CN111525756A - 转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁通泄漏较少的转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造。包括：第1模具，其具有嵌合凹部，该嵌合凹部供在磁体插入孔插入有磁体的层叠铁芯嵌合并且对该层叠铁芯进行保持；第2模具，其与第1模具一起对层叠铁芯合模并且对该层叠铁芯进行密封；树脂注入部，其设于第2模具，使用成形机向磁体插入孔注入树脂材料；以及突起部，在第1模具与第2模具合模了的状态下，该突起部以预定的插入量向磁体插入孔插入并且与磁体的端部抵接，从而对磁体进行定位保持。

Description

转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造
技术领域
本发明涉及一种转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造。
背景技术
例如，汽车、电气化产品的电动机等电动旋转机械的转子(转子构造)构成为将轴贯穿转子芯的中心孔(轴孔)并且将轴与多个转子芯在轴线方向上组合为一体。另外，作为转子芯，多使用IPM型转子芯(嵌入磁体型转子芯)、SPM型转子芯(表面磁体型转子芯)。
例如，如图2所示，对于IPM型转子芯1而言，其构成为包括：将对电磁钢板进行冲裁加工而形成的多个芯构件(薄板状构件)层叠而获得的层叠铁芯2、插入并且容纳于从层叠铁芯2的轴线O1方向一端部2a贯通至另一端部2b而形成的磁体插入孔2c的永磁体3、以及向磁体插入孔2c注入而将永磁体3埋设固定的树脂材料4。
例如，如图3所示，对于SPM型转子芯5而言，其构成为包括：层叠铁芯2、在层叠铁芯2的外周面侧沿着周向以等间隔配置的永磁体3、与永磁体3一起围绕并且覆盖层叠铁芯2的圆筒状的外壳构件6、以及向外壳构件6与层叠铁芯2之间注入而将永磁体3埋设固定的树脂材料4。
在层叠铁芯2设有从其轴线O1上的一端部2a贯通至另一端部2b而形成的、用于嵌入轴的中心孔(轴孔)2d。
另一方面，例如，如图9所示，作为转子芯1、5的制造装置，其构成为包括：第1模具7，其具有使在磁体插入孔2c插入并且安装有永磁体3的层叠铁芯2(或者安装有永磁体3和外壳构件6的层叠铁芯5)在轴线O1方向上嵌合并且对所述层叠铁芯进行保持的嵌合凹部7a；第2模具8，其与第1模具7接合，并且与第1模具7一起在模腔内对层叠铁芯2进行合模/密封；以及树脂注入部9，其设于第2模具8(或者第1模具7)，用于向模腔内的层叠铁芯2的磁体插入孔2c(或者外壳构件6与层叠铁芯2之间)注入树脂材料4(例如，参照专利文献1)。第1模具7一体地具备在使层叠铁芯2嵌合于嵌合凹部7a时用于向层叠铁芯2的中心孔(轴孔)2d嵌入而对所述层叠铁芯2进行定位保持的芯棒10。
如图9、图10所示，制造转子芯1、5时，在将第1模具7与第2模具8合模而对层叠铁芯2进行了密封之后，如图11所示，使用注射成型机，自树脂注入部9向磁体插入孔2c(或者外壳构件6与层叠铁芯2之间)注入树脂材料4。如图12所示，在适当时刻对第1模具7、第2模具8进行开模，而将转子芯1(5)脱模并且取出。由此，制造利用树脂材料4将永磁体3埋设固定而成的转子芯1(5)。
专利文献1：再公表WO2016/147211号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，如图11、图12所示，在现有的转子芯1、5的制造装置和转子芯1、5的制造方法中，通过使用注射成型机，并自树脂注入部9向磁体插入孔2c(或者外壳构件6与层叠铁芯2之间)注入树脂材料4，从而使设于磁体插入孔2c(或者外壳构件6与层叠铁芯2之间)的永磁体3被向第1模具7的内表面侧按压，而存在永磁体3的端部3a在层叠铁芯2(转子芯)的一端部2a侧暴露的情况。
并且，如图13所示，在将以这样的方式制造而成的多个转子芯1(5)安装于轴11来制造转子12时存在以下问题：在轴线O1方向上相邻的一对转子芯1的磁体3的端部3a彼此产生碰撞而接触、或者相邻，在该部分发生磁通泄漏。特别是如图13所示，存在使相邻的一对转子芯1中的一者反转，而分段扭斜(日文：段スキュー)，从而在磁体3的端部3a彼此接触的部位发生大量磁通泄漏的缺陷。
用于解决问题的方案
本公开的转子芯的制造装置的一技术方案包括：第1模具，其具有嵌合凹部，该嵌合凹部供在磁体插入孔插入有磁体的层叠铁芯、或者在外周侧安装有磁体和外壳构件的层叠铁芯嵌合并且对所述层叠铁芯进行保持；第2模具，其与所述第1模具接合，并与所述第1模具一起对所述层叠铁芯合模并且对所述层叠铁芯进行密封；树脂注入部，其设于所述第1模具或者所述第2模具，使用成形机向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间注入树脂材料；以及突起部，在所述第1模具与所述第2模具合模了的状态下，所述突起部以预定的插入量向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间插入并且与所述磁体的端部抵接，从而对所述磁体进行定位保持。
本公开的转子芯的制造方法的一技术方案包括：第1模具安装工序，以预定的插入量将突起部向从在磁体插入孔插入有磁体的层叠铁芯的轴线方向一端部贯通至另一端部的该磁体插入孔、或者在外周侧安装有磁体和外壳构件的层叠铁芯与所述外壳构件之间插入，并且将所述层叠铁芯自所述一端部侧嵌合于第1模具的嵌合凹部来配置；第2模具安装工序，使第2模具与所述第1模具接合，并使所述第2模具与所述第1模具一起对所述层叠铁芯合模并且对所述层叠铁芯进行密封；以及树脂注入工序，经由设于所述第1模具或者所述第2模具的树脂注入部向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间注入树脂材料。
本公开的转子构造的一技术方案是向使用上述的一技术方案的转子芯的制造装置、或者转子芯的制造方法来制造而成的多个所述转子芯的中心孔贯穿轴并且使所述轴与多个所述转子芯在轴线方向上组合为一体而成的转子的构造，对于在所述轴线方向上相邻的至少一部分的一对转子芯，使一个转子芯发生反转而分段扭斜。
发明的效果
上述的一技术方案中，在以预定的插入量将突起部向磁体插入孔、或者于外周侧安装有磁体和外壳构件的层叠铁芯与所述外壳构件之间插入的状态下，为了注入树脂材料，能够以与突起部的插入量相对应的量，自层叠铁芯(转子芯)的端部向轴线方向内侧配置磁体的端部。
由此，在将多个转子芯安装于轴时，或者，在使相邻的转子芯中的一者发生反转而分段扭斜时，能够使相邻的转子芯的磁体的端部分离开地配置。
因此，能够消除以往那样在轴线方向上相邻的一对转子芯的磁体的端部彼此产生碰撞而接触、或者相邻，从而在该部分发生磁通泄漏的缺陷。即，能够实现高性能的转子(转子构造)。
附图说明
图1是表示一实施方式的转子(转子构造)的剖视图。
图2是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的立体图。
图3是表示一实施方式的转子芯(SPM型转子芯)的立体图。
图4是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图5是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图6是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置的制造用夹具、突起部的放大图。
图7是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图8是表示一实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的变更例的剖视图，且是表示突起部的放大图。
图9是表示现有的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图10是表示现有的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图11是表示现有的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图12是表示现有的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图13是表示现有的转子(转子构造)的剖视图。
附图标记说明
1、IPM型转子芯(转子芯)；2、层叠铁芯；2a、一端部；2b、另一端部；2c、磁体插入孔；2d、中心孔(轴孔)；3、永磁体(磁体)；3a、一端部(端部)；3b、另一端部(端部)；4、树脂材料；5、SPM型转子芯(转子芯)；6、外壳构件；7、第1模具；7a、嵌合凹部；8、第2模具；9、树脂注入部；10、芯棒；11、轴；13、贯通孔；14、制造用夹具；15、突起部；A、转子(转子构造)；B、转子芯的制造装置；O1、轴线。
具体实施方式
以下，参照图1～图8对一实施方式的转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造进行说明。
例如，如图1所示，本实施方式的转子构造(转子)A是汽车、电气化产品的电动机等电动旋转机械的转子，其构成为通过将轴11贯穿沿着本实施方式的多个转子芯1(5)的轴线O1中心贯通而形成的中心孔(轴孔)2d来将轴11与本实施方式的多个转子芯1(5)安装为一体并且在同轴上组合。
在此，在本实施方式中，以转子芯1为IPM型转子芯(嵌入磁体型转子芯)的构造来进行说明。
例如，如图1、图2所示，对于本实施方式的转子芯1而言，其构成为包括：将对电磁钢板进行冲裁加工而形成的多个芯构件(薄板状构件)层叠而成的层叠铁芯(芯)2、分别插入于从层叠铁芯2的轴线O1方向一端部2a贯通至另一端部2b而形成的多个磁体插入孔2c来配置的永磁体(磁体)3、以及向磁体插入孔2c注入而将永磁体3固定并且埋设于层叠铁芯2的树脂材料4。
如图4、图5所示，用于制造由上述结构构成的本实施方式的转子芯1的装置(转子芯的制造装置)B包括：第1模具7，其具有嵌合凹部7a和圆柱状的芯棒10，所述嵌合凹部7a使在磁体插入孔2c插入有永磁体3的层叠铁芯2嵌合并且对所述层叠铁芯2进行保持，所述芯棒10嵌合于在层叠铁芯2的轴线O1方向上贯通而形成的中心孔2d；第2模具8，其与第1模具7接合，并与第1模具7一起对层叠铁芯2合模并且对所述层叠铁芯2进行密封；树脂注入部9，其设于第2模具8，使用注射成型机向磁体插入孔2c注入树脂材料4；以及制造用夹具14，其具有在轴线O1中心上贯通芯棒10的贯通孔13，并且在第1模具7与第2模具8合模了的状态下，所述制造用夹具14夹设于第1模具7的内表面与层叠铁芯2的靠第1模具7一侧的轴线O1方向一端部(端部)2a之间。
另外，制造用夹具14虽然无需特别限定，但其例如为不锈钢制、铝制等，其形成为包括突起部15，在第1模具7与第2模具8合模了的状态下，所述突起部15以预定的插入量向磁体插入孔2c插入并且与永磁体3的端部3a抵接以用来对永磁体3进行定位保持。
对于设于第2模具8的树脂注入部9而言，其构成为包括树脂流路，所述树脂流路用于输送来自注射成型机的树脂材料4，并供树脂材料4向由第1模具7与第2模具8进行了合模的层叠铁芯2的磁体插入孔2c供给并注入。
接着，对使用由上述结构构成的本实施方式的转子芯1的制造装置B来制造转子芯1的方法(注入树脂材料4从而将永磁体3埋设在层叠铁芯2并将其与层叠铁芯2固定为一体的方法)进行说明。
如图4、图5所示，对于本实施方式的转子芯的制造方法而言，在第1模具7的嵌合凹部7a，将第1模具7的芯棒10从制造用夹具14的贯通孔13向层叠铁芯2的中心孔2d贯穿并且嵌合于层叠铁芯2(以及制造用夹具14)来配置(第1模具安装工序)。
此时，例如，在第1模具7的嵌合凹部7a内预先设置制造用夹具14。由此，在将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来配置并且在第1模具7的内表面与层叠铁芯2的一端部2a之间夹设制造用夹具14。
另外，在将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来配置并且将设于制造用夹具14的突起部15以预定的插入量从层叠铁芯2的一端部2a侧向磁体插入孔2c插入。
接着，如图5所示，使第2模具8与第1模具7接合，而使所述第2模具8与第1模具7一起对层叠铁芯2合模并且对所述层叠铁芯2进行密封(第2模具安装工序)。
并且，经由设于第2模具8的树脂注入部9，利用注射成型机向磁体插入孔2c注入树脂材料4(树脂注入工序)。
此时，如图5、图6所示，自磁体插入孔2c的另一端部2b侧注入树脂材料4，并且磁体插入孔2c的内部的永磁体3被向突起部15按压，从而永磁体3的端部3a与突起部15产生碰撞而被定位保持。
接着，如图7所示，在适当时刻对第1模具7、第2模具8进行开模，并将转子芯1脱模。由此，突起部15也自磁体插入孔2c的内部被取出，永磁体3在轴线O1方向上以预定的量从层叠铁芯2的一端部2a分离开，从而制造利用树脂材料4埋设固定而成的转子芯1。此外，制造用夹具14也被转用于制造其他转子芯1。
在此，如图7(图1)所示，当将突起部15的突出量与永磁体3的沿轴线O1方向上的长度相加而得到的尺寸设为小于磁体插入孔2c的沿着轴线O1方向的长度尺寸时，能够以利用突起部15使永磁体3的一端部自层叠铁芯2的一端部2a分离开并且使永磁体3的另一端部3b自层叠铁芯2的另一端部2b分离开的方式形成转子芯1。
另外，如图8所示，突起部15可以不设于制造用夹具14而设于第1模具7的内表面。在该情况下，构成为不使用制造用夹具14而使层叠铁芯2从一端部2a侧嵌合于嵌合凹部7a并且将第1模具7的突起部15以预定的插入量向层叠铁芯2的磁体插入孔2c插入即可。即使在该情况下，也与上述情况同样能够使永磁体3的端部在轴线O1方向上以预定的量从层叠铁芯2的一端部2a分离开。
再者，突起部15可以设为能够在轴线O1方向上滑动等，也可以设为不仅能够调节其突出量而且能够调节其相对于磁体插入孔2c的插入量。在该情况下，能够自如地调节永磁体3自层叠铁芯2的端部2a的间距。再者，在该情况下，例如，在将磁力较大且形状较小的永磁体3和磁力小于而形状大于该永磁体3的永磁体3并用的情况(使用磁力不同的永磁体3以谋求有效地提升扭矩的情况)下，通过对突起部15的突出量进行调节，能够适当且容易地与各自的永磁体3的大小相匹配地对其配置进行调节。
并且，如图1所示，在将如上述那样制造而成的多个转子芯1安装至轴11而构成转子(转子构造)A的情况下，由于永磁体3的端部3a(3b)被配置为在轴线O1方向上于内侧从各转子芯1的端部分离开，因此能够消除以往那样在轴线O1方向上相邻的一对转子芯1的磁体3的端部3a彼此产生碰撞而接触、或者相邻，而在该部分发生磁通泄漏的缺陷。即，能够实现高性能的转子A。
另外，也能够防止相邻的一对转子芯1的磁体3的端部3a(3b)彼此发生碰撞而在永磁体3产生裂纹等损伤。
以上，对转子芯的制造装置和转子芯的制造方法、以及转子构造的一实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述一实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行适当变更。
例如，在本实施方式中，以转子芯为IPM型转子芯(嵌入磁体型转子芯)的构造进行了说明，但是所述转子芯也可以是SPM型转子芯(表面磁体型转子芯)。
具体而言，例如，如图3所示，对于SPM型转子芯5而言，其构成为包括：层叠铁芯2、在层叠铁芯2的外周面侧沿着周向以等间隔配置的永磁体3、与永磁体3一起围绕并且覆盖层叠铁芯2的圆筒状的外壳构件6、以及向外壳构件6与层叠铁芯2之间注入而将永磁体3埋设固定的树脂材料4。
在制造该SPM型转子芯5时，将突起部15向外壳构件6与层叠铁芯2之间插入，而利用该突起部15对位于外壳构件6与层叠铁芯2之间的永磁体3进行定位，并且使用成形机自树脂注入部9将树脂材料向外壳构件6与层叠铁芯2之间注入从而将永磁体3埋设固定。由此，能够获得与本实施方式同样的作用效果。

Claims (7)

1.一种转子芯的制造装置，其中，
所述转子芯的制造装置包括：
第1模具，其具有嵌合凹部，该嵌合凹部供在磁体插入孔插入有磁体的层叠铁芯、或者在外周侧安装有磁体和外壳构件的层叠铁芯嵌合并且对所述层叠铁芯进行保持；
第2模具，其与所述第1模具接合，并与所述第1模具一起对所述层叠铁芯合模并且对所述层叠铁芯进行密封；
树脂注入部，其设于所述第1模具或者所述第2模具，使用成形机向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间注入树脂材料；以及
突起部，在所述第1模具与所述第2模具合模了的状态下，所述突起部以预定的插入量向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间插入并且与所述磁体的端部抵接，从而对所述磁体进行定位保持。
2.根据权利要求1所述的转子芯的制造装置，其中，
所述突起部设于在合模了的状态下夹设在所述第1模具和所述第2模具中的任一个模具的内表面与所述层叠铁芯在轴线方向上的端部之间的制造用夹具，或者所述突起部设于所述模具。
3.根据权利要求1或2所述的转子芯的制造装置，其中，
所述突起部被设为能够对其向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间插入的插入量进行调节。
4.一种转子芯的制造方法，其中，
所述转子芯的制造方法包括：
第1模具安装工序，以预定的插入量将突起部向从在磁体插入孔插入有磁体的层叠铁芯的轴线方向一端部贯通至另一端部的该磁体插入孔、或者在外周侧安装有磁体和外壳构件的层叠铁芯与所述外壳构件之间插入，并且将所述层叠铁芯自所述一端部侧嵌合于第1模具的嵌合凹部来配置；
第2模具安装工序，使第2模具与所述第1模具接合，并使所述第2模具与所述第1模具一起对所述层叠铁芯合模并且对所述层叠铁芯进行密封；以及
树脂注入工序，经由设于所述第1模具或者所述第2模具的树脂注入部向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间注入树脂材料。
5.根据权利要求4所述的转子芯的制造方法，其中，
将所述层叠铁芯嵌合于所述第1模具的嵌合凹部，并且在所述第1模具的内表面与所述层叠铁芯的所述一端部之间夹设有包括所述突起部的制造用夹具，以预定的插入量将所述突起部向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间插入。
6.根据权利要求4所述的转子芯的制造方法，其中，
在所述第1模具设有所述突起部，
将所述层叠铁芯嵌合于所述第1模具的嵌合凹部，并且以预定的插入量将所述突起部向所述磁体插入孔、或者所述外壳构件与所述层叠铁芯之间插入。
7.一种转子构造，其中，
该转子构造是向使用权利要求1～3中任一项所述的转子芯的制造装置、或者权利要求4～6中任一项所述的转子芯的制造方法来制造而成的多个所述转子芯的中心孔贯穿轴并且使所述轴与多个所述转子芯在轴线方向上组合为一体而成的转子的构造，
对于在所述轴线方向上相邻的至少一部分的一对转子芯，使一个转子芯发生反转而分段扭斜。
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