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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungsgerät für einen eingebetteten Magnetkern, und insbesondere ein Fertigungsgerät und ein Herstellungsverfahren für einen eingebetteten Magnetkern, der in rotierenden elektrischen Maschinen verwendet wird.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Hinsichtlich der Fertigung eines eingebetteten Magnetkerns für rotierende elektrische Maschinen wurde eine Technologie entwickelt, die das Einsetzen eines Magneten in jedes von mehreren Magneteinsetzlöchern, die im Rotorkern entlang der axialen Richtung ausgebildet sind, das Füllen jedes Magneteinsetzlochs mit flüssigem Harz und das Aushärten des Harzes in jedem Magneteinsetzloch, um die Magnete am Rotorkern zu fixieren, umfasst.
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Als solch ein Fertigungsgerät für einen eingebetteten Magnetkern ist ein Fertigungsgerät bekannt, das Folgendes umfasst: eine Trägerbasis, die eine obere Oberfläche beinhaltet, in die sich eine Harzgefäßkammer öffnet, die zum Speichern von geschmolzenem Harz ausgestaltet ist; eine separate Platte, die so ausgestaltet ist, dass sie abnehmbar auf der oberen Oberfläche der Trägerbasis platziert werden kann, wobei der Rotorkern auf der separaten Platte platziert ist, und die einen Verbindungskanal, der einen Anguss und dergleichen beinhaltet, der so ausgestaltet ist, dass er das Magneteinsetzloch und die Harzgefäßkammer miteinander verbindet; und einen Kolben, der beweglich in der Harzgefäßkammer vorgesehen ist, um das geschmolzene Harz in der Harzgefäßkammer über den Verbindungskanal pressend in das Magneteinsetzloch einzuspeisen.
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DOKUMENT(E) ZUM STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument 1:
WO2017/179547A1 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WIRD
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Bei dem oben erwähnten Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern steht die äußere periphere Oberfläche des Kolbens in Gleitkontakt mit der inneren peripheren Oberfläche, die die Harzgefäßkammer definiert, und daher wird erwogen, die Harzgefäßkammer aus Hartmetall herzustellen, das Wolframkarbid und ähnliches enthält, um die Abriebfestigkeit zu gewährleisten.
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Hartmetall ist jedoch teuer und seine Bearbeitung ist im Vergleich zu Chromstahl oder ähnlichem schwierig. Daher neigen Fertigungsgeräte, in denen Hartmetall verwendet wird, dazu teuer zu sein.
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Insbesondere in einem Fall, in dem das zum Befestigen der Magnete verwendete Harz aus einem Harzbasismaterial, das aus Epoxidharz oder ähnlichem besteht, und einem Füller, der aus anorganischem Material besteht und der in das Harzbasismaterial gemischt ist, hergestellt ist, tritt zusätzlich zur Abnutzung der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer ein Abrieb aufgrund des Füllers an den inneren peripheren Oberflächen des Angusses und ähnlichem auf, die dem Fluss des geschmolzenen Harzes ausgesetzt sind, und daher wird es auch notwendig, die Elemente, die den Anguss und ähnliches bilden, aus Hartmetall herzustellen, was das Fertigungsgerät teurer macht.
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Auch im Falle von kobalthaltigem Hartmetall können Chemikalien, die zum Reinigen des Fertigungsgeräts verwendet werden, dazu führen, dass sich Kobalt auf der Oberfläche der Oberfläche des Grundmaterials ablagert und die Härte verringert.
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Es ist erwünscht, dass die inneren peripheren Oberflächen des Angusses und dergleichen eine ausgezeichnete Ablösefähigkeit bezüglich des im Anguss ausgehärteten Harzes und dergleichen aufweisen. Diesbezüglich ist bekannt, dass Chrom eine ausgezeichnete Ablösefähigkeit gegenüber Harz aufweist, und daher ist es denkbar, die innere periphere Oberfläche des Angusses zu verchromen.
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Eine Verchromung hat jedoch im Vergleich zu Hartmetall eine geringe Oberflächenhärte, und es mangelt ihr an Abriebfestigkeit. Außerdem ist es schwierig, eine Verchromung mit einer geeigneten Dicke auf der inneren peripheren Oberfläche des Angusses, der einen kleinen Innendurchmesser hat, zu bilden. Die Ablösefähigkeit spielt insbesondere bei dem eingebetteten Magnetkern eine Rolle, der bei relativ niedrigem Druck mit Harz gefüllt wird, da das Abscheiden von Trennmittel wie zum Beispiel Wachs, dass in dem Harzbasismaterial hinzugefügt ist, auf der Formkörperoberfläche nicht günstig ist.
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Eine Aufgabe, die mit der vorliegenden Erfindung erfüllt werden soll, besteht darin, ein Fertigungsgerät für einen eingebetteten Magnetkern bereitzustellen, bei dem die Abriebfestigkeit und Ablösefähigkeit der inneren peripheren Oberflächen der Harzgefäßkammer, des Angusses und dergleichen ohne Verwendung von Hartmetall verbessert wird.
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MITTEL ZUM ERFÜLLEN DER AUFGABE
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Ein Fertigungsgerät für einen eingebetteten Magnetkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fertigungsgerät für einen eingebetteten Magnetkern, wobei der eingebettete Magnetkern einen Rotorkern, der mit einem Magneteinsetzloch bestehend aus einem Durchgangsloch, das sich in beide axiale Endoberflächen des Rotorkerns öffnet, versehen ist, einen in dem Magneteinsetzloch angeordneten Magneten, und das Magneteinsetzloch füllendes Harz umfasst, wobei das Fertigungsgerät umfasst: eine Trägerbasis, die eine Oberfläche beinhaltet, in die sich eine Harzgefäßkammer öffnet, die zum Speichern von geschmolzenem Harz ausgestaltet ist; eine separate Platte, die ausgestaltet ist, um auf der einen Oberfläche der Trägerbasis platziert zu werden, wobei der Rotorkern auf der separaten Platte platziert ist, und die einen Verbindungskanal hat, der ausgestaltet ist, um das Magneteinsetzloch und die Harzgefäßkammer miteinander zu verbinden; und einen Kolben, der in der Harzgefäßkammer beweglich vorgesehen ist, um das geschmolzene Harz in der Harzgefäßkammer über den Verbindungskanal pressend in das Magneteinsetzloch einzuspeisen, wobei wenigstens ein Teil der inneren peripheren Oberflächen der Harzgefäßkammer und des Verbindungskanals und einer äußeren peripheren Oberfläche des Kolbens durch eine Chromnitridschicht gebildet wird.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät wird ohne Verwendung von Hartmetall der Abrieb der gegeneinander gleitenden Flächen der Trägerbasis und des Kolbens reduziert und die Haltbarkeit desselben verbessert.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern ist vorzugsweise das Harz ein Epoxidharz.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät wird eine vorteilhafte Ablösbarkeit gegenüber dem ausgehärteten Epoxidharz erreicht und die Produktivität verbessert.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern beinhaltet das Harz vorzugsweise ein Basismaterialharz, das aus einem Epoxidharz besteht in welches ein Füller bestehend aus anorganischem Material gemischt ist.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät wird selbst dann, wenn ein Füller in das Basismaterialharz gemischt wird, der Reibungsabrieb der Tragbasis, des Kolbens und der separaten Platte reduziert und deren Haltbarkeit verbessert.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern umfasst die Trägerbasis vorzugsweise einen Trägerbasiskörper, der mit einem Gefäßhalteloch ausgebildet ist, und ein Gefäßelement, das in das Gefäßhalteloch eingesetzt ist, wobei das Gefäßelement die innere periphere Oberfläche der Harzgefäßkammer definiert, und eine innere periphere Oberfläche des Gefäßelements durch die Chromnitridschicht gebildet wird.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät kann das Bilden der Chromnitridschicht auf der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer allein durch das Gefäßelement erreicht werden, das ein kleineres Bauteil als der Trägerbasiskörper ist.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern beinhaltet der Verbindungskanal vorzugsweise einen Anguss mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der der Harzgefäßkammer, und eine innere periphere Oberfläche des Angusses wird durch die Chromnitridschicht gebildet.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät kann, da der Anguss einen kleinen Durchmesser hat und die innere periphere Oberfläche des Angusses eine Oberfläche mit hoher Härte ist, die durch die Chromnitridschicht gebildet wird, ein Verformen des Angusses aufgrund von Verschleiß reduziert werden.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern beinhaltet die separate Platte vorzugsweise eine Angussplatte und eine Ausschussplatte, die voneinander entfernbar übereinander platziert sind, wobei der Verbindungskanal einen Anguss, der in der Angussplatte ausgebildet ist, und eine Ausschussöffnung, die in der Ausschussplatte ausgebildet ist, beinhaltet und innere periphere Oberflächen der Anguss- und der Ausschussöffnung jeweils durch die Chromnitridschicht gebildet werden.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät wird, da es sich bei den inneren peripheren Oberflächen des Angusses und der Ausschussöffnung um Oberflächen mit hoher Härte handelt, die durch die Chromnitridschicht gebildet werden, die Haltbarkeit der Angussplatte und der Ausschussplatte verbessert.
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Bei dem obigen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern sind vorzugsweise sich gegenseitig berührende Oberflächen der Angussplatte und der Ausschussplatte jeweils durch die Chromnitridschicht gebildet.
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Gemäß diesem Fertigungsgerät wird die Haltbarkeit der Angussplatte und der Ausschussplatte verbessert, und außerdem wird selbst dann, wenn durch das Eindringen des geschmolzenen Harzes in den Spalt zwischen Angussplatte und Ausschussplatte Grate entstehen, eine gute Ablösbarkeit der Grate erreicht.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Gemäß dem Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern der vorliegenden Erfindung kann die Abriebfestigkeit der inneren peripheren Oberflächen der Harzgefäßkammer, des Angusses und dergleichen ohne das Verwenden von Hartmetall verbessert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen eingebetteten Magnetkern zeigt, der von einem Fertigungsgerät hergestellt wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine vertikale Schnittansicht des eingebetteten Magnetkerns;
- 3 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Anfangszustand des Fertigungsgerätes für den eingebetteten Magnetkern zeigt, gemäß einer Ausführungsform;
- 4 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines Hauptteils des Fertigungsgerätes für den eingebetteten Magnetkern, gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
- 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Ladezustand von festem Harz und Magneten in dem Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern zeigt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
- 6 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Verschlusszustand der Magneteinsetzlöcher in dem Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern zeigt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
- 7 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Harzpresseinspeis- und Druckhaltezustand in dem Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkern zeigt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform; und
- 8 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Entfernzustand des eingebetteten Magnetkerns zeigt, der von dem Fertigungsgerät des eingebetteten Magnetkerns hergestellt wurde, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst wird anhand der 1 und 2 ein Beispiel für einen eingebetteten Magnetkern beschrieben, der durch ein Herstellungsverfahren und ein Fertigungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
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Der eingebettete Magnetkern 1 ist ein Bestandteil rotierender elektrischer Maschinen, zum Beispiel eines Elektromotors, und beinhaltet einen Rotorkern 2. Der Rotorkern 2 besteht aus einem laminierten Eisenkern, der durch Stapeln einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen und Verbinden der elektromagnetischen Stahlbleche miteinander unter Verwendung eines bekannten Verbindungsverfahrens (wie zum Beispiel Crimpen, Laserschweißen, Kleben usw.) gebildet wird. Der Rotorkern 2 ist in der Draufsicht im Wesentlichen ringförmig geformt und mittig mit einer in axialer Richtung durchgehenden Wellenbohrung 3 versehen.
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Der Rotorkern 2 ist mit mehreren Magneteinsetzlöchern 4 ausgebildet, die jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen parallelepipedischen Raum definieren. Die Magneteinsetzlöcher 4 erstrecken sich in der axialen Richtung durch den Rotorkern 2 und münden jeweils an den beiden Endoberflächen des Rotorkerns 2. In der dargestellten Ausführungsform sind die Magneteinsetzlöcher 4 an vier Stellen ausgebildet, die in einem regelmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 2 angeordnet sind. Die Magneteinsetzlöcher 4 sind jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern können hinsichtlich Form, Anzahl, Anordnung usw. auf verschiedene Weise modifiziert werden.
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Ein im Wesentlichen rechteckiger, parallelepipedförmiger Magnet 5 wird in jedem Magneteinsetzloch 4 aufgenommen. Der Magnet 5 kann aus einem Permanentmagneten (mit oder ohne Magnetisierung) bestehen, wie zum Beispiel einem ferritbasierten gesinterten Magneten oder einem Neodym-Magneten. Die Abmessungen jedes Magneten 5 sind etwas kleiner als die entsprechenden Abmessungen des Magneteinsetzlochs 4. Als Ergebnis wird in jedem Magneteinsetzloch 4 ein Spalt zwischen dem Rotorkern 2 und dem Magneten 5 erzeugt. Dieser Spalt wird mit Harz 6 gefüllt, und jeder Magnet 5 wird durch das den Spalt füllende Harz 6 am Rotorkern 2 befestigt.
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Als Harz 6 wird Harz aus einem Harzbasismaterial verwendet, das aus wärmehärtbarem Harz wie Epoxidharz besteht, in das ein Füller bestehend aus anorganischem Material wie Silica oder Glas gemischt ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Magnet 5 in jedem Magneteinsetzloch 4 nach innen versetzt (oder zur Mitte des Rotorkerns 2 hin versetzt), so dass die äußere Oberfläche 5A des Magneten 5 auf der Innenseite desselben an der inneren Oberfläche des Magneteinsetzlochs 4 anliegt, die der äußeren Oberfläche 5A gegenüberliegt. Dadurch sind die Magnete 5 in Bezug auf ihre radiale Positionierung gleichmäßig angeordnet. Dies verhindert, zusammen mit den in regelmäßigen Abständen angeordneten Magneteinsetzlöchern 4 in Bezug auf ihre Umfangspositionierung bezüglich des Rotorkerns 2, dass die Magnete 5 eine Rotationsunwucht des Rotorkerns 2 verursachen. Die Magnete 5 können auch in der zu der in gezeigten Richtung entgegengesetzten radialen Richtung versetzt sein (oder vom Mittelpunkt des Rotorkerns 2 weg versetzt sein).
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Als nächstes wird ein Fertigungsgerät 10 für den eingebetteten Magnetkern 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die bis beschrieben.
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Das Fertigungsgerät 10 ist mit einer Pressenstruktur versehen, die mehrere sich vertikal erstreckende Holme 12, eine flache plattenförmige feststehende Werkzeugaufspannplatte 16, die an den oberen Teilen der Holme 12 befestigt ist, und eine flache plattenförmige bewegliche Werkzeugaufspannplatte 14 beinhaltet, die von den Holmen 12 unterhalb der feststehenden Werkzeugaufspannplatte 16 vertikal beweglich gehalten wird. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 14 kann vertikal durch ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Werkzeugspanngerät angetrieben werden. Das Werkzeugspanngerät kann auf einem bekannten Gelenkstangenmechanismus oder einem Vorschubschraubenmechanismus basieren.
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Ein oberes Element 18 ist an der unteren Oberfläche der feststehenden Werkzeugaufspannplatte 16 befestigt. Das obere Element 18 trägt fest mehrere Verschlusselemente 20 für die jeweiligen Magneteinsetzlöcher 4 über entsprechende Stangen 19, die von der unteren Oberfläche des oberen Elements 18 nach unten ragen, und sperrt ein Kernpresselement 24 über Federn 22. Die Verschlusselemente 20 sind so vorgesehen, dass sie den jeweiligen Magneteinsetzlöchern 4 des Rotorkerns 2 entsprechen, und sind in der Draufsicht jeweils in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet, die größer als die Draufsichtform des entsprechenden Magneteinsetzlochs 4 ist, so dass jedes Verschlusselement 20 die obere Öffnung des entsprechenden Magneteinsetzlochs 4 verschließen kann. Das Kernpresselement 24 ist mit Durchgangslöchern 26 ausgebildet, die die jeweiligen Verschlusselemente 20 in vertikaler Richtung aufnehmen. Zu beachten ist, dass jedes Verschlusselement 20 eine im Wesentlichen rechteckige Draufsichtform haben kann, die etwas größer ist als jedes Magneteinsetzloch 4. Alternativ kann das Verschlusselement 20 eine Draufsichtform haben, die mehrere benachbarte Magneteinsetzlöcher 4 abdeckt, um den Aufbau des Geräts zu vereinfachen.
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Ein unteres Element 30 ist auf der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 14 befestigt. Eine Trägerbasis 32 ist auf dem unteren Element 30 montiert. Auf der oberen Oberfläche der Trägerbasis 32 (der oberen Oberfläche 56A eines später beschriebenen Trägerbasiskörpers 56) ist eine separate Platte 36 eines Rotorkernhaltegeräts 34 abnehmbar und austauschbar platziert.
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Das Rotorkernhaltegerät 34 beinhaltet eine flache plattenförmige separate Platte 36, die als eine Ablage dient, auf der der Rotorkern 2 platziert wird, und eine flache plattenförmige obere Platte 38, die über der separaten Platte 36 angeordnet ist. Die separate Platte 36 und die obere Platte 38 sind durch eine Verbindung zwischen beweglichen Schließklauen 40, die an der separaten Platte 36 montiert sind, und feststehenden Schließklauen 42, die an der oberen Platte 38 montiert sind, miteinander gekoppelt und halten den Rotorkern 2, der vertikal dazwischen eingeklemmt ist, entfernbar fest. Das Rotorkernhaltegerät 34 mit dem Rotorkern 2, der zwischen der separaten Platte 36 und der oberen Platte 38 eingeklemmt ist, kann auf die Trägerbasis 32 geladen und von dieser entfernt werden und ist tragbar.
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Die obere Platte 38 ist mit Einsetzlöchern 44 ausgebildet, die sich vertikal durch sie hindurch an Positionen erstrecken, die mit den entsprechenden Magneteinsetzlöchern 4 des Rotorkerns 2 ausgerichtet sind, so dass die Verschlusselemente 20 in die entsprechenden Einsetzlöcher 44 eingeführt werden können. Die Einsetzlöcher 44 können ähnlich dimensioniert sein wie die Durchgangslöcher 26, die im Kernpresselement 24 ausgebildet sind. Die Einsetzlöcher 44 und die Verschlusselemente 20 werden durch eine Verbindung von Vorsprüngen 25 (siehe 3), die an den äußeren peripheren Kanten der jeweiligen Durchgangslöcher 26 ausgebildet sind, und Aussparungen 45 (siehe 3), die an den äußeren peripheren Kanten der jeweiligen Einsetzlöcher 44 ausgebildet sind, genau ausgerichtet, wenn die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 14 nach oben bewegt wird.
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Wie in dargestellt, ist die separate Platte 36 aus einer Angussplatte 46 und einer Ausschussplatte 48 ausgebildet, die flache Platten sind und die entfernbar übereinander angeordnet sind. Die Angussplatte 46 und die Ausschussplatte 48 sind durch Bolzen (nicht abgebildet) oder ähnliches entfernbar miteinander verbunden.
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Die Angussplatte 46 beinhaltet eine obere Oberfläche 46A, die zum Kontakt mit der unteren Endoberfläche 2A des Rotorkerns 2 ausgebildet sind, und Angüsse 50, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie individuell mit einer unteren Endöffnung 4B des entsprechenden Magneteinsetzlochs 4 kommunizieren. Jeder Anguss 50 dient als Begrenzungselement mit einem kleineren Durchmesser als eine später beschriebene Gefäßkammer 64. Die Ausschussplatte 48 ist unter der Angussplatte 46 angeordnet und beinhaltet Ausschussöffnungen 52, die jeweils eine kreisförmige Querschnittsform haben und mit dem entsprechenden Anguss 50 und den später beschriebenen entsprechenden Harzgefäßkammern 64 verbunden sind. Somit bilden die Angüsse 50 und die Ausschussöffnungen 52 Verbindungskanäle, die die Magneteinsetzlöcher 4 mit den Harzgefäßkammern 64 verbinden.
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Die Trägerbasis 32 beinhaltet: einen Trägerbasiskörper 56 mit einer flachen oberen Oberfläche 56A und Gefäßhaltelöchern, die für die jeweiligen Magneteinsetzlöcher 4 ausgebildet sind und jeweils ein oberes offenes Ende und eine kreisförmige Querschnittsform haben; und Gefäßelemente 58, die jeweils eine zylindrische Form haben und in das entsprechende Gefäßhalteloch 54 eingepasst sind. Jedes Gefäßelement 58 hat an seinem unteren Ende einen Flanschabschnitt 60, und der Flanschabschnitt 60 ist zwischen dem Trägerbasiskörper 56 und dem unteren Element 30 eingeklemmt, so dass das Gefäßelement 58 an ihnen befestigt ist. Das obere Ende des Gefäßelements 58 ist ein freies Ende, so dass keine Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnung auftreten.
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Im Gefäßelement 58 ist ein in vertikaler Richtung (der axialen Richtung des Gefäßelements 58) beweglicher (verschiebbarer) Kolben 62 vorgesehen. Das Gefäßelement 58 definiert eine innere periphere Oberfläche der Harzgefäßkammer 64 (siehe 4 und 6) in einem Teil davon oberhalb des Kolbens 62. Die Harzgefäßkammer 64 ist ein Raum zum Speichern von geschmolzenem Harz, der eine kreisförmige Querschnittsform konzentrisch zur Ausschussöffnung 52 hat und sich in die obere Oberfläche 56A der Trägerbasis 32 öffnet. Der Innendurchmesser der Harzgefäßkammer 64 ist kleiner als der Innendurchmesser der Ausschussöffnung 52 und ist auch um die Wandstärke des Gefäßelements 58 kleiner als der Innendurchmesser des Gefäßhaltelochs 54.
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Wie in 4 dargestellt, ist die gesamte Oberfläche des Kolbens 62, einschließlich der äußeren peripheren Oberfläche und der Oberseite, aus einer Chromnitridschicht 65 gebildet. Die gesamte Oberfläche jedes Gefäßelements 58, einschließlich der inneren peripheren Oberfläche, die die Harzgefäßkammer 64 definiert, und der oberen Endoberfläche, ist aus einer Chromnitridschicht 59 gebildet. Die gesamte Oberfläche der Angussplatte 46 einschließlich der inneren peripheren Oberfläche jedes Angusses 50, der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche ist aus einer Chromnitridschicht 47 gebildet. Die gesamte Oberfläche der Ausschussplatte 48 einschließlich der inneren peripheren Oberfläche jeder Ausschussöffnung 52, der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche ist aus einer Chromnitridschicht 49 gebildet.
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Da die gesamten Oberflächen der Angussplatte 46 und der Ausschussplatte 48 jeweils durch die Chromnitridschichten 47, 49 gebildet werden, werden auch die Unterseite der Angussplatte 46 und die Oberseite der Ausschussplatte 48, die als sich gegenseitig berührende Oberflächen dienen, durch die Chromnitridschichten 47, 49 gebildet.
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Um die benötigten Eigenschaften und Haltbarkeit zu erreichen, wird bevorzugt, dass die Chromnitridschichten 47, 49, 59, 65 jeweils eine Dicke von 3 bis 4 µm und eine Vickershärte von etwa 1800 bis 2000 aufweisen. Das Basismaterial der Angussplatte 46, der Ausschussplatte 48, des Gefäßelements 58, des Kolbens 62 kann jeweils aus irgendeinem Metall, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl außer Hartmetall bestehen, und kann Sintermetall sein. Die Chromnitridschichten 47, 49, 59, 65 können ausgebildet werden, indem das Basismaterial der Angussplatte 46, der Ausschussplatte 48, des Gefäßelements 58 und des Kolbens 62 jeweils in eine Kammer eines Vakuumbeschichtungsgerätes gelegt wird und ein allgemeines Nitrierverfahren durchgeführt wird, um die Oberfläche mit Chromnitrid zu beschichten.
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Für den Fall, dass das Basismaterial der Angussplatte 46, der Ausschussplatte 48, des Gefäßelements 58 und des Kolbens 62 jeweils aus Edelstahl besteht, ist es auch möglich, die Chromnitridschichten 47, 49, 59, 65 durch ein Gasnitrierverfahren zu erzeugen.
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Das untere Element 30 ist mit Zylinderbohrungen 70 entsprechend den jeweiligen Kolben 62 ausgebildet. In jeder Zylinderbohrung 70 ist ein in vertikaler Richtung (der axialen Richtung) beweglicher Kolben 72 eingepasst. Eine Kolbenstange 74, die sich von jedem Kolben 72 aus nach oben erstreckt, führt durch eine im unteren Element 30 ausgebildete Durchgangsbohrung 76, um in ein Inneres des Gefäßelements 58 hineinzuragen, und ist durch eine Schraube 63 integral mit dem Kolben 62 verbunden (siehe 4).
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Das untere Element 30 definiert eine Zylinderkammer 78, die unter jedem Kolben 72 als Druckkammer dient. Die Zylinderkammern 78 sind einzeln für die jeweiligen Kolben 62 vorgesehen, das heißt für die jeweiligen Harzgefäßkammern 64, und sind über einen im unteren Element 30 ausgebildeten Verteilerkanal 80 und eine externe Verrohrung 82 mit einem hydraulischen Druckerzeuger 84 verbunden, so dass ihnen Drucköl vom hydraulischen Druckerzeuger 84 zugeführt wird. Jeder Kolben 72 bewegt sich nach oben, um den entsprechenden Kolben 62 über die Kolbenstange 74 nach oben zu drücken (unter Druck zu setzen), wenn das Drucköl der entsprechenden Zylinderkammer 78 vom hydraulischen Druckerzeuger 84 zugeführt wird.
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Im unteren Element 30 sind elektrische Heizer 86 zum Erhitzen von geschmolzenem Harz 8 in jeder Harzgefäßkammer 64 eingebettet.
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Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den eingebetteten Magnetkern 1 unter Verwendung des Fertigungsgeräts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 bis 8 beschrieben.
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Zunächst wird, wie in 3 dargestellt, in einem Zustand, in dem die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 14 abgesenkt ist, das Rotorkernhaltegerät 34 mit dem Rotorkern 2, der zwischen der separaten Platte 36 und der oberen Platte 38 eingeklemmt ist, auf die Trägerbasis 32 gelegt. Durch dieses Platzieren wird jedes Magneteinsetzloch 4 mit dem entsprechenden Anguss 50 ausgerichtet, um mit diesem in Verbindung zu stehen. Es ist zu beachten, dass der Rotorkern 2 zusammen mit dem Rotorkernhaltegerät 34 vorgewärmt werden kann.
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In diesem Zustand wird als Harz- und Magnetladeschritt das feste Harz 7 durch die obere Öffnung des Magneteinsetzlochs 4 in jedes Magneteinsetzloch 4 geladen, und danach wird der Magnet 5 in jedes Magneteinsetzloch 4 eingesetzt. Bei dem festen Harz 7 kann es sich um Harz handeln, das durch Formen von ungehärtetem (im Falle von wärmehärtbarem Harz bevor die chemische Reaktion durch Erwärmen eingeleitet wird) pulverförmigem oder granularem Harzmaterial mit relativ kleinen Durchmessern und Füllmaterial (Füller, Additive und dergleichen) in einer säulenförmigen oder irgendeiner anderen gewünschten Form ausgebildet wird, durch Verwenden einer in den Zeichnungen nicht gezeigten Pelletiermaschine, oder um Harz in granularer Form mit einem relativ großen Durchmesser, das durch Formen von ungehärtetem Harzmaterial in Pulverform ausgebildet wird.
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Anschließend wird die bewegliche Platte 14 nach oben bewegt und dadurch das untere Element 30 nach oben bewegt, wodurch die obere Platte 38 gegen das Kernpresselement 24 drückt, wie in dargestellt. Wenn das untere Element 30 aus diesem Zustand weiter nach oben bewegt wird, wie in dargestellt, werden die Federn 22 zusammengedrückt, und jedes Verschlusselement 20 tritt in das entsprechende Einführungsloch 44 ein und drückt den entsprechenden Magneten 5 in das Magnet-Einführungsloch 4. Dann berührt die obere Fläche des Rotorkerns 2 die untere Fläche jedes Verschlusselements 20, wodurch die obere Öffnung jedes Magneteinsetzlochs 4 durch das entsprechende Verschlusselement 20 verschlossen wird. Auf diese Weise wird der Schließvorgang durchgeführt.
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Zu diesem Zeitpunkt wird das feste Harz 7 in jedem Magneteinsetzloch 4 durch Vorheizen des Rotorkerns 2 und Erwärmen durch die elektrischen Heizer 86 zu geschmolzenem Harz 8 geschmolzen, und ein Teil des geschmolzenen Harzes 8 tritt durch den Anguss 50 und die Ausschussöffnung 52, um in die Harzgefäßkammer 64 zu fließen, während der Kolben 62, die Kolbenstange 74 und der Kolben 72 nach unten gedrückt werden.
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Danach wird, wie in 7 dargestellt, als Presszuführschritt hydraulischer Druck vom hydraulischen Druckerzeuger 84 jeder Zylinderkammer 78 zugeführt, wodurch jeder Kolben 72 nach oben bewegt wird, um zu bewirken, dass der Kolben 62 das geschmolzene Harz 8 in der Harzgefäßkammer 64 durch den Anguss 50 und die Ausschussöffnung 52 in das Magneteinsetzloch 4 presst.
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Nach Ablauf einer vorgegebenen Druckhaltezeit wird die Zufuhr von Hydraulikdruck zu jeder Zylinderkammer 78 gestoppt, und dann wird die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 14 nach unten bewegt und als Entladeschritt das Rotorkernhaltegerät 34 von der Trägerbasis 32 entfernt. Wie in 8 dargestellt, ist ausgehärtetes Harz an den Angüssen 50 und den Ausschussöffnungen 52 des entladenen Rotorkernhaltegeräts 34 angeklebt.
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Nachdem das Aushärten des geschmolzenen Harzes 8 abgeschlossen ist, wird die Kopplung der separaten Platte 36 und der oberen Platte 38 durch die beweglichen Schließklauen 40 und die feststehenden Schließklauen 42 gelöst und der Rotorkern 2 aus dem Rotorkernhaltegerät 34 als Entnahmeschritt entfernt. In diesem Entnahmeschritt wird das in dem Anguss 50 und der Ausschussöffnung 52 ausgehärtete Harz an dem Anguss 50 vom Harz 6 in dem Magneteinsetzloch 4 getrennt und danach von der separaten Platte 36 und der oberen Platte 38, die voneinander getrennt sind, entfernt.
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Als nächstes werden die Wirkungen der Chromnitridschichten 47, 49, 59, 65 im oben beschriebenen Herstellungsprozess des eingebetteten Magnetkerns 1 beschrieben.
- (1) Da die Chromnitridschicht 65 auf der äußeren peripheren Oberfläche des Kolbens 62 und die Chromnitridschicht 59 auf der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer 64 eine hohe Härte aufweisen, verringern sie den Abrieb der aufeinander gleitenden Oberflächen des Gefäßelements 58 und des Kolbens 62. Dadurch wird die Haltbarkeit des Gefäßelements 58 und des Kolbens 62 ohne Verwendung von Hartmetall verbessert.
- (2) Da die Chromnitridschicht 65 auf der oberen Oberfläche des Kolbens 62, die Chromnitridschicht 59 auf der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer 64, die Chromnitridschicht 47 auf der inneren peripheren Oberfläche des Angusses 50, die obere Oberfläche (der Teil, der dem Magneteinsetzloch 4 entspricht), und die untere Oberfläche (der Teil, der der Ausschussöffnung 52 entspricht) der Angussplatte 46 und die Chromnitridschicht 49 auf der inneren peripheren Oberfläche der Ausschussöffnung 52 der Ausschussplatte 48 eine hohe Härte haben, verringern sie den Reibungsabrieb, der durch das geschmolzene Harz, insbesondere das geschmolzene Füller beinhaltende Harz, das beim Kontakt mit diesen Flächen fließt, verursacht wird. Dadurch wird die Haltbarkeit des Gefäßelements 58, des Kolbens 62, der Angussplatte 46 und der Ausschussplatte 48 ohne Verwendung von Hartmetall verbessert.
- (3) Im Gegensatz zu einer Plattierungsschicht kann die Chromnitridschicht 47 vorteilhafterweise auf der inneren peripheren Oberfläche des Angusses 50 ausgebildet werden, selbst wenn der Anguss 50 einen kleinen Durchmesser hat, um die innere periphere Oberfläche des Angusses 50 zu einer Oberfläche mit hoher Härte zu machen und dadurch das Verformen des Angusses 50 aufgrund von Verschleiß zu reduzieren. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der eingebettete Magnetkern 1 aufgrund von Angussnarben defekt wird.
- (4) Da die Chromnitridschicht 65 auf der oberen Oberfläche des Kolbens 62, die Chromnitridschicht 59 auf der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer 64, die Chromnitridschicht 47 auf der inneren peripheren Oberfläche des Angusses 50, die obere Oberfläche (der Teil, der dem Magneteinsetzloch 4 entspricht), und der unteren Oberfläche (der Teil, der der Ausschussöffnung 52 entspricht) der Ausschussplatte 46 und die Chromnitridschicht 49 auf der inneren peripheren Oberfläche der Ausschussöffnung 52 der Ausschussplatte 48 Chrom enthalten, wird die Ablösbarkeit des gehärteten Harzes von diesen Oberflächen verbessert. Dadurch wird, selbst wenn das Ablagern des Trennmittels, wie zum Beispiel dem Harzbasismaterial zugegebenes Wachs, auf der Formkörperoberfläche nicht günstig ist, eine ausgezeichnete Ablösbarkeit des gehärteten Harzes erreicht und die Produktivität des eingebetteten Magnetkerns 1 verbessert. Insbesondere verbessert die Chromnitridschicht 47 die Ablösbarkeit falls Epoxidharz als Basisharzmaterial verwendet wird.
- (5) Da die Chromnitridschicht 59 auf der oberen Endoberfläche des Gefäßelements 58 und die Chromnitridschicht 49 auf der unteren Oberfläche der Ausschussplatte 48, die einander berühren, und die Chromnitridschicht 49 auf der oberen Oberfläche (Kontaktoberfläche) der Ausschussplatte 48 und die Chromnitridschicht 47 auf der unteren Oberfläche (Kontaktoberfläche) der Angussplatte 46, die einander berühren, Chrom enthalten, ist, selbst wenn das geschmolzene Harz dazwischen eindringt und Grate bildet, die Ablösbarkeit der Grate gut. Dadurch wird die Produktivität des eingebetteten Magnetkerns 1 verbessert. Insbesondere verbessert die Chromnitridschicht 47 die Ablösbarkeit falls Epoxidharz als Basisharzmaterial verwendet wird.
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In dem oben beschriebenen Fertigungsgerät für den eingebetteten Magnetkerns wird jede Harzgefäßkammer 64 durch das Gefäßelement 58 definiert, und daher kann das Ausbilden der Chromnitridschicht 59 auf der inneren peripheren Oberfläche der Harzgefäßkammer 64 allein durch das Gefäßelement 58 erreicht werden, das ein kleineres Bauteil als der Trägerbasiskörper 56 ist. Daher ist ein großes Chromnitridverarbeitungsgerät zum Ausbilden der Chromnitridschicht 59 überflüssig.
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Vorstehend wurde die vorliegende Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Wie jedoch von einer Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet der Technik leicht erkannt werden kann, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt und kann in geeigneter Weise modifiziert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel sind die Gefäßelemente 58 nicht unverzichtbar, und die Harzgefäßkammern 64 können direkt in dem Trägerbasiskörper 56 ausgebildet werden. In diesem Fall kann die Chromnitridschicht auf der inneren peripheren Oberfläche jeder im Trägerbasiskörper 56 ausgebildeten Harzgefäßkammer 64 ausgebildet werden.
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Obwohl die dargestellte Ausführungsform beschrieben wurde, bei der die Trägerbasis 32 auf einer unteren Seite angeordnet ist, diente dies der Einfachheit der Erklärung, und im Rahmen der Ansprüche beinhaltet die vorliegende Erfindung einen umgedrehten Fall, bei dem die Trägerbasis 32 auf einer Oberseite angeordnet ist.
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Die Fertigungsvorrichtung und das Herstellungsverfahren für den eingebetteten Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf eine Formvorrichtung vom Transferform-Typ angewandt werden, bei der das feste Harz
7 in die Harzgefäßkammer
64, wie in
JP2017-7353A beschrieben, eingefüllt wird.
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Auch sind nicht notwendigerweise alle in den vorstehenden Ausführungsformen gezeigten Bestandteile notwendigerweise unentbehrlich, und können gegebenenfalls selektiv übernommen werden, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- eingebetteter Magnetkern
- 2
- Rotorkern
- 2A
- untere Endoberfläche
- 3
- axiale Bohrung
- 4
- Magneteinsetzloch
- 4A
- innere Oberfläche
- 4B
- Öffnung
- 5
- Magnet
- 5A
- äußere Oberfläche
- 7
- festes Harz
- 8
- geschmolzenes Harz
- 10
- Fertigungsgerät
- 12
- Holm
- 14
- bewegliche Werkzeugaufspannplatte
- 16
- feststehende Werkzeugaufspannplatte
- 18
- oberes Element
- 19
- Stange
- 20
- Verschlusselement
- 22
- Feder
- 24
- Kernpresseelement
- 25
- Vorsprung
- 26
- Durchgangsloch
- 30
- unteres Element
- 32
- Trägerbasis
- 34
- Rotorkernhaltegerät
- 36
- separate Platte
- 38
- obere Platte
- 40
- bewegliche Schließklaue
- 42
- feststehende Schließklaue
- 44
- Einsetzloch
- 45
- Ausnehmung
- 46
- Angussplatte
- 46A
- obere Oberfläche
- 47
- Chromnitridschicht
- 48
- Ausschussplatte
- 49
- Chromnitridschicht
- 50
- Anguss
- 52
- Ausschussöffnung
- 54
- Gefäßhalteloch
- 56
- Trägerbasiskörper
- 56A
- obere Oberfläche
- 58
- Gefäßelement
- 59
- Chromnitridschicht
- 60
- Flanschabschnitt
- 62
- Kolben
- 63
- Schraube
- 64
- Harzgefäßkammer
- 65
- Chromnitridschicht
- 70
- Zylinderbohrung
- 72
- Kolben
- 74
- Kolbenstange
- 76
- Durchgangsloch
- 78
- Zylinderkammer
- 80
- Verteilerkanal
- 82
- externe Verrohrung
- 84
- hydraulischer Druckerzeuger
- 86
- elektrischer Heizer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/179547 A1 [0004]
- JP 2017007353 A [0064]
