CN1983773B - 用于制作电动机转子的模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模具，在具备具有多个磁铁保持孔的转子铁心和分别容纳保持在转子铁心的多个磁铁保持孔中的多个永磁铁的电动机的转子的制作工序中，用于将树脂材料注入到在各个磁铁保持孔和永磁铁之间形成的空穴中。该模具具备：空腔部，其在规定位置收容在多个磁铁保持孔中分别容纳多个永磁铁的转子铁心；以及变形抑制面，其设在空腔部内，在将树脂材料注入到空穴的期间，至少局部地与转子铁心的外周面接触，抑制外周面的膨胀变形。

Description

用于制作电动机转子的模具

技术领域

本发明涉及用于制作电动机转子的模具。

背景技术

在永磁磁场的电动机(例如同步电动机)的转子中，已知在由硅钢片等磁性薄板的层压体构成的筒状的转子铁心上，在规定位置埋入设置多个永磁铁的转子。这种转子一般如下制作，即，预先在转子铁心上按以轴为中心的规定的周向分散配置来形成多个磁铁保持孔(通常是轴线方向贯通孔)，该多个磁铁保持孔分别具有实质上与永磁铁的外形对应的轮廓，然后将多个永磁铁分别插入到这些磁铁保持孔中，利用粘结剂或浸渍材料固定各个永磁铁。

就上述现有的转子制作方法而言，在固定磁铁时使用粘结剂的场合有如下倾向，即需要对永磁铁涂敷粘结剂或除去从磁铁保持孔漏出的剩余粘结剂等比较繁杂的手工作业。另外，在固定磁铁时使用浸渍材料的场合有如下倾向，即在转子铁心向浸渍材料的浸渍工序或固化浸渍材料的加热工序等中，需要比较大型的设备，还增加制造工时。另一方面，作为可消除这些不良状况的转子制作方法已知有如下方法，即预先制作转子铁心，使得在各个磁铁保持孔和永磁铁之间形成规定的空穴，在这些空穴中局部注入树脂材料并使其固化，从而将永磁铁固定在转子铁心上(例如参照特开平5-83892号公报(JP-A-5-083892))。

JP-A-5-083892所公开的转子制作方法是与转子铁心的各个磁铁保持孔邻接并连通而形成轴线方向延长的槽(即空穴)，利用注塑成型技术在该槽中注入熔融树脂材料并使其固化，从而将永磁铁固定保持在磁铁保持孔中。当进行注塑成型时，准备具备收容转子铁心的空腔部的模具和可搭载该模具的注塑成型机，在将转子铁心牢固固定支撑在模具的空腔部的状态下，使用注塑成型机在压力下将树脂材料注入到转子铁心的多个槽中即可，这时转子铁心在各个磁铁保持孔中容纳永磁铁。

采用上述JP-A-5-083892所记载的注塑成型技术的转子制作方法，只要准备具备收容转子铁心的空腔部的模具和可搭载该模具的注塑成型机，就可以容易且迅速进行将永磁铁固定在转子铁心的各个磁铁保持孔中的作业，所以有不需要使用粘结剂时的繁杂的手工作业或使用浸渍材料时的大型设备的优点。但是，为了将树脂材料准确注入到形成于各个磁铁保持孔和永磁铁之间的狭窄的槽中，需要比较高的射出压力。这时会有如下情况，即，由磁性薄板的层压体构成的转子铁心，特别是在磁铁保持孔和外周面之间的坯料部分(以下，称为边缘部分)越细，由于树脂材料的高射出压力，各磁性薄板在边缘部分向外方膨胀而变形。若在转子铁心上产生这种变形，则存在如下危险，即在转子的旋转中，通过转子铁心的磁通会受到影响而使旋转精度恶化，或者转子铁心与定子铁心接触而破损，结果，可能使电动机的工作可靠性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具，在永磁磁场的电动机转子的制作工序中，用于将树脂材料注入到在形成于转子铁心上的各个磁铁保持孔和永磁铁之间的空穴中，该模具可以切实抑制转子铁心的变形，并且将树脂材料准确且充分地注入到转子铁心的空穴中，从而可以制作工作可靠性优良的电动机转子。

为了达到上述目的，本发明提供一种模具，在具备具有多个磁铁保持孔的转子铁心和分别容纳保持在转子铁心的多个磁铁保持孔中的多个永磁铁的电动机转子的制作工序中，用于在各个磁铁保持孔和永磁铁之间形成的空穴中注入树脂材料，具备：模具部件，其具有凹部；环状的镶块，其在凹部固定设置；空腔部，其在规定位置上收容在多个磁铁保持孔中分别容纳多个永磁铁的转子铁心，且该空腔部通过凹部和镶块的协作划定；变形抑制面，其设在空腔部中，在将树脂材料注入空穴期间，至少局部与转子铁心的外周面接触，抑制外周面的膨胀变形，镶块的环状内周面是变形抑制面。

在具有上述结构的模具中，变形抑制面可以构成：设置于在空腔部上开口的熔融树脂材料的浇口的近旁，并且与转子铁心的、对应于距连接到浇口的空穴的树脂注入端规定长度的空穴区域的外周面的局部区域可接触地相对配置。

另外，可以构成为：在转子铁心的外周面未变形的状态下，在收容于空腔部的转子铁心的外周面和设置于空腔部内的变形抑制面之间，形成0.2mm以下的空隙。

附图说明

通过结合附图的以下适当的实施方式的说明，本发明的上述以及其他目的、特征及优点将更加明确。在该附图中：

图1是以将转子铁心收容于空腔部的状态表示本发明的一实施方式的模具的剖视图；

图2是以打开的状态表示图1的模具的立体图；

图3是可以使用图1的模具制作的电动机的转子的立体图；

图4A是图3的转子的俯视图；

图4B是图3的转子的主要部分放大图；以及

图5是以将转子铁心收容于空腔部的状态表示本发明的其他实施方式的模具的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。在附图中，在同样或类似的结构单元上标注共同的附图标记。

参照附图，图1及图2是表示本发明的一实施方式的模具10的图，图3、图4A以及图4B是表示可以使用模具10制作的电动机的转子12的图。转子12具备：具有多个(在图中为8个)磁铁保持孔14的转子铁心16；以及分别容纳保持在转子铁心16的多个磁铁保持孔14中的多个(在图中为8个)永磁铁18。

转子铁心16是由硅钢片等磁性薄板的层压体构成的大致圆筒状部件，在中央具有沿轴线16a贯通形成的轴孔20(图3)。按以轴线16a为中心的规定的周向等间隔配置，多个磁铁保持孔14分别作为轴线方向贯通孔形成在转子铁心16的外周面16b的近旁。各磁铁保持孔14具有实质上与保持对象的永磁铁18的平板状外形对应的长孔状轮廓。在转子铁心16的多个磁铁保持孔14和外周面16b之间，形成各磁性薄板的比较细的边缘部分16c。

在将永磁铁18固定保持在各个磁铁保持孔14中的状态下，转子铁心16通过例如热压配合用轴孔20安装在轴(未图示)上。在使转子铁心16的外周面16b通过规定的空隙与定子(未图示)相对的状态下，具有轴的转子12可旋转地支撑在壳体(未图示)上，由此构成电动机。

多个永磁铁18的各个俯视为大致矩形的平板状磁铁，在板厚方向被磁化，使其一对主表面18a分别构成N极及S极(图3)。按使周向相邻的永磁铁18互相不同的磁极朝向转子铁心16的外周面16b侧的交替配置，将这些永磁铁18分别插入到对应的磁铁保持孔14中。在该状态下，在转子铁心16的外周面16b上，周向交替形成与最接近的永磁铁18的磁极对应的磁极(图4A)。

在各磁铁保持孔14中，以图4A的俯视在长度方向的两端，形成一对轴线方向连续延长的槽22。这些槽22与容纳在磁铁保持孔14中的永磁铁18的一对侧边缘相对配置，在磁铁保持孔14和永磁铁18之间形成规定形状的空穴24(图4B)。在各空穴24中，通过使用模具10，例如利用注塑成型机(未图示)注入熔融树脂材料。

模具10具备：空腔部26，其在规定位置收容在多个磁铁保持孔14中分别容纳多个永磁铁18的状态下的转子铁心16(图4A)；以及变形抑制面28，其设在空腔部26中，在将熔融树脂材料注入多个空穴24期间，至少局部与转子铁心16的外周面16b接触，抑制外周面16b的膨胀变形(图1)。在图示实施方式中，模具10互相组合可在分型线10a分离的一对模具部件30、32而构成，在未图示的注塑成型机的合模机构上搭载为，将一方的模具部件30承担支撑在固定台板(未图示)上，同时将另一方的模具部件32承担支撑在可动台板(未图示)上。在固定侧的模具部件30上形成材料通路(包括直浇道、流道以及浇口)36，该材料通路36向规定方向分配从注塑成型机的射出机构(图示喷嘴34的一部分)供给的熔融树脂材料并使其流通。另外，在可动侧的模具部件32上设置上述空腔部26及变形抑制面28。

模具部件30的材料通路36如下构成：适宜分配熔融树脂材料并注入到多个空穴24(图4A、图4B)的各个中，该多个空穴24是在空腔部26内配置于注入树脂材料时的适当位置上的转子铁心16的、多个磁铁保持孔14和多个永磁铁18之间形成的。另外，模具部件30具有用于除去在材料通路36内固化的树脂材料的众所周知的双层构造(第一单元30a及第二单元30b)。模具部件30的第二单元30b具有构成分型线10a的端面30c，在该端面30c上，材料通路36的多个浇口36a开口。另外，模具部件32具有用于装入未图示的推顶机构等的众所周知的双层构造(第一单元32a及第二单元32b)。

在模具部件32上设置向空腔部26内伸出的定心支撑单元38(在图中固定在第一单元32a上)。定心支撑单元38具有无晃动地嵌入到转子铁心16的轴孔20(图3)的形状及尺寸，以其轴线16a为基准，将收容于空腔部26的转子铁心16定位在注入树脂材料时的适当位置上。在将转子铁心16安装在定心支撑单元38上的状态下，设在空腔部26的变形抑制面28与转子铁心16的外周面16b的大致全体可接触地相对配置。

在图示实施方式中，在模具部件32的第二单元32b上，形成使定心支撑单元38向中央突出的俯视为大致矩形的凹部40，在该凹部40内固定设置环状的镶块42(图2)。空腔部26通过模具部件32的第二单元32b的凹部40和镶块42的协作划定，镶块42的环状内周面作为变形抑制面28起作用。另外，代替这种结构，也可以在模具部件32的第二单元32b上直接形成空腔部26及变形抑制面28。

模具部件32的凹部40的底面(轴线方向端面)40a与模具部件30的第二单元30b的端面30c协作，牢固固定地夹持收容在空腔部26的转子铁心16。这时，模具部件32的凹部底面40a与转子铁心16的轴线方向一端面紧密抵接，作为封闭在各个磁铁保持孔14和永磁铁18之间形成的空穴24(图4A、图4B)的轴线方向一端的开口的成型面40a起作用。

在具有上述结构的模具10中，在将熔融树脂材料注入到在形成于转子铁心16上的各个磁铁保持孔14和永磁铁18之间的空穴24的期间，设在空腔部26的变形抑制面28至少局部与转子铁心16的外周面16b接触，抑制外周面16b的膨胀变形。从而，可以切实抑制转子铁心16的特别是外周面16b的变形，并且利用所需的高射出压力，将熔融树脂材料准确注入到转子铁心16的多个空穴24。在所需的射出压力下注入到空穴24的熔融树脂材料遍及空穴24的各角落，牢固机械地连结转子铁心16和永磁铁18。其结果，通过使用模具10，在高度再现性下确保永磁铁18的充分的固定强度，可以以高成品率地制作具有无变形的转子铁心16的工作可靠性优良的电动机的转子12。另外，成型于空穴24内的树脂材料最好从流动性及机械强度优良的工程塑料中选择。

在上述结构中，最好在转子铁心16的外周面16b未变形的状态(例如注入树脂前的初始状态)下，在收容于空腔部26的转子铁心16的外周面16b和设置于空腔部26的变形抑制面28之间，形成0.2mm以下(径向尺寸)的微小空隙。这种微小空隙可以使转子铁心16向空腔部26的插入变得容易，同时在空穴24的树脂材料成型后，可从空腔部26顺利地取出转子铁心16。

可以预料，在这种场合下，在将树脂材料注入到空穴24的期间，由于射出压力使转子铁心16的边缘部分16c产生与微小空隙相当的量的变形，若微小空隙为0.2mm以下，则即使边缘部分16c变形，在转子12的旋转中，也不会对通过转子铁心16的磁通带来实质性的影响，而且能排除转子铁心16与定子铁心接触的可能性。另外，即使由于射出压力转子铁心16的边缘部分16c变形微小空隙的量，而使外周面16b与变形抑制面28接触，也由于这种变形通常仅产生在对应于距连接在模具部件30的浇口36a的空穴24的树脂注入端规定长度的空穴区域的外周面16b的局部区域(即邻接于与模具部件30的端面30c抵接的转子铁心16的轴线方向端面的区域)，所以不会妨碍在树脂材料成型后顺利取出转子铁心16。

另外，在具有上述结构的模具10中，例如想要利用机器人等自动机械(未图示)将转子铁心16插入到空腔部26时，难以在转子铁心16和空腔部26之间确保把持转子铁心16的把持单元(例如手)的充分的退让空间。从而，在使用这种自动机械的场合，例如图2所示，利用自动机械，在转子铁心16的轴孔20中插入模具部件32的定心支撑单元38到中途，之后通过注塑成型机的合模机构的合模动作，将转子铁心16完全压入到空腔部26即可。

图5以在空腔部26收容转子铁心16的状态表示本发明的其他实施方式的模具50。模具50除了设在空腔部26的变形抑制面的结构以外，具有实质上与上述模具10同样的结构。从而，在对应的结构单元上标注共同的附图标记省略其说明。

模具50具备：空腔部26，其在规定位置收容转子铁心16(图4A)；以及的变形抑制面52，其设在空腔部26内，在将熔融树脂材料注入到转子铁心16的多个空穴24的期间，局部与转子铁心16的外周面16b接触，抑制外周面16b的膨胀变形。变形抑制面52设置于在空腔部26开口的熔融树脂材料的浇口36a的近旁，与转子铁心16的、对应于距连接在浇口36a的空穴24的树脂注入端规定长度的空穴区域的外周面16b的局部区域(即邻接于与模具部件30的端面30c抵接的转子铁心16的轴线方向端面的区域)，可接触地相对配置。

在图示实施方式中，环状的镶块54固定设置在形成于模具部件32的第二单元32b上的凹部40内。空腔部26通过模具部件32的凹部40和镶块54的协作而划定，镶块54的环状内周面的轴线方向一端(在图中右端)区域作为变形抑制面52起作用。相对收容在空腔部26内的转子铁心16的外周面16b，镶块54的环状内周面的剩余的区域通过超过0.2mm的空隙而不能接触地相对配置。另外，代替这种结构，也可以在模具部件32的第二单元32b上直接形成空腔部26及变形抑制面52。

在具有上述结构的模具50中，在将熔融树脂材料注入到转子铁心16的多个空穴24的期间，设在空腔部26的变形抑制面52也与转子铁心16的外周面16b的、与浇口36a侧的转子铁心端面邻接的局部区域接触，抑制外周面16b的膨胀变形。从而，与上述模具10同样，通过使用模具50，可以切实抑制转子铁心16的特别是外周面16b的变形，将熔融树脂材料准确且充分地注入到多个空穴24中，其结果，在高度再现性下确保永磁铁18的充分的固定强度，可以以高成品率地制作具有无变形的转子铁心16的工作可靠性优良的电动机的转子12。

特别是在模具50中，可以切实抑制转子铁心16的外周面16b的容易产生变形的区域的膨胀变形，而且，设在空腔部26的变形抑制面52仅与转子铁心16的外周面16b的局部区域接近配置，所以能得到转子铁心16向空腔部26的插入变得更容易的优点。

以上，结合适当的实施方式说明了本发明，但对于本领域技术人员来说应该能理解，不脱离本发明的公开范围，可以进行各种修正及变更。

Claims (3)

1.一种模具(10)，在具备具有多个磁铁保持孔(14)的转子铁心(16)和分别容纳保持在该转子铁心的该多个磁铁保持孔中的多个永磁铁(18)的电动机的转子(12)的制作工序中，用于将树脂材料注入在各个该磁铁保持孔和该永磁铁之间形成的空穴(24)中，其特征在于，

具备：模具部件(32)，其具有凹部(40)；环状的镶块(42)，其在上述凹部固定设置；空腔部(26)，其在规定位置上收容在上述多个磁铁保持孔中分别容纳上述多个永磁铁的上述转子铁心，且该空腔部通过上述凹部和上述镶块的协作划定；以及变形抑制面(28)，其设置于上述空腔部中，在将上述树脂材料注入上述空穴期间，至少局部地与上述转子铁心的外周面(16b)接触，抑制该外周面的膨胀变形，

上述镶块的环状内周面是上述变形抑制面(28)。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

上述变形抑制面设置于在上述空腔部开口的熔融树脂材料的浇口(36a)的近旁，并且与上述转子铁心的、对应于距连接在该浇口的上述空穴的树脂注入端规定长度的空穴区域的上述外周面的局部区域可接触地相对配置。

3.根据权利要求1或2所述的模具，其特征在于，

在上述转子铁心的上述外周面未变形的状态下，在收容于上述空腔部中的该转子铁心的该外周面和设置于该空腔部中的上述变形抑制面之间，形成0.2mm以下的空隙。

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