JP2007082345A

JP2007082345A - 接着剤塗布方法、接着剤塗布装置及び軸体固定円筒部材

Info

Publication number: JP2007082345A
Application number: JP2005268165A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Soma; 雄介相馬; Takao Obara; 隆雄小原; Takafumi Kawasaki; 貴文河嵜; Kosuke Haraga; 康介原賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】回転子ヨークと永久磁石間の隙間に接着剤をタレ無く、均一に充填し接着することが可能で、ロータに特殊な加工を施す必要の無い生産性に優れ、円筒状の永久磁石の割れを抑制した信頼性の高い接着剤塗布方法及びその装置を得る。
【解決手段】回転子ヨーク３の外径と同等又は外径より大きく円筒状の永久磁石４の内径より小さい外径を有する円筒ノズル１に回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、その状態で円筒ノズル１と回転子ヨーク３に永久磁石４を挿入して円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル１外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石４内周面に接着剤５を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させることによって、回転子ヨーク３の外周面と永久磁石４の内周面間のクリアランスに接着剤５を充填させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石をヨークあるいは回転子軸の外周面に固定して構成される永久磁石回転子およびその製造方法に関するものである。

各種モータに用いられる永久磁石回転子は、円筒状の永久磁石を回転子のヨークに接着固定したものである。上記永久磁石回転子として、接着剤のタレを少なくするとともに、永久磁石の偏心を抑制するために、上記ヨークの外周面に軸方向の切り欠き溝を設け、ヨークの端面から切り欠き溝に沿って接着剤を注入して永久磁石を接着固定したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、磁石支持部材の外周面に凹部または小開口を形成し、この凹部または小開口にも接着剤を充填することにより、永久磁石と磁石支持部材との接着強度を高めた回転子がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−２１２９９７号公報特開２０００−３５０３９４号公報

上記のような従来の永久磁石回転子においては、回転子ヨークとその外周部に極小隙間で配置された円筒状の永久磁石とを、接着剤を介して接着固定したものである。回転子ヨークと永久磁石間のクリアランスはモータの小型化、高性能化に伴い、狭くなる傾向にあり、そのクリアランスに接着剤を注入することは非常に作業性が悪く、接着部の厚さも不均一になり易かった。そのため接着剤を回転子ヨークの外周面または永久磁石の内周面にあらかじめ塗布した後嵌合した場合、余分な接着剤が回転子側面周囲でタレとなるため、その清掃に手間がかかるという課題があった。また、上記した構成により、前記回転子ヨークの外周に軸方向の切欠溝あるいは、さらに切欠溝に連通する円周方向の切欠溝を設け、回転子ヨークの端面から前記切欠溝に沿って接着剤を注入して永久磁石を接着固定した場合、回転子ヨークに特殊な切欠溝を設けるための特殊な加工が必要となり、手間、時間、コストがかかり生産性が悪いという課題を有していた。

さらに、前記回転子ヨークの外周に軸方向の切欠溝を設けたり、前記磁石支持部材の外周面に凹部または小開口を形成したりした場合、当該部分の接着層が厚いために熱応力が大きくなり、円筒状の永久磁石が割れ易いという課題を有していた。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、回転子ヨーク等の軸体と永久磁石等の円筒部材間の極小隙間に接着剤をタレ無く、均一に充填し接着することが可能で、ロータに特殊な加工を施す必要が無く、生産性に優れ、円筒状の永久磁石の割れを抑制する信頼性の高い接着剤塗布方法及びその装置を提供することを目的とする。

この発明に係る接着剤塗布方法は、円筒の外周部に円筒部材の内周部を対向配置し、円筒の外周面にある接着剤吐出穴より接着剤を吐出すると共に、前記円筒部材を前記円筒の端面に接触している軸体の方向へ移動することによって、内周部に接着剤が塗布された前記円筒部材と前記軸体を対向させ接着するものである。

本発明によれば、回転子ヨークと円筒ノズルを連結した物と永久磁石とを嵌合した後に円筒ノズルの接着剤吐出穴から接着剤を塗布するため、従来のような接着剤を塗布してから嵌合した場合に比べて接着剤の回転子側面へのタレが極端に少なくなり、タレ除去作業が大幅に容易となる効果がある。

また、回転子ヨーク自体に切欠溝を新たに加工する必要が無いので、加工コストや作業工数が増えることが無く、さらに接着層が厚くなることがないため、円筒状の永久磁石の割れを抑制するという効果がある。

また、回転子ヨークの外周面寸法と永久磁石の内周面寸法をあらかじめ測定することが可能な場合、隙間を均等に管理することが容易になり、永久磁石と回転子ヨークを偏心なく取付けることが可能となるという効果がある。

以下、本発明にかかる接着剤塗布方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る接着剤を塗布する時の概略構成図である。図２は接着剤を吐出する円筒ノズル１、永久磁石４及び回転子ヨーク３の接着剤塗布前、塗布中及び塗布後の断面図である。説明の都合上、永久磁石４と回転子ヨーク３のみ断面図になっており、円筒ノズル１は断面図ではない。以後の図も同様である。円筒ノズル１の外径は回転子ヨーク外径と同等又は外径より大きく円筒状の永久磁石４の内径より小さくなるように設定したものである。円筒ノズル外周面１ａには複数の接着剤吐出穴２があり、これらは各々独立した状態でディスペンサ（図示せず）と繋がっており、このディスペンサから一定量の接着剤が供給される。永久磁石４の外周面又は下端面部をハンド等の把持部１３で把持し上下方向（軸方向）へ移動させる。

本実施の形態の動作について説明する。円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、その状態で円筒ノズル１と回転子ヨーク３に永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル外周面１ａ上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面４ａに接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。永久磁石４の下端が接着剤吐出穴２に近づいてきたら接着剤吐出量を減らし、接着剤吐出穴２を通過したら接着剤の吐出を止める。これにより、接着剤は回転子ヨーク３の外周面と永久磁石内周面４ａとの間の極小なクリアランスに充填することができる。

接着剤吐出穴の数を１つにして、接着剤を吐出すると共に、永久磁石４を回転させながら回転子ヨーク側に移動させることで回転子ヨークの外周面と永久磁石内周面４ａとの間のクリアランスに接着剤を充填することもできる。また、移動制御部１４により永久磁石４の移動速度を変えて接着剤塗布量を調節することができる。なお、精度は落ちることになるが、磁石把持移動機構１２を用いず、永久磁石４を手で移動させることも可能である。

本実施の形態により、回転子側面への接着剤のタレがほとんど無く、回転子ヨーク外周面と永久磁石内周面との間のクリアランスに接着剤を充填することができる。また、回転子ヨーク自体に切欠溝を新たに加工する必要が無いので、加工コストや作業工数が増えることが無く、さらに接着層が厚くなることがないため、円筒状の永久磁石の割れを抑制することができる。

つぎに本発明の実施の形態２に係る接着剤塗布方法について説明する。図３は本発明の実施の形態２に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布前の断面図及び上面から見た図であり、永久磁石４の内径と回転子ヨーク３の外径を測定する内外径測定機構６と、永久磁石４と回転子ヨーク３のクリアランスを均一にするように永久磁石４を位置決めする位置決め機構７を設けたものである。位置決め機構７は位置決め調整ねじなどの位置を調節できる物を用いる。また、把持部１３に位置決め調整ねじのような位置決め調整機能を持たせたものでもよい。

本実施の形態の動作について説明する。永久磁石４の内径と回転子ヨーク３の外径を測定後、円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、その状態で円筒ノズル１と回転子ヨーク３に永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で位置決め機構７によりクリアランスが均一になるように嵌合する。その後、コントローラ８に前述の測定値に基づき計算された接着剤の必要量を入力し、円筒ノズル外周面１ａ上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面４ａに必要量分の接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。接着剤は永久磁石４と回転子ヨーク３間のクリアランスが均一な状態で過不足なく充填でき、永久磁石４と回転子ヨーク３を偏心なく取付けることが可能となる。

なおコントローラ８への接着剤必要量の入力は、永久磁石の内径、回転子ヨークの外径の測定値に基づく接着剤必要量算出後、接着剤吐出前ならいつ行ってもよい。また、コントローラ８に内外径測定機構６からの内外径測定値に基づいて接着剤必要量を計算するような機能を持たせてもよい。

本実施の形態により、回転子側面への接着剤のタレがほとんど無く、回転子ヨーク外周面と永久磁石内周面との間のクリアランスに接着剤を充填することができる。また、回転子ヨーク自体に切欠溝を新たに加工する必要が無いので、加工コストや作業工数が増えることが無く、さらに接着層が厚くなることがないため、円筒状の永久磁石の割れを抑制することができる。また、永久磁石と回転子ヨークを偏心なく取付けることが可能となる。

図４は本発明の実施の形態３に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布前の断面図及び上面から見た図であり、永久磁石４の内径と回転子ヨーク３の外径の測定値に基づいて、円筒ノズル１の複数の接着剤吐出穴２からの接着剤吐出量を個別に制御するコントローラ８とバルブ９を設けたものである。

本実施の形態の動作について説明する。永久磁石４の内径と回転子ヨーク３の外径を測定後、円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、その状態で円筒ノズル１と回転子ヨーク３に永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合する。その後、コントローラ８に前述の測定値に基づき計算された接着剤の必要量を入力し、円筒ノズル外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面に必要量分の接着剤を個別に塗布すると同時に、永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。

永久磁石４と回転子ヨーク３間のクリアランスが場所によって大きく変化した場合においても複数の接着剤吐出穴２ごとの接着剤吐出量を個別に制御し、永久磁石４を動かすことで、接着剤は永久磁石４と回転子ヨーク３間のクリアランスが均一な状態で過不足なく充填でき、永久磁石４と回転子ヨーク３を偏心なく取付けることが可能となる。

コントローラ８が磁石把持移動機構の移動部をも制御し、永久磁石の移動に応じて接着剤の吐出量を制御するようにすることもできる。

図５は本発明の実施の形態４に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布中の断面図と上面から見た図であり、球面滑り軸受け１０のような永久磁石の移動方向に対する回転子ヨークの傾きを変えられるように支持する機構を設けたものである。

本実施の形態の動作について説明する。円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、その状態で円筒ノズル１と回転子ヨーク３に永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面に接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。この時、回転子ヨーク３、円筒ノズル１と永久磁石４との隙間における塗布された接着剤の圧力差により、回転子ヨーク３は永久磁石４の移動方向とほぼ直交する方向（矢印ａの方向）に移動し、永久磁石と回転子ヨークのクリアランスは常に均一となり（図５においてＣ＝Ｃ’＝（Ａ−Ｂ）／２）、永久磁石４と回転子ヨーク３を偏心なく取付けることが可能である。回転子ヨーク３が移動する方向は厳密に言えば永久磁石４の移動方向と直交する方向ではないが、永久磁石４と円筒ノズル１の隙間は小さいため、ほぼ直交する方向といえる。

また、図６に示すように円筒ノズル１が吐出した接着剤の永久磁石と円筒ノズル間での圧力差により円筒ノズル１（回転子ヨーク３）が永久磁石の移動方向と直交する方向に円筒ノズル台座１７上を移動するようにしてもよい。図６の場合は、左側のクリアランスが小さいので接着剤の圧力差により円筒ノズル（回転子ヨーク）は右方向に移動する。ここで、永久磁石の移動する方向とは鉛直方向、永久磁石の移動する方向と直交する方向とは水平方向をいう。

図７は本発明の実施の形態５に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布前と塗布中の断面図であり、円筒ノズル１の接着剤吐出穴部分の外径を接着剤吐出穴以外の部分の外径より小さくなるように設定したものである。

本実施の形態の動作について説明する。円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面に接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。接着剤は、永久磁石と回転子ヨーク間のクリアランスに比べて円筒ノズルの吐出部以外と永久磁石のクリアランスが小さいため、永久磁石側に流れ込み、回転子ヨークの外周面と永久磁石の内周面間に充填することができ、円筒ノズル部側に残存することを抑えることが可能となる。

本実施の形態により、回転子側面への接着剤のタレがほとんど無く、回転子ヨーク外周面と永久磁石内周面との間のクリアランスに接着剤を充填することができる。また、回転子ヨーク自体に切欠溝を新たに加工する必要が無いので、加工コストや作業工数が増えることが無く、さらに接着層が厚くなることがないため、円筒状の永久磁石の割れを抑制することができる。また、円筒ノズル部側に吐出した接着剤が残存することを抑えることができる。

図８は本発明の実施の形態６に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布前と塗布中の断面図及び上面から見た図であり、円筒ノズルの接着剤吐出穴の周囲に接着剤が円筒ノズル部側へ流入することを抑えるための端面までの溝を設けたものである。

本実施の形態の動作について説明する。円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面に接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。接着剤は円筒ノズル１の接着剤吐出穴２の周囲にある端面までの溝により、永久磁石と回転子ヨーク間側に流れ込み、回転子ヨークの外周面と永久磁石の内周面間に充填することができ、円筒ノズル部側に接着剤が流入することが抑えられ残存することがない。

図９は本発明の実施の形態７に係る接着剤塗布方法を実施する装置の塗布前と塗布中の断面図及び詳細図であり、磁石と円筒ノズルの隙間と同等程度の大きさの弾性体１１を円筒ノズルの接着剤吐出穴２の外周部に設けて、接着剤の逆流を防いだものである。弾性部材にはゴム等を用いる。

本実施の形態の動作について説明する。円筒ノズル１と回転子ヨーク３を同軸状に連結させ、永久磁石４を挿入し円筒ノズル１側で嵌合した後、円筒ノズル外周面上の複数の接着剤吐出穴２から永久磁石内周面に接着剤を塗布すると同時に永久磁石４を回転子ヨーク３側に移動させる。接着剤は円筒ノズルの接着剤吐出穴２の周囲にある磁石内径と同等な弾性体１１により円筒ノズル部側への逆流を防ぎ、永久磁石と回転子ヨーク間側に流れ込こませることで、回転子ヨークの外周面と永久磁石の内周面間に充填することができる。

本実施の形態により、回転子側面への接着剤のタレがほとんど無く、回転子ヨーク外周面と永久磁石内周面との間のクリアランスに接着剤を充填することができる。また、回転子ヨーク自体に切欠溝を新たに加工する必要が無いので、加工コストや作業工数が増えることが無く、さらに接着層が厚くなることがないため、円筒状の永久磁石の割れを抑制することができる。また、吐出した接着剤が円筒ノズル部側へ逆流することを防ぐことができる。

本発明において使用する接着剤には特に制約はなく、１液型でも２液型でも使用することができる。

本発明に係る装置は、一般産業用や家庭電気機器用に広く使用されているＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータ、サーボモータ、その他各種モータ等に用いられる永久磁石回転子の回転子ヨークと永久磁石を接着固化することに適している。

接着剤を塗布するときの概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る接着剤塗布装置の断面図である。位置決め装置と内外径測定装置を備えた接着剤塗布装置の断面図と平面図である。コントローラとバルブを設けた接着剤塗布装置の断面図と平面図である。球面軸受けを備えた円筒ノズル等の断面図と平面図である。吐出した接着剤の圧力差で動く円筒ノズル等の断面図である。接着剤吐出穴部分の外径がそれ以外の部分の外径より小さい接着剤塗布装置の断面図である。接着剤吐出穴周囲に溝を設けた接着剤塗布装置の断面図と平面図である。弾性部材を備えた接着剤塗布装置の断面図と詳細図である。

符号の説明

１円筒ノズル、１ａ円筒ノズル外周面、１ｂ円筒ノズル端面、２接着剤吐出穴、３回転子ヨーク、４永久磁石、４ａ永久磁石内周面、５接着剤、６内外径測定機構、７位置決め機構、８コントローラ、９バルブ、１０球面滑り軸受け、１１弾性体、１２磁石把持移動機構、１３把持部、１４移動制御部、１５移動部、１６台、１７円筒ノズル台座。

Claims

円筒の外周部に円筒部材の内周部を対向配置し、円筒の外周面にある接着剤吐出穴より接着剤を吐出すると共に、前記円筒部材を前記円筒の端面に接触している軸体の方向へ移動することによって、内周部に接着剤が塗布された前記円筒部材と前記軸体を対向させ接着することを特徴とする接着剤塗布方法。
円筒部材の内径と軸体の外径に基づいて円筒部材と軸体の位置決めをすることを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
円筒部材の内径と軸体の外径に基づいて接着剤の塗布量を制御することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
円筒部材の内径と軸体の外径の測定値に基づいて複数の接着剤吐出穴からの接着剤吐出量を接着剤吐出穴ごとに制御することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
円筒と円筒部材の隙間に充填した接着剤の圧力差によって円筒部材移動方向の略垂直方向に円筒を移動可能に円筒を支持することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
接着剤吐出穴部分の外径を接着剤吐出穴以外の部分の外径より小さくした円筒の接着剤吐出穴から接着剤を吐出することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
端面までの溝を形成した接着剤吐出穴から接着剤を吐出することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
上方が開口した弾性部材を周囲に設けた接着剤吐出穴から接着剤を吐出することを特徴とする請求項１に記載の接着剤塗布方法。
軸体端が当接する端面と、
外径が円筒部材の内径より小さく、円筒部材が軸体方向に移動可能に対向しており、接着剤が適切な圧力で吐出するように形成された接着剤吐出穴のある外周面と
からなる円筒を備えたことを特徴とする接着剤塗布装置。
円筒外周部に円筒部材をその上端が接着剤吐出穴より上方に位置するよう配置する円筒部材配置部を有することを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒部材を軸体方向に移動可能な円筒部材把持移動機構を有することを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒部材の内径と軸体の外径に基づいて円筒部材と軸体の位置決めを行う位置決め装置を備えたことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒部材の内径と軸体の外径に基づいて接着剤の吐出量を制御する接着剤吐出量制御装置を備えたことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒部材の内径と軸体の外径に基づいて複数の接着剤吐出穴からの接着剤吐出量を接着剤吐出穴ごとに制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒部材移動方向と略垂直方向に円筒を移動可能にする円筒支持機構を有することを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
接着剤吐出穴部分の外径が接着剤吐出穴以外の部分の外径より小さいことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
接着剤吐出穴の周囲に端面までの溝を設けたことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
接着剤吐出穴の周囲に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項９に記載の接着剤塗布装置。
円筒の端面に接触した軸体が、円筒の外周面に内周面が対面し、軸体方向に移動しながら前記外周面の穴より吐出した接着剤が塗布され、前記軸体と円筒部材内周面が接着固定された軸体固定円筒部材。