JP2014093862A - 積層鉄心の樹脂封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂による樹脂注入用金型の摩耗が発生し難く、更に、熱膨張の相違による樹脂溜めポットと樹脂注入用金型との間の隙間が生じ難い積層鉄心の樹脂封止方法を提供する。
【解決手段】鉄心本体１１を、対向配置された樹脂注入用金型２０と受け金型２１とで挟持し、樹脂注入用金型２０に形成された樹脂溜めポット２４からプランジャ３７を用いて溶融した樹脂を押し出し、永久磁石１８を磁石挿入孔１６、１７に樹脂封止する積層鉄心の樹脂封止方法において、樹脂注入用金型２０の樹脂溜めポット２４と、樹脂溜めポット２４から樹脂が通過する領域とを形成する材質を超硬材とし、樹脂流れによって発生する樹脂注入用金型２０の摩耗を減少した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の鉄心片をかしめ積層して形成された鉄心本体（製品が回転子積層鉄心又は固定子積層鉄心となるものを含む）の磁石挿入孔に永久磁石を樹脂封止する方法に関する。

特許文献１に記載のように、樹脂注入用金型（上型又は下型）と受け金型（下型又は上型）との間に鉄心片をかしめ積層した積層鉄心（鉄心本体ということもある）を配置し、樹脂注入用金型の樹脂溜めポットからプランジャによって樹脂を吐出し、積層鉄心の磁石挿入孔に配置された永久磁石（未磁化のものを含む、以下同じ）を樹脂封止することが行われていた。

また、特許文献２に記載のように、積層鉄心と樹脂注入用金型との間に中間プレート（ダミープレート、カルプレートということもある）を配置し、樹脂注入用金型の樹脂溜めポットからランナーを介して積層鉄心の磁石挿入孔に樹脂を充填する方法もあった。

特開２００６−２０４０６８号公報 特開２００８−５４３７６号公報

特許文献１、２記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、樹脂注入用金型は一般に鋼製であるので、樹脂にフィラーを含む場合には樹脂溜めポットとプランジャとの間で摩耗が発生する。そこで、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状の樹脂溜めポット７９を形成する筒状物８０及び昇降するプランジャ８１を耐摩耗性を有する金属で構成することも行われている。
ところが、樹脂溜めポット７９を形成する筒状物８０の周囲（即ち、半径方向外側）を取り囲む樹脂注入用金型本体８２は鋼（例えば、普通鋼、炭素鋼）製であるので、樹脂溜めポット７９からランナー８３の下流側、樹脂注入口８４を介して磁石挿入孔８６に注入する部分は鋼製となり、ランナー８３の下流側と樹脂注入口８４を形成する樹脂注入用金型本体８２に異常摩耗が発生する場合がある。

ランナー８３の下流側、又は樹脂注入口８４が異常摩耗を起こすと、その部分に樹脂が貼り付いて硬化し、樹脂の流れが阻害されて磁石挿入孔８６に樹脂未充填が発生するという問題がある。更に貼り付いた樹脂が抵抗となり、金型を離型する場合にランナー８３に形成された樹脂が破断したり、樹脂の一部又は全部が金型側に残ってしまい、離型性が低下するという問題があった。
また、樹脂溜めポット７９及び樹脂注入用金型本体８２の材料が異なるので、筒状物８０と樹脂注入用金型本体８２の固定は通常焼き嵌めによって行われる。そのため、筒状物８０が高さ方向、周方向又は径方向にずれることがあり、ランナー８３に段差が生じるとその部分から異常摩耗が発生するという問題があった。
そして、これらの金属の熱膨張率が異なり、樹脂注入の際に樹脂溜めポット７９を形成する筒状物８０と樹脂注入用金型本体８２との間に隙間が形成され、その隙間に樹脂が入り込み、樹脂が硬化すると樹脂溜めポット７９が樹脂注入用金型本体８２に対して傾き、プランジャ８１と樹脂溜めポット７９を形成する筒状物８０との摺動抵抗が増加し、金型装置が破損する場合もあるという問題がある。なお、図８において、８８は永久磁石を、８９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、磁石挿入孔に充填される樹脂による樹脂注入用金型の摩耗が発生し難く、更に、熱膨張の相違による樹脂溜めポットと樹脂注入用金型との間の隙間が生じ難い積層鉄心の樹脂封止方法を提供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樹脂封止方法は、複数の磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石が挿入された鉄心本体を、対向配置された樹脂注入用金型と受け金型とで挟持し、前記樹脂注入用金型に形成された樹脂溜めポットからプランジャを用いて溶融した樹脂を押し出し、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に樹脂封止する積層鉄心の樹脂封止方法において、
前記樹脂注入用金型の樹脂溜めポットと、該樹脂溜めポットから前記樹脂が通過する領域とを形成する材質を超硬材とし、樹脂流れによって発生する前記樹脂注入用金型の摩耗を減少した。

第２の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第１の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記樹脂注入用金型は、前記樹脂溜めポット及び前記樹脂の通過する領域が形成された前記超硬材からなる円筒体と、該円筒体を支持する鋼製の樹脂注入用金型本体とを有している。

第３の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第２の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記円筒体の外周面より内側には、前記鉄心本体の磁石挿入孔に連通する注入孔が設けられている。

第４の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第３の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記注入孔と前記樹脂溜めポットとを連結するランナーが形成されている。

第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第４の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記樹脂溜めポットと前記ランナーの連接部分には断面円弧状の面取りがなされている。

第６の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第４、第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーは前記円筒体に形成され、しかも、該ランナーの断面は開放側から溝底側に向けて狭まるテーパーとなっている。

第７の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法、第４、第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーは前記樹脂注入用金型と前記鉄心本体の間に配置された中間プレートに形成されている。

そして、第８の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第７の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーの断面は、前記樹脂注入用金型に向かって開くテーパーとなっている。

第１〜第８の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、樹脂注入用金型の樹脂溜めポットと、樹脂溜めポットから樹脂が通過する領域とを形成する材質を超硬材としているので、流動する樹脂による金型の摩耗が著しく軽減され、磁石挿入孔への注入孔（ランナーを形成した場合にはランナー）に樹脂が貼り付いて硬化し、樹脂の流れが阻害されて磁石挿入孔に樹脂の未充填が発生することを防止できる。
また、熱膨張係数の違いで樹脂溜めポットを形成する金属と樹脂注入用金型本体との間に隙間ができても、この隙間と樹脂は接しないので、隙間に樹脂が入り込む虞がない。
また、貼り付いた樹脂が抵抗となって金型の離型性が低下するのを防止できる。

特に、第２〜第８の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、樹脂注入用金型が、樹脂溜めポット及び樹脂の通過する領域が形成された超硬材を用いた円筒体を有するので機械加工が容易となり、精度の高い加工及び組み立てを行うことができる。

第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、樹脂溜めポットとランナーの連接部分に断面円弧状の面取りがなされているので、硬化した樹脂の連接部分の強度を上げ、脱着時の樹脂の破損を防止できる。

第６の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、ランナーの断面が開放側から溝底側に向けて狭まるテーパーとなっているので、硬化した樹脂が容易にランナーから抜けて、ランナー内に樹脂が残らない。

第７の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、ランナーが樹脂注入用金型と鉄心本体の間に配置された中間プレートに形成されているので、樹脂注入用金型の摩耗を減少できると共に、中間プレートを交換することで、複数種の積層鉄心の樹脂充填に対応できる。そして、仮に中間プレートが摩耗しても中間プレートを交換するのみで、摩耗部分が無くなる。

そして、第８の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、ランナーの断面が、樹脂注入用金型に向かって開くテーパー状となっているので、中間プレートから樹脂の取り出しが容易となる。

本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法を示す部分断面図である。 図１における矢視Ａ−Ａ’断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同積層鉄心の樹脂封止方法の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法を示す部分断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同積層鉄心の樹脂封止方法の説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法を示す部分断面図である。 同積層鉄心の樹脂封止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樹脂封止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。
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法について説明する。

樹脂封止しようとする鉄心本体１１は、複数枚のプレス加工された鉄心片１３をかしめ積層したもので、中央に軸孔１５を有し、その周囲にそれぞれ対となる複数の磁石挿入孔１６、１７を有している。各磁石挿入孔１６、１７には永久磁石（未磁化のものを含む）１８が挿入されている。なお、１９は搬送トレイで中央に軸孔１５に挿入される位置決め軸（図示せず）を有している。

この鉄心本体１１の磁石挿入孔１６、１７に挿入された永久磁石１８を樹脂封止する樹脂封止装置１０は、固定配置された樹脂注入用金型２０（この実施の形態では上型）と昇降可能な受け金型２１（この実施の形態では下型）と、受け金型２１の昇降手段（図示せず）とを有し、受け金型２１の所定位置に搬送トレイ１９を介して配置された鉄心本体１１を、対向配置された受け金型２１と樹脂注入用金型２０とで押圧して挟持できる構造となっている。

図２に示すように、鉄心本体１１には、２ｎ（ｎは２以上の整数、この実施の形態はｎ＝６）個の磁石挿入孔１６、１７が設けられ、平面視してこの磁石挿入孔１６、１７に対応してｎ個の樹脂溜めポット２４が樹脂注入用金型２０に形成されている（以下の実施の形態においても同じ）。即ち、一つの樹脂溜めポット２４から２つの磁石挿入孔１６、１７に、樹脂が通過する領域の一例であるランナー２６、２７を有して樹脂流路が形成されている。この実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、樹脂溜めポット２４に対して左右のランナー２６、２７が対称に形成され、ランナー２６、２７の終端部に、磁石挿入孔１６、１７に樹脂を注入する注入孔２８、２９が形成されている。

ここで、樹脂注入用金型２０は、１）樹脂溜めポット２４及びこれに続くランナー２６、２７及び注入孔２８、２９が形成され、超鋼材（ＨＲＡ硬度８０〜１００又はそれ以上を使用するのが好ましい）の一例である炭化タングステン又はこれに類似する合金を使用した円筒体３０と、２）その周囲の普通鋼によって形成され、円筒体３０を支持する樹脂注入用金型本体２２とを有している。即ち、円筒体３０の中央には貫通孔からなる樹脂溜めポット２４が形成され、円筒体３０の底部にはランナー２６、２７が円筒体３０の外側円３１から飛び出ないように（即ち、外側とは隙間を有して）形成されている。従って、注入孔２８、２９は円筒体３０の外周面より内側に設けられている。

各ランナー２６、２７は図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、下方に断面が広くなって開放し、開放側から溝底３３に向かって断面が狭まるテーパー状となっている。これによって、ランナー２６、２７に入って硬化した樹脂の脱着を容易にすることができる。

また、ランナー２６、２７の先端部に磁石挿入孔１６、１７の樹脂の注入孔２８、２９が形成されているが、その上部のランナー２６、２７の側壁も下方に開くように傾斜して、溝底３３とその側壁３４及び先端側の側壁３５との接合部の断面はアール形状となっているので、注入孔２８、２９に入ろうとする樹脂が円滑に流れることになる。
そして、樹脂溜めポット２４からランナー２６、２７の連接部分に断面円弧状の面取りがなされているので、硬化した樹脂の連接部分の強度を上げ、脱着時の樹脂の破損を防止できる。

なお、樹脂溜めポット２４は図示しないシリンダーによって駆動されるプランジャ３７を備え、プランジャ３７によって溶融した樹脂を押し出している。また、円筒体３０と樹脂注入用金型本体２２との固定は周知の方法、例えば、ねじ止め、焼き嵌め等がある。また、円筒体３０は上部又は下部にフランジ、取付け部材が設けられているものも含まれる。

続いて、図４、図５（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樹脂封止方法について説明する。ここで、図１、図２に示す第１の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法に用いた構成要素については同一の番号を付して細かい説明を省略する。
図４に示すように、この第２の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法を適用した樹脂封止装置３９は、樹脂注入用金型４０と受け金型２１を有し、樹脂注入用金型４０と鉄心本体１１との間には、中間プレート４１（通称、カルプレートとも言われる）が設けられている。

樹脂注入用金型４０には、各磁石挿入孔１６、１７に対応して設けられた複数の樹脂溜めポット４２が設けられ、図４ではそのうちの一つが記載されている。中間プレート４１は、鋼製、ステンレス製又は超硬製の板からなって、厚みは例えば、２〜８ｍｍ程度となっている。この中間プレート４１の上側（即ち、樹脂注入用金型４０側）には、樹脂注入用金型４０に形成された複数の樹脂溜めポット４２に応じてその直下に有底の樹脂受け部４２ａを有し、各樹脂受け部４２ａから磁石挿入孔１６、１７に向かって溝状のランナー４３、４４が形成されている。

ランナー４３、４４の端部に下方に直径が狭くなる円錐台状の貫通孔４５、４６が形成され、その一部が鉄心本体１１の磁石挿入孔１６、１７にラップし、注入孔４７、４８を形成している。そして、ランナー４３、４４は溝底５１と側壁５２を有し、側壁５２は開放側、即ち上方に向けて広がる傾斜（テーパー）となって、貫通孔４５、４６とランナー４３、４４内で硬化した樹脂が抜け易くなっている。そして、樹脂溜めポット４２からランナー４３、４４の連接部分は断面アール状（円弧状）の面取りが形成されているので、硬化した樹脂の連接部分の強度を上げ、脱着時の樹脂の破損を防止できる。

樹脂注入用金型４０は、各樹脂溜めポット４２とランナー４３、４４及びランナー４３、４４の端部に形成されている貫通孔４５、４６を内側に含む超硬製の円筒体５４とこの円筒体５４を支持する鋼製の樹脂注入用金型本体５５とを有している。円筒体５４と樹脂注入用金型本体５５との固定はフランジ等周知の方法である。これによって、樹脂溜めポット４２及びランナー４３、４４を通過する樹脂によって、樹脂注入用金型４０が摩耗するのを防止できる。なお、中間プレート４１を鋼製又は軽合金製とした場合は、摩耗が発生するが、中間プレート４１は容易に交換でき消耗品と見做せる。

次に、図６、図７を参照しながら本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法について説明する。この積層鉄心の樹脂封止方法を適用した樹脂封止装置５７は、搬送トレイ１９に載った鉄心本体１１を挟持する受け金型２１及び樹脂注入用金型５８と、鉄心本体１１と樹脂注入用金型５８の間に配置された中間プレート５９とを有している。この実施の形態において、樹脂注入用金型５８は固定配置され、受け金型２１は昇降手段によって上下可能となっている。

鉄心本体１１には、前記した実施の形態と同様、半径方向外側領域で、円周方向に対となる磁石挿入孔１６、１７を複数備え、各磁石挿入孔１６、１７には永久磁石１８がそれぞれ配置されている（図２参照）。
樹脂注入用金型５８は、樹脂溜めポット６０がそれぞれ中央に形成されている超硬材からなる円筒体６２と、円筒体６２を固定支持する鋼製の樹脂注入用金型本体６３とを有している。

円筒体６２の底部には樹脂溜めポット６０に基端が連通するランナー６４、６５が設けられ、ランナー６４、６５の端部位置には中間プレート５９に設けられた貫通孔６６、６７が設けられ、貫通孔６６、６７の半径方向（鉄心本体１１に対して）外側の一部と磁石挿入孔１６、１７の重複部分で注入孔６８、６９を形成している。

円筒体６２の底部に設けられているランナー６４、６５は溝底と外方向に開く側壁とを有し、ランナー６４、６５の断面は溝底方向に狭くなるテーパー状となっている。これによって、通過する樹脂によってランナー６４、６５の摩耗を防止すると共に、硬化した樹脂がランナー６４、６５から抜け易くなっている。そして、樹脂溜めポット６０からランナー６４、６５の連接部分は円弧状の面取りが形成されているので、硬化した樹脂の連接部分の強度を上げ、脱着時の樹脂の破損を防止できる。また、ランナー６４、６５と貫通孔６６、６７を別々に形成しているので、中間プレート５９の貫通孔６６、６７の形成位置を変えるだけで、大きさの異なる鉄心本体に対しても樹脂注入が可能となる。

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、樹脂注入用金型を上型に、受け金型を下型に配置したが、下型を樹脂注入用金型とし、上型を受け型とする場合も本発明は適用される。また、前記実施の形態においては、対となる磁石挿入孔は２つであったが、１つ又は３以上であっても本発明は適用可能である。

１０：樹脂封止装置、１１：鉄心本体、１３：鉄心片、１５：軸孔、１６、１７：磁石挿入孔、１８：永久磁石、１９：搬送トレイ、２０：樹脂注入用金型、２１：受け金型、２２：樹脂注入用金型本体、２４：樹脂溜めポット、２６、２７：ランナー、２８、２９：注入孔、３０：円筒体、３１：外側円、３３：溝底、３４、３５：側壁、３７：プランジャ、３９：樹脂封止装置、４０：樹脂注入用金型、４１：中間プレート、４２：樹脂溜めポット、４２ａ：樹脂受け部、４３、４４：ランナー、４５、４６：貫通孔、４７、４８：注入孔、５１：溝底、５２：側壁、５４：円筒体、５５：樹脂注入用金型本体、５７：樹脂封止装置、５８：樹脂注入用金型、５９：中間プレート、６０：樹脂溜めポット、６２：円筒体、６３：樹脂注入用金型本体、６４、６５：ランナー、６６、６７：貫通孔、６８、６９：注入孔

Claims (8)

1. 複数の磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石が挿入された鉄心本体を、対向配置された樹脂注入用金型と受け金型とで挟持し、前記樹脂注入用金型に形成された樹脂溜めポットからプランジャを用いて溶融した樹脂を押し出し、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に樹脂封止する積層鉄心の樹脂封止方法において、
   前記樹脂注入用金型の樹脂溜めポットと、該樹脂溜めポットから前記樹脂が通過する領域とを形成する材質を超硬材とし、樹脂流れによって発生する前記樹脂注入用金型の摩耗を減少したことを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
2. 請求項１記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記樹脂注入用金型は、前記樹脂溜めポット及び前記樹脂の通過する領域が形成された前記超硬材からなる円筒体と、該円筒体を支持する鋼製の樹脂注入用金型本体とを有していることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
3. 請求項２記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記円筒体の外周面より内側には、前記鉄心本体の磁石挿入孔に連通する注入孔が設けられていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
4. 請求項３記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記注入孔と前記樹脂溜めポットとを連結するランナーが形成されていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
5. 請求項４記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記樹脂溜めポットと前記ランナーの連接部分には断面円弧状の面取りがなされていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
6. 請求項４又は５記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーは前記円筒体に形成され、しかも、該ランナーの断面は開放側から溝底側に向けて狭まるテーパーとなっていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
7. 請求項４又は５記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーは前記樹脂注入用金型と前記鉄心本体の間に配置された中間プレートに形成されていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
8. 請求項７記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーの断面は、前記樹脂注入用金型に向かって開くテーパーとなっていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。

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