JP7501783B2 - 磁石配列方法、ロータの製造方法、及び磁石配列用治具 - Google Patents

Description

本発明は、磁石配列方法、ロータの製造方法、及び磁石配列用治具に関する。

コイルを有するステータと、磁石を有するロータとを備える電動モータが知られている。特許文献１には、アウタロータモータにおいて、永久磁石により発生する磁束量を大きくすることによって、マグネットトルクをより有効に利用して、同一電流で発生するトルクを最大にできるモータに関する技術が開示されている。また、特許文献２には、発生磁界方向に磁化された複数の主磁極永久磁石と、主磁極永久磁石の間に配置される副磁極永久磁石と、これらの永久磁石を固定するバックヨークとを有するハルバッハ磁石配列を備える周期磁界発生装置に関する技術が開示されている。

特開平１１－３０８７９３号公報 特開２００７－１１０８２２号公報

ロータを製造する際は、複数の着磁済み磁石をロータの所定の場所に配列する必要がある。しかしながら、複数の着磁済み磁石を配列する場合は、磁石間に磁力が働くため磁石の組み付け性が悪化するという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、磁石の組み付け性を向上させることが可能な磁石配列方法、ロータの製造方法、及び磁石配列用治具を提供することである。

本発明の一態様にかかる磁石配列方法は、複数の着磁済みの磁石を磁石配列用治具を用いて配列する磁石配列方法であって、配列する磁石と対向する位置に、前記磁石配列用治具の磁力部を配置する工程と、前記磁石を配列する工程と、を備える。前記磁力部は、周囲の磁石に起因して生じる前記配列する磁石に働く力をキャンセルする磁力を前記配列する磁石に与えるように配置される。

このように本発明では、配列する磁石に働く磁力をキャンセルしながら磁石を配列することができるので、磁石の組み付け性を向上させることができる。

上述の磁石配列方法において、前記配列する磁石は、前記周囲の磁石から前記磁石配列用治具から離れる方向に磁力を受けてもよく、前記磁力部は、前記配列する磁石と引き合うような磁力を前記配列する磁石に与えるように配置されてもよい。

これにより、配列する磁石に働く磁力をキャンセルしながら磁石を配列することができるので、磁石の組み付け性を向上させることができる。

上述の磁石配列方法において、前記磁力部は鉛直方向に伸びるように設けられていてもよく、前記磁石は前記磁石を配列する際に鉛直方向に挿入されてもよく、前記磁石を配列した後、前記磁力部を鉛直方向に伸びる回転軸を中心に回転させて、前記配列した磁石を水平方向に移動させる工程を更に備えてもよい。

このように、磁石を配列した後、磁力部を回転させることで、配列後の磁石を水平方向に移動させることができるので、配列後の磁石の水平方向における位置を容易に調整することができる。

上述の磁石配列方法において、前記複数の磁石はハルバッハ配列を形成していてもよい。複数の磁石の配列をハルバッハ配列とすることで、複数の磁石の磁力を強くすることができる。

本発明の一態様にかかるロータの製造方法は、上述の磁石配列方法を用いて、複数の着磁済み磁石をロータの周方向に配列する。これにより、ロータを製造する際の磁石の組み付け性を向上させることができる。

本発明の一態様にかかる磁石配列用治具は、複数の着磁済みの磁石を配列するための磁石配列用治具であって、非磁性体を用いて構成された治具本体部と、前記治具本体部において鉛直方向に伸びるように設けられた磁力部と、を備える。前記磁力部は、前記磁石を配列する際に前記磁石と対向する位置に配置され、周囲の磁石に起因して生じる前記配列する磁石に働く力をキャンセルする磁力を前記配列する磁石に与えるように構成されている。

上記磁石配列用治具において磁力部は、磁石を配列する際に磁石と対向する位置に配置され、配列する磁石に働く磁力をキャンセルするように構成されている。よって、磁石の組み付け性を向上させることができる。

上述の磁石配列用治具において、前記磁力部は、鉛直方向に伸びる回転軸を中心に回転させることで前記磁力部の磁力方向を変更可能に構成されていてもよい。

このように磁力部を回転させることで、配列後の磁石を水平方向に移動させることができ、配列後の磁石の水平方向における位置を容易に調整することができる。

上述の磁石配列用治具において、前記磁力部は、鉛直方向に伸びる円筒状の構造体と、前記円筒状の構造体の内部に設けられた鉛直方向に伸びる直方体状の磁石と、を備えていてもよい。

このように円筒状の構造体と直方体状の磁石とを用いて磁力部を構成することで、回転可能な磁力部を容易に構成することができる。

本発明により、磁石の組み付け性を向上させることが可能な磁石配列方法、ロータの製造方法、及び磁石配列用治具を提供することができる。

実施の形態にかかる磁石配列用治具を説明するための上面図である。 実施の形態にかかる磁石配列用治具を説明するための拡大上面図である。 実施の形態にかかる磁石配列方法を説明するための模式図である。 実施の形態にかかる磁石配列方法を説明するための模式図である。 従来の磁石配列方法を説明するための模式図である。 実施の形態にかかる磁石配列方法を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１、図２はそれぞれ、実施の形態にかかる磁石配列用治具を説明するための上面図、及び拡大上面図である。なお、以下では本実施の形態にかかる磁石配列用治具、及び磁石配列方法をロータの製造に適用した場合を例として説明するが、本実施の形態にかかる磁石配列用治具、及び磁石配列方法は、ロータの製造以外にも用いることができる。

図１に示すように、磁石配列用治具１０はロータ２０の内周側に配置されている。磁石配列用治具１０は、複数の着磁済みの磁石２２をロータ２０の周方向に配列するために用いられる。ロータ２０は外周リング２１を備えており、外周リング２１の内周側に複数の着磁済み磁石２２（以下、単に磁石とも記載する）が配列される。つまり、複数の磁石２２は、外周リング２１の内周側において周方向に並ぶように鉛直方向（紙面と垂直な方向）に挿入される。着磁済み磁石２２は着磁された永久磁石である。例えば複数の磁石２２は、外周リング２１の周方向に沿ってハルバッハ配列を形成するように配置されている。

磁石配列用治具１０は略リング状であり、ロータ２０の内周側に配置されている。磁石配列用治具１０は、治具本体部１１および磁力部１２を備える。治具本体部１１は、非磁性体を用いて構成されている。つまり、治具本体部１１は、磁石２２を配列する際に、磁石２２との間に磁力が働かないように非磁性体を用いて構成されている。治具本体部１１は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等を用いて構成することができる。

磁力部１２は、治具本体部１１において鉛直方向に伸びるように設けられている。本実施の形態において磁力部１２は、磁石２２を配列する際に磁石２２と対向する位置に配置され、配列する磁石２２に働く力をキャンセルする磁力を、配列する磁石２２に与えるように構成されている。ここで、配列する磁石２２に働く力とは、配列する磁石２２の周囲の磁石に起因して生じる力である。例えば、磁力部１２は、磁石２２を配列する際に磁石２２と対向する位置に配置され、磁石２２と引き合うような磁力を磁石２２に与えるように構成されている。

磁力部１２は、治具本体部１１のロータ２０の内周面と隣接する箇所において、鉛直方向に伸びるように設けられている。このとき、磁力部１２は、配列される磁石２２と対向するように配置される。なお、図１に示す構成例では、各々の磁石２２と対向するように磁力部１２を設けた構成（つまり、磁石２２と磁力部１２とが1対１となる構成）を示した。しかし本実施の形態では、磁力部１２の数が磁石２２の数よりも少なくなるように構成してもよい。また、磁力部１２の位置は、治具本体部１１を回転させて、ロータ２０の内周面に対して相対的に移動させることで調整してもよい。

磁力部１２は、鉛直方向に伸びる回転軸１６（図２参照）を中心に回転させることで、磁力部１２の磁力方向を変更可能に構成されている。例えば、磁石２２を配列した後、磁力部１２を回転軸１６を中心に回転させることで、配列した磁石２２を水平方向（ロータ２０の周方向）に移動させることができる。

例えば、図２に示すように、磁力部１２は、鉛直方向（図２の紙面と垂直な方向）に伸びる円筒状の構造体１４と、円筒状の構造体１４の内部に設けられた鉛直方向に伸びる直方体状の磁石１５と、を用いて構成することができる。磁石配列用治具１０側の磁石１５は、ロータ２０側の磁石２２（配列予定の磁石２２と対応する位置）と対向するように配置されている。これより、周囲の磁石に起因して生じる配列予定の磁石２２に働く力を、磁力部１２（磁石１５）を用いてキャンセルすることができるので、磁石２２を挿入する際の磁石の組み付け性を向上させることができる。

なお、磁力部１２は、治具本体部１１に取り外し可能に構成されていてもよい。この場合は、治具本体部１１に形成された鉛直方向に伸びる孔部に、磁力部１２を挿入するように構成することができる。

また、磁石配列用治具１０をロータ２０から取り外す際は、磁力部１２を回転軸１６を中心に回転させ、ロータ２０側の磁石２２と磁石配列用治具１０の磁力部１２との間に磁力が働かないように（つまり、引き合わないように）した後に、磁石配列用治具１０をロータ２０から取り外すようにしてもよい。

次に、図３、図４を用いて本実施の形態にかかる磁石配列方法について説明する。例えば、図３、図４に示す例では、複数の磁石２２がハルバッハ配列を形成している。ハルバッハ配列とは、磁極の方向を傾けて磁石を配列したものである。本実施の形態においてハルバッハ配列は、磁極の方向を９０度ずつ傾けて配列した構成に限られず、例えば、磁極の方向を３０度ずつ傾けて配列した構成や、磁極の方向を４５度ずつ傾けて配列した構成であってもよい。図３に示す例では、磁石２２ａは、周囲の磁石から磁石配列用治具１０から離れる方向に磁力Ｆａを受ける。

この点を考慮し、本実施の形態では、図３に示すように、配列する磁石２２ａと対向する位置に、磁石配列用治具１０の磁力部１２を配置する。そして、磁力部１２を配置した状態で、磁石２２ａを配列する（つまり、隣接する磁石の間に磁石２２ａを挿入する）。このとき磁力部１２は、配列する磁石２２ａに働く力をキャンセルする磁力を、配列する磁石２２ａに与えるように配置される。

図３に示す例では、磁石２２ａは磁石配列用治具１０から離れる方向に磁力Ｆａを受けるので、磁力部１２は、配列する磁石２２ａと引き合うような磁力Ｆｂを、配列する磁石２２ａに与えるように配置される。すなわち磁力部１２は、配列する磁石２２ａが周囲の磁石から受ける力Ｆａと対抗するような磁力Ｆｂを、配列する磁石２２ａに与えるように配置される。

また、本実施の形態では、図４に示すように、磁石２２ａを配列した後、磁力部１２（磁石１５）を鉛直方向に伸びる回転軸１６を中心に回転させて、配列後の磁石２２ａを水平方向に移動させてもよい。このように本実施の形態では、磁石２２ａを配列した後、磁力部１２を回転させることで、配列後の磁石２２ａを水平方向に移動させることができるので、配列後の磁石２２ａの水平方向における位置を容易に調整することができる。

なお、本実施の形態にかかる発明は、配列する磁石２２ａに働く力を磁力部１２を用いてキャンセルすることができるのであれば、磁石２２ａおよび磁力部１２の構成（組み合わせ）は任意に決定することができる。また、図３、図４では図面を簡略化するために、１つの磁力部１２のみを図示している。

以上で説明したように、配列しようとしている磁石２２ａに矢印Ｆａ（図３参照）に示す力が働くと、磁石２２ａを配列する際に磁石２２ａの組み付け性が悪化するという問題があった。また、磁石２２ａを配列する際に磁石２２ａが他の部材と接触してしまい、磁石２２ａの表面を覆っている被覆がダメージを受けるおそれがあるという問題があった。

このような問題を解決するために、本実施の形態にかかる発明では、図３に示したように、配列する磁石２２ａと対向する位置に、磁石配列用治具１０の磁力部１２を配置した後、磁石２２ａを配列している。このとき、磁力部１２は、配列する磁石２２ａに働く力をキャンセルする磁力を、配列する磁石２２ａに与えるように配置される。このように本実施の形態にかかる発明では、配列する磁石に働く磁力をキャンセルしながら磁石を配列することができるので、磁石の組み付け性を向上させることができる。

具体的には、図３に示した例では、磁力部１２は、配列する磁石２２ａと引き合うような磁力を磁石２２ａに与えるように配置される。このように本実施の形態にかかる発明では、磁石２２ａと磁石配列用治具１０の磁力部１２とが引き合うようにしながら、磁石２２ａを挿入している。よって、周囲の磁石によって生じた磁石２２ａに働く磁力をキャンセルしながら磁石２２ａを挿入することができるので、磁石の組み付け性を向上させることができる。また、磁石２２ａを配列する際に磁石２２ａが他の部材と接触することを抑制できるので、磁石２２ａの表面を覆っている被覆がダメージを受けることを抑制できる。

また、本実施の形態では、図４に示すように、磁石２２ａを配列した後、磁力部１２を回転軸１６を中心に回転させて、配列後の磁石２２ａを水平方向に移動させることができる。このように本実施の形態では、磁石２２ａを配列した後、磁力部１２を回転させて配列後の磁石２２ａを水平方向に移動させることができるので、配列後の磁石２２ａの水平方向における位置を容易に調整することができる。

図５は、従来の磁石配列方法を説明するための模式図であり、磁石１５１、１５２をロータの内周側からみた図である。従来の磁石配列方法では、一方の磁石１５１の側面に接着剤１５３を塗布した状態で磁石１５２を挿入すると、磁石１５１の側面に塗布した接着剤１５３が磁石１５２によってそぎ落とされてしまい（スクレープされてしまい）、接着剤だまり１５４が発生する場合があった。このため、磁石１５１と磁石１５２とが接着剤１５３で接着されない部分が発生するという問題があった。

これに対して本実施の形態にかかる発明では、図６に示すように、一方の磁石５１の側面に接着剤５３を塗布した状態で磁石５２を挿入する際に、磁石５１（接着剤５３）と磁石５２との間の隙間を十分に取った状態で、磁石５２を挿入している。その後、磁石配列用治具１０の磁力部１２を回転させて、磁石５２を磁石５１側に移動させて、磁石５１と磁石５２とを接着剤５３を用いて接着している。したがって、磁石５２を挿入する際に接着剤５３がそぎ落とされることを抑制でき、磁石５１と磁石５２とを接着剤５３を用いて強固に接着することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、磁石配列用治具１０が備える磁力部１２は、永久磁石を用いて構成してもよく、また電磁石を用いて構成してもよい。また、上記実施の形態で説明したロータはアウターロータ型であるが、本発明はインナーロータ型のロータにも適用することができる。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

この出願は、２０２１年３月１８日に出願された日本出願特願２０２１－４４５８４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 磁石配列用治具
１１ 治具本体部
１２ 磁力部
１４ 円筒状の構造体
１５ 磁石
１６ 回転軸
２０ ロータ
２１ 外周リング
２２、２２ａ 着磁済みの磁石
５１、５２ 磁石
５３ 接着剤

Claims (8)

1. 複数の着磁済みの磁石を磁石配列用治具を用いて配列する磁石配列方法であって、
   配列する磁石と対向する位置に、前記磁石配列用治具の磁力部を配置する工程と、
   前記磁石を配列する工程と、を備え、
   前記磁力部は、周囲の磁石に起因して生じる前記配列する磁石に働く力をキャンセルする磁力を前記配列する磁石に与えるように配置される、
   磁石配列方法。
2. 前記配列する磁石は、前記周囲の磁石から前記磁石配列用治具から離れる方向に磁力を受け、
   前記磁力部は、前記配列する磁石と引き合うような磁力を前記配列する磁石に与えるように配置される、
   請求項１に記載の磁石配列方法。
3. 前記磁力部は鉛直方向に伸びるように設けられており、
   前記磁石は前記磁石を配列する際に鉛直方向に挿入され、
   前記磁石を配列した後、前記磁力部を鉛直方向に伸びる回転軸を中心に回転させて、前記配列した磁石を水平方向に移動させる工程を更に備える、
   請求項２に記載の磁石配列方法。
4. 前記複数の磁石はハルバッハ配列を形成している、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石配列方法。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の磁石配列方法を用いて、複数の着磁済み磁石をロータの周方向に配列する、ロータの製造方法。
6. 複数の着磁済みの磁石を配列するための磁石配列用治具であって、
   非磁性体を用いて構成された治具本体部と、
   前記治具本体部において鉛直方向に伸びるように設けられた磁力部と、を備え、
   前記磁力部は、前記磁石を配列する際に前記磁石と対向する位置に配置され、周囲の磁石に起因して生じる前記配列する磁石に働く力をキャンセルする磁力を前記配列する磁石に与えるように構成されている、
   磁石配列用治具。
7. 前記磁力部は、鉛直方向に伸びる回転軸を中心に回転させることで前記磁力部の磁力方向を変更可能に構成されている、請求項６に記載の磁石配列用治具。
8. 前記磁力部は、
   鉛直方向に伸びる円筒状の構造体と、
   前記円筒状の構造体の内部に設けられた鉛直方向に伸びる直方体状の磁石と、を備える、
   請求項６または７に記載の磁石配列用治具。

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