JP2022116745A - 回転電機のコア部製造方法及びコア部製造装置 - Google Patents

回転電機のコア部製造方法及びコア部製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 鉄心本体空間部への樹脂注入の際に、注入を行う側とは反対側の鉄心本体端面と接する、型又は治具のプレート部における接触面に逃げ部を設けて、接触面と鉄心本体端面との接触面積を絞って接触面圧を高め、接触面と鉄心本体端面との間への樹脂の漏れ出しを抑えられる、コア部製造装置を提供する。【解決手段】 鉄心本体の空間部に樹脂を注入する際の、注入機構部による樹脂注入側とは反対側の鉄心本体の端面に接する治具30のプレート部31の接触面31aで、この接触面31aにおける鉄心本体の空間部に面する非接触領域31bの少なくとも外周側に逃げ部33を設けて、非接触領域31bに隣接する残部34のみを鉄心本体端面に当接させることから、逃げ部33で鉄心本体と接触面31aとの接触面積を減らして、残部34における接触面圧を高くし、残部34で樹脂をせき止め、鉄心本体外周側に達するような樹脂漏れ出しを防止できる。【選択図】 図4

Description

本発明は、回転電機の回転子におけるコア部の製造方法及び製造装置に関する。
電動機や発電機といった回転電機の固定子又は回転子において、コイルや永久磁石を配設されるコアには、積層鉄心が一般に用いられる。
こうした積層鉄心のコアへの、コイルや永久磁石の配設にあたっては、従来から様々な工夫がなされてきた。
例えば、回転子のコアの場合、特に、IPMモータの回転子コアの場合、積層鉄心の磁石挿入孔に磁石を挿入固定する構造が採用されていた。こうした構造では、永久磁石を固定する際、磁石挿入孔への永久磁石の挿入後、磁石挿入孔における永久磁石の存在部分を除いた隙間に、溶融し流動性のある状態とした熱硬化性樹脂等の樹脂を注入して、隙間を埋めた後、樹脂を固化させることで、永久磁石を固定するようにしていた。
こうした従来の回転電機におけるコア製造の一例として、特開2009-100634号公報に開示されるものがある。
特開2009-100634号公報
従来の回転電機のコアの製造は、前記特許文献に示される方法でなされており、上下の型で挟持押圧したロータコアの磁石収納孔に樹脂を注入する樹脂注入装置を用いることで、効率よく磁石収納孔に樹脂を注入して、コアと磁石を一体化することができた。
こうした従来のコアへの磁石固定のための樹脂注入においては、コアを樹脂注入用の装置の上下の型間に直接又は治具を介して挟持押圧状態として、樹脂注入を行うのが一般的であった。ただし、このようなコアへの樹脂注入の工程で、磁石を収納する孔に樹脂を注入する際に、注入する側とは反対側のコアの端面において、樹脂が孔から漏れ出てコアの端面とこれに接する型又は治具の接触面との間に入り込み、この樹脂がコアの外周部の外まで達することがあった。この樹脂がコア外周部の外まで達した場合、樹脂の硬化後にバリとなり、コアからの除去が不可欠となるため、除去作業の手間とコストが新たに生じてしまうという課題を有していた。
上記した樹脂の漏れ出しは、樹脂注入時の型からの押圧力では、厳密には平坦でないコアの端面が、平坦な型や治具の接触面と密着しきれずに隙間が残ったことで生じているとも推測できる。このことから、樹脂注入の際に型の押圧力をさらに大きくし、コアの端面と型や治具の接触面との密着性を高め、隙間をなくすようにすることも考えられる。しかし、樹脂注入の際に型の押圧力を大きくすることは、樹脂の漏れ出しの低減が期待できる一方で、コアに過剰な力が加わり、圧痕などの変形が生じるおそれもあり、採用は難しいという課題を有していた。
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、鉄心本体空間部への樹脂注入の際に、注入を行う側とは反対側の鉄心本体端面と接する、型又は治具のプレート部における接触面に逃げ部を設けて、接触面と鉄心本体端面との接触面積を絞って接触面圧を高め、接触面と鉄心本体端面との間への樹脂の漏れ出しを抑えられる、コア部製造方法及びコア部製造装置を提供することを目的とする。
本発明の開示に係るコア部製造方法は、磁性金属材料製の薄板を複数積層して形成された鉄心本体に設けられた複数の空間部に、上型及び下型による鉄心本体の挟持押圧状態で樹脂を注入して、回転電機の回転子をなすコア部を製造する、コア部製造方法において、前記鉄心本体の前記空間部に対し、前記鉄心本体の薄板積層方向におけるいずれか一方の端面側から溶融した樹脂を注入する注入工程を少なくとも備え、当該注入工程で、前記鉄心本体の空間部に対し樹脂が注入される側とは反対側の鉄心本体の一の端面に接する接触面には、前記鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に、凹んで前記一の端面と接しない逃げ部が一又は複数設けられる一方、前記非接触領域に隣接して逃げ部とならない残部が、非接触領域の少なくとも接触面外周側に残されるものである。
このように本発明の開示によれば、鉄心本体の樹脂充填対象となる空間部に樹脂を注入する際の、樹脂注入側とは反対側の鉄心本体の端面に接する接触面で、この接触面における鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも外周側に逃げ部を設けて、樹脂を注入する際に非接触領域に隣接する残部のみを鉄心本体端面に当接させることにより、逃げ部で鉄心本体と接触面との接触面積を減らして、非接触領域に沿う残部における接触面圧を相対的に高くし、残部で鉄心本体の空間部周辺を集中的に押圧して樹脂をせき止め、外周側へ向かう樹脂の進行を抑制することができ、鉄心本体外周側に達するような樹脂漏れ出しを防止し、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体の外周から飛び出した状態となることを回避でき、バリの除去工程やバリの画像検査工程等を不要として、コア部の製造コストを抑えられる。
本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置の概略構成図である。 本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置による樹脂注入対象の鉄心本体の平面図である。 本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置における治具による支持状態の鉄心本体の縦断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置における治具の平面図である。 本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置における溶融樹脂注入状態説明図である。 図6(a)は図4のA部における逃げ部及び残部の配置状態を示す拡大断面図であり、図6(b)は本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置における溶融樹脂注入時の治具プレート部要部と鉄心本体端面との当接状態説明図である。 図7(a)は本発明の第1の実施形態に係るコア部製造装置による樹脂充填後の鉄心本体の平面図であり、図7(b)は図7(a)のB-B断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るコア部製造装置の概略構成図である。 本発明の第2の実施形態に係るコア部製造装置における補助プレートの底面図である。 本発明の第2の実施形態に係るコア部製造装置における溶融樹脂注入状態説明図である。 図11(a)は図10のC部における逃げ部及び残部の配置状態を示す拡大断面図であり、図11(b)は本発明の第2の実施形態に係るコア部製造装置における溶融樹脂注入時の補助プレート要部と鉄心本体端面との当接状態説明図である。 本発明の各実施形態に係るコア部製造装置における他の治具の平面図又は他の補助プレートの底面図である。 本発明の他の実施形態に係るコア部製造装置における溶融樹脂注入時の治具のプレート部要部又は補助プレート要部と鉄心本体端面との当接状態説明図である。
(本発明の第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る回転電機のコア部製造装置を図1~図7に基づいて説明する。
各図において本実施形態に係るコア部製造装置1は、積層構造の鉄心本体11における樹脂充填対象の複数の空間部に、溶融した樹脂を充填し固化させて、回転電機の回転子をなすコア部10を製造するものである。詳細には、コア部製造装置1は、鉄心本体11に溶融した樹脂を注入する注入機構部20と、この注入機構部20による樹脂注入工程やその前後で鉄心本体11を支持する治具30と、鉄心本体11に取り付けられる板状の補助プレート40とを備える構成である。
本実施形態に係るコア部製造装置1で製造されるコア部10は、磁性金属材料製の薄板11aを複数積層して形成される鉄心本体11と、この鉄心本体11に複数設けられる空間部としての各磁石挿入孔11bに挿入配設される永久磁石12と、各磁石挿入孔11bに注入充填される樹脂製の充填材13とを備える構成である(図7参照)。このコア部10は、回転電機(電動機や発電機)の回転子としての公知の構造を有するものであり、詳細な説明を省略する。
鉄心本体11は、磁性金属材料製の薄板11aを複数積層して形成される積層鉄心である。この鉄心本体11をなす薄板11aは、電磁鋼やアモルファス合金等からなる薄板材から打抜き形成されるものである。
鉄心本体11には、空間部として永久磁石12を挿入可能な磁石挿入孔11bが複数設けられる。磁石挿入孔11bは、薄板11aの積層方向に鉄心本体11を貫通する孔であり、鉄心本体11の円形の外周に沿う所定の配置で設けられる。この磁石挿入孔11bの位置、形状及び数は、回転電機の用途、要求される性能などに応じて適宜設定することができる。
この他、鉄心本体11の中央には、薄板11aの積層方向に鉄心本体11を貫通する軸孔11cが設けられ、この軸孔11cに回転子の回転軸(シャフト)を挿通固定可能とされる。
永久磁石12は、回転子の界磁用として、鉄心本体11の各磁石挿入孔11bに挿入されて配設されるものである。この永久磁石12は、鉄心本体11の磁石挿入孔11bより若干小さく形成されていることから、永久磁石12を各磁石挿入孔11bに挿入すると、永久磁石12と鉄心本体11との間には隙間が生じる。すなわち、永久磁石12を挿入された各磁石挿入孔11bは、その一部が空間のまま残る状態となる。このような磁石挿入孔11bにおける永久磁石12を除く残余部分に、実質的に充填材13が充填されることとなる。
充填材13は、磁石挿入孔11bに、より詳細には、永久磁石12挿入後の磁石挿入孔11b残余部分に、溶融状態で注入され充填された樹脂が、充填後に固化したものである。充填材13を構成する樹脂は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂などであり、樹脂タブレット又は粉末状の樹脂等として供給された樹脂材料80を溶融させた後、固化させて得られたものである。
この充填材13は、永久磁石12を磁石挿入孔11b内に固定すると共に、積層されて隣り合う薄板11a同士の連結強化に寄与することとなる。
注入機構部20は、鉄心本体11における樹脂充填対象の空間部に、溶融した樹脂を注入して充填するものである。
この注入機構部20は、鉄心本体11をその積層方向両側から挟み込む上型21及び下型22と、加熱されて溶融状態となった樹脂を鉄心本体11の磁石挿入孔11b側に押し出す押出部23とを有するものである。
注入機構部20は、治具30に載せた鉄心本体11を、その積層方向両側から、上型21と下型22で挟持押圧する。これにより、鉄心本体11には高さ方向から所定の荷重が付与され、鉄心本体11における磁石挿入孔11bを治具30のプレート部31で閉塞できる。
そして、注入機構部20は、上型21の側から、すなわち、鉄心本体11における治具30と当接する端面とは反対側の端面の側から、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに対し樹脂を注入可能とされる。
上型21は、下型22上に載置された鉄心本体11の上方に位置して、下型22と共に鉄心本体11、補助プレート40及び治具30を挟持するものである。この上型21は、例えば矩形板状に形成される金型であり、複数の収容孔21aを設けられる構成である。これら複数の収容孔21aは、上型21と下型22とで鉄心本体11が挟持された状態において、鉄心本体11の各磁石挿入孔11bに対応する箇所に位置するように、所定間隔で並べて設けられる。
また、上型21は、供給される樹脂材料80を加熱して溶融させ、溶融樹脂81を得る仕組みも有するものである。上型21は、鉄心本体11の複数の磁石挿入孔11bに対応する配置とされた複数の収容孔21aに、所定数の樹脂材料80を収容可能とされる。
上型21には、各収容孔21aに収容されている樹脂材料80を加熱可能とされるヒータ(図示を省略)が設けられる。上型21において樹脂材料80が加熱されると、樹脂材料80は溶融し、溶融樹脂81となる。
下型22は、鉄心本体11及び治具30を載せられてこれらを支持しつつ、上型21と共に鉄心本体11及び治具30を挟持するものである。この下型22は、例えば矩形板状に形成される金型であり、必要に応じて治具30下面に設けられた凸部又は凹部と嵌合して治具の不要な動きを防止する凹部又は凸部を設けられる。
押出部23は、溶融樹脂81を鉄心本体11の磁石挿入孔11bへ押出可能とするものであり、例えば、所定の駆動源による駆動で上下動可能とされる複数のプランジャとされる構成である。
各押出部23は、それぞれ上型21の収容孔21aに対し上方から挿入可能に配設される(図1、図5参照)。各押出部23は、押出部ごとに対応する駆動源でそれぞれ駆動されて上下動可能とされるほか、複数の押出部を一つの駆動源でまとめて駆動して一体に上下動可能とするようにしてもよい。
治具30は、鉄心本体11を載置可能なプレート部31と、このプレート部31の略中央部から上方へ突出するポスト部32とを備える構成である(図3、図4参照)。
プレート部31は、例えば矩形板状の台状部材とされ、鉄心本体11を載置されてこの鉄心本体11の薄板積層方向におけるいずれか一方の端面に当接する状態で、鉄心本体11を支持するものである。
このプレート部31は、鉄心本体11を載置されてこの鉄心本体11を下から支える関係上、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに対し樹脂が注入される上型21の側とは反対側となる、鉄心本体11の下側の端面に、所定の接触面31aで接する。
プレート部31は、この接触面31aにおける、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域31bの周囲に、凹んで鉄心本体11の端面と接しない逃げ部33を設けられる。逃げ部33は、プレート部31への除去加工、例えば、切削、研削、研磨、放電加工、エッチング等により、接触面31aにおける各非接触領域31bの周囲に、その非接触領域31bの輪郭に並行する配置で設けられる。また、逃げ部33は、鉄心本体11の端面に非平坦部分としてあらわれる、この鉄心本体11をなす薄板11aの反りや曲がりなどに対応して、鉄心本体11の非平坦部分を含む端面に接しない程度の凹み度合いとなるように設けられる。
そして、このプレート部31の接触面31aには、非接触領域31bに隣接して逃げ部33とならない残部34が、非接触領域31bを二つごとに取り囲む形状として残される(図4、図6(a)参照)。
なお、プレート部31の接触面31aにおいては、残部34が非接触領域31bを二つずつ取り囲む形状で残される構成としているが、これに限られるものではなく、一つの非接触領域31bごと、又は二つ以上の複数の非接触領域31bごとに、残部34が非接触領域31bを取り囲む形状として残されるようにしてもかまわない。
ポスト部32は、円柱状に形成されてプレート部31の上面略中央部に上方へ向けて突出するように配設されるものである。このポスト部32は、鉄心本体11の軸孔11cに対応する大きさの円柱状とされて、鉄心本体11の軸孔11cに挿通可能とされる。
補助プレート40は、樹脂を各磁石挿入孔11bに導く樹脂流路41(例えば、ランナー、ゲート孔)が形成される板状部材であり、いわゆるカルプレートとして鉄心本体11の治具30に接しない側の端面に取り付けられ、鉄心本体11が注入機構部20の上型21と下型22とで挟持された状態で、上型21と鉄心本体11との間に位置するものである。
補助プレート40を鉄心本体11に取り付けることで、鉄心本体11に注入充填した溶融樹脂81が固化した後、この固化した樹脂のうち鉄心本体11の上部に残ったもの(カル)を、補助プレート40の取り外しにより除去でき、不要な樹脂の除去をより容易に行えることとなる。
次に、本実施形態に係るコア部製造装置1によるコア部の製造過程について説明する。
前提として、あらかじめ、公知の製法により、薄板材から打抜いた複数の薄板11aを積層した鉄心本体11が得られているものとする。そして、鉄心本体11は、その磁石挿入孔11bに永久磁石12を挿入され、適切な温度に予熱された状態で、この鉄心本体11を載せた治具30と共に、所定の移送機構により注入機構部20に向けて移送されているものとする。
また、鉄心本体11に対し補助プレート40が予熱前に取り付けられ、鉄心本体11と共に予熱されるか、予熱後の鉄心本体11に対し別途予熱された補助プレート40が取り付けられることで、鉄心本体11は取り付けられた補助プレート40と共に注入機構部20に向けて移送されるものとする。
さらに、注入機構部20の上型21には、溶融樹脂81の材料としての一又は複数の樹脂材料80が、上型21の収容孔21aに自動供給され、注入前に上型21がこの樹脂材料80を加熱して溶融させられるものとする。
補助プレート40を取り付けられた鉄心本体11と、これらを載せた治具30は、移送機構の作動により注入機構部20に向けて移送され、注入機構部20に達すると、鉄心本体11、補助プレート40及び治具30は、注入機構部20の鉄心本体搬入出用の開口部分を通じて、注入機構部20の上下型間に搬入される。
移送機構により、鉄心本体11の載った治具30が下型22上に載置されると、鉄心本体11、補助プレート40及び治具30の注入機構部20への搬入完了となる。
一方、注入機構部20の上型21には、溶融樹脂81の材料としての一又は複数の樹脂材料80が供給されており、各収容孔21aに収容された樹脂材料80が適切なタイミングで加熱される。各収容孔21aで、加熱により樹脂材料80が溶融し、溶融樹脂81となる。
鉄心本体11、補助プレート40及び治具30を上型21と下型22の間に搬入して、上型21と下型22で鉄心本体11を挟持可能な状態となった後、上型21を下降させるか、鉄心本体11が載った下型22を上昇させて、補助プレート40及び治具30を介して上型21と下型22で鉄心本体11を挟持押圧する状態に移行する(図1参照)。
この状態では、鉄心本体11の軸方向両端面に、補助プレート40と治具30をそれぞれ当接させて押圧することで、鉄心本体11の軸方向の端部において、磁石挿入孔11bを閉塞できる。
この注入機構部20による閉塞で鉄心本体11の各磁石挿入孔11bを外部から隔離した状態とした後、溶融樹脂81の注入工程が実行される。
ここでは、上型21の各収容孔21a内の溶融樹脂81に対し、各押出部23がそれぞれ上型21の収容孔21aに達し、この収容孔21aに挿入されることで、溶融樹脂81は、押出部23により、収容孔21aから補助プレート40の樹脂流路41を通じて、下方の鉄心本体11の磁石挿入孔11bに押出される(図5参照)。こうして磁石挿入孔11bに溶融樹脂81が注入、充填される。
各磁石挿入孔11bには、溶融樹脂81が圧力を加えられた状態で注入され、鉄心本体11の樹脂を注入される側とは反対側の下側の端面でも、磁石挿入孔11bに面する非接触領域31bに溶融樹脂81の圧力が加わって、磁石挿入孔11bからその周囲の鉄心本体11の端面とプレート部31の非接触領域31b周囲部分との間に、溶融樹脂81がさらに進行しようとする。これに対し、プレート部31の接触面31aに逃げ部33を設けて、鉄心本体11の端面との接触面積を減らし、鉄心本体11の端面における磁石挿入孔11b周りの部位に接する、プレート部31の残部34の接触面圧を高めていることで、この残部34と鉄心本体11の端面との間から溶融樹脂81が漏れ出すことを抑制できる。さらに残部34と逃げ部33との境界において、残部34の角部が鉄心本体11に当接し局所的に大きな圧力がかかる。これにより、残部34から逃げ部33へ溶融樹脂81が漏れ出すことを確実に防ぐことができる(図6(b)参照)。
また、接触面31aの外縁(鉄心本体11の外縁)と、非接触領域31b(磁石収容孔11b)との幅が狭い部分において、特に溶融樹脂81が漏れ出しやすいため、この幅が狭い部分に逃げ部33を設けることで、プレート部31の残部34の接触面圧を高め、より効果的に樹脂漏れを抑制することができる。
各磁石挿入孔11bに充填された溶融樹脂81が固化すると、押圧部25を引き上げて元の状態に戻すと共に、上型21を上昇させるか、下型22を下降させて、上型21と補助プレート40とを離隔させ、上型21と下型22による鉄心本体11の挟持押圧を終了させて、鉄心本体11、補助プレート40、及び治具30を上下型間から搬出可能な状態とする。溶融樹脂81が固化した鉄心本体11では、その外周側に達するような樹脂漏れ出しを防いだことで、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となるようなことはなく、バリの除去は不要となっている。
この後、移送機構で鉄心本体11、補助プレート40、及び治具30を上型21と下型22との間から注入機構部20の外に搬出する。注入機構部20から搬出した鉄心本体11、補助プレート40、及び治具30は、移送機構の作動により次工程に移送されることとなる。
このように、本実施形態に係るコア部製造装置は、注入機構部20による樹脂注入側とは反対側の鉄心本体11の端面に接する治具30のプレート部31の接触面31aで、この接触面31aにおける鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域31bの周囲に逃げ部33を設けて、樹脂を注入する際にプレート部31の非接触領域31bに隣接する残部34のみを鉄心本体端面に当接させる。これにより、逃げ部33で鉄心本体11と接触面31aとの接触面積を減らした分、非接触領域31bに沿う残部34における接触面圧が相対的に高くなり、接触面31aの残部34で鉄心本体11の磁石挿入孔11b周辺を集中的に押圧して樹脂をせき止め、磁石挿入孔11bから鉄心本体端面とプレート部31との間への樹脂漏れ出しを抑制することができ、鉄心本体11の外周側に達するような樹脂漏れ出しを防止し、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となることを回避でき、バリの除去工程やバリの画像検査工程等を不要として、コア部の製造コストを抑えられる。
なお、本実施形態に係るコア部製造装置1において、注入機構部20では、鉄心本体11の上側に、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに連通する樹脂流路41である貫通孔や凹部が設けられた補助プレート40を取り付け、この補助プレート40を通じて、上型21から押し出された溶融樹脂81を、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに注入する構成としているが、これに限らず、鉄心本体11に補助プレートを取り付けず、注入機構部20で、溶融樹脂81を収容した上型21と鉄心本体11とを直接当接させた状態で、上型21から溶融樹脂81を押出し、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに溶融樹脂81を注入する構成とすることもできる。
(本発明の第2の実施形態)
第1の実施形態に係るコア部製造装置1においては、注入機構部20の上型21側から鉄心本体11に対し樹脂注入を行う構成としているが、これに限らず、第2の実施形態として、図8ないし図11に示すように、注入機構部25の下型27側から樹脂注入を行う構成とすることもできる。
この場合、本実施形態に係るコア部製造装置1は、第1の実施形態同様、注入機構部25と、治具37と、補助プレート45とを備える一方、異なる点として、注入機構部25がその下型27で樹脂材料80を加熱し溶融させ、鉄心本体11に対し下型27側から溶融した樹脂を注入する機構とされ、治具37及び補助プレート45がこの下型27側からの樹脂注入に対応した形状とされる構成を有するものとなる。
注入機構部25は、第1の実施形態同様、上型26と、下型27と、押出部29とを備える一方、異なる点として、下型27が樹脂材料80を収容すると共に、この樹脂材料80を加熱可能な構成を有するものである。
そして、注入機構部25は、下型27の側から、すなわち、鉄心本体11における治具37と当接する端面の側から、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに対し治具37を通じて樹脂を注入可能とされる。
上型26は、第1の実施形態同様、下型27との間で鉄心本体11、補助プレート45及び治具37を挟持し、鉄心本体11に積層方向から所定の荷重を付与するものである。この上型26は、上型26を貫通する孔等(収容孔21a、押出部23)が設けられていない点を除いて、第1の実施形態と同様の構成を有するものであり、詳細な説明を省略する。
下型27は、第1の実施形態同様、鉄心本体11、補助プレート45及び治具37を支持するものとされる一方、異なる点として、鉄心本体11の複数の磁石挿入孔11bに対応する配置とされた複数の収容孔27aを設けられる構成を有するものである。
下型27の各収容孔27aは、下型27の高さ方向に連続する孔とされて、それぞれ、少なくとも一つの樹脂材料80を収容可能とされる。
下型27には、各収容孔27aに収容されている樹脂材料80を加熱可能とされるヒータ(図示を省略)が設けられる。下型27において樹脂材料80が加熱されると、樹脂材料80は溶融し、溶融樹脂81となる。
押出部29は、溶融樹脂81を鉄心本体11の磁石挿入孔11bに押出可能とするものであり、例えば、所定の駆動源による駆動で上下動可能とされる複数のプランジャとされる構成である。
各押出部29は、それぞれ下型27の収容孔27aに対し下方から挿入可能に配設されるものである。各押出部29は、押出部ごとに対応する駆動源でそれぞれ駆動されて上下動可能とされるほか、複数の押出部を一つの駆動源でまとめて駆動して一体に上下動可能とするようにしてもよい。
治具37は、第1の実施形態同様、プレート部38と、ポスト部39とを備える一方、異なる点として、プレート部38に、これを貫通する孔である複数の樹脂流路38aを設けられる構成である。このプレート部38の複数の樹脂流路38aは、プレート部38の高さ方向に連続する孔であり、鉄心本体11の複数の磁石挿入孔11b及び下型27の各収容孔27aに対応する配置とされるものである。
治具37のプレート部38は、第1の実施形態と同様に、鉄心本体11を載置されてこの鉄心本体11の薄板積層方向における端面に当接する状態で、鉄心本体11を支持する。
補助プレート45は、第1の実施形態同様、板状部材であり、鉄心本体11の治具37に接しない側の端面に取り付けられる一方、異なる点として、樹脂を各磁石挿入孔11bに導くための樹脂流路を設けられない構造とされるものである。
この補助プレート45は、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに対し樹脂が注入される下型27の側とは反対側となる、鉄心本体11の上側の端面に、所定の接触面45aで接する。
補助プレート45は、この接触面45aにおける、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域45bの周囲に、凹んで鉄心本体11の端面と接しない逃げ部46を複数設けられる。
そして、この補助プレート45の接触面45aには、非接触領域45bに隣接して逃げ部46とならない残部47が、非接触領域45bを二つごとに取り囲む形状として残される。
補助プレート45は、鉄心本体11が注入機構部20の上型26と下型27とで挟持された状態で、第1の実施形態と同様に、上型26と鉄心本体11との間に位置することとなる。
なお、補助プレート45の接触面45aにおいては、残部47が非接触領域45bを二つずつ取り囲む形状で残される構成としているが、これに限られるものではなく、一つの非接触領域45bごと、又は二つ以上の複数の非接触領域45bごとに、残部47が非接触領域45bを取り囲む形状として残されるようにしてもかまわない。
次に、本実施形態に係るコア部製造装置1によるコア部の製造過程について説明する。
前提として、第1の実施形態同様、あらかじめ複数の薄板11aを積層した鉄心本体11が得られており、この鉄心本体11が、その磁石挿入孔11bに永久磁石12を挿入され、適切な温度に予熱された状態で、この鉄心本体11を載せた治具37と共に、移送機構により注入機構部25に向けて移送されているものとする。
また、注入機構部25の上型26における鉄心本体11に面する側には、補助プレート45が取り付けられているものとする。
さらに、注入機構部25の下型27には、溶融樹脂81の材料としての一又は複数の樹脂材料80が、下型27の収容孔27aに自動供給され、注入前に下型27でこの樹脂材料80を加熱して溶融させられるものとする。
注入機構部25の下型27には、一又は複数の樹脂材料80が、注入機構部25への鉄心本体11の搬入出の合間に供給され、下型27の収容孔27aに収容される。各収容孔27aに収容された樹脂材料80は、適切なタイミングで加熱され、各収容孔27aで、加熱により樹脂材料80が溶融し、溶融樹脂81となる。
一方、鉄心本体11と、これらを載せた治具37は、移送機構の作動により注入機構部25に向けて移送され、注入機構部25に達すると、鉄心本体11及び治具37は、注入機構部25の鉄心本体搬入出用の開口部分を通じて、注入機構部25の上下型間に搬入される。
移送機構により、鉄心本体11の載った治具37が下型27上に載置されると、注入機構部25への鉄心本体11及び治具37の搬入は完了となる。
鉄心本体11及び治具37が下型27に載置された後、上型26を下降させるか、鉄心本体11が載った下型27を上昇させて、上型26と下型27で鉄心本体11を挟持押圧する状態に移行する(図8参照)。
この状態では、鉄心本体11の積層方向両端面に、補助プレート45と治具37をそれぞれ当接させて押圧することで、鉄心本体11の積層方向の端部において、磁石挿入孔11bを閉塞できる。
この注入機構部25による閉塞で鉄心本体11の各磁石挿入孔11bを外部から隔離した状態とした後、溶融樹脂81の注入工程が実行される。
ここでは、下型27の各収容孔27a内の溶融樹脂81に対し、各押出部29がそれぞれ下方から下型27の各収容孔27aに達し、各収容孔27aに挿入されることで、溶融樹脂81は、押出部29により、収容孔27aから治具37におけるプレート部38の樹脂流路38aを通じて上方の鉄心本体11の磁石挿入孔11bに押出される(図10参照)。こうして磁石挿入孔11bに溶融樹脂81が注入、充填される。
各磁石挿入孔11bには、溶融樹脂81が圧力を加えられた状態で注入され、鉄心本体11の樹脂を注入される側とは反対側の補助プレート45と接する上側の端面でも、磁石挿入孔11bに面する補助プレート45の非接触領域45bに溶融樹脂81の圧力が加わって、磁石挿入孔11bからその周囲の鉄心本体11の端面と補助プレート45の非接触領域45b周囲部分との間に、溶融樹脂81がさらに進行しようとする。これに対し、補助プレート45の接触面45aに逃げ部46を設けて、鉄心本体11の端面との接触面積を減らし、鉄心本体11の端面における磁石挿入孔11b周りの部位に接する、補助プレート45の残部47の接触面圧を高めていることで、この残部47と鉄心本体11の端面との間から溶融樹脂81が漏れ出すことを抑制できる。さらに残部47と逃げ部46との境界において、残部47の角部が鉄心本体11に当接し局所的に大きな圧力がかかる。これにより、残部47から逃げ部46へ溶融樹脂81が漏れ出すことを確実に防ぐことができる(図11(b)参照)。
また、接触面45aの外縁(鉄心本体11の外縁)と、非接触領域45b(磁石収容孔11b)との幅が狭い部分(ブリッジ部)において、特に溶融樹脂81が漏れ出しやすいため、この幅が狭い部分(ブリッジ部)に逃げ部46を設けることで、補助プレート45の残部47の接触面圧を高め、より効果的に樹脂漏れを抑制することができる。
各磁石挿入孔11bに充填された溶融樹脂81が固化すると、押圧部29を下げて元の状態に戻すと共に、上型26を上昇させるか、下型27を下降させて、上型26及び補助プレート45と鉄心本体11とを離隔させ、上型26と下型27による鉄心本体11の挟持押圧を終了させて、鉄心本体11及び治具37を上下型間から搬出可能な状態とする。溶融樹脂81が固化した鉄心本体11では、その外周側に達するような樹脂漏れ出しを防いだことで、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となるようなことはなく、バリの除去は不要となっている。
この後、鉄心本体11及び治具37は、第1の実施形態同様、移送機構で上型26と下型27との間から注入機構部25の外に搬出され、さらに次工程に移送されることとなる。
このように、本実施形態に係るコア部製造装置1は、注入機構部25による樹脂注入側とは反対側の鉄心本体11の上側の端面に接する補助プレート45の接触面45aで、この接触面45aにおける鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域45bの周囲に逃げ部46を設けて、樹脂を注入する際に補助プレート45の非接触領域45bに隣接する残部47のみを鉄心本体端面に当接させる。これにより、逃げ部46で鉄心本体11と接触面45aとの接触面積を減らした分、非接触領域45bに沿う残部47における接触面圧が相対的に高くなり、接触面45aの残部47で鉄心本体11の磁石挿入孔11b周辺を集中的に押圧して樹脂をせき止め、磁石挿入孔11bから鉄心本体端面と補助プレート45との間への樹脂漏れ出しを抑制することができ、鉄心本体11の外周側に達するような樹脂漏れ出しを防止し、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となることを回避でき、バリの除去工程やバリの画像検査工程等を不要として、コア部の製造コストを抑えられる。
なお、実施形態に係るコア部製造装置1において、注入機構部25では、上型26に補助プレート45を取り付けて、鉄心本体11の上側に補助プレート45を配置すると共に、この補助プレート45の鉄心本体11と接触する接触面45aに、逃げ部46を設けて、この逃げ部46とせずに残した残部47が鉄心本体端面に接触する面圧を高くし、残部47で溶融樹脂81をせき止めて磁石挿入孔11bから鉄心本体11の端面と補助プレート45との間への樹脂漏れ出しを抑える構成としているが、これに限らず、上型に補助プレートを取り付けず、注入機構部25で、樹脂注入側とは反対側の鉄心本体11の上側の端面と上型とを直接当接させて、注入工程を実行する構成とすることもできる。
この場合、補助プレート45の場合と同様に、鉄心本体11の端面に接する上型の接触面で、この接触面における鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に逃げ部を設けて、逃げ部とならない残部が非接触領域の少なくとも接触面外周側に沿って縁状に残るようにすることで、この上型の残部の鉄心本体端面に接触する面圧を高くして、残部で磁石挿入孔11bから鉄心本体11の外周側に進行しようとする溶融樹脂81をせき止めて、磁石挿入孔11bから鉄心本体11の外周側への樹脂漏れ出しを抑えることができる。
このように、溶融樹脂81が鉄心本体11の外周側に漏れ出さないことで、溶融樹脂81が固化した鉄心本体11において、本実施形態同様に、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となるのを確実に防げる。
(本発明のその他の実施形態)
第1の実施形態に係るコア部製造装置1において、図4に示すように、鉄心本体11の端面と接触する治具30のプレート部31の接触面31aは、この接触面31aにおける、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域31bの周囲全体に逃げ部33を設けられて、逃げ部33とならない残部34が、非接触領域31bを一又は複数ごとに取り囲む形で残るようにされる構成としている。
また、第2の実施形態に係るコア部製造装置1において、図9に示すように、鉄心本体11の端面と接触する補助プレート45の接触面45aは、この接触面45aにおける、鉄心本体11の磁石挿入孔11bに面する非接触領域45bの周囲全体に逃げ部46を設けられて、逃げ部46とならない残部47が、非接触領域45bを一又は複数ごとに取り囲む形で残るようにされる構成としている。
しかしながら、これらに限らず、図12に示すように、治具30の逃げ部35(プレート部31の逃げ部48)を、接触面31a(接触面45a)における非接触領域31b(非接触領域45b)の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に設けて、逃げ部35(逃げ部48)とならない残部36(残部49)が、非接触領域31b(非接触領域45b)の少なくとも接触面外周側に沿って縁状に残るようにする構成としてもかまわない。
この場合も、非接触領域31b(非接触領域45b)より外周側に位置する残部36(残部49)を鉄心本体11の端面に強く密着させ、この残部36(残部49)で、磁石挿入孔11bから鉄心本体11の外周側に進行しようとする溶融樹脂81をせき止められることで、残部36(残部49)と鉄心本体11の端面との間から溶融樹脂81が鉄心本体11の外周側に漏れ出すことはなく、溶融樹脂81が固化した鉄心本体11において、各実施形態同様に、漏れた樹脂の硬化したバリが鉄心本体11の外周から飛び出した状態となるのを確実に防げる。
特に、磁石挿入孔11bに対して鉄心本体11の内周側は、逃げ部35(逃げ部48)とならない残部36(残部49)を配設することにより、バリの影響が大きい外周側への溶融樹脂81の漏れ出しを抑制しつつ、逃げ部35(逃げ部48)と残部36(残部49)との境界に生じやすい鉄心本体11の端面の圧痕を内周側で抑制することできる。また、治具30(プレート部31)の逃げ部35(逃げ部48)を加工する面積が小さくなり、治具30(プレート部31)の加工費を削減することができる。
なお、図12に示す補助プレート45の接触面45aを、鉄心本体11の端面に接する上型の接触面に適用することで、補助プレート45を省略してもよい。
また、各実施形態に係るコア部製造装置1において、治具30のプレート部31又は補助プレート45に設けられる逃げ部の断面形状について、逃げ部が鉄心本体11の端面に接しない点以外は特に規定していないが、この他、図13に示すように、逃げ部51を、残部52における逃げ部51に隣接する端部の角部分が、角面取り又は丸面取り形状となるように設ける構成とすることもできる。
逃げ部を設けると、残部の鉄心本体端面への接触面圧が高くなり、樹脂のせき止めが確実に行える一方で、鉄心本体端面においてこの端面に強く押し当てられる残部からの影響が及びやすくなる。しかし、図13に示すように、残部52端部の角部分が面取り形状となるようにしていることで、鉄心本体11の端面に残部の影響が及ぶ、例えば、端面に残部端部の角部分に起因する圧痕が生じる、ような事態は起こりにくく、樹脂の注入充填後の鉄心本体11の要求品質を十分満たすようにして注入工程を実行することができる。
各実施形態で示したように、本発明に係るコア部製造装置1においては、治具30のプレート部31や補助プレート45に逃げ部を設けて、こうしたプレート部31や補助プレート45と鉄心本体11との接触面積を少なくし、接触面圧を高めることができる。そして、この接触面圧が、注入時に樹脂からプレート部31又は補助プレート45に加わる圧力より大きくなるようにすることで、樹脂の漏れ出しを効果的に抑制することができる。
なお、各実施形態に係るコア部製造装置1においては、治具30、37を使用して鉄心本体11を注入機構部20、25に搬送し、鉄心本体11を治具30、37に載置したまま溶融樹脂81を注入する場合を説明してきた。しかしながら、治具30、37を使用せず、注入機構部20、25の上型21、26と下型22、27の間に、直接、鉄心本体11を挟持させることもできる。この場合、第1の実施形態においては、接触面31aが、下型22の上面となり、第2の実施形態においては、接触面45aが、上型26の下面となる。
1 コア部製造装置
10 コア部
11 鉄心本体
11a 薄板
11b 磁石挿入孔
11c 軸孔
12 永久磁石
13 充填材
20、25 注入機構部
21、26 上型
21a 収容孔
22、27 下型
23、29 押出部
27a 収容孔
30、37 治具
31、38 プレート部
31a 接触面
31b 非接触領域
32、39 ポスト部
33、35 逃げ部
34、36 残部
38a 貫通孔
40、45 補助プレート
41 樹脂流路
45a 接触面
45b 非接触領域
46、48 逃げ部
47、49 残部
51 逃げ部
52 残部
80 樹脂材料
81 溶融樹脂

Claims (15)

  1. 磁性金属材料製の薄板を複数積層して形成された鉄心本体に設けられた複数の空間部に、上型及び下型による鉄心本体の挟持押圧状態で樹脂を注入して、回転電機の回転子をなすコア部を製造する、コア部製造方法において、
    前記鉄心本体の前記空間部に対し、前記鉄心本体の薄板積層方向におけるいずれか一方の端面側から溶融した樹脂を注入する注入工程を少なくとも備え、
    当該注入工程で、前記鉄心本体の空間部に対し樹脂が注入される側とは反対側の鉄心本体の一の端面に接する接触面には、前記鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に、凹んで前記一の端面と接しない逃げ部が一又は複数設けられる一方、前記非接触領域に隣接して逃げ部とならない残部が、非接触領域の少なくとも接触面外周側に残されることを
    特徴とするコア部製造方法。
  2. 前記請求項1に記載のコア部製造方法において、
    前記鉄心本体は、前記接触面を上面に有する治具のプレート部で下方から支持されており、
    前記注入工程は、前記鉄心本体における上方の端面側から溶融した樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  3. 前記請求項1に記載のコア部製造方法において、
    前記接触面は、前記下型の上面に設けられ、
    前記注入工程は、前記鉄心本体における上方の端面側から溶融した樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  4. 前記請求項2又は3に記載のコア部製造方法において、
    板状の補助プレートが、前記鉄心本体における上方の端面及び前記上型に当接可能として設けられ、
    前記注入工程で、前記鉄心本体における上方の端面に当接する前記補助プレートを通じて、前記鉄心本体における上方の端面側から前記空間部に対し樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  5. 前記請求項1に記載のコア部製造方法において、
    前記接触面は、前記上型の下面に設けられ、
    前記注入工程は、前記鉄心本体における下方の端面側から溶融した樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  6. 前記請求項1に記載のコア部製造方法において、
    板状の補助プレートが、前記鉄心本体における上方の端面及び前記上型に当接可能として設けられ、
    前記接触面は、前記補助プレートの下面に設けられ、
    前記注入工程は、前記鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面側から溶融した樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  7. 前記請求項5又は6に記載のコア部製造方法において、
    前記鉄心本体は、治具のプレート部で下方から支持されており、
    前記注入工程で、前記鉄心本体における下方の端面に当接する前記治具のプレート部を通じて、前記鉄心本体における下方の端面側から前記空間部に対し樹脂を充填することを
    特徴とするコア部製造方法。
  8. 前記請求項1ないし7のいずれかに記載のコア部製造方法において、
    前記接触面が、前記非接触領域の周囲に前記逃げ部を非接触領域の輪郭に並行する配置で設けられて、前記残部を、少なくとも非接触領域を一又は複数ごとに取り囲む形状として残されることを
    特徴とするコア部製造方法。
  9. 前記請求項1ないし8のいずれかに記載のコア部製造方法において、
    前記接触面が、前記残部における前記逃げ部に隣接する端部の角部分を、角面取り又は丸面取り形状とされることを
    特徴とするコア部製造方法。
  10. 磁性金属材料製の薄板を複数積層して形成された鉄心本体における、樹脂充填対象として設けられた複数の空間部に、樹脂を注入して、回転電機の回転子をなすコア部を製造する、コア部製造装置において、
    一対の型で前記鉄心本体を当該鉄心本体の薄板積層方向に挟持押圧して、鉄心本体の前記空間部に溶融した樹脂を注入可能とする注入機構部と、
    前記鉄心本体を支持して前記注入機構部の一対の型間に鉄心本体と共に搬入出され且つ挟持押圧される治具とを備え、
    前記注入機構部が、前記鉄心本体の薄板積層方向に連続する貫通孔状の前記空間部に対し、鉄心本体の薄板積層方向における上方の端面側から樹脂を注入可能とされ、
    前記治具が、前記鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面に当接する状態で鉄心本体を支持可能とされるプレート部を少なくとも有し、
    前記鉄心本体の空間部に対し樹脂が注入される側とは反対側の鉄心本体の一の端面に、前記プレート部が所定の接触面で接し、
    当該接触面における、前記鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に、凹んで前記一の端面と接しない逃げ部を一又は複数設け、
    前記接触面が、前記非接触領域に隣接して逃げ部とならない残部を、非接触領域の少なくとも接触面外周側に残されることを
    特徴とするコア部製造装置。
  11. 磁性金属材料製の薄板を複数積層して形成された鉄心本体における、樹脂充填対象として設けられた複数の空間部に、樹脂を注入して、回転電機の回転子をなすコア部を製造する、コア部製造装置において、
    一対の上型及び下型で前記鉄心本体を当該鉄心本体の薄板積層方向に挟持押圧して、鉄心本体の前記空間部に溶融した樹脂を注入可能とする注入機構部と、
    前記鉄心本体を支持して前記注入機構部の一対の型間に鉄心本体と共に搬入出され且つ挟持押圧される治具とを備え、
    前記注入機構部が、前記鉄心本体の薄板積層方向に連続する貫通孔状の前記空間部に対し、鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面側から樹脂を注入可能とされ、
    前記治具が、前記鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面に当接する状態で鉄心本体を支持可能とされるプレート部を少なくとも有し、
    前記鉄心本体の空間部に対し樹脂が注入される側とは反対側の鉄心本体の一の端面に、前記上型が所定の接触面で接し、
    当該接触面における、前記鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に、凹んで前記一の端面と接しない逃げ部を一又は複数設け、
    前記接触面が、前記非接触領域に隣接して逃げ部とならない残部を、非接触領域の少なくとも接触面外周側に残されることを
    特徴とするコア部製造装置。
  12. 磁性金属材料製の薄板を複数積層して形成された鉄心本体における、樹脂充填対象として設けられた複数の空間部に、樹脂を注入して、回転電機の回転子をなすコア部を製造する、コア部製造装置において、
    一対の上型及び下型で前記鉄心本体を当該鉄心本体の薄板積層方向に挟持押圧して、鉄心本体の前記空間部に溶融した樹脂を注入可能とする注入機構部と、
    前記鉄心本体の薄板積層方向における上方の端面及び前記上型に当接可能として設けられる板状の補助プレートと、
    前記鉄心本体を支持して前記注入機構部の一対の型間に鉄心本体と共に搬入出され且つ挟持押圧される治具とを備え、
    前記注入機構部が、前記鉄心本体の薄板積層方向に連続する貫通孔状の前記空間部に対し、鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面側から樹脂を充填可能とされ、
    前記治具が、前記鉄心本体の薄板積層方向における下方の端面に当接する状態で鉄心本体を支持可能とされるプレート部を少なくとも有し、
    前記鉄心本体の空間部に対し樹脂が注入される側とは反対側の鉄心本体の一の端面に、前記補助プレートが所定の接触面で接し、
    当該接触面における、前記鉄心本体の空間部に面する非接触領域の少なくとも接触面外周側となる周辺部分に、凹んで前記一の端面と接しない逃げ部を一又は複数設け、
    前記接触面が、前記非接触領域に隣接して逃げ部とならない残部を、非接触領域の少なくとも接触面外周側に残されることを
    特徴とするコア部製造装置。
  13. 前記請求項11又は12に記載のコア部製造装置において、
    前記注入機構部が、前記鉄心本体における前記治具のプレート部が当接する端面の側から、鉄心本体の前記空間部に対し前記プレート部を通じて樹脂を注入可能とされることを
    特徴とするコア部製造装置。
  14. 前記請求項10ないし13のいずれかに記載のコア部製造装置において、
    前記接触面が、前記非接触領域の周囲に前記逃げ部を非接触領域の輪郭に並行する配置で設けられて、前記残部を、少なくとも非接触領域を一又は複数ごとに取り囲む形状として残されることを
    特徴とするコア部製造装置。
  15. 前記請求項10ないし14のいずれかに記載のコア部製造装置において、
    前記接触面が、前記残部における前記逃げ部に隣接する端部の角部分を、角面取り又は丸面取り形状とされることを
    特徴とするコア部製造装置。
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