JP2013212012A

JP2013212012A - 回転子積層鉄心の製造方法

Info

Publication number: JP2013212012A
Application number: JP2012081207A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Matsubayashi; 敏松林; Shigesane Sasaki; 栄実佐々木; Hirotoshi Kanfu; 浩敏間普
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP5908322B2

Abstract

【課題】搬送トレイと下型との間に隙間が無いと検知された場合にのみ、磁石挿入孔への永久磁石の樹脂封止を行う回転子積層鉄心の製造方法を提供する。
【解決手段】積層鉄心本体１２を磁石挿入孔１４に一部重合するゲート孔２７、２８を備えた搬送トレイ１３に載せて、各磁石挿入孔１４に永久磁石４３を挿入し、積層鉄心本体１２を載せた搬送トレイ１３を下型１１に位置決めして載置した後、搬送トレイ１３と下型１１の隙間の有無を隙間検知手段４４で検知して隙間無しであることを確認し、上型１０と下型１１とで積層鉄心本体１２を加圧し、下型１１にゲート孔２７、２８に対応して形成された樹脂溜めポット１５内で加熱された樹脂を、磁石挿入孔１４に注入し、樹脂の硬化後、永久磁石４３が樹脂封止された積層鉄心本体１２を載せた搬送トレイ１３を下型１１から離型する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心本体の磁石挿入孔に永久磁石を樹脂封止する回転子積層鉄心の製造方法に係り、特に搬送トレイを用いて磁石挿入孔に樹脂を充填する回転子積層鉄心の製造方法に関する。

従来、モータに使用する回転子積層鉄心（ロータコアともいう）は、複数の鉄心片を積層し、中央の軸孔（シャフト孔ともいう）の周囲に形成された複数の磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、樹脂を注入して硬化させることにより製造している。
この樹脂の注入は、例えば、特許文献１、２に示すように、永久磁石挿入後の回転子積層鉄心を、下型と上型を有する金型で挟み込み、この上型又は下型に設けられた樹脂溜めポットから、プランジャで樹脂を押し出し、樹脂封止を行っている。

特許第３７８６９４６号公報特開２０１１−０５５６８７号公報

しかしながら、特許文献２記載の回転子積層鉄心の製造方法においては、図５に示すように、回転子積層鉄心７０と下型７１との間にカルプレート（例えば、搬送トレイの載置板に相当する）７２を挟んだ状態で、下型７１内に形成されている樹脂溜めポット７３内の樹脂をプランジャ７５によって押し上げ、カルプレート７２のゲート孔７６を通じて、磁石挿入孔７７内に樹脂を注入しているが、下型７１の上面７８又はカルプレート７２の下面７９に樹脂滓等の異物８０が存在している場合、下型７１の上面７８とカルプレート７２の下面７９との間が面一（即ち、下型の上面とカルプレートの下面が一致した状態）で密着できず、隙間８２ができ、この隙間８２から樹脂注入時に樹脂が漏れてしまう。なお、図５において、８３は上型を示す。

通常、磁石挿入孔７７に注入する樹脂量は、コストの制約もあって永久磁石８４を挿入した磁石挿入孔７７内に樹脂が埋まるぎりぎりの量で設定しているので、僅かな樹脂漏れが発生しても、磁石挿入孔７７の樹脂未充填不良が発生するという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、回転子積層鉄心を載せる搬送トレイ（カルプレートに相当）と下型の間の異物の存在の有無を検知し、搬送トレイと下型との間に隙間が無いと検知された場合にのみ、磁石挿入孔への永久磁石の樹脂封止を行う回転子積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片が積層された積層鉄心本体の周囲に形成された複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入した永久磁石を、樹脂を前記磁石挿入孔に注入して固定する回転子積層鉄心の製造方法であって、
前記積層鉄心本体を前記磁石挿入孔に一部重合するゲート孔が形成された搬送トレイに載せて、前記各磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入する第１工程と、
上型と下型を有する樹脂封止金型内で、前記積層鉄心本体を載せた前記搬送トレイを前記下型に位置決めして載置する第２工程と、
前記搬送トレイと前記下型の隙間の有無を隙間検知手段で検知する第３工程と、
前記隙間検知手段の出力が隙間無しであることを確認して、（前記上型と前記下型とで前記積層鉄心本体を加圧し、）前記下型に形成された樹脂溜めポット内で加熱された樹脂を、プランジャによって押し上げ、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に注入する第４工程と、
樹脂の硬化後、前記積層鉄心本体を載せた前記搬送トレイを前記下型から離型する第５工程とを有する。

ここで、本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、第３工程における隙間検知手段としては、下型と回転子積層鉄心の隙間を直接測定する手段、また隙間が発生する場合に電気的、磁気的特性の変化を検知する手段であってもよいが、特に、前記下型に設けた吸着孔から前記搬送トレイを吸着する際の圧力を検知して、前記隙間の有無を検知するのが好ましい。

また、本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記搬送トレイは中央に軸を有して、前記積層鉄心本体の中央に形成された軸孔に嵌入可能であるのが好ましい。

本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記搬送トレイは平面視して矩形となって、前記上型には、前記搬送トレイの両側を支持する平行掛止部が設けられ、前記下型には、前記上型が降下した場合、前記平行掛止部が入り込む空間部が形成されているのが好ましい。

そして、本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記平行掛止部の後方には、挿入した前記搬送トレイの位置決めを行うストッパーが設けられているのが好ましい。これによって、容易に搬送トレイの位置を上型及び下型の所定位置に合わせることができる。

本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、搬送トレイと下型との隙間を隙間検知手段で検知し、隙間有りと検知された場合は、上型及び下型による積層鉄心本体の型締め及び樹脂封止が実施されないので、従来、樹脂漏れによって発生する磁石挿入孔への樹脂未充填不良を防止できる。

なお、隙間有りと判断された場合は、一旦下型から搬送トレイを離し、下型上面及び搬送トレイの下面を清掃した後、積層鉄心本体の載った搬送トレイを下型の上に載せ、再度隙間検知手段によって、隙間を検知した後、隙間無しと判定された場合のみ、積層鉄心本体の型締め及び樹脂封止を実施する。

本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明する一部切欠き正面図である。同回転子積層鉄心の製造方法に使用する搬送トレイの平面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同回転子積層鉄心の製造方法の工程説明図である。（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ同回転子積層鉄心の製造方法の工程説明図である。従来例に係る回転子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、図２に示すように、本発明の一実施の形態に回転子積層鉄心の製造方法においては、上型１０及び下型１１を有する金型装置（樹脂封止金型をいう）と、積層鉄心本体１２を載せる搬送トレイ１３とを用いている。以下、これらについて詳しく説明する。

この実施の形態においては、上型１０は図示しない動力源（例えば、油圧シリンダ）によって昇降可能となって、下型１１は固定配置されている。なお、この昇降構造については周知であるので、詳しい説明を省略する。
下型１１には、積層鉄心本体１２の円周方向周囲に形成された磁石挿入孔１４の数に応じて、複数の樹脂溜めポット１５が同一半径上に設けられている。この実施の形態においては、それぞれ一つの樹脂溜めポット１５から２つの磁石挿入孔１４に樹脂を注入している。

搬送トレイ１３は、平面視して矩形（この実施の形態では正方形）の載置板１７を有し、この実施の形態では、載置板１７の中央には立設された軸１８を有している。この軸１８は積層鉄心本体１２の中央に形成されている軸孔１２ａに密接嵌入し、更に、軸１８の長さｂは積層鉄心本体１２の高さより高く、上部の積層鉄心本体１２から突出した部分は、上型１０の下部に設けられている位置決め孔１９に挿入する構造となっている。なお、軸１８の長さ（突出長）は積層鉄心本体１２の高さより低くてもよく、この場合、積層鉄心本体１２の上部で凹部となった部分に、上型１０の下部に設けられた位置決め部材を挿入する構造にすればよい。また、搬送トレイ１３に設けられる軸１８は必須の要件ではないので、積層鉄心本体１２を載置板１３に位置決めする他の手段があれば、省略することもできる。

上型１０の両側には、搬送トレイ１３を支持する支持部材２０、２１が設けられ、この支持部材２０、２１は下部に、搬送トレイ１３の載置板１７の両側に掛止して載置板１７（即ち、搬送トレイ１３）を支持する、内側に突出した平行掛止部２３、２４を備えている。なお、平行掛止部２３、２４の後ろ側には、位置決め用のストッパーが設けられ、搬送トレイ１３を支持部材２０、２１に差し込み、載置板１７をストッパーに当接させることによって、搬送トレイ１３の位置が決定するようになっている。

図２に示すように、載置板１７の対角角部には、位置決め孔１７ａ、１７ｂが設けられ、下型１１の上部に突出して設けられた位置決めピン１７ｃ、１７ｄが嵌入し、載置板１７を正確に下型１１の上に位置決めして載せることができる。なお、位置決めピン１７ｃ、１７ｄの高さは載置板１７の厚みｄより小さくなっている。

支持部材２０、２１の懐長さａは軸１８の高さｂに載置板１７の厚みｄを加えた長さより僅少の範囲（例えば０．５〜２ｍｍ）で大きくなって、積層鉄心本体１２を載せた搬送トレイ１３が横方向から支持部材２０、２１で支えられる構造となっている。ここで、上型１０に形成する位置決め穴１９を手前側に開く底面視してＵ字状の位置決め溝とすることによって、積層鉄心本体１２から上方に突出した軸１８を有する搬送トレイ１３を円滑に上型１０に装着することができる。この場合、支持部材２０、２１の懐長さａは積層鉄心本体１２の高さに載置板１７の厚みｄを加えた長さよりより僅少寸法（例えば、０．５〜２ｍｍ）高くなっている。

載置板１７（即ち、搬送トレイ１３）の下側には、樹脂溜めポット１５からプランジャ１６によって押し出された樹脂を各磁石挿入孔１４に注入する樹脂流路２５が設けられている。この樹脂流路２５は下側に開口し、中央部が樹脂溜めポット１５に符合する空間部２６と、この空間部２６の両側に設けられたゲート孔２７、２８を有している。ゲート孔２７、２８は平面視してそれぞれ対応する磁石挿入孔１４の半径方向内側に一部がラップし、樹脂を磁石挿入孔１４に充填する構造となっている。なお、載置板１７の表面側（積層鉄心本体１２を載せる側）に、磁石挿入孔１４に一部ラップし、樹脂注入時の磁石挿入孔１４内の空気を逃がすベント溝を設けてもよい。

なお、上型１０の下部には上型１０の一部を構成する補助上型３０を、下型１１の上部には下型１１の一部を構成する補助下型３１をそれぞれ有し、積層鉄心本体１２の大きさ、形状によって交換できる構造となっている。また、補助下型３１の両側には、空間部を形成する切欠き３２、３３を備え、支持部材２０、２１の下部にある平行掛止部２３、２４が遊嵌する構造となっている。また、積層鉄心本体１２の半径方向内側領域には、上下に貫通する重量軽減用の複数の抜き孔３５を均等かつ軸対称に備えている。そして載置板１７には、隣り合う抜き孔３５に当接しながら嵌入する第２の位置決めピン３５ａ、３５ｂが設けられ、軸１８、第２の位置決めピン３５ａ、３５ｂを積層鉄心本体１２の軸孔１２ａ及び抜き孔３５に嵌入して、積層鉄心本体１２を搬送トレイ１３に位置決めして載せている。

下型１１には、平面視して軸１８と樹脂流路２５の間、更に詳細には抜き孔３５と樹脂流路２５の中間位置に、空気抜き用の貫通孔３７（吸着孔の一例）が上下に貫通している。この貫通孔３７の位置は、それぞれ隣り合う樹脂流路２５の中間位置に設けるのが好ましい。この貫通孔３７の下部には、パイプ接続ジョイント３８がそれぞれ設けられ、流量調整弁３９、電磁弁４０を介して真空源（例えば、真空ポンプ又は真空タンク）４１に接続されている。そして、載置板１７を吸着する際の貫通孔３７の圧力を測定する圧力センサー４２が設けられ、真空時の貫通孔３７内の圧力を測定できる構造となっている。この貫通孔３７、圧力センサー４２、流量調整弁３９、電磁弁４０、真空源４１を備えて、下型１１の上面と載置板１７の下面との隙間の有無を測定する隙間検知手段４４が構成されている。

続いて、図１〜図４を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法について説明する。
図１、図２、図３（Ａ）に示すように、搬送トレイ１３の上に複数の鉄心片を積層した積層鉄心本体１２を載せる。この場合、軸１８を積層鉄心本体１２の軸孔１２ａに、載置板１７上に形成された第２の位置決めピン３５ａ、３５ｂを抜き孔３５に挿通する。これによって、積層鉄心本体１２が搬送トレイ１３に位置決めして取付けられる。この状態で、永久磁石４３を各磁石挿入孔１４に入れる。永久磁石４３の全体高さは、積層鉄心本体１２の高さより僅少（例えば、０．５〜３ｍｍ）の範囲で小さくなっている。

この状態で、図３（Ａ）に示すように、積層鉄心本体１２が載った搬送トレイ１３を樹脂封止金型内に入れ、搬送トレイ１３（具体的には、載置板１７）を上型１０に設けられている支持部材２０、２１で支持させる。この場合、平行掛止部２３、２４に載置板１７の左右両端を載せることになる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、上型１０を下降させ、搬送トレイ１３を下型１１の上に載せる。これによって、搬送トレイ１３の載置板１７の下面と下型１１（詳細には補助下型３１）の上面が密着して接することになる。この状態で、隙間検知手段４４を作動させる。即ち、電磁弁４０を開いて真空源４１を下型１１に設けられている貫通孔３７に接続すると、積層鉄心本体１２と載置板１７の間に隙間が無ければ、圧力センサー（真空圧センサー）４２が真空源４１と略同じ圧力を示す。

一方、積層鉄心本体１２と載置板１７の間に異物等があって、隙間が形成されていると空気は隙間部分から吸引されるので、圧力センサー４２の示す圧力は、真空源４１の圧力に近づかない。なお、積層鉄心本体１２と載置板１７の隙間は完全にゼロではないので、流量調整弁３９を調整して少量のリークがあっても、隙間を検知できるようにする。

ここで、圧力センサー４２の値が一定値以下である場合は、積層鉄心本体１２と載置板１７の間に異物はないものと見做して、次の工程に進むことになるが、圧力センサー４２の値が一定値を超える場合は、積層鉄心本体１２と載置板１７の間に異物があるものと見做して、その後の処理を中断し、作業者が手動で、又は場合によっては自動で、下型１１の表面、及び載置板１７の底部を清掃して、再度隙間検知手段４４によって、積層鉄心本体１２と載置板１７の間の隙間を検知する。

積層鉄心本体１２と載置板１７との隙間がないことを確認した後、図４（Ｃ）に示すように、更に上型１０を押し下げて、積層鉄心本体１２の型締め（加圧）を行い、次に樹脂溜めポット１５内のプランジャ１６を上昇させて、樹脂溜めポット１５内で加熱されて溶融した樹脂を、載置板１７に設けられている樹脂流路２５を介して、ゲート孔２７、２８から磁石挿入孔１４内に注入する。この場合、積層鉄心本体１２と載置板１７との間に隙間がないので、その隙間から樹脂漏れが生じることがなく、適正量の樹脂が磁石挿入孔１４内に充填される。この実施の形態では、ゲート孔２７、２８は磁石挿入孔１４の半径方向内側の中央位置に設けられている。

樹脂の硬化後、図４（Ｄ）に示すように、上型１０を上昇させて、搬送トレイ１３を積層鉄心本体１２と共に持ち上げる。そして、永久磁石４３が樹脂封止された積層鉄心本体１２と搬送トレイ１３を分離する。この場合、積層鉄心本体１２は搬送トレイ１３とは小面積のゲート孔２７、２８で連結されているのみであるので、容易に分離する。
搬送トレイ１３は残った樹脂を除去し、再利用する。下型１１については、硬化した樹脂は搬送トレイ１３に付着するが、必要な場合は表面の清掃を行って、次の積層鉄心本体１２の樹脂封止を行う。

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、積層鉄心本体の搬送トレイへの位置決めは、軸孔にキー等を設けて行ってもよい。
また、この実施の形態では樹脂溜めポットから樹脂流路を介して２つの磁石挿入孔に樹脂を注入したが、一つ又は３つ以上の磁石挿入孔に樹脂を充填する場合も本発明は適用される。
更には、隙間検知手段としては、空気漏れを検知する手段だけでなく、実際の隙間を物理的に（例えば、渦電流センサーや近接センサー等で）測定してもよい。

なお、図１では支持部材２０、２１を補助上型３０に取付けているが、図３、図４に示すように、上型１０の本体に取付けてもよい。補助上型３０に支持部材２０、２１を取り付けた場合は、搬送トレイの種類に応じて、支持部材の設けられた補助上型のみを交換すればよいので、金型装置の汎用性が増す。
また、空気抜き用の貫通孔３７は下型１１の平面視して積層鉄心本体１２の径内に形成されたが、積層鉄心本体１２の径外に形成（図２参照）されてもよく、形成する場所や数は自由に設定することができる。

１０：上型、１１：下型、１２：積層鉄心本体、１２ａ：軸孔、１３：搬送トレイ、１４：磁石挿入孔、１５：樹脂溜めポット、、１６：プランジャ、１７：載置板、１７ａ、１７ｂ：位置決め孔、１７ｃ、１７ｄ：位置決めピン、１８：軸、１９：位置決め穴、２０、２１：支持部材、２３、２４：平行掛止部、２５：樹脂流路、２６：空間部、２７、２８：ゲート孔、３０：補助上型、３１：補助下型、３２、３３：切欠き、３５：抜き孔、３５ａ、３５ｂ：第２の位置決めピン、３７：貫通孔、３８：パイプ接続ジョイント、３９：流量調整弁、４０：電磁弁、４１：真空源、４２：圧力センサー、４３：永久磁石、４４：隙間検知手段

Claims

複数の鉄心片が積層された積層鉄心本体の周囲に形成された複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入した永久磁石を、樹脂を前記磁石挿入孔に注入して固定する回転子積層鉄心の製造方法であって、
前記積層鉄心本体を前記磁石挿入孔に一部重合するゲート孔が形成された搬送トレイに載せて、前記各磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入する第１工程と、
上型と下型を有する樹脂封止金型内で、前記積層鉄心本体を載せた前記搬送トレイを前記下型に位置決めして載置する第２工程と、
前記搬送トレイと前記下型の隙間の有無を隙間検知手段で検知する第３工程と、
前記隙間検知手段の出力が隙間無しであることを確認して、前記下型に形成された樹脂溜めポット内で加熱された樹脂を、プランジャによって押し上げ、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に注入する第４工程と、
樹脂の硬化後、前記積層鉄心本体を載せた前記搬送トレイを前記下型から離型する第５工程とを有することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項１記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記第３工程における前記隙間検知手段は、前記下型に設けた吸着孔から前記搬送トレイを吸着する際の圧力を検知して、前記隙間の有無を検知することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項１又は２記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記搬送トレイは中央に軸を有して、前記積層鉄心本体の中央に形成された軸孔に嵌入可能であることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記搬送トレイは平面視して矩形となって、前記上型には、前記搬送トレイの両側を支持する平行掛止部が設けられ、前記下型には、前記上型が降下した場合、前記平行掛止部が入り込む空間部が形成されていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。