芯體的制造裝置以及芯體的制造方法
【專利說明】芯體的制造裝置以及芯體的制造方法
[0001]本申請(qǐng)主張于2014年I月21日提出的日本專利申請(qǐng)第2014-008533號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并在此引用包括說明書、附圖和說明書摘要的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及芯體的制造裝置以及芯體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]已知有一種由在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部埋入有勵(lì)磁用的永久磁鐵的構(gòu)造構(gòu)成的IPM馬達(dá)(Inter1r Permanent Magnet Motor:內(nèi)置永磁式馬達(dá))。作為該IPM馬達(dá)中所使用的轉(zhuǎn)子芯體的制造方法，已知有日本專利第4726105號(hào)公報(bào)所記載的制造方法。在日本專利第4726105號(hào)公報(bào)所記載的制造方法中，首先，在成形出形成有多個(gè)磁鐵插入孔的圓筒狀的轉(zhuǎn)子芯體之后，通過注射成形向該磁鐵插入孔填充磁化前的磁鐵材料。然后，以覆蓋轉(zhuǎn)子芯體的外周的方式配置磁化裝置，從磁化裝置向轉(zhuǎn)子芯體供給磁通，由此磁化配置于磁鐵插入孔的磁鐵材料。由此，磁鐵材料被磁化而變?yōu)橛谰么盆F，從而完成埋入有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子芯體的制造。
[0004]另外，馬達(dá)的勵(lì)磁所使用的永久磁鐵(例如釹磁鐵(Nd-Fe-B類磁鐵))具有如下特性:其溫度越高，即便是較弱的外部磁場，也越能夠磁化。因此，在磁化工序中，使轉(zhuǎn)子芯體處于高溫狀態(tài)下是有效的。
[0005]然而，在將轉(zhuǎn)子芯體維持在高溫狀態(tài)下來進(jìn)行磁化工序的情況下，根據(jù)從磁化裝置卸下轉(zhuǎn)子芯體的時(shí)刻，有可能在轉(zhuǎn)子芯體的永久磁鐵產(chǎn)生不可逆退磁。
[0006]釹磁鐵等永久磁鐵的磁化特性根據(jù)其溫度例如如圖20所示地變化。圖20分別用Cl表示釹磁鐵等永久磁鐵的初始磁化曲線，用C2表示常溫時(shí)的B-H曲線，另外用C3表示高溫時(shí)的B-H曲線。對(duì)圖20的常溫時(shí)B-H曲線C2和高溫時(shí)B-H曲線C3進(jìn)行比較可知，釹磁鐵等永久磁鐵具有如下特性:其溫度越上升，矯頑力的絕對(duì)值變?cè)叫?，并且與彎曲點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁場的絕對(duì)值變?cè)叫?。因此，在將轉(zhuǎn)子芯體在磁化裝置內(nèi)冷卻之后從磁化裝置卸下轉(zhuǎn)子芯體的情況下和在將磁化工序完成了的轉(zhuǎn)子芯體保持高溫狀態(tài)不變地從磁化裝置卸下的情況下，轉(zhuǎn)子芯體的制造完成之后的永久磁鐵的磁通密度有如下不同。
[0007]在轉(zhuǎn)子芯體被安裝于磁化裝置時(shí)，通過由磁化裝置所形成的磁場，轉(zhuǎn)子芯體的磁鐵材料的磁通密度沿著初始磁化曲線Cl從O開始增加。在該過程中，磁鐵材料被磁化而變?yōu)橛谰么盆F。若永久磁鐵的磁化大致飽和從而永久磁鐵的磁化完成，則永久磁鐵的磁通密度達(dá)到磁通密度Bs I。然后，在將轉(zhuǎn)子芯體在磁化裝置內(nèi)暫時(shí)冷卻的情況下，如圖中箭頭al所示，永久磁鐵的B-H曲線從高溫時(shí)B-H曲線C3轉(zhuǎn)移至常溫時(shí)B-H曲線C2。S卩，永久磁鐵的磁通密度從與高溫時(shí)B-H曲線C3對(duì)應(yīng)的磁通密度Bsl向與常溫時(shí)B-H曲線C2對(duì)應(yīng)的磁通密度Bs2增加。然后，若從磁化裝置卸下冷卻完成了的轉(zhuǎn)子芯體，則由于從磁化裝置施加至永久磁鐵的磁場消失，因此如圖中箭頭a2所示，永久磁鐵的磁通密度變化至常溫時(shí)B-H曲線C2與磁導(dǎo)直線LI的交點(diǎn)即動(dòng)作點(diǎn)Pl上的磁通密度Bdl。此時(shí)的動(dòng)作點(diǎn)Pl位于常溫時(shí)B-H曲線C2的直線上，所以在永久磁鐵不產(chǎn)生不可逆退磁。
[0008]相對(duì)于此，在不在磁化裝置內(nèi)冷卻磁化工序完成了的轉(zhuǎn)子芯體就從磁化裝置將其卸下的情況下，轉(zhuǎn)子芯體在高溫狀態(tài)下被從磁化裝置卸下。如圖中箭頭b所示，永久磁鐵的磁通密度沿著高溫時(shí)B-H曲線C3變化。即，永久磁鐵的磁通密度變化至高溫時(shí)B-H曲線C3與磁導(dǎo)直線LI的交點(diǎn)即動(dòng)作點(diǎn)P2上的磁通密度Bd2。此時(shí)的動(dòng)作點(diǎn)P2位于比高溫時(shí)B-H曲線C3的彎曲點(diǎn)Pcn低的位置。在該情況下，在將永久磁鐵冷卻至常溫時(shí)，永久磁鐵的動(dòng)作點(diǎn)從P2向P3變化并停止。即，對(duì)永久磁鐵的磁通密度而言，若與在磁化裝置內(nèi)冷卻轉(zhuǎn)子芯體的情況相比較，則退磁與動(dòng)作點(diǎn)Pl對(duì)應(yīng)的磁通密度Bdl和與動(dòng)作點(diǎn)P3對(duì)應(yīng)的磁通密度Bd3之間的差A(yù)Bd的量。若在永久磁鐵產(chǎn)生這樣的不可逆退磁，則導(dǎo)致與定子線圈鏈接的有效磁通量的減少，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩降低。
[0009]為了避免這樣的不可逆退磁，在將轉(zhuǎn)子芯體安裝在磁化裝置的狀態(tài)下進(jìn)行永久磁鐵的冷卻是有效的。然而，在使用這樣的方法的情況下，在進(jìn)行永久磁鐵的冷卻的期間，無法使用磁化裝置，因此磁化裝置的循環(huán)時(shí)間大幅度增加。其結(jié)果是生產(chǎn)率惡化。
[0010]這樣的課題并不局限于埋入有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子芯體的制造，在制造設(shè)置有永久磁鐵的定子芯體等適宜芯體時(shí)，也存在共同的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的之一在于提供既能夠抑制設(shè)置于芯體的永久磁鐵的不可逆退磁，又能夠確保生產(chǎn)率的芯體的制造裝置以及制造方法。
[0012]本發(fā)明的一方式的芯體的制造裝置具有:磁化裝置，其通過磁化設(shè)置于上述芯體的磁化前的磁鐵材料來使上述磁化前的磁鐵材料成為永久磁鐵；卸下裝置，其從上述磁化裝置卸下上述芯體；以及安裝裝置，其將由磁性體或者電磁鐵構(gòu)成的夾具安裝于上述芯體。在通過上述卸下裝置從上述磁化裝置卸下上述芯體時(shí)，在卸下的上述芯體的周圍安裝有上述夾具。
[0013]本發(fā)明的其他方式的芯體的制造方法具有:
[0014]為了使設(shè)置于上述芯體的磁化前的磁鐵材料成為永久磁鐵而使用磁化裝置來進(jìn)行磁化的工序；
[0015]從上述磁化裝置卸下被磁化了的上述芯體的工序；
[0016]將由磁性體或者電磁鐵構(gòu)成的夾具安裝于上述芯體的工序；以及
[0017]按照利用安裝于上述芯體的上述夾具來維持從上述磁化裝置卸下的上述芯體的周圍的相對(duì)磁導(dǎo)率比I大的狀態(tài)不變的方式對(duì)上述芯體進(jìn)行冷卻的工序。
[0018]根據(jù)上述芯體的制造裝置以及制造方法，在從磁化裝置卸下芯體時(shí)，能夠按照利用安裝于芯體的夾具來維持芯體的周圍的相對(duì)磁導(dǎo)率比I大的狀態(tài)不變的方式，來對(duì)芯體進(jìn)行冷卻。由此，與不安裝夾具而在大氣中冷卻芯體的情況相比，在芯體中由永久磁鐵形成的磁路的磁阻降低，所以能夠使永久磁鐵的磁導(dǎo)系數(shù)增加。如圖20所示，冷卻時(shí)的永久磁鐵的磁導(dǎo)直線變?yōu)楸扰c不安裝夾具地冷卻芯體的情況對(duì)應(yīng)的直線LI的斜率的絕對(duì)值大的直線L2。由此，能夠在使永久磁鐵的動(dòng)作點(diǎn)位于比高溫時(shí)B-H曲線C3的彎曲點(diǎn)Pcn高的點(diǎn)P4的狀態(tài)下冷卻永久磁鐵，因此能夠抑制在永久磁鐵產(chǎn)生的不可逆退磁。
[0019]根據(jù)上述那樣的芯體的制造裝置以及制造方法，在從磁化裝置卸下芯體之后進(jìn)行芯體的冷卻，因此在進(jìn)行芯體的冷卻期間也能夠使用磁化裝置。由此，與在芯體被安裝于磁化裝置的狀態(tài)下進(jìn)行芯體的冷卻的情況相比，能夠縮短磁化裝置的循環(huán)時(shí)間，因此能夠確保生產(chǎn)率。
[0020]對(duì)于上述方式的芯體的制造裝置而言，上述安裝裝置也可以構(gòu)成為將上述夾具安裝于由上述卸下裝置從上述磁化裝置卸下的上述芯體。
[0021]或者，對(duì)于上述方式的芯體的制造裝置而言，也可以:上述夾具由軟磁性體構(gòu)成，上述安裝裝置構(gòu)成為將上述夾具安裝于進(jìn)行上述磁鐵材料的磁化之前的上述芯體，上述卸下裝置構(gòu)成為將上述芯體與上述夾具一起從上述磁化裝置卸下。
[0022]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠容易地進(jìn)行夾具向芯體的安裝。
[0023]另外，在將夾具安裝于進(jìn)行磁鐵材料的磁化之前的芯體的情況下，磁化工序是針對(duì)安裝有夾具的芯體而進(jìn)行的。在芯體安裝有夾具的情況下，在磁化裝置中，經(jīng)由夾具形成將不同的磁極間短路那樣的磁路。這樣的磁路成為在從磁化裝置向磁鐵材料供給磁通時(shí)產(chǎn)生漏磁通的重要因素，從而有可能永久磁鐵的磁化率降低。
[0024]因此，對(duì)于上述方式的芯體的制造裝置而言，也可以:上述芯體形成為圓筒狀，并且因上述永久磁鐵而在上述芯體的外周部分沿周向隔開等角度間隔地交替具有不同的磁極，上述夾具在上述周向上隔開上述等角度間隔地具有磁屏障，上述安裝裝置按照在與上述芯體的沿周向相鄰的不同的磁極間的分界線上對(duì)應(yīng)的位置配置上述磁屏障的方式將上述夾具安裝于上述芯體，上述卸下裝置構(gòu)成為在將上述磁屏障從與上述磁極間的分界線上對(duì)應(yīng)的位置除去之后，將上述芯體與上述夾具一起從上述磁化裝置卸下。
[0025]如果像該結(jié)構(gòu)那樣，在將夾具安裝于芯體時(shí)，使磁屏障位于與芯體的磁極間的分界線上對(duì)應(yīng)的位置，則能夠抑制上述那樣的磁化裝置中的經(jīng)由夾具形成將不同的磁極間短路那樣的磁路的情況。由此，能夠抑制磁化磁鐵材料時(shí)的漏磁通，從而能夠提高磁鐵材料(永久磁鐵)的磁化率。
[0026]另外，在從磁化裝置卸下芯體時(shí)，從與芯體的磁極間的分界線上對(duì)應(yīng)的位置除去磁屏障，因此在上述那樣的芯體中容易形成將沿周向相鄰的不同的磁極間短路那樣的磁路。其結(jié)果是，能夠準(zhǔn)確地確保芯體的周圍的相對(duì)磁導(dǎo)率比I大的狀態(tài)。
[0027]對(duì)于上述方式的芯體的制造裝置而言，上述卸下裝置也可