CN105391253A - 层叠铁芯的制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

一种层叠铁芯的制造方法，包括：将树脂从多个活塞朝着从由多个电磁钢板形成的层叠体的上表面向下表面延伸的多个通孔挤出，以利用树脂填充多个通孔。多个活塞互相独立，并且控制每个活塞的树脂的挤出量。

Description

层叠铁芯的制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及层叠铁芯的制造方法和制造装置。

背景技术

层叠铁芯是通过将堆叠多个的电磁钢板一体化而形成的电机磁芯的部件。电机磁芯包括由层叠铁芯制成的转子和定子。通过将线圈缠绕在定子上的步骤、将轴装接于转子的步骤等完成电机。将采用层叠铁芯的电机用作冰箱、空调、硬盘驱动器、电动工具等的驱动源，并且在近年来还用作混合动力汽车的驱动源。

通常地，构成转子的层叠铁芯具有用于收纳磁体(永磁体)的多个通孔。如在作为专利文献1的JP-A-2007-215301中描述地，在将一个以上的磁体插入到各个通孔内之后，将树脂注入通孔内，并且利用树脂密封通孔的内表面与磁体的外表面之间的间隙。使用包括上模和下模的树脂密封装置将树脂注入到通孔内(参见作为专利文献1的JP-A-2007-215301的图9和作为专利文献2的JP-A-2006-204068的图1)。

专利文献1：JP-A-2007-215301

专利文献2：JP-A-2006-204068

发明内容

根据发明人的评析，在利用树脂填充层叠体的通孔的步骤中可能发生树脂的填充不足，并且，就这一点而言，树脂密封装置仍具有改善的余地。发明人推断树脂的填充不足的一个原因是通孔与收纳在该通孔中的磁体的尺寸误差。例如，当通孔的实际尺寸比设计尺寸大，而收纳在该通孔中的磁体的实际尺寸比设计尺寸小时，通孔的内表面与磁体的外表面之间的间隙的容积比设计值大，并且需要比设计值大的量的树脂以利用树脂填充该间隙。

如JP-A-2006-204068的图1所示，树脂密封装置包括用于分别朝着多个通孔挤出树脂的多个活塞和用于共同收纳这些活塞的一个驱动单元。在该树脂密封装置中，推断即使当在填充各个通孔的树脂的量(上述的间隙的容积)有差异时，不能充分地处理该差异，并且这引起树脂的填充不足。

本发明的一个以上实施例的不受限制的目的是提供层叠铁芯的制造方法和制造装置，该制造方法和制造装置能够更确实地防止在利用树脂填充形成在电磁钢板的层叠体中的通孔的步骤中的树脂的填充不足。

根据本发明的方面的层叠铁芯的制造方法包括：从多个活塞朝着从由多个电磁钢板形成的层叠体的上表面延伸至下表面的多个通孔挤出树脂，以利用树脂填充多个通孔。并且多个活塞互相独立，并且对每个活塞控制树脂的挤出量。

根据上述制造方法，通过分别独立地控制各个活塞的树脂的挤出量，能够更确实地防止发生树脂的填充不足。此外，为了确实地防止发生树脂的填充不足，该制造方法可以还包括监控每个活塞的挤出力。

通过该制造方法制造的层叠铁芯可以是转子或定子。并且，可以通过该制造方法同时制造转子和定子。即，可以在一道工序中利用树脂填充形成在转子的层叠体中的多个通孔和形成在定子的层叠体中的多个通孔。

根据本发明的方面的层叠铁芯的制造装置利用树脂填充从由多个电磁钢板形成的层叠体的上表面向下表面延伸的多个通孔，并且该装置包括：多个圆筒，其存储用以填充所述多个通孔树脂，并且当将所述层叠体安装在该装置上时，其适于与所述多个通孔连通；和多个活塞，其插入到所述多个圆筒内，并且将所述多个圆筒中的树脂分别挤出到所述多个通孔，并且所述多个活塞互相独立，并且对每个活塞控制树脂的挤出量。

根据上述制造装置，通过分别独立地控制各个活塞的树脂的挤出量，能够更确实地防止发生树脂的填充不足。此外，为了确实地防止树脂的填充不足，该制造装置可以还包括检测多个活塞的挤出力的多个传感器(例如，测力传感器)。

该装置可以还包括：多个驱动杆，其驱动所述多个活塞；和电机，其使所述多个驱动杆前进和后退，在该装置中，所述多个驱动杆中的每个驱动杆都包括抵靠在相应的活塞的近端上的倾斜面，并且当所述电机使所述驱动杆前进时，经由所述倾斜面将所述相应的活塞推入到圆筒内。为了控制填充多个通孔的树脂的量、同时抑制装置的大型化，可选择地，所述多个驱动杆中的每个驱动杆都在与所述相应的活塞大致垂直的方向上延伸，并且，所述多个驱动杆在平面图中放射状地布置。

该装置可以还包括适于安装转子的层叠体和定子的层叠体二者的上模和下模。通过采用这样的构造，能够在一次加工中利用树脂填充形成在转子的层叠体中的多个通孔和形成在定子的层叠体中的多个通孔。

根据本发明的方面，在利用树脂填充形成在电磁钢板的层叠体中的通孔时，能够更确实地防止发生树脂的填充不足。

附图说明

在附图中：

图1A是示出由层叠铁芯制成的转子的透视图；

图1B是示出由层叠铁芯制成的定子的透视图；

图2A是图1A所示的转子的纵向截面图；

图2B是示出由图2A中的圆IIB圈出的转子的通孔内的示意性放大截面图；

图3是示出根据本发明的制造装置的实施例的示意性截面图；

图4是示意性地示出在开始注入树脂的工作之前的通孔的上侧开口附近的透视图；

图5是示意性地示出将转子的层叠体和定子的层叠体二者设定在图3所示的制造装置中的状态的透视图；

图6是示意性地示出图5所示的制造装置的上表面的构造的平面图；

图7是活塞的驱动单元的示意图；

图8是示意性地示出在完成注入树脂的工作之后的通孔的上侧开口附近的透视图；

图9A是示出通过虚设(dummy)填缝部结合定子的层叠体的透视图；

图9B是示出由通过切割虚设填缝部的步骤和将树脂材料插入到通孔内的步骤制造的层叠铁芯制成的定子的透视图；以及

图10是示出包括进行阶部加工的运输托盘的制造装置的一部分的示意性放大截面图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，在相同的元件或具有相同功能的元件中使用相同的参考标号，并且省略重复描述。这里，基于将树脂注入通孔内时的层叠体的方向来表示构造的位置。例如，将在注入树脂时面向上的层叠体的表面表示为“上表面”，并且将位于该上表面中的通孔的开口表示为“上侧开口”。

<构成转子的层叠铁芯>

图1A是构成转子的层叠铁芯R的透视图。层叠铁芯R具有大致筒状，并且位于中心的开口Ra设置成收纳并且安装轴(未示出)。构成开口Ra的内周面Rb设置有凸状键Rc。

将参考图2A和2B描述图1A所示的层叠铁芯(转子)R。如图2A所示，层叠铁芯R包括：层叠体10，其由多个电磁钢板1制成；多个通孔5，其从层叠体10的上表面10a延伸至下表面10b；磁体7，其收纳在各个通孔5中；和树脂9，利用其密封各个通孔5的内表面5a与磁体7的外表面7a之间的间隙。

层叠体10具有总共十六个通孔5(参见图1A)。两个相邻的通孔5成对，并且八对通孔5沿着层叠体10的外周10c均匀地隔开。如下所述，将树脂通过一个圆筒41(参见图4和8，并且还可以将该圆筒称为罐)注入到两个成对的通孔5内。将由用于填充的热固性树脂制成的小块P(参见图4，并且可以将该小块称为小块)收容在圆筒41中。另外，通孔5的总数不限于十六，并且能够根据例如要求的性能或电机的用途来决定。并且，能够根据例如要求的性能或电机的用途来决定通孔5的形状和位置。

两个磁体7收纳在各个通孔5中，并且磁体7竖直布置。磁体7是永磁体，并且例如，能够使用钕磁体等的烧结磁体。另外，插入到各个通孔5内的磁体7的数量可以是一个或三个以上。能够根据例如要求的性能或电机的用途来决定磁体7的种类，并且代替烧结磁体，可以使用例如粘接磁体。

树脂9由热固性树脂的硬化物制成。热固性树脂的具体实例包括含有添加剂、硬化引发剂和环氧树脂的树脂组合物。添加剂包括填料、阻燃剂、应力降低剂等。作为填料，例如，可以使用通过压碎热固性树脂的硬化物而得到的颗粒物。通过将树脂9注入到通孔5内而将磁体7固定于通孔5内。树脂9还进行将竖直相邻的电磁钢板1互相粘合的功能。通过使用树脂9将电磁钢板1互相粘合，能够消除传统的用于将电磁钢板1互相粘合的填缝的需要。

<构成定子的层叠铁芯>

图1B是构成定子的层叠铁芯S的透视图。层叠铁芯S具有大致筒状，并且位于中心的开口Sa形成为布置层叠铁芯(转子)R。层叠铁芯S的内周面Sb形成有在厚度方向上延伸的多个槽Sc。将线圈缠绕在由槽Sc形成的凸部Sd上。

除了各个电磁钢板1的形状不同，并且包括了用于将竖直相邻的电磁钢板1互相结合的八个通孔25而不是收纳磁体7的八对通孔5之外，图1B所示的层叠铁芯(定子)S具有与上述的层叠铁芯R的构造相似的构造。各个通孔25从层叠体20的上表面20a延伸至下表面20b，并且填充有树脂9。另外，通孔25的总数不限于八，并且能够根据例如要求的性能或电机的用途来决定。并且，能够根据例如要求的性能或电机的用途来决定通孔25的形状和位置。

<层叠铁芯的制造装置>

将参考图3至8描述层叠铁芯的制造装置100。制造装置100具有下面的特征。

(特征1)：其构造成使得多个活塞42互相独立，并且对每个活塞42控制树脂的挤出量。

(特征2)：能够在一道工序中利用树脂填充形成在转子的层叠体10中的通孔5和形成在定子的层叠体20中的通孔25。

如图3、5和6所示，制造装置100包括总共十六个互相独立的活塞42、总共十六个用于独立地驱动这些活塞42的驱动杆43、用于使驱动杆43独立地前进和后退的电机45、以及储存由用于填充的热固性树脂制成的小块P的多个圆筒41。

图3提取并且图示出制造装置100的构造的一部分，并且是示意性地示出将层叠体10和层叠体20二者安装在下模30与上模40之间的状态的纵向截面图。图3所示的制造装置100包括：运输托盘T，层叠体10和层叠体20安装在该运输托盘T中；下模30，其具有运输托盘T的放置面30a；和上模40，其布置在层叠体10和层叠体20的上方，并且具有总共十六个圆筒41。

运输托盘T包括：轴部Ta，其插入到转子的层叠体10的开口Ra内；和底板Tb，其用于固定轴部Ta的下端，并且抵接在层叠体10的下表面10b和层叠体20的下表面20b上。层叠体10布置在轴部Ta的外侧，并且层叠体20布置在层叠体10的外侧。通过采用能够装接于下模30和从下模30脱离的运输托盘T，能够与制造装置100的安装场所不同的位置中在运输托盘T上准备层叠体10和层叠体20，并且然后，能够将层叠体10和层叠体20以及运输托盘T一起安装在制造装置100中。在运输托盘T上准备层叠体10的阶段，可以进行将磁体7放在各个通孔5中的工作。

下模30具有保持运输托盘T并且将热从下侧施加到层叠体10、20的功能，并且内置加热器(未示出)。下模30形成在上下移动板32上，并且随着上下移动板32的移动而在竖直方向上移动。上下移动板32构造成通过形成在下固定板35上的下模上下移动机构37而上下移动。

上模40具有从上侧向层叠体10、20施加热的功能，并且内置加热器(未示出)。上模40具有储存由用于填充的热固性树脂制成的小块P的功能，并且具有总共十六个如上所述地储存小块P的圆筒41。上模40的下表面形成有凹部40a，该凹部40a构成了从圆筒41的下部到通孔5、25的流动路径Q的一部分，并且上模40的下表面抵接在层叠体10、20的上表面10a、20a上，从而构成流动路径Q(参见图4)。该流动路径Q也称为流道。

通过下模30的向上移动，上模40随着层叠体10、20的向上移动而向上移动。上模40的上侧设置有用于制约上模40的向上移动的固定架台51(参见图3)。固定架台51具有总共十六个通孔51a，活塞42插入到通孔51a内。在上模40尚未向上移动的状态下，在上模40的上表面40b与固定架台51的下表面51b之间形成空间，并且利用该空间，完成将小块P放在圆筒41中的工作。固定架台51固定于上固定板55。上固定板55具有总共十六个通孔55a，活塞42插入到通孔55a内(参见图7)。上固定板55通过在竖直方向上延伸的引导柱60而接合于下固定板35。引导柱60进行引导上述上下移动板32的上下移动的功能。

活塞42通过通孔55a和通孔51a从上固定板55的上侧延伸至下模40的圆筒41(参见图4)。活塞42构造成分别将储存在汽缸41中的小块P的熔融体挤出到层叠体10、20的通孔5、25。如图5和6所示，制造装置100包括用于将树脂分别注入到层叠体10的八对通孔5内的八个活塞42和用于将树脂分别注入到层叠体20的八个通孔25内的八个活塞42。这些活塞42分别布置在对应于层叠体10的两对通孔5的位置和对应于层叠体20的通孔25的位置。如图7所示，每个活塞42都设置有用于检测挤出力的测力传感器(传感器)46。

设置驱动杆43以向下推动活塞42。通过电机45而使驱动杆43前进(在图7的箭头A的方向上)和后退。如图7所示，驱动杆43具有抵靠在活塞42的近端42a上的R面(倾斜面)43a，并且构造成当电机45使驱动杆43前进时，通过面向下的该R面43a向下推动活塞42。一个驱动杆43装备有一个电机45，并且独立地控制各个电机45，从而独立地控制各个活塞42的推动量。作为电机45，能够使用伺服电机、步进电机等。另外，在图7所示的实例中，由电机45向下推动的活塞42通过螺旋弹簧47的推斥力而返回到向上位置。上固定板55形成有用于收纳螺旋弹簧47的凹部55b。并且，活塞42的中间设置有构成螺旋弹簧47的弹簧座的凸缘部42b。

如图5和6所示，各个驱动杆43在与活塞42大致垂直的方向(大致水平方向)上延伸，并且在平面图中，多个驱动杆43放射状地布置。即，各个驱动杆43从活塞42的位置朝着外侧(在层叠体10、20的径向上)延伸。通过采用这样的构造，能够控制每个活塞42的树脂的挤出量，同时抑制制造装置100的大型化。能够通过使多个驱动杆43在径向上从中心侧放射状地延伸而充分地得到布置多个电机45的空间。如图6所示，用于将树脂注入到通孔5内的驱动杆43和用于将树脂注入到通孔25内的驱动杆43在周向上交替地布置。另外，水平面与活塞42的延伸方向之间的角度可以是大约0到10°。

<层叠铁芯的制造方法>

将描述构成转子和定子的层叠铁芯R、S的制造方法。通过下面的步骤制造层叠铁芯R、S。

(A)分别准备由多个电磁钢板1制成的层叠体10、20的步骤。

(B)将磁体7插入到层叠体10的各个通孔5内的步骤。

(C)在以上步骤(B)之后将热固性树脂注入到通孔5、25内的步骤，控制各个活塞42的热固性树脂的挤出量的步骤。

(D)利用热使在以上步骤(C)中注入到通孔5、25内的热固性树脂硬化的步骤。

首先，准备由多个电磁钢板1制成的层叠体10、20(步骤(A))。如上所述，层叠体10具有从上表面10a延伸至下表面10b并且收纳磁体7的多个通孔5。在填充树脂之前，将磁体7插入到通孔5内(步骤(B))。另一方面，层叠体20具有从上表面20a延伸至下表面20b的多个通孔25，并且该多个通孔25利用树脂9将竖直相邻的电磁钢板1互相结合。

接着，在一道工序中使用适于安装两个层叠体10、20的、包括下模30和上模40的制造装置100(参见图3)来完成将树脂注入到通孔5、25内的工作。在该工序中，控制每个活塞42的热固性树脂的挤出量。通过分别独立地控制各个活塞42的树脂的挤出量，能够更确实地防止发生树脂的填充不足。为了更确实地防止发生树脂的填充不足，可以在注入树脂的同时利用测力传感器46监控各个活塞42的挤出力。

为了进行步骤(C)，如图4所示，将小块P放在上模40的圆筒41中，并且然后，将活塞42安装在圆筒41中。通过使用内置于上模40的加热器(未示出)加热小块P而使小块P熔融。在使小块P在圆筒41内熔融之后，在热硬化完全进行之前将活塞42向下推动，并从而，将热固性树脂通过流动路径Q注入到通孔5内(步骤(C))。从提高生产率的角度来看，根据通孔5的尺寸，优选地，注入热固性树脂的工作的时间是大约15至30秒。在这里描述了将树脂注入到通孔5内，但是除了将树脂从一个圆筒41注入到一个通孔25而不是将树脂从一个圆筒41注入到一对通孔5内之外，仅需要与将树脂注入到通孔5内相似地进行将树脂5注入到通孔25内。

通过使用制造装置100中所包含的加热器(未示出)将热施加到层叠体10、20而进行注入到通孔5、25内的热固性树脂的热硬化(步骤(D))。根据热固性树脂的种类，步骤(D)中的热固性树脂的加热温度优选地是大约150至180℃。从提高生产率的角度来看，优选地，步骤(D)中的工作的时间是大约40至60秒。

图8是示意性地示出在完成注入树脂的工作之后的通孔5的上侧开口5b附近的透视图。如图8所示，并没有填在通孔5中并且残留在流动路径Q和圆筒41的下部中的热固性树脂的硬化物(剩余树脂片22)粘合到层叠铁芯R的上表面。在去除所有的剩余树脂片22之后，通过上表面Rd的最终处理等而完成了构成转子的层叠铁芯R。并且，也通过相似的最终处理等完成层叠铁芯S。

根据上述实施例，能够通过在步骤(C)中分别独立地控制各个活塞42的树脂的挤出量而更确实地防止发生树脂的填充不足。并且，根据上述实施例，例如，当预先掌握填充通孔5、25的树脂的量时，能够选择具有适合树脂的量的尺寸的小块P，以减少剩余树脂片22的产生量。

上面已经描述了本发明的实施例。但是本发明不限于上述实施例。例如，上述实施例图示出构造成将热固性树脂从上模40侧注入到通孔5、25内的制造装置100，但是可以使用构造成将热固性树脂从下模30侧注入通孔5、25内的制造装置。可选择地，可以使用构造成将热固性树脂从上模40侧注入到通孔5内并且将热固性树脂从下模30侧注入到通孔25内的制造装置。相反地，可以使用构造成将热固性树脂从上模40侧注入到通孔25内并且将热固性树脂从下模30侧注入到通孔5内的制造装置。

上述实施例图示出使用其中层叠的电磁钢板1不互相结合的层叠体(所谓的活芯)，但是可以采用通过填缝将电磁钢板1互相结合的层叠体10、20。

上述实施例图示出利用所谓的活芯制造转子和定子的方法和装置，但是从提高活芯的处理性的角度出发，可以通过虚设填缝部将电磁钢板1临时结合。图9A是示出具有四个虚设填缝部82的定子的层叠体80的透视图。直到利用树脂9将电磁钢板1互相固定为止，利用存在于层叠体80的环状部外侧的虚设填缝部82来维持形状。图9B是示出通过切割虚设填缝部82的步骤和将树脂材料插入到通孔内的步骤而制造的层叠铁芯(定子)S的透视图。构成层叠铁芯S的多个电磁钢板1通过插入到通孔85内的树脂9而不是通过填缝来结合。在制造层叠铁芯(转子)R(未示出)时，可以采用虚设填缝部。

上述实施例图示出了使用能够安装转子的层叠体10和定子的层叠体20二者的、包括下模30和上模40的制造装置100，在一个步骤中利用树脂填充层叠体10的通孔5和层叠体20的通孔25的方法，但是可以利用独立装置或利用相同装置在两个步骤中利用树脂分别填充通孔。

上述实施例图示出构造成通过层叠相同数量的电磁钢板1而使得转子的层叠体10和定子的层叠体20具有相同厚度的情况，但是当层叠体10、20分别具有不同厚度时，可以通过在运输托盘T中进行阶部加工而将层叠体10、20的上表面10a、20a的高度对齐。例如，如图10所示，当层叠体10的厚度比层叠体20的厚度厚时，能够通过进行用于使运输托盘T的底板Tb上的层叠体10的放置区域凹进的阶部加工D，而使层叠体10、20的上表面10a、20a的高度对齐。因此，能够确实地将树脂注入到层叠体10、20内，而不在上模40与对置的层叠体10、20的上表面10a、20a之间制造间隙。当层叠体20的厚度比层叠体10的厚度厚时，以与以上相反的方式，能够进行使底板Tb上的层叠体20的放置区域凹进的阶部加工。并且，当从下模30侧注入树脂时，能够在底板Tb保持平面的情况下在上模40中进行阶部加工。

Claims (10)

1.一种层叠铁芯的制造方法，该方法包括：

将树脂从多个活塞朝着多个通孔挤出，从而利用树脂填充所述多个通孔，所述多个通孔从由多个电磁钢板形成的层叠体的上表面延伸至下表面，其中

所述多个活塞互相独立，并且对每个活塞控制所述树脂的挤出量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括监控每个活塞的挤出力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述层叠铁芯是转子。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述层叠铁芯是定子。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在一道加工中利用所述树脂填充形成在转子的层叠体中的所述多个通孔和形成在定子的层叠体中的所述多个通孔。

6.一种通过利用树脂填充多个通孔而制造层叠铁芯的装置，所述多个通孔从由多个电磁钢板形成的层叠体的上表面延伸至下表面，该装置包括：

多个圆筒，该多个圆筒存储用以填充所述多个通孔的树脂，并且当将所述层叠体安装在该装置上时，该多个圆筒适于与所述多个通孔连通；和

多个活塞，该多个活塞插入到所述多个圆筒内，并且将所述多个圆筒中的树脂分别挤出到所述多个通孔，其中

所述多个活塞互相独立，并且对每个活塞控制所述树脂的挤出量。

7.根据权利要求6所述的装置，还包括多个传感器，该多个传感器检测所述多个活塞的挤出力。

8.根据权利要求6或7所述的装置，还包括：

多个驱动杆，该多个驱动杆驱动所述多个活塞；和

电机，该电机使所述多个驱动杆前进和后退，其中

所述多个驱动杆中的每个驱动杆都包括抵靠在相应的活塞的近端上的倾斜面，并且

当所述电机使所述驱动杆前进时，经由所述倾斜面将所述相应的活塞推入到圆筒内。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述多个驱动杆中的每个驱动杆都在与所述相应的活塞大致垂直的方向上延伸，并且

所述多个驱动杆在平面图中放射状地布置。

10.根据权利要求6或7所述的装置，还包括适于安装转子的层叠体和定子的层叠体二者的上模和下模。