JP5951194B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の磁石挿入孔に永久磁石（未磁化のものも含む）を入れて、これを樹脂封止する積層鉄心の製造方法に関する。
積層鉄心の製造において、例えば、特許文献１に記載のように回転子鉄心本体（内部に永久磁石が封止されていない積層鉄心をいう）の複数の磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石を入れて樹脂封止する技術が知られている。ところが、特許文献１記載の技術では、積層鉄心への樹脂封止が完了した後、金型内の樹脂を除去するのに手間がかかり、量産には向かないという問題があった。
そこで、特許文献２に記載のように磁石挿入孔に永久磁石を入れた予熱済みの回転子鉄心本体を上型及び下型の間で挟持し、上型に上下に貫通して形成された樹脂溜めポットから融けた樹脂を押し出し、磁石挿入孔に充填する技術（通称、「マグネットモールド工法」）が開発された。これによって、最終的には不要なカル（樹脂残り）の除去も容易となり、生産効率が著しく向上した。
また、特許文献３には、回転子鉄心本体の上部にダミープレート（以下「カルプレート」という）を配置し、このカルプレートを通じて樹脂を充填し、磁石挿入孔に充填した樹脂が硬化した後、カルプレートを除去する技術が提案されている。これによって、積層鉄心の上部に残って硬化した樹脂の除去が更に容易となった。
特開２００２−３４１８７号公報 特開第４４１４４１７号公報 特開２００８−５４３７６号公報
しかしながら、多数の積層鉄心を連続的に製造しようとする場合、上型及び下型を有する金型装置を用いて回転子鉄心本体に樹脂を注入する時間より、回転子鉄心本体（永久磁石が挿入されていないものをいう）を予熱する工程に時間がかかるので、予熱された回転子鉄心本体を予め用意する必要があった。更に、カルプレートを設けて樹脂封止を行う場合、カルプレートを繰り返し使用するのが好ましい。この場合、カルプレートを完成後の積層鉄心から取り外し、カルプレートを清掃し、再度樹脂封止しようとする回転子鉄心本体に装着するのが好ましい。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、カルプレートを繰り返し使用し、かつ回転子鉄心本体の予熱と樹脂封止の時間の調和を図って、効率的に回転子鉄心本体への永久磁石の樹脂封止を行う積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片が積層され、永久磁石を挿入した又は挿入する複数の磁石挿入孔が形成された回転子鉄心本体を搬送して予熱装置に入れて予熱する第１工程と、前記予熱装置から取り出した前記回転子鉄心本体を、カルプレートの着脱を行うステーションに搬送し、該ステーションで前記回転子鉄心本体の表面に前記カルプレートを取付ける第２工程と、樹脂封止金型に前記カルプレートが取付けられた前記回転子鉄心本体を配置する第３工程と、前記樹脂封止金型で前記回転子鉄心本体を押圧し、前記樹脂封止金型に形成された複数の樹脂溜めポット内の樹脂を加熱して液状にする第４工程と、液状となった前記樹脂を前記樹溜めポットから押し出し、前記複数の磁石挿入孔に充填し、該樹脂を硬化させる第５工程と、前記樹脂封止金型から樹脂封止が完了した回転子積層鉄心を取り出し、前記カルプレートを除去する第６工程とを有し、しかも、前記カルプレートの取付けを行う前記第２工程と、前記回転子積層鉄心から前記カルプレートを取り外す前記第６工程は、前記樹脂封止金型外にある同一の前記ステーションで行われ、該第６工程で取り外した前記カルプレートを、予熱なしで前記第２工程の前記カルプレートとして使用する。
また、第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記第２工程で使用する前記カルプレートは、前記第６工程で前記回転子積層鉄心から取り外した前記カルプレートをクリーニングした後、前記第１工程で予熱が完了した前記回転子鉄心本体の表面に取付ける。
第１、第２の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記永久磁石は予熱が完了した後の前記回転子鉄心本体の磁石挿入孔に挿入する。
なお、第１、第２の発明に係る積層鉄心の製造方法において、装置が起動する最初の積層鉄心においては、前記カルプレートは、永久磁石が入った予熱前の前記回転子鉄心本体の表面に取付けられ、前記回転子鉄心本体と共に予熱することもできる。
本発明に係るカルプレートを使用した積層鉄心の製造方法（即ち、マグネットモールド工法）は以下の効果を奏する。
（１）本発明の積層鉄心の製造方法によって、積層鉄心の量産が可能となった。
（２）回転子鉄心本体へのカルプレートの取付け取り外しを１台の装置（即ち、１ステーション）で行うことができるので、製造設備の小スペース化が可能となった。
（３）樹脂封止が完了した回転子積層鉄心から取り外したカルプレートを直ちにクリーニングして、次の回転子鉄心本体の表面に取付けるため、少数のカルプレートを繰り返し使用でき、多数のカルプレートを用意する必要がない。
（４）カルプレートの回転子鉄心本体への取付けから、樹脂封止、カルプレートの取り外し、カルプレートのクリーニング、及び次の回転子鉄心本体へのカルプレートの取付けを連続的に行うので、カルプレートの自然放冷による温度下降が少なく、カルプレートを次の回転子鉄心本体に取付けた後回転子鉄心本体の温度に短時間で昇温できる。これによって、カルプレートの予熱が不要となる。
本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 （Ａ）は同積層鉄心の製造方法で樹脂封止された積層鉄心の平面図、（Ｂ）は同正面図である。 同積層鉄心の製造方法を適用した製造装置の概略平面図である。 同積層鉄心の製造方法の説明図である。
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用する回転子積層鉄心１０は、中央に軸孔１１が形成された回転子鉄心本体１２の半径方向外側領域に複数の磁石挿入孔１３が形成され、各磁石挿入孔１３にはそれぞれ永久磁石１４が挿入され、樹脂（熱硬化性樹脂）１５によって樹脂封止されている。軸孔１１には内側に突出するキー（凸条）１７が設けられ、回転子鉄心本体１２に形成された磁石挿入孔１３の位置（即ち、角度）を特定できるようになっている。
この積層鉄心の製造方法は、図２、図３に示すように、複数の鉄心片１８がかしめ積層され、永久磁石１４を挿入した複数の磁石挿入孔１３が形成された回転子鉄心本体１２を予熱装置２０に入れて予熱する第１工程と、予熱装置２０から取り出した回転子鉄心本体１２の表面にカルプレート２１を取付ける第２工程と、上型及び下型を備える樹脂封止金型１９にカルプレート２１が取付けられた回転子鉄心本体１２を配置する第３工程と、樹脂封止金型１９で回転子鉄心本体１２を押圧し、樹脂封止金型１９の上型に形成された複数の樹脂溜めポット２９内の樹脂１５を加熱して液状にする第４工程と、液状となった樹脂１５を樹溜めポット２９から押し出し、複数の磁石挿入孔１３に充填し、樹脂を硬化させる第５工程と、樹脂封止金型１９から回転子積層鉄心１０を取り出す第６工程を有している。
そして、カルプレート２１の取付けを行う第２工程と、樹脂封止された回転子積層鉄心１０からカルプレート２１を取り外す第６工程は同一のステーション２２で行われ、第６工程で取り外したカルプレート２１を、第２工程のカルプレート２１として使用している。なお、各回転子鉄心本体１２は台板２３とシャフト２４を有する搬送治具２５に搭載されて移動する。以下、これらについて詳細に説明する。なお、回転子鉄心本体１２の磁石挿入孔１３に永久磁石１４を樹脂封止することについては、特許文献３に記載され公知であるので、詳しい説明を省略する。
図示しないプレス装置で、所定形状の鉄心片１８を打ち抜き形成し、ダイ内でかしめ積層して回転子鉄心本体１２とする。この回転子鉄心本体１２の磁石挿入孔１３には永久磁石（無励磁又は弱励磁状態にある）１４が挿入される。そして、図３に示すように、回転子鉄心本体１２は搬送治具２５に載せられ、コンベア（搬送手段）２７で搬送されて、予熱装置２０に搬入される。予熱装置２０内では加熱された気体又はヒータによって約１６０〜１８０℃程度に加熱される。なお、回転子鉄心本体１２の予熱は時間がかかるので、複数の予熱装置２０を有し、回転子鉄心本体１２を順次予熱している。
予熱された回転子鉄心本体１２は、カルプレート２１の着脱を行うステーション２２に搬送される。ここでは、回転子鉄心本体１２の上にカルプレート２１が装着される。このカルプレート２１の中央には、回転子鉄心本体１２の軸孔１１と同様の貫通孔２８が形成されている。搬送治具２５のシャフト２４には、回転子鉄心本体１２の軸孔１１に形成されているキー１７に符合するキー溝を有しているので、このキー溝にカルプレート２１の貫通孔２８に形成されているキー１７ａを合わせることによって、上型に形成された樹脂溜めポット２９、カルプレート２１に形成された樹脂流路３０、樹脂注入孔３１及び回転子鉄心本体１２の磁石挿入孔１３の位置を符合できる。なお、この実施の形態では、樹脂流路３０はカルプレート２１に設けたが、上型に設けてもよく、また樹脂流路３０を形成せずに、樹脂溜めポット２９から樹脂注入孔３１に直接樹脂１５を注入してもよい。
なお、カルプレート２１の大きさは回転子鉄心本体１２の外径より大きくなって、周縁が回転子鉄心本体１２の外側に飛び出し、図示しないＵ字型の昇降アーム又は把持手段によって、このカルプレート２１を容易に回転子鉄心本体１２の上に装着又は離脱ができるようになっている。また、この実施の形態において、カルプレート２１は平面視して矩形であったが、円形とすることもできる。
ステーション２２で、カルプレート２１が装着された回転子鉄心本体１２は、図１に示すように、樹脂封止金型１９内に搬入され、上型及び下型に挟まれて磁石挿入孔１３への樹脂封止が行われる。なお、樹脂封止金型１９の下型には、搬送治具２５の台板２３に符合する位置決めピンを有し、回転子鉄心本体１２と樹脂封止金型１９との位置決めを行っている。樹脂封止金型１９で樹脂封止が完了した回転子積層鉄心１０は、再度コンベア２７によってステーション２２に戻され、Ｕ字型の昇降アーム又は把持手段によってカルプレート２１が回転子積層鉄心１０から外される。
このカルプレート２１には、上型の樹脂溜めポット２９、樹脂流路３０及び樹脂注入孔３１内で固まった樹脂（カル）が付着している（図１の矢視ａで示す）ので、カルプレート２１に形成される樹脂注入孔３１にロッドを差し込んで付着している樹脂を除去する（図１の矢視ｂ参照）。次に、カルプレート２１の表面（必要な場合は底面も合わせて）ブラシ３４で清掃を行う（図１の矢視ｃ参照）。そして、これらの作業によってクリーニングしたカルプレート２１は、再度、予熱されて次に樹脂封止処理を行う回転子鉄心本体１２に装着される（図１の矢視ｄ参照）。カルプレート２１が除去された回転子積層鉄心１０は冷却工程に搬送される（図１の矢視ｅ参照）。
即ち、この実施の形態においては、図３、図４に示すように、予熱装置２０で所定温度に予熱された回転子鉄心本体１２がステーション２２でカルプレート２１を装着され、樹脂封止金型１９で、磁石挿入孔１３に永久磁石１４が樹脂封止される。そして、再度ステーション２２に搬送されてカルプレート２１が外され、カルプレート２１はその位置でカルの除去とクリーニングが行われ、次に樹脂封止される予熱が完了した回転子鉄心本体１２に取付けられる。
これによって、カルプレート２１は繰り返し使用されるので、少数のカルプレート２１で済み、更に繰り返し使用されるので、温度降下が少ないという利点を有する。また、本実施の形態においては、搬送治具２５を用いて、全ての処理を行っているので、回転子鉄心本体１２及び回転子積層鉄心１０の搬送及び位置決めが容易となる。
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、一つの樹脂溜めポットから複数（例えば、２つ）の磁石挿入孔に同時に樹脂を充填する場合であっても適用される。
また、前記実施の形態においては、各鉄心片１８が円板状となっているが、帯状の鉄心片を折り曲げて形成した巻鉄心であっても本発明は適用される。
なお、永久磁石を挿入する前に、回転子鉄心本体を予熱し、その後、予熱した（又は予熱していない）永久磁石を入れることもできる。
１０：回転子積層鉄心、１１：軸孔、１２：回転子鉄心本体、１３：磁石挿入孔、１４：永久磁石、１５：樹脂、１７、１７ａ：キー、１８：鉄心片、１９：樹脂封止金型、２０：予熱装置、２１：カルプレート、２２：ステーション、２３：台板、２４：シャフト、２５：搬送治具、２７：コンベア、２８：貫通孔、２９：樹脂溜めポット、３０：樹脂流路、３１：樹脂注入孔、３４：ブラシ

Claims (2)

  1. 複数の鉄心片が積層され、永久磁石を挿入した又は挿入する複数の磁石挿入孔が形成された回転子鉄心本体を搬送して予熱装置に入れて予熱する第１工程と、前記予熱装置から取り出した前記回転子鉄心本体を、カルプレートの着脱を行うステーションに搬送し、該ステーションで前記回転子鉄心本体の表面に前記カルプレートを取付ける第２工程と、樹脂封止金型に前記カルプレートが取付けられた前記回転子鉄心本体を配置する第３工程と、前記樹脂封止金型で前記回転子鉄心本体を押圧し、前記樹脂封止金型に形成された複数の樹脂溜めポット内の樹脂を加熱して液状にする第４工程と、液状となった前記樹脂を前記樹溜めポットから押し出し、前記複数の磁石挿入孔に充填し、該樹脂を硬化させる第５工程と、前記樹脂封止金型から樹脂封止が完了した回転子積層鉄心を取り出し、前記カルプレートを除去する第６工程とを有し、しかも、前記カルプレートの取付けを行う前記第２工程と、前記回転子積層鉄心から前記カルプレートを取り外す前記第６工程は、前記樹脂封止金型外にある同一の前記ステーションで行われ、該第６工程で取り外した前記カルプレートを、予熱なしで前記第２工程の前記カルプレートとして使用することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
  2. 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記第２工程で使用する前記カルプレートは、前記第６工程で前記回転子積層鉄心から取り外した前記カルプレートをクリーニングした後、前記第１工程で予熱が完了した前記回転子鉄心本体の表面に取付けることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
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