(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5748465
(24)【登録日】2015年5月22日
(45)【発行日】2015年7月15日
(54)【発明の名称】積層鉄心の製造方法
(51)【国際特許分類】
H02K 15/02 20060101AFI20150625BHJP
H02K 1/27 20060101ALI20150625BHJP
H02K 1/18 20060101ALI20150625BHJP
H02K 1/22 20060101ALI20150625BHJP
【FI】
H02K15/02 F
H02K1/27 501D
H02K1/18 E
H02K1/22 A
【請求項の数】8
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2010-272769(P2010-272769)
(22)【出願日】2010年12月7日
(65)【公開番号】特開2012-125029(P2012-125029A)
(43)【公開日】2012年6月28日
【審査請求日】2013年9月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000144038
【氏名又は名称】株式会社三井ハイテック
(74)【代理人】
【識別番号】100090697
【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
(74)【代理人】
【識別番号】100127155
【弁理士】
【氏名又は名称】来田 義弘
(74)【代理人】
【識別番号】100163267
【弁理士】
【氏名又は名称】今中 崇之
(72)【発明者】
【氏名】平山 雄一
(72)【発明者】
【氏名】青野 健人
(72)【発明者】
【氏名】磯村 直輝
【審査官】
宮崎 基樹
(56)【参考文献】
【文献】
特開2006−197693(JP,A)
【文献】
特開2009−303485(JP,A)
【文献】
特開平 11−262205(JP,A)
【文献】
特開2009−100634(JP,A)
【文献】
特開2009−077547(JP,A)
【文献】
特開2008−263722(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 15/00−15/16
H02K 1/27
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、該鉄心本体を上型と下型で挟んだ状態で、該上型及び該下型のいずれか1の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記鉄心本体との間に、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂を前記磁石挿入孔に導き、前記磁石挿入孔の一部と前記鉄心本体の表面の双方に重なるゲート孔を有するダミー板を配置し、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、前記ダミー板のゲート孔に充填されている硬化した樹脂と、前記磁石挿入孔に充填されている硬化した樹脂の境界部分に応力集中を発生させて、前記ダミー板を前記鉄心本体から外し、前記磁石挿入孔から溢れた前記樹脂を前記ダミー板と共に除去することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂は、前記樹脂溜めポットが形成された金型の前記鉄心本体に接する面に形成されたランナーを介して前記ゲート孔に流れることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項3】
請求項1記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットの樹脂吐出領域の一部が前記ゲート孔に重なり、前記樹脂溜めポットから直接前記ゲート孔に前記樹脂が押し込まれることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項4】
請求項1記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットから排出された前記樹脂は、前記ダミー板に形成された溝状のランナーを介して前記ゲート孔に押し出されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項5】
請求項1記載の積層鉄心の製造方法において、前記ダミー板は、第1、第2の板材から形成され、前記金型に接する前記第1の板材には前記樹脂溜めポットから押し出された前記樹脂を前記ゲート孔に導くランナーを形成する抜き孔が、前記鉄心本体に接する前記第2の板材には、前記ゲート孔が形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1記載の積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はインナーロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向内側から前記磁石挿入孔に重なることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか1記載の積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はアウターロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向外側から前記磁石挿入孔に重なることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1記載の積層鉄心の製造方法において、前記鉄心本体は中央に貫通孔を有し、前記鉄心本体は前記貫通孔に設けられた突出部又はキー溝からなる位置決め手段Aを有し、前記貫通孔に嵌入して前記位置決め手段Aに符合する位置決め手段Bが設けられた支持軸と、該支持軸が立設された平板材とを有する治具に装着された状態で、前記鉄心本体は前記上型及び前記下型の間に配置され、前記ダミー板には前記位置決め手段Bに符合する位置決め手段Cが設けられて、前記鉄心本体に対して所定位置に配置されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄心本体に形成された磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石を入れて、樹脂封止する積層鉄心の製造方法、具体的には鉄心本体の磁石挿入孔に鉄心本体の表面に被着したダミー板を介して樹脂を流し、永久磁石を樹脂封止する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車又は家電等に使用するモータの回転子の製造にあっては、環状の鉄心本体に磁極数に対応して形成された複数の磁石挿入孔に、未磁化の永久磁石を入れて樹脂封止することが行われていた。この永久磁石の樹脂封止にあっては、磁石挿入孔に永久磁石が挿入された鉄心本体を上型と下型の間で挟持し、上型又は下型に設けられた樹脂溜めポットからランナーを介して熱硬化樹脂が充填されていた。
【0003】
ところが、樹脂封止後、上型及び下型の間から樹脂封止された積層鉄心を取り出して、磁石挿入孔の入口部分に付着して硬化した樹脂を除去して表面を掃除する必要があり、作業性が悪かったので、例えば、特許文献1に記載のように、永久磁石の挿入された鉄心本体と、樹脂溜めポットを有する上型又は下型の間にダミー板を配置し、樹脂封止を終えた後、積層鉄心から、樹脂滓をダミー板と共に除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−54376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、
図10(A)、(B)に示すように積層鉄心60からダミー板61を樹脂滓62と共に除去するときに、磁石挿入孔63に充填されて硬化していた樹脂の表面に抉れ(凹部)64が発生することがあるという問題があった。そこで、樹脂溜めポットと磁石挿入孔との間に形成されるランナー(樹脂流路)の端部に形成するゲート孔の孔径を従来より小さくすることにより、ゲート孔と磁石挿入孔の接触部位を狭め、抉れ64の発生を防止しようとしたところ、今度は樹脂の流入速度が低下してしまい、予め規定された樹脂注入時間で、磁石挿入孔内に樹脂を充填できず、未充填の部分が発生するという問題が起こった。
【0006】
そして、ゲート孔の径を小さくすると、ダミー板からの残留樹脂及びゲート孔内に詰まった樹脂の清掃も困難となり、ダミー板を繰り返して積層鉄心の製造に使用できないという問題も発生した。なお、
図10(A)、(B)において、66は下型、67は永久磁石を示す。
【0007】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、ダミー板を用いて樹脂封止する場合、ダミー板の除去が容易であると共に、磁石挿入孔に充填された樹脂の抉れを極力少なくした積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的に沿う第1の発明に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、該鉄心本体を上型と下型で挟んだ状態で、該上型及び該下型のいずれか1の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記鉄心本体との間に、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂を前記磁石挿入孔に導き、前記磁石挿入孔の一部と前記鉄心本体の表面の双方に重なるゲート孔を有するダミー板を配置し、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、
前記ダミー板のゲート孔に充填されている硬化した樹脂と、前記磁石挿入孔に充填されている硬化した樹脂の境界部分に応力集中を発生させて、前記ダミー板を前記鉄心本体から外し、前記磁石挿入孔から溢れた前記樹脂を
前記ダミー板と共に除去する。
【0009】
ここで、積層鉄心は回転子積層鉄心であるが、通常のモータのインナーロータ型と、中央に固定子を配置し、外側が回転するアウターロータ型のいずれであっても本発明は適用される。
ダミー板は、ステンレス製、鋼製、アルミ製等の金属板を使用するのが好ましいが、硬質のセラミックス板であってもよい。
更にダミー板は、例えば、フッ素やシリコンによるコーティングの他、ニッケルめっきやクロムめっきによる樹脂との剥離性の高い表面処理を予め施しておくことが好ましい
また、ダミー板のゲート孔の形状は、平面視して円形や矩形の他、種々の形状を採用することができる。更に、ゲート孔の断面を鉄心本体から樹脂溜めポットが存在する金型に向けてテーパ状に形成してもよく、このテーパにより、樹脂注入後にゲート孔に残った樹脂滓の除去が容易となる。
【0010】
第2の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂は、前記樹脂溜めポットが形成された金型の前記鉄心本体に接する面に形成されたランナーを介して前記ゲート孔に流れる。
【0011】
第3の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットの樹脂吐出領域の一部が前記ゲート孔に重なり、前記樹脂溜めポットから直接前記ゲート孔に前記樹脂が押し込まれる。
【0012】
第4の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットから排出された前記樹脂は、前記ダミー板に形成された溝状のランナーを介して前記ゲート孔に押し出される。
【0013】
第5の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記ダミー板は、第1、第2の板材から形成され、前記金型に接する前記第1の板材には前記樹脂溜めポットから押し出された前記樹脂を前記ゲート孔に導くランナーを形成する抜き孔が、前記鉄心本体に接する前記第2の板材には、前記ゲート孔が形成されている。
【0014】
第6の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1〜第5の発明に係る積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はインナーロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向内側から前記磁石挿入孔に重なっている。
【0015】
第7の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1〜第5の発明に係る積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はアウターロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向外側から前記磁石挿入孔に重なっている。
【0016】
そして、第8の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1〜第7の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記鉄心本体は中央に貫通孔を有し、前記鉄心本体は前記貫通孔に設けられた突出部又はキー溝からなる位置決め手段Aを有し、前記貫通孔に嵌入して前記位置決め手段Aに符合する位置決め手段Bが設けられた支持軸と、該支持軸が立設された平板材とを有する治具に装着された状態で、前記鉄心本体は前記上型及び前記下型の間に配置され、前記ダミー板には前記位置決め手段Bに符合する位置決め手段Cが設けられて、前記鉄心本体に対して所定位置に配置される。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る積層鉄心の製造方法においては、ダミー板のゲート孔が、鉄心本体の表面と磁石挿入孔の双方に重なるように配置されて樹脂を充填するので、樹脂硬化後に鉄心本体の表面からダミー板を取り外す際、磁石挿入孔の端部(角部)が起点となって樹脂が破断され易くなるため、ゲート孔付近の樹脂がダミー板と一緒に引き剥がされることがなくなり、樹脂の抉れを防止できる。
【0018】
ゲート孔の領域内で樹脂充填に必要な(最適な)領域を磁石挿入孔に重ねて樹脂を注入すればよいので、樹脂の流入速度と流入量の低下による磁石挿入孔内の樹脂未充填が発生することがない。また、ゲート孔と磁石挿入孔との重なり領域を、樹脂の種類や磁石挿入孔の容積に応じて変更することで、樹脂の流入速度や流入量を最適化することができる。
【0019】
ダミー板に設けたゲート孔(径)のうち、樹脂充填に必要な(最適な)領域を磁石挿入孔に重ねて樹脂を充填すればよいので、ゲート孔の開口面積を小さくしなくて済み、その結果、ダミー板からの残留樹脂の除去及びゲート孔内の清掃も容易となり、ダミー板を繰り返して生産に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用する金型装置の一部断面にした正面図である。
【
図2】同積層鉄心の製造方法を示す要部断面の拡大図である。
【
図3】同積層鉄心の製造方法を示す要部の平面図である。
【
図6】本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【
図8】本発明の第3の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【
図9】本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【
図10】(A)、(B)はダミー板を用いた従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1、
図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片10を積層して形成され中央の貫通孔11の周囲に複数の対となる磁石挿入孔12、12aを有する鉄心本体13のそれぞれの磁石挿入孔12、12aに永久磁石14を挿入した後、鉄心本体13を上型15と下型16(いずれも金型の一例)で挟んだ状態で、上型15(又は下型16)に設けられた断面円形の樹脂溜めポット17から、磁石挿入孔12、12aに樹脂(通常、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂)18を充填して永久磁石14を固定する際に、ダミー板19を使用して積層鉄心(例えば、モータのロータとして使用する回転子積層鉄心)20を製造する方法である。以下、詳しく説明する。
【0022】
まず、上型15、下型16を有する金型装置21について説明する。
この金型装置は21は、4本のガイドポスト22の両側に配置された上下の固定プレート23、24と、中間部に設けられ、昇降手段の一例であるシリンダ25によって上下する昇降プレート26と、上の固定プレート23によって支持される上型15と、昇降プレート26の上に固定された下型16とを有している。上型15には複数の樹脂溜めポット17が設けられ、上からシリンダ28によって駆動されるプランジャ29によって、樹脂溜めポット17内の樹脂18を鉄心本体13に向けて押し出している。
【0023】
鉄心本体13は、平板材からなる載置台31及びその中央に立設された支持軸32を有する搬送治具33(治具の一例)に載置された状態で、上型15及び下型16の間に挟持され、この実施の形態では、鉄心本体13の上側から樹脂18を充填するようになっている。鉄心本体13を逆にし(この場合は、搬送治具33を使用しない場合もある)下型に形成された樹脂溜めポットから樹脂を予め永久磁石14が配置された磁石挿入孔12、12a内に封入することもできる。
【0024】
ダミー板19はステンレス等の硬くて耐久性を有する板材からなって、樹脂溜めポット17が形成されている上型15と鉄心本体13との間に設けられ、
図2、
図3に示すように、対となる磁石挿入孔12、12aの半径方向内側の一部と該磁石挿入孔12、12aの内側にある鉄心本体13の表面の双方に重なるようにゲート孔35、35aが設けられている。即ち、平面視して磁石挿入孔12、12aの半径方向内側にある輪郭線36、36aがゲート孔35、35aを2分割するように、ゲート孔35、35aがダミー板19に形成されている。上型15が鉄心本体13に接する面側にはランナー37、37aが形成されて、樹脂溜めポット17からランナー37、37aを介してゲート孔35、35aに樹脂18を導き、磁石挿入孔12、12aに樹脂18を充填できる構造となっている。
【0025】
なお、鉄心本体13は中央に貫通孔11を有し、鉄心本体13は貫通孔11に設けられた図示しない突出部又はキー溝からなる位置決め手段Aを有し、貫通孔11に嵌入して位置決め手段Aに符合する位置決め手段Bが設けられた支持軸32と、支持軸32が立設された載置台31とを有する搬送治具33に装着された状態で、鉄心本体13は上型15及び下型16の間に配置される。ダミー板19には位置決め手段Bに符合する位置決め手段Cが設けられて、鉄心本体13に対して所定位置に配置される。なお、この実施の形態においては、上型15にも支持軸32の上部が嵌入する穴が設けられている。
【0026】
磁石挿入孔12、12aを樹脂封止して樹脂18が硬化した後、鉄心本体13を上型15から離して、
図4に示すようにダミー板19を鉄心本体13(正確にはこの状態では磁石挿入孔12、12aに永久磁石14が封止された積層鉄心20となっている)から除去すると、樹脂滓38がダミー板19の上に載った状態となる。これは、ダミー板19のゲート孔35、35aに充填されている樹脂18と、磁石挿入孔12、12aに充填されている樹脂18との境界部分の断面積が急変するので、ダミー板19を除去するように荷重を加えると、角の境界部分(即ち、括れ部分)に応力集中が発生し、そこで樹脂割れが発生し、その割れが磁石挿入孔12、12aの入口面に沿うように伝搬して樹脂18の破断が生じる。これによって、従来のように樹脂18に抉れが発生しないという利点がある。
この後、
図5に示すように、ダミー板19を裏返し、ゲート孔35、35aに詰まっている樹脂滓38の一部を突出金具39で押すと、樹脂滓38はダミー板19から外れて落下し、ダミー板19の清掃が完了し、繰り返し使用できる。
【0027】
続いて、
図6、
図7を参照しながら、本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。
図1〜
図5に示した第1の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と同一の構成要素については、同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
図6、
図7に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法においては、第1の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と相違して、上型40にランナーが形成されていない。そして、平面視してダミー板19に形成されたゲート孔35、35aの一部にラップして樹脂溜めポット41が設けられ、即ち、樹脂溜めポット41の樹脂吐出領域の一部がゲート孔35、35aに重なって設けられ、樹脂溜めポット41から直接ゲート孔35、35aに樹脂18が流れ込む構造となっている。
【0028】
ゲート孔35、35aは、平面視してそれぞれ対応する磁石挿入孔12、12aの半径方向内側領域と、その半径方向内側にある鉄心本体13の表面の双方に被さるようになっている。従って、樹脂溜めポット41からゲート孔35、35aを通過して磁石挿入孔12、12a内に樹脂18は流入するが、硬化後は磁石挿入孔12、12aから上に出た樹脂18は段(括れ)を作り、ダミー板19の取外し時に、この部分に応力集中を発生させ、磁石挿入孔12、12aの端部の樹脂18が抉れのない平滑を保った平面となる。また、ランナーが形成されていないため、ランナーでの樹脂滓の残りがなく、樹脂の使用量を削減することができる。ダミー板19から硬化した樹脂18を取り外す方法は、
図5に示す方法と同様である。
【0029】
次に、
図8を参照しながら、本発明の第3の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。この実施の形態においては、ダミー板43に形成されているゲート孔35、35aとは平面視して別位置に樹脂溜めポット44が上型42に設けられている。ダミー板43には、樹脂溜めポット44からの樹脂18をゲート孔35、35aに導くランナー45、45aが設けられている。ランナー45、45aは断面が溝形(例えば、矩形溝)となっている。なお、このランナー45、45aの端部は樹脂溜めポット44に完全にラップする必要はなく、ランナー45、45aの断面積以上の領域が樹脂溜めポット44に露出していれば十分である。
【0030】
この第3の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法において、ダミー板43を鉄心本体13から取り外すと、磁石挿入孔12、12aの入口側の面は平面状となり、ダミー板43に付着した樹脂18を突出金具で除去する点は
図4、
図5の説明と同様である。この実施の形態では、ダミー板43にランナー45、45aを形成しているので、樹脂溜めポット44が形成された上型42(又は下型)を使用して、異なる種類(即ち、磁石挿入孔の位置が異なった)の鉄心本体の樹脂封止ができる。
【0031】
図9を参照しながら、本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。
この実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用するダミー板47は2枚の板材48、49からなって、鉄心本体13に近い側の板材49(第2の板材)にはゲート孔50のみが、樹脂溜めポット44を有する金型(例えば、上型42)に接する板材48(第1の板材)にはランナー51を形成する抜き孔が形成されている。ゲート孔50が磁石挿入孔12、12aの一部にラップしていることは、前記実施の形態と同様である。この実施の形態においては、樹脂溜めポット44からの樹脂18はランナー51を通じてゲート孔50に入り、磁石挿入孔12、12aに導入される。
【0032】
ダミー板47を鉄心本体13から取り外すと、磁石挿入孔12、12aの端部が平坦となっていることは前記実施の形態と同様である。ダミー板47を板材48と板材49に分解することによって、樹脂滓は除去できる。この実施の形態においては、一対の金型を用いて、磁石挿入孔の位置が異なる鉄心本体の樹脂封止を、このダミー板47を変えて行うことができる。
【0033】
前記実施の形態においては、永久磁石が磁石挿入孔の半径方向外側にあった方が好ましいインナーロータ型の積層鉄心の例について説明したが、永久磁石が半径方向内側にあった方が好ましいアウターロータ型の積層鉄心の場合は、ゲート孔の位置は磁石挿入孔の半径方向外側の輪郭線に重なるように配置するのが好ましい。
また、前記実施の形態は磁石挿入孔が複数組の対となる場合について説明したが、各磁石挿入孔が対とならない場合であっても本発明は適用される。
【符号の説明】
【0034】
10:鉄心片、11:貫通孔、12、12a:磁石挿入孔、13:鉄心本体、14:永久磁石、15:上型、16:下型、17:樹脂溜めポット、18:樹脂、19:ダミー板、20:積層鉄心、21:金型装置、22:ガイドポスト、23、24:固定プレート、25:シリンダ、26:昇降プレート、28:シリンダ、29:プランジャ、31:載置台、32:支持軸、33:搬送治具、35、35a:ゲート孔、36、36a:輪郭線、37、37a:ランナー、38:樹脂滓、39:突出金具、40:上型、41:樹脂溜めポット、42:上型、43:ダミー板、44:樹脂溜めポット、45、45a:ランナー、47:ダミー板、48、49:板材、50:ゲート孔、51:ランナー