CN107408873A - 磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法和树脂填充装置 - Google Patents

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Abstract

一种磁铁埋入型铁芯，通过填充树脂将永磁铁高精度地固定在磁铁插入孔内，并且抑制在树脂填充后产生比层叠铁芯的轴向端面向外侧突出的毛刺。在磁铁埋入型铁芯(1)的树脂填充方法中，具有如下工序：固定工序，利用彼此对置地设置的第一模具(21)和第二模具(22)夹入层叠铁芯的轴向端部；和树脂注入工序，将树脂从设置于第一模具(21)或第二模具(22)的树脂注入部(47)注入到磁铁插入孔(3)中，在树脂注入工序中，树脂注入部(47)的前端部(47a)是越过被插入于磁铁插入孔(3)中的永磁铁(4)的轴向端面(4a)而被插入到磁铁插入孔(3)内的结构。

Description

磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法和树脂填充装置
技术领域
本发明涉及磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法和树脂填充装置，其中，利用树脂埋设永磁铁，所述永磁铁被插入于电机铁芯的磁铁插入孔中。
背景技术
以往，一种磁铁埋入型铁芯作为被用于汽车及电气化产品等的电机用铁芯而普及，该磁铁埋入型铁芯利用树脂埋设永磁铁，该永磁铁被容纳在磁铁插入孔中，所述磁铁插入孔形成于层叠铁芯。
在这种磁铁埋入型铁芯中，优选如下结构：可靠地固定永磁铁而不降低永磁铁的特性。因此，作为磁铁埋入型铁芯的制造方法，已知如下的方法：例如，在将永磁铁插入到磁铁插入孔中后，将软质磁性粉末与树脂的混合材料注射填充到磁铁插入孔中以将永磁铁的位置固定(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-182824号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述专利文献1所述的以往技术中，在利用树脂埋设永磁铁的工序中，用于注射填充软质磁性粉末与树脂的混合材料的浇口被配置在磁铁插入孔的轴向端部。
但是，在上述以往技术的结构中，存在这样的问题：在注入后的浇口位置处产生比层叠铁芯(电机铁芯)的轴向端面向外侧突出的毛刺(浇口上的树脂残余)。若对这样的毛刺置之不理，则有可能电机上的周边部件与毛刺干涉、或在装配电机时毛刺从电机铁芯脱落而对电机的动作产生不良影响，因此，有时需要在树脂填充后进行将毛刺除去的作业。
本发明正是鉴于这样的以往技术的课题而研究出的，其主要目的在于，提供磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法和树脂填充装置，其中，通过填充树脂将永磁铁高精度地固定在磁铁插入孔内，并且抑制在树脂填充后产生比层叠铁芯的轴向端面向外侧突出的毛刺。
用于解决课题的手段
在本发明的第一方面中，一种磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法利用树脂埋设永磁铁(4)，其中，该永磁铁插入于磁铁插入孔(3)中，该磁铁插入孔(3)设置于电机铁芯用的层叠铁芯，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法的特征在于，具有如下工序：固定工序，利用彼此对置地设置的第一模具(21)和第二模具(22)夹入所述层叠铁芯的轴向端部；和树脂注入工序，将所述树脂从设置于所述第一模具或所述第二模具的树脂注入部(47)注入到所述磁铁插入孔中，在所述树脂注入工序中，所述树脂注入部的前端部(47a)越过被插入于所述磁铁插入孔中的所述永磁铁的轴向端面(4a)而被插入到所述磁铁插入孔内。
在该第一方面的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法中，由于树脂注入部的前端部越过被插入于磁铁插入孔中的永磁铁的轴向端面而被插入到磁铁插入孔内，因此，能够抑制树脂从树脂注入部的前端部直接朝向永磁铁的轴向端面的流动，从而能够将永磁铁高精度地固定在磁铁插入孔内，并且能够抑制在树脂填充后产生比层叠铁芯的轴向端面向外侧突出的毛刺。
在本发明的第二方面中，根据上述第一方面，其特征在于，所述树脂注入部的前端部从所述第一模具或者所述第二模具突出设置，并且在所述树脂注入工序中与所述永磁铁的侧面(4d)抵接。
在该第二方面的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法中，由于利用树脂注入部的前端部限制在树脂填充时永磁铁在磁铁插入孔内的移动，因此，能够更高精度地将永磁铁固定在磁铁插入孔内。
在本发明的第三方面中，根据上述第一或第二方面，其特征在于，所述磁铁插入孔具有：磁铁容纳部(11)，其形成为在俯视观察时沿着所述永磁铁的外形；和扩张部(12)，其与该磁铁容纳部连通，在所述树脂注入工序中，所述树脂注入部的前端部的至少一部分被插入到所述扩张部中。
在该第三方面的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法中，由于树脂注入部的前端部是越过被插入于磁铁插入孔中的永磁铁的轴向端面而被插入到磁铁插入孔内的结构，并且能够缩小永磁铁的侧面(内周面)与磁铁插入孔的内表面(除了扩张部以外的内周面)之间的间隙，能够抑制永磁铁的磁特性的降低，并且能够将永磁铁高精度地固定在磁铁插入孔内。
在本发明的第四方面中，根据上述第一至第三方面中的任一方面，其特征在于，在所述树脂注入工序中，所述永磁铁的靠所述树脂注入部侧的轴向端面(4a)与层叠铁芯的在所述磁铁插入孔的周边的轴向端面(2b)位于同一平面上。
在该第四方面的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法中，能够更可靠地抑制树脂从树脂注入部的前端部直接朝向永磁铁的轴向端面的流动，能够将永磁铁更高精度地固定在磁铁插入孔内。
在本发明的第五方面中，一种磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置利用树脂埋设永磁铁(4)，该永磁铁(4)插入于磁铁插入孔(3)中，该磁铁插入孔(3)设置于电机铁芯用的层叠铁芯，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置的特征在于，该树脂填充装置具备：第一模具(21)和第二模具(22)，它们彼此对置地设置，以便以将所述层叠铁芯的轴向端部夹入的状态固定该层叠铁芯；和树脂注入部(47)，其设置于所述第一模具或所述第二模具，并将所述树脂注入到所述磁铁插入孔中，所述树脂注入部具有前端部(47a)，该前端部(47a)越过被插入于所述磁铁插入孔中的所述永磁铁的轴向端面(4a)而被插入到所述磁铁插入孔内。
发明效果
这样，根据本发明，能够通过填充树脂将永磁铁高精度地固定在磁铁插入孔内，并且抑制在树脂填充后产生比转子的轴向端面向外侧突出的毛刺。
附图说明
图1是实施方式的磁铁埋入型转子的俯视图。
图2是图1中的II-II剖视图。
图3是图1中的III-III剖视图。
图4是示出实施方式的磁铁埋入型转子的树脂填充装置的第一状态的剖视图。
图5是示出实施方式的磁铁埋入型转子的树脂填充装置的第二状态的剖视图。
图6是示出实施方式的树脂填充时的浇口部的配置的俯视图。
图7是示出实施方式的树脂填充时的浇口部周边的剖视图。
图8是示出实施方式的树脂填充后的浇口位置周边的剖视图。
图9是示出图6所示的树脂填充时的浇口部的配置的第一变形例的图。
图10是示出图6所示的树脂填充时的浇口部的配置的第二变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式的磁铁埋入型转子1的俯视图，图2和图3分别是图1中的II-II剖视图和III-III剖视图。
如图1所示，磁铁埋入型转子(磁铁埋入型铁芯)1是电机等的构成部件，具有：转子铁芯(电机铁芯)2，其由层叠铁芯构成；和永磁铁4，其分别被容纳在多个磁铁插入孔3中，所述多个磁铁插入孔被设置于该转子铁芯2。构成转子铁芯2的层叠铁芯是多块电磁钢板在通过公知的结合方法(密凿结合、粘接、激光焊接等)被彼此结合的状态下层叠而成的。俯视观察时，转子铁芯2呈大致圆环状，在开口于其中央的轴孔5中安装有未图示的轴。
各磁铁插入孔3具有彼此相同的形状，其被分别设置成沿轴向贯穿转子铁芯2。磁铁插入孔3具有：磁铁容纳部11，俯视观察时，其呈大致矩形；和浇口插入部(扩张部)12，其呈大致半圆形，与磁铁容纳部11的外周侧的一条边的中央部连接。在本实施方式中，示出了成对的磁铁插入孔3在转子铁芯2的周向上等间隔配置的示例，但不限于此，关于磁铁插入孔3的形状、数量和配置等，可进行各种变更。
永磁铁4呈大致长方体状，如图2和图3所示，永磁铁4在以规定的间隙被插入到磁铁插入孔3的磁铁容纳部11中的状态下通过被填充于磁铁插入孔3中的树脂6(这里是热塑性树脂)被固定。永磁铁4由在沿轴向串联的状态下被插入到一个磁铁插入孔3中的多个(这里是两个)磁铁13(例如铁素体类的烧结磁铁、钕磁铁等)构成，但不限于此，也可以使用单一的磁铁。在图2和图3中，永磁铁4的轴向长度被示为与磁铁插入孔3的轴向长度相同，但在实际应用时永磁铁4的轴向长度被设定成稍小于磁铁插入孔3的轴向长度。此外，在图2和图3中，磁铁容纳部11的内表面与永磁铁4的侧面之间的间隙被大于实际情况地示出。
图4和图5分别是示出磁铁埋入型转子1的树脂填充装置20的第一和第二状态的剖视图，图6是示出树脂填充时的浇口部的配置的俯视图，图7是示出树脂填充时的浇口部周边的剖视图，图8是示出树脂填充后的浇口位置周边的剖视图。
如图4和图5所示，树脂填充装置20是注射成型装置，其用于利用树脂埋设被容纳在磁铁插入孔3中的永磁铁4，所述磁铁插入孔3设置于转子铁芯2，该树脂填充装置20具备彼此上下对置地设置的上模(第一模具)21和下模(第二模具)22。这里，以位于上方的上模21为固定侧，以位于下方的下模22为可动侧，但不限于此，树脂填充装置20的配置(方向)及固定侧和可动侧的关系可变更。
上模21具有：上模主体部31，其形成有与转子铁芯2的上表面2a抵接的抵接面31a；和固定用块32，其从上模主体部31的形成有该抵接面31a的下部向下方突出。固定用块32具有可插入到转子铁芯2的轴孔5中的形状(这里是大致圆柱状)和尺寸(外径)。
下模22具有：下模主体部42，其形成有浇道部41，该浇道部41是用于引导来自未图示的注射成型机的喷射器的树脂的通路；和呈大致平板状的流道板44，其被安装于下模主体部42的上表面42a，与下模主体部42一起形成与浇道部41的下游端连接的流道部43。浇道部41以沿上下方向贯穿下模主体部42的方式延伸，从下模22的下方朝向上方引导树脂。
流道部43与浇道部41的下游端(这里是上端)连接，并具有多个(这里是8条)分支通路46，该多个分支通路46从转子铁芯2的中央侧朝向各磁铁插入孔3侧沿水平方向呈放射状延伸。这些分支通路46由设置于流道板44的下表面44a的槽和下模主体部42的覆盖该槽的上表面42a划定出。在各分支通路46的下游端(这里是外侧端)设置有浇口部(树脂注入部)47。
浇口部47形成为从流道部43的下游端朝向上方呈渐细状的通路，形成浇口部47的下游端的前端部47a在与磁铁插入孔3对置的位置处在流道板44的上表面44b开口。浇口部47的前端部47a设置成从流道板44的上表面44b(至少前端部47a处的浇口开口位置的周边部)突出。
在通过树脂填充装置20将树脂向转子铁芯2的磁铁插入孔3中填充时，如图4所示，在各磁铁插入孔3中容纳有永磁铁4的转子铁芯2被载置到流道板44的上表面44b上。此时，如图5和图7所示，浇口部47的前端部47a成为越过永磁铁4的端面4a(这里是下表面)而向上方插入到磁铁插入孔3的浇口插入部12中的状态。因此，在俯视观察(例如，参照图6)时，浇口部47的至少前端部47a被配置在不与永磁铁4的端面4a重叠的位置(即，越过端面4a而可插入到磁铁插入孔3中的位置)上。
这里，前端部47a向磁铁插入孔3内的插入深度可进行各种变更，但优选的是，至少作为其下限而确保0.1mm左右。在本实施方式中，由于永磁铁4的端面4a与转子铁芯2的下表面2b(流道板44的上表面44b)大致一致，因此，浇口部47的前端部47a从流道板44的上表面44b向上方突出至少0.1mm左右。此外，在永磁铁4的端面4a位于比磁铁插入孔3的端面(这里是转子铁芯2的下表面2b)靠内侧的结构中，前端部47a(上端)需要越过该永磁铁4的端面4a而插入到磁铁插入孔3的更内侧的位置，在该情况下，优选的是，作为以永磁铁4的端面4a为基准(零)的前端部47a(上端)的插入深度而确保至少0.1mm左右。
接着，通过使下模22从图4所示的状态上升，从而如图5所示地，以将转子铁芯2上下夹入到上模21与下模22之间的状态将转子铁芯2固定(固定工序)。此时，在上模21中，将固定用块32嵌入到转子铁芯2的轴孔5中，并且，上模主体部31的抵接面31a与转子铁芯2的上表面2a抵接。由此，转子铁芯2成为在上模主体部31的抵接面31a与流道板44的上表面44b之间被上下夹紧的状态。
然后，当使未图示的注射成型机工作以使通过加热而熔融的树脂按规定的压力流入到浇道部41中时，如图5中的箭头A所示地流入到浇道部41中的树脂如图5中的箭头B所示地在流道部43(分支通路46)中流动，并且经浇口部47而被注入到磁铁插入孔3中(树脂注入工序)。此时，由于浇口部47的前端部47a越过被插入于磁铁插入孔3中的永磁铁4的端面4a而被插入到磁铁插入孔3中，因此，能够抑制树脂从浇口部47的前端部47a直接朝向永磁铁4的端面4a的流动(即，对永磁铁4在磁铁插入孔3中发生倾斜有较大影响的树脂的流动)，并且能够抑制由树脂从永磁铁4的端面4a侧的流动(压力)导致的永磁铁4发生倾斜。
并且，借助于从浇口部47的前端部47a被注入到磁铁插入孔3中的树脂的压力，永磁铁4的位于浇口部47的相反侧的内侧的侧面4c被按压到磁铁插入孔3的位于浇口部47的相反侧的内侧的内表面3a侧，由此，能够将被固定在各磁铁插入孔3内的永磁铁4的位置分别高精度地确定。另外，在图2、图7等中示出了在永磁铁4的内侧的侧面4c与磁铁插入孔3的内侧的内表面3a之间存在树脂6的层的状态，但优选的是如图8所示地永磁铁4的侧面4c与磁铁插入孔3的内表面3a紧贴的状态。
当向磁铁插入孔3内的树脂的填充完毕后，磁铁插入孔3内的树脂6被冷却而固化。然后，下模22再次下降到图4所示的位置，树脂填充完毕的转子铁芯2(磁铁埋入型转子1)从树脂填充装置20中被取出。另外，在本实施方式中，流道板44被固定于下模主体42，树脂填充完毕的转子铁芯2以单体从树脂填充装置20中被取出。但是，不限于此，也可以是这样的结构：将流道板44设置成相对于下模主体42可拆装，将树脂填充完毕的转子铁芯2与流道板44一同从树脂填充装置20中取出。
在树脂填充装置20中，树脂填充时的浇口部47的前端部47a是越过被插入到磁铁插入孔3中的永磁铁4的端面4a而被插入到磁铁插入孔3中的结构，因此，在树脂填充后的磁铁埋入型转子1中，如图8所示，能够将浇口部47的树脂剩余51形成在比转子铁芯2的下表面2b靠内侧的位置，由此，能够抑制产生比转子铁芯2的下表面(轴向端面)2b向外侧突出的毛刺。
这样，根据上述树脂填充装置20和使用该树脂填充装置20的磁铁埋入型转子1的树脂填充方法，能够将永磁铁4高精度地固定在磁铁插入孔3内，并且能够抑制在树脂填充后产生比转子铁芯2的轴向端面向外侧突出的毛刺。
另外，在本实施方式中，树脂填充后的永磁铁4的端面4a、4b(下表面、上表面)的整个区域从磁铁插入孔3的上下的开口分别露出，但也可以是这样的结构：永磁铁4的端面4a、4b中的至少一方的整个区域或一部分区域被树脂6覆盖(即，永磁铁4的轴向长度小于磁铁插入孔3的轴向长度的结构)。
图9和图10分别是示出图6所示的树脂填充时的浇口部的配置的第一和第二变形例的图。
在上述示例中，是这样的结构：将浇口部47的前端部47a插入到磁铁插入孔3的浇口插入部12中，但也可以是这样的结构：例如，如图9所示，浇口部47的前端部47a的至少一部分被插入到磁铁容纳部11中。在该情况下，通过将浇口部47的前端部47a配置成与永磁铁4的外侧的侧面4d抵接，从而具有这样的优点：由于利用前端部47a限制在树脂填充时永磁铁4在磁铁插入孔3内的移动，因此，能够将永磁铁4更高精度地固定在磁铁插入孔3内。此外，根据情况，也可以是这样的结构：在图9中，省略浇口插入部12(即，磁铁插入孔3为矩形)，在磁铁插入孔3的内表面与永磁铁4的侧面之间插入浇口部47的前端部47a。
此外，在上述的示例中，示出了使用单一的浇口部47的结构，但也可以是这样的结构：例如，如图10所示，设置多个(两个以上)浇口部47。在该情况下，优选的是，成对(至少一对)的浇口部47的前端部47a在永磁铁4的一侧(这里是径向外侧)以永磁铁4(例如，通过其中心位置的假想线)为基准而被配置在对称位置(这里是周向上的对称位置)上。由此，能够利用从多个浇口部47向磁铁插入孔3中注入的树脂的压力抑制永磁铁4产生倾斜等，从而将永磁铁4更高精度地固定。
以上根据特定的实施方式对本发明进行了说明，但这些实施方式只是示例，本发明不限于这些实施方式。例如，在上述实施方式中，示出了采用注射成型的示例，但不限于此，本发明还可以使用其它成型方法(例如，传递成型等)。此外，向转子铁芯的磁铁插入孔中的树脂的填充不限于从下模进行注入的结构，也可以是从上模进行注入的结构。此外，浇口部不限于被配置于永磁铁的径向外侧的情况，也可以配置在径向内侧、或根据情况而配置在周向上的一侧或者呈矩形的磁铁插入孔的角部。此外，固定永磁铁的树脂不限于热塑性树脂，也可以使用热固化性树脂、二液固化性树脂(例如，二液环氧树脂)、湿气固化性树脂等其它公知的树脂。此外，本发明不限于转子铁芯，也可以应用于定子铁芯。另外，上述实施方式所示的本发明的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法和树脂填充装置的各构成要素未必全都是必需的，在至少不脱离本发明范围的情况下可适当地取舍选择。
标号说明
1 磁铁埋入型转子(磁铁埋入型铁芯)
2 转子铁芯(层叠铁芯)
2b 下表面
3 磁铁插入孔
4 永磁铁
4a 端面
4b 侧面
5 轴孔
6 树脂
11 磁铁容纳部
12 浇口插入部(扩张部)
13 磁铁
20 树脂填充装置
21 上模(第一模具)
22 下模(第二模具)
31 上模主体部
32 固定用块
41 浇道部
42 下模主体部
43 流道部
44 流道板
46 分支通路
47 浇口部(树脂注入部)
47a 前端部

Claims (5)

1.一种磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法利用树脂埋设永磁铁，其中，该永磁铁插入于磁铁插入孔中，该磁铁插入孔设置于电机铁芯用的层叠铁芯，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法的特征在于，
该磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法具有如下工序：
固定工序，利用彼此对置地设置的第一模具和第二模具夹入所述层叠铁芯的轴向端部；和
树脂注入工序，将所述树脂从设置于所述第一模具或所述第二模具的树脂注入部注入到所述磁铁插入孔中，
在所述树脂注入工序中，所述树脂注入部的前端部越过被插入于所述磁铁插入孔中的所述永磁铁的轴向端面而被插入到所述磁铁插入孔内。
2.根据权利要求1所述的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法，其特征在于，
所述树脂注入部的前端部从所述第一模具或者所述第二模具突出设置，并且在所述树脂注入工序中与所述永磁铁的侧面抵接。
3.根据权利要求1或2所述的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法，其特征在于，
所述磁铁插入孔具有：磁铁容纳部，其形成为在俯视观察时沿着所述永磁铁的外形；和扩张部，其与该磁铁容纳部连通，
在所述树脂注入工序中，所述树脂注入部的前端部的至少一部分被插入到所述扩张部中。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的磁铁埋入型铁芯的树脂填充方法，其特征在于，
在所述树脂注入工序中，所述永磁铁的靠所述树脂注入部侧的轴向端面与层叠铁芯的在所述磁铁插入孔的周边的轴向端面位于同一平面上。
5.一种磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置利用树脂埋设永磁铁，该永磁铁插入于磁铁插入孔中，该磁铁插入孔设置于电机铁芯用的层叠铁芯，所述磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置的特征在于，
该磁铁埋入型铁芯的树脂填充装置具备：
第一模具和第二模具，它们彼此对置地设置，以便以将所述层叠铁芯的轴向端部夹入的状态固定该层叠铁芯；和
树脂注入部，其设置于所述第一模具或所述第二模具，并将所述树脂注入到所述磁铁插入孔中，
所述树脂注入部具有前端部，该前端部越过被插入于所述磁铁插入孔中的所述永磁铁的轴向端面而被插入到所述磁铁插入孔内。
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