JP5968761B2

JP5968761B2 - 積層鉄心の樹脂封止方法

Info

Publication number: JP5968761B2
Application number: JP2012247385A
Authority: JP
Inventors: 浩敏間普; 康博森永
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: JP2014096932A

Description

本発明は、積層鉄心（回転子積層鉄心及び固定子積層鉄心を含む）本体の磁石挿入孔に永久磁石（未磁化のものを含む）を樹脂封止する方法に関する。

従来、上型又は下型に樹脂溜めポットを設け、樹脂溜めポット内の樹脂（熱硬化性樹脂）を加熱した後、プランジャで押し出し、鉄心片をかしめ積層して形成された積層鉄心本体（以下、単に鉄心本体と記載する場合もある）の磁石挿入孔に樹脂を注入して永久磁石を保持する工法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

この特許文献２の技術においては、図５に示すように、鉄心本体７０の各グループの２つの磁石挿入孔７１、７２が平面視して「ハ」字状となって形成されている。上型の下面には２つの磁石挿入孔７１、７２の中央の位置に、樹脂溜めポット７４から磁石挿入孔７１、７２に樹脂を案内するランナー７５、７６が左右対称に形成されている。この上型と下型で鉄心本体７０を挟持した後、樹脂溜めポット７４に樹脂を入れて溶解させ、樹脂溜めポット７４から樹脂を押し出して、ランナー７５、７６を介して磁石挿入孔７１、７２に樹脂を入れている。

更に、図６に示すように、一つのグループに３つの磁石挿入孔７８〜８０が形成された鉄心本体８１の場合、磁石挿入孔７８〜８０に樹脂を案内するランナー８２〜８４と貫通孔（ゲート孔）８５〜８７が形成されている。この場合、中央のランナー８３がその両側のランナー８２、８４より長くなっている（特許文献３参照）。

特許第３７８６９４６号公報特開２０１１−１２５１１６号公報特開２００８−２６３７２２号公報

しかしながら、特許文献３に記載のように、複数のランナーがあって、それぞれの長さが異なる場合には、樹脂の流動性にバラツキが発生し、ランナーが短い方の磁石挿入孔へ、積極的に樹脂が流れ込み、ランナーが長い方の磁石挿入孔に対しては消極的に樹脂が流れ込む現象が起こる。そのため、消極的に磁石挿入孔に樹脂注入が行われると、磁石挿入孔への樹脂注入が完了する前に、樹脂の硬化が始まり、未充填不良を起こしてしまうという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、長さの異なるランナーが存在しても、各磁石挿入孔に均等に樹脂を流すことができ、磁石挿入孔への樹脂の未充填不良の発生を防止できる積層鉄心の樹脂封止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樹脂封止方法は、複数の磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石が挿入された積層鉄心本体を、対向配置された樹脂注入用金型及び受け金型で挟持し、前記樹脂注入用金型に形成された一つの樹脂溜めポットから、前記樹脂注入用金型と前記積層鉄心本体の間に配置される中間プレートに設けられている別々のランナーを介して前記各磁石挿入孔にそれぞれ樹脂を供給して、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に樹脂封止する積層鉄心の樹脂封止方法において、
前記ランナーの一部に前記各ランナーを流れる前記樹脂を均等化する障害物が設けられている。

また、第２の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第１の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記別々のランナーの基側には、該別々のランナーが連通する共通ランナーが設けられている。

第３の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第１、第２の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーに形成された前記障害物は、前記樹脂注入用金型の方向に縮径する円錐形状又は円錐台形状に形成されている。

第４の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第１〜第３の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記障害物の高さは、前記ランナーの深さと同一となってその頂部が前記中間プレートの表面に一致している。

そして、第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、第１〜第４の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法において、前記別々のランナーは左右対称に３本あって、中央に配置されたランナーに前記障害物が設けられている。

第１〜第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法においては、ランナーの一部に各ランナーを流れる樹脂を均等化する障害物が設けられているので、一つの樹脂溜めポットから各ランナーを流れる樹脂の流動性（流速、粘度）を調整することが可能となり、各磁石挿入孔に対して均等に樹脂を流し、磁石挿入孔の樹脂の未充填不良の発生を防止できる。

特に、第２の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、別々のランナーの基側に、別々のランナーが連通する共通ランナーが設けられ、樹脂溜めポットから直接分岐させて各ランナーに樹脂を流すようにしないので、樹脂流れをより均等にしたランナーの設計が容易となる。更に、複数の（即ち、別々の）ランナーに流れる樹脂をプランジャの速度等を変えて容易に制御できる。

第３の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、ランナーに形成された障害物が、樹脂注入用金型の方向に縮径する円錐形状又は円錐台形状に形成されているので、樹脂の流れを直接塞き止めることがなく、障害物の高さを変更することによって樹脂の流量を簡単に制御できる。

第４の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、障害物の高さが、ランナーの深さと同一となってその頂部が中間プレートの表面に一致するようにしているので、樹脂が頂部に押されて樹脂の加熱を促進し、樹脂の溶解を早めることができる。

そして、第５の発明に係る積層鉄心の樹脂封止方法は、別々のランナーが左右対称に３本あって、中央に配置されたランナーに障害物が設けられているので、３本のランナーを流れる樹脂の速度及び流量を均等に制御することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法の詳細説明図である。図１における矢視Ａ−Ａ’の主要構成を示す部分断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法の詳細説明図である。図３における矢視Ｂ−Ｂ’の主要構成を示す部分断面図である。従来例に係る積層鉄心の樹脂封止方法の概略説明図である。従来例に係る積層鉄心の樹脂封止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。まず、図１、図２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法について説明する。
図１、図２に示すように、複数枚の鉄心片１１をかしめ積層して、３つの磁石挿入孔１２〜１４が一つのグループとなって、半径方向外側領域に複数組形成され、中央には軸孔１５を有する積層鉄心本体１６を形成する。

このように形成された積層鉄心本体１６を、樹脂注入用金型１７と受け金型１８との間に配置する。この実施の形態では、樹脂注入用金型１７を下型として、受け金型１８を上型として使用している。
樹脂注入用金型１７は、磁石挿入孔１２〜１４のグループ毎に樹脂溜めポット２０を有する。即ち、それぞれ一つの樹脂溜めポット２０から第１〜第３のランナー２１〜２３を介して３個の磁石挿入孔１２〜１４に同時に樹脂を供給している。この磁石挿入孔１２〜１４は、積層鉄心本体１６の軸心を通る中心線２５を基準として、かつ平面視して左右対称に形成されている。従って、第１〜第３のランナー２１〜２３も左右対称に形成されている。なお、磁石挿入孔１２〜１４には樹脂封止前に、それぞれ所定の永久磁石１９が挿入される（以下の実施の形態においても同じ）。

樹脂注入用金型１７と積層鉄心本体１６との間には中間プレートの一例であるカルプレート２６が配置され、カルプレート２６の底部（即ち、樹脂注入用金型１７側）に共通ランナー２７が設けられ、この共通ランナー２７に、カルプレート２６に設けられた第１〜第３のランナー２１〜２３の基端部が連結されている。共通ランナー２７及び第１〜第３のランナー２１〜２３は、それぞれ溝底（この実施の形態では天井面）２９〜３２と、溝底２９〜３２に連接される側壁３３〜３６とを有し、側壁３３〜３６は溝底２９〜３２に対して鈍角で接続され、この共通ランナー２７に、第１〜第３のランナー２１〜２３が下方に開くようになって連通している。また、溝底２９〜３２と側壁３３〜３６の連結部は断面アール状となって硬化した樹脂が容易に一方側（この実施の形態では下方）に剥離できる構造となっている。

そして、第１〜第３のランナー２１〜２３の半径方向外側には、注入孔３８〜４０がそれぞれ設けられ、第１〜第３のランナー２１〜２３を通過する樹脂は、注入孔３８〜４０から磁石挿入孔１２〜１４に充填されるようになっている。この注入孔３８〜４０は磁石挿入孔１２〜１４方向に縮幅するテーパー状となって、硬化した樹脂が注入孔３８〜４０から下方に容易に抜けるようになっている。

ここで、第１のランナー２１及び第３のランナー２３は中央に配置された第２のランナー２２より樹脂流路が短いので、第１、第３のランナー２１、２３の流路中央に外方向（即ち、樹脂注入用金型１７方向）に縮径する円錐台形状の障害物４１、４２が形成されている。この障害物４１、４２の高さは第１、第３のランナー２１、２３の溝深さより低くなって、障害物４１、４２の上部を樹脂が通過可能となっている。また、障害物４１、４２の高さを溝深さより低くすることで、第１、第３のランナー２１、２３に形成される硬化した樹脂の強度を上げることができ、カルプレート２６から樹脂を除去する際、樹脂の破損を防止できる。

この障害物４１、４２の形状は、大きさの異なる複数の障害物を作成し、各々について流量実験を行い、各磁石挿入孔１２、１４に均等に樹脂が流れる障害物を選択して決める。第１、第３のランナー２１、２３の長さｄ１と、第２のランナー２２の長さｄ２とを比較し、障害物を有しない場合の第１〜第３のランナー２１〜２３の断面積ｓ１と、第１、第３のランナー２１、２３の障害物４１、４２を有する部分の断面積ｓ２を比較し、長さ（ｄ１、ｄ２）と断面積（ｓ２、ｓ１）の関係が±３０％の精度で対応するのがよい。これを式で記載すると、０．７・ｓ１／ｓ２≦ｄ２／ｄ１≦１．３・ｓ１／ｓ２となる。

従って、この実施の形態では、樹脂溜めポット２０からプランジャ４３によって押し出された樹脂（熱硬化性樹脂）は、共通ランナー２７を経由して、第１〜第３のランナー２１〜２３に流れ込み、第１〜第３のランナー２１〜２３の先端部に形成された注入孔３８〜４０を介して磁石挿入孔１２〜１４に充填され、この場合の各ランナー２１〜２３の樹脂の流量は略均一となるように、障害物４１、４２の大きさを決める。

以上の実施の形態において、樹脂注入用金型１７は固定配置され、樹脂注入用金型１７に対向配置された受け金型１８は昇降手段によって昇降し、積層鉄心本体１６は樹脂封入時に、樹脂注入用金型１７及び受け金型１８によってカルプレート２６を介して押圧挟持可能となっている（以下に記載する樹脂注入用金型においても同様）。

続いて、図３、図４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の樹脂封止方法について説明する。
複数枚の鉄心片４４をかしめ積層して形成された積層鉄心本体４５には、３つの磁石挿入孔４６〜４８が一つのグループを形成し、このグループは半径方向外側領域に複数設けられ、一つのグループの磁石挿入孔４６〜４８に対して一つの樹脂溜めポット４９が、以下に説明する樹脂注入用金型６６に形成されている。なお、５０は軸孔を示す。

前述のように、この積層鉄心本体４５は、各磁石挿入孔４６〜４８の樹脂封止時に、中間プレートの一例であるカルプレート６５を介して樹脂注入用金型６６と受け金型６７によって押圧挟持される。
樹脂注入用金型６６に形成された樹脂溜めポット４９と、磁石挿入孔４６〜４８に連結する第１〜第３のランナー５１〜５３がカルプレート６５に設けられている。

この実施の形態においては、中央の磁石挿入孔４７が両側の磁石挿入孔４６、４８より内側にあるので、図３に示すように、中央部にある第２のランナー５２がその両側に左右対称に配置された第１、第３のランナー５１、５３より短くなっている。なお、第１〜第３のランナー５１〜５３は、それぞれ溝底５４〜５６とその周囲に鈍角傾斜で形成された側壁５７〜５９とを有し、第１〜第３のランナー５１〜５３の先部には注入方向に細くテーパー状となった注入孔６１〜６３が形成されている。

第２のランナー５２は第１、第３のランナー５１、５３に比較して短いので、樹脂の流れ抵抗が小さく、そのままでは優先的に第２のランナー５２に樹脂が流れ込む。カルプレート６５には樹脂溜めポット４９の直上に共通ランナー６４が設けられ、この共通ランナー６４に第１〜第３のランナー５１〜５３の基部が連結されている。この共通ランナー６４と、第１〜第３のランナー５１〜５３は同一平面の溝底６８、５４〜５６を有し、溝底６８と溝底５５の連結部分には、第１〜第３のランナー５１〜５３に流れる樹脂を均等化する円錐台状の障害物６９が設けられている。障害物６９を円錐台状とすることで、硬化した樹脂の除去が容易となる。

即ち、第１〜第３のランナー５１〜５３のうち樹脂流路が一番短い第２のランナー５２に対して障害物６９が設けられ、各注入孔６１〜６３から磁石挿入孔４６〜４８に流れる樹脂の均等化を図り、磁石挿入孔４６〜４８内に挿入された永久磁石１９を傾けることなく、樹脂の未充填が起こることなく樹脂封止する。

なお、障害物６９は第１〜第３のランナー５１〜５３の溝深さより小さく、樹脂に対して大きな障害とならないように、側面に角を有さない構造となっている。これにより、角部の摩耗が少なく長期間の使用が可能となる。
この実施の形態においては、障害物６９（４１、４２も同じ）は円錐台形状としたが、円錐形状とすることもでき、更に障害物６９の高さは第２のランナー５２の深さと同一として、障害物６９の頂部をカルプレート６５の表面に一致させるようにすることもできる。このように、深さを同一とすることで、樹脂の底面との接触面積が増えるので、樹脂の溶解速度を上げることができる。

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、前記実施の形態においては、樹脂注入用金型を下型として、受け金型を上型として使用したが、樹脂注入用金型を上型とし、受け金型を下型とすることもできる。
また、この実施の形態においては、一つのグループに３つの磁石挿入孔を有したが、一つのグループに非対称位置に形成された２つの磁石挿入孔を有する場合、一つのグループに４つ以上の磁石挿入孔を有する場合にも適用できる。

１１：鉄心片、１２〜１４：磁石挿入孔、１５：軸孔、１６：積層鉄心本体、１７：樹脂注入用金型、１８：受け金型、１９：永久磁石、２０：樹脂溜めポット、２１：第１のランナー、２２：第２のランナー、２３：第３のランナー、２５：中心線、２６：カルプレート、２７：共通ランナー、２９〜３２：溝底、３３〜３６：側壁、３８〜４０：注入孔、４１、４２：障害物、４３：プランジャ、４４：鉄心片、４５：積層鉄心本体、４６〜４８：磁石挿入孔、４９：樹脂溜めポット、５０：軸孔、５１：第１のランナー、５２：第２のランナー、５３：第３のランナー、５４〜５６：溝底、５７〜５９：側壁、６１〜６３：注入孔、６４：共通ランナー、６５：カルプレート、６６：樹脂注入用金型、６７：受け金型、６８：溝底、６９：障害物

Claims

複数の磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石が挿入された積層鉄心本体を、対向配置された樹脂注入用金型及び受け金型で挟持し、前記樹脂注入用金型に形成された一つの樹脂溜めポットから、前記樹脂注入用金型と前記積層鉄心本体の間に配置される中間プレートに設けられている別々のランナーを介して前記各磁石挿入孔にそれぞれ樹脂を供給して、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に樹脂封止する積層鉄心の樹脂封止方法において、
前記ランナーの一部に前記各ランナーを流れる前記樹脂を均等化する障害物が設けられていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
請求項１記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記別々のランナーの基側には、該別々のランナーが連通する共通ランナーが設けられていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
請求項１又は２記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記ランナーに形成された前記障害物は、前記樹脂注入用金型の方向に縮径する円錐形状又は円錐台形状に形成されていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記障害物の高さは、前記ランナーの深さと同一となってその頂部が前記中間プレートの表面に一致していることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層鉄心の樹脂封止方法において、前記別々のランナーは左右対称に３本あって、中央に配置されたランナーに前記障害物が設けられていることを特徴とする積層鉄心の樹脂封止方法。