JP5370786B2 - 成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体粉末の混合された樹脂によって部品を成形して構成される成形品の製造方法に関する。

従来、成形品の製造方法として、例えば特許文献１に開示されている製造方法がある。

この製造方法は、注型材カップに注型材を投入して攪拌し、攪拌した注型材を注型材カップから注型用型に注入して成形品を成形するものである。例えば、注型材が固体粉末の混合された成形材である場合、固体粉末の混合比率が所定値となるように質量が調整された成形材及び固体粉末を注型材カップに投入し攪拌する。これにより、成形材中に固体粉末を分散させる。その後、攪拌した成形材及び固体粉末を注型材カップから注型用型に注入して成形品を成形する。

特開２００７−１３６８０５号公報

ところで、前述した成形品の製造方法では、注型材カップ内において固体粉末が沈下してしまい、注型用型に注入した際、注型用型毎に固体粉末の混合比率がばらついてしまうという問題があった。また、固体粉末の混合比率が高くなると、攪拌された成形材及び固体粉末の粘度が高くなり、注型材カップから注型用型への注入が難しくなる。そのため、作業時間も長くなるという問題もあった。さらに、粘度が高くなると、注型材カップ内に付着して残留し、注型用型に注入されない成形材及び固体粉末の量が増加する。そのため、歩留りが悪くなるという問題もあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑え、効率よく部品を成形することができる成形品の製造方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、成形材及び固体粉末を成形型に直接投入し、成形型内において攪拌した後、攪拌した成形材及び固体粉末に、部品及び成形型の少なくともいずれかを振動させながら部品を押込み埋設させることで、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑え、効率よく部品を成形できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の成形品の製造方法は、固体粉末の混合された成形材によって部品を成形して構成される環状の成形品の製造方法において、成形型に成形材及び固体粉末を投入する投入工程と、成形型内に投入された成形材及び固体粉末を成形型内において攪拌して成形材中に固体粉末を分散させる攪拌工程と、成形型内において攪拌された成形材及び固体粉末に、成形型を振動させるとともに、部品を周方向に回転させながら軸方向に押込み埋設させる埋設工程と、を有することを特徴とする。

この方法によれば、必要とされる成形材及び固体粉末を成形型に直接投入する。そのため、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑えることができる。また、成形材及び固体粉末の無駄な使用が抑えられ、歩留りを向上させることができる。さらに、成形型内に投入された成形材及び固体粉末を成形型内で攪拌するため、従来のように、攪拌した成形材及び固体粉末を成形型に注入する必要がない。そのため、作業時間を短縮することができる。つまり、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑え、効率よく部品を成形することができる。しかも、成形型を振動させることで、攪拌された成形材及び固体粉末を液状化することができる。そのため、攪拌された成形材及び固体粉末に、低い圧力で部品を押込み埋設させることができる。部品を周方向に回転させながら軸方向に押込む。そのため、より低い圧力で部品を押込み埋設させることができる。

請求項２に記載の成形品の製造方法は、固体粉末の混合された成形材によって環状の部品を成形して構成される成形品の製造方法において、成形型に成形材及び固体粉末を投入する投入工程と、成形型内に投入された成形材及び固体粉末を成形型内において攪拌して成形材中に固体粉末を分散させる攪拌工程と、成形型内において攪拌された成形材及び固体粉末に、部品を周方向に回転させずに軸方向に押込み、その後、部品を周方向に正転と逆転を繰返しながら軸方向に押込み埋設させる埋設工程と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の成形品の製造方法は、埋設工程は、部品を回転させる際のトルクを調整しながら部品を回転させることを特徴とする。この方法によれば、部品を回転させる際のトルクによる部品の損傷を抑えることができる。

請求項４に記載の成形品の製造方法は、埋設工程は、部品を押込む際の圧力を調整しながら部品を押込むことを特徴とする。この方法によれば、部品を押込む際の圧力による部品の損傷を抑えることができる。

請求項５に記載の成形品の製造方法は、成形型は、部品を収納するケースであることを特徴とする。この方法によれば、ケースを成形型として利用する。そのため、成形型を別途設ける必要がない。また、成形型から成形品を取出す必要もない。そのため、製造作業を簡素化することができる。

請求項６に記載の成形品の製造方法は、部品は、コイルであることを特徴とする。この方法によれば、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑え、効率よくコイル成形品を製造することができる。

請求項７に記載の成形品の製造方法は、固体粉末は、磁性粉末であることを特徴とする。この方法によれば、成形型内において、成形材中の磁性粉末を確実に分散させることができる。そのため、磁気特性のばらつきの少ないコイル成形品を製造することができる。

請求項８に記載の成形品の製造方法は、成形品は、車両に搭載されることを特徴とする。この方法によれば、成形品毎の固体粉末の混合比率のばらつきを抑え、効率よく車両に搭載される部品を成形することができる。

本実施形態におけるリアクトルの上面図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 本実施形態におけるリアクトルの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図３における投入工程を説明するための説明図である。 図３における攪拌工程を説明するための説明図である。 図３における攪拌工程を説明するための別の説明図である。 図３における埋設工程を説明するための説明図である。 埋設工程におけるコイルの回転速度を示すグラフである。 埋設工程における時間に対するコイル位置を示すグラフである。 図３における硬化工程を説明するための説明図である。 埋設工程におけるコイルの回転速度を示すグラフである。 埋設工程におけるコイルの回転速度を示す別のグラフである。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、車両駆動用モータを制御するためのモータ制御装置に用いられるリアクトルに、本発明に係る成形品の製造方法を適用した例を示す。

まず、図１及び図２を参照して本実施形態のリアクトルの構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるリアクトルの上面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図１及び図２において、コイルの端子については表示を省略してある。

図１及び図２に示すリアクトル１（成形品）は、車両に搭載され、車両駆動用モータを制御するためのモータ制御装置に用いられる装置である。リアクトル１は、コイル１０（部品）と、ケース１１とを備えている。

コイル１０は、表面に絶縁層を有する銅線を巻回して構成される円環状の素子である。ケース１１は、コイル１０を収納するためのアルミニウムからなる円柱状の部材である。ケース１１には、円環状の溝部１１０が形成されている。コイル１０は、ケース１１の溝部１１０に収納され、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２によって成形されている。ケース１１は、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２を介してコイル１０に一体的に固定されている。

次に、図３〜図１０を参照して本実施形態におけるリアクトルの製造方法について説明する。ここで、図３は、本実施形態におけるリアクトルの製造方法を説明するためのフローチャートである。図４は、図３における投入工程を説明するための説明図である。図５は、図３における攪拌工程を説明するための説明図である。図６は、図３における攪拌工程を説明するための別の説明図である。図７は、図３における埋設工程を説明するための説明図である。図８は、埋設工程におけるコイルの回転速度を示すグラフである。図９は、埋設工程における時間に対するコイル位置を示すグラフである。図１０は、図３における硬化工程を説明するための説明図である。なお、図４〜図７及び図１０において、コイルの端子については表示を省略してある。

図３に示すように、リアクトル１の製造方法は、投入工程Ｓ１０と、攪拌工程Ｓ１１と、埋設工程Ｓ１２と、硬化工程Ｓ１３とによって構成されている。

図３に示す投入工程Ｓ１０は、図４に示すように、成形型を兼ねたケース１１に、熱硬化性樹脂１２０（成形材）及び鉄粉１２１（固体粉末、磁性粉末）を投入する工程である。具体的には、鉄粉１２１の混合比率が予め設定されている値になるように、熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１の質量をそれぞれ計量してケース１１の溝部１１０に投入する。

図３に示す攪拌工程Ｓ１１は、ケース１１内（成形型内）に投入された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１をケース１１内において攪拌して熱硬化性樹脂１２０中（成形材中）に鉄粉１２１を分散させる工程である。具体的には、図５及び図６に示すように、ケース１１の溝部１１０内の１８０度対向した位置に２つの攪拌羽根１３０、１３１をそれぞれ挿入する。そして、図６に示すように、攪拌羽根１３０、１３１を回転させながら、円形経路Ｌ１に沿って一方向に移動させる。これにより、ケース１１内において鉄粉１２１及び熱硬化性樹脂１２０を攪拌して熱硬化性樹脂１２０中に鉄粉１２１を分散させる。

図３に示す埋設工程Ｓ１２は、図７に示すように、ケース１１内において攪拌された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１にコイル１０を押込み埋設させる工程である。具体的には、ケース１１を前後方向、左右方向及び上下方向にそれぞれ振動させるとともに、図８に示すように、コイル１０を一方向に一定速度ａで回転させながら押込む。このとき、コイル１０を回転させる際のトルクが、コイル１０の表面の絶縁層を破損させない範囲以内となるように、トルクを調整しながらコイル１０を回転させ押込む。また、コイル１０を押込む際の圧力が、コイル１０の表面の絶縁層を破損させない範囲以内となるように、圧力を調整しながらコイル１０を回転させ押込む。具体的には、図９に示すように、時間の経過とともに、押込む際の移動量を小さくする。つまり、最初は速めに押込み、徐々に速度を遅くする。

図３に示す硬化工程Ｓ１３は、図１０に示すように、コイル１０の埋設された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１に熱を加え、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２を硬化させる工程である。これにより、リアクトル１が完成する。

次に、効果について説明する。

本実施形態によれば、必要とされる熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１をケース１１に直接投入する。そのため、リアクトル１を量産する場合に、リアクトル毎の鉄粉１２１の混合比率のばらつきを抑えることができる。また、従来のような、熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１の無駄な使用が抑えられ、歩留りを向上させることができる。さらに、ケース１１内に投入された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１をケース１１内で攪拌するため、従来のように、攪拌した熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１をケース１１に注入する必要がない。そのため、作業時間を短縮することができる。つまり、リアクトル１を量産する場合に、リアクトル毎の鉄粉１２１の混合比率のばらつきを抑え、効率よく車両に搭載されるコイル１０を成形することができる。しかも、ケース１１を振動させることで、熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１を振動させる。そして、熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１を振動させることで、攪拌された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１を液状化することができる。そのため、攪拌された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１に、低い圧力でコイル１０を押込み埋設させることができる。

また、本実施形態によれば、埋設工程Ｓ１２において、攪拌された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１に、コイル１０を回転させながら押込む。そのため、より低い圧力でコイル１０を押込み埋設させることができる。

また、本実施形態によれば、埋設工程Ｓ１２において、コイル１０を回転させる際のトルクが、コイル１０の表面の絶縁層を損傷させない範囲以内になるように、トルクを調整しながらコイル１０を回転させる。そのため、コイル１０を回転させる際のトルクによる絶縁層の損傷を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、埋設工程Ｓ１２において、コイル１０を押込む際の圧力が、コイル１０の表面の絶縁層を損傷させない範囲以内となるように、圧力を調整しながらコイル１０を押込む。そのため、コイル１０を押込む際の圧力による絶縁層の損傷を抑えることができる。

さらに、本実施形態によれば、コイル１０が収納されるケース１１を成形型として利用する。そのため、成形型を別途設ける必要がない。また、成形型から成形されたコイル１０を取出す必要もない。そのため、製造作業を簡素化することができる。

加えて、本実施形態によれば、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２を用いてコイル１０を成型する。しかも、前述したように、ケース１１内において、熱硬化性樹脂１２０中の鉄粉１２１を確実に分散させることができる。そのため、磁気特性のばらつきの少ないリアクトル１を製造することができる。

なお、本実施形態では、埋設工程Ｓ１２において、コイル１０を一方向に一定速度ａで回転させながら押込む例を挙げているが、これに限られるものではない。正転と逆転を繰返しながらコイル１０押込むようにしてもよい。この場合、図１１に示すように、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２に押込まれたコイル１０の量に応じて、正転、逆転を切替えるようにしてもよい。また、その際、正転時の速度と逆転時の速度を異なる値ａ、−ｂに設定してもよい。さらに、図１２に示すように、比較的容易に押込むことができる位置までは、回転させずにコイル１０を押込み、その後、正転と逆転を繰返しながらコイル１０を押込むようにしてもよい。

また、本実施形態では、鉄粉の混合された熱硬化性樹脂１２によってコイル１０を成型する例を挙げているが、これに限られるものではない。鉄粉以外の磁性粉末が混合されていてもよい。さらに、磁性粉末以外の固体粉末が混合されていてもよい。このような場合であっても同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、埋設工程Ｓ１２において、ケース１１を前後方向、左右方向及び上下方向にそれぞれ振動させるとともに、コイル１０を回転させながら押込む例を挙げているが、これに限られるものではない。前後方向、左右方向及び上下方向の少なくともいずれかの方向にケース１１を振動させていればよい。このような場合であっても、振動によって攪拌された熱硬化性樹脂１２０及び鉄粉１２１を液状化することができ、低い圧力でコイル１０を押込むことができる。また、ケース１１を振動させるのではなくコイル１０を振動させてもよいし、コイル１０及びケース１１をともに振動させてもよい。

加えて、本実施形態では、ケース１１が、円柱状であり、円環状の溝部１１０を有している例を挙げているが、これに限られるものではない。ケースは、有底円筒状であってもよい。本実施形態のケース１１と異なり、中心部に円柱状の突出部を有していなくてもよい。この場合においても同様に適用できる。

１・・・リアクトル（成形品）、１０・・・コイル（部品）、１１・・・ケース（成形型）、１２・・・鉄粉の混合された熱硬化性樹脂、１２０・・・熱硬化性樹脂（成形材）、１２１・・・鉄粉（固体粉末、磁性粉末）、１３０、１３１・・・攪拌羽根

Claims (8)

1. 固体粉末の混合された成形材によって環状の部品を成形して構成される成形品の製造方法において、
   成形型に前記成形材及び前記固体粉末を投入する投入工程と、
   前記成形型内に投入された前記成形材及び前記固体粉末を前記成形型内において攪拌して前記成形材中に前記固体粉末を分散させる攪拌工程と、
   前記成形型内において攪拌された前記成形材及び前記固体粉末に、前記成形型を振動させるとともに、前記部品を周方向に回転させながら軸方向に押込み埋設させる埋設工程と、
   を有することを特徴とする成形品の製造方法。
2. 固体粉末の混合された成形材によって環状の部品を成形して構成される成形品の製造方法において、
   成形型に前記成形材及び前記固体粉末を投入する投入工程と、
   前記成形型内に投入された前記成形材及び前記固体粉末を前記成形型内において攪拌して前記成形材中に前記固体粉末を分散させる攪拌工程と、
   前記成形型内において攪拌された前記成形材及び前記固体粉末に、前記部品を周方向に回転させずに軸方向に押込み、その後、前記部品を周方向に正転と逆転を繰返しながら軸方向に押込み埋設させる埋設工程と、
   を有することを特徴とする成形品の製造方法。
3. 前記埋設工程は、前記部品を回転させる際のトルクを調整しながら前記部品を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形品の製造方法。
4. 前記埋設工程は、前記部品を押込む際の圧力を調整しながら前記部品を押込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
5. 前記成形型は、前記部品を収納するケースであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
6. 前記部品は、コイルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
7. 前記固体粉末は、磁性粉末であることを特徴とする請求項６に記載の成形品の製造方法。
8. 前記成形品は、車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。

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