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
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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。
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。
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、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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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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