JP6028469B2 - モールド金型及びモータコアの樹脂モールド方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば磁石を内蔵したモータコアを樹脂モールドするモールド金型及びモータコアの樹脂モールド方法に関する。

ロータの内部に磁石を備え、ステータで発生する回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用によりロータを回転させる埋込磁石型モータが知られている。この埋込磁石型モータのロータは、シャフトと、シャフトに軸支されるロータコアと、ロータコアに固定される磁石とを有する。ロータコアは、軸方向に鋼板を積層して構成される積層コアが用いられ、この積層コアには、磁石を収納する磁石収納孔が形成されている。

ロータコアは、磁石収納孔より径方向の内側に中空孔を有し、ロータコアの軸方向における一方の端部の鋼板には、磁石収納孔と磁石の隙間に前記樹脂を注入する樹脂モールド装置のカル部の底面となるカル座が形成されている。このカル座は、ロータコアに磁石を樹脂モールドして固定する場合、カル部が貫通孔にかかってしまい、樹脂がカル部から貫通孔に漏れ出してしまうのを防いでいる。（特許文献１）。

特開２００９−１００６３４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示すトランスファ成形による樹脂モールド装置は、モータコアの磁石収納孔に挿入された磁石を位置決めする構造を有しない。このため、磁石と磁石収納孔の内壁面とのクリアランスがばらついた状態で樹脂モールドされるおそれがあった。この結果、複数の磁束作用面から生じる磁力線の磁束バランスが乱れからモータ特性が低下するおそれがある。
また、ロータコアには、磁石収納孔と磁石の隙間に樹脂を注入する際にカル底面となるカル座が形成されているため、コアの製造段階から、積層コアの端部に相当する鋼板だけカル座を設ける加工が必要となり、コアの製造コストが嵩むうえに、樹脂モールド金型へのセットにも方向性が生じるため、製造上も取り扱い難くなる。

本発明の目的は上記従来技術の課題を解決し、モータコアの貫通孔に挿入された磁石が高精度に位置決めした状態モールドすることが可能なモールド金型及びこれを用いてモータ特性を向上させることが可能なモータコアの樹脂モールド方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
相対的に接離動可能な一方の金型と他方の金型間に、モータコアの貫通孔に磁石が挿入された当該モータコアと中間型とが挟み込まれて前記磁石が貫通孔内で樹脂モールドされるモールド金型であって、前記中間型には、前記モータコアが当接するコア当接部と、前記コア当接部に複数箇所に突設され、前記モータコアに設けられた貫通孔に挿入された前記磁石の外周面と前記貫通孔の孔壁面とに各々当接することにより所定のクリアランスを設けて前記磁石の位置決めを行う位置決めピンと、前記一方の金型若しくは他方の金型と前記中間型との間に形成される樹脂路に連通し前記中間型を板厚方向に貫通して前記貫通孔に連絡するゲートと、を有することを特徴とする。
上記構成によれば、モータコアを中間型のコア当接部に載置し、貫通孔に磁石を挿入すると、貫通孔に挿入された位置決めピンにより磁石を位置決めしたままモールドすることができる。特に、複数の位置決めピンが磁石の外周面と貫通孔の孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて位置決めするため、貫通孔内に挿入された磁石の姿勢がモールド前後を通じて安定すると共に磁石の周囲にモールド樹脂を充填する空間を確保することができる。

前記コア当接部には、断面矩形状の前記磁石の外周面において対向位置で各々当接して前記貫通孔内で前記磁石の位置決めを行う位置決めピンを更に有していてもよい。
これにより、モータコアの貫通孔内に挿入される磁石の周囲を囲んで位置決めピンを配置して確実に位置決めが行える。

前記モータコアの両面に当接する一対の中間型の各コア当接部に、前記モータコアに設けられた貫通孔に挿入されて前記磁石の位置決めを行う位置決めピンが各々設けられていてもよい。これにより、貫通孔内に挿入された磁石を上下から挿入された位置決めピンにより姿勢を保持するため、磁石を貫通孔内で確実に位置決めすることができる。

また、他の手段として相対的に接離動可能な一方の金型と他方の金型間に、モータコアの貫通孔に磁石が挿入された当該モータコアと一対の中間型とが挟み込まれて前記磁石が貫通孔内で樹脂モールドされるモールド金型であって、前記一対の中間型には、前記モータコアに両面から各々当接するコア当接部と、前記各コア当接部に複数箇所に突設され、前記モータコアの貫通孔に挿入される磁石を挟み込んで位置決めを行う位置決め部材と、前記一対の中間型のいずれか一方と前記一方の金型若しくは他方の金型との間に形成される樹脂路に連通し当該一方の中間型を板厚方向に貫通し前記貫通孔に連絡するゲートと、が形成されており、前記位置決め部材は、前記中間型のコア当接部より常時突出する向きに付勢され、前記磁石と前記貫通孔の孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて位置決めすることを特徴とする。
上記構成によれば、モータコアを一方の中間型のコア当接部に載置し、貫通孔に磁石を挿入して他方の中間型のコア当接部とで挟み込むと、位置決め部材が磁石に両面から各々当接して保持するので、貫通孔内で磁石を位置決めしたままモールドすることができる。特に、位置決め部材が貫通孔内に挿入された磁石を貫通孔の孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて挟み込んで保持することにより、磁石の周囲にモールド樹脂を充填する空間を確保することができる。

また、上述したモールド金型を用いたモータコアの樹脂モールド方法にあっては、モータコアを中間型のコア当接部に位置合わせして載置する工程と、前記モータコアに形成された貫通孔に磁石を挿入し、当該磁石を前記貫通孔の孔壁面に対して所定のクリアランスを保って位置決めするする工程と、前記磁石が前記モータコアに対して位置決めされたまま前記モータコア及び中間型を前述したいずれかのモールド金型に搬入してクランプする工程と、前記貫通孔内に前記中間型に設けられたゲートを介してモールド樹脂を充填して加熱硬化させて前記磁石を前記モータコアに対して一体に樹脂モールドする工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、モータコアの貫通孔に挿入された磁石がモータコアに対して位置決めされたまま樹脂モールドされるので、モータコアの磁束作用面から生じる磁力線の磁束バランスが乱れることなくモータ特性を向上させることができる。

上述したモールド金型及びモータコアの樹脂モールド方法を用いれば、モータコアの貫通孔に挿入された磁石が高精度に位置決めした状態モールドすることが可能なモールド金型及びこれを用いてモータ特性を向上させることが可能なモータコアの樹脂モールド方法を提供することができる。

実施例１に係る中間型に載置されるロータコアに対する磁石の位置決め構造を示す説明図である。 図１の他例を示す中間型に載置されるロータコアに対する磁石の位置決め構造を示す説明図である。 実施例１のロータコアの貫通孔に挿入される位置決めピンの配置を示す説明図である。 実施例２に係る中間型に載置されるロータコアに対する磁石の位置決め構造を示す断面説明図である。 図４に続く樹脂モールド工程の断面説明図である。

以下、本発明に係るモールド金型及びモータコアの樹脂モールド方法の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。以下では、モータコアとして永久磁石型のロータ（回転子）コアについて説明するものとする。尚、モータコアはロータコアに限らずステータコアであってもよい。

ロータは、図示しないシャフトと該シャフトに軸支されるロータコア１と、ロータコア１の貫通孔２に挿入される磁石３を備えている。磁石３は例えば着磁前の磁性体ブロックであり、ネオジウム磁石やフェライト磁石などが用いられる（図１（Ｃ）参照）。ロータコア１は、例えばプレス加工により打ち抜かれたケイ素鋼板等の板状磁性体が積層された積層コア（積層鉄心）が用いられる。

図１（Ａ）において、中間型４には、ロータコア１が当接するコア当接部４ａ（凹部）と、コア当接部４ａに複数箇所に突設されロータコア１に設けられた貫通孔２に挿入されて磁石３の位置決めを行う位置決めピン５が突設されている。

また、中間型４には、図示しない下型と中間型４との間に形成される樹脂路に連通し中間型４を板厚方向に貫通して貫通孔２に連絡するゲート４ｂが形成されている。

図２は、中間型４の他例を示す。
ロータコア１の両面に当接する一対の中間型６（上中間型６Ｂ、下中間型６Ａ）の各コア当接部６ａにロータコア１に設けられた貫通孔２に挿入されて磁石３の位置決めを行う位置決めピン５が各々設けられていてもよい。これにより、貫通孔２内に挿入された磁石３を上下から位置決めしてモールドすることができる。

ここで、ロータコア１の樹脂モールド工程について説明する。図１（Ａ）に示す中間型４を用意し、図１（Ｂ）に示すようにロータコア１を中間型４のコア当接部４ａに位置合わせして載置する。このとき、位置決めピン５は貫通孔２内に挿入されて孔壁面に当接している。

次に図１（Ｃ）において、コア当接部４ａに載置されたロータコア１に形成された貫通孔２に磁石３を挿入し、当該磁石３の外周面に位置決めピン５を当接させて貫通孔２の孔壁面に対して所定のクリアランスを保って位置決めする。

最後に磁石３がロータコア１に対して位置決めされたままモータコア１及び中間型４を相対的に接離動可能なモールド金型（上型及び下型）に搬入してクランプする。そして、図示しない下型と中間型４との間に形成された樹脂路を経て中間型４に設けられたゲート４ｂを介して貫通孔２内にモールド樹脂が充填されて加熱硬化され、磁石３がロータコア１に対して一体に樹脂モールドされる。
上記構成によれば、モータコア１を中間型４のコア当接部４ａに載置し、貫通孔２に磁石３を挿入すると、貫通孔２に挿入された位置決めピン５により磁石３を位置決めしたままモールドすることができる。

尚、図２に示す一対の中間型６を用いた場合には、図２（Ｄ）において下中間型６Ａのコア当接部６ａにロータコア１を載置し、貫通孔２に磁石３を挿入した後、上中間型６Ｂとでクランプする。このとき、貫通孔２に上下から進入した位置決めピン５は磁石３の外周面と貫通孔２の孔壁面に各々当接して磁石３が位置決めされる。

図２（Ｅ）において、モータコア１を挟み込んだ中間型６をモールド金型（上型及び下型）に搬入してクランプする。そして、図示しない下型と下中間型６Ａとの間に形成された樹脂路を経て下中間型６Ａに設けられたゲート６ｂを介して貫通孔２内にモールド樹脂１１が充填されて加熱硬化され、磁石３がロータコア１に対して一体に樹脂モールドされる。

樹脂モールド後、モールド金型より中間型６を取り出して、図２（Ｆ）に示すように一対の中間型６を取り外すと、磁石３が貫通孔２内にモールドされたロータコア１が得られる。ロータコア１には、モールド樹脂１１に位置決めピン５が挿入されていたピン穴７が貫通孔２の両端に形成される。

図３（Ａ）（Ｂ）はロータコアの貫通孔に挿入される位置決めピンの配置を示す説明図である。図３（Ａ）は、長孔状の貫通孔２に挿入された磁石３の周囲に４箇所に位置決めピン５を当接させて磁石３が位置決めされるようになっている。図３（Ｂ）は、長孔状の貫通孔２に挿入された磁石３の周囲に６箇所に位置決めピン５を当接させて磁石３が位置決めされるようになっている。尚、磁石３を貫通孔２内の孔壁面（基準面）に押し当てるように位置決めするようにしてもよい。

図４に実施例２に係る中間型に載置されるロータコアに対する磁石の位置決め構造を示す。本実施例も相対的に接離動可能なモールド金型（上型及び下型）間に、ロータコア１の貫通孔２に磁石３が挿入された当該ロータコア１と中間型８とが挟み込まれて磁石３が貫通孔２内で樹脂モールドされるモールド金型について説明する。

図４（Ａ）において、一対の中間型８（上中間型８Ｂ，下中間型８Ａ）には、ロータコア１に両面から各々当接するコア当接部８ａと、前記各コア当接部８ａに複数箇所に突設されロータコア１の貫通孔２に挿入される磁石３を挟み込んで位置決めを行う位置決めピン９（位置決め部材）が設けられている。位置決めピン９は、上下中間型８Ｂ，８Ａのコア当接部８ａよりコイルばね８ｃにより常時突出する向きに付勢されている。この上下一対の位置決めピン９で磁石３を上下に挟み込むことで、磁石３と貫通孔２の孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて位置決めするようになっている。また、下中間型６Ａと対向する図示しない下型との間に形成される樹脂路に連通し当該下中間型６Ａを板厚方向に貫通し貫通孔２に連絡するゲート８ｂが形成されている。

ここで、ロータコア１の樹脂モールド工程について説明する。図４（Ａ）に示す一対の中間型８を用意し、図４（Ｂ）に示すようにロータコア１を下中間型８Ａのコア当接部８ａに位置合わせして載置する。また、ロータコア１の貫通孔２には磁石３が挿入される。そして、ロータコア１を下中間型８Ａと上中間型８Ｂとで挟み込む。このとき、上下一対の位置決めピン９は貫通孔２内に向けて各々挿入されて磁石３の上下面に各々突き当たってコイルばね８ｃの付勢に抗して押し戻され、貫通孔２内で磁石３の外周面と孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて位置決めされる。

次に図５（Ｃ）において、磁石３がロータコア１に対して位置決めされたままモータコア１及び中間型８を相対的に接離動可能なモールド金型（上型及び下型）に搬入してクランプする。そして、図示しない下型と下中間型８Ａとの間に形成された樹脂路を経て中間型８に設けられたゲート８ｂを介して貫通孔２内にモールド樹脂１１が充填されて加熱硬化され、磁石３がロータコア１に対して一体に樹脂モールドされる。

樹脂モールド後、モールド金型より中間型８を取り出して、図５（Ｄ）に示すように一対の中間型８を取り外すと、磁石３が貫通孔２内にモールドされたロータコア１が得られる。ロータコア１には、モールド樹脂１１に位置決めピン９が挿入されていたピン穴１０が貫通孔２の両端に形成される。

尚、各実施例において、中間型、ロータコア、モールド樹脂（樹脂タブレット）は、モールド金型に搬入される前に予め予熱されており、ローダー若しくはロボット等の搬送手段によってプレス部に備えたモールド金型に搬入搬出されるようになっている。また、モールド後にロータコアを取り出された中間型はクリーニングされて再度次のロータコアのモールドに使用される。
また、一対の中間型を用いた場合、下中間型にゲートが設けられていたが、上中間型にゲートが設けられていてもよい。

上記構成によれば、モータコアを中間型のコア当接部に載置し、貫通孔に磁石を挿入すると、貫通孔に挿入された位置決めピンにより磁石を位置決めしたままモールドすることができる。
モータコアの貫通孔に挿入される磁石がモータコアに対して位置決めされたまま樹脂モールドされるので、磁束作用面から生じる磁力線の磁束バランスが乱れることなくモータ特性を向上させることができる。

なお、上述の実施例では、位置決めピン５によって磁石３が貫通孔２に接触しないように配置する例を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ロータコア１のシャフト側（内側）の孔壁面に寄せるように、外側のみに位置決めピン５を配置し、内側の孔壁面に接触状態で封止することもできる。これによれば、磁石３の外側におけるモールド樹脂１１の厚みを増して強度を高くすることができ、モータコアの回転時に磁石３対して発生する遠心力によってモールド樹脂１１が加圧されても破損し難くすることができる。なお、ロータコア１の外周側（外側）の孔壁面に寄せるようにして、磁石３の外側にモールド樹脂１１を無くすこともできる。

また、位置決めピン５と位置決めピン９とを併用してもよい。この場合、貫通孔２内における平面位置（図３参照）及び貫通孔２の延在方向における位置を任意の位置に留めるように封止することもできる。また、位置決めピン５と位置決めピン９は、上型や下型に配置される金型に設けた駆動源（例えばエアシリンダやサーボモータ）に連結可能に構成し、外部から昇降させてもよい。これにより、磁石３を任意の高さに固定したり、モールド樹脂１１が充填されたら引き抜くことで位置決めピン５と位置決めピン９の孔がモールド樹脂１１に残らないようにしたり、モールド樹脂１１の流動制御に用いることもできる。これによれば、磁石３を露出させないようにしたり、モールド樹脂１１の強度を高めたり、未充填を防止したりすることもできる。

１ ロータコア ２ 貫通孔 ３ 磁石 ４，６，８ 中間型 ４ａ，６ａ，８ａ コア当接部 ４ｂ，６ｂ，８ｂ ゲート ５，９ 位置決めピン ６Ａ，８Ａ 下中間型 ６Ｂ，８Ｂ 上中間型 ７，１０ ピン穴 ８ｃ コイルばね １１ モールド樹脂

Claims (5)

1. 相対的に接離動可能な一方の金型と他方の金型間に、モータコアの貫通孔に磁石が挿入された当該モータコアと中間型とが挟み込まれて前記磁石が貫通孔内で樹脂モールドされるモールド金型であって、
   前記中間型には、前記モータコアが当接するコア当接部と、
   前記コア当接部に複数箇所に突設され、前記モータコアに設けられた貫通孔に挿入された前記磁石の外周面と前記貫通孔の孔壁面とに各々当接することにより所定のクリアランスを設けて前記磁石の位置決めを行う位置決めピンと、
   前記一方の金型若しくは他方の金型と前記中間型との間に形成される樹脂路に連通し前記中間型を板厚方向に貫通して前記貫通孔に連絡するゲートと、を有することを特徴とするモールド金型。
2. 前記コア当接部には、断面矩形状の前記磁石の外周面において対向位置で各々当接して前記貫通孔内で前記磁石の位置決めを行う位置決めピンを更に有する請求項１記載のモールド金型。
3. 前記モータコアの両面に当接する一対の中間型の各コア当接部に、前記モータコアに設けられた貫通孔に挿入されて前記磁石の位置決めを行う位置決めピンが各々設けられている請求項１又は請求項２記載のモールド金型。
4. 相対的に接離動可能な一方の金型と他方の金型間に、モータコアの貫通孔に磁石が挿入された当該モータコアと一対の中間型とが挟み込まれて前記磁石が貫通孔内で樹脂モールドされるモールド金型であって、
   前記一対の中間型には、前記モータコアに両面から各々当接するコア当接部と、
   前記各コア当接部に複数箇所に突設され、前記モータコアの貫通孔に挿入される磁石を挟み込んで位置決めを行う位置決め部材と、
   前記一対の中間型のいずれか一方と前記一方の金型若しくは他方の金型との間に形成される樹脂路に連通し当該一方の中間型を板厚方向に貫通し前記貫通孔に連絡するゲートと、が形成されており、前記位置決め部材は、前記中間型のコア当接部より常時突出する向きに付勢され、前記磁石と前記貫通孔の孔壁面との間に所定のクリアランスを設けて位置決めすることを特徴とするモールド金型。
5. モータコアを中間型のコア当接部に位置合わせして載置する工程と、
   前記モータコアに形成された貫通孔に磁石を挿入し、当該磁石を前記貫通孔の孔壁面に対して所定のクリアランスを保って位置決めするする工程と、
   前記磁石が前記モータコアに対して位置決めされたまま前記モータコア及び中間型を請求項１乃至請求項４のいずれかのモールド金型に搬入してクランプする工程と、
   前記貫通孔内に前記中間型に設けられたゲートを介してモールド樹脂を充填して加熱硬化させて前記磁石を前記モータコアに対して一体に樹脂モールドする工程と、
   を含むことを特徴とするモータコアの樹脂モールド方法。

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