分割起点３３Ａがある面よりブレード１７で曲げ力を加えることにより、磁石体３０に折曲げ荷重を加える。磁石体３０に折曲げ荷重が加えられると、磁石体３０の下側表面に最大引張り応力が発生し、磁石体３０の下側の表面側の脆化部４１が最も積極的に破壊され、生じる亀裂４２が脆化領域４１に沿って磁石体３０の内部に進展し始める。脆化部４１は溶融改質部４０の最深部まで連続して形成されているため、その後の亀裂４２進展方向を定めるガイドの役割を果たし、亀裂４２は溶融改質部４０の最深部に向かって亀裂４２が進展する。

【0049】

そして、ブレード１７が片当たり状態になり、磁石体３０に対して捩りの力が働いた場合でも、ブレード１７が当接する面に分割起点３３Ａの溶融改質部４０及び脆化部４１があることで、ブレード１７が当接する溶融改質部４０の脇の脆化部４１が積極的に割断される。このため、磁石体３０の長手方向の他の位置に亀裂割れが進展していくことを防止でき、予定した断面位置で分割可能である。

【0050】

また、ブレード１７が当接する面に溶融改質部４０による分割起点３３Ａがあることで、ブレード１７が当接する面とは反対面から開始した亀裂４２進展の方向をブレード１７側の溶融改質部４０に向かって定めることが可能になる。結果として、磁石体３０の割断が斜めに逸れることなく、予定した断面位置で割断できる。

【0051】

また、ブレード１７が当接する面側に溝があると、磁石体３０の長手方向への僅かな位置ズレにより、ブレード１７が溝内部に嵌ったり、溝の片側のエッジに当たるなど、３点曲げの加圧力を不安定にしてしまう虞がある。しかし、本実施形態では、ブレード１７が当接する部位が溝ではなく溶融改質部４０を備える分割起点３３Ａであるため、ブレード１７が当たる部分でも、表面が平面状となっており、ブレード１７を安定して分割起点３３Ａに当てることができる。

【0052】

本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（エ）、（カ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。

【0053】

（キ）磁石体３０の幅方向に形成する分割起点３３は、磁石体３０の両方の面に平行に複数形成される。そして、磁石体３０を割断分割して複数の磁石片３１とする工程は、一方の面に形成された分割起点３３を挟んでその前後位置に配置した一対の支点１６で磁石体３０を支持する。次いで、他方の面に形成された分割起点３３Ａからブレード１７で曲げ荷重を加えることにより、一方の面の分割起点３３から亀裂４２を発生させると共に当該亀裂４２を他方の面に形成した分割起点３３Ａに到達させることにより、磁石片３１に割断分割することを特徴とする。即ち、ブレード１７が当接する面に、溶融改質部４０および脆化部４１の分割起点３３Ａがある。このため、ブレード１７が磁石体３０に対して片当たり状態になり、磁石体３０に対して捩りの力が働いた場合でも、ブレード１７が当接する面の分割起点３３Ａの溶融改質部４０の脇の脆化部４１が積極的に割断される。このため、分割起点３３Ａに対してその両側の位置に割れ(亀裂４２)が進展していくことがなく、予定した位置で磁石体３０を分割できる。

【0054】

また、ブレード１７が当接する面に分割起点３３Ａがある。このため、ブレード１７が当接する面とは反対側の面から開始した亀裂４２進展の方向をブレード１７が当接する面の分割起点３３Ａに向かって定めることが可能になり、割断が斜めに逸れることなく、予定した位置で割断できる。しかも、ブレード１７が当接する面には、溝でなく溶融改質部４０，脆化部４１を含む分割起点３３Ａであるため、ブレード１７が当接する面の平面が維持されており、ブレード１７を安定して磁石体３０に当てることができる。

【符号の説明】

【0055】

３０，８０ 磁石体
３１ 磁石片
３２ 樹脂
３３，３３Ａ 分割起点
３４ 溝
４０ 溶融改質部
４１ 脆化部
４２ 亀裂
１６ 支点
１７ ブレード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】