JP2013150450A - 回転子鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層鉄心のプレス加工時に伴う変形や鉄心材料の板厚偏差等により開口部を含む空間部の形状に寸法誤差が生じても、樹脂が磁石挿入孔に通ずる空間部に漏出することがない積層鉄心の製造方法を提供する。
【解決手段】円周方向に沿って設けられた複数の磁石挿入孔１３、１４と、磁石挿入孔１３、１４の一部に開口部１５、１６を介して連通する空間部１７とを備えた積層鉄心本体１１を製造した後、磁石挿入孔１３、１４に永久磁石１９、２０を空間部１７に樹脂型２４をそれぞれ配置して、永久磁石１９、２０の樹脂封止を行う積層鉄心の製造方法において、樹脂型２４は、開口部１５、１６を閉塞する蓋部２１、２２と蓋部２１、２２を開口部１５、１６に押し付ける弾性押圧部２３とを有し、開口部１５、１６を蓋部２１、２２が閉塞した状態で、永久磁石１９、２０の樹脂封止を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄心片を積層して形成された積層鉄心本体に、永久磁石（未磁化のものを含む）を樹脂によって固定する（「マグネットモールド工法」と称される）積層鉄心（回転子又は固定子をいう）を製造する方法に関する。

従来、樹脂封止によって永久磁石を積層鉄心本体に固定する方法として、例えば、特許文献１に記載の方法がある。この方法は、回転子積層鉄心本体の半径方向外側領域に、複数の磁石挿入孔（又は磁石収容孔）を設け、この磁石挿入孔に永久磁石を挿入して、下型及び上型で挟持し、上型に設けられた樹脂ポットから樹脂を磁石挿入孔に充填して、永久磁石を固定するものであった。

ところが、特許文献１記載の技術においては、磁石挿入孔が平面視して長方形となって周囲が密閉されているので、樹脂が側方に漏れる心配がないが、断面長方形の閉空間に永久磁石を配置すると、永久磁石によって発生する磁束の漏洩が多いので、特許文献２に記載のように、磁石挿入孔の一部を開口して、永久磁石の磁束の漏れを少なくすることが行われている。

特開２００７−２１５３０１号公報 ＷＯ２０１１／０７７５１３号公報

そして、特許文献２記載の方法では、図５（Ａ）に示すように、一部が空間部（中空空間）６０、６１に連通して開放した部分、即ち、一方に開口部６２、６３を有する磁石挿入孔６４、６５に永久磁石６６、６７を挿入した後、開口部６２、６３を閉塞するように、空間部６０、６１に樹脂型６８、６９を配置し、そして図５（Ｂ）に示すように樹脂封止を行っている。

しかしながら、樹脂型６８、６９を空間部６０、６１に配置する場合、積層鉄心の製造過程において積みずれがあったり、鉄心材料の板厚偏差により空間部６０、６１に僅かな変形や寸法誤差が生じると、樹脂型６８、６９が空間部６０、６１の周辺に接触して、空間部６０、６１を変形させると同時に、樹脂型６８、６９を損傷させ、場合によっては、樹脂型６８、６９と空間部６０、６１との間に隙間が生じて、樹脂漏れが広がり、永久磁石６６、６７の固定強度を確保できない等の虞があった。ここで、７０、７１は樹脂型６８、６９と空間部６０、６１との隙間に侵入した樹脂、７２は積層鉄心を示す。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、積層鉄心のプレス加工時に伴う変形や鉄心材料の板厚偏差等により開口部を含む空間部の形状に寸法誤差が生じても、樹脂が磁石挿入孔に通ずる空間部に漏出することがない積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に添う本発明に係る積層鉄心の製造方法は、複数枚の鉄心片を積層して形成され、円周方向に沿って設けられた複数の磁石挿入孔と、該磁石挿入孔の一部に開口部を介して連通する空間部とを備えた積層鉄心本体を製造した後、前記磁石挿入孔に永久磁石を前記空間部に樹脂型をそれぞれ配置して、前記永久磁石の樹脂封止を行う積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂型は、前記開口部を閉塞する蓋部と該蓋部を前記開口部に押し付ける弾性押圧部とを有し、前記開口部を前記蓋部が閉塞した状態で、前記永久磁石の樹脂封止を行う。

本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記複数の磁石挿入孔はそれぞれ対となって、前記開口部が前記空間部に対向して配置され、該対となる磁石挿入孔の前記開口部を、中間部に前記弾性押圧部を有し両側には前記蓋部を有する前記樹脂型によって閉塞することもできる。
なお、ここで、空間部は平面視して閉塞された空間部（内側空間部）だけでなく、一部が外部に開放した空間も含む。

また、本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記弾性押圧部の一方に前記蓋部が設けられ、前記弾性押圧部の他方には、前記空間部の一部に当接する台座部を設けることもできる。

本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記弾性押圧部は、平面視してジグザグ状に屈曲した板バネからなっているのが好ましいが、その他、平面視して弓状に屈曲している場合、角曲げ状となっている場合等がある。

なお、本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記板バネの折り曲げ部分は平面視して円弧状になっているのが好ましい。この場合の円弧状となった前記折り曲げ部分の円弧角は１８０度以上３００度以下となっているのが好ましい。

そして、本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂型は、炭素鋼又は合金鋼（例えば、合金工具鋼）を含む硬質の金属材料によって一体的に形成されているのが好ましい。

本発明に係る積層鉄心の製造方法においては、以下のような効果を有する。
（１）積層鉄心のプレス加工時の変形や鉄心材料の板厚偏差により、開口部を含む空間部の形状に寸法誤差が生じた場合も、開口部に対し、樹脂型の蓋部が弾性的に押し当てられるので、開口部とこれを閉塞する蓋部との間に隙間が生じることがなく、樹脂が空間部に漏れることが極めて少ない。
（２）樹脂型が空間部に挿入される際に、弾性押圧部が変形又は伸縮するので、樹脂型が空間部内に無理に挿入されることがなく、開口部周辺を変形させることがなく、これによって、樹脂漏れを抑制できる。

本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用する積層鉄心本体の斜視図である。 図１における矢視ａ部の部分平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同積層鉄心の製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法は、磁性を有する薄板条材からプレス加工によって、鉄心片１０を順次打ち抜き、金型内でかしめ積層して、積層鉄心本体１１を形成している。

図１、図２に示すように、この積層鉄心本体１１は円周方向に沿って複数対の磁石挿入孔１３、１４を備え、対となる磁石挿入孔１３、１４の中央には、これら磁石挿入孔１３、１４の一方側に開口部１５、１６を介して連通する空間部１７を備えている。なお、開港部１５、１６は空間部１７を中心として対向して配置されている。また、空間部１７は積層鉄心本体１１の重量を軽減すると共に、磁石挿入孔１３、１４に挿入した永久磁石１９、２０の磁路を遮って積層鉄心自体の磁気的特性を高めるものである。従って、磁石挿入孔１３、１４の他方側にも空間部を設けるのが好ましい。

空間部１７は平面視して角部が丸くなった長方形状に形成され、その両側中央に、磁石挿入孔１３、１４に連続する開口部１５、１６を有している。この空間部１７には、両側に設けられた蓋部２１、２２と蓋部２１、２２を連結する弾性押圧部２３とを備えた樹脂型２４が配置されている。蓋部２１、２２はそれぞれ弾性押圧部２３によってその側面の傾斜部が開口部１５、１６に押し当てられ、開口部１５、１６から空間部１７に流れる樹脂（熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）の漏れを防止している。なお、このとき、蓋部２１、２２の先端は開口部１５、１６から、わずかに磁石挿入孔１３、１４に入り込んで位置している。

弾性押圧部２３はこの実施の形態では、ジグザグ状に屈曲した板バネ状となっているが、これによって、硬質な金属材料（例えば、炭素鋼、合金工具鋼、高速度鋼）等に伸縮可能な弾性力を付与している。なお、蓋部２１、２２、弾性押圧部２３は一体的になっている。また、この樹脂型２４は上下方向に横断面同一形状となって、空間部１７及び開口部１５、１６も上下方向に横断面同一形状となっているので、上又は下から自由に樹脂型２４を差し込むことができる。なお、樹脂型２４の高さは積層鉄心本体１１と同一又は僅少の範囲で小さくなっている。また、自由状態での、対向する開口部１５、１６の幅に対して樹脂型２４の蓋部２１、２２の距離は、蓋部２１、２２が開口部１５、１６に当接した場合の距離の１．０５〜１．２倍程度の長さを有している。

従って、この第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法においては、積層鉄心本体１１の各空間部１７内に樹脂型２４を挿入する。これによって、開口部１５、１６が蓋部２１、２２によって閉塞される。そして、磁石挿入孔３、１４に永久磁石１９、２０を挿入する。この状態で積層鉄心本体１１を、上型及び下型で加圧し、上型又は下型に設けられた樹脂ポットから樹脂を各磁石挿入孔１３、１４に注入して樹脂封止を行う。

注入した樹脂が硬化した後、別に用意した治具を用いて、樹脂型２４を押し出すか引き出す。これによって、空間部１７が空となり、軽量化しかつ磁気特性のよい回転子鉄心を形成できる。

続いて、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。
この積層鉄心の製造方法は、図５に示す従来例に係る積層鉄心の製造方法を更に改良したもので、積層鉄心本体２６には対となる磁石挿入孔２７、２８が設けられ、その一側にそれぞれ開口部２９、３０を介して空間部３１、３２が設けられている。

空間部３１、３２には、それぞれ樹脂型３３が設けられている。この樹脂型３３はそれぞれ開口部２９、３０を閉塞する平面視して台形状の蓋部３５と、この蓋部３５の外側中央に一端が固定されている弾性押圧部３６と、弾性押圧部３６の他端に固定されている台座部３７とを有し、平断面が上下方向に同一形状となっている。

弾性押圧部３６はジグザグ状に屈曲した板バネからなって、板バネの折り曲げ部分３９、４０は平面視して円弧状となって、この折り曲げ部分３９、４０の円弧角は１８０度以上３００度以下となっている（第１の実施の形態においても同じ）。台座部３７の形状は空間部３１、３２の角部の形状に沿った形状をして台座部３７が空間部３１、３２の角部に当接している（図３（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。

従って、この積層鉄心の製造方法においては、磁石挿入孔２７、２８にそれぞれ永久磁石４２、４３を入れ、樹脂型３３を空間部３１、３２に入れる。これによって、磁石挿入孔２７、２８の片側に設けられた開口部２９、３０が蓋部３５によって閉塞されるよう弾性押圧部３６で蓋部３５の台形状の側面の傾斜部が開口部２９、３０に押し付けられている。なお、このとき、蓋部３５の先端は開口部２９、３０から、わずかに磁石挿入孔２７、２８に入り込んで位置している。

この後、上型と下型によって、磁石挿入孔２７、２８を密封し、樹脂を充填する。なお、樹脂封止の方法については、例えば特許第４４２９２５８号等で周知であるので省略する（以上の実施の形態においても同じ）。充填した樹脂が硬化した後、樹脂型３３を取り出すと、この部分が空間となる。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、前記実施の形態においては、空間部は平面視して密閉されているが、一部が外部又は他の空間部に開放されている場合もある。
また、前記実施の形態においては、弾性押圧部を板バネ状としたが、コイル状であってもよいし、場合によっては比重の小さい金属（例えば、アルミ合金、マグネシウム合金）等に弾性を持たせて空間部に埋め殺しであってもよい。

１０：鉄心片、１１：積層鉄心本体、１３、１４：磁石挿入孔、１５、１６：開口部、１７：空間部、１９、２０：永久磁石、２１、２２：蓋部、２３：弾性押圧部、２４：樹脂型、２６：積層鉄心本体、２７、２８：磁石挿入孔、２９、３０：開口部、３１、３２：空間部、３３：樹脂型、３５：蓋部、３６：弾性押圧部、３７：台座部、３９、４０：折り曲げ部分、４２、４３：永久磁石

Claims (5)

1. 複数枚の鉄心片を積層して形成され、円周方向に沿って設けられた複数の磁石挿入孔と、該磁石挿入孔の一部に開口部を介して連通する空間部とを備えた積層鉄心本体を製造した後、前記磁石挿入孔に永久磁石を前記空間部に樹脂型をそれぞれ配置して、前記永久磁石の樹脂封止を行う積層鉄心の製造方法において、
   前記樹脂型は、前記開口部を閉塞する蓋部と該蓋部を前記開口部に押し付ける弾性押圧部とを有し、前記開口部を前記蓋部が閉塞した状態で、前記永久磁石の樹脂封止を行うことを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記複数の磁石挿入孔はそれぞれ対となって、前記開口部が前記空間部に対向して配置され、該対となる磁石挿入孔の前記開口部を、中間部に前記弾性押圧部を有し両側には前記蓋部を有する前記樹脂型によって閉塞することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記弾性押圧部の一方に前記蓋部が設けられ、前記弾性押圧部の他方には、前記空間部の一部に当接する台座部が設けられていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載の積層鉄心の製造方法において、前記弾性押圧部は、平面視してジグザグ状に屈曲した板バネからなっていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
5. 請求項４記載の積層鉄心の製造方法において、前記板バネの折り曲げ部分は平面視して円弧状になっていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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