CN103339840A - 电动机用转子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机用转子的制造方法，其具有：层叠多张铁芯片（11）来形成层叠铁芯（10）的层叠工序（2）；将永磁铁（16）插入到设置于层叠铁芯（10）的磁铁插入孔（13）的磁铁插入工序（3）；加热层叠铁芯（10）并向磁铁插入孔（13）填充磁铁固定用熔融树脂（14）的树脂填充工序（4）；以及利用由该树脂填充工序（4）中加热层叠铁芯（10）所带来的余热将旋转轴（15）热嵌入到层叠铁芯（10）的旋转轴插入孔（12）的旋转轴安装工序（5）。

Description

电动机用转子的制造方法

技术领域

本发明涉及由层叠铁芯和旋转轴所构成的电动机用转子的制造方法。

背景技术

作为在用于电动机的电动机用转子中，将旋转轴固定于层叠铁芯的方法，多使用热嵌入的方法，该热嵌入的方法是在加热层叠铁芯扩大旋转轴插入孔的内径、将旋转轴插入到旋转轴插入孔后冷却来缩小旋转轴插入孔的内径。作为进行热嵌入时加热层叠铁芯的方法，已知有例如专利文献1和专利文献2所示的使用由加热线圈进行的电磁感应加热的方法、和专利文献3所示的在被加热了的油中浸泡层叠铁芯的方法。

专利文献1:特开平3－82349号公报

专利文献2:特开2007－152517号公报

专利文献3:特开2001－87949号公报

专利文献1～专利文献3所记载的方法中，每种方法都需要热嵌入专用的加热装置，需要在制造电动机用转子的生产线中追加热嵌入专用的加热装置。此外，在电动机用转子的制造方法中，即使是热嵌入以外的工序，也存在对层叠铁芯进行加热的情况。例如，存在进行在层叠铁芯中固定永磁铁的树脂填充工序和上述热嵌入工序的情况，该情况下，分别在树脂填充工序和热嵌入工序设置加热工序。在近来的节能化以及成本降低意向高涨的情况下，需要进行技术开发，用于在进行多次加热和冷却的情况下着眼于加热和冷却所用时间和电力等能源耗费量等并降低它们来实现生产效率的提高和节能化。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而提出的，其提供一种能够提高生产效率并为节能化作出贡献的电动机用转子的制造方法。

本发明的一方式是电动机用转子的制造方法，其特征在于，具有：

层叠多张形成为所需形状的铁芯片来形成层叠铁芯的层叠工序；

将磁铁插入到设置于上述层叠铁芯的磁铁插入孔中的磁铁插入工序；

加热上述层叠铁芯并向上述磁铁插入孔填充磁铁固定用熔融树脂的树脂填充工序；以及

利用由该树脂填充工序中加热上述层叠铁芯所带来的余热将旋转轴热嵌入到上述层叠铁芯的旋转轴插入孔的旋转轴安装工序。

在上述电动机用转子的制造方法中，具有利用由上述树脂填充工序中加热上述层叠铁芯所带来的余热将旋转轴热嵌入到上述层叠铁芯的旋转轴插入孔的旋转轴安装工序。因此，无需在实施上述电动机用转子的制造方法的生产线中，为了进行热嵌入而配置加热上述层叠铁芯的装置。而且，能够将原来需要分别在上述树脂填充工序和旋转轴安装工序的2个工序设置专用的加热工序的情况改为上述树脂填充工序中的1个工序作为加热工序。由此，不仅能够降低加热装置所需的设备费用，也能够实现缩短生产电动机用转子时的加热与冷却的时间和实现降低电力等能量。因此，能够进一步提高上述电动机用转子的生产效率并实行节能化。

这样，根据上述电动机用转子的制造方法，能够提高生产效率并为节能化作出贡献。

附图说明

图1是表示实施例1中的执行电动机用转子的制造方法的生产线的说明图。

图2是表示实施例1中的层叠铁芯的俯视图。

图3是实施例1中的浇口板的俯视图。

图4是在实施例1中相当于在浇口板上载置有层叠铁芯的状态下的图3的A－A线箭头投向的剖面图。

图5是在实施例1中相当于在浇口板上载置有层叠铁芯的状态下的图3的B－B线箭头投向的局部放大剖面图。

图6是表示实施例1中的与浇口板连结的树脂填充装置的说明图。

图7是表示实施例1中的旋转轴安装工序的剖面图。

图8是表示比较例1中的实施例的树脂填充工序和旋转轴安装工序的加热与冷却条件的时间－温度图表。

图9是表示比较例1中的比较例的树脂填充工序的加热与冷却条件的时间－温度图表。

图10是表示比较例1中的比较例的旋转轴安装工序的加热与冷却条件的时间－温度图表。

具体实施方式

在上述电动机用转子的制造方法中，优选地，在将层叠铁芯加热至150℃～200℃的温度范围的状态下进行上述树脂填充工序，在通过上述树脂填充工序的余热使上述层叠铁芯处于140℃～180℃的温度范围的期间进行上述旋转轴安装工序。在这种情况下，能够可靠地进行上述树脂填充工序中的树脂填充作业和上述旋转轴安装工序中的热嵌入作业。

在上述树脂填充工序中的加热温度在150℃以下的情况下，可能会在树脂填充作业中产生熔融树脂的流动不良和成形不良等。此外，在上述层叠铁芯的加热温度超过200℃的温度区域可能会超过树脂的耐热温度。

在上述旋转轴安装工序中的上述层叠铁芯的温度在140℃以下的情况下，可能不能充分地扩大旋转轴插入孔的内径而导致无法安装。此外，在上述层叠铁芯的温度超过180℃的温度区域难以以上述树脂填充工序的余热来应对而产生进行再加热的需要。

实施例

（实施例1）

使用图1～图7，对上述电动机用转子的制造方法的实施例进行说明。

如图1所示，本例的电动机用转子的制造方法具有：层叠多张形成为所需形状的铁芯片11来形成层叠铁芯10的层叠工序2；将永磁铁16插入到设置于层叠铁芯10的磁铁插入孔13的磁铁插入工序3；加热层叠铁芯10并向磁铁插入孔13填充磁铁固定用熔融树脂14的树脂填充工序4；以及利用由该树脂填充工序4中加热层叠铁芯10所带来的余热将旋转轴15热嵌入到层叠铁芯10的旋转轴插入孔12的旋转轴安装工序5。

下面进行详细说明。

执行本例所示的电动机用转子的制造方法的生产线具有：实施依次连续配置的层叠工序2的装置、实施磁铁插入工序3的装置、实施树脂填充工序4的装置以及实施旋转轴安装工序5的装置。在上述生产线中，至少在层叠工序2的末端部与旋转轴安装工序5的始端部之间配置有未图示的输送轨，并且后述的浇口板6构成为在该输送轨上能够移动。

层叠工序2是通过将图2所示的形状的铁芯片11由带状钢板连续地冲裁并多张层叠后铆接固定来形成层叠铁芯10的工序，是使用未图示的冲压装置进行的。如图2所示，层叠铁芯10形成为使1个插入旋转轴15（图7）的旋转轴插入孔12和16个插入永磁铁16（图7）的磁铁插入孔13在轴线方向贯通。凸部121在旋转轴插入孔12的内圆周面形成在彼此相对置的位置。该凸部121是为了与旋转轴15的键槽（图示略）嵌合而设置的，并被流用于与后述的浇口板6之间的定位。

实施磁铁插入工序3的装置具备自动进行向层叠铁芯10的磁铁插入孔13插入永磁铁16的作业的未图示的磁铁插入自动装置。

在树脂填充工序4中具有：预加热层叠铁芯10的加热装置（图示略）、和向磁铁插入孔13填充磁铁固定用熔融树脂14并使其热硬化的树脂填充装置40（图6）。另外，本例的熔融树脂14是通过加热热硬化性树脂使其状态变化为液体的树脂。该热硬化性树脂在液体的状态下通过加热而硬化，硬化后即使再加热也不会变为液体。

本例中使用的加热装置呈隧道形，并且在该加热装置的内侧设置有电加热器。此外，在加热装置内部也配置有输送轨，并构成为能够移动载置了层叠铁芯10的后述的浇口板6。

如图6所示，树脂填充装置40具有配置在层叠铁芯10的下方并向磁铁插入孔13送出熔融树脂14的树脂送出铸型41、和配置在层叠铁芯10的上方并构成为能够在上下方向上移动的相对置铸型42。

如图6所示，通过将上述那样具有载置层叠铁芯10的托盘作用的浇口板6与铸型主体部410一体化构成树脂送出铸型41，浇口板6被连结成其下表面与铸型主体部410的上表面抵接。如同图6所示，在铸型主体部410中，在与浇口板6所具有的排出口62对应的位置设置有向该排出口62送出熔融树脂14的送出机构部411。送出机构部411包括在上下方向配置的圆筒上的内筒部412、和构成为能够在该内筒部412内在其轴线方向进退的柱塞413。内筒部412中构成为由未图示的熔融树脂供给装置供给熔融树脂，并构成为通过使柱塞413上升来从内筒部412向排出口62送出熔融树脂。

如图6所示，相对置铸型42配设成借助从支撑树脂送出铸型的基座部44直立设置的导向柱45能够在层叠铁芯10的上方升降。该相对置铸型42构成为，通过未图示的按压机构部能够沿导向柱45升降并在与树脂送出铸型41之间夹持着层叠铁芯10的状态下赋予压缩力。

如图3和图4所示，浇口板6由矩形形状的平板所构成，在该浇口板6的上表面具有铁芯定位部64。构成为在将铁芯定位部64收容在层叠铁芯10中的旋转轴插入孔12的内侧的状态下，能够在浇口板6的上表面载置层叠铁芯10。此外，构成为在浇口板6的下表面具有装置定位部65能够与树脂送出铸型41的铸型主体部410的上表面的规定位置连结。

如图3和图4所示，在浇口板6设置有被配置成与在其上表面载置的层叠铁芯10的磁铁插入孔13的开口部131相面对的排出口62。如图3所示，在本例中，针对1个磁铁插入孔13的开口部131设置有2个排出口62。如图4和图5所示，从浇口板6的下表面到上表面贯通形成排出口62，在排出口62的内圆周面具有沿排出方向逐渐缩小内径的直径减小部621。优选地，该直径减小部621与排出口62的轴线形成的内角的角度在15°～60°的范围内。在这种情况下，能够在直径减小部621容易地分割残留在排出口62内而硬化的树脂。在小于15°的情况下难以达到直径减小部621的效果。此外，在超过60°的情况下，排出口62的顶端部的强度降低，排出口62可能会破损。

如图5所示，在浇口板6的上表面设置有从排出口62的周围突出的突出部622。设置在排出口62的内圆周面的直径减小部621被形成为内径在突出部622顶端的内部最小。此外，突出部622的外圆周面由趋向顶端直径缩小的锥面构成。另外，在本例中，排出口62顶端的开口直径为φ1mm，突出部622的突出高度为0.5mm。此外，直径减小部621与排出口62的轴线形成的内角的角度为30°，浇口板6的上表面与锥面形成的内角的角度为45°。

如图5所示，在浇口板6的下表面，当与铸型主体部410（图6）连结时，在与铸型主体部410所具有的送出机构部411对应的位置形成有作为送出机构部411与排出口62之间的流路的树脂流路63。如图3所示，该树脂流路63构成为包括大致呈圆筒形的凹部构成的流入部631、和分岐部632，上述分岐部632是将流入该流入部631的熔融树脂14向与邻接的2个磁铁插入孔13的开口部131对应形成的排出口62分岐的2条凹槽。

如图3和图4所示，在浇口板6的上表面设置的铁芯定位部64大致呈圆筒形状，并构成为通过插入层叠铁芯10所具有的旋转轴插入孔12来进行浇口板6上载置的层叠铁芯10的定位。在铁芯定位部64的外圆周面，在与层叠铁芯10的旋转轴插入孔12的内圆周面形成的凸部121对应的位置形成有定位凹槽部641。

如图3和图4所示，设置在浇口板6的下表面的装置定位部65由4个大致长方形的平板所构成，并被分别设置在与4个阶梯部414对应的位置，4个阶梯部414是沿与铸型主体部410中的浇口板6抵接的表面的轮廓而形成的。

在使浇口板6相对上升的状态下，浇口板6与铸型主体部410的连结向铸型主体部410的上方移动。而且，构成为通过使浇口板6相对下降使设置在浇口板6的下表面的装置定位部65与设置在铸型主体部410的上表面的阶梯部414嵌合来实施浇口板6与铸型主体部410的连结。相反的，通过使浇口板6相对上升解除装置定位部65与阶梯部414的嵌合来实施解除浇口板6与铸型主体部410的连结。

如图7所示，实施旋转轴安装工序5的装置配置有把持保持层叠铁芯10自动地将其安装于旋转轴15的自动安装铁芯机械臂、和保持使旋转轴15直立的状态的旋转轴保持夹具51。

接着，对本例中的电动机用转子的制造方法进行说明。

在层叠工序2中，通过将图2所示形状的铁芯片11由带状钢板连续地冲裁并多张层叠后铆接固定来形成层叠铁芯10。该层叠铁芯10在位于层叠工序2的末端部的输送始点被载置在浇口板6上。这时，在将被配置在浇口板6的上表面的铁芯定位部64收容在旋转轴插入孔12的内周的状态下载置层叠铁芯10，通过使设置在旋转轴插入孔12的内圆周面的凸部121与设置在铁芯定位部64的外表面的定位凹槽部641嵌合来进行层叠铁芯10的磁铁插入孔13与浇口板6的排出口62的对位。接着，载置有层叠铁芯10的浇口板6在输送轨上移动并被输送到磁铁插入工序3。另外，在到位于树脂填充工序4的末端部的输送终点为止的期间，层叠铁芯10以在浇口板6上载置的状态在输送轨上移动。

在如图1所示的磁铁插入工序3中，在上述自动插入磁铁装置将永磁铁16插入到层叠铁芯10的各磁铁插入孔13后，层叠铁芯10被移动到树脂填充工序4。

层叠铁芯10和浇口板6通过从树脂填充工序4中配置的隧道型的加热装置内穿过而被加热至150℃～200℃的加热温度的温度范围，并被输送到树脂填充装置40内。如图6所示，在树脂填充装置40内，载置了层叠铁芯10的浇口板6与铸型主体部410连结。

在将载置了层叠铁芯10的浇口板6配置在铸型主体部410上并完成了浇口板6与送出型的连结后，相对置铸型42下降赋予层叠铁芯10的上表面上压缩力。由此，以堆积的方式使依次配置的相对置铸型42、层叠铁芯10、浇口板6以及树脂送出铸型41中的各自抵接的表面紧贴在一起。

接着，通过使如图6所示的送出机构部411的柱塞413上升，将内筒部412中熔融的熔融树脂14向浇口板6的树脂流路63的流入部631送出。流入树脂流路63中的熔融树脂14经由分岐部632被送出到2个排出口62并被排出到层叠铁芯10的磁铁插入孔13。这时，柱塞413继续上升到磁铁插入孔13的内部被填满熔融树脂14。然后，在磁铁插入孔13的内部被填满熔融树脂14后柱塞413停止上升，但针对熔融树脂14继续赋予压力使之为保压状态。在将该保压状态维持规定时间的期间内熔融树脂14被加热并硬化。树脂硬化后，将柱塞413的位置返回到初期位置，树脂填充工序4中的作业结束。接着，层叠铁芯10从树脂填充工序4被输送到旋转轴安装工序5。

在配置于旋转轴安装工序5的始端部的输送终点，由自动安装铁芯机械臂将层叠铁芯10从浇口板6分离。这时，由于硬化的树脂在设置在排出口62上的直径减小部621中被分割，因此不会在排出口62产生飞边。

在旋转轴安装工序5中，将旋转轴15直立配置在旋转轴保持冶具51上，由自动安装铁芯机械臂将层叠铁芯10安装于旋转轴15。此时，层叠铁芯10在从树脂填充工序4中配置的树脂填充装置40移动到旋转轴保持冶具51上期间自然冷却到140℃～180℃的余热温度的温度范围。在该温度范围内，层叠铁芯10的旋转轴插入孔12的内径也被扩大处于比旋转轴15的外径大的状态。然后，通过冷却层叠铁芯10旋转轴插入孔12的内径缩小，层叠铁芯10与旋转轴15通过热嵌入而固定。

接着，对本例中的作用效果进行说明。

在本例中，具有利用由树脂填充工序4中加热层叠铁芯10所带来的余热将旋转轴15热嵌入到层叠铁芯10的旋转轴插入孔12的旋转轴安装工序5。因此，无需为了进行热嵌入在实施上述电动机用转子的制造方法的生产线配置加热层叠铁芯10的装置。而且，能够将原来需要分别在树脂填充工序4和旋转轴安装工序5的2个工序设置专用的加热工序的情况改为树脂填充工序4的1个工序来作为加热工序。由此，不仅能降低加热装置所需的设备费用，也能够实现缩短生产电动机用转子时的加热与冷却的时间和电力等能量的降低。因此，能够进一步提高使上述电动机用转子的生产效率并实行节能化。

此外，在将层叠铁芯10加热至上述的加热温度的温度范围的状态下进行树脂填充工序4，在利用树脂填充工序4的余热使层叠铁芯10处于上述的预热温度的温度范围的期间进行旋转轴安装工序5。因此，能够可靠地进行树脂填充工序4中的树脂填充作业和旋转轴安装工序5中的热嵌入作业。

这样，根据本例，能够提供一种能够提高生产效率并为节能化作出贡献的电动机用转子的制造方法。

此外，在本例中，在树脂填充工序40的排出口62的内圆周面具有沿熔融树脂14的排出方向逐渐缩小内径的直径减小部621，直径减小部621的最小直径部被配置在排出口62的顶端。因此，能够容易地将在排出口62的内侧残留的、硬化的树脂在直径减小部621进行分割，并能够抑制在层叠铁芯10的端面产生飞边。

此外，在浇口板6的上表面设置有从排出口62的周围突出的突出部622，在该突出部622的内部设置有直径减小部621。因此，在排出口62的内侧残留的树脂留在了层叠铁芯10侧，即使产生了一些飞边由于被容纳在比层叠铁芯的端面更内侧的范围内，因此不会产生由飞边引起的不良影响。

这样，能够可靠地防止飞边的产生，因此无需在电动机用转子的生产线设置飞边去除工序。由此，能够在紧随树脂填充工序4后的工序配置旋转轴安装工序5。因此，能够比较容易地实现利用树脂填充工序4的余热将层叠铁芯10与旋转轴15进行热嵌入的旋转轴安装工序5。

（比较例1）

在本例中，将实施例1所示的电动机用转子的制造方法作为实施例，将分别在树脂填充工序4和旋转轴安装工序5设置专用的加热装置的情况设为比较例，针对加热与冷却所需时间和消耗能量进行了比较。

在图8中，用实线A表示实施例的树脂填充工序4和旋转轴安装工序5中的层叠铁芯10的温度以及时间的变化。另外，图8是纵轴表示层叠铁芯10的温度，横轴表示时间的图表。此外，在图9中，用实线X表示比较例的树脂填充工序4中的层叠铁芯10的温度以及时间的变化，在图10中，用实线Y表示比较例的旋转轴安装工序5中的层叠铁芯10的温度以及时间的变化。

如图8所示，在实施例中，针对树脂填充工序4和旋转轴安装工序5的2个工序进行加热与冷却的次数为1次。因此，需要消耗加热时间A1与冷却时间A2。此外，在实施例中，需要消耗加热至树脂填充温度a的能量。另外，冷却时间A2是指从同图8中所示的A2’减去旋转轴安装工序5中的热嵌入的作业时间t后的时间。

另一方面，对比较例而言，分别在树脂填充工序4和旋转轴安装工序5进行加热与冷却。因此，如图9所示，在树脂填充工序4消耗加热时间X1与冷却时间X2，此外如图10所示，在旋转轴安装工序5消耗加热时间Y1与冷却时间Y2。此外，在比较例中，消耗加热至与实施例相同的树脂填充温度a的能量，此外消耗加热至热嵌入温度b的能量。此外，实施例中的加热时间A1与比较例中的树脂填充工序4的加热时间X1表示为大致相同的时间，实施例中的冷却时间A2与比较例中的树脂填充工序4的冷却时间X2表示为大致相同的时间。

因此，相对比较例，在实施例中，能够缩短旋转轴安装工序5中的加热时间Y1与冷却时间Y2并能够降低为了加热至热嵌入温度b所需的能量消耗。

Claims (2)

1.一种电动机用转子的制造方法，其特征在于，具有：

层叠多张形成为所需形状的铁芯片来形成层叠铁芯的层叠工序；

将磁铁插入到设置于所述层叠铁芯的磁铁插入孔的磁铁插入工序；

加热所述层叠铁芯并向所述磁铁插入孔填充磁铁固定用熔融树脂的树脂填充工序；以及

利用由该树脂填充工序中加热所述层叠铁芯所带来的余热将旋转轴热嵌入到所述层叠铁芯的旋转轴插入孔的旋转轴安装工序。

2.根据权利要求1所述的电动机用转子的制造方法，其特征在于，

在将层叠铁芯加热至150℃～200℃的温度范围的状态下进行所述树脂填充工序，在利用所述树脂填充工序的余热使所述层叠铁芯处于140℃～180℃的温度范围的期间进行所述旋转轴安装工序。

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