JP2010246266A - 樹脂圧入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂の圧入時に、外殻体が樹脂の圧力を受けて変形するおそれを防止することができるとともに、外殻体の大きさ等の構造や使用の変更に容易に対応することができる樹脂圧入方法を提供する。
【解決手段】外殻体としての鉄心２５に形成された収容空間２７内に、永久磁石２８を挿入した状態で、固形の合成樹脂４２を溶融させながら収容空間２７内に圧入する。収容空間２７の上流側には鉄心２５と別体の受圧体３４を配置し、圧入される合成樹脂４２の圧力を受圧体３４に作用させた後に、収容空間２７内に流入させるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、外殻体に形成された空間内に、固形の合成樹脂を溶融させながら圧入する樹脂圧入方法に関するものである。

従来、この種の樹脂圧入方法としては、例えば特許文献１に開示されるような方法が提案されている。この特許文献１に記載された樹脂圧入方法は、モータの回転子を製造するための方法であって、図１０及び図１１に示すように、複数枚の鉄心片５１ｂが積層されて積層鉄心５１が構成され、その積層鉄心５１に形成された複数の収容空間５１ａ内に永久磁石５３が挿入されて熱硬化性樹脂５６によって封入状態に固定されるものである。すなわち、この従来方法においては、図１０に示すように、複数枚の鉄心片５１ｂが積層されて円筒状をなす積層鉄心５１が載置台５２上に載置され、その載置状態で、積層鉄心５１の複数の収容空間５１ａ内に永久磁石５３が挿入される。そして、積層鉄心５１が予熱されるとともに、上型５４と下型５５との間に保持され、上型５４に形成された複数のポット５４ａ内に固形の熱硬化性樹脂５６が挿入される。この状態で、ポット５４ａに加熱されたプランジャ５７が押入されることにより、熱硬化性樹脂５６が溶融されながらポット５４ａ内から上型５４のゲート５４ｂを介して、収容空間５１ａ内に圧入される。そして、この樹脂５６が硬化することにより、永久磁石５３が積層鉄心５１の収容空間５１ａ内に固定される。

特開２００８−４２９６７号公報

ところが、この従来の樹脂圧入方法においては、図１０から明らかなように、上型５４に複数のポット５４ａが積層鉄心５１の上端面に向かって開口されている。このため、ポット５４ａに挿入された熱硬化性樹脂５６がプランジャ５７により積層鉄心５１の収容空間５１ａ内に溶融状態で圧入される際に、熱硬化性樹脂５６の圧力が積層鉄心５１の端面に直接に作用して、積層鉄心５１の上側の鉄心片５１ｂが変形したり、位置ずれしたり、あるいは永久磁石５３が所定の位置から移動したりするおそれがあった。

また、この従来の樹脂圧入方法においては、各ポット５４ａと積層鉄心５１の各収容空間５１ａとを連通させる複数のゲート５４ｂが、ポット５４ａの下端開口と積層鉄心５１との間に形成されている。このため、積層鉄心５１の大きさや収容空間５１ａの形成位置等が変更されたり、図１１に２点鎖線で示すように、積層鉄心５１の軽量化のために孔５８や凹部を形成してその部分にも熱硬化性樹脂５６を充填する場合や、孔５８とポット５４ａが連通することで、樹脂５６が収容空間５１ａ内に良好に圧入されない場合には、ポット５４ａの形状や位置の変更が必要となる。そして、このためには、ポット５４ａが形成された上型５４全体を交換する必要があって、積層鉄心５１の仕様や構造の変更に対応することに手間がかかるものであった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、合成樹脂の圧入時に、積層鉄心等の外殻体が合成樹脂の圧力を受けて変形したりするおそれを防止することができるとともに、前記外殻体の構造や仕様の変更に容易に対応することができる樹脂圧入方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、外殻体に形成された空間内に、固形の合成樹脂を溶融させながら圧入する樹脂圧入方法において、圧入される樹脂の圧力を前記空間の上流側に設けられた前記外殻体とは別体の受圧体に作用させた後に、前記空間内に圧入させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明においては、保持手段によって外殻体を保持した状態で、その外殻体に形成された空間内に、固形の合成樹脂を溶融させながら圧入させる樹脂圧入方法において、前記保持手段と外殻体との間に受圧体を介在させ、その受圧体と保持手段との間に設けられた樹脂通路を介して溶融された樹脂を空間内に圧入させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明においては、前記受圧体が保持手段と別体に構成され、前記外殻体上に載置されることを特徴としている。
請求項４に記載の発明においては、前記受圧体に受圧凹部が形成されるとともに、その受圧凹部と前記空間との間に樹脂通路が形成され、溶融された合成樹脂の圧力を前記受圧凹部に作用させた後に、その樹脂を樹脂通路を介して前記空間に圧入させることを特徴としている。

請求項５に記載の発明においては、前記空間が環状領域上に配置されるとともに、前記受圧体が円形に形成され、前記樹脂通路が受圧体の外周と保持手段との間に形成されたことを特徴としている。

請求項６に記載の発明においては、前記樹脂通路の出口に狭隘部が形成されたことを特徴としている。
請求項７に記載の発明においては、外殻体は鉄心片が積層された鉄心であって、その鉄心に収容空間が形成されるとともに、その収容空間内に永久磁石が収容され、前記樹脂は、前記収容空間の内面と永久磁石との間の隙間に圧入されることを特徴としている。

従って、この発明の樹脂圧入方法においては、外殻体の空間内に樹脂が圧入される際に、その樹脂の圧力が受圧体に作用し、その受圧体を介して外殻体全体で受け止められる。このため、外殻体の端面のうち、ポットに隣接する部位において局部的に樹脂の圧力を受けて変形したりするおそれを防止できる。しかも、外殻体の大きさや空間の形成位置等の構造や仕様が変更された場合には、型全体を変更することなく、受圧体を変更すればよい。よって、外殻体の大きさ等の構造や仕様の変更に容易に対応することができる。

以上のように、この発明によれば、溶融状態の樹脂の圧入時に、外殻体が樹脂の圧力を受けて変形したりするおそれを防止することができるとともに、外殻体の大きさ等の構造や仕様の変更に容易に対応することができるという効果を発揮する。

この発明の樹脂圧入方法を具体化した樹脂圧入装置の第１実施形態を示す断面図。 図１の樹脂圧入装置を分解して示す斜視図。 同樹脂圧入装置において外殻体に熱硬化性樹脂を圧入する状態を示す平面図。 図１の樹脂圧入装置の部分拡大断面図。 外殻体に熱硬化性樹脂が圧入された状態を示す部分拡大斜視図。 外殻体に対する熱硬化性樹脂の圧入後に、外殻体を載置台から分離するための分離装置を示す平面図。 図６の分離装置の断面図。 この発明を具体化した樹脂圧入装置の第２実施形態を示す断面図。 図８の樹脂圧入装置において外殻体に熱硬化性樹脂を圧入する状態を示す平面図。 従来の樹脂圧入方法を示す部分断面図。 従来の樹脂圧入方法によって構成された回転子を示す平面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した樹脂圧入方法に用いられる保持手段としての樹脂圧入装置の第１実施形態を、図１〜図７に従って説明する。

この実施形態の樹脂圧入方法は、モータの回転子に用いられる積層鉄心を製造するためのものである。図１及び図２に示すように、この実施形態に用いられる樹脂圧入装置においては、下型２１上に上型２２が複数のガイドロッド２３を介して昇降可能に配置されている。上型２２の中央部の環状の領域には、複数のポット２２ａが等間隔おきに貫設されている。上型２２の下面にはポット２２ａの下端部を包囲するように、環状体２４が図示しない複数のボルトにより着脱可能に取り付けられ、その内周にはリングプレート２４ａが別のボルトにより着脱可能に固定されている。そして、下型２１と上型２２との間に、外殻体としての回転子となる積層鉄心（以下、単に鉄心という）２５が後述するように載置台２６に載置した状態で出し入れされる。

図１〜図３に示すように、前記鉄心２５は、多数枚のリング状の鉄心片２５ｂを積層することにより全体として円筒状をなすように形成されている。なお、各鉄心片２５ｂには隣接する他の鉄心片２５ｂと嵌り合う小さな凹凸（図示しない）が形成され、各鉄心片２５ｂ間に位置関係が決定されるようになっている。鉄心２５の内周面には、一対の位置決め突起２５ａが形成されている。鉄心２５には、複数の縦孔状の収容空間２７が同一円周上に所定間隔をおいて貫設され、各収容空間２７の内周面には複数の凹部２７ａが形成されている。そして、鉄心２５の各収容空間２７には、その収容空間２７の断面積より小さな断面積で、かつ細長板状をなす永久磁石２８がそれぞれ挿入して収容される。

図１及び図２に示すように、前記載置台２６の上面中央部には、円柱状の内側支持部２９及び円筒状の外側支持部３０が同心位置に固定されている。内側支持部２９の外周面には、鉄心２５の位置決め突起２５ａに係合可能な一対の位置決め溝２９ａが形成されている。内側支持部２９の上端面には、複数の位置決め突起２９ｂが放射状に延びるように形成されている。そして、内側支持部２９と外側支持部３０との間に、鉄心２５が着脱可能に挿入して支持される。このとき、位置決め突起２５ａと位置決め溝２９ａとの係合により、鉄心２５が載置台２６上の所定位置に位置決めされる。

図１、図２及び図７に示すように、前記載置台２６の上面両側部には、作業者が持つための一対のハンドル３１が固定されている。載置台２６には、複数の小径の第１貫通孔３２が環状領域上において所定間隔おきで形成されている。載置台２６及び内側支持部２９の中央部には、大径のひとつの第２貫通孔３３が形成されている。

図１〜図３に示すように、前記載置台２６上に鉄心２５が載置された状態で、その鉄心２５上にはほぼ円盤状の受圧体３４が着脱可能に載置される。この載置状態においては、受圧体３４の上部側の外周面が前記環状体２４のリングプレート２４ａの内周面に面接触状態で接合される。受圧体３４の下部側には、鉄心２５の上端内周に嵌合可能な嵌合部３５が形成されている。嵌合部３５の外周面には、鉄心２５の位置決め突起２５ａに係合可能な一対の位置決め溝３５ａが形成されている。嵌合部３５の下端面には、載置台２６上の内側支持部２９の位置決め突起２９ｂに係合可能な放射状の位置決め溝３５ｂが形成されている。なお、図３及び図５は、リングプレート２４ａを取り除いて受圧体３４の部分を示したものである。

そして、受圧体３４が鉄心２５の上面に載置されて、受圧体３４の嵌合部３５が鉄心２５に嵌合されたとき、受圧体３４の位置決め溝３５ａ，３５ｂと鉄心２５及び内側支持部２９の位置決め突起２５ａ，２９ｂとの係合により、受圧体３４が円周方向の所定位置に位置決め配置される。この状態においては、図１に示すように、嵌合部３５の下端面が内側支持部２９の上端面に対して、所定の隙間をおいて対向配置される。

図１〜図５に示すように、前記受圧体３４の上面には、平面円形状の複数の受圧凹部３６が前記上型２２のポット２２ａと対応する同一の円周上において同一の間隔をおいて形成されている。そして、鉄心２５が載置台２６上に載置された状態で、下型２１と上型２２との間に配置されたとき、受圧体３４が上型２２の下面の環状体２４の内側において、上型２２の下面に接合される。それとともに、受圧体３４上の各受圧凹部３６が上型２２の各ポット２２ａの下端部に連接される。

図３〜図５に示すように、前記受圧体３４の外周面には、複数の通路形成溝３７が形成されている。前記リングプレート２４ａの内周面にはリングプレート２４ａに受圧体３４の通路形成溝３７と対向する複数の通路形成溝３８が形成されている。そして、鉄心２５及び受圧体３４が下型２１と上型２２との間に配置されて、各受圧凹部３６が各ポット２２ａに連接されたとき、通路形成溝３７，３８により、受圧体３４の外周面と環状体２４のリングプレート２４ａの内周面との間に複数の樹脂通路３９が形成される。この樹脂通路３９の形成により、各受圧凹部３６が樹脂通路３９を介して鉄心２５の各収容空間２７の上端部に連通される。そして、各樹脂通路３９の下端開口と収容空間２７の上端開口との間には狭隘部（例えば、０．５ｍｍ程度の高さ）３９ａが形成される。

図１及び図２に示すように、前記上型２２の上方には、昇降板４０が昇降可能に配置されている。昇降板４０の下面には、上型２２の各ポット２２ａに押入可能な複数のプランジャ４１が突設されている。そして、図１に示すように、各ポット２２ａ内に合成樹脂としてのエポキシ樹脂等の固形の熱硬化性樹脂４２が挿入された状態で、昇降板４０の下降により各プランジャ４１がポット２２ａに押入される。このとき、上型２２に設置された伝熱ヒータ（図示しない）からの熱により、熱硬化性樹脂４２が溶融される。そして、各プランジャ４１の押入により、各ポット２２ａ内の溶融状態の熱硬化性樹脂４２が樹脂通路３９及び狭隘部３９ａを介して鉄心２５の各収容空間２７の凹部２７ａや、収容空間２７の内面と永久磁石２８との間の隙間等に圧入されて、その熱硬化性樹脂４２の硬化により永久磁石２８が鉄心２５の収容空間２７内に封入状態で固定される。

次に、前記熱硬化性樹脂４２の圧入硬化状態で、鉄心２５を受圧体３４及び載置台２６とともに、下型２１と上型２２との間から取り出した後、鉄心２５を受圧体３４及び載置台２６から分離するための分離装置について説明する。

図６及び図７に示すように、分離装置の基台４５の上面周側部には、載置台２６の外周面に係合可能な複数の位置決めピン４６が突設されている。基台４５の上面には、前記載置台２６の各第１貫通孔３２に進入可能な複数の第１突上げピン４７が、第１貫通孔３２と同一の円周上で同一の間隔をおいて突設されている。基台４５の上面中央部には、載置台２６及び内側支持部２９の第２貫通孔３３に進入可能な第２突上げピン４８が突設されている。

そして、鉄心２５を受圧体３４及び載置台２６とともに、両型２１，２２間から取り出した後、分離装置の基台４５上に載置すると、位置決めピン４６が載置台２６の外周面に係合して、鉄心２５及び載置台２６が基台４５上の所定位置に位置決めされる。この状態で、各第１突上げピン４７が各第１貫通孔３２に進入して、鉄心２５の下端面に当接されるとともに、第２突上げピン４８が第２貫通孔３３に進入して、受圧体３４の下端面に当接される。その後、鉄心２５を基台４５に押し付けると、図７に示すように、各第１突上げピン４７により鉄心２５が突き上げられて、載置台２６上から分離される。それとともに、第２突上げピン４８により受圧体３４が突き上げられて、鉄心２５上から分離される。

次に、前記のように構成された樹脂圧入装置により、鉄心２５の収容空間２７内に樹脂を圧入する方法について説明する。
さて、鉄心２５の製造に際しては、図２に示すように、載置台２６上の内側支持部２９と外側支持部３０との間に鉄心片２５ｂが積層された鉄心２５を挿入して、位置決め突起２５ａと位置決め溝２９ａとの係合により、所定位置に位置決め保持する。また、鉄心２５の各収容空間２７に、永久磁石２８をそれぞれ挿入する。さらに、鉄心２５の上端部に受圧体３４を載置状態で装着し、位置決め突起２５ａ，２９ｂと位置決め溝３５ａ，３５ｂとの係合により、それら２５，３４を所定の位置関係で保持する。

その後、この状態の載置台２６を下型２１と上型２２との間に挿入配置して、上型２２を下型２１に向かって下降させると、図１に示すように、上型２２の下面が鉄心２５上の受圧体３４の上面に接合されるとともに、環状体２４のリングプレート２４ａの内周面が受圧体３４の外周面に接合される。これらの接合により、載置台２６上の鉄心２５及び受圧体３４が、両型２１，２２間に挟着保持される。それとともに、受圧体３４上の各受圧凹部３６に上型２２の各ポット２２ａの下端部が連接される。さらに、この状態において、リングプレート２４ａと受圧体３４との間に、収容空間２７に対して狭隘部３９ａを介して連通する樹脂通路３９が形成される。

この状態で、各ポット２２ａ内にエポキシ樹脂等の固形の熱硬化性樹脂４２を挿入した後、上型２２に高周波を付与しながら、昇降板４０を下降させて、各プランジャ４１をポット２２ａ内に押入する。このようにすると、熱硬化性樹脂４２が高周波によって溶融されながら、樹脂通路３９及び狭隘部３９ａを介して鉄心２５の各収容空間２７に圧入される。そして、この熱硬化性樹脂４２が硬化することにより、永久磁石２８が収容空間２７内に封入固定される。

そして、熱硬化性樹脂４２の硬化後に、鉄心２５を受圧体３４及び載置台２６とともに、下型２１と上型２２との間から取り出して、図６及び図７に示すように、分離装置の基台４５上に載置する。このようにすれば、基台４５上の各第１突上げピン４７により、鉄心２５が突き上げられて載置台２６上から分離される。それとともに、基台４５上の第２突上げピン４８により、受圧体３４が突き上げられて鉄心２５上から分離される。この場合、鉄心２５上からの受圧体３４の分離にともなって、鉄心２５上から延びる熱硬化性樹脂４２の樹脂通路３９内のゲート残りが、受圧体３４と環状体２４との間の狭隘部３９ａの部分において分断される。このようにして、永久磁石２８を有する鉄心２５が製造される。

従って、この実施形態においては、以下の効果がある。
（１） この実施形態の樹脂圧入方法においては、鉄心２５の収容空間２７の上流側に受圧体３４が設けられている。このため、収容空間２７内に熱硬化性樹脂４２を圧入する際に、その熱硬化性樹脂４２の圧力が鉄心２５に直接作用することはなく、受圧体３４の受圧凹部３６に作用し、その樹脂４２の圧力は受圧体３４を介して鉄心２５全体で受け止められる。その後、熱硬化性樹脂４２は樹脂通路３９及び狭隘部３９ａを通って収容空間２７内に供給される。このため、鉄心２５の上端の部分が熱硬化性樹脂４２の圧力を受けて変形したり、永久磁石２８が所定の位置から移動したりすることを防止できる。

（２） この実施形態の樹脂圧入方法においては、上型２２のポット２２ａと鉄心２５の収容空間２７とを連通させる樹脂通路３９が、受圧体３４の外周面と環状体２４のリングプレート２４ａの内周面との間に設けられている。このため、鉄心２５の大きさや収容空間２７の形成位置等の構造や仕様が変更された場合、上型２２全体を変更することなく、受圧体３４及びリングプレート２４ａを交換すればよい。よって、鉄心２５の大きさ等の構造や仕様の変更に対して容易に対応処置することができる。

（３） この実施形態の樹脂圧入方法においては、上型２２のポット２２ａと鉄心２５の収容空間２７との間の樹脂通路３９に狭隘部３９ａが設けられる。このため、熱硬化性樹脂４２の圧入硬化後に、鉄心２５を両型２１，２２間から取り出した後に、その鉄心２５上から受圧体３４を離脱させる際に、鉄心２５上から延びる熱硬化性樹脂４２のゲート残りが、樹脂通路３９の狭隘部３９ａにおいて簡単に分断される。よって、熱硬化性樹脂４２の硬化後に熱硬化性樹脂４２のゲート残りを切り取り除去したりする必要がなく、作業を簡略化することができる。

（４） 熱硬化性樹脂４２の硬化後に、載置台２６を分離装置の基台４５上に載置すれば、基台４５上の各第１突上げピン４７により、鉄心２５が突き上げられて載置台２６上から浮上して分離されるとともに、それと同時に基台４５上の第２突上げピン４８により、受圧体３４が突き上げられて鉄心２５上から分離される。このため、熱硬化性樹脂４２の樹脂通路３９内のゲート残りが、狭隘部３９ａの部分において分断される。従って、鉄心２５を樹脂圧入装置から容易かつ簡単に取り出すことができる。

（第２実施形態）
次に、この発明の樹脂圧入方法を具体化した樹脂圧入装置の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第２実施形態においては、図８及び図９に示すように、受圧体３４の上面中央部に１つの受圧凹部３６が形成されている。そして、この受圧凹部３６と鉄心２５の各収容空間２７とを連通させるように、受圧体３４の上面及び受圧体３４の外周面に複数の樹脂通路３９が放射状に形成されている。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。特に、この実施形態では以下の効果がある。
（５） 受圧体３４の受圧凹部３６が一箇所に設けられているため、ポット２２ａやプランジャ４１を１箇所に設けるのみでよい。このため、樹脂圧入装置の構成が簡単になるばかりでなく、１箇所のポット２２ａに熱硬化性樹脂４２を供給すればよく、鉄心２５の製造のための作業も容易となる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記各実施形態において、載置台２６上の外側支持部３０を省略して、内側支持部２９のみにより鉄心２５を保持するように構成すること。逆に、内側支持部２９を省略して、外側支持部３０のみにより鉄心２５を保持するように構成すること。

・ 前記各実施形態における鉄心２５とは異なった外殻体の収容空間に対する樹脂の圧入方法に本発明を実施すること。
・ 前記実施形態とは逆に、内側支持部２９の上端面に位置決め溝を、載置台２６の下面に位置決め突起を設けること。

・ 載置台２６に複数の受圧凹部３６を設け、それらの受圧凹部３６を複数の樹脂通路３９ごとに設けること。例えば隣接する２箇所の樹脂通路３９間に１つの受圧凹部３６を設けること。

・ 前記実施形態においては、樹脂通路３９が受圧体３４の外周に形成されたが、受圧体３４の上下間に貫設された孔を樹脂通路３９とすること。このようにすれば、通路形成溝３８を有する着脱可能なリングプレート２４ａが不要となり、構成が簡単になる。

・ 前記実施形態においては、合成樹脂として熱硬化性樹脂を用いたが、これに代えて、熱可塑性樹脂を用いること。

２１…下型、２２…上型、２２ａ…ポット、２４…環状体、２５…外殻体としての積層鉄心、２５ｂ…鉄心片、２６…載置台、２７…収容空間、２８…永久磁石、３４…受圧体、３６…受圧凹部、３９…樹脂通路、３９ａ…狭隘部、４１…プランジャ、４２…合成樹脂としての熱硬化性樹脂。

Claims (7)

1. 外殻体に形成された空間内に、固形の合成樹脂を溶融させながら圧入する樹脂圧入方法において、
   圧入される合成樹脂の圧力を前記空間の上流側に設けられた前記外殻体とは別体の受圧体に作用させた後に、前記空間内に圧入させることを特徴とした樹脂圧入方法。
2. 保持手段によって外殻体を保持した状態で、その外殻体に形成された空間内に、固形の合成樹脂を溶融させながら圧入させる樹脂圧入方法において、
   前記保持手段と外殻体との間に受圧体を介在させ、その受圧体と保持手段との間に設けられた樹脂通路を介して溶融された合成樹脂を空間内に圧入させることを特徴とした樹脂圧入方法。
3. 前記受圧体が保持手段と別体に構成され、前記外殻体上に載置されることを特徴とした請求項２に記載の樹脂圧入方法。
4. 前記受圧体に受圧凹部が形成されるとともに、その受圧凹部と前記空間との間に樹脂通路が形成され、溶融された合成樹脂の圧力を前記受圧凹部に作用させた後に、その樹脂を樹脂通路を介して前記空間に圧入させることを特徴とした請求項２または３に記載の樹脂圧入方法。
5. 前記空間が環状領域上に配置されるとともに、前記受圧体が円形に形成され、前記樹脂通路が受圧体の外周と保持手段との間に形成されたことを特徴とした請求項４に記載の樹脂圧入方法。
6. 前記樹脂通路の出口に狭隘部が形成されたことを特徴とした請求項３〜５のうちのいずれか一項に記載の樹脂圧入方法。
7. 外殻体は鉄心片が積層された鉄心であって、その鉄心に収容空間が形成されるとともに、その収容空間内に永久磁石が収容され、前記樹脂は、前記収容空間の内面と永久磁石との間の隙間に圧入されることを特徴とした請求項２〜６のうちのいずれか一項に記載の樹脂圧入方法。

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