CN116157984A - 励磁元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供能够以低成本生产压入到外壳的粘结磁体的内周面满足期望的精度的励磁元件的制造方法。本发明是将磁体颗粒利用热固性树脂结合而成的圆筒状的粘结磁体(2)向大致有底筒状的外壳(1)内固定而成的励磁元件(F)的制造方法,包括将热固化处理后的粘结磁体再加热而使其软化的软化工序和将软化后的粘结磁体从处于外壳的一侧的开口向外壳内压入的压入工序。外壳具有至少粘结磁铁的固定部(113)由磁性材料构成的圆筒部(11)和结合于圆筒部的另一侧的盖部(12)。在压入工序中一边容许粘结磁体与外壳的相对的姿势变动,一边将粘结磁体向圆筒部内相对地送入。由此即使是软化后的粘结磁体也能够向外壳内稳定地送入,且粘结磁体的内周面成为与外壳的内周面相同程度的精度。
Description
技术领域
本发明涉及在外壳内固定有作为励磁源的粘结磁体的励磁元件的制造方法。
背景技术
将永久磁体作为励磁源的励磁元件例如通过使圆筒状的粘结磁体(励磁用永久磁体)向磁轭或兼任磁轭的外壳(适当简称作“磁轭”)内压接而制造。与这样的励磁元件的制造方法相关联的记载存在于下述的专利文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-184642号公报
专利文献2:WO2006/1304号公报
专利文献3:WO2011/126026号公报
专利文献4:日本特开2005-33844号公报
专利文献5:WO2006/059603号公报
专利文献6:日本特开2006-311661号公报
专利文献7:日本特开2007-28714号公报
专利文献8:日本特开2003-70194号公报
专利文献9:日本特开2000-37054号公报
专利文献10:日本实开昭55-178276号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1~7中,不使用粘接剂,粘结磁体直接压接于磁轭内。具体来说,在专利文献1中,利用配设于磁轭内的粘结磁体通过加热而氧化膨胀这一点来使两者压接。在专利文献2中,将成形体(热固化前的粘结磁体)从腔室向磁轭内直接压入,利用该成形体的回弹来使两者压接。在专利文献3中,在将热态的成形体(热固化前的粘结磁体)向磁轭内直接压入后,利用在热固化处理(固化处理)时产生的成形体的膨胀量来使两者压接。专利文献1~3在将成形体配置或嵌入到磁轭内后进行热固化处理这一点上共通。
在专利文献4~7中,将在固化处理后再加热后的粘结磁体(成形体)向壳体(磁轭)压入而使两者压接。虽然在这些专利文献中未详述,但对于该压入,考虑粘结磁体因再加热而软化,通过束缚确保了期望的精度(同轴度、真圆度、圆筒度等)的壳体的外周侧而进行。需要说明的是,壳体的外周面的精度对电动机的性能的影响小,因此仅为了将粘结磁体向壳体组装而确保。
顺便一提,在专利文献8~10中,关于磁体向磁轭的安装方法也有记载。但是,在专利文献8中,关于使用了热固性树脂的粘结磁体、其安装时的加热没有任何记载。另外,在专利文献9及专利文献10中,连关于粘结磁体自身都没有记载。
本发明鉴于这样的情形而完成,目的在于提供一种新的制造方法,可谋求使用了圆筒状的粘结磁体的励磁元件的生产成本降低。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决该课题而进行了锐意研究,其结果是,通过将软化后的圆筒状的粘结磁体向结合多个构件而制作的外壳内压入,从而成功地以低成本生产了满足期望的规格的励磁元件。通过展开该成果,完成了以下所述的本发明。
《励磁元件的制造方法》
(1)本发明是一种励磁元件的制造方法,是将磁体颗粒利用热固性树脂结合而成的圆筒状的粘结磁体向大致有底筒状的外壳内固定而成的励磁元件的制造方法,其中,包括:软化工序,将热固化处理后的该粘结磁体再加热而使该粘结磁体软化;及压入工序,将该软化后的粘结磁体从处于该外壳的一侧的开口向该外壳内压入,该外壳具有至少该粘结磁铁的固定部由磁性材料构成的圆筒部和结合于该圆筒部的另一侧的盖部,在该压入工序中,一边容许该粘结磁体与该外壳的相对的姿势变动,一边将该粘结磁体向该圆筒部内相对地送入。
(2)根据本发明的制造方法,能够以低成本生产满足要求规格的励磁元件。关于其理由,如以下这样考虑。
首先,在圆筒部结合盖部而成的外壳(适当称作“结合外壳”)与通过深拉深成形等而一体化的外壳(适当称作“一体外壳”)相比,能够以低成本生产。具体来说,通过结合外壳,例如实现材料成品率的提高、设备(模具等)的费用降低、不良率的降低等。另外,外壳(圆筒部)基本上确保供粘结磁体压入的内周面的精度(圆筒度、真圆度等)就足够了,其外周面、端部等未必需要为高精度。这样的点也能够有助于结合外壳的生产成本降低。
接着,在本发明中,在将粘结磁体向这样的结合外壳压入时,将软化后的粘结磁体向容许了相对的姿势变动的圆筒部内送入。由此,粘结磁体被向外壳(圆筒部)内稳定地压入,其内周面能够成为与外壳的内周面对应的期望的精度。这样,可得到一满足要求规格并谋求了生产成本降低的励磁元件。
顺便一提,关于通过本发明的制造方法而兼顾粘结磁体的压入稳定化和其内周面的精度确保的理由,如以下这样考虑。
粘结磁体由将磁体颗粒与被加热而软化或熔融后的树脂的混合物在成形模具的腔室中固化而得到的成形体构成。成形体通常在完全冷却凝固前被从腔室取出。这样的成形体的强度、刚性未必充分,因此可能因从腔室的取出时、取出之后的运送时等的处理而产生些许的变形(应变)。该应变即使在之后的热固化处理(固化处理)中也不被修复,可能由粘结磁体继承而残留。热固化处理后的粘结磁体由于强度、刚性充分,所以也能够直接向外壳强行地压入。但是,若将残留有应变的粘结磁体向外壳直接压入,则可能无法确保粘结磁体的内周面的精度。
相对于此,通过热固化处理后的再加热而软化了的粘结磁体的可塑性恢复,因此压入到外壳的圆筒部的粘结磁体的内周面能够成为沿着该圆筒部的内周面的形状。其结果,对于粘结磁体的内周面,能够确保与圆筒部的内周面的精度对应的精度。
不过,软化后的粘结磁体与固化后的粘结磁体相比,强度(抗弯强度等)、刚性小。因而,若将这样的粘结磁体向外壳强行地压入,则粘结磁体可能会因过度的弯曲应力等而变形。于是,在本发明中,以容许与外壳的相对的姿势变动的状态将粘结磁体压入。通过外壳与粘结磁体的相对的姿势变动,两者自动地被调心,可抑制在压入时弯曲应力过度作用于粘结磁体等。这样,即使是软化后的粘结磁体,也能够不承受过度的应力集中地向圆筒部内稳定地压入。
这样,可认为:根据本发明的制造方法,能够将粘结磁体向外壳内稳定地压入,并且也能够确保压入后的粘结磁体的内周面的精度,可谋求励磁元件的生产成本降低。
《其他》
(1)在本说明书中,为了方便,将压入体(粘结磁体)所在的侧称作一侧,将被压入体(外壳)所在的侧称作另一侧。若关于外壳来看,则供粘结磁体导入的开口侧成为一侧,其相反侧成为另一侧。若关于粘结磁体来看,则向外壳内嵌入(送入)的前侧(里侧)成为另一侧,其后侧(近前侧)成为一侧。例如,若是从粘结磁体的上方将外壳压入的情况,则下方成为一侧,上方成为另一侧。
(2)在本说明书中所说的“姿势变动”意味着外壳和粘结磁体的至少一方在大致维持着其自身的形态(形状)的状态下整体地移动(旋转、滑动等)。在这一点上,姿势变动与其自身的形状变化或伴随局部性的位移的变形(塑性变形、弹性变形)不同。
(3)只要没有特别说明,在本说明书中所说的“x~y”就包括下限值x及上限值y。能够将本说明书所记载的各种数值或数值范围中包含的任意的数值作为新的下限值或上限值而新设“a~b”这样的范围。
附图说明
图1A是示出励磁元件(一例)的立体图。
图1B是该励磁元件的纵剖视图(A-A剖视图)。
图2A是示意性地示出环形磁体向外壳的压入初期(一例)的剖视图。
图2B是示意性地示出环形磁体向外壳的压入末期(一例)的剖视图。
图3A是示意性地示出将环形磁体向圆筒部和盖部的中心轴错开的外壳压入的一状态例的剖视图。
图3B是示意性地示出将环形磁体向圆筒部和盖部的中心轴错开的外壳压入的别的状态例的剖视图。
图4是示出在压入中使用的承受夹具的内表面侧的横剖视图(B-B剖视图)。
具体实施方式
能够将从本说明书中记载的事项中任意选择的一个或两个以上的结构向上述的本发明的结构附加。哪个实施方式最佳因对象、要求性能等而不同。与制造方法相关的结构能够成为与物体相关的结构。
《外壳》
外壳至少具有圆筒部和处于其另一侧(尤其是另一端侧)的盖部。圆筒部和盖部不是一体成形,通过结合独立构件而形成。圆筒部与盖部的结合例如通过敛紧、焊接(包括点焊)等来进行。盖部也可以结合于圆筒部的另一端侧以外。外壳也可以除了圆筒部、盖部之外还具有别的部位、构件。
圆筒部例如可以由规定长度的管材构成,也可以通过将规定形状的板片圆化成圆筒状而构成。圆化后的板片可以以将两端部通过敛紧、焊接等而接合的方式成为圆筒状,也可以外插环而保持为圆筒状。需要说明的是,圆筒部的内周面例如可以通过向确保了精度(圆筒度等)的圆柱状的芯轴的外周面紧贴而成形。由此,能够对圆筒部的内周面赋予期望的精度。另外,圆筒部的外周面可以是圆筒面也可以是非圆筒面。顺便一提,供粘结磁体压入而固定的圆筒部的部位(固定部)兼任磁轭。因而,最好是,至少固定部由磁性材料构成。
圆筒部最好在其开口侧具有内周面朝向一侧扩径的锥状的导入部(也称作“锥部”)。由此,能够实现粘结磁体向外壳内的平滑的压送。锥部的倾角例如可以相对于中心轴设为5~12°,进一步设为6~10°。
盖部例如可以是大致圆板状、曲面状、带凸缘圆筒状等的任一者。另外,盖部可以仅阻塞圆筒部的另一端侧,也可以构成配设于励磁元件内的电枢的轴承或轴承的保持部等。盖部和圆筒部的材质、厚度可以相同也可以不同。
《粘结磁体》
粘结磁体通过由磁体颗粒和热固性树脂构成的圆筒状的成形体被热固化处理而成。
(1)磁体颗粒的至少一部分最好是稀土类磁体颗粒。由此,能够实现粘结磁体(进而电动机)的高性能化、小型化等。磁体颗粒可以是各向同性也可以是各向异性。至少由各向同性磁体颗粒构成的粘结磁体最好在向外壳的压入后被磁化。由各向异性磁体颗粒构成的粘结磁体最好由在磁场取向中成形的成形体构成。在该情况下,也可以进一步被进行磁化。
稀土类磁体颗粒例如是Nd-Fe-B系磁体颗粒、Sm-Fe-N系磁体颗粒、Sm-Co系磁体颗粒等。磁体颗粒也可以不仅存在一种而是混合存在有多种。多种磁体颗粒例如可以是成分组成不同,也可以是粒径分布不同,还可以是这两方不同。
(2)作为粘结剂树脂的热固性树脂例如是环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯、聚氨酯等。需要说明的是,在本说明书中,在热固化需要固化剂、固化助剂等时,也包括它们在内地称作热固性树脂。
在粘结磁体中,也可以适当包含改善软化或熔融后的热固性树脂和磁体粉末的润湿性、密合性等的各种添加剂。作为这样的添加剂,例如存在醇系等的润滑剂、酞酸酯系或硅烷系的偶联剂等。
(3)热固化处理的条件根据热固性树脂的种类、粘结磁体的尺寸等而适当调整。若热固性树脂是环氧树脂,则虽然也依赖于其种类,但例如最好在加热温度:80~200℃、加热时间:10~60分钟的范围内调整。加热气氛也可以是大气气氛,但若是非氧化气氛(Ar、N2、真空等),则能够抑制由氧化引起的粘结磁体(磁体颗粒)的劣化。
《软化工序》
软化工序将热固化处理后的粘结磁体再加热而使其软化。软化最好是兼顾粘结磁体成为沿着外壳的内周面的圆筒状的可塑性和粘结磁体能够向外壳压入的程度的机械特性(强度、刚性等)的程度。
粘结磁体的再加热温度根据热固性树脂的种类、其质量比例、热履历等而适当调整。通常,粘结磁体最好以比其热固化处理温度(T0)+100度低的温度加热。例如,该温度最好为T0+70℃以下、T0+40℃以下、T0+10℃以下、T0以下、T0-20℃以下。另外,该温度最好为40℃以上、进一步为50℃以上。作为一例,若热固性树脂是苯酚酚醛清漆型的环氧树脂,则该温度例如最好设为270~40℃、240~40℃、210~50℃、180~60℃、150~90℃、140~100℃、进一步为130~110℃。另外,作为一例,若热固性树脂是双酚A型的环氧树脂,则该温度例如最好设为150~40℃、120~40℃、90~40℃、80~50℃、进一步为70~55℃。
若再加热温度过大,则粘结磁体的机械特性下降,压入变难。若再加热温度过小,则粘结磁体的可塑性不充分,粘结磁体难以沿着外壳的内周面变形。需要说明的是,在本说明书中所说的粘结磁体的加热温度是加热炉等的气氛温度。在热固化处理温度变化时或热固化处理以多个阶段进行时,最好将热固化处理中的最高温度作为再加热温度的基准(T0)。
粘结磁体的加热时间能够根据其大小(壁厚)、热固性树脂的种类、质量比例等而适当调整。例如,再加热最好进行10秒~1小时、进一步为20秒~30分钟左右。
《压入工序》
在压入工序中,一边容许粘结磁体与外壳的相对的姿势变动,一边将粘结磁体向外壳内相对地送入。
(1)对于姿势变动,在粘结磁体相对于外壳逐渐送入的前提下,粘结磁体和外壳的至少一方在送入方向以外可动即可。若能够进行这样的姿势变动,则粘结磁体或外壳可以是完全的非束缚状态(自由的状态),也可以是一部分由引导件等支承的状态。
姿势变动例如可以仅是倾动(旋转运动)或横向移动(平移运动),也可以是两者的组合。需要说明的是,横向移动(滑动)是向与送入方向交叉的方向(例如大致正交方向)的移动。为了方便,将向大致送入方向的移动也称作纵向移动。
顺便一提,倾动可以是以特定点(例如,外壳与夹具的接触点等)为中心的旋转,也可以是绕着变化的瞬间中心的旋转。倾动可以是相对于送入方向(与圆筒部的内周面或粘结磁体的内周面相关的轴向)的摆动(摇摆),也可以是绕着该送入方向的旋转(转动/摆头)。需要说明的是,姿势变动可以由外壳和粘结磁体的一方的运动实现,也可以由两者的运动(联动)实现。
(2)送入可以通过使外壳和粘结磁体的一方移动来进行,也可以通过使它们的双方移动来进行。通常,进行一边限制外壳和粘结磁体的一方的移动一边使其另一方移动的送入。例如,一边支承外壳而限制外壳向另一侧的移动,一边将粘结磁体向外壳内送入。此时,外壳的支承状态可以是点状、线状、面状或它们的两个以上的复合。只要能够进行相对的姿势变动,则外壳的支承(移动的限制)可以通过另一端部进行,也可以通过其以外的部位(例如中间部)进行。被支承的外壳的另一端部可以是圆筒部的另一端部,也可以是盖部的另一端部。被支承的盖部的另一端部可以是外缘部,也可以是中央部。
过盈量(压入余量)根据粘结磁体、外壳的壁厚、粘结磁体的刚性、电动机的用途等而适当调整。过盈量最好至少是在压入工序后粘结磁体不从外壳脱落的程度。
《励磁元件》
通过本发明的制造方法而得到的励磁元件例如在直流(DC)电动机、交流(AC)电动机等电动机(包括发电机)中使用。这样的励磁元件通常构成定子(stator)。
实施例
以将环形磁体(粘结磁体)向外壳压入来制造电动机用励磁元件的情况为例,更具体地说明本发明。
《励磁元件》
在图1A中示出了作为一例的电动机用励磁元件F(简称作“励磁元件F”)。另外,在图1B中示出了图1A所示的A-A截面。励磁元件F由外壳1和不使用粘接剂地固定于外壳1内的环形磁体2构成。它们的详情如下。需要说明的是,在本实施例中,为了说明的方便,上下方向、左右方向、送入方向或横向设为各图所示的方向。各图所示的下方(侧)和上方(侧)分别相当于在本说明书中所说的一方(侧)和另一方(侧),从下方去往上方的铅垂方向成为送入方向。另外,关于已经叙述的构件,标注相同的附图标记,适当省略了它们的说明。
(1)外壳1由圆筒部11和固定于其另一侧的盖部12构成。圆筒部11进一步从一侧起依次具有开口部111、锥部112(导入部)、固定部113、爪部114。开口部111比固定部113扩径。处于两者的中间的锥部112(导入部)将两者的内外周面平滑地连接。需要说明的是,为了说明的方便而夸张地图示开口部111相对于固定部113的扩径状况(直径差),但实际上微小(例如直径差为1mm以下)。
爪部114是从固定部113的另一端侧延伸的3个突起。爪部114与后述的盖部12的切口部124对应地形成。
盖部12具有凸缘部121和从凸缘部121的中央附近向另一侧突出的圆筒状的保持部122。在凸缘部121的外周缘侧以大致120°间隔均等地形成有3个切口部124。在保持部122的内筒部123嵌插对电动机的旋转轴进行支承的轴承。需要说明的是,盖部12阻塞圆筒部11的另一侧。即,通过圆筒部11和盖部12,外壳1成为了大致有底圆筒状。
圆筒部11和盖部12都由将软铁钢板(磁性材料)切断或冲裁成期望形状而得到的板片构成。圆筒部11由将板片卷绕成圆筒状且将其端部通过焊接或敛紧而接合后的接合圆筒体构成。若将盖部12的切口部124向形成于接合圆筒体的上端侧的突起(爪部114的前身)嵌合并将该突起向内侧折弯,则在圆筒部11的另一侧成为盖部12由爪部114敛紧固定后的状态。在盖部12的固定后或盖部12的固定的同时,圆筒部11的开口部111、锥部112及固定部113和盖部12的保持部122通过芯轴(冲头)而成形。由此,各部分的内周面成为期望的精度。顺便一提,圆筒部11的外周面、盖部12的上表面(另一端部)的精度与内周面的精度相比,对励磁元件F的性能的影响充分小,因此对它们未设定各内周面那样的严格的尺寸公差、几何公差。
(2)环形磁体2由对将由稀土类磁体颗粒和热固性树脂构成的复合物压缩成形为圆筒状后的成形体进行热固化处理后的粘结磁体构成。环形磁体2具有圆筒部22、处于其一侧的环状的端面21及处于其另一侧的环状的端面23。
在热固化处理后的阶段中,关于圆筒部22的内周面22a、外周面22b,未设定严格的尺寸公差、几何公差。不过,圆筒部22的内周长或壁厚(横向/径向)为规定的范围内。
《夹具》
在图2A和图2B(将两者合起来简称作“图2”)中示出了在将环形磁体2向外壳1压入时使用的承受夹具3和输送夹具4。它们的详情如下。
(1)承受夹具3是由工具钢构成的大致有底圆筒体。承受夹具3在一侧具备开口部31、圆筒部32及底部33。圆筒部32的内径比外壳1的圆筒部11(开口部111)的外径大。因而,在承受夹具3的内周面32a与外壳1的外周面11b之间存在间隙,外壳1能够在该间隙的范围内进行倾动、横向移动等姿势变动。
在底部33的内表面侧形成有从中央向下方侧(一侧)突出的圆柱状的引导销34和由弯曲面构成的3个突起35(突部)。各突起35均等地配置于引导销34的外周下方侧。需要说明的是,承受夹具3以使引导销34成为铅垂方向(送入方向)的方式配设(固定)。
(2)输送夹具4是由工具钢构成的带台阶圆柱体。输送夹具4具备圆柱状的基部41和从基部41向上方(另一侧)延伸的圆柱状的内插部42。基部41的外径比环形磁体2(外周面22b)的外径稍小。内插部42的外径比基部41的外径小,而且比环形磁体2(内周面22a)的内径小。环形磁体2在形成于基部41与内插部42之间的环状的下表面411上以使端面21相接的方式载置。在内插部42的外周面42b与环形磁体2的内周面22a之间也存在间隙,环形磁体2能够在该间隙的范围内进行些许的姿势变动(倾动或横向移动等)。
需要说明的是,内插部42与环形磁体2相比上下方向的长度短,内插部42的上表面421不从载置于输送夹具4的环形磁体2的端面23突出。因而,输送夹具4也能够将环形磁体2送入至环形磁体2的端面23与盖部12的下表面12a(外壳1的内底面)抵接的位置或其附近。
在输送夹具4的一侧配设有液压缸(图略),通过向液压缸的供给液压的控制,输送夹具4能够以期望的速度移动至规定位置。
顺便一提,如图2所示,在本实施例中,使承受夹具3和输送夹具4在使两者的中心轴大致一致的状态下呈直线状地相对移动。承受夹具3和输送夹具4也可以一边使至少一方的中心轴倾动、摇摆等一边相对移动。也就是说,承受夹具3和输送夹具4的至少一方也可以关于压入方向进行姿势变动。例如,也可以使至少一方的夹具经由在压入方向上延伸的万向节(universal joint)等而摇摆等。这样,也可以与外壳1与环形磁体2之间的姿势变动一起或取代该姿势变动而进行承受夹具3和输送夹具4的至少一方的姿势变动。
《组装》
(1)软化工序
将环形磁体2预先在加热炉(大气气氛)中以比热固化处理温度低的温度加热。由此,环形磁体2一边保持压入所需的强度、刚性,一边软化而显现可塑性。
(2)安设工序
将软化后的环形磁体2从上方向内插部42插入而向输送夹具4安设(参照图2A)。如上所述,由于在环形磁体2的内周面22a与输送夹具4的内插部42之间存在间隙,所以环形磁体2能够在该间隙的范围内横向移动等。
将外壳1的开口部111从上方向该环形磁体2插入。此时,外壳1例如使锥部112的内周面与环形磁体2的端面23的外周缘抵接,以从铅垂方向稍微倾斜的状态被保持(参照图2A)。
(3)压入工序
在将外壳1盖在环形磁体2上的状态下,使液压缸运转而使输送夹具4向上方移动。由此,首先,外壳1向承受夹具3内进入。由于在外壳1的外周面11b与承受夹具3的内周面32a之间存在间隙,所以外壳1能够在该间隙的范围内进行姿势变动(横向移动、倾动等)。
随着输送夹具4的上升,如图2A所示,承受夹具3的引导销34向外壳1的保持部122嵌插,并且承受夹具3的任一突起35与外壳1的凸缘部121的上表面(盖部的另一端部)呈点状地开始接触。
外壳1在形成于引导销34与保持部122之间的间隙的范围内,以凸缘部121的上表面与突起35的接触点为中心而向铅垂方向(送入方向)倾动或者横向移动(滑动/滑移)。这样,外壳1和环形磁体2成为自动地被调心了的状态(固定部113和环形磁体2的中心轴大致一致的状态)。然后,盖部12的上表面也与其他的突起35抵接,外壳1向上方(另一方)的移动被限制。
若输送夹具4进一步上升,则如图2B所示,环形磁体2在由外壳1调心了的状态下被向固定部113内送入。此时,由于环形磁体2是软化状态,所以其内周面22a沿着固定部113的内周面113a而再成形。这样,环形磁体2的内周面22a成为与固定部113的内周面113a大致同等的精度(真圆度等)。需要说明的是,环形磁体2可以被送入至其端面23与盖部12的下表面12a抵接的位置,也可以被留在该抵接前的中间位置。
这样,可得到向外壳1压入后的环形磁体2的内周面22a满足期望的精度(真圆度等)的励磁元件F。根据从上述的工序明显可知,该内周面22a的精度不依存于外壳1的外周面11b、盖部12的精度。
《变形例》
(1)承受夹具3的突起35也可以与爪部114接触。承受夹具3的内底面侧和外壳1的上端面侧除了点状接触之外,也可以是线状接触、面状接触。需要说明的是,即使没有承受夹具3的引导销34、突起35,也能够进行如上所述的压入。
另外,承受夹具3的突起35也可以与盖部12的保持部122接触。即,即使是保持部122等,只要是位于盖部12的另一侧的部位,都能够成为盖部12的另一端部。而且,外壳1的支承(移动限制)例如也可以由圆筒部11的中间部(锥部112的外周面侧等)进行。需要说明的是,在利用锥部112的外周面来支承外壳1的情况下,也可以使开口部111与固定部113的直径差比在实施方式中记载的尺寸例进一步大。
环形磁体2的轴向的一端部也可以靠近锥部112或者从固定部113露出(突出)。即使在该情况下,也能够确保压入到固定部113的环形磁体2的内周面的精度(真圆度等)。
也可以与承受夹具3及输送夹具4相独立地设置具有锥部112的代替功能的第三夹具。第三夹具设置于外壳1的开口侧,与外壳1为一体且相对于承受夹具3能够进行姿势变动即可。
(2)如图3A和图3B(将两者合起来简称作“图3”)所示,存在构成外壳1的圆筒部11的中心轴L1和盖部12(内筒部123)的中心轴L2交叉的情况。即使是这样的情况,根据本发明的制造方法,环形磁体2也能够向外壳1的圆筒部11内合适地压入。以下关于其进行说明。需要说明的是,圆筒部11的中心轴L1与盖部12(内筒部123)的中心轴L2的交叉例如在将两者敛紧而组装时可能发生。
需要说明的是,图3所示的圆筒部11与盖部12的固定状态(中心轴L1与中心轴L2的交叉)为了说明的方便而夸张地示出。另外,图3所示的中心轴L0表示承受夹具3(引导销34)、输送夹具4(内插部42)或环形磁体2的中心轴。在图3中,为了说明的方便,示出了这些中心轴一致的状态,但各中心轴也可以在左右方向上偏离。顺便一提,盖部12的中心轴L2通常与凸缘部121的端面大致正交。
若为了将环形磁体2向外壳1压入而使输送夹具4朝向承受夹具3移动,则盖部12的另一端面能够与承受夹具3的突起35接触。此时,环形磁体2与圆筒部11局部抵碰,因此外壳1能够接受去往旋转方向、横向的力。
由此,例如,从圆筒部11的中心轴L1未与输送夹具4(或环形磁体2)的中心轴L0大致一致的状态(图3A)变为这些中心轴L1与中心轴L0大致一致的状态(图3B)。此时,盖部12的凸缘部121的另一侧的面成为仅与承受夹具3的突起35的1个或2个接触的状态。换言之,凸缘部121的另一侧的面即使在突起35存在3个以上时,也不与这些突起35的3个以上接触。此时,外壳1成为由与凸缘部121接触的1个或2个突起35限制了向上方的移动的状态。另外,圆筒部11的中心轴L1成为与输送夹具4或环形磁体2的中心轴L0大致一定或大致平行的状态。若从该状态(图3B)起使输送夹具4进一步向上方移动,则环形磁体2向圆筒部11合适地压入。
需要说明的是,若将在承受夹具3存在突起35的情况和不存在突起35的情况进行比较,则在存在突起35时,能够在更小的载荷下产生外壳1的姿势变动。关于此,如以下这样考虑。首先,若关于旋转进行考察,则在承受夹具3不存在突起35的情况下,外壳1的旋转中心成为盖部12中的凸缘部121的外缘部。另一方面,在存在突起35的情况下,外壳1的旋转中心成为突起35与盖部12的接触部。因此,在存在突起35时,外壳1的旋转中心靠近径向内侧、也就是中心轴L0。
若将两者进行比较,则成为旋转中心的位置(外缘部、突起35)和接受载荷的位置(外壳1的锥部112与环形磁体2的接触部)的角度不同。也就是说,在存在突起35的情况下,在更小的载荷下得到大的旋转力矩。因而,能够在使作用于环形磁体2的载荷降低的同时将环形磁体2向外壳1压入,压入时的环形磁体2的变形被抑制。
另外,若关于横向移动进行考察,则在存在突起35的情况下,突起35和盖部12成为接近于点接触的状态。另一方面,在不存在突起35的情况下,承受夹具3和盖部12成为接近于面接触的状态。因此,若将两者进行比较,则在存在突起35的情况下,能够使向盖部12施加的摩擦阻力充分小。换言之,作为向外壳1施加的载荷的反作用力而向环形磁体2施加的载荷也变得更小,在这一点上,环形磁体2的变形也被抑制。
这样,根据本实施例(包括变形例),可避免与送入相伴的环形磁体2的变形。换言之,环形磁体2向圆筒部11合适地压入,可得到满足期望的要求规格的励磁元件F。需要说明的是,在盖部12与圆筒部11之间产生的轴偏移的方式是各种各样的,因此最好在隔着盖部12的中心轴L2的至少2处设置突起35。当然,若突起35存在3处以上则更优选,若它们等角度间隔地配置则进一步优选。需要说明的是,在本实施例中,使突起35和盖部12成为了接近于点接触的状态,但突起35的顶端形状不管是点状、线状、面状都是同样的。
根据本发明的制造方法,即使在构成外壳1的圆筒部11与盖部12之间存在制造误差(组装误差等),也能够得到期望的励磁元件F。需要说明的是,在外壳1的制造时产生的误差当然为满足作为励磁元件F的要求规格的容许范围内。在该范围内,外壳1不限于由多个构件构成的情况,当然也可以是通过深拉深成形等而一体成形的外壳1。即使是一体成形品,也可能产生制造误差(例如,圆筒部11和盖部12的轴偏移等)。
(3)如图4(图3A中的B-B截面)所示,在承受夹具3的内表面侧大致均等(等角度间隔)地配置有3个突起35。输送夹具4或环形磁体2的中心轴L0最好处于将相邻的各突起35间以直线连结而形成的区域内。由此,不管圆筒部11与盖部12的组装状态如何,都可抑制在承受夹具3内外壳1相对于中心轴L0大幅倾斜。进而,若将输送夹具4向承受夹具3送入,则不管圆筒部11与盖部12的组装状态如何,环形磁体2都向外壳1恰当地压入。
需要说明的是,突起35的数量、大小能够适当调整。例如,若大致相同的大小的突起35存在3个以上,则盖部12能够与任一突起35稳定地接触。不过,若突起35变多,则外壳1的姿势变动范围可能变小。
《评价例》
(1)外壳和环形磁体
使用实际制作的外壳1和环形磁体2,确认了上述的软化工序和压入工序的效果。
外壳1设为冷轧钢板制,其固定部113设为外径:内径:/>长度:70.0mm。锥部112的内周面相对于中心轴的倾角设为8°。固定部113的内周面113a的真圆度设为0.10mm。需要说明的是,真圆度圆的测定依照JIS B0021而进行(以下同样)。
环形磁体2如以下这样制作。对于原料,使用了由NdFeB系稀土类各向异性磁体颗粒(爱知制钢株式会社MAGFINE磁体粉末MF15P)和环氧树脂构成的复合物。需要说明的是,相对于复合物整体的环氧树脂量为3质量%。另外,环氧树脂为苯酚酚醛清漆型,其热固化温度为150℃。
将该复合物在模具的腔室内一边加热一边压缩(150℃×130M Pa×6秒钟),得到了圆筒状的成形体(外径:30mm)。将该成形体在大气气氛的加热炉中加热,进行了热固化处理(150℃×40分钟)。这样准备了由粘结磁体构成的环形磁体2。
(2)组装
首先,使用图2A所示的承受夹具3和输送夹具4而将软化工序后的环形磁体2向外壳1装入(压入工序)。软化工序将环形磁体2在大气气氛的加热炉中加热(150℃×30秒钟)。压入工序设为载荷:985N、移动速度:30mm/sec而进行。
这样装入到外壳1的环形磁体2的内周面22a的真圆度为0.12mm。
(3)比较例
在对不实施软化工序的环形磁体2进行了上述的压入工序的情况下,有时在环形磁体2的内周面22a产生裂缝(裂纹)。另外,在不容许外壳1和环形磁体2的姿势变动地将上述的软化工序后的环形磁体2向外壳1送入了的情况下,成为载荷异常,没能压入。
(4)评价
根据各测定结果(真圆度)而确认了:通过将软化后的环形磁体2以容许姿势变动的状态向外壳1压入,能够使环形磁体2的内周面22a成为期望的精度。相反,也知道了:若省略软化工序或者不容许姿势变动地进行压入工序,则难以将环形磁体2向外壳1稳定地压入。
另外,关于在盖部12和圆筒部11轴偏移的状态下组装的外壳1也进行了同样的评价。其结果,确认了:通过如上述那样以容许姿势变动的状态压入,同样能够使环形磁体2的内周面22a成为期望的精度。
附图标记说明
1外壳
11圆筒部
12盖部
2环形磁体(粘结磁体)
3承受夹具
4输送夹具。
Claims (12)
1.一种励磁元件的制造方法,是将磁体颗粒利用热固性树脂结合而成的圆筒状的粘结磁体向大致有底筒状的外壳内固定而成的励磁元件的制造方法,其中,包括:
软化工序,将热固化处理后的该粘结磁体再加热而使该粘结磁体软化;及
压入工序,将该软化后的粘结磁体从处于该外壳的一侧的开口向该外壳内压入,
该外壳具有至少该粘结磁铁的固定部由磁性材料构成的圆筒部和结合于该圆筒部的另一侧的盖部,
在该压入工序中,一边容许该粘结磁体与该外壳的相对的姿势变动一边将该粘结磁体向该圆筒部内相对地送入。
2.根据权利要求1所述的励磁元件的制造方法,
所述压入工序通过支承所述外壳的另一端部而限制该外壳向另一侧的移动来进行。
3.根据权利要求2所述的励磁元件的制造方法,
所述外壳的另一端部是所述盖部的另一端部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述盖部通过敛紧或焊接而结合于所述圆筒部的另一端侧。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述压入工序通过一边容许所述外壳的倾动或横向移动一边使所述粘结磁体向另一侧移动来进行。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述圆筒部在比所述固定部靠一侧处具有内周面朝向一侧扩径的锥状的导入部。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述软化工序通过以比相对于所述热固化处理温度(T0)高100℃的温度(T0+100℃)低的温度加热所述粘结磁体来进行。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述外壳为电动机用。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的励磁元件的制造方法,
所述压入工序通过使用限制所述外壳向另一侧的移动的承受夹具和将所述粘结磁体向该外壳内送入的输送夹具来进行,
该承受夹具具有至少1个与该外壳的另一端部相接的突部。
10.根据权利要求9所述的励磁元件的制造方法,
所述输送夹具在使所述外壳的另一端部与所述突部接触的状态下将所述粘结磁体向该外壳内送入。
11.根据权利要求9或10所述的励磁元件的制造方法,
所述突部由互相分离的3个以上的突部构成。
12.根据权利要求11所述的励磁元件的制造方法,
所述输送夹具以使所述粘结磁体的中心轴与将相邻的所述突部之间以直线连结而形成的区域交叉的状态将该粘结磁体送入。
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