JP5996960B2 - 積層鉄心の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータに使用され、軸方向に貫通して形成された複数の磁石挿入孔にそれぞれ磁石片を樹脂封止した積層鉄心の製造装置に関する。

従来、特許文献１に記載のように、回転子積層鉄心の積層鉄心本体に複数の磁石挿入孔を設け、各磁石挿入孔に磁石片を入れて固定するマグネットモールド工法Ａが知られている。この工法は、図８に示すように、回転子積層鉄心７０の半径方向外側領域に設けられた複数の磁石挿入孔７１に磁石片７２を入れて、一定温度に加熱し、磁石挿入孔７１に上型７３（又は下型７４）からモールド樹脂７５を注入し、このモールド樹脂７５を硬化させることで、磁石片７２を積層鉄心本体７６に固定させている。なお、７７は搬送治具、７８は上固定プレート、７９は下固定プレート、８０はガイドポスト、８１はプランジャである。

ところが、特許文献１に記載の方法では、回転子積層鉄心の表面の樹脂流路部分とゲート部分にモールド樹脂７５が残留する。このため、モールド樹脂の充填の後に、表面に残留した樹脂を除去する工程が必要となる。そこで、特許文献２に記載のようなダミー板を用いたマグネットモールド工法Ｂが提案されている。

このマグネットモールド工法Ｂは、図９に示すように、積層鉄心本体７６の表面側に金属製のダミー板８２を配置し、このダミー板８２に形成した樹脂注入口であるゲート８３からモールド樹脂７５を注入している。これによって、注入したモールド樹脂７５は積層鉄心本体７６の表面側ではなく、ダミー板８２の表面に固着して残るため、積層鉄心本体７６からダミー板８２を取り外すことで、残留したモールド樹脂も同時に除去している。なお、８４は上型７３に形成された樹脂流路である。

特許第３７８６９４６号公報 特許第４４１４４１７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載するマグネットモールド工法においては、積層鉄心本体の磁石挿入孔の位置や数が変わる毎に、樹脂溜め部のあるモールド金型（上型又は下型）の形状、及びダミー板を、対象となる積層鉄心本体に合わせて変更する必要がある。従って、回転子積層鉄心の種類に合わせて、モールド金型を用意すると、製造コストの増大を招くばかりでなく、生産ラインにおいて、回転子積層鉄心の種類を変える毎に、モールド金型の交換も行わなければならず、モールド金型交換後の調整まで含めると、生産再開まで数十分から数時間を要するため、生産時間の短縮を妨げる要因となっていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、異なる回転子積層鉄心に対してもモールド金型の変更を行うことなく、従って、他の種類のモールド金型を用意する必要がなく、生産ラインのリードタイムを短くすることが可能な積層鉄心の製造装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う積層鉄心の製造装置は、モールド金型と保持金型の間に、複数の磁石挿入孔にそれぞれ磁石片が挿入された積層鉄心本体を入れて、前記モールド金型の、前記磁石挿入孔の半径方向内側の対応する位置に設けられた樹脂溜め部から上下動するプランジャによって前記磁石挿入孔にモールド樹脂を充填して、前記磁石片を前記磁石挿入孔に固定する積層鉄心の製造装置において、
前記モールド金型と前記積層鉄心本体との間に、前記樹脂溜め部から前記磁石挿入孔に向かう前記モールド金型側に開く有底の溝を用いて形成される樹脂流路を有し、該樹脂流路の上流側は前記樹脂溜め部に連通し、下流側には前記磁石挿入孔に通ずるゲートを備えた平板からなるガイド部材を配置した。
ここで、積層鉄心本体が垂直方向に立設されている場合、モールド金型は積層鉄心本体の上又は下に配置し、これに対応してガイド部材を積層鉄心本体の上又は下に配置することになる。

本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材は１枚の平板（例えば、ステンレス板、鋼板等の金属板）からなって、前記ゲートは前記樹脂流路の端部に設けられた貫通孔であるのが好ましい。

また、本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材は少なくとも２枚の平板（例えば、ステンレス板、鋼板等の金属板）からなって、前記樹脂流路は、前記モールド金型に接する平板に表裏貫通して形成され、前記ゲートは前記積層鉄心本体に接する平板に形成され、前記樹脂流路の下流側に接続される貫通孔であるのが好ましい。

本発明の積層鉄心の製造装置において、前記ゲートは、平面視して前記磁石挿入孔より小さくなって、しかも前記磁石挿入孔に半径方向内側からラップしているのが好ましい。ここで、平面視するとは積層鉄心本体を軸方向に見ることをいう。これによって、磁石挿入孔とゲートの境界部分に位置する樹脂が折れ易くなり、不要の樹脂の除去が容易となる。

本発明の積層鉄心の製造装置において、前記モールド金型には複数の前記樹脂溜め部があって、前記積層鉄心本体に形成されたグループ分けされた複数の磁石挿入孔群（１又は複数の磁石挿入孔を有する）に前記モールド樹脂を供給しているのが好ましい。
また、本発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材の直径は前記積層鉄心本体の直径より大きいのが好ましい。これによって、樹脂封止後のガイド部材の取外しが容易となる。

本発明に係る積層鉄心の製造装置においては、以下のような効果を有する
（１）稼働中の製造ラインにおいて、途中からモールドする製品（即ち、積層鉄心）種が変更になっても、モールド金型を交換せず、製品に合わせたガイド部材をセットするだけでモールドが可能となるので、製造ラインを停止することなく、連続して生産を行うことができる。
（２）即ち、特定の製品種においては、製品種の変更に伴いガイド部材の交換のみで済む場合があり、リードタイムの短縮が可能となる。
（３）製品種毎にモールド金型を製作する必要がないので、金型コスト及び製品コストの大幅減となる。

特に、ガイド部材に少なくとも２枚の平板を使用することによって、製品表面への樹脂残り付着を防止できると共に、少なくとも２枚の平板を分離させることで、樹脂残りを極めて容易に除去できる。

本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の説明図である。 同装置に使用する搬送治具の平面図である。 （Ａ）は同装置に使用するガイド部材の平面図、（Ｂ）は同装置によって製造された積層鉄心の平面図である。 （Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置に用いるガイド部材の平面図、（Ｂ）は同装置によって製造された積層鉄心の平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同装置に使用するガイド部材の説明図あり、（Ｃ）は同装置によって製造された積層鉄心の平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置に使用するガイド部材の平面図で、（Ｃ）は同装置によって製造された積層鉄心の平面図てある。 従来例に係る積層鉄心の製造方法を示す説明図である。 従来例に係る積層鉄心の製造方法を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置は、モールド金型の一例である上型１０と、保持金型の一例である下型１１との間に、上下に貫通する対となる磁石挿入孔１２、１３（図３（Ｂ）参照）を半径方向外側領域に複数組有する積層鉄心本体１４を、各磁石挿入孔１２、１３に磁石片（未励磁の永久磁石）１５を入れた状態で配置し、上型１０に設けられた樹脂溜め部の一例である樹脂溜めポット１６からガイド部材１８を介してモールド樹脂１９を磁石挿入孔１２、１３に充填しようとするものである。なお、磁石片１５の高さは積層鉄心本体１４の高さと同一であるか僅少の範囲（０．１〜２ｍｍ）で小さい。

積層鉄心本体１４は、複数の対となる磁石挿入孔１２、１３（１つの磁石挿入孔群を形成する）を複数対（この実施の形態では８）備え、平面視して山形状になった磁石挿入孔１２、１３の半径方向内側には、重量軽減用の貫通孔２１がそれぞれ形成されている。積層鉄心本体１４の中央には軸孔２２が設けられ、軸孔２２の内側には対向する平面視して四角形状の突出部２３、２４（図３参照）が形成されている。この積層鉄心本体１４は磁性板材（例えば、硅素鋼板）をプレス加工した同一形状の鉄心片２５をかしめ積層して形成されている。

上型１０は図３（Ａ）に示すように、平面視して谷状に形成される対となる磁石挿入孔１３、１２の半径方向内側に対応する位置に、断面円形の樹脂溜めポット１６を有している。各樹脂溜めポット１６は図示しないシリンダーによって上下動するプランジャ２７によって内部に溜まった液状のモールド樹脂（熱硬化性樹脂）１９を積層鉄心本体１４側に向けて押し出す構造となっている。

ガイド部材１８は、厚みが例えば０．２〜３ｍｍの範囲にある１枚の平板（例えば、ステンレス板、鋼板）からなって、樹脂溜めポット１６に上流端が連通し、下流端が磁石挿入孔１２、１３（点線部分）の半径方向内側に形成された貫通孔からなるゲート３０に繋がる有底の上型１０側に開く溝からなる樹脂流路３１が形成されている。この樹脂流路３１の深さはガイド部材１８の厚みの３０〜７０％の範囲となって、樹脂流路３１の下流端に形成されているゲート３０は矩形孔からなって、下方の磁石挿入孔１２、１３の半径方向内側中央に位置している。なお、ゲート３０は矩形孔に限らず、丸孔、三角孔等他の形状を採用することができる。

ゲート３０の長辺長さは、磁石挿入孔１２、１３の長辺長さの０．３〜０．７倍となって、短辺幅も磁石挿入孔１２、１３の短辺幅の０．３〜０．７倍となっている。
ガイド部材１８はその直径が積層鉄心本体１４の直径より１〜１０％の範囲で大きくなって、内部に積層鉄心本体１４の軸孔２２と同一直径の軸孔３２が設けられている。この軸孔３２の内側には、軸孔２２の内側に設けられている突出部２３、２４と同一の突出部３３、３４が設けられている。

この実施の形態においては、積層鉄心本体１４は搬送治具３６に載置された状態で、下型１１及び上型１０の間に位置決めして挟持されている。
搬送治具３６は、図２に示すように、載置台３７とその中央に配置されたガイド軸３８とを有し、ガイド軸３８は積層鉄心本体１４の高さより長くなって、上端は面取り３９が形成されている。なお、上型１０にはこのガイド軸３８が嵌入する穴４０が設けられている。ガイド軸３８の径方向両側には、突出部２３、２４、３３、３４が密着嵌入するキー溝４１、４２が設けられている。なお、積層鉄心の軸孔外周にキー溝を形成し、ガイド軸にキー溝が嵌入する突出部を設けてもよい。

以上の構成となった樹脂封止装置を用いた積層鉄心の製造方法について説明する。
予熱されて搬送治具３６に搭載された積層鉄心本体１４の上にガイド部材１８を重ねて、上型１０及び下型１１の間に配置する。上型１０を降ろして、積層鉄心本体１４及びガイド部材１８は搬送治具３６のガイド軸３８が上型１０の穴４０に嵌入することによって位置決めされる。

この状態で、プランジャ２７を図示しないシリンダで押し下げて、樹脂溜めポット１６内の溶融したモールド樹脂１９を下方に押し出し、樹脂流路３１からゲート３０を介して各磁石挿入孔１２、１３にモールド樹脂１９を充填する。ゲート３０は磁石挿入孔１２、１３の半径方向内側からラップして設けられているので、磁石片１５は磁石挿入孔１２、１３の半径方向外側に押される。

モールド樹脂１９は熱硬化性樹脂からなっているので、予熱された積層鉄心本体１４によって加温して硬化する。
この後、上型１０を上昇させて、ガイド部材１８を積層鉄心本体１４の上から外すと、固まったモールド樹脂１９もゲート３０部分又はその近傍で破断する。この作業は下型１１の上で行ってもよいし、搬送治具３６を別位置に移動させて行ってもよい。

次に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置について、第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置と異なる点について説明する。上型１０、下型１１、搬送治具３６については第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置と同じものを使用する。積層鉄心本体４４には、磁石挿入孔１２、１３の他に更に磁石挿入孔４５が設けられて、磁石挿入孔群を８個形成している。従って、この積層鉄心本体４４の上に載るガイド部材４７にも、磁石挿入孔４５に対応する樹脂流路４８及びゲート４９を有する。

第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の操作手順は、第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置と同一であるので、詳しい説明を省略する。
これらの実施の形態においては、２又は３の磁石挿入孔に対して一つの樹脂溜めポットから樹脂を充填しているが、一つの樹脂溜めポットから一つの磁石挿入孔、又は４以上の磁石挿入孔に樹脂を充填する場合も本発明は適用される。

続いて、図５、図６を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置について説明する。なお、上型及び下型については第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置と同一であるので、詳しい説明を省略する。また、積層鉄心本体の搬送治具は、以下の実施の形態では省略しているが、第１の実施の形態のように用いるのが好ましい。また、以上の実施の形態と同一の構成要素については同一の番号を付して重複した説明を省略する（第４の実施の形態においても同じ）。

図５、図６に示すように、上型１０、下型１１の間に、ガイド部材５１を載せた積層鉄心本体１４を配置する。積層鉄心本体１４には前述のように、磁石挿入孔１２、１３が設けられている。この実施の形態においては、ガイド部材５１が、それぞれ例えば厚み０．２〜２ｍｍの２枚のステンレス製の円形平板５２、５３からなって、樹脂溜めポット１６に接する平板５２に、樹脂溜めポット１６から下流側のゲート５４への樹脂流路５５が形成され、積層鉄心本体１４に接する平板５３には積層鉄心本体１４に形成された磁石挿入孔１２、１３に樹脂を流し込む前記したゲート５４が形成されている。

樹脂流路５５は平板５２を上下貫通して形成され、ゲート５４は平板５３に上下貫通して（貫通孔として）形成されている。ゲート５４は、平面視して磁石挿入孔１２、１３の半径方向内側中央に位置している。樹脂流路５５の上流側は、樹脂溜めポット１６に連通され、下流側はゲート５４に連通している。
これによって、２枚の平板５２、５３は一体となって、第１の実施の形態における樹脂流路３１及びゲート３０が設けられたガイド部材１８と同一の働きをする。なお、平板５２、５３の直径は積層鉄心本体１４の直径より大きく、除去が容易となっている。

このガイド部材５１の使用方法は第１の実施の形態と同様である。また、ガイド部材５１の除去にあっては、２枚の平板５２、５３を同時に外すことになり、更に平板５２、５３を分離することによって、樹脂流路５５に溜まったモールド樹脂を容易に除去できる。
なお、図５には記載していない搬送治具３６を使用するのが好ましいが、ガイド部材５１と積層鉄心本体１４の位置決めができる位置決め手段（例えば、凹部と凸部）を設ける場合には、搬送治具を省略できる。また、図６において、５７、５８は突出部を、５９、６０は軸孔を示す。

次に、図７を参照して本発明の第４の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置について説明する。この実施の形態は、第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置に用いた積層鉄心本体４４を使用している。この第４の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置においては、ガイド部材６２を構成する２枚の平板６３、６４を用い、平板６３に上型に形成された樹脂溜めポットから下流側のゲート５４、６５に繋がる樹脂流路５５、６６を形成している。そして、平板６４には前記したゲート５４、６５を備え、このゲート５４、６５は積層鉄心本体４４の磁石挿入孔１２、１３、４５の半径方向内側中央に符合している。

従って、磁石挿入孔１２、１３、４５内に所定の磁石片１５を入れた積層鉄心本体４４の上に位置決めしてガイド部材６２を載せて、上型と下型で挟持し、樹脂溜めポットからモールド樹脂を、樹脂流路５５、６６、ゲート５４、６５を介して磁石挿入孔１２、１３、４５に充填する。これによって、磁石片１５が磁石挿入孔１２、１３、４５に固定される。ガイド部材６２を除去することによって、積層鉄心本体４４の上にモールド樹脂が残ることなく除去される。

以上のように、ガイド部材１８、４７、５１、６２を積層鉄心本体の形状に応じて製作することによって、モールド金型の形状は変更しないで済むので金型の製造コストを下げることができる。
また、積層鉄心本体の形状に応じてガイド部材１８、４７、５１、６２を交換すればよいので、積層鉄心本体が変わった場合も簡単に装置替えができる。
更に、ガイド部材が２枚以上の平板からなる場合は、積層鉄心本体の形状に合わせて、これらの一つのみを変更して対応できる場合もある。

前記実施の形態においては、上型に樹脂溜めポットを設けたが、下型に樹脂溜めポットを設け、各磁石挿入孔に下からモールド樹脂を充填することもできる。
更に、前記実施の形態においては、具体的寸法を示して説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲で数値変更をしてもよい。
また、第１〜第４の実施の形態を用いて本発明に係る積層鉄心の製造装置を説明したが、第１〜第４の実施の形態を組み合わせて本発明を構成することもできる。

１０：上型、１１：下型、１２、１３：磁石挿入孔、１４：積層鉄心本体、１５：磁石片、１６：樹脂溜めポット、１８：ガイド部材、１９：モールド樹脂、２１：貫通孔、２２：軸孔、２３、２４：突出部、２５：鉄心片、２７：プランジャ、３０：ゲート、３１：樹脂流路、３２：軸孔、３３、３４：突出部、３６：搬送治具、３７：載置台、３８：ガイド軸、３９：面取り、４０：穴、４１、４２：キー溝、４４：積層鉄心本体、４５：磁石挿入孔、４７：ガイド部材、４８：樹脂流路、４９：ゲート、５１：ガイド部材、５２、５３：平板、５４：ゲート、５５：樹脂流路、５７：突出部、５８：突出部、５９：軸孔、６０：軸孔、６２：ガイド部材、６３、６４：平板、６５：ゲート、６６：樹脂流路

Claims (5)

1. モールド金型と保持金型の間に、複数の磁石挿入孔にそれぞれ磁石片が挿入された積層鉄心本体を入れて、前記モールド金型の、前記磁石挿入孔の半径方向内側の対応する位置に設けられた樹脂溜め部から上下動するプランジャによって前記磁石挿入孔にモールド樹脂を充填して、前記磁石片を前記磁石挿入孔に固定する積層鉄心の製造装置において、
   前記モールド金型と前記積層鉄心本体との間に、前記樹脂溜め部から前記磁石挿入孔に向かう前記モールド金型側に開く有底の溝を用いて形成される樹脂流路を有し、該樹脂流路の上流側は前記樹脂溜め部に連通し、下流側には前記磁石挿入孔に通ずるゲートを備えた平板からなるガイド部材を配置したことを特徴とする積層鉄心の製造装置。
2. 請求項１記載の積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材は１枚の平板からなって、前記ゲートは前記樹脂流路の端部に設けられた貫通孔であることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
3. 請求項１記載の積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材は２枚の平板からなって、前記樹脂流路は、前記モールド金型に接する平板に表裏貫通して形成され、前記ゲートは前記積層鉄心本体に接する平板に形成され、前記樹脂流路の下流側に接続される貫通孔であることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載の積層鉄心の製造装置において、前記ゲートは、平面視して前記磁石挿入孔より小さくなって、しかも前記磁石挿入孔に半径方向内側からラップすることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の積層鉄心の製造装置において、前記ガイド部材の直径は前記積層鉄心本体の直径より大きいことを特徴とする積層鉄心の製造装置。

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