(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-13
(45)【発行日】2024-05-21
(54)【発明の名称】モータコアの製造装置及びモータコアの製造方法
(51)【国際特許分類】
H02K 15/12 20060101AFI20240514BHJP
H02K 15/02 20060101ALI20240514BHJP
H02K 15/03 20060101ALI20240514BHJP
【ＦＩ】
H02K15/12 E
H02K15/02 K
H02K15/03 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024516462
(86)(22)【出願日】2023-12-12
(86)【国際出願番号】 JP2023044478
【審査請求日】2024-03-13
(31)【優先権主張番号】P 2022198169
(32)【優先日】2022-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004640
【氏名又は名称】日本発條株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大森 誠
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 恵
(72)【発明者】
【氏名】古谷 拓実
(72)【発明者】
【氏名】木下 淳
【審査官】三澤 哲也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－４６８１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－７８７８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０５３３６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－９１２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－８７２９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／０４４４０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－１６４２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３４５６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－６４３２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－７６９８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ１５／１２
Ｈ０２Ｋ１５／０２
Ｈ０２Ｋ１５／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の間隔を空けて環状に配設された複数の樹脂充填部を含むモータコアを保持可能な金型と、前記金型に形成され端部が前記複数の樹脂充填部のそれぞれに連通可能な樹脂充填路に連通し、且つ内部に所定の肉厚を有する環状の樹脂材を収容可能な環状のチャンバと、
前記環状のチャンバ内を移動可能な環状プランジャと、
前記金型内に配設された第１加熱機及び前記環状のチャンバの外側周囲に配設された第２加熱機を備える加熱機と、を備える、
モータコアの製造装置。
【請求項2】
前記加熱機は、前記環状のチャンバの内側周囲に配設された第３加熱機をさらに備える、請求項１に記載のモータコアの製造装置。
【請求項3】
前記環状のチャンバは、前記環状の樹脂材と前記環状の樹脂材を内部に収容した治具とを収容可能である、請求項１に記載のモータコアの製造装置。
【請求項4】
環状のチャンバ内に所定の肉厚を有する環状の樹脂材を投入する工程と、前記環状のチャンバに連通した樹脂充填路が形成された金型内に、所定の間隔を空けて環状に配設された複数の樹脂充填部を含むモータコアを、前記樹脂充填路の端部が前記複数の樹脂充填部に連通するように保持する工程と、
前記環状のチャンバ内の前記環状の樹脂材を加熱して軟化させる工程と、
前記環状のチャンバ内を移動可能な環状プランジャを動作させて、前記環状のチャンバ内において軟化された前記環状の樹脂材からなる軟化樹脂を前記複数の樹脂充填部内へ充填する工程と、
前記複数の樹脂充填部内に充填された前記軟化樹脂を硬化させる工程と、を備える、
モータコアの製造方法。
【請求項5】
前記金型及び前記モータコアの少なくとも一方を予熱する工程をさらに備える、請求項４に記載のモータコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モータコアの製造装置及びモータコアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
回転電機には、モータコア、例えばロータコアに所定の間隔を空けて円環状に配設された複数個のスロット内に永久磁石をそれぞれ取り付けたものがある。モータコアに永久磁石を取り付ける方法として、スロット内に永久磁石を挿入した後、周囲に樹脂を充填し硬化させる方法が知られている。
【0003】
特開２０１９－１３４５６６号公報には、ロータコアの磁石挿入穴内に充填剤としての樹脂を充填する際に、タブレット型の樹脂を充填剤供給部（「ポット」と呼ばれることもある）に投入して加熱し、充填前に軟化・溶融させて、充填を行うものが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車両に搭載されるモータ等に用いられるモータコアのように、モータコア自体が大型である場合には、スロットの大型化やスロット数の増加、また積層高さが高くなる等に伴い、樹脂の充填量も増大する。モータコアへの樹脂の充填量が多くなると、それに比例してポットに投入される樹脂材も大きくする必要がある。樹脂材を加熱する加熱手段は、ポットの周囲に配設されるのが一般的であるが、特開２０１９－１３４５６６号公報のもののように樹脂材がタブレット型（換言すると、中実の円柱状）であると、樹脂材が大きくなることによって加熱手段からの距離に大きな差が生じ得る。結果、特に樹脂材の表面部と中心部との間に温度差が生じやすくなり、樹脂材全体の加熱を均一に行うことが難しくなる。樹脂材の不均一な加熱は、樹脂材の硬化反応のバラツキの原因となる。
【0005】
加えて、特開２０１９－１３４５６６号公報のものは、タブレット型の樹脂材を軟化・溶融させるポットが上型の中央に形成されている。磁石挿入穴はロータコアの外周側に配設されていることから、ポットと磁石挿入穴との距離が遠く、上型に形成される樹脂充填路が長くなってしまう。樹脂充填路が長いと、充填に要する時間が長くなり、樹脂充填路内で樹脂の硬化反応が進んでしまうため、磁石挿入穴に十分に樹脂が充填されない懸念がある。
【0006】
本開示は、上述した課題に鑑み、樹脂材を均一に加熱することができ、且つ樹脂充填路を短くすることが可能なモータコアの製造装置及びモータコアの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の第１の態様に係るモータコアの製造装置は、所定の間隔を空けて環状に配設された複数の樹脂充填部を含むモータコアを保持可能な金型と、前記金型に形成され端部が前記複数の樹脂充填部のそれぞれに連通可能な樹脂充填路に連通し、且つ内部に所定の肉厚を有する環状の樹脂材を収容可能な環状のチャンバと、前記環状のチャンバ内を移動可能な環状プランジャと、前記金型内に配設された第１加熱機及び前記環状のチャンバの外側周囲に配設された第２加熱機を含む加熱機と、を含む。
【0008】
上記のようなモータコアの製造装置においては、チャンバ内で加熱される樹脂材を環状の樹脂材としたことで、第２加熱機から遠い中央部分には樹脂材がなく、チャンバ内の樹脂材の加熱を均一に行うことができる。また、環状に配設された樹脂充填部に対して、環状のチャンバから樹脂を充填するため、樹脂充填部とチャンバとの間をつなぐ樹脂充填路を短くすることができる。さらに、環状の樹脂材の径を調整することによって、樹脂充填路を短く維持したまま樹脂を充填するモータコアの品種変更（例えば、大型化・小型化、コア自体は同径だが樹脂充填位置が変更されたもの、等）にも対応することができる。さらにまた、樹脂材が環状であることで、タブレット型の樹脂材用いた場合に比べて短時間で所定温度まで加熱することができる。
【0009】
本開示の第２の態様に係るモータコアの製造装置は、上記本開示の第１の態様に係るモータコアの製造装置において、前記加熱機は、前記環状のチャンバの内側周囲に配設された第３加熱機をさらに含む。
【0010】
上記のようなモータコアの製造装置においては、環状の樹脂材の内側部分も確実に加熱することができる。よって、均一な加熱を確実に実施することができる。
【0011】
本開示の第３の態様に係るモータコアの製造装置は、上記本開示の第１又は第２の態様に係るモータコアの製造装置において、前記環状のチャンバは、前記環状の樹脂材と前記環状の樹脂材を内部に収容した治具とを収容可能である。
【0012】
上記のようなモータコアの製造装置においては、環状の樹脂材の成形時に用いる治具から環状の樹脂材を分離することなくチャンバに投入することができる。
【0013】
本開示の第４の態様に係るモータコアの製造方法は、環状のチャンバ内に所定の肉厚を有する環状の樹脂材を投入する工程と、前記環状のチャンバに連通した樹脂充填路が形成された金型内に、所定の間隔を空けて環状に配設された複数の樹脂充填部を含むモータコアを、前記樹脂充填路の端部が前記複数の樹脂充填部に連通するように保持する工程と、前記環状のチャンバ内の前記環状の樹脂材を加熱して軟化させる工程と、前記環状のチャンバ内を移動可能な環状プランジャを動作させて、前記環状のチャンバ内において軟化された前記環状の樹脂材からなる軟化樹脂を前記複数の樹脂充填部内へ充填する工程と、前記複数の樹脂充填部内に充填された前記軟化樹脂を硬化させる工程と、を含む。
【0014】
上記のようなモータコアの製造方法においては、チャンバ内で加熱される樹脂材を環状の樹脂材としたことで、チャンバ内で加熱した際に全体に均一に熱を伝えることができる。また、環状に配設された樹脂充填部に対して、環状のチャンバから樹脂を充填するため、樹脂充填部とチャンバとの間をつなぐ樹脂充填路が短くなり、樹脂の充填を短時間で完了できる。さらに、従来工法より多くの樹脂材料をスロット部内へ充填することができる。さらにまた、樹脂材が環状であることで、タブレット型の樹脂材を用いた場合に比べて短時間で所定温度まで加熱することができる。
【0015】
本開示の第５の態様に係るモータコアの製造方法は、上記本開示の第４の態様に係るモータコアの製造方法において、前記金型及び前記モータコアの少なくとも一方を予熱する工程をさらに含む。
【0016】
上記のようなモータコアの製造方法においては、チャンバ内で軟化された樹脂が金型内及びモータコア内に到達した際に冷却されて粘度が低下することがなく、安定した樹脂充填を実現できる。
【発明の効果】
【0017】
本開示のモータコアの製造装置及びモータコアの製造方法によれば、樹脂材を均一に加熱することができ、且つ樹脂充填路を短くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
この出願は、日本国で２０２２年１２月１２日に出願された特願２０２２－１９８１６９号に基づいており、その内容は本出願の内容としてその一部を形成する。
また、本開示は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本願のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本開示の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本開示の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
また、本開示は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本願のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本開示の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本開示の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
【0020】
以下、図面を参照して本開示を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本開示の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本開示の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。また、図中の互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。さらに、一の図面中に互いに同一又は相当する部材が複数個含まれている場合には、図を見易くするために、そのうちのいくつかにのみ符号を付している場合がある。
【0021】
＜モータコアの製造装置＞
図１は、本開示の一実施の形態に係るモータコアの製造装置の一例を示した概略説明図である。本実施の形態に係るモータコアの製造装置１は、モータコア、例えばインナーロータ型のロータコア２に形成されたスロット部４に永久磁石３を取り付けるための装置であってよい。そして、この永久磁石３の取り付けを樹脂モールドによって実現するものであってよい。なお、本実施の形態においては、モータコアとしてロータコア２を例示しているが、本開示はこれに限定されない。具体的には、当該モータコアの製造装置１を、例えばモータコアとしてのステータコアのコイルが巻き回された部分等を樹脂モールドするため、またはかしめのない積層コアの軸方向に設けられた貫通孔等に樹脂を充填して積層コアを一体に固定するために利用することもできる。また、以下の説明においては、その理解を容易にするために、図１中に示したＸ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を高さ方向（あるいは上下方向）として説明を行うことがある。
図１は、本開示の一実施の形態に係るモータコアの製造装置の一例を示した概略説明図である。本実施の形態に係るモータコアの製造装置１は、モータコア、例えばインナーロータ型のロータコア２に形成されたスロット部４に永久磁石３を取り付けるための装置であってよい。そして、この永久磁石３の取り付けを樹脂モールドによって実現するものであってよい。なお、本実施の形態においては、モータコアとしてロータコア２を例示しているが、本開示はこれに限定されない。具体的には、当該モータコアの製造装置１を、例えばモータコアとしてのステータコアのコイルが巻き回された部分等を樹脂モールドするため、またはかしめのない積層コアの軸方向に設けられた貫通孔等に樹脂を充填して積層コアを一体に固定するために利用することもできる。また、以下の説明においては、その理解を容易にするために、図１中に示したＸ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を高さ方向（あるいは上下方向）として説明を行うことがある。
【0022】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示すモータコアの製造装置に使用されるロータコア及び環状の樹脂材の一例を示した概略斜視図である。ロータコア２は、図２Ａに示すように、薄い電磁鋼板が複数枚積層されて構成された略円筒状の磁性体で構成することができる。ロータコア２の軸心部分には、モータとして組み立てられた際に回転軸を構成するシャフトが挿入される貫通穴５が設けられていてよい。また、ロータコア２には、この貫通穴５を包囲するように、ロータコア２の軸心方向に沿って延びる複数（図２Ａにおいては４個）のスロット部４が環状に配設されていてよい。このスロット部４は、永久磁石３（図１参照）が挿入可能な形状、例えばロータコア２の肉厚方向に貫通する直方体状あるいは円弧状の貫通穴で構成することができるが、その具体的形状は特に限定されない。同様に、その数についても任意で変更可能であり、図２Ａに示す４個より多い、例えば１０～４０個程度とすることもできる。
【0023】
ロータコア２のスロット部４は、その内部に永久磁石３が挿入され固定されるものである。永久磁石３は、例えばスロット部４よりも僅かに小さな直方体あるいは平面視円弧状のブロック体で構成することができる。また、この永久磁石３は、スロット部４に挿入される時点で着磁されているか否かを問わない。さらに、この永久磁石３は、積層方向、又は積層方向に直交する方向に分割されているかどうかは問わない。スロット部４に永久磁石３を挿入すると、永久磁石３の外周面とスロット部４の内周面との間に、少なくとも部分的にギャップが形成される。このスロット部４に形成されるギャップが、樹脂充填部の一例としての充填空間６として機能し得る。この複数の充填空間６は、ロータコア２が下型２２上に載置されたとき、それぞれが樹脂充填路２５の端部に連通し得るものである。
【0024】
本実施の形態に係るモータコアの製造装置１で用いられる環状の樹脂材Ｐは、主に熱硬化性の樹脂材料で構成することができる。詳しくは、環状の樹脂材Ｐには、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂あるいはシアネート樹脂といった熱硬化性樹脂材料を主に含むものを用いることができる。また、この環状の樹脂材Ｐには、熱硬化性の樹脂材料に加えて、硬化剤や充填剤等が添加されていてよい。
【0025】
環状の樹脂材Ｐは、図２Ｂに示すように、所定の肉厚を有する環状、好ましくは円環状に成形された樹脂成形体で構成することができる。言い換えれば、本実施の形態に係る環状の樹脂材Ｐは、その中央部に貫通穴Ｈを有するドーナツ状に成形された樹脂成形体であるといえる。この環状の樹脂材Ｐの詳細な寸法等は、後述するチャンバ３０及び樹脂充填路２５の形状や、充填空間６の容量等に合わせて調整されていてよい。
【0026】
本実施の形態に係るモータコアの製造装置１は、図１に示すように、少なくとも、ロータコア２を保持可能な金型２０と、環状の樹脂材Ｐを収容可能な環状のチャンバ３０と、チャンバ３０内を移動可能な環状プランジャ３５と、金型２０及びチャンバ３０の周囲に配設された加熱機４０と、を含む。また、上述した各構成要素は、製造装置本体１０内に収容され、あるいは製造装置本体１０の適所に取り付けられ得る。
【0027】
製造装置本体１０は、基台１１と、基台１１の表面に複数本（例えば４本）立設された支柱１２と、この支柱１２の先端部分に支持された天板１３とを含むものであってよい。天板１３は、その下側の面に後述する金型２０の上型２１が固定されていてよく、図示しないアクチュエータを用いて、支柱１２及びこの上型２１と共に上下方向に昇降可能であってよい。天板１３の昇降動作は、主に金型２０にロータコア２を保持する、あるいは金型２０からロータコア２を取り外して搬出する際に実施され得る。
【0028】
金型２０は、ロータコア２を保持するための部材である。具体的には、この金型２０は、ロータコア２の上部、詳しくはその上面に当接して支持する上型２１と、ロータコア２の下部、詳しくは下面に当接して支持する下型２２とを含むものとすることができる。
【0029】
下型２２の内部には、下型２２上に載置されたロータコア２の複数の充填空間６へ軟化した樹脂を供給するための樹脂充填路２５が設けられていてよい。樹脂充填路２５の経路構造は、ロータコア２の充填空間６の数や形状、チャンバ３０の形状等に合わせて変更するとよいが、好ましくは充填空間６とチャンバ３０との間を最短距離でつなぐ構造とするとよい。
【0030】
スロット部４に樹脂が充填されるロータコア２は、しばしば他の形状のものに変更され得るため、下型２２は、異なる構造の樹脂充填路２５を有するものを予め複数個準備しておき、金型２０内に保持されるロータコア２に合わせて適宜交換して使用するとよい。また、下型２２は、チャンバ３０内への環状の樹脂材Ｐの投入や樹脂充填路２５のクリーニング等を行うために、下型２２を昇降させることが可能なリフタ２６をさらに含んでいてよい。
【0031】
また、上型２１は、上述した通り天板１３と共に上下方向に移動可能であってよい。そして、この上型２１が下型２２上にロータコア２が載置された際に下降し、所定の押圧力でロータコア２の上面を押圧することで、ロータコア２を上型２１と下型２２の間に挟むように保持することができる。上型２１及び下型２２のロータコア２に当接する面は、充填空間６への樹脂の充填時に、充填された樹脂がロータコア２外に漏れ出すことがないよう、その形状や素材等が調整され得る。具体的には、上型２１及び下型２２にてロータコア２を挟んだ際に、その接触面が密閉状態となるように調整され得る。
【0032】
本実施の形態においては、上述の通り上型２１を天板１３と共に上下に移動させる構造を採用しているが、上型２１と下型２２の上下方向位置を相対的に変更可能な構造であれば、他の構造を採用することができる。具体的には、例えば上型２１を上下方向に移動させることに代えて、下型２２を上下方向に移動させる、あるいは上型２１と下型２２の両方を上下方向に移動させる構造を採用してもよい。
【0033】
本実施の形態においては、ロータコア２のスロット部４として、上下方向に開口し且つ前後及び左右方向に実質的に隙間を有しない直方体形状のものを例示している。そのため、上型２１及び下型２２は、略平坦な当接面を有するものを採用しているが、上型２１及び下型２２の当接面の形状は、保持するロータコア２の形状に合わせて適宜変更することができる。例えば、本実施の形態に係るモータコアの製造装置１をインナーロータ型のステータコアの樹脂モールドに用いる場合には、上型２１及び下型２２として、ステータコアの中央に形成される空間に挿入される突起を含むものを採用するとよい。
【0034】
チャンバ（「ポット」と呼ばれることもある）３０は、充填空間６に充填される環状の樹脂材Ｐが投入され得る環状の空間を形成している。換言すると、チャンバ３０は、基台１１上に設けられた支持台３１の内部に形成された、上下方向に延在する筒状の空間から構成されている。そして、このチャンバ３０は、下型２２に形成された樹脂充填路２５に連通している。なお、本実施の形態では、チャンバ３０の形状として、平面視円環状の空間で形成されたものを例示しているが、投入される環状の樹脂材Ｐの形状等に合わせて適宜変更することができる。
【0035】
環状プランジャ３５は、環状の空間からなるチャンバ３０内の樹脂を、樹脂充填路２５に向けて搬送するための部材であってよい。したがって、この環状プランジャ３５は、少なくともその上部に位置する押圧面３７が環状であればよく、この押圧面３７は、環状プランジャ３５の底部を封鎖するように配設され得る。この場合、押圧面３７はチャンバ３０の底面としても機能する。また、環状プランジャ３５の押圧面３７とは反対側の面には、図示しないアクチュエータに連結された昇降アーム３６が取り付けられていてよい。アクチュエータの動作が昇降アーム３６を介して環状プランジャ３５に伝達されることにより、押圧面３７はチャンバ３０内を昇降する。環状プランジャ３５の先端の内外周にシール部材（好ましくはメタルシール）を設け、より一層樹脂漏れ対策を施した構成とすることができる。
【0036】
加熱機４０は、周知のヒータ等で構成することができ、製造装置本体１０内の適所を加熱するものであってよい。本実施の形態に係る加熱機４０は、金型２０内に配設された第１加熱機の一例としての金型ヒータ４１と、環状のチャンバ３０の外側周囲に配設された第２加熱機の一例としてのチャンバ外周ヒータ４２とを少なくとも含む。
【0037】
金型ヒータ４１は、上型２１内及び下型２２内の少なくとも一方に配設されているとよい。また、チャンバ外周ヒータ４２は、環状のチャンバ３０の外側の壁面に近接する位置に、例えばチャンバ３０の周囲を包囲するように配設されているとよい。金型ヒータ４１及びチャンバ外周ヒータ４２、あるいは後述するチャンバ内周ヒータ４３には、例えば赤外線ヒータやシーズヒータを採用することができる。
【0038】
チャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐを投入した後、チャンバ外周ヒータ４２を動作させると、環状の樹脂材Ｐの加熱を行うことができる。ここで、環状の樹脂材Ｐには貫通穴Ｈが形成されているため、樹脂材全体がチャンバ外周ヒータ４２から比較的近い距離に配設される。これにより、チャンバ３０内で環状の樹脂材Ｐを加熱して軟化させる際に、熱源（例えばチャンバ外周ヒータ４２）に対する距離の違いによって生じ得る部分的な温度差を小さく抑えることが可能となっている。
【0039】
また、加熱機４０は、上述した金型ヒータ４１及びチャンバ外周ヒータ４２に加えて、環状のチャンバ３０の内側周囲に配設された第３加熱機の一例としてのチャンバ内周ヒータ４３を含むこともできる。本実施の形態に係るチャンバ内周ヒータ４３は、下型２２の下面中央部に形成されチャンバ３０の内側の壁面を形成する柱状の突出部２２Ａに設けられているものを例示している。突出部２２Ａに設けられるチャンバ内周ヒータ４３は、環状のチャンバ３０の中心部分に、チャンバ３０の内側の壁面に沿って配設されているとよい。このチャンバ内周ヒータ４３を設けることで、チャンバ外周ヒータ４２から比較的離れた位置にある環状の樹脂材Ｐの内側部分の加熱を補助することができる。したがって、樹脂材の均一な加熱をより確実に実行することができるようになる。なお、本実施の形態に係る加熱機４０は、上述した各種のヒータに限定されない。例えば、環状プランジャ３５の押圧面３７に隣接する位置に別途ヒータを設けることも可能である。
【0040】
加えて、上述したように、本実施の形態では第３加熱機の一例としてのチャンバ内周ヒータ４３を、下型２２に形成された突出部２２Ａに設けたものを例示したが、チャンバ内周ヒータ４３に関連する構造はこれに限定されない。具体的には、例えば突出部２２Ａに代えて、基台１１の環状のチャンバ３０に対向する領域又は当該領域の周辺に配置された他の構成要素（例えば支持台３１）から環状のチャンバ３０の中心部分に向けて延びる柱状部材を設け、当該柱状部材にチャンバ内周ヒータ４３を設けるようにしてもよい。なお、この柱状部材は、その先端部分の周面が環状のチャンバ３０の内周面を形成するように、その径が調整されているとよい。また、当該柱状部材は、環状プランジャ３５の動作を制限しないように、その形状が工夫されているとよい。
【0041】
本実施の形態に係るモータコアの製造装置１は、さらに、上述した各構成要素を制御するための制御装置５０を含んでいてよい。この制御装置５０は、上述した各構成要素に電気的に接続されてその動作を制御することで、任意の製造工程を実現することが可能な装置であってよい。この制御装置５０は、例えば図１中に点線で示すように、各構成要素に有線又は無線通信を介して通信可能に接続されていてよい。この制御装置５０は、シーケンサ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＰＬＣ）や周知のコンピュータを用いて実現することができる。また、制御装置５０は、上述したコンピュータ等のうちの１つのみから又は複数を組み合わせて構成され得る。
【0042】
この制御装置５０は、上述した各構成要素を動作させることにより、後述する本実施の形態に係るモータコアの製造方法を実現することができる。これに関連して、本実施の形態に係るモータコアの製造方法は、制御装置５０を構成するコンピュータに、所定の動作を実行させるための指令を含むソフトウェア等のプログラムの形態で、このプログラムが格納された非一時的な記録媒体の形態で、あるいはネットワーク等を介して提供されるアプリケーションプログラムの形態で、提供され得るものである。本実施の形態に係るモータコアの製造方法の詳細については後述する。
【0043】
上述した構成を備えるモータコアの製造装置１において、樹脂を充填するロータコア２の複数の充填空間６が所定の間隔を空けて環状に配設されていること、及びチャンバ３０が環状であることは、特に留意すべき事項である。本実施の形態のもののように、充填空間６の配置とチャンバ３０の外径が概ね一致していると、チャンバ３０と充填空間６との間をつなぐ樹脂充填路２５の長さは、例えば従来のチャンバが装置中央に位置しているものに比べて短くなる。したがって、本実施の形態に係るモータコアの製造装置１によれば、従来のものに比して、樹脂充填路２５の通過に要する時間を短縮することができ、従来工法より多くの樹脂材をスロット部４内へ充填することができる。
【0044】
以上説明した通り、本実施の形態に係るモータコアの製造装置１によれば、チャンバ３０及びチャンバ３０に投入される樹脂材（Ｐ）をいずれも環状としたことで、樹脂材を加熱する際に温度差が生じにくくなり、均一に加熱することができる。チャンバ３０内で加熱され軟化された樹脂は、加熱時の温度差が抑制されているため、硬化反応を均一に進行させることができる。そのため、意に反して硬化反応が進むことに起因する樹脂充填路２５の詰まりや流動性の低下を抑制することができる。
【0045】
また、チャンバ３０の形状を充填空間６の配置に合わせて環状としたことで、樹脂充填路２５の長さを短くすることができ、樹脂充填路２５内で樹脂の硬化反応が進んでしまうことを抑制することができる。これにより、スロット部４内に十分に樹脂を充填することができるようになる。
【0046】
上記に関連して、チャンバ３０の外径及び内径は、充填空間６の配置を考慮して設定するとよい。好ましくは、チャンバの外径及び内径は、チャンバ３０と充填空間６との間の距離ができるだけ短くなるように調整されているとよい。チャンバ３０と充填空間６との間の距離が短ければ、チャンバ３０と充填空間６との間をつなぐ樹脂充填路２５も短くすることができる。
【0047】
次に、本実施の形態に係るモータコアの製造方法について説明する。以下のモータコアの製造方法の説明に際しては、上述したモータコアの製造装置１を用いて、ロータコア２を製造する場合を例示的に説明するが、モータコアの製造装置１以外の装置を用いて実現することもできる。
【0048】
＜モータコアの製造方法＞
図３は、図１に示すモータコアの製造装置で実施される製造プロセスの一例を示したフローチャートである。また、図４乃至図７は、図１に示すモータコアの製造装置の動作状態の一例を示した動作説明図である。以下には、主に図３乃至図７を参照して本実施の形態に係るモータコアの製造方法の説明を行う。なお、図４乃至図７は、図を見やすくするために、一連の動作に関連の低い部材やそれらの符号を一部省略して示している。
図３は、図１に示すモータコアの製造装置で実施される製造プロセスの一例を示したフローチャートである。また、図４乃至図７は、図１に示すモータコアの製造装置の動作状態の一例を示した動作説明図である。以下には、主に図３乃至図７を参照して本実施の形態に係るモータコアの製造方法の説明を行う。なお、図４乃至図７は、図を見やすくするために、一連の動作に関連の低い部材やそれらの符号を一部省略して示している。
【0049】
本実施の形態に係るモータコアの製造方法においては、先ず、図４に示すように、リフタ２６を動作させて下型２２を上昇させ、これにより露出したチャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐを投入する（工程Ｓ０１）。チャンバ３０内に投入された環状の樹脂材Ｐは、環状プランジャ３５の押圧面３７上に載置される。チャンバ３０に投入される環状の樹脂材Ｐのサイズは、後に保持されるロータコア２の充填空間６及び樹脂充填路２５のサイズを考慮して調整されていてよい。
【0050】
上記工程Ｓ０１の前に、チャンバ３０の予熱を行っておくと好ましい。チャンバ３０の予熱は、例えばチャンバ外周ヒータ４２及びチャンバ内周ヒータ４３の少なくとも一方を動作させることで実現できる。
【0051】
次に、チャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐが投入される前又は後に、もしくは環状の樹脂材Ｐの投入と並行して、永久磁石３とこの永久磁石３を取り付けるロータコア２を準備し、ロータコア２のスロット部４内に永久磁石３を挿入する（工程Ｓ０２）。そして、金型２０及びロータコア２の予熱を行う（工程Ｓ０３）。金型２０の予熱は、例えば金型ヒータ４１を用いて行うことができる。ロータコア２の予熱は、図示しない公知の加熱手段等を用いて金型２０の予熱とは別個に行われてもよいが、下型２２上に載置された状態で金型ヒータ４１を動作させれば、金型２０の予熱と同時に行うこともできる。金型２０とロータコア２を同時に予熱する際は、工程Ｓ０３の前に後述する工程Ｓ０４を実施するとよい。金型２０及びロータコア２の予熱温度は、例えば１００～１８０℃程度とすることができる。なお、当該予熱は金型２０及びロータコア２のいずれか一方のみに対して行ってもよい。
【0052】
さらに、工程Ｓ０２と工程Ｓ０３の順序は変更することができる。その場合は、ロータコア２と金型２０の予熱の後にロータコア２のスロット部４内に（別途予熱された、あるいは予熱されていない）永久磁石３を挿入することとなる。
【0053】
金型２０及びロータコア２の予熱が完了すると、図５に示すように、リフタ２６を動作させて下型２２を下降させた後、下型２２上にロータコア２を載置し、次いで上型２１を下方向に移動させることで、金型２０内にロータコア２を保持する（工程Ｓ０４）。このとき、上型２１は所定の圧力でロータコア２の上面を押圧するように調整されており、それによって上型２１とロータコア２の上面、及び下型２２とロータコア２の下面をそれぞれ密着させることができる。
【0054】
上述した工程Ｓ０１の後の適切なタイミングで、チャンバ外周ヒータ４２及びチャンバ内周ヒータ４３を動作させ、環状の樹脂材Ｐを加熱する（工程Ｓ０５）。チャンバ３０内での加熱は、環状の樹脂材Ｐの粘度を低下させ、軟化した樹脂（以下、「軟化樹脂」という）Ｐ１とするためのものである。この加熱に用いられるチャンバ外周ヒータ４２及びチャンバ内周ヒータ４３は、環状の樹脂材Ｐに部分的な温度差が発生しないように制御されると好ましい。当該加熱により、環状の樹脂材Ｐは溶融してその粘度が低下し、流動性の高い軟化樹脂Ｐ１に変化させることができる。
【0055】
環状の樹脂材Ｐが軟化樹脂Ｐ１に変化すると、次に、図６に示すように、環状プランジャ３５を矢印Ａ１方向に上昇させて軟化樹脂Ｐ１を押し上げることで、各スロット部４内の充填空間６へ軟化樹脂Ｐ１の充填を行う（工程Ｓ０６）。環状プランジャ３５の押圧面３７に押し上げられた軟化樹脂Ｐ１は、チャンバ３０から樹脂充填路２５を通過し、各充填空間６に流入する。なお、工程Ｓ０６における充填空間６への軟化樹脂Ｐ１の充填を円滑に実行するために、例えば上型２１の適所に充填空間６内の空気を抜くための空気穴（図示省略）を設けてもよい。
【0056】
充填空間６への軟化樹脂Ｐ１の充填が完了すると、金型ヒータ４１を動作させて充填空間６内の軟化樹脂Ｐ１を工程Ｓ０５での加熱よりも高温で加熱することにより、軟化樹脂Ｐ１を硬化させる（工程Ｓ０７）。軟化樹脂Ｐ１を硬化する際は、金型ヒータ４１により軟化樹脂Ｐ１の温度をその粘度が大きく上昇する温度範囲で数分程度加熱するとよい。軟化樹脂Ｐ１が当該加熱によって硬化樹脂Ｐ２に変化することで、永久磁石３はロータコア２のスロット部４内に樹脂モールドで固定される。なお、この工程Ｓ０７における加熱時間は、環状の樹脂材Ｐに用いられている樹脂の種類等に合わせて適宜調整され得る。
【0057】
上述した一連の樹脂モールドプロセスが完了すると、上型２１を上昇させ、樹脂モールドされたロータコア２をロボットアーム等の図示しない搬送手段を用いて装置外へ搬出する（工程Ｓ０８）。搬出されたロータコア２は、例えばシャフトの取り付け等のために別の装置へ移送され得る。そして、このロータコア２の搬出が完了すると、製造装置１のクリーニングを行う（工程Ｓ０９）。製造装置１のクリーニングは、図７に示すように、リフタ２６を動作させて樹脂充填路２５内で硬化した硬化樹脂Ｐ２を除去することを含む。加えて、ブラシ等のクリーニング用の部材を用いて、金型２０表面やチャンバ３０内等をクリーニングすることを含み得る。
【0058】
以上説明した通り、本実施の形態に係るモータコアの製造方法によれば、チャンバ３０及びチャンバ３０に投入した環状の樹脂材Ｐがいずれも環状であるため、チャンバ３０内における樹脂の加熱時に温度差が生じにくく、均一に加熱することができる。また、チャンバ３０の形状が充填空間６の配置に合致しているため、両者をつなぐ樹脂充填路２５の長さを短くすることができ、樹脂充填路２５内で樹脂の硬化反応が進んでしまうことを抑制し、従来工法より多くの樹脂材をスロット部内に充填することができる。
【0059】
また、本実施の形態に係るモータコアの製造装置及びモータコアの製造方法によれば、環状の樹脂材Ｐの形状より、従来のタブレット型の樹脂材と比較して短時間で所定温度への加熱が可能である。チャンバ３０への投入前に環状の樹脂材Ｐの予熱を行ってもよいが、チャンバ３０内での短時間での均一な加熱が可能となるため、予熱をせずに環状の樹脂材Ｐをチャンバ３０に投入することもできる。また仮に予熱を行う場合でも、チャンバ３０内で加熱する場合と同様に、環状の樹脂材Ｐの形状より、短時間での均一な予熱が可能となる。
【0060】
なお、上述した本実施の形態では、下型２２に樹脂充填路２５を設け、下方から軟化樹脂Ｐ１を充填空間６へ充填する態様を例示したが、充填方向はこれに限定されるものではない。例えば、下型２２に代えて上型２１に樹脂充填路を設け、上方から軟化した樹脂を充填する態様としてもよいし、下型２２と上型２１の両方に樹脂充填路を設け、下方と上方の両方から樹脂を充填する態様としてもよい。
【0061】
上述した一連の実施の形態においては、チャンバ３０内には環状の樹脂材Ｐのみが投入されるものを例示しているが、本開示のモータコアの製造装置及びモータコアの製造方法においては、環状の樹脂材Ｐが単体で投入されるもの以外も含み得る。そこで、以下には上述した一実施の形態の一変形例として、環状の樹脂材Ｐに加えて環状の樹脂材Ｐを内部に収容した治具６０を投入可能なチャンバ３０Ａを含むモータコアの製造装置１Ａを説明する。
【0062】
図８は、図１に示すモータコアの製造装置の一変形例に係るモータコアの製造装置の、図４に対応する状態を示した図である。本変形例に係るモータコアの製造装置１Ａは、チャンバ３０Ａ部分の構成以外は上述した一実施の形態に係るモータコアの製造装置１と同様の構成を含んでいてよい。したがって、以下には、上述したモータコアの製造装置１と異なる構成を中心に説明を行い、モータコアの製造装置１と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
【0063】
本変形例に係るモータコアの製造装置１Ａは、図８に示すように、チャンバ３０Ａの外側の径が上述したモータコアの製造装置１のチャンバ３０よりも大きく調整されている。そして、この外側の径が大きな環状のチャンバ３０Ａ内には、環状の樹脂材Ｐと、この環状の樹脂材Ｐを内部に収容した治具６０とが収容可能であってよい。
【0064】
治具６０は、例えば、環状の樹脂材Ｐの外側周囲と内側周囲とを包囲するように環状の樹脂材Ｐに取り付けられた部材であってよい。この治具６０は、例えば環状の樹脂材Ｐを成形する際に用いられる金型の一部であってよい。また、治具６０は、チャンバ３０Ａの周囲に設けられたチャンバ外周ヒータ４２及びチャンバ内周ヒータ４３からの熱を遮断することがないよう、熱伝導率のよい材料、例えば金属材料からなるものであると好ましい。なお、治具６０には、上述の構造に加えて、環状の樹脂材Ｐの外側周囲又は内側周囲のみを包囲しているものも含まれる。
【0065】
このように、治具６０に取り付けられた状態の環状の樹脂材Ｐを、治具６０から分離（離型ともいう）させることなくチャンバ３０Ａ内へ投入可能な構成を採用すれば、環状の樹脂材Ｐの成形プロセスを含む一連の製造プロセスを簡略化できる。
【0066】
また、上述した一連の実施の形態においては、チャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐを投入する際、下型２２が上昇しているため、チャンバ３０の中央部分は一時的に空洞となる。そのため、例えば環状の樹脂材Ｐの外径がチャンバ３０の外径に対して小さい場合等には、チャンバ３０内に投入された環状の樹脂材Ｐの内周側の一部が、上述した空洞に位置する可能性がある。この空洞部分に環状の樹脂材Ｐの一部が位置すると、下型２２の下降時に突出部２２Ａに接触し、下型２２の動作を阻害したり、環状の樹脂材Ｐの内周側が破損したりする可能性がある。そこで、以下には上述した一実施の形態の他の変形例として、チャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐを投入する際に、上述した空洞が発生しないようにしたモータコアの製造装置１Ｂを説明する。
【0067】
図９、図１に示すモータコアの製造装置の他の変形例に係るモータコアの製造装置の、図４に対応する状態を示した図である。また、図１０は、図９に示すモータコアの製造装置の下型を下降させた状態を示した図である。本変形例に係るモータコアの製造装置１Ｂは、図９及び図１０に示すように、チャンバ３０の中央部分に、チャンバ３０内に投入される環状の樹脂材Ｐの内周面を一時的に位置決め可能なガイド部材７０を含むものである。なお、本実施の形態に係るモータコアの製造装置１Ｂは、ガイド部材７０を含む点以外は上述したモータコアの製造装置１と同様の構成を有しているものとする。
【0068】
ガイド部材７０は、一端が環状プランジャ３５の基部の中央に支持され、上方向に延在するコイルバネ７２と、コイルバネ７２の他端に取り付けられ、チャンバ３０の中央部分を塞ぐブロック体７１とで構成することができる。なお、コイルバネ７２は、同様の機能を有する付勢手段に変更することができる。
【0069】
ブロック体７１は、その直径が下型２２の突出部２２Ａと実質的に等しい円柱状の部材で構成することができる。また、ブロック体７１は、図９に示すように下型２２が上昇しているときはコイルバネ７２の付勢力により上方に押し上げられて、チャンバ３０の中央部分を塞ぐように配設される。このとき、ブロック体７１の上面は、環状プランジャ３５の押圧面３７よりも高い位置に配設されているとよい。ブロック体７１によってその中央部分が塞がれたチャンバ３０内に環状の樹脂材Ｐを投入すると、環状の樹脂材Ｐはその内周面の位置がブロック体７１によって位置決めされた状態で、チャンバ３０内に配設される。
【0070】
チャンバ３０内への環状の樹脂材Ｐの投入が完了した後、下型２２を下降させると、ブロック体７１は下型２２の突出部２２Ａに押圧され、コイルバネ７２の付勢力に抗して下降する。このとき、ブロック体７１の直径と突出部２２Ａの直径とは、上述したように実質的に等しくなるように調整されているため、突出部２２Ａの環状の樹脂材Ｐの内周側への挿入動作はスムーズに実施できる。下型２２の下降が完了したとき、ブロック体７１の上面は、図１０に示すように、押圧面３７よりも下方に移動するよう構成されているとよい。
【0071】
上述したガイド部材７０を設けることにより、本変形例に係るモータコアの製造装置１Ｂにおいては、下型２２の下降時に突出部２２Ａと環状の樹脂材Ｐとが接触することがなく、下型２２の下降動作を環状の樹脂材Ｐを破損することなくスムーズに行うことができる。なお、ブロック体７１の上面の外周囲は、環状の樹脂材Ｐの投入を円滑にするために面取り又はアール加工が施されている、あるいはテーパ形状となっているとよい。
【0072】
本開示は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本開示の技術思想に含まれるものである。また、本開示において、各構成要素は、矛盾が生じない限りは１つのみ存在しても２つ以上存在してもよい。
【0073】
本明細書中で引用する刊行物、特許出願及び特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。
【0074】
本開示の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」及び「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「～を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例又は例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本開示をよりよく説明することだけを意図し、本開示の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本開示の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。
【0075】
本明細書中では、本開示を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本開示の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本開示が実施されることを予定している。したがって本開示は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正及び均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本開示に包含される。
【要約】
本開示のモータコアの製造装置は、所定の間隔を空けて環状に配設された複数の樹脂充填部を含むモータコアを保持可能な金型と、前記金型に形成され端部が前記複数の樹脂充填部のそれぞれに連通可能な樹脂充填路に連通し、且つ内部に所定の肉厚を有する環状の樹脂材を収容可能な環状のチャンバと、前記環状のチャンバ内を移動可能な環状プランジャと、前記金型内に配設された第１加熱機及び前記環状のチャンバの外側周囲に配設された第２加熱機を含む加熱機と、を含む。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
