JP6088801B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、モータに使用される、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挿入された永久磁石を樹脂封止した積層鉄心の製造方法に関する。
従来、特許文献１に記載のように、積層鉄心本体に複数の磁石挿入孔を設け、各磁石挿入孔に永久磁石を挿入して樹脂封止して固定する積層鉄心の製造方法が知られている。この製造方法では、図３に示すように、積層鉄心７０に設けられた複数の磁石挿入孔７１に永久磁石７２を挿入し、一定温度に加熱し、磁石挿入孔７１に下型７３（又は上型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、永久磁石７２を積層鉄心本体７６に固定している。なお、７７は搬送治具、７８は下固定プレート、７９は上固定プレート、８０はガイドポスト、８１はプランジャーである。
ところで、特許文献１に記載の製造方法では、積層鉄心の表面の樹脂流路部分とゲート部分に硬化したモールド樹脂７５、即ち樹脂カスが残留する。このため、モールド樹脂の充填後に、樹脂カス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（カルプレートまたは中間板ともいう）を用いた積層鉄心の製造方法が提案されている。
この積層鉄心の製造方法では、図４に示すように、積層鉄心本体７６と下型（又は上型）の間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孔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、樹脂カスも同時に除去している。このダミー板は積層鉄心の種類に応じて用意することで、１つのモールド金型で複数種の積層鉄心本体に対し樹脂封止を行うことが可能となる利点を有している。なお、８４はダミー板８２に形成されたランナー（樹脂流路）である。
しかしながら、ダミー板で複数種の積層鉄心に対し樹脂封止を行う場合、モールド金型は変更しないため、積層鉄心の種類、即ち、積層鉄心本体の大きさ、磁石挿入孔の形状や配置位置に合わせてダミー板にゲート孔を形成しなければならない。その結果、モールド金型の樹脂溜め部からゲート孔までモールド樹脂を案内するランナーが複雑に形成され、磁石挿入孔に樹脂注入完了後、ゲート孔からダミー板に残った樹脂を突き落とす際に、ランナー部分の樹脂が破断してダミー板に樹脂が残ってしまうことがあり、この場合、ダミー板を一旦製造ラインより取り出して残った樹脂の除去作業を行わなければならず、ライン従事者に余計な手間と時間をかけさせていた。また、予備のダミー板が無い場合は製造ラインを停止してダミー板の清掃を行わなければならず、生産性を低下させる要因となっていた。特にこのランナー部分に発生する樹脂の破断はランナーの長さが長く形成されている場合に顕著に発生していた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積層鉄心の種類に応じてモールド金型の変更を行うことなく、製造ラインを停止せずに生産が可能な積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う発明に係る積層鉄心の製造方法は、モールド金型と保持金型の間に、磁石挿入孔に永久磁石が挿入された積層鉄心本体を入れて、前記モールド金型と前記積層鉄心本体との間に、前記モールド金型の樹脂溜め部から前記磁石挿入孔に向かう溝形のランナーを有し、該ランナーに前記磁石挿入孔に通ずるゲート孔とを備えたカルプレートを配置し、前記樹脂溜め部から前記カルプレートを介して前記磁石挿入孔にモールド樹脂を充填して、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に固定する積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートの前記ランナーには、前記ゲート孔とは異なる位置に前記カルプレートを上下に貫通する貫通孔が形成されており、前記磁石挿入孔に前記モールド樹脂を充填後、前記永久磁石が樹脂封止された前記積層鉄心を前記モールド金型と前記保持金型から取り出し、前記カルプレートを前記積層鉄心から分離し、前記カルプレートに残留する樹脂カスを前記ゲート孔と前記貫通孔からを突き落とし除去する。
本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートは第１、第２のカルプレートから形成され、前記モールド金型に接する前記第１のカルプレートには前記ランナーと前記貫通孔が形成され、前記積層鉄心本体に接する前記第２のカルプレートには前記ゲート孔が形成されている。
本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記第１のカルプレートには前記第２のカルプレートの前記ゲート孔に連通する第１のゲート孔が形成され、該第１のゲート孔は前記ゲート孔より大きく形成されている
本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記モールド金型は下型であり、前記保持金型は上型であって、前記カルプレートは前記積層鉄心を位置決めするポストが形成された搬送トレイを兼ねている。
本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートに形成される貫通孔は樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状となっている。
本発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートに形成される前記ランナーの周壁は樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状となっている。
カルプレートに残留する樹脂カスを除去する際、ランナー部分の形状が複雑に形成されていた場合も、ランナー部分が破断することなく、容易にカルプレートから樹脂カスの除去及び清掃を行うことができるため、製造ラインを停止することなく、カルプレートを繰り返して生産に使用することができる。
第１のカルプレートに形成される貫通孔の表面に積層鉄心本体が存在しない場合も第２のカルプレートによって貫通孔が塞がれているため、貫通孔からモールド樹脂が漏れることがない。また、少なくとも２枚以上の平板でカルプレートを形成することで、厚み方向にカルプレートの強度を上げることができるため、プランジャーから受ける圧力でカルプレートを変形させることなく確実に樹脂注入を行うことが可能となる。
第１のゲート孔をゲート孔より大きくすることで、第１のカルプレートと第２のカルプレートの分離が容易となる。また、モールド樹脂によるゲート孔の摩耗を低減できる。
カルプレートが搬送トレイを兼ねているため、下型から樹脂注入する際に、積層鉄心本体を上下反転されてモールド金型内に位置決めしなくて良いため、位置決め作業が容易となる。
貫通孔を樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状とすることで、樹脂カスの除去作業が容易となり、ランナー部分の破断を防止できる。
ランナーの周壁を樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状とすることで、樹脂カスの除去作業が容易となり、ランナー部分の破断を防止できる。
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方法は、保持金型の一例である上型１と、モールド金型の一例である下型２との間に、上下に貫通する対となる磁石挿入孔３を半径方向内側領域に複数有する積層鉄心本体４を、各磁石挿入孔３に永久磁石５（未励磁の永久磁石）を挿入した状態で配置し、下型２に設けられた樹脂溜め部の一例である樹脂溜めポット６からカルプレート７を介してモールド樹脂８を磁石挿入孔３に充填しようとするものである。なお、永久磁石５の高さは積層鉄心本体４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４は、複数の磁石挿入孔３を備え、積層鉄心本体４の中央には、図示しないシャフト挿入用の軸孔が形成されている。この積層鉄心本体４は磁性板材（例えば、電磁鋼板）をプレス加工した同一形状の鉄心片９をかしめ積層して形成されている。
下型２は図１（Ａ）に示すように、磁石挿入孔３の半径方向外側に対応する位置に、断面円形の樹脂溜めポット６を有している。樹脂溜めポット６は図示しないシリンダーで上下動するプランジャー１０によって内部に溜まった液状のモールド樹脂８（例えば、熱硬化性樹脂）を積層鉄心本体側に向けて押し出す構造となっている。
カルプレート７は、厚みが例えば１〜１０ｍｍ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６に上流側が連通し、下流側が貫通孔からなるゲート孔１１に繋がる有底の下型側に開く溝からなるランナー１２が形成されている。このランナー１２の深さはカルプレート７の厚みの３０〜７０％の範囲にあり、ランナー１２の周壁は樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状となって、ランナー１２の下流側に形成されているゲート孔１１は樹脂注入方向へ縮径する円錐台形からなって、上方の磁石挿入孔３と永久磁石５の隙間に位置し樹脂注入口１３を形成している。ランナー１２の上流側に形成されている貫通孔１４は樹脂注入方向へ縮径する円錐台形からなって、上方の磁石挿入孔３の径方向外側の積層鉄心本体４の表面に当接しモールド樹脂８が貫通孔１４から漏れないようになっている。
ここで、貫通孔１４とゲート孔１１の縮径するテーパ角度は同一である必要はなく、貫通孔１４とゲート孔１１の直径も同一である必要はない。また、貫通孔１４はゲート孔１１の形成箇所以外であれば、ランナー１２の上流側に限定されず、中流側や、樹脂溜め部に形成しても良い。さらに、貫通孔１４は１つに限定されず、ランナー１２の長さに応じて複数形成しても良い。このことで後述する樹脂カス８´除去の確実性が増す。
次に、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。予熱されてカルプレート７に搭載された積層鉄心本体４を上型１及び下型２の間に配置する。上型１を降ろして、積層鉄心本体４及びカルプレート７はカルプレート７に形成されたポストが図示しない上型１の穴に嵌入することによって位置決めされる。また、この実施の形態においては、積層鉄心本体４はカルプレート７の図示しないポストに軸孔が挿入され載置された状態で下型２及び上型１の間に位置決めして挟持されている。即ち、カルプレート７が搬送トレイを兼ねている。
この状態で、プランジャー１０を図示しないシリンダーで押し上げて、樹脂溜めポット６内の溶融したモールド樹脂８を上方に押し出し、ランナー１２からゲート孔１１を介して磁石挿入孔３にモールド樹脂８を充填する。この後、上型１を上昇させて、積層鉄心本体４を下型２から取り出し、カルプレート７に外力を加えると、硬化したモールド樹脂８がゲート孔１１部分又はその近傍で破断し、カルプレート７に硬化したモールド樹脂の一部が残った状態で、カルプレート７と積層鉄心本体４とが分離する。即ち、カルプレート７に樹脂カス８´が残る。
この後、図１（B）に示すように、カルプレート７に残った樹脂カス８´の一部をゲート孔１１と貫通孔１４から図示しない突出金具で突き落とすと、樹脂カス８´はカルプレート７から除去される。この後、カルプレート７は清掃され、繰り返し使用される。このようにゲート孔１１だけでなく貫通孔１４も使用して樹脂カス８´を同時に突き落とすことで、ランナー１２が長く形成されている場合も樹脂カス８´を破断させることなく確実に除去することができる。ここで、貫通孔１４は突出金具が貫通する最低限度の大きさとするのが好ましい。このことで、貫通孔に入り込む樹脂が少なくなり、樹脂使用量の増加を抑えることが可能となる。また、ゲート孔１１と貫通孔１４が円錐台形で形成されているので、突き落としが容易となる。さらにランナー１２周壁がテーパ形状となっているので、樹脂カス８´の除去が容易となる。
次に、本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について、第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と異なる点について説明する。上型１、下型２、樹脂溜めポット６、プランジャー１０については第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と同じものを使用する。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上型１、下型２の間に、カルプレート１５に載せた積層鉄心本体１８を配置する。積層鉄心本体１８には前述のように、磁石挿入孔１９と磁石挿入孔１９に挿入され永久磁石２６が設けられ、積層鉄心本体１８の外形が第１の実施の形態で説明した積層鉄心本体より小さく、プランジャー１０の延長線上にあたる上型１と下型２の間には空間が形成されている。この実施の形態においては、カルプレート１５が第１のカルプレート１６と第２のカルプレート１７から形成され、それぞれ例えば厚み１〜１０ｍｍの２枚のステンレス製または鋼板の平板からなっている。また、この実施の形態においては、樹脂溜めポット６に接する第１のカルプレート１６に、樹脂溜めポット６からゲート孔２０へモールド樹脂２１を案内する有底の下型側に開く溝からなるランナー２２が形成され、ランナー２２の上流側には前述した貫通孔２３が、ランナー２２の下流側には前記したゲート孔２０へ連通する第１のゲート孔２４が形成されている。なお、積層鉄心本体１８に接する第２のカルプレート１７には積層鉄心本体１８に形成された磁石挿入孔１９にモールド樹脂２１を流し込む前記したゲート孔２０が形成されている。
ゲート孔２０は第２のカルプレート１７に上下貫通して形成されて、ゲート孔２０は樹脂注入方向へ縮径する円錐台形からなって、上方の磁石挿入孔１９と永久磁石２６の隙間に位置し樹脂注入口２５を形成している。第１のゲート孔２４も樹脂注入方向へ縮径する円錐台形からなって、ゲート孔２０の拡径側が第１のゲート孔２４の縮径側に収まるように形成されている。これによりゲート孔２０がモールド樹脂２１から受ける摩耗を低減できる。また、ランナー２２の上流側に形成されている貫通孔２３は樹脂注入方向へ縮径する円錐台形からなって、上方に重ねられた第２のカルプレート１７表面に当接することで、第１の実施の形態のように貫通孔２３が積層鉄心本体１８の表面に当接しなくても貫通孔２３が塞がれた状態となり、モールド樹脂２１が貫通孔２３から漏れないようになっている。このように、第１のカルプレート１６と第２のカルプレート１７は２枚で一体となって、第１の実施の形態におけるランナー２２及びゲート孔２０が設けられたカルプレート１５と同一の働きをする。
このカルプレート１５を使用した樹脂注入方法は第１の実施の形態と同様である。カルプレート１５の除去にあっては、まず重なった状態の２枚の第１のカルプレート１６と第２のカルプレート１７を積層鉄心本体１８と分離させ、次に第１のカルプレート１６と第２のカルプレート１７を分離する。図２（B）に示すように、第１のカルプレート１６と第２のカルプレート１７の分離は、ゲート孔２０の拡径側が第１のゲート孔２４の縮径側に収まるように形成されているため、第２のカルプレート１７を第１のカルプレート１６から持ち上げることで容易に分離できる。このとき第１のカルプレート１６に第２のカルプレート１７のゲート孔２０に形成された樹脂カス２１´が残る。その後、第１のカルプレート１６に残った樹脂カス２１´の一部を第１のゲート孔２４と貫通孔２３から図示しない突出金具で突き落とすと、樹脂カス２１´は第１のカルプレート１６から除去される。この後、カルプレート１５は清掃され、繰り返し使用される。
以上のように、カルプレートのランナーにおいて、ゲート孔形成箇所以外に貫通孔を形成したことで、カルプレートに残留する樹脂カスを確実に除去することができ、製造ラインを停止させることなく生産を継続することができ、生産性の低下を防ぐことができる。
前記実施の形態においては、下型に樹脂溜めポットを設けたが、上型に樹脂溜めポットを設け、各磁石挿入孔に上からモールド樹脂を充填することもできる（即ち、上型をモールド金型とする）。この場合カルプレートと搬送トレイは別体に形成して、カルプレートを上型と積層鉄心本体の間に配置して行う。
また、カルプレートは２枚に限定されることなく、２枚以上としても良い。２枚以上のカルプレートを使用することで、積層鉄心本体の外形がプランジャーの延長線上より小さく形成されている場合に、プランジャーの圧力でカルプレートが変形することなく、安定した樹脂注入を行うことができる。また、ゲート孔と貫通孔の形状は円錐台形として説明したが、楕円推台形としても同様の効果が得られる。
また、カルプレートは２枚に限定されることなく、２枚以上としても良い。２枚以上のカルプレートを使用することで、積層鉄心本体の外形がプランジャーの延長線上より小さく形成されている場合に、プランジャーの圧力でカルプレートが変形することなく、安定した樹脂注入を行うことができる。また、ゲート孔と貫通孔の形状は円錐台形として説明したが、楕円推台形としても同様の効果が得られる。
１：上型、２：下型、３：磁石挿入孔、４：積層鉄心本体、５：永久磁石、６：樹脂溜めポット、７：カルプレート、８：モールド樹脂、８´：樹脂カス、９：鉄心片、１０：プランジャー、１１：ゲート孔、１２：ランナー、１３：樹脂注入口、１４：貫通孔、１５：カルプレート、１６：第１のカルプレート、１７：第２のカルプレート、１８：積層鉄心本体、１９：磁石挿入孔、２０：ゲート孔、２１：モールド樹脂、２１´：樹脂カス、２２：ランナー、２３：貫通孔、２４：第１のゲート孔、２５：注入口、２６：永久磁石
Claims (6)
- モールド金型と保持金型の間に、磁石挿入孔に永久磁石が挿入された積層鉄心本体を入れて、前記モールド金型と前記積層鉄心本体との間に、前記モールド金型の樹脂溜め部から前記磁石挿入孔に向かう溝形のランナーを有し、該ランナーに前記磁石挿入孔に通ずるゲート孔とを備えたカルプレートを配置し、前記樹脂溜め部から前記カルプレートを介して前記磁石挿入孔にモールド樹脂を充填して、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に固定する積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートの前記ランナーには、前記ゲート孔とは異なる位置に前記カルプレートを上下に貫通する貫通孔が形成されており、前記磁石挿入孔に前記モールド樹脂を充填後、前記永久磁石が樹脂封止された前記積層鉄心を前記モールド金型と前記保持金型から取り出し、前記カルプレートを前記積層鉄心から分離し、前記カルプレートに残留する樹脂カスを前記ゲート孔と前記貫通孔からを突き落とし除去することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
- 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートに形成される貫通孔は樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状となっていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
- 請求項１又は２記載の積層鉄心の製造方法において、前記モールド金型は下型であり、前記保持金型は上型であって、前記カルプレートは前記積層鉄心を位置決めするポストが形成された搬送トレイを兼ねていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートに形成される前記ランナーの周壁は樹脂注入方向へ縮径するテーパ形状となっていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造方法において、前記カルプレートは第１、第２のカルプレートからなり、前記積層鉄心本体に接する前記第２のカルプレートには前記ゲート孔が形成され、前記モールド金型に接する前記第１のカルプレートには、前記ランナー、前記貫通孔及び前記ゲート孔に連通する第１のゲート孔が形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
- 請求項５記載の積層鉄心の製造方法において、前記第１のゲート孔は前記ゲート孔より大きく形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
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