JP2013153592A - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全高の高い積層鉄心であっても、永久磁石を樹脂封止する際に未充填が発生しない積層鉄心の製造方法を提供する。
【解決手段】積層鉄心１０のそれぞれの磁石挿入孔１３に永久磁石１４を挿入した後、積層鉄心１０を上型１５と下型１６で挟んで押圧した状態で、樹脂溜めポット１７から磁石挿入孔１３に樹脂１８を充填して永久磁石１４を固定する積層鉄心の製造方法において、樹脂溜めポット１７が形成された上型１５又は下型１６と積層鉄心１０との間に、１つの樹脂溜めポット１７から樹脂１８を１つの磁石挿入孔１３に導く複数の樹脂注入孔２０を有するダミー板１９を配置し、樹脂注入孔２０を介して磁石挿入孔１３に樹脂１８を注入し硬化させた後、ダミー板１９を積層鉄心１０から除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層鉄心本体に形成された磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石を入れて樹脂封止する積層鉄心の製造方法、具体的には積層鉄心本体の磁石挿入孔に積層鉄心本体の表面に被着したダミー板を介して樹脂を注入し、永久磁石を樹脂封止する方法に関する。

従来、モータに使用する回転子積層鉄心は、環状の積層鉄心本体に磁極数に応じて形成された磁石挿入孔に未磁化の永久磁石を挿入して樹脂封止する方法で製造されている。前記樹脂封止においては、永久磁石を挿入した積層鉄心を上型と下型で挟持し、上型又は下型に設けられた樹脂溜めポットからランナーを介して熱硬化性樹脂が充填される。その製造工程において、特許文献１に記載のように、樹脂封止後に磁石挿入孔の入口部分に付着して硬化した樹脂を除去して積層鉄心表面を掃除するという作業を不要とするために、永久磁石を挿入された積層鉄心本体と上型又は下型の間にダミー板を配置して、樹脂封止後に積層鉄心から樹脂滓をダミー板と共に除去するという方法が取られている。

特許−４４１４４１７号公報

しかしながら、近年、自動車等に使用されるモータは、大きな出力を得るために大型化の傾向にあり、その全高も高くなっている。そのため、このようなモータに合わせて全高が高くなった積層鉄心に、前記した製造方法において永久磁石を樹脂封止する際、図３に示すように、樹脂１８が磁石挿入孔１３と永久磁石１４との隙間に十分に充填されないという問題が発生する。これは、積層鉄心１０の全高が高くなることで樹脂１８を充填する容積が増えるにも関わらず、樹脂注入速度が十分でないために樹脂注入の途中で樹脂１８の硬化が始まってしまうことが原因で、決められた樹脂注入時間内に樹脂１８を注入することが出来ずに未充填部２１が形成されてしまう。

この問題の対策として、ダミー板に配置する樹脂注入孔の注入面積を広くすることで樹脂注入速度を上げることが考えられるが、樹脂注入孔の注入面積が広くなると、図５に示すように、樹脂１８が硬化後に積層鉄心１０からダミー板１９を除去する際に、充填した樹脂１８の表面がダミー板１９側の樹脂滓２３と共に剥離してしまい、樹脂の抉れ部２２が発生してしまう。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、磁石挿入孔と永久磁石との隙間へ注入する樹脂の未充填を防止するとともに、樹脂表面の抉れを防止することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する積層鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、前記積層鉄心本体を上型と下型で挟んで押圧した状態で、前記上型又は前記下型のいずれか１の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記積層鉄心との間に、前記樹脂溜めポットから前記樹脂を１つの前記磁石挿入孔に導く複数の樹脂注入孔を有するダミー板を配置し、前記樹脂注入孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、前記ダミー板を前記積層鉄心本体から除去する。

ここで、積層鉄心は回転子積層鉄心であるが、インナーロータ型又はアウターロータ型のいずれであっても本発明は適用される。
ダミー板は、ステンレス製、鋼製、アルミ製等の金属板や合金工具鋼又は炭素鋼を使用するのが好ましいが、硬質のセラミックス板の他、積層鉄心と同じ金属材、耐熱プラスチックであってもよい。
さらに、ダミー板は、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂やシリコン樹脂によるコーティングの他、ニッケルめっきやクロムめっきによる封止樹脂との剥離性の高い表面処理を予め施しておくことが好ましい。
また、ダミー板の樹脂注入孔の形状は、平面視して円形や矩形の他、種々の形状を採用することができる。さらに、樹脂注入孔の断面をテーパ状に形成してもよく、このテーパにより、樹脂注入孔に残る樹脂滓の除去が容易になり、作業性が向上する。

第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、前記樹脂注入孔の一部又は全部が平面視して樹脂ポットの範囲内に収まるように配置されている。

第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、前記樹脂注入孔は平面視して前記磁石挿入孔の輪郭線上に形成されている。

本発明にかかる積層鉄心の製造方法においては、１つの磁石挿入孔に対して複数の樹脂注入孔を設けることにより、１つの樹脂注入孔の注入面積を変えることなく樹脂注入孔全体の注入面積を広くすることができる。これにより、樹脂封止後にダミー板を除去する際に充填した樹脂の表面に抉れが発生することなく、樹脂注入速度を上げることが可能となり、樹脂の未充填を防止できる。

また、樹脂注入孔の一部又は全部が平面視して樹脂ポットの範囲内に収まるように配置することで、ランナーが形成されずに直接樹脂が磁石挿入孔に注入されるので、樹脂注入時間が短縮されると共に、充填に必要な樹脂の量を削減することができる。

さらに、樹脂注入孔は平面視して磁石挿入孔の輪郭線上に形成されていることで、硬化した樹脂の磁石挿入孔の入り口部分に角部が形成され、ダミー板を除去する際に角部に応力が集中し、そこで発生した樹脂割れが磁石挿入孔の入口面に沿うように伝搬して樹脂の破断が生じるので、さらに樹脂の抉れを防止できる。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を示す断面図である。 ダミー板を載置した同積層鉄心の平面図である。 従来例に係る積層鉄心の製造方法を示す断面図である。 ダミー板を載置した同積層鉄心の平面図である。 同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つつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る積層鉄心（例えば回転子積層鉄心）の製造方法は、図１、２に示すように、複数の鉄心片１１を積層して形成され、中央の軸孔１２の周囲に複数の対となる磁石挿入孔１３を有する積層鉄心１０の、それぞれの磁石挿入孔１３に永久磁石１４を挿入した後、積層鉄心１０を上型１５と下型１６（いずれも金型の一例）で挟んで押圧した状態で、上型１５又は下型１６に設けられた断面円形の樹脂溜めポット１７から、磁石挿入孔１３に樹脂１８（通常、熱硬化性樹脂）を注入して永久磁石１４を固定する際に、ダミー板１９を使用して前記磁石挿入孔１３に前記樹脂１８を注入する方法である。以下、詳しく説明する。

まず、厚みが、例えば、０．５ｍｍ以下程度の電磁鋼板を環状に打ち抜き、この打ち抜かれた複数の鉄心片１１を順次積層して積層鉄心１０を形成する。この複数の鉄心片１１の積層方法としては、かしめ、溶接、接着のいずれか１又は２以上を組み合わせて使用できるが、単に平積みするだけでもよい。
これにより、積層鉄心１０の軸孔１２の周囲に、上下方向に貫通した磁石挿入孔１３が複数形成される。尚、磁石挿入孔１３の配置位置及び形状は、これに限定されるものではなく、例えば、従来公知の配置位置又は形状でもよい。

次に、下型１６に設けられた図示しないポールに軸孔１２を嵌め込む。これにより、積層鉄心１０を内径基準で精度出しする。
続いて、積層鉄心１０に形成された磁石挿入孔１３に永久磁石１４を挿入後、ダミー板１９を積層鉄心１０の表面に載置する。ダミー板１９には、磁石挿入孔１３と平面視して重なる領域内に、樹脂溜めポット１７と磁石挿入孔１３とを連通して液状の樹脂を注入する複数の樹脂注入孔２０が形成されている。
ここで、ダミー板１９は１〜５ｍｍ程度の合金工具鋼からなる板材を使用しており、表面には剥離性を良好にするため、テフロン（登録商標）によるコーティングを被覆している。

このように、ダミー板１９を載置した積層鉄心１０を予熱装置で予め１７０℃前後まで昇温する。そして、加熱が終了した積層鉄心１０を樹脂封止装置に移送し、樹脂溜めポット１７が設けられている上型１５と下型１６で挟んで押圧する。このとき、上型１５と下型１６は既に１７０℃前後まで昇温されている。
次に、図示しないシリンダによって駆動されるプランジャー２４により、樹脂溜めポット１７内で加熱して液状になった樹脂１８を磁石挿入孔１３に向けて押し出す。樹脂１８は、１つの樹脂溜めポットからダミー板１９に設けられた樹脂注入孔２０を介して磁石挿入孔１３に注入され、硬化することで積層鉄心１０に永久磁石１４を固定する。
ダミー板１９には１つの磁石挿入孔１３に対して複数の樹脂注入孔２０が設けられているので、１つの磁石挿入孔１３に対する樹脂注入孔２０全体の注入面積が広く取れて十分な樹脂注入速度を確保できる。これによって、樹脂１８が硬化する前に磁石挿入孔１３内に樹脂１８を充填することができ、未充填部２１が形成されることを防止する。

また、従来の製造方法では、図３、４に示すように、樹脂溜めポット１７からランナー２５が形成され、このランナー２５とダミー板１９に設けられた樹脂注入孔２０を介して樹脂１８が注入されていたが、本発明においては、樹脂注入孔２０の一部又は全部が平面視して樹脂溜めポット１７の範囲内に収まるように配置されており、ランナー２５が形成されないことにより樹脂注入時間が短縮されると共に、磁石挿入孔１３に充填するのに必要な樹脂１８の量を削減することができる。

磁石挿入孔１３を樹脂封止して樹脂１８が硬化した後、積層鉄心１０からダミー板１９を除去する。樹脂注入孔２０は平面視して磁石挿入孔１３の輪郭線上に形成されていることで、充填した樹脂１８には角部２６が形成されている。これにより、ダミー板１９を除去する際に樹脂１８にかかる応力が角部２６に集中して樹脂割れが発生し、その割れが磁石挿入孔１３の入口面に沿うように伝搬して樹脂１８の破断が生じる。この効果により、さらに樹脂１８の抉れが発生しない。
その後、樹脂滓２３をダミー板１９から除去することで、ダミー板１９は再び使用可能な状態となる。このように、ダミー板１９を繰り返し生産に使用することで、樹脂封止を効率よく経済的に実施することができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
前記実施の形態においては、上型に樹脂溜めポットを設けて上側から樹脂を注入したが、これに限らず、下型に樹脂溜めポットを設けて下側から樹脂を注入することも可能である。
また、前記実施の形態においては、樹脂部材として熱硬化性樹脂を使用したが、熱可塑性樹脂を使用することもできる。
そして、前記実施の形態においては、磁石挿入孔が複数組の対となる場合について説明したが、各磁石挿入孔が対とならない場合であっても本発明は適用される。

１０：積層鉄心、１１：鉄心片、１２：軸孔、１３：磁石挿入孔、１４：永久磁石、１５：上型、１６：下型、１７：樹脂溜めポット、１８：樹脂、１９：ダミー板、２０：樹脂注入孔、２１：未充填部、２２：抉れ部、２３：樹脂滓、２４：プランジャー、２５：ランナー、２６：角部

Claims (3)

1. 複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する積層鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、前記積層鉄心本体を上型と下型で挟んで押圧した状態で、前記上型又は前記下型のいずれか１の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
   前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記積層鉄心との間に、前記樹脂溜めポットから前記樹脂を１つの前記磁石挿入孔に導く複数の樹脂注入孔を有するダミー板を配置し、前記樹脂注入孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、前記ダミー板を前記積層鉄心本体から除去することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１に記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂注入孔の一部又は全部が平面視して前記樹脂溜めポットの範囲内に収まるように配置されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 請求項２に記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂注入孔は平面視して前記磁石挿入孔の輪郭線上に形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
   

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