JP5482288B2 - モータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、マグネット材をロータコアのマグネット孔へ挿入する際の衝撃によってマグネット材に割れや欠けが発生することを防止することができるモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法及び装置に関する。

近年、例えばモータの回転子を構成するロータコアにおいては、そのマグネット孔にマグネット材を挿入し、その後モールド樹脂をマグネット孔とマグネット材との間の隙間に充填してマグネット材を固定する方法が採用されている。この方法によれば、従来の接着剤を使用する方法に比べてロータコアの品質や生産性に優れている。

マグネット材は粉末状のフェライトを焼結して形成され、脆いという性質を有することから、衝撃を受けたときに弱いという欠点がある。このため、マグネット材をマグネット孔に挿入する場合、挿入の際に他部品に当るとその衝撃によってロータコアの一部に割れや欠けが生じるおそれがある。

そして、マグネット孔へのマグネット材の挿入方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が提案されている。すなわち、その方法は、ロータコアをテーブルとともにマグネット材がマグネット孔から滑り落ちない角度まで傾斜させる第１工程と、ロータコアを傾斜させた状態でマグネット材をマグネット孔に挿入する第２工程と、傾斜させたロータコア及びテーブルを水平に戻す第３工程とを有するものである。この方法によれば、マグネット材に与える衝撃を抑えてマグネット材の割れや欠けの発生を抑制することができる。

特開２００８−１１３５３０号公報

ところで、ロータコアは多数の薄い電磁鋼板が積層されて構成され、そのロータコアの軸線に対して平行にマグネット孔が穿設されている。従って、特許文献１に記載されている方法のようにロータコアを傾けると、ロータコアの自重で各電磁鋼板が位置ずれを生じてロータコアが崩れ、各鋼板のマグネット孔が位置ずれを起こす。

特許文献１に記載の方法では、ロータコアを支持するテーブルの傾斜角すなわちロータコアの傾斜角が水平に対して６０〜８５度という高い傾斜角であることから、マグネット孔へのマグネット材の挿入時にマグネット材が損傷を受けるおそれは依然として解消されていない。

そこで、本発明の目的とするところは、ロータコア等のモータコアの電磁鋼板の整列状態を維持することができるとともに、マグネット孔へのマグネット材の挿入時における衝撃によってマグネット材に割れや欠けが発生することを防止することができるモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法及び装置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に記載の発明のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法は、モータコアに形成された複数のマグネット孔にマグネット材を挿入するマグネット材の挿入方法において、モータコアの軸線が鉛直方向となるようにモータコアを設置し、マグネット孔に流体を吹き込んで、マグネット材に上方への圧力を付与しながらマグネット材をマグネット孔に挿入することを特徴とする。

請求項２に記載の発明のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法は、請求項１に係る発明において、前記マグネット孔にマグネット材が挿入されたとき、マグネット孔における流体圧力を加圧状態とし、その後前記流体圧力を次第に減圧しながらマグネット材の挿入を完了することを特徴とする。

請求項３に記載の発明のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置は、請求項１又は請求項２に記載のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法に用いられる装置であって、モータコアをその軸線が鉛直方向となるように設置する基台と、該基台上のモータコアに形成された複数のマグネット孔に連通する連通孔を有するテンプレートと、該テンプレートにはマグネット孔に流体を吹き込む流体供給部とを備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置は、請求項３に係る発明において、前記流体はエアであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置は、請求項３又は請求項４に係る発明において、前記連通孔のマグネット材挿入側端部には、開口側ほど拡幅するテーパ面が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明のマグネット材の挿入方法は、モータコアの軸線が鉛直方向となるようにモータコアを設置し、マグネット孔に流体を吹き込んでマグネット材に上方への圧力を付与しながらマグネット材をマグネット孔に挿入するものである。このため、マグネット材がマグネット孔に挿入完了されるまでモータコアの軸線が鉛直方向に維持されることから、モータコアの形状は崩れることがない。また、マグネット材がマグネット孔に挿入されるときには流体がマグネット孔に吹き込まれた状態で流体の圧力によってマグネット材が保持される。

従って、ロータコア等のモータコアの電磁鋼板の整列状態を維持することができるとともに、マグネット孔へのマグネット材の挿入時における衝撃によってマグネット材に割れや欠けが発生することを防止することができる。

本発明の実施形態におけるマグネット材をロータコアのマグネット孔に挿入したとき、エア供給路から吹き出されるエアの圧力で保持されながら挿入される状態を示す断面図（図３の１−１線における断面図）。 （ａ）はテンプレート内に設けられたエア供給路から吹き出されるエアの圧力でマグネット材が保持される状態を拡大して示す部分拡大断面図、（ｂ）はマグネット孔にエア供給路からエアが供給されながらマグネット材が挿入される状態を示すロータコアの部分平断面図。 ロータコアの複数のマグネット孔に複数のマグネット材を挿入した状態を示す平断面図。 ロータコアのマグネット孔にマグネット材を挿入する状態を示す斜視図。 マグネット材を自動挿入機でテンプレートの連通孔に挿入する状態を示す断面図。 図１の状態からマグネット材をさらに挿入したとき、エア供給路から供給されるエアによるマグネット孔内の圧力が減圧され、落下することなく挿入が完了した状態を示す断面図。

以下、本発明のマグネット材の挿入方法を具体化した実施形態を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
まず、マグネット材及びその挿入方法を実施するための装置について説明する。図１及び図４に示すように、水平な型の基台１１上には多数枚の磁性体（電磁鋼板）製のコア板１２が積層されて円筒状に形成されたロータコア１３が支持され、該ロータコア１３の軸線２６が鉛直方向となるように設定される。ロータコア１３の中心部には軸孔１４が貫設され、その軸孔１４には図示しない出力軸が嵌合されて固定されるようになっている。

ロータコア１３には、複数のマグネット孔１５が前記軸孔１４の延びる方向に貫通形成されている。マグネット孔１５は平面長円状に形成され、ハの字の連続となるように配置されたマグネット孔１５が周方向に一定間隔をおいて円環状に配列されている。

図２及び図３に示すように、各マグネット孔１５には永久磁石よりなる四角柱状のマグネット材１６が挿入されている。マグネット材１６としての例えばフェライト磁石は、酸化鉄にバリウムやストロンチウムを微量添加した原料を焼いて１μｍ程度の微粒子に粉砕したものを成形し、焼結したものが用いられる。従って、マグネット材１６は脆く、特に端縁や側縁が脆いという性質を有している。このようなマグネット材１６が埋設されたロータコア１３は、永久磁石埋設型の回転子となる。

図１に示すように、ロータコア１３上には前記マグネット孔１５に連通する複数の連通孔１７を有するテンプレート１８が設置される。図２に示すように、連通孔１７のマグネット材１６挿入側端部には、開口側ほど拡幅するテーパ面１９が形成され、連通孔１７へのマグネット材１６の挿入が容易に行われるように構成されている。テンプレート１８内には、その外端面から連通孔１７に向かって水平に延び、連通孔１７の近傍で直角に下方へ曲がり、マグネット孔１５に開口する流体供給部としてのエア供給路２０が設けられている。このエア供給路２０にはエア供給配管２１が接続され、該エア供給配管２１からエア供給路２０へ高圧エアが供給されるようになっている。

図１及び図２（ａ）、（ｂ）の矢印に示すように、エア供給路２０からマグネット孔１５に吹き込まれるエアは、マグネット材１６の両端部とマグネット孔１５の両端部との隙間２２のうち一方の隙間２２ａを通って下方へ流れ、マグネット材１６の下方の空間領域２３へ到り、さらに他方の隙間２２ｂを通って外部へ排気されるように構成されている。そして、エア供給路２０からマグネット孔１５の空間領域２３に向けて吹き込まれたエアによりマグネット孔１５内が加圧状態となり、マグネット材１６がその自重で落下しないように保持される。すなわち、マグネット孔１５内の前記空間領域２３は高圧エアによるクッション層となり、マグネット材１６をそのクッション層により支えながらマグネット孔１５内に挿入できるようにしている。そして、マグネット孔１５内に吹き込まれるエアの圧力が次第に低下されて、該空間領域２３における高圧エアの圧力が徐々に減圧されることにより、マグネット材１６が急激に落下することなく円滑に着座位置に向かって下降される。

図５に示すように、テンプレート１８の上方位置には、自動挿入機（ローダ）２４が配置され、複数のマグネット材１６を把持してテンプレート１８の各連通孔１７に挿入するように構成されている。マグネット材１６が連通孔１７に挿入されて支持された後には、自動挿入機２４はマグネット材１６を離して退避するようになっている。その後、テンプレート１８の上方位置に図示しないプッシャーが配置され、そのプッシャーにより各マグネット材１６が軽い力でマグネット孔１５に徐々に押し込まれるようになっている。

次に、上記装置を用いたマグネット材１６の挿入方法について説明する。
図５に示すように、まずテンプレート１８内に設けられたエア供給路２０からエアをマグネット孔１５に向けて吹き込む。次いで、自動挿入機２４によりマグネット材１６を把持し、マグネット材１６をテンプレート１８の連通孔１７の直上位置に到るまで移動させ、その位置でマグネット材１６を下降させて連通孔１７に挿入する。マグネット材１６の挿入時には、ロータコア１３の軸線２６が鉛直方向に設定され、ロータコア１３及びテンプレート１８は図示しない支持体で保持される。マグネット材１６が連通孔１７に挿入されると、マグネット孔１５内に吹き込まれたエアの圧力によりマグネット材１６が図１に示すように、ある程度マグネット孔１５内に挿入された直立状態で浮上されて保持される。このようにマグネット材１６が連通孔１７に挿入されて連通孔１７内で直立状態になると、自動挿入機２４はマグネット材１６を離してその位置から退避する。

続いて、テンプレート１８の上方位置にプッシャーを配置し、そのプッシャーの下端面がマグネット材１６の上端面に当たるようにして、その状態でプッシャーを下降させる。プッシャーの下降により、マグネット材１６は連通孔１７を通ってマグネット孔１５へと押し込まれる。

図１に示すように、このときマグネット材１６は、マグネット孔１５内の空間領域２３における高圧エアによる上方への反発力を受け、自重落下することなくプッシャーの下降に追従する。その後、マグネット材１６が基台１１の上面に達する直前あるいは達した後に、エア供給路２０からのエアの吹き出し量が徐々に抑えられ、マグネット孔１５内の空間領域２３におけるエアの圧力が減圧される。このため、図６に示すようにマグネット材１６の急な落下が防止されながらマグネット材１６の挿入を完了することができる。

その後、テンプレート１８はロータコア１３から離間され、樹脂成形用の上型に入れ替えられる。前記基台１１はそのまま樹脂成形用の下型となる。そして、マグネット材１６の外周面とマグネット孔１５の内周面との間の隙間２２に熱硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂が注入され、トランスファ成形法により例えば２００℃に加熱されて成形され、封止部２５が形成される。図３に示すように、この成形によって特にマグネット孔１５の両端とマグネット材１６の両端との隙間２２が封止部２５で満たされて封止される。

以上のように構成された実施形態により発揮される効果について以下にまとめて説明する。
(1) 本実施形態におけるマグネット材１６の挿入方法では、ロータコア１３の軸線２６が鉛直方向となるように設定され、エア供給路２０からエアをマグネット孔１５に噴射した後、連通孔１７にマグネット材１６を挿入し、マグネット材１６を空間領域２３の高圧エアで保持しながらマグネット孔１５に挿入する。その後、エア供給路２０からエアの供給を抑えて空間領域２３のエア圧力を減圧しながらマグネット材１６の挿入を完了するものである。このため、マグネット材１６がマグネット孔１５に挿入完了されるまでロータコア１３の軸線２６が鉛直方向に維持されることから、ロータコア１３の形状は崩れることがない。また、マグネット材１６が連通孔１７に挿入されるときにはマグネット孔１５内の高圧エアで保持され、マグネット材１６の急な落下が防止される。

従って、ロータコア１３のコア板１２の整列状態を維持することができるとともに、マグネット孔１５へのマグネット材１６の挿入時における衝撃によってマグネット材１６に割れや欠けが発生することを防止することができ、マグネット材１６の性能、延いてはロータコア１３の所期の性能を保持することができる。

(2) マグネット材１６の挿入方法に用いられる装置は、ロータコア１３をその軸線２６が鉛直方向となるように設置する基台１１と、複数のマグネット孔１５に連通する連通孔１７を有するテンプレート１８と、該テンプレート１８内に設けられマグネット孔１５にエアを吹き込むエア供給路２０とにより構成されている。このため、エア供給路２０からマグネット孔１５へ吹き込まれるエアによってマグネット材１６を保持することができ、マグネット材１６をマグネット孔１５へゆっくり挿入することができる。従って、マグネット孔１５へのマグネット材１６の挿入時における衝撃によってマグネット材１６に割れや欠けが発生することを防止することができる。

(3) 連通孔１７のマグネット材１６挿入側端部には、開口側ほど拡幅するテーパ面１９が形成されている。このため、マグネット材１６を自動挿入機２４で連通孔１７に挿入するときの停止位置精度の厳密度を緩和することができ、自動挿入機２４によるマグネット材１６の挿入速度を速くすることができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・ マグネット孔１５へのマグネット材１６の挿入方法において、プッシャーによりマグネット材１６をテンプレート１８の連通孔１７に挿入して支持した後にエア供給路２０からエアをマグネット孔１５に吹き込むように構成することもできる。

・ 流体供給部からマグネット孔１５に吹き込まれる流体として、窒素ガス等のガス、エチレングリコール等の高粘度の液体などを使用することもできる。
・ マグネット孔１５へのマグネット材１６の挿入は、マグネット材１６を１個ずつ又は２個以上の所定個数ずつ実施することもできる。

・ マグネット孔１５へのマグネット材１６の挿入においてプッシャーを用いず、マグネット材１６をマグネット孔１５内においてエア圧により浮上した状態に保持し、その状態でエア圧を徐々に低下させてマグネット材１６が基台１１上に緩慢に着座されるようにしてもよい。

・ 本発明は、前記実施形態のロータコア１３に限らず、モータコア部品としてマグネット材１６が挿入される部品に適宜応用可能である。

１１…基台、１３…ロータコア、１５…マグネット孔、１６…マグネット材、１７…連通孔、１８…テンプレート、１９…テーパ面、２０…流体供給部としてのエア供給路、２６…ロータコアの軸線。

Claims (5)

1. モータコアに形成された複数のマグネット孔にマグネット材を挿入するマグネット材の挿入方法において、
   モータコアの軸線が鉛直方向となるようにモータコアを設置し、マグネット孔に流体を吹き込んで、マグネット材に上方への圧力を付与しながらマグネット材をマグネット孔に挿入することを特徴とするモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法。
2. 前記マグネット孔にマグネット材が挿入されたとき、マグネット孔における流体圧力を加圧状態とし、その後前記流体圧力を次第に減圧しながらマグネット材の挿入を完了することを特徴とする請求項１に記載のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入方法に用いられる装置であって、
   モータコアをその軸線が鉛直方向となるように設置する基台と、該基台上のモータコアに形成された複数のマグネット孔に連通する連通孔を有するテンプレートと、該テンプレートにはマグネット孔に流体を吹き込む流体供給部とを備えることを特徴とするモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置。
4. 前記流体はエアであることを特徴とする請求項３に記載のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置。
5. 前記連通孔のマグネット材挿入側端部には、開口側ほど拡幅するテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のモータコアのマグネット孔へのマグネット材の挿入装置。

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