CN108233649A - 制造层叠铁芯的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造层叠铁芯的方法，包括：预热层叠了多个铁芯片并且包括树脂填充孔的层叠体；在预热层叠体之后测量层叠体的温度；判定测量的温度是否处于预定范围内；在判定温度处于预定范围内的情况下将层叠体输送到成型装置内；并且在成型装置中利用树脂材料填充层叠体的树脂填充孔。

Description

制造层叠铁芯的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种制造层叠铁芯的方法和一种制造层叠铁芯的装置。
背景技术
称为专利文献1的JP-A-2013-59185公开了通过层叠多个铁芯片而形成的转子层叠铁芯的制造方法。在专利文献1的制造方法中，将磁体插入到层叠体的多个磁体插入孔内，并且将层叠体预热，然后，利用树脂材料填充磁体插入孔，并且定位和固定磁体。从而，通过在利用树脂材料填充磁体插入孔之前预热层叠体，能够在适于利用树脂材料填充的温度环境下利用树脂材料填充层叠体。
专利文献1：JP-A-2013-59185
发明内容
这里，即使当层叠体在利用树脂材料填充之前被预热时，也存在预热之后的层叠体的温度由于特定因素而没有达到适于填充树脂材料的温度的情况。例如，当层叠体的温度变得过低时，存在这样的担忧：在利用树脂材料填充时，树脂材料迅速凝固并且层叠体无法填充有足够量的树脂材料。并且，当层叠体的温度变得过高时，存在这样的担忧：在利用树脂材料填充时，树脂材料的凝固变得缓慢，并且由于过量地填充树脂材料而产生毛刺。从而，存在这样的情况：即使在填充树脂材料之前预热了层叠体，也不能适当地利用树脂材料填充层叠体。
因此，本公开涉及一种制造适当地填充树脂材料的层叠铁芯的方法和装置。
根据本公开的一个方面的用于制造层叠铁芯的方法包括：预热层叠体，在所述层叠体中层叠了多个铁芯片，并且所述层叠体包括树脂填充孔；在预热所述层叠体之后测量所述层叠体的温度；判定测量的温度是否处于预定范围内；在判定所述温度处于所述预定范围内的情况下将所述层叠体输送到成型装置内；以及在所述成型装置中利用树脂材料填充所述层叠体的树脂填充孔。
根据本公开的另一个方面的用于制造层叠铁芯的装置包括：预热装置，该预热装置预热层叠体，所述层叠体中层叠了多个铁芯片。并且所述层叠体包括树脂填充孔；温度传感器，该温度传感器测量所述层叠体的温度；成型装置，该成型装置利用树脂材料填充所述层叠体的树脂填充孔；搬运装置，该搬运装置将从所述预热装置排出的层叠体搬运到所述成型装置；和控制器，该控制器进行：控制所述预热装置以预热所述层叠体；控制所述温度传感器以在预热所述层叠体之后测量所述层叠体的温度；判定测量的温度是否处于预定范围内；控制所述搬运装置，以当判定所述温度处于所述预定范围内时将所述层叠体搬运到所述成型装置；并且控制所述成型装置以利用所述树脂材料填充所述树脂填充孔。
根据本公开的用于制造层叠铁芯的方法和装置能够制造适当地填充有树脂材料的层叠铁芯。
附图说明
在附图中：
图1是示出转子层叠铁芯的一个实例的立体图；
图2是沿着图1的线II-II截取的截面图；
图3是示出用于制造转子层叠铁芯的装置的一个实例的示意图；和
图4是描述用于制造转子层叠铁芯的方法的一个实例的流程图。
参考标记列表
下面列出在描述本公开的实施例时使用的构成元件的参考标号/标记。
1 转子层叠铁芯(层叠铁芯)
10 层叠体
10b 磁体插入孔(树脂填充孔)
12 永磁体
14 树脂材料(树脂材料)
30 冲裁部件(铁芯片)
100 制造装置
101 预热装置
102 成型装置
103 搬运机(搬运装置)
104 温度传感器
105 控制器(控制部)
具体实施方式
下面描述的根据本公开的实施例是用于描述本发明的示例性说明。从而，本发明不应该限于下面的内容。在下面的描述中，利用相同的参考标号表示相同的元件或具有相同功能的元件，并且因此省略重复描述。
[转子层叠铁芯的构造]
首先，将参考图1和2描述转子层叠铁芯1的构造。转子层叠铁芯1是转子的一部分。转子与定子结合，从而构成电动机。转子层叠铁芯1包括层叠体10、多个永磁体12和多个树脂材料14，如图1所示。
在层叠体10中，层叠了多个块本体B(铁芯部件)。在图1和2所示的实例中，在层叠体10中，六个块本体B1至B6以这些块本体B1至B6的顺序从上侧向下侧层叠。在块本体B的层叠方向(在下文中简称为“层叠方向”)上相邻的块本体B通过例如焊接(未示出)互相结合和一体化。
如图2所示，块本体B是通过堆叠多个冲裁部件30而形成的层叠体。在层叠方向上相邻的冲裁部件30通过压合部16而彼此连锁。在层叠方向上相邻的块本体B不通过压合部16而彼此连锁。具体地，如图2所示，压合部16具有在形成除了块本体B的最下层之外的层的冲裁部件30中所形成的压嵌部(caulkings)16a和在形成块本体B的最下层的冲裁部件30中所形成的通孔16b。压嵌部16a由形成在冲裁部件30的正面侧的凹部和形成在冲裁部件30的后面侧的凸部形成。一个冲裁部件30的压嵌部16a的凹部结合到与该一个冲裁部件30的正面侧相邻的另一个冲裁部件30的压嵌部16a的凸部。一个冲裁部件30的压嵌部16a的凸部结合于与该一个冲裁部件30的背面侧相邻的另一个冲裁部件30的压嵌部16a的凹部。与转子层叠铁芯1的最下层相邻的冲裁部件30的压嵌部16a的凸部结合到通孔16b。在连续地制造块本体B的情况下，通孔16b具有防止在已经制造的块本体B的下一个所制造的块本体B被压嵌部16a连锁的功能。
如图1所示，层叠体10具有筒状。如图1和2所示，层叠体10的中心设置有在层叠体10中贯通从而沿着中心轴Ax延伸的轴孔10a。轴孔10a在层叠体10的层叠方向上延伸。层叠方向也是中心轴Ax的延伸方向。轴(未示出)插入到轴孔10a内。
层叠体10形成有多个磁体插入孔10b(通孔)和多个凹部10c。如图1和3所示，磁体插入孔10b沿着层叠体10的外周缘以预定距离布置。如图2所示，磁体插入孔10b在沿着中心轴Ax(层叠方向)延伸的同时在层叠体10中贯通。
在该实施例中，磁体插入孔10b的形状是沿着层叠体10的外周缘延伸的长圆孔。在该实施例中，磁体插入孔10b的数量是8个。例如，可以根据电机的用途或需要的性能而改变磁体插入孔10b的位置、形状和数量。
凹部10c布置在轴孔10a内。如图1和2所示，凹部10c从轴孔10a的内周表面朝着径向外侧凹入。在该实施例中，一对凹部10c与中心轴Ax对置。即，两个凹部10c关于中心轴Ax每隔180°地布置在轴孔10a内。例如，凹部10c用作供键部件插入的键槽，所述键部件用于将转子层叠铁芯1连结到轴。例如，凹部10c的形状和数量可以根据电机的用途和需要的性能而改变。
如图1和2所示，永磁体12插入到磁体插入孔10b内。插入到磁体插入孔10b内的永磁体12的数量可以是一个以上。在磁体插入孔10b内，多个永磁体12可以布置在层叠方向上，布置在层叠体10的周向上，或布置在径向上。例如，永磁体12的种类可以根据电机的用途、需要的性能来确定，并且可以是例如烧结磁体或粘结磁体。
永磁体12插入到其中的磁体插入孔10b填充有树脂材料14。树脂材料14具有将永磁体12固定到磁体插入孔10b的功能和将在垂直方向上相邻的冲裁部件30互相结合的功能。例如，树脂材料14包括热固性树脂。热固性树脂的具体实例包括例如树脂组合物，其包括环氧树脂、硬化引发剂和添加剂。例如，添加剂包括填充剂、阻燃剂和应力降低剂。另外，作为树脂材料14，可以使用热塑性树脂。
[制造转子层叠铁芯的装置]
接着，将参考图3描述转子层叠铁芯1(层叠铁芯)的制造装置100。制造装置100是用于从作为带状金属板的电磁钢板制造转子层叠铁芯1的装置。具体地，制造装置100进行如下处理：通过将电磁钢板冲裁成预定形状而形成多个冲裁部件30的处理(冲裁处理)；通过在利用压合部16将多个冲裁部件30连锁的同时层叠多个冲裁部件30而形成块本体B的处理(块本体形成处理)；通过层叠多个块本体B而形成层叠体10的处理(层叠体形成处理)；将永磁体12插入到层叠体10的磁体插入孔10b内的处理(磁体插入处理)；和利用树脂材料14填充磁体插入孔10b的处理(树脂填充处理)。在该实施例中，将主要描述在上述各个处理中的与树脂填充处理相关的制造装置100的构造。
作为与上述树脂填充处理相关的构造，制造装置100如图3所示包括预热装置101、成型装置102、搬运机103(搬运装置)、温度传感器104和控制器105(控制部)。
预热装置101是将通过层叠多个冲裁部件30(铁芯片)而构成的并且包括磁体插入孔10b(树脂填充孔)的层叠体10预热的装置。具体地，在进行上述的冲裁处理、块本体形成处理、层叠体形成处理和磁体插入处理之后，预热装置101将层叠体10预热，即，将磁体插入孔10b内插入有永磁体12的层叠体10预热。
例如，预热装置101使用加热气体或加热器将层叠体10预热至150℃至185℃，优选地，160℃至175℃。放置在搬运夹具110上的层叠体10通过搬运机103搬运，并且被运送到预热装置101，并且在预热装置101内移动，并且然后，被运送出预热装置101之外。层叠体10通过搬运机103被连续地运送到预热装置101内和运送出预热装置101之外，并且在预热装置101中总是存储有多个层叠体10。
成型装置102是具有挤出树脂材料14(树脂材料)并且利用树脂材料14填充层叠体10的磁体插入孔10b的树脂密封功能的模具单元。成型装置102具有上模(未示出)和下模(未示出)，并且在层叠体10由上模和下模保持的状态下使树脂材料14流到层叠体10的磁体插入孔10b内。成型装置102可以使树脂材料14从上模和下模中的任意一者流到磁体插入孔10b内，并且在该实施例中，将描述使树脂材料14从上模流到磁体插入孔10b内的情况。在该情况下，成型装置102在上模中具有树脂池罐(未示出)。在成型装置102开始挤出树脂材料14的状态下，剔除板121装接于层叠体10的上表面。剔除板121在厚度方向上形成有树脂流动路径(未示出)。剔除板121装接到的层叠体10布置在成型装置102的上模与下模之间，并且从上模的树脂池罐挤出的树脂材料14通过剔除板121的树脂流动路径流到层叠体10的磁体插入孔10b内。另外，例如，在层叠体10由搬运机103从预热装置101搬运到成型装置102的同时，剔除板121装接于层叠体10的上表面。
搬运机103是将从预热装置101运出的层叠体10搬运到成型装置102的装置。如上所述，搬运机103将层叠体10运送到预热装置101，并且还将层叠体10搬运到预热装置101内。另外，搬运机103的数量不限于一个，并且例如，可以根据用途分别地形成(例如，运送到预热装置101内)多个搬运机103。
温度传感器104测量层叠体10的温度。作为温度传感器104，可以使用诸如充液式温度计或水银温度计这样的接触型传感器，或者可以使用用于测量从层叠体10发出的红外线的非接触型传感器。对于接触型传感器，温度传感器104形成在例如层叠体10的表面的多个不同区域中，并且测量多个区域的温度。对于接触型传感器，温度传感器104形成在例如层叠体10的径向的对角线上的两个部位，并且测量这两个部位的温度。另外，对于非接触型传感器，温度传感器104可以测量从特定位置朝着多个部位的温度。
控制器105基于例如记录在记录介质(未示出)上的程序或从操作者输入的操作而产生用于分别操作预热装置101、成型装置102、搬运机103和温度传感器104的信号，并且分别将指令信号发送到预热装置101、成型装置102、搬运机103和温度传感器104。
具体地，在第一处理中，控制器105控制预热装置101并且将层叠体10预热。在第二处理中，控制器105控制温度传感器104，并且在第一处理之后测量层叠体10的温度。在第三处理中，控制器105判定在第二处理中所测量的温度是否处于预定范围内。第三处理中的温度的预定范围是例如150℃至185℃，优选地165℃至175℃的范围。在第四处理中，控制器105控制搬运机103，并且当在第三处理中温度处于预定范围内时将层叠体10搬运到成型装置102。在第五处理中，控制器105控制成型装置102，并且挤出树脂材料14且利用树脂材料14填充磁体插入孔10b(第五处理)。
在第二处理中，控制器105可以在控制搬运机103并且在成型装置102的方向上搬运层叠体10的同时，控制温度传感器104并且测量层叠体10的温度。
而且，在第二处理中，控制器105可以控制温度传感器104并且测量层叠体10的多个部位的温度(例如，层叠体10的径向的对角线上的两个部位的温度)。控制器105可以控制温度传感器104并且可以在相同的时间测量层叠体10的多个部位的温度。在该情况下，在第三处理中，除了多个部位的各自的温度处于以上预定范围(150℃至185℃)内的情况之外，控制器105可以判定多个部位的温度之间的差是否小于预定值(例如，10℃、5℃、3℃)。在该情况下，在第四处理中，在第三处理中判定了多个部位处的温度之间的差小于预定值的情况下，控制器105可以控制搬运机103并且将层叠体10搬运到成型装置102(将层叠体10输送到成型装置102)。
另外，当在第三处理中温度并非处于预定范围内时或当在第三处理中多个部位的温度之间的差不小于预定值时，控制器105控制搬运机103并且将层叠体10从通向成型装置102的搬运路径排除。从而，在第三处理中不满足温度条件的层叠体10不输送到成型装置102。从搬运路径排除的层叠体10可以利用搬运机103再次输送到预热装置101中。
[制造转子层叠铁芯的方法]
接着，将参考图4描述制造转子层叠铁芯1的方法。像制造装置100的描述一样，将主要描述转子层叠铁芯1的制造步骤中的与树脂填充处理有关的步骤。
首先，将通过层叠多个冲裁部件30而构成并且包括磁体插入孔10b的层叠体10预热(第一步骤，第一处理，参见图4的步骤S1)。具体地，基于控制器105的指令利用预热装置101将层叠体10预热。
接着，测量在步骤S1中预热的层叠体10的温度(第二步骤，第二处理，参见图4的步骤S2)。具体地，基于控制器105的指令利用温度传感器104测量预热之后的层叠体10的温度。在步骤S2中，基于控制器105的指令利用温度传感器104测量层叠体10的表面的两个部位的温度。另外，可以在朝着成型装置102搬运层叠体10的同时进行步骤S2。具体地，可以基于控制器105的指令在利用搬运机103朝着成型装置102搬运层叠体10的同时，利用温度传感器104测量层叠体10的温度。
随后，判定在步骤S2中所测量的温度是否处于预定范围内(第三步骤，第三处理，参见图4的步骤S3)。具体地，控制器105判定由温度传感器104所测量的层叠体10的表面的两个部位的温度是否处于例如150℃至185℃的范围内。
在步骤S3中判定温度处于预定范围内的情况下，进一步判定在步骤S2中测量的多个部位(两个部位)的温度之间的差是否小于预定值(第三步骤，第三处理，参见图4的步骤S4)。具体地，控制器105判定由温度传感器104所测量的层叠体10的表面的两个部位的温度之间的差是否小于例如10℃。
在步骤S3中判定温度不处于预定范围内的情况下或在步骤S4中判定两个部位处的温度之间的差不小于预定值的情况下，将被测量了温度的层叠体10从搬运路径排除(参见图4的步骤S10)。具体地，基于控制器105的指令从通向成型装置102的搬运路径排除层叠体10。因此，并不将不满足温度条件的层叠体10输送到成型装置102。
另一方面，在步骤S3中判定温度处于预定范围内并且在步骤S4中判定两个部位的温度之间的差小于预定值的情况下，将层叠体10输送到成型装置102(第四步骤，第四处理，参见图4的步骤S5)。具体地，基于控制器105的指令利用搬运机103将层叠体10搬运到成型装置102。
最终，将树脂材料14从成型装置102挤出，并且利用树脂材料14填充磁体插入孔10b(第五步骤，第五处理，参见图4的步骤S6)。具体地，基于控制器105的指令，通过将树脂材料14从成型装置102的上模的树脂池罐挤出，经过剔除板121的树脂流动路径，利用树脂材料14填充层叠体10的磁体插入孔10b。如上所述，能够制造磁体插入孔10b填充有树脂材料14的这样的转子层叠铁芯1。
[作用]
优选地，在适于填充树脂材料的温度环境下利用树脂材料填充层叠体的磁体插入孔。因此，为了将层叠体的温度设定为期望温度，可以在利用成型装置填充树脂材料之前利用预热装置将层叠体预热。然而，即使当预热了层叠体时，也存在预热之后的层叠体的温度由于各种原因而没有达到适于利用树脂材料填充的温度的情况。
例如，当由于一些原因而停止成型装置中的处理时，也停止层叠体从预热装置到成型装置的搬运。在该情况下，层叠体的温度环境根据在预热装置的内部(或从预热装置到成型装置的搬运路径)的任意位置的等待而极大地变化。结果，可能在利用成型装置填充树脂材料时产生温度没有达到适于填充树脂材料的温度的层叠体。当层叠体的温度变得过低时，在利用树脂材料填充时，树脂材料的粘度变高并且流动性降低，结果可能发生树脂的未填充。并且，当层叠体的温度变得过高时，在利用树脂材料填充时，树脂材料的粘度变低并且流动性提高，结果可能由于过度填充树脂材料而产生毛刺。从而，即使当在填充树脂材料之前预热了层叠体时，在层叠体的温度变得过低和层叠体的温度变得过高这两种情况下，也存在在预定的填充时间期间不能进行确实的树脂填充并且不能适当地利用树脂材料填充层叠体的情况。
就此而言，在上述实施例中，在第二步骤中测量预热之后的层叠体10的温度，并且在第三步骤中判定温度是否处于预定范围内，并且仅当温度处于预定范围内时，在第四步骤中将层叠体10输送到成型装置102内。根据这样的制造方法，仅当预热之后的层叠体10的温度处于预定范围内时，利用树脂材料14填充磁体插入孔10b。因此，例如，通过将上述预定的温度范围设定在适于填充树脂材料14的温度区域中，能够将由于一些原因在预热之后温度没有达到适于填充树脂材料14的温度的层叠体10从树脂材料14的填充目标中排除。因此，利用树脂材料14填充在预热之后温度达到适于填充树脂材料14的温度的层叠体10，并且能够制造适当地填充有树脂材料14的转子层叠铁芯1。
并且，在实施例中的转子层叠铁芯1的制造方法中，可以在第二步骤中朝着成型装置102搬运层叠体10的同时测量层叠体10的温度。需要在预热之后将层叠体10搬运到成型装置102。就此而言，通过在搬运期间测量层叠体10的温度，与例如在搬运之后测量温度的情况相比，能够缩短生产周期。
此外，在实施例中的转子层叠铁芯1的制造方法中，在第二步骤中，测量层叠体的多个部位的温度，并且，在第三步骤中，判定在第二步骤中测量的多个部位的温度之间的差是否小于预定值，并且在第四步骤中，在第三步骤中判定多个部位的温度之间的差小于预定值的情况下，可以将层叠体10输送到成型装置102内。当多个部位的温度之间的差大时，在填充树脂材料14的情况下，取决于填充位置可能产生未填充或毛刺。就此而言，通过仅当多个部位处的温度之间的差小于预定值时将层叠体10输送到成型装置102，能够从填充目标中排除可能发生上述不均匀填充状态的层叠体10。
[变型例]
以上已经详细描述了根据本发明的实施例，但是可以在本发明的主旨内将各种变型体加入到上述实施例中。
例如，描述了其中层叠体10的磁体插入孔10b填充有树脂材料14的转子层叠铁芯1的制造方法，但是本发明不限于该方法，并且可以使用其中未插入磁体的树脂填充孔填充有树脂材料的转子层叠铁芯的制造方法，或者可以使用其中树脂填充孔填充有树脂材料的定子层叠铁芯的制造方法。
并且，描述了在第三步骤中除了判定温度是否处于预定范围内之外还判定两个部位的温度之间的差是否小于预定值的情况，但是本发明不限于该情况，并且可以仅判定温度是否处于预定范围内。在该情况下，在第二步骤中，温度传感器可以测量层叠体的表面的一个部位的温度。并且，在第二步骤中，温度传感器可以测量层叠体的表面的三个以上的部位的温度。此外，当在第二步骤中温度传感器测量多个部位的温度时，各个部位的温度测量时间可以不同。此外，可以构造成使得温度传感器安装在搬运夹具(特别地，柱部)上，并且在第二步骤中测量层叠体的内径侧的表面的温度。
并且，描述了在第二步骤中在朝着成型装置102搬运层叠体10的同时测量层叠体10的温度的情况，但是可以在搬运完成之后测量层叠体的温度。并且，描述了为了填充树脂材料14而使用剔除板21的实例，但是可以构造成使得利用来自模具单元的树脂材料直接填充层叠体而不使用剔除板，并且在填充树脂材料之后使用去毛刺装置。

Claims (8)

1.一种层叠铁芯的制造方法，该方法包括：
将层叠体预热，在所述层叠体中层叠了多个铁芯片，并且所述层叠体包括树脂填充孔；
在将所述层叠体预热之后，测量所述层叠体的温度；
判定所测量的温度是否处于预定范围内；
在判定所述温度处于所述预定范围内的情况下，将所述层叠体输送到成型装置内；以及
在所述成型装置中，利用树脂材料填充所述层叠体的树脂填充孔。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在朝着所述成型装置搬运所述层叠体的同时，测量所述层叠体的温度。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，在多个部位处测量所述层叠体的温度，并且
判定在所述多个部位处所测量的温度之间的差是否小于预定值，并且
在判定在所述多个部位处所测量的温度之间的差小于所述预定值的情况下，将所述层叠体输送到所述成型装置。
4.根据权利要求1或2所述的制造方法，还包括：在判定所述温度不处于所述预定范围内的情况下，将所述层叠体从通向成型装置的搬运路径排除。
5.一种层叠铁芯的制造装置，该制造装置包括：
预热装置，该预热装置将层叠预热体，在所述层叠体中层叠了多个铁芯片，并且所述层叠体包括树脂填充孔；
温度传感器，该温度传感器测量所述层叠体的温度；
成型装置，该成型装置利用树脂材料填充所述层叠体的树脂填充孔；
搬运装置，该搬运装置将从所述预热装置排出的所述层叠体搬运到所述成型装置；以及
控制器，该控制器进行如下动作：
控制所述预热装置以将所述层叠体预热；
控制所述温度传感器以在将所述层叠体预热之后测量所述层叠体的温度；
判定所测量的温度是否处于预定范围内；
控制所述搬运装置，以当判定所述温度处于所述预定范围内时，将所述层叠体搬运到所述成型装置；并且
控制所述成型装置以利用所述树脂材料填充所述树脂填充孔。
6.根据权利要求5所述的制造装置，其中，所述控制器控制所述温度传感器和所述搬运装置，以在朝着所述成型装置搬运所述层叠体的同时测量所述层叠体的温度。
7.根据权利要求5或6所述的制造装置，其中，所述控制器判定利用所述温度传感器在多个部位处测量的温度之间的差是否小于预定值，并且
所述控制器控制所述搬运装置，以在判定在所述多个部位处测量的温度之间的差小于所述预定值的情况下，将所述层叠体搬运到所述成型装置。
8.根据权利要求5或6所述的制造装置，其中，所述控制器控制所述搬运装置，以在判定所述温度不处于所述预定范围内的情况下，将所述层叠体从通向所述成型装置的搬运路径排除。
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