JP2017041918A

JP2017041918A - 積層鉄心の製造装置

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Publication number: JP2017041918A
Application number: JP2015160417A
Authority: JP
Inventors: 浩敏間普; Hirotoshi Kanfu; 栄実佐々木; Shigesane Sasaki
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: US20200144899A1; CN111049334A; US11190087B2; CN106469961A; CA2938688A1; CN106469961B; US10560005B2; US20170054350A1; CN111049334B; JP6668014B2

Abstract

【課題】積厚の異なる積層鉄心を、生産性の低下を招くことなく、作業性よく経済的に製造可能な積層鉄心の製造装置を提供する。【解決手段】複数の鉄心片１２を積層して形成された積層鉄心本体１３を、搬送治具２５に載せた状態で積層方向両側から挟み込む、下型２３及びこれに対して昇降可能な上型２４を有する金型２１を備え、この金型２１で挟み込まれた積層鉄心本体１３の積層方向に形成された貫通孔に、搬送治具２５を介して下型２３から樹脂を注入する積層鉄心の製造装置１０であり、搬送治具２５を下型２３に対して昇降可能とする昇降手段２９が、金型２１とは異なる位置に設けられている。【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貫通孔に樹脂を注入する積層鉄心の製造装置に関する。

例えば、特許文献１には、積層鉄心本体の磁石挿入孔に挿入した永久磁石を樹脂で固定する積層鉄心の製造装置が開示されている。
具体的には、図２に示すように、積層鉄心の製造装置８０は、樹脂注入を行う下型８１と、昇降可能な上型８２を有する金型８３を備え、この上型８２にガイドレールユニット８４が設けられたものである。使用にあっては、積層鉄心本体８６を載置した搬送治具８５をガイドレールユニット８４にスライド装着した後、上型８２の下降に伴って搬送治具８５を下型８１上に装着し、積層鉄心本体８６を上型８２と下型８１で挟んで樹脂を注入する。

しかし、積層鉄心本体８６には、平面視した形状は同一であるが、積厚（厚み）が異なるものがあり、この場合、金型８３は共通で使用できるものの、ガイドレールユニット８４の高さ位置は積層鉄心本体８６の積厚に対応させる必要があった。
そこで、上型８２とガイドレールユニット８４との間にスペーサ８７を配置し、このスペーサ８７を積層鉄心本体８６の積厚に応じて入れ替えることで、上型８２と積層鉄心本体８６の位置関係を調整している。

特開２０１３−２１５０５８号公報

しかしながら、前記従来の積層鉄心の製造装置８０には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
製造装置内のスペースが狭いため、スペーサの入替え時に作業がしづらい（製造装置の隙間に手を入れて作業を行う場合がある）。
また、積層鉄心の生産上（生産効率を高めるため）、金型の冷却が不十分な状態で、作業者がスペーサを入替える場合があり、火傷するおそれがある。
更に、試作品等、通常とは異なる積厚の積層鉄心を製造する場合、スペーサを新規に製作する必要があり、不経済である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積厚の異なる積層鉄心を、生産性の低下を招くことなく、作業性よく経済的に製造可能な積層鉄心の製造装置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積層鉄心の製造装置は、複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心本体を、搬送治具に載せた状態で積層方向両側から挟み込む、下型及び該下型に対して昇降可能な上型を有する金型を備え、該金型で挟み込まれた前記積層鉄心本体の積層方向に形成された貫通孔に、前記搬送治具を介して前記下型から樹脂を注入する積層鉄心の製造装置において、
前記搬送治具を前記下型に対して昇降可能とする昇降手段が、前記金型とは異なる位置に設けられている。

本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記貫通孔は磁石挿入孔であって、該磁石挿入孔に樹脂を注入することで、該磁石挿入孔に永久磁石を固定することができる。

本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記昇降手段は、平面視して四角形状の前記搬送治具を、幅方向両側から支持して昇降可能な対となる支持部を有し、しかも、該各支持部には、前記搬送治具を水平移動させてスライド装着可能にし、前記下型と前記上型の間に配置するガイド溝が設けられていることが好ましい。

本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記昇降手段の動作を前記上型の動作に連動させる制御部を有することが好ましい。

本発明に係る積層鉄心の製造装置は、搬送治具を下型に対して昇降可能とする昇降手段を、金型とは異なる位置に設けているので、従来の製造装置のように、スペーサを用いる必要がなくなる。これにより、積厚の異なる積層鉄心を、生産性の低下を招くことなく、作業性よく経済的に製造できる。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の正面図である。従来例に係る積層鉄心の製造装置の正面図である。

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の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、図１を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置１０を用いて製造する積層鉄心１１について説明する。

積層鉄心１１は、回転子鉄心（ロータ）である。
この積層鉄心１１は、環状（所定形状）の複数の鉄心片１２を積層して構成された積層鉄心本体１３を有している。なお、積層鉄心本体は、環状の複数の鉄心片を積層して形成した複数のブロック鉄心を、順次転積して構成することもできる。
この鉄心片１２は、環状の一体構造のものである。なお、鉄心片は、複数の円弧状の鉄心片部を環状に連結できる分割構造のものや、複数の円弧状の鉄心片部の周方向の一部が連結部で繋がり、この連結部を折曲げて環状にできる構造のものでもよい。

鉄心片１２は、厚みが、例えば、０．１０〜０．５ｍｍ程度の電磁鋼板やアモルファス等からなる薄板材（薄板条材）から打抜き形成されるものである。なお、鉄心片は、１枚の薄板材から打抜いたものや、薄板材を複数枚（例えば、２枚、更には３枚以上）重ねた状態で打抜いたものでもよい。
積層方向に隣り合う鉄心片１２、１２同士は、かしめ接合により連結されているが、更に、樹脂（熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）や熱可塑性樹脂）、接着剤、及び、溶接のいずれか１又は２以上を用いて、連結することもできる。なお、樹脂を用いる場合は、積層鉄心本体の積層方向に連結孔（貫通孔の一例）を形成し、これに樹脂を注入する。

積層鉄心１１の中央には、軸孔（シャフト孔）１４が形成され、この軸孔１４を中心としてその周囲に、積層鉄心１１（積層鉄心本体１３）の積層方向に形成された図示しない磁石挿入孔（貫通孔の一例）が、複数形成されている。この磁石挿入孔への永久磁石の固定は、上記した樹脂を用いて行う。
なお、積層鉄心１１には更に、軸孔１４を中心としてその周囲に、積層方向に貫通する重量軽減孔（図示しない）が複数形成されている。

また、積層鉄心は、固定子鉄心（ステータ）でもよい。
この積層鉄心は、前記した薄板材から打抜いた環状の複数の鉄心片を積層して構成された積層鉄心本体を有するものであり、環状のヨーク部と、このヨーク部の内周側に一体的に連接した複数の磁極部とを有している。
なお、積層方向に隣り合う鉄心片同士は、前記した樹脂により連結されているが、更に、かしめ、接着剤、及び、溶接のいずれか１又は２以上を用いて、連結することもできる。この樹脂による連結は、前記した積層鉄心１１の連結孔と同様の構造で実施できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置（以下、単に製造装置ともいう）１０について、図１を参照しながら説明する。
積層鉄心の製造装置１０は、積層鉄心本体１３を挟み込む金型２１を備え、この金型２１で挟み込まれた積層鉄心本体１３の積層方向に形成された磁石挿入孔（更には連結孔）に、樹脂を注入して、磁石挿入孔に永久磁石を固定する装置である。

金型２１は、製造装置１０のベース台２２上に配置された下型２３と、この下型２３に対して昇降可能な上型２４を有している。
この下型２３と上型２４は、積層鉄心本体１３を搬送治具２５に載せた状態で、積層方向両側から挟み込み、積層鉄心本体１３を型締めするものである。
なお、下型２３には、断面円形の樹脂溜めポット（図示しない）が複数形成され、この樹脂溜めポット内の樹脂を、プランジャによって積層鉄心本体１３へ向けて押出す構造となっている。

搬送治具２５は、積層鉄心本体１３を載置する載置台２６と、この載置台２６の中央部に立設された位置決めロッド２７を備えている。
載置台２６は、平面視して正方形状（四角形状の一例）となって、その裏面側には、複数の溝部（図示しない）が形成され、各溝部の端部には、磁石挿入孔に連通するゲート（図示しない）が形成されている。これにより、下型２３の樹脂溜めポットから押出された樹脂は、載置台２６の溝部とゲートを介して、積層鉄心本体１３の磁石挿入孔に注入される。なお、使用にあっては、下型２３の上面に載置台２６の下面が当接することで、溝部が塞がれて樹脂流路（ランナー）が形成される。

位置決めロッド２７は、積層鉄心本体１３の軸孔１４に嵌入して、載置台２６に載せた積層鉄心本体１３を位置決めするものである。
この位置決めロッド２７は、積層鉄心本体１３の積厚よりも高くなっている（先部が積層鉄心本体１３の上面から突出している）。なお、使用にあっては、位置決めロッド２７の先部は、上型２４の下部に設けられた逃げ穴２８に挿入される。
これにより、金型２１で挟み込まれた積層鉄心本体１３の磁石挿入孔に、搬送治具２５（載置台２６）を介して下型２３から樹脂を注入できる。

ベース台２２には、搬送治具２５を下型２３に対して昇降可能とする昇降手段２９が設けられている。
昇降手段２９は、下型２３の両側側方に立設されたガイドポスト３０、３１と、このガイドポスト３０、３１に沿って昇降可能に設けられた対となる支持部３２、３３と、この各支持部３２、３３をガイドポスト３０、３１に沿って昇降させる、図示しないサーボモータ（駆動源）とを有している。即ち、昇降手段２９のガイドポスト３０、３１、及び、支持部３２、３３は、金型２１とは異なる位置に設けられ、支持部３２、３３は上型２４とは独立して昇降可能となっている。

対となる支持部３２、３３には、搬送治具２５（載置台２６）を幅方向両側から支持し、この搬送治具２５を下型２３と上型２４の間に配置するガイド溝３４、３５が、それぞれ設けられている。
この各ガイド溝３４、３５は、側面視してコ字状となって、搬送治具２５の載置台２６を幅方向両側から挟み込み、スライド装着可能な構造となっている。これにより、載置台２６を水平方向にガイドしながら移動させ、下型２３と上型２４の間に配置できる。
なお、下型２３の上側両端部には、切欠き３６、３７が設けられ、支持部３２、３３を下降させた際に、支持部３２、３３が下型２３に接触しない構造となっている。

対となる支持部３２、３３は、制御部（図示しない）からの指令により、サーボモータによって同期して昇降する。
ここで、制御部は、支持部３２、３３の昇降動作を、上型２４の昇降動作に連動させている。具体的には、予め入力されたプログラムに基づき、上型２４の下降に連動して、支持部３２、３３を下降させ、また、上型２４の上昇に連動して、支持部３２、３３を上昇させる。

続いて、上記した積層鉄心の製造装置１０を用いた積層鉄心１１の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
複数の鉄心片１２を積層して積層鉄心本体１３を製造し、これを搬送治具２５に載せる。このとき、積層鉄心本体１３の軸孔１４に、搬送治具２５の位置決めロッド２７を嵌合させて、積層鉄心本体１３を搬送治具２５の載置台２６の所定位置に取付ける。
なお、搬送治具２５を、積層鉄心本体１３を製造する金型装置に配置して、鉄心片１２を金型装置内で順次積層してもよい。

次に、積層鉄心本体１３の各磁石挿入孔に永久磁石（未磁化）を挿入する。この場合、積層鉄心本体１３を横に傾けて、永久磁石を入れてもよい。
そして、積層鉄心本体１３を搬送治具２５に載置した状態で水平移動させ、昇降手段２９の支持部３２、３３に装着する。この状態では、搬送治具２５の下面と下型２３の上面との間に空間（隙間）がある。
なお、下型２３の樹脂溜めポットには、予め樹脂のタブレットを充填しておく。

昇降手段２９により、搬送治具２５を下降させる。このとき、上型２４も下降させる。
そして、搬送治具２５の下面が下型２３の上面に当接し、その後、上型２４の下面が積層鉄心本体１３の上面に当接することで、積層鉄心本体１３を下型２３と上型２４で型締めする。
これによって、磁石挿入孔の上部は上型２４によって閉塞され、更に位置決めロッド２７の先部が逃げ穴２８に挿入される。

この状態で、樹脂溜めポット内で加熱されて溶融した樹脂を、プランジャを上昇させて押出し、樹脂流路からゲートを介して、磁石挿入孔に充填する。
樹脂が硬化した後は、搬送治具２５と上型２４を上昇させる。なお、搬送治具２５と上型２４の上昇は、搬送治具２５が初期の高さ位置となるまで同期して行い、その後、上型２４のみを上昇させればよいが、上型２４を上昇させた後、搬送治具２４を上昇させてもよい。

これによって、樹脂溜めポットに残っていて硬化した樹脂、及び、樹脂流路に残って硬化した樹脂は、搬送治具２５（載置台２６）に付着した状態で、搬送治具２５と永久磁石が樹脂封止された積層鉄心本体１３と共に引き上げられる。
その後、搬送治具２５から積層鉄心本体１３を取外すことによって、積層鉄心１１が得られる。

従って、本発明の積層鉄心の製造装置を使用することで、積厚の異なる積層鉄心本体でも、同じ金型で樹脂注入を実施できる。このため、従来のように、積厚の異なる積層鉄心本体ごとに、スペーサの入替え作業を行う必要がなく、また、スペーサを製作する必要がなくなる。
また、積層鉄心の生産上、金型の冷却が十分でない状態でも、従来のように、作業者が装置内に手を入れてスペーサを交換する必要がなくなるので、安全性の向上が図れる。
そして、昇降手段を金型とは異なる位置に設けているので、金型をシンプルかつ小さくでき、金型のコストを低減できる。

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。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の積層鉄心の製造装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、搬送治具（載置台）を平面視して正方形状とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。搬送や位置決めに支障がなければ、四角形状以外の形状、例えば、多角形状や円形状でもよく、適宜選択可能である。

また、前記実施の形態においては、積層鉄心本体の積層方向に形成された貫通孔（磁石挿入孔や連結孔）に、搬送治具を介して下型から樹脂を注入する場合（積層鉄心の製造装置及び製造方法）について説明したが、上型から樹脂を注入してもよい。この場合、上型に、断面円形の樹脂溜めポットを複数形成する。
その際、樹脂を上型から貫通孔に直接注入してもよいし、また、積層鉄心本体と上型の間に設けたダミー板を介して、樹脂を上型から貫通孔に注入してもよい。
なお、ダミー板の構成は、前記した搬送治具の載置台と略同様の構成にできる。具体的には、ダミー板の表面側（上型側）に、複数の溝部を形成し、各溝部の端部に、貫通孔に連通するゲートを形成する。使用にあっては、ダミー板の上面に上型の下面が当接することで、溝部が塞がれて樹脂流路（ランナー）が形成される。

１０：積層鉄心の製造装置、１１：積層鉄心、１２：鉄心片、１３：積層鉄心本体、１４：軸孔、２１：金型、２２：ベース台、２３：下型、２４：上型、２５：搬送治具、２６：載置台、２７：位置決めロッド、２８：逃げ穴、２９：昇降手段、３０、３１：ガイドポスト、３２、３３：支持部、３４、３５：ガイド溝、３６、３７：切欠き

Claims

複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心本体を、搬送治具に載せた状態で積層方向両側から挟み込む、下型及び該下型に対して昇降可能な上型を有する金型を備え、該金型で挟み込まれた前記積層鉄心本体の積層方向に形成された貫通孔に、前記搬送治具を介して前記下型から樹脂を注入する積層鉄心の製造装置において、
前記搬送治具を前記下型に対して昇降可能とする昇降手段が、前記金型とは異なる位置に設けられたことを特徴とする積層鉄心の製造装置。
請求項１記載の積層鉄心の製造装置において、前記貫通孔は磁石挿入孔であって、該磁石挿入孔に樹脂を注入することで、該磁石挿入孔に永久磁石を固定することを特徴とする積層鉄心の製造装置。
請求項１又は２記載の積層鉄心の製造装置において、前記昇降手段は、平面視して四角形状の前記搬送治具を、幅方向両側から支持して昇降可能な対となる支持部を有し、しかも、該各支持部には、前記搬送治具を水平移動させてスライド装着可能にし、前記下型と前記上型の間に配置するガイド溝が設けられていることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造装置において、前記昇降手段の動作を前記上型の動作に連動させる制御部を有することを特徴とする積層鉄心の製造装置。