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CN111564940A - 旋转电机用转子的制造方法 - Google Patents

旋转电机用转子的制造方法 Download PDF

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CN111564940A
CN111564940A CN202010078695.0A CN202010078695A CN111564940A CN 111564940 A CN111564940 A CN 111564940A CN 202010078695 A CN202010078695 A CN 202010078695A CN 111564940 A CN111564940 A CN 111564940A
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CN
China
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rotor
rotor core
temperature
magnet
insertion hole
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CN202010078695.0A
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井上尚实
胁本裕章
宫路刚
平冈基记
一期崎大辅
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明提供一种旋转电机用转子的制造方法。抑制成本的增加，并且对在转子铁芯设置的永久磁铁适当地进行磁化。在该制造方法中，实施向在转子铁芯形成的磁铁插入孔插入磁化前的永久磁铁的第1工序（＃1）、向磁铁插入孔与永久磁铁的间隙注入磁铁固定材料的第2工序（＃2）、对转子铁芯以及永久磁铁进行加热而使磁铁固定材料固化的第3工序（＃3）、以及在第3工序（＃3）后且在转子铁芯以及永久磁铁的温度降低至常温（TR）前对永久磁铁进行磁化的第4工序（＃4）。

Description

旋转电机用转子的制造方法
技术领域
本发明涉及旋转电机用转子的制造方法。
背景技术
车辆的驱动力源、车辆的电力源常常使用永久磁铁型的旋转电机。例如，如日本特开2016－129484号公报所公开的那样，在这样的旋转电机中，插入在转子铁芯形成的磁铁插入孔的永久磁铁通过向其与磁铁插入孔的间隙注入热固化树脂而固定于转子铁芯。另外，例如，旋转电机的转子轴如日本特开2016－220404号公报所公开的那样，插入转子插入孔通过加热而膨胀的转子铁芯，之后，固定于因散热而收缩的转子铁芯。通常，这样在转子铁芯固定永久磁铁的工序、在转子铁芯安装转子轴的工序独立地被实施，通过各个工序形成旋转电机用转子的中间组件。
专利文献1：日本特开2016－129484公报
专利文献2：日本特开2016－220404公报
然而，若永久磁铁在插入磁铁插入孔前带有磁性，则存在因相对于转子铁芯的吸引力发挥作用，而无法适当地插入磁铁插入孔的担忧。因此，多数情况下，永久磁铁在设置于转子铁芯后被磁化。因此，如上所述，磁化相对于在转子铁芯固定有永久磁铁后的中间组件，或者进一步安装有转子轴后的中间组件被实施的情况较多。理所当然，在这样的旋转电机中，对永久磁铁要求较高的矫顽力，但通常具有较高的矫顽力的永久磁铁由于难以引起磁力的变化，所以存在也难以磁化的性质。作为一个方法，考虑在永久磁铁的矫顽力比较低的环境下，例如在高温环境下进行磁化，但为此若设置加热炉，在加热后实施磁化，则存在设备费用、工序的增加导致的制造成本增加的担忧。
发明内容
鉴于上述背景，期望提供一种抑制成本的增加的同时对设置于转子铁芯的永久磁铁适当地进行磁化的技术。
鉴于上述的旋转电机用转子的制造方法作为一个方式，具备：第1工序，向形成于转子铁芯的磁铁插入孔插入磁化前的永久磁铁；第2工序，向上述磁铁插入孔注入磁铁固定材料；第3工序，对上述转子铁芯以及上述永久磁铁进行加热而使上述磁铁固定材料固化；以及第4工序，在上述第3工序后且在上述转子铁芯以及上述永久磁铁的温度降低至常温前，对上述永久磁铁进行磁化。
根据该制造方法，在为了在第3工序中使磁铁固定材料固化而被加热的转子铁芯以及永久磁铁的温度降低至常温前，进行第4工序，对永久磁铁进行磁化。通常，在高温环境下，永久磁铁的矫顽力比较低，因此容易进行磁化。在本制造方法中，无需在进行第4工序时重新对转子铁芯进行加热，因此无需设置加热炉、或设置再加热的工序。因此，能够抑制旋转电机用转子的制造成本上升。这样，根据本制造方法，能够提供抑制成本的增加的同时对设置于转子铁芯的永久磁铁适当地进行磁化的技术。
旋转电机用转子的制造方法的进一步的特征与优点根据针对参照附图说明的实施方式的以下的记载而变得明确。
附图说明
图1是表示制造方法的一个例子的流程图。
图2是表示图1的各工序与转子铁芯的温度的关系的一个例子的图。
图3是表示插入工序的一个例子的说明图。
图4是表示经过了固化工序后的中间组件的一个例子的图。
图5是表示安装工序的一个例子的说明图。
图6是表示转子的一个例子的图。
图7是表示制造方法的其他的例子的流程图。
图8是表示图7的各工序与转子铁芯的温度的关系的一个例子的图。
图9是表示制造方法的其他的例子的流程图。
图10是表示图9的各工序与转子铁芯的温度的关系的一个例子的图。
图11是表示图1、图7、图9的制造方法的比较例的流程图。
图12是表示图11的各工序与转子铁芯的温度的关系的一个例子的图。
附图标记的说明
1…转子铁芯；2…磁铁插入孔；3…永久磁铁；4…轴插入孔；5…磁铁固定材料；6…转子轴；10…转子(旋转电机用转子)；T3…固化温度；TR…常温；#1…插入工序(第1工序)；#2…注入工序(第2工序)；#3…固化工序(第3工序)；#4…磁化工序(第4工序)；#5…安装工序(第5工序)；φ1…轴插入孔的内径；φ2…转子轴的外径。
具体实施方式
以下，基于附图对成为车辆的驱动力源、车辆的电力源的永久磁铁型的旋转电机用转子的制造方法的实施方式进行说明。图1的流程图示出了转子10(旋转电机用转子)的制造方法的一个例子，图2示出了图1的各工序与转子铁芯的温度的关系的一个例子。图3～图6与构成转子10的部件一同，示意性地示出了几个工序以及经由工序生成的物体。如图3～图6所示，这里，以埋入磁铁型的旋转电机为例，对该旋转电机的转子10的制造方法进行说明。但是，该制造方法不局限于埋入磁铁型，也能够应用于表面磁铁型的旋转电机。
如图1所示，转子10经由插入工序#1(第1工序)、注入工序#2(第2工序)、固化工序#3(第3工序)、磁化工序#4(第4工序)被制造。如图3所示，插入工序#1是向形成于转子铁芯1的磁铁插入孔2插入磁化前的永久磁铁3的工序。若永久磁铁3在插入磁铁插入孔2前带有磁性，则存在因对转子铁芯1的吸引力发挥作用，而无法适当地插入磁铁插入孔2的担忧。因此，在插入工序#1中，将未磁化的永久磁铁3(磁性体材料)插入磁铁插入孔2。此外，作为永久磁铁3，例如是钕磁铁、钐钴磁铁等。
注入工序#2是向磁铁插入孔2注入磁铁固定材料5(支承材料)的工序。此外，插入工序#1(第1工序)与注入工序#2(第2工序)也可以按与图1所示的顺序相反的顺序实施。在注入工序#2在插入工序#1后被实施的情况下，注入工序#2是向磁铁插入孔2的永久磁铁3与磁铁插入孔2的间隙注入磁铁固定材料5的工序。在注入工序#2在插入工序#1前被实施的情况下，插入工序#1是向被注入磁铁固定材料5的磁铁插入孔2插入磁化前的永久磁铁3的工序。插入磁铁插入孔2的永久磁铁3存在原样从磁铁插入孔2脱落的可能性，因此例如使用热固化性树脂、粘合剂、发泡材料等的磁铁固定材料5固定于转子铁芯1。注入工序#2是在固定前向磁铁插入孔2注入磁铁固定材料5的工序。固化工序#3是对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热而使磁铁固定材料5固化的工序。在本实施方式中，在固化工序#3中，转子铁芯1以及永久磁铁3被加热至作为磁铁固定材料5的固化温度T3的大致摄氏120度～200度左右。
磁化工序#4是在固化工序#3后且在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度降低至常温TR前，对永久磁铁3进行磁化的工序。这里，常温TR是指作为常温TR被预先规定的范围的温度(温度域)，例如是设定为摄氏10度～35度的范围内的规定温度域等。如上所述，在固化工序#3中，转子铁芯1以及永久磁铁3被加热至大致摄氏120度～200度左右，该温度是比规定为常温TR的温度域高的温度。因此，「在降低至常温TR前」与比该温度域的上限温度更降低前同义。例如，在常温TR的温度域在摄氏10度～35度的范围的情况下，在固化工序#3后且在转子铁芯1以及永久磁铁3降低至摄氏35度前，实施磁化工序#4。理所当然，磁化工序#4只要是降低至常温TR前，则也可以在更高的温度下被实施。即，在作为比常温TR的温度域高的温度的高温环境下，与常温TR的情况相比较，永久磁铁的矫顽力降低，因此容易进行磁化。因此，磁化工序#4优选在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度比常温TR高的温度亦即磁化温度T4，例如摄氏80度以上被实施。
图2示出了参照图1说明的插入工序#1、注入工序#2、固化工序#3、磁化工序#4的转子铁芯1以及永久磁铁3的温度的推移的一个例子。如图2所示，插入工序#1以及注入工序#2在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度为常温TR(下限温度T1：例如摄氏0度，上限温度T2：例如摄氏35度)下被实施。优选插入工序#1以及注入工序#2在工厂等、被管理温度的场所的常温环境下(例如摄氏25度前后)被实施。此外，在注入工序#2中存在注入熔融的磁铁固定材料5的情况，此时，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度也可以上升而超过常温TR。即，只要是比磁铁固定材料5的固化温度T3低的温度，则也可以在高温环境下(例如摄氏100度)实施注入工序#2。
在固化工序#3中，以转子铁芯1以及永久磁铁3的温度成为磁铁固定材料5的固化温度T3(例如摄氏120度～200度)的方式，对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热。磁化工序#4在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度降低至常温TR前，优选在磁化温度T4(例如摄氏80度)以上被实施。当在磁化工序#4前被实施的固化工序#3中，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度被加热至比磁化温度T4高的固化温度T3。因此，在磁化工序#4中不重新对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，而能够在磁化温度T4下适当地对永久磁铁3进行磁化。
然而，如图3～图5所示，转子铁芯1具有供转子轴6贯通的轴插入孔4。在常温TR下，轴插入孔4的内径φ1为转子轴6的外径φ2以下。因此，例如，对转子铁芯1进行加热，通过热膨胀使轴插入孔4的内径φ1比转子轴6的外径φ2扩大，而向轴插入孔4插入转子轴6。此时的加热的温度例如是摄氏100度。若转子铁芯1的温度降低，则轴插入孔4的内径φ1因收缩而缩小，因此转子轴6被固定于转子铁芯1。换句话说，通过所谓的热嵌将转子轴6安装于转子铁芯1。此外，安装工序#5不局限于热嵌，也可以通过压入实施。
如图7所示，在固化工序#3后且在磁化工序#4前，进行将转子轴6插入轴插入孔4而在转子铁芯1安装转子轴6的安装工序#5(第5工序)。即，如图5所示，向经由固化工序#3而形成的中间组件20的轴插入孔4插入转子轴6，形成图6所示的转子10。如图7所示，当在固化工序#3中对转子铁芯1以及永久磁铁3(中间组件20)进行加热后，若实施安装工序#5，则无需在热嵌时进行再加热。或者，能够减少热嵌时的再加热量。因此，能够缩短安装工序#5的时间，而抑制转子10的制造成本上升。
图8示出了参照图7说明的插入工序#1、注入工序#2、固化工序#3、安装工序#5、磁化工序#4的转子铁芯1以及永久磁铁3的温度的推移的一个例子。如图8所示，插入工序#1以及注入工序#2在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度为常温TR时被实施。参照图2，如上所述，存在在注入工序#2中注入有熔融的磁铁固定材料5的情况，此时，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度也可以上升而超过常温TR。在固化工序#3中，以转子铁芯1以及永久磁铁3的温度成为固化温度T3(例如摄氏120度～200度)的方式，对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，而形成中间组件20。
安装工序#5在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度(中间组件20的温度)为安装温度T5(例如摄氏100度)以上被实施。当在安装工序#5前被实施的固化工序#3中，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度被加热至比安装温度T5高的固化温度T3。因此，不在安装工序#5中重新对中间组件20(转子铁芯1以及永久磁铁3)进行加热，而能够在安装温度T5下适当地将转子轴6安装于转子铁芯1(中间组件20)。
在安装工序#5后被实施的磁化工序#4在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度降低至常温TR前，优选在磁化温度T4(例如摄氏80度)以上被实施。在磁化工序#4前被实施的安装工序#5在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度比磁化温度T4高的安装温度T5被实施。因此，不在磁化工序#4中重新对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，能够在磁化温度T4以上适当地对永久磁铁3进行磁化。
如上所述，参照图7以及图8，对在固化工序#3后且在磁化工序#4前，实施安装工序#5的方式进行了说明。但是，如图9所示，安装工序#5也可以在磁化工序#4后被实施。此时，安装工序#5优选在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度(中间组件20的温度)降低至常温TR前被实施。例如，优选设定为轴插入孔4的内径φ1在常温TR下为转子轴6的外径φ2以下，在常温TR的最大温度(上限温度T2)下大于转子轴6的外径φ2。理所当然，在安装工序#5中也可以根据需要对中间组件20进行再加热。对于通过压入实施安装工序#5的情况而言，只要是高于常温TR的温度，则轴插入孔4膨胀，从而能够减少压入时所需的力。
图10示出了参照图9说明的插入工序#1、注入工序#2、固化工序#3、磁化工序#4、安装工序#5的转子铁芯1以及永久磁铁3的温度的推移的一个例子。如图10所示，插入工序#1以及注入工序#2在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度为常温TR时被实施。参照图2以及图8，如上所述，在注入工序#2中存在注入有熔融的磁铁固定材料5的情况，此时，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度也可以上升而超过常温TR。在固化工序#3中，以转子铁芯1以及永久磁铁3的温度成为固化温度T3(例如摄氏120度～180度)的方式，对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，而形成中间组件20。
磁化工序#4在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度(中间组件20的温度)降低至常温TR前，优选在磁化温度T4(例如摄氏80度)以上被实施。当在磁化工序#4前被实施的固化工序#3中，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度被加热至比磁化温度T4高的固化温度T3。因此，不在磁化工序#4中重新对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，而能够在磁化温度T4以上适当地对永久磁铁3进行磁化。
安装工序#5在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度(中间组件20的温度)降低至常温TR前被实施。在安装工序#5前被实施的磁化工序#4在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度比常温TR高的磁化温度T4下被实施。因此，在安装工序#5中，能够利用转子铁芯1(轴插入孔4)的膨胀，适当地通过压入将转子轴6插入轴插入孔4。如上所述，理所当然，也可以在安装工序#5中根据需要对中间组件20进行再加热(例如，为在图10中由虚线表示的方式)。在这种情况下，与从常温TR加热至安装温度T5的情况相比，也能够减少加热量。
图11以及图12示出了相对于上述的制造方法的比较例。图11是相对于图1、图7、图9的流程图的比较例的流程图。图12示出了图11所示的流程图的各工序的转子铁芯1以及永久磁铁3的温度的推移的一个例子。
如图11所示，在比较例中，包含插入工序#1、注入工序#2、固化工序#3的第1工序组＄1与包含磁化工序#4以及安装工序#5的第2工序组＄2不连续地被实施。换句话说，在第1工序组＄1与第2工序组＄2之间，实施保管·搬运工序#10，第1工序组＄1与第2工序组＄2的连续性被隔断。保管·搬运工序#10是在实施第1工序组＄1后至实施第2工序组＄2的期间预先保管中间组件20的工序，或者将中间组件20从实施第1工序组＄1的场所搬运至实施第2工序组＄2的场所的工序。在该搬运中也包含使用卡车等的输送机构在不同的工厂之间移动的情况。
这样，若在第1工序组＄1与第2工序组＄2之间实施保管·搬运工序#10，则如图12所示，在保管·搬运工序#10之间，中间组件20的温度(转子铁芯1以及永久磁铁3的温度)降低至常温TR。因此，在实施第2工序组＄2的工序(安装工序#5或者磁化工序#4)时，需要再加热，从而导致工时的增加。与此相对，参照图1～图10在上述的制造方法中，能够抑制上述的工时的增加，减少制造成本。
〔实施方式的概要〕
以下，对在上述说明的旋转电机用转子铁芯的制造方法的概要简单地进行说明。
旋转电机用转子的制造方法作为一个方式，具备：第1工序(#1)，向在转子铁芯1形成的磁铁插入孔2插入磁化前的永久磁铁3；第2工序(#2)，向上述磁铁插入孔2注入磁铁固定材料5；第3工序(#3)，对上述转子铁芯1以及上述永久磁铁3进行加热而使上述磁铁固定材料5固化；以及第4工序(#4)，在上述第3工序(#3)后且在上述转子铁芯1以及上述永久磁铁3的温度降低至常温(TR)前，对上述永久磁铁3进行磁化。
根据该制造方法，在为了在第3工序(#3)中使磁铁固定材料5固化而被加热的转子铁芯(1)以及永久磁铁3的温度降低至常温前，进行第4工序(#4)，而对永久磁铁3进行磁化。通常，在高温环境下，永久磁铁3的矫顽力比较低，因此容易进行磁化。在本制造方法中，无需在进行第4工序(#4)时重新对转子铁芯1进行加热，因此无需设置加热炉、或设置再加热的工序。因此，能够抑制旋转电机用转子10的制造成本上升。这样，根据本制造方法，能够提供一种在抑制成本的增加的同时对设置于转子铁芯1的永久磁铁3适当地进行磁化的技术。
另外，作为一个方式，上述转子铁芯1具有供转子轴6贯通的轴插入孔4，在上述轴插入孔4的内径φ1为上述转子轴6的外径φ2以下的情况下，旋转电机用转子的制造方法优选在上述第3工序(#3)后且在上述第4工序(#4)前，进行将上述转子轴6插入上述轴插入孔4的第5工序(#5)。
在轴插入孔4的内径φ1为转子轴6的外径φ2以下的结构中，存在对转子铁芯1进行加热，通过热膨胀使轴插入孔4的内径φ1相比转子轴6的外径φ2扩大，向轴插入孔4插入转子轴6的情况。若转子铁芯1的温度降低，则轴插入孔4的内径φ1因收缩而缩小，因此能够将转子轴6固定于转子铁芯1。这样，存在通过所谓的热嵌将转子轴6安装于转子铁芯1的情况。根据本制造方法，在为了使磁铁固定材料5固化而在第3工序(#3)中对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热后，实施第5工序(#5)。因此，能够减少热嵌时的加热量，或者无需在热嵌时进行再加热，能够缩短第5工序(#5)的时间，而能够抑制旋转电机用转子10的制造成本上升。此外，第5工序(#5)不是热嵌，也能够通过压入等来实施。在该情况下，也在第3工序(#3)后进行第5工序(#5)，由此能够利用转子铁芯1的膨胀(轴插入孔4的膨胀)，适当地将转子轴6压入轴插入孔4。另外，第4工序(#4)在第5工序(#5)后被实施。在第5工序(#5)中，转子铁芯1以及永久磁铁3的温度增高，因此无需在进行第4工序(#4)时重新对转子铁芯1进行加热，如上所述，能够抑制旋转电机用转子10的制造成本上升。
另外，作为一个方式，上述转子铁芯1具有供转子轴6贯通的轴插入孔4，在上述轴插入孔4的内径φ1为上述转子轴6的外径φ2以下的情况下，旋转电机用转子的制造方法优选在上述第4工序(#4)后且在上述转子铁芯1以及上述永久磁铁3的温度降低至常温TR前，进行将上述转子轴6插入上述轴插入孔4的第5工序(#5)。
如上所述，第5工序(#5)能够通过热嵌、压入进行实施。在本制造方法中，在第4工序(#4)中在比常温TR高的温度下实施磁化后且在转子铁芯1以及永久磁铁3的温度降低至常温TR前，实施第5工序(#5)。在通过压入实施第5工序(#5)的情况下，能够利用轴插入孔4的膨胀，适当地将转子轴6插入轴插入孔4。另外，在通过热嵌实施第5工序(#5)的情况下，利用转子轴(6)与轴插入孔4的尺寸差，在第5工序(#5)中也无需再加热，在需要再加热的情况下也能够减少加热量。因此，能够缩短第5工序(#5)的时间，能够抑制旋转电机用转子10的制造成本上升。
这里，上述第3工序(#3)是对上述转子铁芯1以及上述永久磁铁3进行加热，升温至作为比上述常温TR高的温度的上述磁铁固定材料5的固化温度T3而使上述磁铁固定材料5固化的工序，上述第4工序(#4)优选是在升温至上述固化温度T3的上述转子铁芯1以及上述永久磁铁3的温度降低至上述常温TR前，对上述永久磁铁3进行磁化的工序。
如上所述，在高温环境下，永久磁铁3的矫顽力比较低，因此容易进行磁化。根据本制造方法，在为了在第3工序(#3)中使磁铁固定材料5固化而升温至磁铁固定材料5的固化温度T3的转子铁芯1以及永久磁铁3的温度降低至常温前，进行第4工序(#4)，而对永久磁铁(3)进行磁化。因此，无需在进行第4工序(#4)时重新对转子铁芯1以及永久磁铁3进行加热，能够抑制旋转电机用转子10的制造成本上升。

Claims (4)

1.一种旋转电机用转子的制造方法，其特征在于，具备：
第1工序，向在转子铁芯形成的磁铁插入孔插入磁化前的永久磁铁；
第2工序，向所述磁铁插入孔注入磁铁固定材料；
第3工序，对所述转子铁芯以及所述永久磁铁进行加热而使所述磁铁固定材料固化；以及
第4工序，在所述第3工序后且在所述转子铁芯以及所述永久磁铁的温度降低至常温前，对所述永久磁铁进行磁化。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用转子的制造方法，其特征在于，
所述转子铁芯具有供转子轴贯通的轴插入孔，所述轴插入孔的内径为所述转子轴的外径以下，在所述第3工序后且在所述第4工序前，进行将所述转子轴插入所述轴插入孔的第5工序。
3.根据权利要求1所述的旋转电机用转子的制造方法，其特征在于，
所述转子铁芯具有供转子轴贯通的轴插入孔，所述轴插入孔的内径为所述转子轴的外径以下，在所述第4工序后且在所述转子铁芯以及所述永久磁铁的温度降低至常温前，进行将所述转子轴插入所述轴插入孔的第5工序。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机用转子的制造方法，其特征在于，
所述第3工序是对所述转子铁芯以及所述永久磁铁进行加热，升温至比所述常温高的温度亦即所述磁铁固定材料的固化温度而使所述磁铁固定材料固化的工序，
所述第4工序是在升温至所述固化温度的所述转子铁芯以及所述永久磁铁的温度降低至所述常温前，对所述永久磁铁进行磁化的工序。
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