CN111525757A - 转子芯的制造装置和转子芯的制造方法 - Google Patents

转子芯的制造装置和转子芯的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够防止在注入树脂材料时磁体移动而在其端部产生损伤的转子芯的制造装置和转子芯的制造方法。该转子芯的制造装置包括：第1模具(7)，其具有供在磁体插入孔(2c)插入有磁体(3)的层叠铁芯(2)嵌合并且对层叠铁芯(2)进行保持的嵌合凹部(7a)；第2模具(8)，其与第1模具(7)接合，并与第1模具(7)一起对层叠铁芯(2)合模并且对层叠铁芯(2)进行密封；树脂注入部(9)，其设于第2模具(8)，使用成形机向磁体插入孔(2c)注入树脂材料(4)；以及磁体定位保持机构(11)，其在层叠铁芯(2)嵌合于第1模具(7)的嵌合凹部(7a)的状态下对磁体(3)进行定位保持。

Description

转子芯的制造装置和转子芯的制造方法
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。
背景技术
例如，如图1所示，对于IPM型转子芯(嵌入磁体型转子芯)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2所示，对于SPM型转子芯(表面磁体型转子芯)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。
另外，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、用于嵌入转子的轴的中心孔(轴孔)2d。
另一方面，例如，如图8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方向上嵌合并且对该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嵌入而对层叠铁芯2进行定位保持的芯棒10。
如图8、图9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10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11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
另一方面，如图12所示，在上述现有的转子芯的制造装置和制造方法中，在向磁体插入孔2c的内部注射树脂材料4时，磁体3由于注射压而运动，而使磁体3的一端部3a与模具面7b发生碰触(撞击)，从而可能在磁体3产生裂纹等损伤。
因此，期望一种防止磁体3在树脂材料4的注射压的作用下与模具面7b撞击而在磁体3产生损伤的方法。
用于解决问题的方案
作为本公开的转子芯的制造装置的一技术方案，其包括：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；以及磁体定位保持机构，其在所述层叠铁芯嵌合于所述第1模具的嵌合凹部的状态下对所述磁体进行定位保持。
作为本公开的转子芯的制造方法的一技术方案，其使用上述转子芯的制造装置，在利用所述磁体定位保持机构对所述磁体进行了定位保持的状态下，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。
发明的效果
根据上述的一技术方案，预先在磁体的端部从模具面分离开的状态、使磁体的端部与模具面抵接的状态下对插入于磁体插入孔的该磁体进行定位保持，能够避免磁体在树脂材料的注射压(注入压)的作用下发生移动。由此，能够可靠地防止磁体的端部在树脂材料的注射压的作用下与模具面撞击而在磁体产生损伤。
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(IPM型转子芯)的制造装置、制造方法的剖视图。
图4是表示第1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是表示第1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是表示第2实施方式的转子芯(IPM型转子芯)的制造装置的引导板、突起部的放大图。
图7是表示第2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(转子构造)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，其是表示在注入树脂材料时磁体的端部与模具面撞击的图。
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)；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；7b、模具面；8、第2模具；9、树脂注入部；10、芯棒；11、磁体定位保持机构；11a、电磁体；11b、制造用夹具；11c、按压销(机械磁体按压机构)；A、转子芯的制造装置；O1、轴线。
具体实施方式
以下，参照图1～图5对第1实施方式的转子芯的制造装置和转子芯的制造方法进行说明。
在此，如图1、图2所示，通过将轴贯穿沿着本实施方式的转子芯1、5的轴线O1中心贯通而形成的中心孔(轴孔)2d来将本实施方式的转子芯1、5与轴在同轴上安装为一体，从而构成例如汽车、电气化产品的电动机等电动旋转机械的转子。
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)的结构来进行说明。
例如，如图1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、分别插入于自层叠铁芯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3、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)A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嵌合并且对层叠铁芯2进行保持，所述芯棒10嵌合于层叠铁芯2在轴线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；以及磁体定位保持机构11，其用于对向磁体插入孔2c的内部插入的永磁体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，该树脂流路用于输送来自注射成型机的树脂材料4，并向以第1模具7和第2模具8进行了合模的层叠铁芯2的磁体插入孔2c供给并且注入树脂材料4。
如图4所示，对于本实施方式的磁体定位保持机构11而言，其主要构成要素为包括电磁体11a、永磁体、空气吸引机构中的至少一者的制造用夹具11b，磁体定位保持机构11构成为，在使层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a的状态下，使制造用夹具11b的电磁体11a或者永磁体的磁力、空气吸引机构的空气吸引力作用于被插入磁体插入孔2c的永磁体3，以将该永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧吸引的方式对永磁体3进行定位保持。此外，在图4中示出了磁体定位保持机构11包括电磁体11a的情况。
或者，如图5所示，本实施方式的磁体定位保持机构11也可以构成为，以自第1模具7的外侧向嵌合凹部7a贯穿的方式设置，在使层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a的状态下，使按压力作用于被插入磁体插入孔2c的永磁体3的靠层叠铁芯2的一端部2a侧的端部3a，而在磁体插入孔2c的内部将永磁体3配置于层叠铁芯2的另一端部2b侧。对于像这样的第1模具7所具备的磁体定位保持机构11而言，例举出按压销等机械磁体按压机构11c等，例如，若将按压销(11c)插入磁体插入孔2而将永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧按入并且对该永磁体3进行保持，则能够对永磁体3进行定位保持。此外，机械磁体按压机构11c无需限定于按压销。
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A来制造转子芯1的方法(注入树脂材料4从而将永磁体3埋设固定于层叠铁芯2而成为一体的方法)进行说明。
首先，将永磁体3分别插入层叠铁芯2的多个磁体插入孔2c(磁体插入工序)。
接着，将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来配置(第1模具安装工序)。
接着，如图4所示，在层叠铁芯2的另一端部2b侧配置制造用夹具11b，并且使电磁体11a的磁力、永磁体的磁力、或者空气吸引机构的吸引力作用于永磁体3，将磁体插入孔2c内的永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧吸引并且利用磁力、吸引力对永磁体3进行定位保持(磁体定位保持工序)。
在此，对于具备使电磁体11a的磁力、永磁体的磁力、或者空气吸引机构的吸引力作用于永磁体3的制造用夹具11b来构成了磁体定位保持机构11的情况，也可以设为在将永磁体3分别插入多个磁体插入孔2c这一阶段中，在层叠铁芯2配置制造用夹具11b来对永磁体3进行定位保持，并在该状态下将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来配置。即，也可以在第1模具安装工序之前进行磁体定位保持工序。
再者，在该情况下，例如，在利用机器人向第1模具7的嵌合凹部7a输送将永磁体3插入后的层叠铁芯2并且对该层叠铁芯2进行嵌合设置之际，由于磁体插入孔2c内的永磁体3预先被制造用夹具11b的磁力、空气吸引力保持，因此也能够防止永磁体3自层叠铁芯2的磁体插入孔2c脱出。
另一方面，如图5所示，在包括了按压销等机械磁体按压机构11c的情况下，将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来设置之后，例如，将按压销(11c)插入磁体插入孔2c而将永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧压入，并且对该永磁体3进行定位保持(磁体定位保持工序)。
接着，使第2模具8与第1模具7接合，并与第1模具7一起对层叠铁芯2合模并且对层叠铁芯2进行密封(第2模具安装工序)。
然后，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，由于利用磁体定位保持机构11对磁体插入孔2c内的永磁体3进行定位保持，因此能够以永磁体3不会由于树脂材料4的注射压(注入压)而向第1模具7的模具面7b侧移动的方式向磁体插入孔2c填充树脂材料4。
接着，在适当时刻对模具7、8进行开模，并将转子芯1脱模。此外，制造用夹具等被转用于制造其他转子芯1。
因此，在本实施方式的转子芯1的制造装置A和转子芯1的制造方法中，由于利用磁体定位保持机构将插入层叠铁芯2的磁体插入孔2c的永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧(树脂材料4的注入口侧)吸引或者压入，并且对该永磁体3进行定位保持，因此永磁体3不会由于树脂材料4的注射压(注入压)而向第1模具7的模具面7b侧移动。
因此，根据本实施方式的转子芯1的制造装置A和转子芯1的制造方法，能够可靠地防止像以往那样在注入/注射树脂材料4时，永磁体3在注射压的作用下于磁体插入孔2c内移动而使永磁体3的端部3a与模具面7b撞击从而在永磁体3产生损伤。由此，能够高品质地制造高可靠性的转子芯1。另外，也能够谋求提高转子芯1的制造效率。
另外，本实施方式的转子芯1的制造装置A也能够用于防止直至将于层叠铁芯2的磁体插入孔2c插入有永磁体3的层叠铁芯2输送至第1模具7并使层叠铁芯2嵌合于嵌合凹部7a为止的期间内永磁体3从磁体插入孔2c脱出。
以上，对转子芯的制造装置和转子芯的制造方法的第1实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述第1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)来进行了说明，但也可以是SPM型转子芯(表面磁体型转子芯)。
具体而言，例如，如图2所示，SPM型转子芯5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等间隔地配置的永磁体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、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、以及磁体定位保持机构11。
在制造该SPM型转子芯5之际，与本实施方式同样地使用制造用夹具11c、按压销(机械磁体按压机构11c)等磁体定位保持机构11来吸引、或者压入位于外壳构件6与层叠铁芯2之间的磁体3，并且对磁体3进行定位保持。由此，在自树脂注入部9向外壳构件6与层叠铁芯2之间注入树脂材料而将永磁体3埋设固定时永磁体3不会发生移动，而能够获得与本实施方式同样的作用效果。
接着，参照图1、图3、图6、图7，对第2实施方式的转子芯的制造装置A和转子芯的制造方法进行说明。
在此，在本实施方式中，相对于第1实施方式而言仅磁体定位保持机构11的结构、以及永磁体3处于层叠铁芯2的磁体插入孔2c的内部的被定位保持的位置不同。因此，对与第1实施方式同样的结构赋予相同的附图标记，并省略其详细说明。
本实施方式的磁体定位保持机构11并非像第1实施方式那样，以永磁体3的一端部3a与模具面7b分离开的方式将插入层叠铁芯2的磁体插入孔2c的该永磁体3向层叠铁芯2的另一端部2b侧吸引或者压入并且对永磁体3进行定位保持，而是如图6、图7所示，构成为以将永磁体3的一端部3a直接(或者间接)地抵接于第1模具7的模具面7b的方式吸引、或者压入永磁体3并且对永磁体3进行定位保持。
具体而言，如图6所示，本实施方式的磁体定位保持机构11以设于第1模具7的预定位置的电磁体11a、永磁体、或者空气吸引机构中的至少一者为主要构成要素，并且构成为在使层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a的状态下使电磁体或者永磁体的磁力、空气吸引机构的空气吸引力作用于被插入磁体插入孔2c的永磁体3，以将该永磁体3向层叠铁芯2的一端部2a侧吸引，从而使永磁体3的一端部3a直接或者间接地与模具面7b抵接而对永磁体3进行定位保持。
或者，本实施方式的磁体定位保持机构11也可以构成为，在使层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a的状态下，将永磁体3从层叠铁芯2的另一端部2b侧插入磁体插入孔2c，并且使力作用于永磁体3的另一端部3b，以将永磁体3向磁体插入孔2c的深处压入直至永磁体3的一端部3a与模具面7b抵接而对永磁体3进行定位保持。
作为这样的磁体定位保持机构11，例如，例举出构成为将按压销(机械磁体按压机构11c)插入磁体插入孔2c而将永磁体3压入并且对永磁体3进行保持的结构。或者，其也可以构成为包括电磁体、永磁体、空气按压机构等，通过向磁体插入孔2c的内部吹入空气来压入永磁体3、或使磁力的排斥力发挥作用来压入永磁体3。
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A来制造转子芯1的方法(注入树脂材料4而将永磁体3埋设固定于层叠铁芯2而成为一体的方法)进行说明。
首先，将永磁体3分别插入层叠铁芯2的多个磁体插入孔2c(磁体插入工序)。
接着，将层叠铁芯2嵌合于第1模具7的嵌合凹部7a来配置(第1模具安装工序)。
在此，在应用了电磁体11a、永磁体、空气吸引机构作为磁体定位保持机构11的情况下，电磁体11a的磁力、永磁体的磁力、或者空气吸引机构的吸引力作用于永磁体3而使永磁体3被向模具面7b侧吸引并且在其一端部3a与模具面7b抵接的状态下被定位保持(磁体定位保持工序)。
另一方面，在应用了按压销等机械磁体按压机构11c、空气按压机构作为磁体定位保持机构11的情况下，从层叠铁芯2的另一端部2b侧向磁体插入孔2c压入按压销、或者吹入空气来将永磁体3向磁体插入孔2c的深处压入。然后，永磁体3在其一端部3a与模具面7b抵接的状态下被定位保持(磁体定位保持工序)。
接着，使第2模具8与第1模具7接合，并与第1模具7一起对层叠铁芯2合模并且对层叠铁芯2进行密封(第2模具安装工序)。
然后，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，由于磁体插入孔2c内的永磁体3利用磁体定位保持机构使其一端部3a与第1模具7的模具面7b抵接而被定位保持，因此永磁体3不会由于树脂材料4的注射压(注入压)而向第1模具7的模具面7b侧移动。
接着，在适当时刻对模具7、8进行开模，并将转子芯1脱模。
因此，在本实施方式的转子芯1的制造装置A和转子芯1的制造方法中，利用磁体定位保持机构，插入层叠铁芯2的磁体插入孔2c的永磁体3被向位于层叠铁芯2的一端部2a侧的模具面7b侧吸引或者压入，并且对永磁体3进行定位保持，因此永磁体3不会由于树脂材料4的注射压(注入压)而向第1模具7的模具面7b侧移动。
因此，根据本实施方式的转子芯1的制造装置A和转子芯1的制造方法，能够可靠地防止像以往那样在注入/注射树脂材料4时，永磁体3在注射压的作用下于磁体插入孔2c内移动而使永磁体3的端部3a与模具面7b撞击从而在永磁体3产生损伤。由此，能够高品质地制造高可靠性的转子芯1。另外，也能够谋求提高转子芯1的制造效率。
以上，对转子芯的制造装置和转子芯的制造方法的第2实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述第2实施方式，也可以包括第1实施方式的变更例而设为各种方式。

Claims (5)

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
磁体定位保持机构，其在所述层叠铁芯嵌合于所述第1模具的嵌合凹部的状态下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，
所述磁体定位保持机构构成为，在使所述磁体的端部从形成所述第1模具的所述嵌合凹部的模具面分离开的状态下对所述磁体进行定位保持。
3.根据权利要求1所述的转子芯的制造装置，其中，
所述磁体定位保持机构构成为，使所述磁体的端部与形成所述第1模具的所述嵌合凹部的模具面抵接而对所述磁体进行定位保持。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的转子芯的制造装置，其中，
所述磁体定位保持机构包括电磁体、永磁体、机械磁体按压机构、空气吸引机构、空气按压机构中的任一者。
5.一种转子芯的制造方法，其中，
所述转子芯的制造方法使用权利要求1～4中任一项所述的转子芯的制造装置，在利用所述磁体定位保持机构对所述磁体进行了定位保持的状态下，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。
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