特開 2024-170903 ロータの製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170903

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】ロータの製造装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20241204BHJP

   H02K 1/276 20220101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 K

H02K1/276

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087665

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】竹本 雅昭

【テーマコード（参考）】

5H615

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615PP06

5H615SS13

5H615SS44

5H622CA02

5H622CA05

5H622CA07

5H622CA10

5H622PP20

(57)【要約】

【課題】急激な充填圧力の上昇を抑制できるロータの製造装置を提供する。
【解決手段】ロータの製造装置７０は、ロータコア１１の一方の端面１１ｃに当接するとともに、端面１１ｃに開口する磁石収容孔１３の第１開口部１３ａを塞ぐ第１部材２０と、磁石収容孔１３の第２開口部１３ｂを塞ぐように配置され、第２開口部１３ｂに対して溶融した熱可塑性樹脂を供給する主通路４０を有する第２部材３０とを備える。第２部材３０には、主通路４０に接続される副通路５０が設けられている。副通路５０には、熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に充填圧力を吸収する圧力吸収機構６０が取り付けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁石が収容される複数の磁石収容孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、
前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐ第１部材と、
前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路を有する第２部材と、を備え、
前記第２部材には、前記主通路に接続される副通路が設けられ、
前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている、
ロータの製造装置。

【請求項2】

磁石が収容される複数の磁石収容孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、
前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐ第１部材と、
前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路を有する第２部材と、を備え、
前記第１部材には、前記第１開口部に接続される副通路が設けられ、
前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている、
ロータの製造装置。

【請求項3】

中心孔と、磁石が収容される複数の磁石収容孔と、を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、
前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐプレート部と、前記プレート部から突出するとともに、前記中心孔に挿通されるポスト部と、を有する第１部材と、
前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置される第２部材と、
前記ポスト部及び前記第２部材により構成され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路と、を備え、
前記ポスト部には、前記主通路に接続される副通路が設けられ、
前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている、
ロータの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータの製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロータコアに設けられた磁石挿入孔に収容された永久磁石を樹脂により埋設するための樹脂充填装置が記載されている。この装置は、互いに上下に対向して設けられた上型及び下型を備えている。

【0003】

上型は、ロータコアの上面に当接する当接面が形成された上型本体部と、当接面から下方に突出する固定用ブロックとを有している。
下型は、下型本体部と、下型本体部の上面に取り付けられるランナープレートとを有している。下型本体部には、射出成形機からの樹脂を導くための通路であるスプルー部が形成されている。ランナープレートには、スプルー部の下流端に接続されるとともに、ロータコアの各磁石挿入孔に向けて延びる分岐通路と、分岐通路の下流端に接続されるゲート部とが設けられている。

【0004】

こうした装置においては、射出成形機から溶融した熱可塑性樹脂をスプルー部へ流入させると、スプルー部に流入した樹脂は、各分岐通路及びゲート部を経て磁石挿入孔に注入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１６／１４７２１１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、こうした装置においては、樹脂の充填が完了する間際に、熱可塑性樹脂の粘度が高いことに起因する急激な圧力上昇、所謂サージ圧力が生じるといった問題がある。従来、こうした急激な圧力上昇によってロータコアのブリッジに亀裂等の変形が生じないように、ブリッジの幅を十分に確保するといった対策を要していた。しかしながら、この場合、ブリッジの幅が大きくなることによりモータの性能が低下するといった別の問題が生じる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためのロータの製造装置は、磁石が収容される複数の磁石収容孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐ第１部材と、前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路を有する第２部材と、を備え、前記第２部材には、前記主通路に接続される副通路が設けられ、前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている。

【0008】

また、上記課題を解決するためのロータの製造装置は、磁石が収容される複数の磁石収容孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐ第１部材と、前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路を有する第２部材と、を備え、前記第１部材には、前記第１開口部に接続される副通路が設けられ、前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている。

【0009】

また、上記課題を解決するためのロータの製造装置は、中心孔と、磁石が収容される複数の磁石収容孔と、を有する円筒状のロータコアと、前記磁石収容孔に充填される熱可塑性樹脂と、を備えるロータを製造する装置であって、前記ロータコアの一方の端面に当接するとともに、前記端面に開口する前記磁石収容孔の第１開口部を塞ぐプレート部と、前記プレート部から突出するとともに、前記中心孔に挿通されるポスト部と、を有する第１部材と、前記磁石収容孔の前記第１開口部とは反対側の第２開口部を塞ぐように配置される第２部材と、前記ポスト部及び前記第２部材により構成され、前記第２開口部に対して溶融した前記熱可塑性樹脂を供給する主通路と、を備え、前記ポスト部には、前記主通路に接続される副通路が設けられ、前記副通路には、前記熱可塑性樹脂の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に前記充填圧力を吸収する圧力吸収機構が取り付けられている。

【0010】

これらの構成によれば、圧力吸収機構が取り付けられた副通路が主通路または第１開口部に接続される。そのため、充填圧力が所定の値以上に上昇することが圧力吸収機構により抑制される。したがって、急激な充填圧力の上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係るロータの製造装置を用いて製造されるロータの斜視図である。

【図2】図２は、図１のロータの断面図である。

【図3】図３は、一実施形態に係るロータの製造装置を示す断面図である。

【図4】図４は、樹脂充填工程の断面図である。

【図5】図５は、ロータの製造装置の変更例を示す断面図である。

【図6】図６は、ロータの製造装置の変更例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図１～図４を参照して、ロータの製造装置の一実施形態について説明する。
＜ロータ１０＞
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態の製造装置７０を用いて製造される磁石埋込型モータのロータ１０について説明する。

【0013】

図１及び図２に示すように、ロータ１０は、ロータコア１１、磁石１４、及び熱可塑性樹脂１５（以下、樹脂１５）を備えている。
ロータコア１１は、軸線Ｃを有する円筒状である。

【0014】

なお、以降において、ロータコア１１の軸線方向を単に軸線方向とし、ロータコア１１の径方向を単に径方向とし、ロータコア１１の周方向を単に周方向として説明する。
ロータコア１１は、電磁鋼板から打ち抜かれた複数の鉄心片１２を軸線方向に積層することにより構成されている。

【0015】

ロータコア１１は、中心孔１１ａと、複数の磁石収容孔１３とを有している。
中心孔１１ａは、円形状であり、ロータコア１１を軸線方向に貫通している。中心孔１１ａの内周面には、径方向において互いに対向する一対のキー部１１ｂが突設されている。

【0016】

複数の磁石収容孔１３は、中心孔１１ａの径方向の外側に位置するとともに周方向に互いに間隔をおいて設けられている。複数の磁石収容孔１３の各々は、平面視長方形状であり、ロータコア１１を軸線方向に貫通している。したがって、磁石収容孔１３は、軸線方向におけるロータコア１１の一方（図１の上下方向における下側）の端面１１ｃに開口する第１開口部１３ａと、第１開口部１３ａとは反対側の第２開口部１３ｂとを有している。

【0017】

磁石収容孔１３は、周方向に対して傾斜している。詳しくは、周方向において隣り合う２つの磁石収容孔１３の周方向に対する傾き方向は、互いに逆になっている。したがって、磁石収容孔１３は、ロータコア１１の外周面１１ｅに対して近い端部１３ｃと、外周面１１ｅに対して遠い端部１３ｄとを有している。

【0018】

図１に示すように、ロータコア１１は、第１ブリッジ部１６及び第２ブリッジ部１７を有している。第１ブリッジ部１６は、周方向において隣り合う磁石収容孔１３同士の間の部分である。第２ブリッジ部１７は、外周面１１ｅと磁石収容孔１３の端部１３ｃとの間に位置する部分である。

【0019】

図２に示すように、各磁石収容孔１３には、磁石１４が収容されている。磁石１４は、軸線方向に延びる直方体状である。
図２に示すように、各磁石収容孔１３の内部には、ロータコア１１に対して磁石１４を固定するための樹脂１５が充填されている。樹脂１５は、例えば液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer（ＬＣＰ））である。

【0020】

＜製造装置７０＞
次に、ロータ１０の製造装置７０について説明する。
図３に示すように、製造装置７０は、ロータコア１１が載置される第１部材２０と、軸線方向においてロータコア１１を挟んで第１部材２０とは反対側に配置される第２部材３０と、圧力吸収機構６０とを備えている。

【0021】

なお、以降では、軸線方向においてロータコア１１に対して第１部材２０側を「下」、「下側」などと称し、ロータコア１１に対して第２部材３０側を「上」、「上側」などと称する。

【0022】

＜第１部材２０＞
図３に示すように、第１部材２０は、固定型２１と、ロータコア１１を支持する積層治具２２とを有している。

【0023】

固定型２１は、積層治具２２の下面２２ａを支持する支持面２１ａを有している。
積層治具２２は、第１プレート部２３、ピン２７、及びポスト部２８を有している。
第１プレート部２３は、積層治具２２の下面２２ａを構成する下側プレート２４と、ロータコア１１が載置される上側プレート２５とを有している。

【0024】

上側プレート２５は、挿通孔２６を有している。挿通孔２６は、各磁石収容孔１３と軸線方向に重なる位置に設けられている。
挿通孔２６には、ピン２７が挿通されて固定されている。ピン２７は、上側プレート２５の上面２５ａよりも上側に突出する突出部２７ａを有している。

【0025】

ロータコア１１の端面１１ｃが上側プレート２５の上面２５ａに当接されている状態において、上面２５ａ及びピン２７によって、磁石収容孔１３の第１開口部１３ａが塞がれる。なお、第１プレート部２３が、本発明に係るプレート部に相当する。

【0026】

ポスト部２８は、円筒状であり、下側プレート２４の中央部から上側に向けて突出している。ポスト部２８は、上側プレート２５を貫通している。ポスト部２８は、ロータコア１１の中心孔１１ａに挿入される。

【0027】

ポスト部２８の外周面には、ロータコア１１の各キー部１１ｂが挿入される一対のキー溝部（図示略）が設けられている。ポスト部２８のキー溝部に対してロータコア１１のキー部１１ｂが挿入されることで、下側プレート２４に対するロータコア１１の位相、より詳しくはロータコア１１を構成する各積層ブロックの位相が決められる。

【0028】

ポスト部２８の上端２８ａには、上側に向かって突出する複数の係合ピン２９が設けられている。係合ピン２９は、周方向において互いに間隔をあけて設けられている。
＜第２部材３０＞
図３に示すように、第２部材３０は、第２プレート部３１と、可動型３４とを有している。

【0029】

第２プレート部３１は、磁石収容孔１３の第２開口部１３ｂを塞ぐようにロータコア１１の端面１１ｄ上に載置される。
第２プレート部３１の下面３１ｂには、係合ピン２９が係合可能に構成された複数の係合穴３３が設けられている。

【0030】

可動型３４は、第２プレート部３１を挟んで第１部材２０とは反対側において、第１部材２０の固定型２１に対して進退可能に設けられている。可動型３４は、第１可動型３４Ａと、第１可動型３４Ａに対して相対的に分離可能に構成された第２可動型３４Ｂとを有している。第１可動型３４Ａ及び第２可動型３４Ｂの各々には、互いの分離方向において対向する溝部３５及び溝部３６が設けられている。

【0031】

図３に示すように、第２部材３０は、第２開口部１３ｂに対して溶融した樹脂１５を供給する主通路４０と、主通路４０に接続される副通路５０とを有している。
主通路４０は、スプルー部４１と、複数の磁石収容孔１３にそれぞれ対応して設けられる複数の分岐通路４２及び複数のゲート部４３とを有している。

【0032】

図３及び図４に示すように、スプルー部４１は、射出成形機のノズル（図示略）から溶融した樹脂１５を導くための通路であり、可動型３４を軸線方向に貫通している。スプルー部４１は、軸線Ｃ上に設けられている。

【0033】

複数の分岐通路４２は、スプルー部４１の下端４１ａに接続されるとともに、径方向外側に向かって放射状に延びている。分岐通路４２は、第２プレート部３１の上面３１ａに形成された溝部３２と、可動型３４の下面３４ａとによって画定されている。

【0034】

ゲート部４３は、分岐通路４２の径方向外側の端に接続されるとともに、軸線方向に延びている。ゲート部４３は、第２プレート部３１の下面３１ｂに開口している。
副通路５０は、可動型３４の内部に形成された収容室５１と、収容室５１から軸線方向に延びて可動型３４の下面３４ａに開口する接続通路５２とを有している。

【0035】

接続通路５２は、分岐通路４２と収容室５１とを接続している。
副通路５０は、第１可動型３４Ａに形成された溝部３５と、第２可動型３４Ｂに形成された溝部３６とにより画定されている。

【0036】

＜圧力吸収機構６０＞
収容室５１には、コイルスプリング６１の弾性力を利用して圧力を吸収する圧力吸収機構６０が設けられている。圧力吸収機構６０は、樹脂１５の充填圧力が所定の値以上に上昇した際に充填圧力を吸収するように構成されている。

【0037】

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、図３に示すように、積層治具２２に支持されたロータコア１１の端面１１ｄに第２プレート部３１が載置される。このとき、ゲート部４３は、磁石収容孔１３の第２開口部１３ｂに接続された状態となる。なお、磁石収容孔１３には、複数の磁石１４が予め収容されている。

【0038】

次に、積層治具２２が第１部材２０の固定型２１に載置される。その後、可動型３４が降下して、第２プレート部３１の上面３１ａに接触する。これにより、積層治具２２に支持されたロータコア１１が、固定型２１と可動型３４とによって挟み込まれた状態で固定される。

【0039】

次に、図４に示すように、射出成形機（図示略）により溶融した樹脂１５がスプルー部４１に所定の圧力で流入されると、複数の分岐通路４２及び複数のゲート部４３を介して各磁石収容孔１３の内部に樹脂１５が充填される。このとき、分岐通路４２に接続される副通路５０にも樹脂１５が充填される。

【0040】

磁石収容孔１３内への樹脂１５の充填が完了する間際、樹脂１５の粘度が高いことに起因する急激な圧力上昇、所謂サージ圧力が生じる。ここで、充填圧力が所定の値以上に上昇すると、圧力吸収機構６０が作動することにより上記サージ圧が吸収される。

【0041】

磁石収容孔１３内への樹脂１５の充填が完了すると、磁石収容孔１３内の樹脂１５が冷却されることにより固化する。これにより、ロータコア１１の各積層ブロックが互いに固定されるとともに、磁石１４がロータコア１１に対して固定される。

【0042】

次に、本実施形態の効果について説明する。
主通路４０の分岐通路４２には圧力吸収機構６０が取り付けられた副通路５０が接続される。そのため、樹脂１５の充填圧力が所定の値以上に上昇することが圧力吸収機構６０により抑制される。その結果、急激な充填圧力の上昇、所謂サージ圧が抑制される。

【0043】

従来、こうした急激な圧力上昇によってロータコア１１の第１ブリッジ部１６及び第２ブリッジ部１７に亀裂等の変形が生じないように、両ブリッジ部１６，１７の幅を十分に確保するといった対策を要していた。その場合、ロータ１０を備えるモータの性能が低下するといった問題が生じる。

【0044】

上記構成によれば、ロータコア１１において第１ブリッジ部１６及び第２ブリッジ部１７の幅を十分に確保するといった対策が不要となる。したがって、両ブリッジ部１６，１７の幅を大きくすることによりモータの性能が低下することを抑制できる。

【0045】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0046】

・樹脂１５は、液晶ポリマーに限定されず、熱可塑性樹脂であれば適宜選択して用いることができる。
・圧力吸収機構６０は、コイルスプリング６１を用いるものに限定されず、油圧式であってもよい。

【0047】

・副通路５０は、本実施形態で例示したように分岐通路４２に接続されるものに限定されない。例えば、スプルー部４１に接続されるものであってもよい。この場合、副通路５０がスプルー部４１に対して径方向の外側から接続するようにすればよい。

【0048】

・副通路５０は、本実施形態で例示したように可動型３４に設けられるものに限定されず、第２部材３０内に設けられるとともに、主通路４０に接続されるものであれば適宜配置を変更できる。例えば、第２プレート部３１に設けるようにしてもよい。

【0049】

・本発明に係る製造装置は、副通路５０が第２部材３０に設けられるものに限定されない。例えば、以下のように変更してもよい。すなわち、図５に示すように、製造装置１７０は、第１開口部１３ａに接続される副通路１５０が第１部材１２０に設けられるものであってもよい。この場合、副通路１５０の収容室１５１に、圧力吸収機構１６０を設けるようにすればよい。

【0050】

こうした構成によれば、第１開口部１３ａには圧力吸収機構１６０が取り付けられた副通路１５０が接続される。そのため、樹脂１５の充填圧力が所定の値以上に上昇することが圧力吸収機構１６０により抑制される。したがって、こうした製造装置１７０であっても本実施形態で例示した製造装置７０と同様に、急激な充填圧力の上昇を抑制できる。

【0051】

・本発明に係る製造装置は、本実施形態で例示した形状に限定されない。例えば、以下のように変更してもよい。すなわち、図６に示すように、製造装置２７０は、第１部材２２０のポスト部２２８が第２プレート部２３１を貫通するものであってもよい。この場合、主通路２４０は、ポスト部２２８の上端２２８ａと、第２プレート部２３１の溝部２３２と、可動型２３４の下面２３４ａとにより画定される。すなわち、主通路２４０は、ポスト部２２８及び第２部材２３０により構成される。また、この場合、副通路２５０は、ポスト部２２８に設けられるとともに、分岐通路２４２に接続されるものとすればよい。また、副通路２５０の収容室２５１に、圧力吸収機構２６０を設けるようにすればよい。

【0052】

こうした構成によれば、圧力吸収機構２６０が取り付けられた副通路２５０が主通路２４０に接続される。そのため、樹脂１５の充填圧力が所定の値以上に上昇することが圧力吸収機構２６０により抑制される。したがって、こうした製造装置２７０であっても本実施形態で例示した製造装置７０と同様に、急激な充填圧力の上昇を抑制できる。

【符号の説明】

【0053】

Ｃ…軸線
１０…ロータ
１１…ロータコア
１１ａ…中心孔
１１ｂ…キー部
１１ｃ…端面
１１ｄ…端面
１１ｅ…外周面
１３…磁石収容孔
１３ａ…第１開口部
１３ｂ…第２開口部
１４…磁石
１５…熱可塑性樹脂、樹脂
２０，１２０，２２０…第１部材
２８，２２８…ポスト部
３０，２３０…第２部材
４０，２４０…主通路
５０，１５０，２５０…副通路
６０，１６０，２６０…圧力吸収機構
７０，１７０，２７０…製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】