JP2015100157A

JP2015100157A - ロータの製造方法

Info

Publication number: JP2015100157A
Application number: JP2013237858A
Authority: JP
Inventors: 裕介沼田; Yusuke Numata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-05-28

Abstract

【課題】磁石挿入孔に充填した樹脂材によってバリが生じることを防止し、ロータの製造効率向上を実現するロータの製造方法を提供する。【解決手段】複数の電磁鋼板１０ａ・１０ａ・・・を板厚方向に積層して構成されるロータコア１０と、複数の磁石１３・１３・・・と、を備え、ロータコア１０に形成される複数の磁石挿入孔１１・１１・・・に磁石１３・１３・・・を挿入するとともに、磁石挿入孔１１に樹脂材１２を充填することで、ロータコア１０により複数の磁石１３・１３・・・が保持されるロータ２０の製造方法であって、磁石挿入孔１１の両端において、孔の断面積を拡大した部位である拡大部１１ａを設け、拡大部１１ａを設けた磁石挿入孔１１に対して樹脂材１２を充填する。【選択図】図７

Description

本発明は、モータの構成部品であるロータの製造方法の技術に関する。

従来、電磁鋼板を積層してロータコアを形成し、該ロータコアに形成した複数の孔部（磁石挿入孔と呼ぶ）に磁石を挿入するとともに、各磁石挿入孔において磁石を樹脂でモールドすることで製造されるロータ（回転子）が知られており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。

特許文献１に示された従来のロータは、ロータコアを上型と下型からなる樹脂封止装置にセットし、上型および下型に組み込まれたヒータにより、ロータコアを樹脂材の溶融温度以上にまで昇温した後で、磁石挿入孔に対して、液状で流動性の高い状態の樹脂材を注入し、磁石挿入孔に樹脂材を充填することで製造される。
このような方法で製造をすることにより、磁石挿入孔に挿入した磁石の周囲に隙間なく樹脂材を充填することができ、ロータコアに対して堅固に磁石を固定することが可能になっている。

特開２００８−４２９６７号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来のロータの製造方法では、樹脂材の注入圧力によって、ロータコアと上型および下型の間に隙間が生じ、この隙間に樹脂材が流入することで、樹脂材からなるバリが生じていた。
このため、特許文献１に示された製造方法で製造したロータは、樹脂材を充填した後でバリを除去する工程を経る必要があり、バリの除去工程を要する分だけロータの製造効率が悪化していた。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、磁石挿入孔に充填した樹脂材によってバリが生じることを防止し、ロータの製造効率向上を実現するロータの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数の電磁鋼板を板厚方向に積層して構成されるロータコアと、複数の磁石と、を備え、前記ロータコアに形成される複数の磁石挿入孔に前記磁石を挿入するとともに、前記磁石挿入孔に樹脂材を充填することで、前記ロータコアにより前記複数の磁石が保持されるロータの製造方法であって、前記磁石挿入孔の両端において、孔の断面積を拡大した部位である拡大部を設け、前記拡大部を設けた前記磁石挿入孔に対して前記樹脂材を充填するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、磁石挿入孔に充填する樹脂材にバリが生じるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るロータの製造方法に用いる樹脂封止装置を示す模式図。本発明の一実施形態に係るロータの製造方法を適用するロータコアを示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図２（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図。本発明の一実施形態に係るロータの製造方法により製造するロータを示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）磁石挿入孔周辺の部分拡大模式図。本発明の一実施形態に係るロータの製造方法における磁石挿入孔に対する磁石の配置状態を示す断面模式図。本発明の一実施形態に係るロータの製造方法の磁石挿入孔における拡大部の形成状況を示す断面模式図。本発明の一実施形態に係るロータの製造方法における拡大部の別実施形態を示す断面模式図、（ａ）半径方向外側に拡大部を追加した場合、（ｂ）段差を有する形状の拡大部を示す図。磁石挿入孔に対する樹脂材の充填状況を示す模式図、（ａ）本発明の一実施形態に係るロータの製造方法の場合、（ｂ）従来のロータの製造方法の場合。バリがあるロータを示す部分拡大模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るロータの製造方法に用いる樹脂封止装置について、説明をする。
図１に示す如く、樹脂封止装置１は、ロータコア１０に形成した磁石挿入孔１１・１１・・・に対して樹脂材を充填して、トランスファー成形をするための装置であり、上型２、下型３、ランナープレート４、固定板５、加圧装置６等を備える構成としている。
尚、本発明の一実施形態に係るロータの製造方法は、トランスファー成形をするための樹脂封止装置１のみならず、射出成形を行うための装置においても適用することが可能である。

樹脂封止装置１による樹脂材の供給対象たるロータコア１０は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、複数の電磁鋼板１０ａ・１０ａ・・・を板厚方向に積層して構成した略円環状の部材であり、複数の磁石挿入孔１１・１１・・・が、周方向において等間隔となるように形成されている。各電磁鋼板１０ａ・１０ａ・・・は、ズレを防止するために互いにカシメられている構成であることが好ましいが、互いにカシメられていない構成であってもよい。
また、ロータコア１０の中心軸上には、シャフト（図示せず）を通すためのシャフト孔１０ｂが形成されている。

磁石挿入孔１１は、ロータコア１０の軸心方向視において、略矩形の形状を有する孔部であり、ロータコア１０の軸心方向に貫通している。
略矩形である磁石挿入孔１１の長手方向の各辺部は、ロータコア１０の半径方向に直交しており、長手方向の各辺部と短手方向の各辺部との境界には、直線状あるいは曲線状の内面取り部を有している。

図３（ａ）（ｂ）に示す如く、磁石挿入孔１１には、該磁石挿入孔１１よりも一回り小さい外形形状を有する磁石１３が挿入される。
磁石１３は、磁石挿入孔１１の内面に接しないように配置される。
磁石挿入孔１１内に磁石１３を配置した状態において、磁石挿入孔１１と磁石１３との間には隙間が形成される。
そして、磁石挿入孔１１と磁石１３との隙間に樹脂材１２を充填することで、磁石挿入孔１１において樹脂材１２を介して磁石１３を保持し、これにより、ロータ２０が構成される。

樹脂材１２には、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。

図１に示す樹脂封止装置１は、磁石挿入孔１１において形成される、磁石挿入孔１１と磁石１３との隙間に、樹脂材１２を充填するための装置である。

図１に示すように、上型２および下型３は、ロータコア１０を軸心方向（即ち、積層方向）に向けて挟圧するための部位であり、上型２とロータコア１０の上面との間にランナープレート４を配置し、下型３とロータコア１０の下面との間に固定板５を配置している。
上型２には、溶融させた樹脂材１２を貯溜するための空間である複数のプランジャポット２ａ・２ａ・・・が形成されている。
そして、プランジャポット２ａの下方には、プランジャポット２ａから流出する樹脂材１２の通り道であり、後述するゲート４ａと連通する流路２ｂが形成されている。
尚、本実施形態では、上型２側から磁石挿入孔１１に樹脂材１２を供給する場合を例示しているが、樹脂材１２は、下型３側から供給してもよい。

図１および図４に示す如く、ランナープレート４には、樹脂材１２の通り道となる孔部であるゲート４ａが形成されている。
ゲート４ａは、上方において流路２ｂ（図１参照）と連通し、下方において磁石挿入孔１１と連通するように形成されている。
また、ゲート４ａは、磁石挿入孔１１の半径方向における中央よりも外側の位置で、該磁石挿入孔１１と連通している。これにより、ゲート４ａから磁石挿入孔１１へと流入する樹脂材１２の拡大部１１ａに向けた流れ（図１における横向きの流れ）を形成するための助走区間長さを確保している。

また固定板５には、磁石挿入孔１１に挿入した磁石１３を位置決めするための部位である位置決めピン５ａが形成されており、固定板５によって、ロータコア１０を位置決めするとともに、磁石挿入孔１１に挿入した磁石１３を位置決めする構成としている。
尚、磁石１３には、位置決めピン５ａに対応した凹部（図示せず）が形成されており、該凹部を位置決めピン５ａに嵌め合わせることで、磁石１３を位置決めできるように構成している。
尚、本実施形態では、磁石１３に凹部（図示せず）を設けて、該凹部に位置決めピン５ａを差し込むことで磁石１３の位置決めをする場合を例示しているが、磁石１３には凹部を設けずに、例えば、固定板５に凹部や凸部を形成して、該凹部や凸部で磁石１３の配置位置を規制して位置決めする構成としてもよい。

加圧装置６は、プランジャポット２ａの個数に対応する個数のプランジャピン６ａ・６ａ・・・を備えている。
プランジャピン６ａは、プランジャポット２ａに対して進退可能に構成されており、プランジャピン６ａをプランジャポット２ａ内に降下させることで、プランジャポット２ａ内に供給された樹脂材１２を加圧し、流路２ｂに供給する構成としている。

次に、磁石挿入孔１１の形状について、さらに詳細に説明をする。
本発明の一実施形態に係るロータの製造方法では、ロータコア１０に形成する磁石挿入孔１１の形状に特徴を有している。
本発明の一実施形態に係るロータ２０の製造方法では、図２乃至図５に示すように、磁石挿入孔１１の両側の端部に、拡大部１１ａ・１１ａを形成している。

拡大部１１ａは、磁石挿入孔１１の貫通方向における断面積を中間部位の断面積に比して拡大した部位であり、図５に示すように、拡大部１１ａにおける磁石挿入孔１１と磁石１３との隙間Ｂを、それ以外の部位における磁石挿入孔１１と磁石１３との隙間Ａに比して大きくしている。

また、拡大部１１ａの深さＣは、隙間の幅Ａに比して大きく、磁石挿入孔１１と磁石１３との隙間に流入してきた樹脂材１２が、幅Ａの隙間よりも、拡大部１１ａ側に流れ込みやすいように構成されている。
尚、拡大部１１ａの深さＣは、０．３５ｍｍ以下とすることが好ましい。

磁石挿入孔１１における拡大部１１ａは、ロータコア１０の積層方向における最外部に配置する各電磁鋼板１０ａ・１０ａに形成する（磁石挿入孔１１となる）孔を、その他の電磁鋼板１０ａ・１０ａ・・・に形成する孔に比して大きくすることで形成する構成としている。
尚、電磁鋼板１０ａに対して拡大した孔を形成する方法としては、電磁鋼板１０ａをパンチで打ち抜き加工をするときに、一度開けた孔をさらに大きいパンチで打ち抜く方法や、あるいは、一度打ち抜いた孔の内側を削って孔を広げる方法等が採用できる。

尚、本実施形態では、磁石挿入孔１１を、ロータコア１０の半径方向内側にむけて拡大し、拡大部１１ａを設けた場合を例示したが、磁石挿入孔１１に形成する拡大部１１ａの態様はこれに限定されない。
拡大部１１ａは、磁石挿入孔１１をロータコア１０の半径方向外側に拡大するように形成してもよく、例えば、図６（ａ）に示すように、磁石挿入孔１１をロータコア１０の半径方向内側および外側の両側に拡大するように形成してもよい。
そして、拡大部１１ａをロータコア１０の半径方向内側および外側の両側に拡大する態様を採用する場合は、ゲート４ａと磁石挿入孔１１が連通する位置を磁石挿入孔１１の半径方向における中央付近とすることにより、樹脂材１２が、内側および外側の両側の拡大部１１ａ・１１ａに向けて流れるようにすることができる。
あるいは、拡大部１１ａの形状は、図６（ｂ）に示すように、深い部分と浅い部分を有するように段差を設けた形状であってもよい。

次に、本発明の一実施形態に係るロータ２０の製造方法における、磁石挿入孔１１に対する樹脂材１２の充填状況について説明をする。
磁石挿入孔１１に対する樹脂材１２の充填は、前述した樹脂封止装置１を用いて行う。
樹脂封止装置１を用いた樹脂材１２の充填作業においては、まず初めに、ロータコア１０の各磁石挿入孔１１・１１・・・にそれぞれ磁石１３・１３・・・を挿入し、かつ、積層方向における両端部にランナープレート４および固定板５をセットしておく。そして、このようにセットした部材を、温風炉やＩＨヒータ等によって、所定の温度まで加熱しておく。

次に、その加熱しておいた前記部材を樹脂封止装置１に対してセットする。
このとき、上型２および下型３等の前記部材に接触する部位については、前記部材の所定の加熱温度と同じ温度まで昇温しておくことが好ましい。

次に、プランジャポット２ａに樹脂材１２をセットし、該樹脂材１２が溶融するまで待機する。
そして、樹脂材１２が溶融した後に、プランジャポット２ａに向けてプランジャピン６ａ・６ａを降下させて、プランジャポット２ａ内で溶融した樹脂材１２を、流路２ｂを介してゲート４ａから磁石挿入孔１１に注入する。

磁石挿入孔１１に樹脂材１２を充填した後は、樹脂材１２が硬化するまで待機する。
そしてその後、樹脂封止装置１から前記部材を取り外し、さらに、ランナープレート４および固定板５を除去することで、ロータ２０が得られる。

例えば、図７（ｂ）に示すように、磁石挿入孔１１に拡大部１１ａを設けていない場合、磁石挿入孔１１に流入してきた樹脂材１２は、行き止まりになっている下方から順に硬化反応が開始する。
またこの場合、新しい（即ち、流動性の高い）樹脂材１２が次々に注入されることによって、圧力が等方向に作用するため、その圧力によって、ランナープレート４とロータコア１０との間にも樹脂材１２が流入することとなる。
そして、ランナープレート４とロータコア１０の間に流入した樹脂材１２によって、図８に示すようなバリ１５が形成されたロータ２１が製造されることとなる。

一方、図７（ａ）に示すように、磁石挿入孔１１に拡大部１１ａを設けた場合には、ゲート４ａから磁石挿入孔１１に流入してきた樹脂材１２は、磁石１３の上面とランナープレート４の間（助走区間）を横向きに流れて、より流れ込みやすい上方の拡大部１１ａの方にまず流入し、その後下方に向けて流入していくこととなる。

そして、上方の拡大部１１ａに流れ込んだ樹脂材１２は、該拡大部１１ａにおいて滞留し、滞留した状態で加熱されることによって、硬化反応が促進される。このため、上方の拡大部１１ａに流れ込んだ樹脂材１２が、より下方へと流れ込む樹脂材１２に比して早期に硬化する。

また、より下方へと流れ込んだ樹脂材１２は、磁石挿入孔１１の最下部に設けた下方の拡大部１１ａにおいても滞留し、滞留した状態で加熱されることによって、ここでも硬化反応が促進される。このため、下方の拡大部１１ａに流れ込んだ樹脂材１２は、磁石挿入孔１１の中間部に流れ込んだ樹脂材１２に比して早期に硬化する。

そして、磁石挿入孔１１の上端と下端の各拡大部１１ａ・１１ａで、樹脂材１２の硬化を先行して生じさせることにより、硬化した樹脂材１２で、ランナープレート４とロータコア１０の間や、固定板５とロータコア１０の間に、次々供給される樹脂材が流入するのを防ぐことができる。

そして、樹脂材１２が、ランナープレート４とロータコア１０の間や、固定板５とロータコア１０の間に流入するのを防ぐことで、磁石挿入孔１１の端部においてバリが生じることが無くなり、図３（ａ）（ｂ）に示すようなバリの無いロータ２０を製造することが可能になる。

即ち、本発明の一実施形態に係るロータ２０の製造方法においては、複数の電磁鋼板１０ａ・１０ａ・・・を板厚方向に積層して構成されるロータコア１０と、複数の磁石１３・１３・・・と、を備え、ロータコア１０に形成される複数の磁石挿入孔１１・１１・・・に磁石１３・１３・・・を挿入するとともに、磁石挿入孔１１に樹脂材１２を充填することで、ロータコア１０により複数の磁石１３・１３・・・が保持されるロータ２０の製造方法であって、磁石挿入孔１１の両端において、孔の断面積を拡大した部位である拡大部１１ａを設け、拡大部１１ａを設けた磁石挿入孔１１に対して樹脂材１２を充填するものである。
このような構成により、磁石挿入孔１１に充填する樹脂材１２にバリが生じるのを防止することができる。

１０ロータコア
１０ａ電磁鋼板
１１磁石挿入孔
１１ａ拡大部
１２樹脂材
１３磁石
２０ロータ

Claims

複数の電磁鋼板を板厚方向に積層して構成されるロータコアと、
複数の磁石と、
を備え、
前記ロータコアに形成される複数の磁石挿入孔に前記磁石を挿入するとともに、前記磁石挿入孔に樹脂材を充填することで、前記ロータコアにより前記複数の磁石が保持されるロータの製造方法であって、
前記磁石挿入孔の両端において、孔の断面積を拡大した部位である拡大部を設け、前記拡大部を設けた前記磁石挿入孔に対して前記樹脂材を充填する、
ことを特徴とするロータの製造方法。