JP2016226207A - 埋込磁石型ロータユニットの製造方法、および着磁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コア２２の径方向外側に磁場の発生源を配置することなくコア２２に充填された磁石材料に径方向から磁場を印加できるようにすること。
【解決手段】コア２２には、高透磁率部３２および低透磁率部３４を備えた径方向着磁部３０を対向させる。軸方向着磁部４０，５０の磁場を、軸方向Ｄａから径方向着磁部３０に印加する。これにより、磁場は、径方向着磁部３０を介してコア２２に入り、コア２２の挿入孔２４に充填される磁石材料を横切る。
【選択図】図２

Description

本発明は、コアと、該コアの挿入孔に埋め込まれた複数の永久磁石とを備え、単一または複数個が軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットを製造する埋込磁石型ロータユニットの製造方法、および着磁装置に関する。

たとえば、特許文献１には、ロータの径方向の端面に磁場の発生源である着磁部を対向させるように配置することで、ロータに埋め込まれた磁石用磁性部材（磁石材料）を着磁することが提案されている（図３）。ここで、着磁部からの磁束は、ロータの径方向からコアに入り、磁石材料を横切って着磁部に戻る。これにより、磁石材料が着磁される。

特開２０１４−１２１１１６号公報

ところで、たとえば、コアに磁石材料を高い圧力で充填する際には、コアの径方向外側に大きな力が加わる。ここで、コアに磁石材料を充填する工程において、上記着磁部をコアの径方向に対向して配置しておく場合には、コアが径方向外側にふくらむことを抑制することが困難である。これは、着磁部に、コアが径方向外側にふくらむことを抑制できるだけの強度を持たせることが困難であることが一因である。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コアの径方向外側に磁場の発生源を配置することなくコアに充填された磁石材料に径方向から磁場を印加できるようにした埋込磁石型ロータユニットの製造方法および着磁装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．上記埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、周方向に複数の挿入孔を有するコアと、該コアの各挿入孔に埋め込まれた永久磁石とを備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットを製造する方法において、前記各挿入孔に充填された磁石材料を着磁装置を用いて着磁する着磁工程を有し、前記着磁装置は、磁場の発生源である軸方向着磁部と、前記コアの径方向に内周面を対向可能な径方向着磁部と、を備え、前記径方向着磁部は、低透磁率部と、該低透磁率部よりも透磁率が高い高透磁率部とが周方向において交互に配置されたものであり、前記着磁工程は、前記コアの径方向において前記低透磁率部を前記磁石材料に対向させるように前記径方向着磁部を配置し、前記コアの軸方向において前記径方向着磁部に前記軸方向着磁部を対向して配置することによって、前記軸方向着磁部が前記径方向着磁部に向けて磁場を印加することで、当該磁場を前記径方向着磁部を経由して前記磁石材料に印加するものである。

上記方法では、軸方向着磁部が径方向着磁部に向けて磁場を印加することで、当該磁場が径方向着磁部を経由してコアに印加されて磁石材料が着磁される。換言すれば、軸方向着磁部からの磁束が径方向着磁部を経由して径方向からコアに入ることで磁石材料が着磁される。このため、コアの径方向外側に磁場の発生源を配置することなくコアに充填された磁石材料に径方向から磁場を印加できる。

２．上記１記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記軸方向着磁部は、円筒形状を有し、内周面の直径が前記コアの直径以上とされており、前記着磁工程において、前記軸方向着磁部の内周面は、前記コアの径方向において、前記コアの外周面に一致するか、前記外周面より外側に位置するようにして配置される。

上記方法では、着磁工程において、軸方向におけるコアの端面に軸方向着磁部が対向しないため、コアの上記端面方向に何らかの部材を配置する際の制約が生じない。
３．上記２記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記挿入孔に磁石材料を充填する充填工程を有し、前記着磁工程は、少なくとも前記充填工程の一部の期間を含む。

上記方法では、充填工程の少なくとも一部の期間が着磁工程とされる。このため、挿入孔に充填される段階から磁石材料に磁場が印加されることにより、磁石材料の磁化容易方向を揃えることが容易となり、ひいては永久磁石の配向率を向上させることができる。

４．上記３記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記充填工程は、ガイド孔を有した成型用ガイドを前記コアの軸方向における前記コアの端面に対向して配置し、前記ガイド孔および前記挿入孔に磁石材料を充填するものであって、前記ガイド孔に挿入されるパンチによって前記磁石材料に前記ガイド孔側から前記挿入孔側に進む方向の圧力を印加して前記磁石材料を圧縮する圧縮工程を有し、前記圧縮工程において、前記ガイド孔は、前記コアの軸方向に直交する断面形状が前記挿入孔の形状と同一の形状を有して前記コアの軸方向に延びて前記挿入孔に接続される孔であり、前記着磁工程は、前記圧縮工程の開始タイミングから前記圧縮工程の終了タイミングまでの期間を含む。

上記方法では、着磁工程が、圧縮工程の開始タイミングから圧縮工程の終了タイミングまでの期間を含むため、圧縮工程において、コアが径方向着磁部に大きな力を及ぼす。このため、径方向着磁部を焼結磁石等で構成する場合には、径方向着磁部の強度が不足する事態が生じうる。このため、軸方向着磁部を磁場の発生源とすることのメリットが特に大きい。

５．上記４記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記充填工程において、前記コアの軸方向において前記径方向着磁部の長さが前記コアの長さよりも長く、前記成型用ガイドのうち前記圧縮工程の開始時に前記磁石材料が充填されている部分と前記コアとが、前記コアの径方向において前記径方向着磁部に対向して配置されている。

上記方法では、充填工程において、ガイド孔および挿入孔に充填された磁石材料の全てに、径方向着磁部から径方向の磁場が印加される。したがって、充填工程において挿入孔に充填されている磁石材料のみならずガイド孔に充填されている磁石材料の磁化容易方向を揃えることが容易となり、ひいては永久磁石の配向率を向上させることができる。

６．上記３〜５のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記軸方向着磁部は、前記コアの軸方向両側の双方に配置されている。
軸方向着磁部から径方向着磁部、コア、径方向着磁部を介して軸方向着磁部に戻る磁束の経路（磁路）の磁気抵抗は、コア内の磁路と軸方向着磁部との距離が長いほど大きくなる。したがって、軸方向着磁部からコアに入る磁束の磁束密度は、軸方向着磁部に近い側の方が遠い側よりも高くなりやすく、これは、磁石材料の着磁率や配向率が磁石材料の軸方向における位置によってばらつく要因となりうる。この点、上記方法では、コアの軸方向両側の双方に軸方向着磁部を配置することにより、磁石材料のうち軸方向において軸方向着磁部との距離が最長となる部分の長さを短縮することができる。したがって、上記方法では、永久磁石の軸方向における着磁率や配向率のばらつきを抑制することが容易となる。

７．上記３〜６のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記径方向着磁部は、円筒状の部材であって、拘束リングを備えており、前記拘束リングは、前記径方向着磁部の外周面を形成し、前記低透磁率部および前記高透磁率部のそれぞれは、前記径方向着磁部の内周面から前記拘束リングの内周面まで延びている。

上記方法では、圧縮工程において、コアが径方向着磁部に大きな力を及ぼす。一方、上記径方向着磁部は、低透磁率部および高透磁率部が周方向に配置されている。したがって、圧縮工程においてコアが径方向外側に及ぼす力は、低透磁率部および高透磁率部を分離させようとする力となる。これに対し、上記方法では、拘束リングが圧縮工程においてコアが径方向外側に及ぼす力に抗するために、圧縮工程においても低透磁率部および高透磁率部を結合させた状態に維持することができる。

８．上記７記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記拘束リングは、非磁性体である。
上記方法では、拘束リングを非磁性体とする。このため、軸方向着磁部からでた磁束が拘束リングを通過して軸方向着磁部に入ることにより、高透磁率部およびコアを迂回する事態が生じることを抑制することができる。

９．上記１〜８のいずれか１つに記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法における前記着磁装置。

第１の実施形態にかかる埋込磁石型ロータユニットの構成を示す斜視図。 同実施形態にかかる着磁装置および成型装置の構成を示す分解斜視図。 （ａ）および（ｂ）は、充填工程および圧縮工程を示す斜視図。 同実施形態にかかる軸方向着磁部から径方向着磁部への磁束の経路を示す断面図。 同実施形態にかかる径方向着磁部からコアへの磁束の経路を示す断面図。 第２の実施形態にかかる着磁装置および成型装置の構成を示す分解斜視図。 第３の実施形態にかかる着磁装置および成型装置の構成を示す分解斜視図。 上記実施形態の変形例にかかる径方向着磁部を示す斜視図。

＜第１の実施形態＞
以下、埋込磁石型ロータユニットの製造方法および着磁装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すロータ１０は、埋込磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を構成する。このＩＰＭＳＭは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に内蔵されるものである。ロータ１０は、円筒状をなしている。本実施形態にかかるロータ１０は、３個の埋込磁石型ロータユニット（ロータユニット２０）を回転軸の方向（軸方向Ｄａ）に連結することで構成されている。

ロータユニット２０は、コア２２と永久磁石２６とを備えている。コア２２は、電磁鋼板を複数積層して形成されている。コア２２は、その軸方向Ｄａに貫通する挿入孔２４を、１０個備えている。これらは、軸方向Ｄａに直交する断面形状が略Ｕ字状の形状である。挿入孔２４は、コア２２の周方向Ｄｃにおいて均等に配置されている。挿入孔２４には、永久磁石２６が埋め込まれている。永久磁石２６は、磁粉の表面が樹脂でコーティングされたものを磁石材料とし、これを着磁することで生成されたものである。

次に、ロータユニット２０の製造方法について説明する。
本実施形態では、コア２２を金型として利用して、磁石材料を挿入孔２４に充填する充填工程の後、永久磁石を圧縮する圧縮工程を実行する。そして、充填工程および圧縮工程の期間を、磁石材料に磁場を印加する着磁工程の期間に含める。これは、永久磁石２６の着磁率のみならず配向率を高めるための設定である。ここで、配向率は、磁化容易方向が永久磁石２６の表面に垂直な方向に揃っている度合いのこととする。配向率が低い場合、着磁によって最終的にＮ極からでてＳ極に入る磁束の磁束密度が低下する。本実施形態では、磁粉が容易に変位可能な圧縮工程の前（充填工程）の期間を着磁工程に含めることにより、配向率を向上させる。一方、着磁率は、永久磁石２６内の局所的な領域（磁区）の磁気モーメント（着磁方向）が磁化容易方向のうちの一方の方向に揃っている度合いのこととする。すなわち、配向率が高くても、一対の磁化容易方向のいずれか一方に着磁方向が揃っている度合いが低ければ、永久磁石２６のＮ極からでてＳ極に入る磁束の磁束密度が低下する。本実施形態では、着磁率のみならず配向率を高くすることにより、ＩＰＭＳＭの速度起電力係数を大きくし、所定の大きさの電流を流した際のＩＰＭＳＭの発生トルクを大きくすることを狙っている。本実施形態では、ロータユニット２０の性能を、所定の電流を流した際のＩＰＭＳＭの発生トルクの大きさによって定義する。すなわち、性能が高いほど発生トルクが大きいとする。

図２に、本実施形態にかかる着磁装置およびロータユニット２０を示す。なお、図２においては、コア２２の挿入孔２４に磁石材料が充填されていない状態を示している。なお、以下では、着磁装置を記述する際に、コア２２の軸方向Ｄａや周方向Ｄｃを用いることがあるが、これは、磁石材料を着磁する際のコア２２と着磁装置との位置関係に基づく記述である。

図２に示す径方向着磁部３０は、ロータユニット２０の周方向Ｄｃに交互に配置された高透磁率部３２および低透磁率部３４をそれぞれ１０個ずつ備えており、これらが拘束リング３６により円環状に一体的に組み付けられている。ここで、高透磁率部３２は、パーメンジュールにて形成されている。また、低透磁率部３４は、ステンレス鋼にて形成されている。したがって、低透磁率部３４の透磁率は、高透磁率部３２の透磁率よりも低くなっている。また、本実施形態では、高透磁率部３２の透磁率は、コア２２の透磁率よりも高くなっている。

上記低透磁率部３４は、その周方向Ｄｃの長さが、径方向のどこでも同一となっている。これに対し、高透磁率部３２は、径方向内側から外側へと行くにつれて周方向Ｄｃの長さが長くなっている。換言すれば、高透磁率部３２は、軸方向Ｄａに直交する断面が、扇形の形状を有する。

本実施形態では、径方向着磁部３０は、その軸方向Ｄａにおける長さを、軸方向Ｄａにおけるコア２２の長さと一致させている。また、径方向着磁部３０の内径は、コア２２の外径よりもわずかに大きく設定されており、これにより、コア２２の外周面を、径方向において、径方向着磁部３０に対向配置可能としている。

軸方向着磁部４０は、周方向Ｄｃに交互に配置された永久磁石４２および着磁ヨーク４４をそれぞれ１０個ずつ備えており、これらが図示しない非磁性部材により円環状に一体的に組み付けられている。そして、軸方向着磁部４０の外径は、径方向着磁部３０の外径と同一とされており、軸方向着磁部４０の内径は、径方向着磁部３０の内径と同一とされている。

軸方向着磁部４０の各着磁ヨーク４４は、コア２２の径方向に直交する断面形状が台形状をなしており、コア２２側の端面である底面から上面に向かうほど、周方向Ｄｃの幅が狭くなるように形成されている。これにより周方向Ｄｃにおける着磁ヨーク４４の両側面は、軸方向Ｄａと鋭角をなす傾斜面となっている。そして一対の着磁ヨーク４４のそれぞれの側面４４ａ，４４ｂが上記周方向Ｄｃにおいて互いに対向しており、それらに挟み込まれるように永久磁石４２が配置されている。

永久磁石４２も、コア２２の径方向に直交する断面形状が台形状をなしている。より詳細には、永久磁石４２は、軸方向Ｄａにおける低透磁率部３４の端面を覆うサイズの矩形の底面を有するとともに、コア２２側の端面である底面から上面に向かうほど、上記周方向Ｄｃにおける幅が広くなるように形成されている。これにより永久磁石４２の上記周方向Ｄｃにおける両側面４２ａ，４２ｂは、軸方向Ｄａにおけるロータユニット２０の端面に向くように軸方向Ｄａに対して傾斜する傾斜面となっている。そして永久磁石４２の両側面４２ａ，４２ｂと一対の着磁ヨーク４４のそれぞれの側面４４ａ，４４ｂとが接触している。

永久磁石４２は、一対の着磁ヨーク４４のそれぞれと隣接する一対の側面４２ａ，４２ｂが互いに異なる磁極になっている。そして、永久磁石４２は、上記周方向Ｄｃにおいて隣り合うもの同士が同じ磁極で対向するように配置されている。なお、永久磁石４２は、焼結磁石によって形成されている。

軸方向着磁部５０も軸方向着磁部４０と同様に構成されている。すなわち、周方向Ｄｃに交互に配置された永久磁石５２および着磁ヨーク５４をそれぞれ１０個ずつ備えており、これらが図示しない非磁性部材により円環状に一体的に組み付けられている。

成型用ガイド６０は、コア２２の外径と同一の外径を有している。成型用ガイド６０は、軸方向Ｄａに貫通するガイド孔６２を、１０個備えている。これらは、軸方向Ｄａに直交する断面形状が略Ｕ字状の形状である。そして、ガイド孔６２の上記断面形状は、コア２２の挿入孔２４の断面形状と等しくなっている。なお、成型用ガイド６０は、非磁性体によって形成されている。詳しくは、ステンレス鋼によって形成されている。

図３（ａ）に、ガイド孔６２および挿入孔２４に磁石材料２６ａを充填する充填工程の完了時を示す。充填工程に先立ち、径方向着磁部３０にコア２２を挿入した状態で、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の両端面のそれぞれに軸方向着磁部４０，５０のそれぞれを対向して配置し、軸方向着磁部４０に成型用ガイド６０を挿入する。ここで、径方向着磁部３０の低透磁率部３４は、径方向において、挿入孔２４に対向して配置される。また、軸方向着磁部４０，５０の永久磁石４２，５２は、径方向着磁部３０の低透磁率部３４に接触しており、永久磁石４２，５２は、軸方向Ｄａにおける低透磁率部３４の端面を覆っている。また、成型用ガイド６０は、ガイド孔６２が挿入孔２４に接続するようにして配置される。このため、充填工程においては、磁石材料２６ａをガイド孔６２に充填することによって、挿入孔２４にも磁石材料２６ａが充填される。

なお、図３（ａ）において、軸方向着磁部５０の内周面に対向するようにして、規制部材が配置されている。規制部材は、コア２２が軸方向着磁部５０側に変位することを規制するものである。規制部材は、たとえば、コア２２と同一の外径を有した円柱部材とすればよい。

図３（ｂ）に、磁石材料２６ａを圧縮する圧縮工程を示す。本実施形態では、ガイド孔６２にパンチ６４を挿入することによって、磁石材料２６ａを圧縮する。パンチ６４は、ガイド孔６２の内周形状を外周形状とするものであり、パンチ６４を挿入することにより、ガイド孔６２内の磁石材料２６ａがコア２２側に押し込まれる。本実施形態では、軸方向Ｄａにおけるパンチ６４の一対の端部のうちのコア２２側の端部を軸方向Ｄａにおけるコア２２の端部まで変位させることによって、ガイド孔６２内の磁石材料２６ａをコア２２の挿入孔２４に全て押し込むことにより、圧縮工程を終了する。圧縮工程により、磁粉をコーティングしていた樹脂が磁粉同士を接着し、コア２２の挿入孔２４内に永久磁石２６が形成される。なお、この際、磁石材料２６ａに印加される圧力は、「数十〜数百Ｍｐａ（たとえば百数十ＭＰａ）」程度とすればよい。

なお、圧縮工程の終了タイミングに対して所定期間が経過することにより、着磁工程を終了させる。すなわち、コア２２を径方向着磁部３０から取り出す。
ここで、本実施形態の作用を説明する。

充填工程において、径方向着磁部３０に軸方向着磁部４０，５０が対向配置されていることにより、軸方向着磁部４０，５０が径方向着磁部３０に向けて磁場を印加することで、磁場が径方向着磁部３０を経由して磁石材料２６ａに印加される。

図４に、軸方向着磁部４０および径方向着磁部３０の断面を示す。図４に示すように、軸方向着磁部４０のＮ極からでた磁束は、着磁ヨーク４４を介して径方向着磁部３０の高透磁率部３２に入る。そして、この磁束は、高透磁率部３２に隣接する低透磁率部３４を迂回して、コア２２、磁石材料２６ａ、およびコア２２を通過し、低透磁率部３４を挟んだ隣の高透磁率部３２に入る。そして、高透磁率部３２に入った磁束は着磁ヨーク４４を介して永久磁石４２のＳ極に入る。

図５に、径方向着磁部３０およびコア２２の断面を示す。図５に示すように、図４に示した永久磁石４２のＮ極からでた磁束は、高透磁率部３２を介してコア２２に入り、コアから一対の挿入孔２４に充填された磁石材料２６ａを横切って、コア２２を介して隣接する高透磁率部３２に入る。

これにより、挿入孔２４に充填された磁石材料２６ａが着磁される。ちなみに、圧縮工程に先立つ期間や圧縮工程の初期においては、挿入孔２４内の磁石材料２６ａを構成する磁粉が比較的容易に微小変位することができるため、磁束が通過することにより、磁粉の磁化容易方向が磁束の方向に変化する。このため、本実施形態では、磁石材料２６ａを磁束が横切ることによって、着磁率のみならず配向率を向上させることができる。したがって、高性能なロータユニット２０を製造することができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）軸方向着磁部４０，５０が径方向着磁部３０に向けて磁場を印加することで、磁場を径方向着磁部３０を経由してコア２２に印加して磁石材料２６ａを着磁した。これにより、コア２２の径方向外側に磁場の発生源を配置することなくコア２２に充填された磁石材料２６ａに径方向から磁場を印加できる。

（２）軸方向着磁部４０を円筒形状とし、その内周面の直径をコア２２の直径以上として、成型用ガイド６０を挿入した。これにより、軸方向Ｄａにおけるコア２２の端面に成型用ガイド６０を配置することができる。

（３）着磁工程に、圧縮工程の開始タイミングから圧縮工程の終了タイミングまでの期間を含めた。この場合、圧縮工程においてコア２２が径方向着磁部３０に大きな力を及ぼすため、径方向着磁部３０を焼結磁石等で構成する場合には、径方向着磁部３０の強度が不足する事態が生じうる。このため、軸方向着磁部４０，５０を磁場の発生源とすることのメリットが特に大きい。

ちなみに、径方向着磁部３０の強度が不足する場合、径方向着磁部３０の信頼性が低下するおそれに加えて、コア２２が径方向に膨らむことにより、ＩＰＭＳＭのステータとのクリアランスを確保できなくなり、ステータとロータとが接触するおそれもある。

（４）着磁工程に、充填工程の期間を含めた。充填工程においては、磁石材料２６ａに圧力が印加されていないため、磁石材料２６ａの変位が容易な状態で磁石材料２６ａに磁場が印加される。したがって、磁石材料２６ａの磁化容易方向を揃えることが容易となり、ひいては永久磁石２６の配向率を向上させることができる。

（５）軸方向Ｄａにおけるコア２２の両端面のそれぞれに対向して、軸方向着磁部４０，５０のそれぞれを配置した。これにより、軸方向Ｄａにおける永久磁石の着磁率や配向率のばらつきを抑制することが容易となる。すなわち、軸方向着磁部４０，５０のそれぞれから径方向着磁部３０、コア２２、径方向着磁部３０を介して軸方向着磁部４０，５０のそれぞれに戻る磁束の経路（磁路）の磁気抵抗は、コア２２内の磁路と軸方向着磁部４０，５０との軸方向Ｄａにおける距離が長いほど大きくなる。したがって、軸方向着磁部４０，５０からコアに入る磁束の磁束密度は、軸方向着磁部４０，５０に近い側の方が遠い側よりも高くなりやすく、これは、磁石材料２６ａの着磁率や配向率が軸方向Ｄａにおける磁石材料２６ａの位置によってばらつく要因となりうる。この点、本実施形態では、軸方向Ｄａにおけるコア２２の両側の双方に軸方向着磁部４０，５０をそれぞれ配置することにより、軸方向Ｄａにおける軸方向着磁部４０，５０と磁石材料２６ａとの距離の最大値が長くなることを抑制することができる。

（６）拘束リング３６を備えた。これにより、圧縮工程においてコア２２が高透磁率部３２や低透磁率部３４に対し径方向外側に及ぼす力に拘束リング３６が抗するために、圧縮工程においても低透磁率部３４および高透磁率部３２を結合させた状態に維持することができる。

さらに、高透磁率部３２および低透磁率部３４を拘束リング３６のみによって結合させておく場合には、圧縮工程によって、コア２２と径方向着磁部３０との径方向におけるクリアランスが過度に小さくなった場合であっても、コア２２から径方向着磁部３０を取り外すことが容易となる。すなわち、この場合、拘束リング３６を外すことによって、高透磁率部３２および低透磁率部３４を分離することができ、ひいてはコア２２から径方向着磁部３０を取り外すことができる。

（７）拘束リング３６を非磁性体とした。これにより、軸方向着磁部４０，５０からでた磁束が拘束リング３６を通過して軸方向着磁部４０，５０に入ることにより、高透磁率部３２およびコア２２を迂回する事態が生じることを抑制することができる。

（８）成型用ガイド６０を非磁性体とした。この場合、成型用ガイド６０の透磁率がコア２２よりも低いために、軸方向着磁部４０の永久磁石４２からでた磁束が成型用ガイド６０を通過して永久磁石４２に戻ることによりコア２２を迂回する事態が生じることを抑制することができる。

（９）軸方向着磁部５０を円筒形状とした。これにより、軸方向着磁部５０に、コア２２の軸方向Ｄａへの変位を規制する規制部材を挿入することができる。そして、これにより、圧縮工程において、軸方向着磁部５０に信頼性の低下を招くほど大きな力が加わる事態を抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記実施形態では、成型用ガイド６０を径方向着磁部３０の外側に配置した。これに対し、本実施形態では、成型用ガイド６０の一部を径方向着磁部３０の内周面に対向して配置する。

図６に、本実施形態にかかる着磁装置の分解斜視図を示す。図６に示すように、本実施形態では、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の長さＬ１を、軸方向Ｄａにおけるコア２２の長さＬ２よりも長くする。これにより、成型用ガイド６０のうち軸方向Ｄａにおける長さ「Ｌ１−Ｌ２＝Ｌ３」の部分を、径方向着磁部３０に挿入する。そして、成型用ガイド６０のガイド孔６２のうち、コア２２側から軸方向Ｄａに長さＬ３の部分に、磁石材料２６ａを充填する。

ここで、本実施形態では、成型用ガイド６０を磁性体とする。詳しくは、成型用ガイド６０をパーメンジュールとする。
この場合、磁石材料２６ａをガイド孔６２および挿入孔２４に充填する充填工程において、軸方向着磁部４０，５０から径方向着磁部３０に入った磁束は、コア２２のみならず、成型用ガイド６０にも径方向から入ることとなる。そして、成型用ガイド６０に径方向から入った磁束は、ガイド孔６２に充填された磁石材料２６ａを横切って径方向着磁部３０に戻る。このため、成型用ガイド６０内の磁石材料２６ａの磁化容易方向を、磁束の方向に揃えることができる。ここで、永久磁石２６の配向率を高める上では、圧縮工程におけるよりも圧縮工程以前において磁石材料２６ａに磁場を印加した方が効果が大きいと考えられることから、本実施形態では、永久磁石２６の配向率をより容易に高めることができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第２の実施形態では、軸方向Ｄａにおけるコア２２の一方の端部にのみ、成型用ガイド６０を対向して配置した。これに対し、本実施形態では、図７に示すように、軸方向Ｄａにおけるコア２２の両端部のそれぞれに、成型用ガイド６０，７０のそれぞれを対向して配置する。

図７は、本実施形態にかかる着磁装置の分解斜視図を示す。図７に示すように、本実施形態では、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の長さＬ１は、軸方向Ｄａにおけるコア２２の長さＬ２よりも長い。そして、径方向着磁部３０には、軸方向Ｄａの両側から成型用ガイド６０，７０のそれぞれが長さＬ３だけ挿入して配置される。なお、成型用ガイド７０についても、本実施形態では、磁性体にて構成する。詳しくは、パーメンジュールにて構成する。

上記配置において、充填工程として、成型用ガイド６０のガイド孔６２、成型用ガイド７０のガイド孔７２、およびコア２２の挿入孔２４に、磁石材料２６ａを充填する。この際、成型用ガイド６０のガイド孔６２および成型用ガイド７０のガイド孔７２のそれぞれには、コア２２側から軸方向Ｄａにおける長さＬ３の部分に磁石材料２６ａを充填する。そして、ガイド孔６２，７２のそれぞれからパンチによって磁石材料２６ａを挿入孔２４側に圧縮する。この圧縮工程は、パンチの先端が軸方向Ｄａにおける挿入孔２４の端部に到達することで完了する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態における事項との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。

・「成型用ガイドについて」
上記実施形態では、成型用ガイド６０，７０の外径をコア２２の外径に一致させたがこれに限らない。たとえば、挿入孔２４とコア２２の外周との距離が長い場合等には、成型用ガイド６０，７０のガイド孔６２，７２を挿入孔２４に接続可能としても、成型用ガイド６０，７０の外径については、コア２２の外径よりも小さくすることが容易となる。

上記第１の実施形態では、成型用ガイド６０をステンレス鋼にて構成したが、非磁性体としては、これに限らない。また、非磁性体にも限らず、磁性体であってもよい。この場合、軸方向着磁部４０からでた磁束が成型用ガイド６０を介してガイド孔６２内の磁石材料２６ａを横切る量が増加するため、充填工程において成型用ガイド６０のガイド孔６２に充填された磁石材料２６ａに磁場を印加することができる。

上記第２の実施形態においては、成型用ガイド６０をパーメンジュールで形成したがこれに限らない。同様、第３の実施形態では、成型用ガイド６０，７０をパーメンジュールで形成したが、これに限らない。たとえば鋳鉄や軟鉄で形成してもよい。もっとも、上記第２の実施形態における成型用ガイド６０や、第３の実施形態における成型用ガイド６０，７０を磁性体とすることは必須ではない。非磁性体であったとしても、たとえば径方向着磁部３０の低透磁率部３４よりも透磁率が高い場合等にあっては、低透磁率部３４を迂回して成型用ガイド６０，７０に入り、磁石材料２６ａを通過する磁束の量を確保することができる。

・「軸方向着磁部について」
上記第１の実施形態（図２）や第２の実施形態（図６）において、成型用ガイド６０が挿入されない軸方向着磁部５０の内径を、コア２２の外径よりも小さくしてもよい。この場合であっても、軸方向着磁部５０が円筒形状を有するなら、コア２２が軸方向Ｄａのうち軸方向着磁部５０側に変位しようとすることを規制する規制部材を、軸方向着磁部５０に挿入することができる。そして、この場合、圧縮工程においてコア２２が軸方向Ｄａのうち軸方向着磁部５０側に及ぼす力を、上記規制部材によって受け、軸方向着磁部５０には加わることを抑制または回避することができる。そして、この場合、着磁工程において軸方向着磁部５０のうち径方向着磁部３０の内周よりも内側に配置される部分が、コア２２に軸方向Ｄａから磁場を印加することができる。

永久磁石４２，５２としては、焼結磁石に限らず、たとえば、サマリウムコバルト磁石のようにサマリウムを含有するサマリウム磁石や、フェライト磁石であってもよい。また、永久磁石に限らず、電磁石であってもよい。

上記実施形態では、軸方向着磁部４０の内径をコア２２の外径程度としたが、これに限らない。たとえば、「成型用ガイドについて」の欄に記載したように、成型用ガイド６０の外径をコア２２よりも小さくする場合には、軸方向着磁部４０の内径をコア２２の外径以下としてもよい。

円筒形状であることも必須ではない。たとえば、外周形状を、正１０角形等の正多角形形状にしてもよい。
・「圧縮工程（図３（ｂ））について」
上記第３の実施形態（図７）においては、成型用ガイド６０と成型用ガイド７０との長さを同一として、それぞれに充填された磁石材料２６ａの圧縮量が同一となるようにしたが、これは必須ではない。

一対の軸方向Ｄａの両側にそれぞれ成型用ガイド６０，７０を配置して実行される圧縮工程としては、上記第３の実施形態（図７）に例示したものに限らない。たとえば、上記第１の実施形態（図２）に示したように、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の長さと、軸方向Ｄａにおけるコア２２の長さとが等しいものであってもよい。

・「着磁工程（図３）について」
上記第１の実施形態（図３）や第２の実施形態（図６）において、軸方向着磁部５０を用いず、軸方向着磁部４０のみを磁場の発生源としてもよい。また、軸方向着磁部４０を用いず、軸方向着磁部５０のみを磁場の発生源としてもよい。

充填工程および圧縮工程と圧縮工程終了タイミングから所定期間までの期間によって構成されるものに限らない。たとえば、充填工程の開始タイミングから圧縮行程終了タイミングまでの期間であってもよい。これは、圧縮工程の終了に同期して軸方向着磁部４０，５０を径方向着磁部３０から引き離すことで実現できる。またたとえば、充填工程を含まず、圧縮工程の開始タイミングから圧縮工程の終了タイミングまでの期間を含んで構成してもよい。これは、たとえば上記第１の実施形態において、充填工程の終了後に、径方向着磁部３０にコア２２を挿入し、成型用ガイド６０に軸方向着磁部４０を挿入し、圧縮工程の終了に同期して軸方向着磁部４０，５０を径方向着磁部３０から引き離すことで実現できる。

・「着磁工程における磁石材料の温度について」
上記実施形態では、着磁工程における磁石材料２６ａの温度について言及しなかった。たとえば充填工程において磁石材料２６ａが常温であったとしても、圧縮工程において磁石材料２６ａが高温となると考えられる。ただし、充填工程においても磁石材料を高温としてもよい。この場合、着磁率や配向率を向上させ易いというメリットがある。

・「拘束リングについて」
上記実施形態では、拘束リング３６をステンレス鋼にて構成したが、これに限らない。たとえば、アルミニウムであってもよい。また、非磁性体にて形成されたものにも限らない。

・「径方向着磁部について」
上記第２の実施形態（図６）においては、軸方向におけるコア２２の長さＬ２と、軸方向における成型用ガイド６０のうち圧縮工程開始時に磁石材料２６ａが充填されている部分の長さＬ３との合計を、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の長さＬ１としたが、これに限らない。たとえば、長さＬ１を上記合計よりも長くしてもよく、また、上記合計よりも短く長さＬ２よりも長くしてもよい。同様、第３の実施形態においても、軸方向Ｄａにおける径方向着磁部３０の長さＬ１を、コア２２の長さＬ２と、上記長さＬ３の２倍との和とすることは必須ではない。

上記実施形態では、低透磁率部３４をステンレス鋼にて構成したがこれに限らない。たとえば、アルミニウムであってもよい。
上記実施形態では、高透磁率部３２を、パーメンジュールにて構成したが、これに限らず、たとえば軟鉄にて構成してもよい。

上記実施形態では、周方向Ｄｃにおける低透磁率部３４の長さを、径方向のどこでも同一としたが、これに限らない。たとえば、径方向外側に行くほど長くなるものであってもよい。これにより、コア２２に到達しない磁束量を低減することができる。

拘束リングを備えることは必須ではない。たとえば、図８に例示するように、低透磁率部３４が径方向着磁部３０の外周を構成し、径方向着磁部３０の内周側に高透磁率部３２が埋め込まれたものとしてもよい。

・「コアについて」
電磁鋼板の積層体に限らない。たとえば、鋳鉄で形成してもよく、また軟鉄で形成してもよい。

・「永久磁石について」
圧縮成型されるものに限らない。たとえば、射出成型されるものであってもよい。ここで、射出成型の場合には、磁粉と樹脂との混合物における樹脂の割合を増加させたものを磁石材料とし、磁石材料を高温として流動性を付与したものを挿入孔２４に流し込んだ後冷却することによって永久磁石が成型される。なお、この場合、着磁工程は、磁石材料が流動性を有するときに実行することが望ましい。

・「ロータについて」
図１においては、それぞれのロータユニット２０に内蔵された永久磁石２６を、周方向Ｄｃの同一の位相に配置したがこれに限らない。たとえば図１において、図中最上部のロータユニット２０の永久磁石２６に対して、図中中央のロータユニット２０の永久磁石２６を周方向Ｄｃにおいて図中わずかに左側にずらし、同中央のロータユニット２０の永久磁石２６に対して、図中最下部のロータユニット２０の永久磁石２６を図中わずかに左側にずらしてもよい。

ロータ１０を構成するロータユニット２０の数としては、３個に限らず、たとえば２個でもよく、４個以上であってもよい。さらに、単一のロータユニット２０によってロータ１０を構成してもよい。

永久磁石２６の形状は、Ｕ字形状に限らず、Ｕ字形状を２分割した形状であってもよく、またＶ字形状やスポーク形状等であってもよい。
・「そのほか」
上記実施形態では、軸方向着磁部４０，５０を軸方向Ｄａにおいてロータユニット２０に密着して対向配置したが、所定の隙間を隔てて対向配置してもよい。

ＩＰＭＳＭとしては、ＥＰＳ内蔵のものに限らない。たとえば、可変ギアステアリングシステム（ＶＧＲＳ）内蔵のものであってもよい。もっとも、操舵輪を転舵するためのアクチュエータに内蔵されるものにも限らない。

１０…ロータ、２０…ロータユニット、２２…コア、２４…挿入孔、２６…永久磁石、２６ａ…磁石材料、３０…径方向着磁部、３２…高透磁率部、３４…低透磁率部、３６…拘束リング、４０…軸方向着磁部、４２…永久磁石、４２ａ，４２ｂ…側面、４４…着磁ヨーク、４４ａ，４４ｂ…側面、５０…軸方向着磁部、５２…永久磁石、５４…着磁ヨーク、６０…成型用ガイド、６２…ガイド孔、６４…パンチ、７０…成型用ガイド、７２…ガイド孔。

Claims (9)

1. 周方向に複数の挿入孔を有するコアと、該コアの各挿入孔に埋め込まれた永久磁石とを備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットを製造する方法において、
   前記各挿入孔に充填された磁石材料を着磁装置を用いて着磁する着磁工程を有し、
   前記着磁装置は、磁場の発生源である軸方向着磁部と、前記コアの径方向に内周面を対向可能な径方向着磁部と、を備え、
   前記径方向着磁部は、低透磁率部と、該低透磁率部よりも透磁率が高い高透磁率部とが周方向において交互に配置されたものであり、
   前記着磁工程は、前記コアの径方向において前記低透磁率部を前記磁石材料に対向させるように前記径方向着磁部を配置し、前記コアの軸方向において前記径方向着磁部に前記軸方向着磁部を対向して配置することによって、前記軸方向着磁部が前記径方向着磁部に向けて磁場を印加することで、当該磁場を前記径方向着磁部を経由して前記磁石材料に印加するものである埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
2. 前記軸方向着磁部は、円筒形状を有し、内周面の直径が前記コアの直径以上とされており、
   前記着磁工程において、前記軸方向着磁部の内周面は、前記コアの径方向において、前記コアの外周面に一致するか、前記外周面より外側に位置するようにして配置される請求項１記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
3. 前記挿入孔に磁石材料を充填する充填工程を有し、
   前記着磁工程は、少なくとも前記充填工程の一部の期間を含む請求項２記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
4. 前記充填工程は、ガイド孔を有した成型用ガイドを前記コアの軸方向における前記コアの端面に対向して配置し、前記ガイド孔および前記挿入孔に磁石材料を充填するものであって、
   前記ガイド孔に挿入されるパンチによって前記磁石材料に前記ガイド孔側から前記挿入孔側に進む方向の圧力を印加して前記磁石材料を圧縮する圧縮工程を有し、
   前記圧縮工程において、前記ガイド孔は、前記コアの軸方向に直交する断面形状が前記挿入孔の形状と同一の形状を有して前記コアの軸方向に延びて前記挿入孔に接続される孔であり、
   前記着磁工程は、前記圧縮工程の開始タイミングから前記圧縮工程の終了タイミングまでの期間を含む請求項３記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
5. 前記充填工程において、前記コアの軸方向において前記径方向着磁部の長さが前記コアの長さよりも長く、前記成型用ガイドのうち前記圧縮工程の開始時に前記磁石材料が充填されている部分と前記コアとが、前記コアの径方向において前記径方向着磁部に対向して配置されている請求項４記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
6. 前記軸方向着磁部は、前記コアの軸方向両側の双方に配置されている請求項３〜５のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
7. 前記径方向着磁部は、円筒状の部材であって、拘束リングを備えており、
   前記拘束リングは、前記径方向着磁部の外周面を形成し、
   前記低透磁率部および前記高透磁率部のそれぞれは、前記径方向着磁部の内周面から前記拘束リングの内周面まで延びている請求項３〜６のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
8. 前記拘束リングは、非磁性体である請求項７記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法における前記着磁装置。