JP2018061377A - ロータ製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂の残留硬化物であるカル量の低減を図ることができるロータ製造方法を提供する。【解決手段】ロータ製造方法において、ロータコア配置工程Ｓ２１０で磁石挿入孔１４に永久磁石４０が配置された２つのロータコア２０を中型１１０を挟んで対向配置し、樹脂充填工程Ｓ２３０で中型１１０から２つのロータコア２０に樹脂を供給して、磁石挿入孔１４と永久磁石４０との間に樹脂を充填する。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータコアに永久磁石を固定してロータを製造するロータ製造方法に関する。
従来、ハイブリッド車両などに用いられる回転電機では、ケース内部にロータが回転自在に支持されている。ロータのロータコアには、ロータコアの円周方向に沿って形成された複数の磁石挿入孔に永久磁石が固定される。
このような回転電機のロータ製造方法の一つとして、永久磁石をロータコアの磁石挿入孔に挿入後、磁石挿入孔に設けられた樹脂溝から樹脂を注入し、樹脂を固化させて永久磁石を固定するいわゆる樹脂注入法が知られている（例えば、特許文献１）。
磁石挿入孔に設けられた樹脂溝に樹脂を注入する方法として、図４に示すように、下型２の上にロータコア１を配置し、その上部にゲート金型３を載せ、さらにその上部に上型４を載せた状態で、樹脂タブレット５をプランジャ６で加圧して、樹脂を注入する所謂トランスファー成形がある。
ここで、ゲート金型３は、図５に示すように、放射状に複数の樹脂流路であるゲート３ａが形成されており、ゲート３ａの先端部は枝分かれして、ゲート下型３ｂの複数の樹脂注入穴３ｃに続いている。そして、中央部の樹脂タブレット５の樹脂を、図４に示すように、樹脂注入穴３ｃから各磁石挿入孔１ａに注入するように形成されている。
このトランスファー成形において樹脂を注入する手順としては、図６（ａ）に示すように、まずロータコア１の磁石挿入孔１ａに永久磁石１ｂを挿入し、図６（ｂ）に示すように、ロータコア１を予熱する。
続いて、図６（ｃ）に示すように、樹脂タブレット５をプランジャ６で加圧することで、ゲート金型３の樹脂注入穴３ｃを介して磁石挿入孔１ａ内に樹脂５ａを注入する。そして、図６（ｄ）に示すように、樹脂５ａを加熱硬化させ、図６（ｅ）に示すように、樹脂５ａを冷却して固化させて磁石挿入孔１ａに永久磁石１ｂを固定する。
特開２００８−２１９９９２号公報
しかしながら、上述したトランスファー成形により樹脂５ａを注入する際には、ゲート金型３のゲート３ａ内に、ゲート３ａの形状と略同一形状の樹脂５ａの残留硬化物であるカルと呼ばれる余分な樹脂が残ってしまい、歩留まりを下げてしまうという課題があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂の残留硬化物であるカル量の低減を図ることができるロータ製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
磁石挿入孔（例えば、後述の実施形態における磁石挿入孔１４）に磁石（例えば、後述の実施形態における永久磁石４０）が配置された２つのロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア２０）を樹脂充填型（例えば、後述の実施形態における中型１１０）を挟んで対向配置するロータコア配置工程（例えば、後述の実施形態におけるロータコア配置工程Ｓ２１０）と、
前記樹脂充填型から前記２つのロータコアに樹脂を供給して、前記磁石挿入孔と前記磁石との間に樹脂を充填する樹脂充填工程（例えば、後述の実施形態における樹脂充填工程Ｓ２３０）と、を備えるロータ製造方法である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータ製造方法であって、
前記樹脂充填工程では、前記２つのロータコアに同時に樹脂を供給する。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のロータ製造方法であって、
前記樹脂充填工程では、樹脂タブレット（例えば、後述の実施形態における樹脂タブレット１４０）をプランジャ（例えば、後述の実施形態におけるプランジャ１５０）で押圧することで前記２つのロータコアに樹脂を供給する。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のロータ製造方法であって、
前記樹脂タブレットは、前記２つのロータコアのうちいずれか一方のロータコアの中央部に設けられたシャフト孔（例えば、後述の実施形態におけるシャフト孔１１ａ）内に配置される。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータ製造方法であって、
前記樹脂充填型は、前記２つのロータコアのうち一方のロータコアと当接する第１金型（例えば、後述の実施形態におけるアッパプレート１０２）と、他方のロータコアと当接する第２金型（例えば、後述の実施形態におけるロアプレート１０３）と、流路が形成され、該第１金型と該第２金型との間に配置される第３金型（例えば、後述の実施形態におけるミドルプレート１０１）と、を有する。
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のロータ製造方法であって、
前記第１金型には、一方の前記ロータコアの中央部に設けられたシャフト孔（例えば、後述の実施形態におけるシャフト孔１１ａ）内に円筒状のシリンダ（例えば、後述の実施形態におけるシリンダ１０２ａ）が設けられ、
前記シリンダの内部にプランジャが摺動可能に配置される。
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のロータ製造方法であって、
前記ロータコア配置工程では、一方の前記ロータコアを前記樹脂充填型の前記第１金型と上型（例えば、後述の実施形態における上型１２０）との間に配置し、他方の前記ロータコアを前記樹脂充填型の前記第２金型と下型（例えば、後述の実施形態における下型１３０）との間に配置し、
前記上型には、前記プランジャが挿通するプランジャ挿通孔（例えば、後述の実施形態におけるプランジャ挿通孔１２１）が設けられている。
請求項１の発明によれば、対向配置したロータコアに樹脂を供給して、磁石挿入孔と磁石との間に樹脂を充填することで、樹脂の残留硬化物であるカル量も半分に減らすことができる。
請求項２の発明によれば、樹脂充填工程では２つのロータコアに同時に樹脂を供給することで、ロータコア毎に樹脂を充填していた従来のロータ製造方法と比べて製造時間を半減できる。
請求項３の発明によれば、樹脂タブレットをプランジャで押圧する、所謂トランスファー成形を採用することで、射出成形に比べて注入圧を低く設定できる。
請求項４の発明によれば、樹脂タブレットが２つのロータコアの中央部に設けられたシャフト孔内に配置されることで、ロータコアの中央部から略等距離に位置する各磁石挿入孔に同時に樹脂を供給できる。
請求項５の発明によれば、樹脂充填型が第１金型〜第３金型で構成されるので、流路に残ったカルを容易に除去することができる。
請求項６及び７の発明によれば、両側からプランジャで押圧する場合に比べて注入圧の制御を容易にできる。
本発明のロータ製造方法で用いられる一実施形態のロータの斜視図である。 本発明のロータ製造方法に用いられる一実施形態のトランスファー成形金型を示す部分断面図である。 本発明のロータ製造方法の一実施形態のフロー図である。 従来のロータ製造方法に用いられるトランスファー成形金型を示す部分断面図である。 従来のロータ製造方法に用いられるゲート金型を示す平面図である。 従来のロータ製造方法の各工程を説明する工程説明図である。
以下、本発明のロータ製造方法の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
先ず、本発明のロータ製造方法で用いられる一実施形態のロータコアについて図１を参照して説明する。
回転電機に使用されるいわゆる永久磁石埋め込み型のロータ１０は、一般的に、ロータコア２０と、複数の永久磁石４０と、永久磁石４０をロータコア２０に固定する樹脂部４３と、を備える。
ロータコア２０は、略円環形状を有する複数枚の電磁鋼板１１が積層されることで構成され、その中央部にシャフト孔１１ａを有するとともに、その外周部に複数の磁石挿入孔１４を有する。図１に示す例では、３つの磁石挿入孔１４が１つの磁極部４１を構成する。
各磁石挿入孔１４には、磁石挿入孔１４に沿って軸方向に延びる樹脂溝１４ａが設けられ、後述するトランスファー成形によって樹脂溝１４ａから樹脂が流入することで永久磁石４０が固定される。
１つの磁極部４１を構成する３つの磁石挿入孔１４は、中央部に位置する磁石挿入孔１４に対し、両側に位置する２つの磁石挿入孔１４がＶ字形状に外径側に開くように配置される。磁石挿入孔１４は、軸方向に開口し、それぞれ独立したものとなっている。
１つの磁極部４１を構成する３つ磁石挿入孔１４には、磁化方向が同じ永久磁石４０が配置される。周方向で隣り合う磁極部４１には、この永久磁石４０と磁化方向が異なる永久磁石４０が配置されることで、周方向で交互に磁極が反転するようになっている。
次に、本実施形態のロータ製造方法に用いられるトランスファー成形金型について、図２に基づいて説明する。
トランスファー成形金型１００は、中型１１０、上型１２０、及び下型１３０から構成され、２つのロータコア２０（以下、上方に位置するロータコア２０を第１ロータコア２０Ａ、下方に位置するロータコア２０を第２ロータコア２０Ｂと呼ぶことがある。）が中型１１０を挟んで上下に対向配置され、２つのロータコア２０の上部と下部には、上型１２０と下型１３０とがそれぞれ配置される。
上型１２０は、四角形の平板状に形成されており、第１ロータコア２０Ａの上面２０ｕと当接することで第１ロータコア２０Ａに形成された磁石挿入孔１４の上端部を塞ぐように機能する。上型１２０の中央部には、プランジャ１５０が挿通するプランジャ挿通孔１２１が形成されている。
下型１３０は、四角形の平板状に形成されており、第２ロータコア２０Ｂの下面２０ｄと当接することで第２ロータコア２０Ｂに形成された磁石挿入孔１４の下端部を塞ぐように機能する。
中型１１０は、ミドルプレート１０１、アッパプレート１０２、及びロアプレート１０３から構成されている。ミドルプレート１０１には、中央部に樹脂タブレット１４０が配置される円柱状のタブレット配置部１０１ａが形成されており、そこから放射状に磁極部４１に向かって複数の樹脂流路であるゲート１０１ｂが延設される。ゲート１０１ｂの先端部には、磁極部４１を構成する３つの磁石挿入孔１４の樹脂溝１４ａに延びるように分岐部（図５参照）が形成されている。
アッパプレート１０２は、四角形の平板状に形成されており、第１ロータコア２０Ａの下面２０ｄと当接することで第１ロータコア２０Ａに形成された磁石挿入孔１４の下端部を塞ぐように機能する。アッパプレート１０２の中央部には、上型１２０のプランジャ挿通孔１２１と同軸上であって、第１ロータコア２０Ａの中央部に設けられたシャフト孔１１ａ内に円筒状のシリンダ１０２ａが設けられ、シリンダ１０２ａの内部にプランジャ１５０が摺動可能に配置される。
また、アッパプレート１０２には、第１ロータコア２０Ａの磁石挿入孔１４の樹脂溝１４ａに対応する位置に複数の樹脂注入穴１０２ｂが軸方向に延びるように形成され、ミドルプレート１０１のゲート１０１ｂから供給される樹脂を第１ロータコア２０Ａの樹脂溝１４ａに誘導する。
ロアプレート１０３は、四角形の平板状に形成されており、第２ロータコア２０Ｂの上面２０ｕと当接することで第２ロータコア２０Ｂに形成された磁石挿入孔１４の上端部を塞ぐように機能するとともに、第２ロータコア２０Ｂの磁石挿入孔１４の樹脂溝１４ａに対応する位置に複数の樹脂注入穴１０３ａが軸方向に延びるように形成され、ミドルプレート１０１のゲート１０１ｂから供給される樹脂を第２ロータコア２０Ｂの樹脂溝１４ａに誘導する。
次に、本実施形態のロータ製造方法について、図３のフロー図に基づいて説明する。
ロータコア配置工程Ｓ２１０では、先ず第２ロータコア２０Ｂを下型１３０上に配置し、第２ロータコア２０Ｂの磁石挿入孔１４に永久磁石４０を挿入する。
続いて、第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂを、中型１１０を挟んで上下に対向配置し、第１ロータコア２０Ａの磁石挿入孔１４に永久磁石４０を挿入する。その後、上型１２０を第１ロータコア２０Ａ上に配置する。
こうして、図２に示すように、下方から下型１３０、第２ロータコア２０Ｂ、ロアプレート１０３、ミドルプレート１０１、アッパプレート１０２、第１ロータコア２０Ａ、上型１２０の順に積み上げて載置する。
続いて、ロータコア予熱工程Ｓ２２０では、各磁石挿入孔１４に永久磁石４０が挿入された第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂをトランスファー成形金型１００とともに余熱する。
樹脂充填工程Ｓ２３０では、準備段階として、一回分の分量の樹脂タブレット１４０を上型１２０のプランジャ挿通孔１２１から第１ロータコア２０Ａのシャフト孔１１ａへ挿入し、さらにアッパプレート１０２のシリンダ１０２ａ内へ通してミドルプレート１０１のタブレット配置部１０１ａに配置する。
同様に、プランジャ１５０を、上型１２０のプランジャ挿通孔１２１から上部のロータコア２０のシャフト孔１１ａへ挿入し、さらにアッパプレート１０２のシリンダ１０２ａ内へ通して樹脂タブレット１４０に当接させる。
そして、プランジャ１５０を下方に向けて押圧する。これにより、樹脂タブレット１４０がプランジャ１５０によりアッパプレート１０２のシリンダ１０２ａ内で加圧される。
樹脂タブレット１４０が加圧されることで、樹脂は、ミドルプレート１０１のタブレット配置部１０１ａから複数のゲート１０１ｂを通過して上下に枝分かれし、それぞれアッパプレート１０２の樹脂注入穴１０２ｂとロアプレート１０３の樹脂注入穴１０３ａとを通過して、第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂの樹脂溝１４ａに注入され、磁石挿入孔１４と永久磁石４０の間に充填される。
加熱硬化工程Ｓ２４０では、樹脂充填工程Ｓ２３０で樹脂が充填された第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂをトランスファー成形金型１００とともに加熱炉などによって加熱する。そのため、磁石挿入孔１４と永久磁石４０の間に充填された樹脂が硬化する。
最後に、冷却工程Ｓ２５０で、第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂをトランスファー成形金型１００とともに冷却炉などで冷却する。これにより、永久磁石４０がロータコア２０の磁石挿入孔１４にしっかりと固定される。なお、冷却工程Ｓ２５０では、トランスファー成形金型１００を取り外して、第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂのみを冷却するようにしてもよく、冷却炉などで冷却する代わりに、自然放熱による冷却であってもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、ロータコア配置工程Ｓ２１０で磁石挿入孔１４に永久磁石４０が配置された第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂを中型１１０を挟んで対向配置し、樹脂充填工程Ｓ２３０で中型１１０から第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂに樹脂を供給して、磁石挿入孔１４と永久磁石４０との間に樹脂を充填する。
そのため、１つの中型１１０によって対向配置した第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂに同時に樹脂を供給することができ、ミドルプレート１０１に残留する残留硬化物であるカル量は、従来の１つのロータコア２０を製造していた量と同じ量になる。つまり、２つのロータコア２０の製造で発生するカル量が従来の１つのロータコア２０の製造で発生するカル量と同じになるため、１つ当たりのロータコア２０で発生するカル量を従来の半分に減らすことができ、歩留まりの向上を図ることができる。
また、樹脂充填工程Ｓ２３０では、２つのロータコア２０に同時に樹脂を供給するため、ロータコア２０毎に樹脂を充填していた従来のロータ製造方法と比べて製造時間を半減できる。
また、樹脂充填工程Ｓ２３０では、樹脂タブレット１４０をプランジャ１５０で押圧することで第１ロータコア２０Ａ及び第２ロータコア２０Ｂに樹脂を供給する、所謂トランスファー成形を採用するため、射出成形に比べて注入圧を低く設定できる。
また、樹脂タブレット１４０は、２つのロータコア２０のうち第１ロータコア２０Ａの中央部に設けられたシャフト孔１１ａ内に配置される。そのため、ロータコア２０の中央部から略等距離に位置する各磁石挿入孔１４に同時に樹脂を供給できる。
また、中型１１０は、第１ロータコア２０Ａと当接するアッパプレート１０２と、第２ロータコア２０Ｂと当接するロアプレート１０３と、流路が形成され、アッパプレート１０２及びロアプレート１０３との間に配置されるミドルプレート１０１とで構成されるので、ミドルプレート１０１の流路に残ったカルを容易に除去することができる。
また、アッパプレート１０２には、第１ロータコア２０Ａの中央部に設けられたシャフト孔１１ａ内に円筒状のシリンダ１０２ａが設けられ、シリンダ１０２ａの内部にプランジャ１５０が摺動可能に配置されるため、両側からプランジャ１５０で押圧する場合に比べて注入圧の制御を容易にできる。
また、ロータコア配置工程Ｓ２１０では、第１ロータコア２０Ａを中型１１０のアッパプレート１０２と上型１２０との間に配置し、第２ロータコア２０Ｂを中型１１０のロアプレート１０３と下型１３０との間に配置し、上型１２０にはプランジャ１５０が挿通するプランジャ挿通孔１２１が設けられているため、両側からプランジャ１５０で押圧する場合に比べて注入圧の制御を容易にできる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態では、トランスファー成形金型１００によるトランスファー成形としているが、それのみに限定されるものではなく、射出成形など他の成形方法であっても適用可能である。
１１ａ シャフト孔
１４ 磁石挿入孔
２０ ロータコア
４０ 永久磁石（磁石）
１０１ ミドルプレート（第３金型）
１０２ アッパプレート（第１金型）
１０２ａ シリンダ
１０３ ロアプレート（第２金型）
１１０ 中型（樹脂充填型）
１２０ 上型
１２１ プランジャ挿通孔
１３０ 下型
１４０ 樹脂タブレット
１５０ プランジャ
Ｓ２１０ ロータコア配置工程
Ｓ２３０ 樹脂充填工程

Claims (7)

  1. 磁石挿入孔に磁石が配置された２つのロータコアを樹脂充填型を挟んで対向配置するロータコア配置工程と、
    前記樹脂充填型から前記２つのロータコアに樹脂を供給して、前記磁石挿入孔と前記磁石との間に樹脂を充填する樹脂充填工程と、を備えるロータ製造方法。
  2. 請求項１に記載のロータ製造方法であって、
    前記樹脂充填工程では、前記２つのロータコアに同時に樹脂を供給する、ロータ製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載のロータ製造方法であって、
    前記樹脂充填工程では、樹脂タブレットをプランジャで押圧することで前記２つのロータコアに樹脂を供給する、ロータ製造方法。
  4. 請求項３に記載のロータ製造方法であって、
    前記樹脂タブレットは、前記２つのロータコアのうちいずれか一方のロータコアの中央部に設けられたシャフト孔内に配置される、ロータ製造方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータ製造方法であって、
    前記樹脂充填型は、前記２つのロータコアのうち一方のロータコアと当接する第１金型と、他方のロータコアと当接する第２金型と、流路が形成され、該第１金型と該第２金型との間に配置される第３金型と、を有する、ロータ製造方法。
  6. 請求項５に記載のロータ製造方法であって、
    前記第１金型には、一方の前記ロータコアの中央部に設けられたシャフト孔内に円筒状のシリンダが設けられ、
    前記シリンダの内部にプランジャが摺動可能に配置される、ロータ製造方法。
  7. 請求項６に記載のロータ製造方法であって、
    前記ロータコア配置工程では、一方の前記ロータコアを前記樹脂充填型の前記第１金型と上型との間に配置し、他方の前記ロータコアを前記樹脂充填型の前記第２金型と下型との間に配置し、
    前記上型には、前記プランジャが挿通するプランジャ挿通孔が設けられている、ロータ製造方法。
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