JP6148895B2 - 回転子積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸孔の周囲に複数設けられた磁石挿入孔に永久磁石を挿入し、これを樹脂によって固定した回転子積層鉄心の製造方法に関する。

従来、モータに使用する回転子積層鉄心（ロータコアともいう）は、複数の鉄心片を積層し、中央のシャフト孔（軸孔ともいう）の周囲に形成された複数の磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、金型に設けられた樹脂溜めポットにより、磁石挿入孔に樹脂を充填し固定することにより製造している（例えば、特許文献１、２参照）。

この樹脂の充填は、例えば、金型の樹脂溜めポットから、この樹脂溜めポットと平面視して異なる位置に設けられた回転子積層鉄心（積層鉄心本体とも称する）の磁石挿入孔へ、樹脂溜めポットと磁石挿入孔とを連通する樹脂流路とゲートを通じて行っている。そして、特許文献１においては、回転子積層鉄心をトレイ部の中心にガイド部材が立設された搬送トレイに載置した状態で上型と下型の間に配置して樹脂封止することが開示されている。

特開２０１０−０１７０７５号公報 特開２０１２−１６１２０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている回転子積層鉄心は、回転軸を取付ける前の状態で、永久磁石の樹脂封止による固定を行っているが、近年では特許文献２（図９〜図１２）に記載のように、先に回転軸を回転子積層鉄心（積層鉄心本体）に取付け、その後、永久磁石を樹脂封止することも要求されており、従来の搬送トレイを用いる方法では、回転軸が取付けられた回転子積層鉄心には対応することができない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、回転軸が装着された回転子積層鉄心を搬送トレイに載せた状態で、樹脂送出型と対向型との間に搬送できる回転子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の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片が積層され、中央に軸孔が、周囲には磁石挿入孔がそれぞれ設けられた回転子積層鉄心を、搬送トレイを用いて樹脂送出型と対向型の間に搬送し、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂封止する回転子積層鉄心の製造方法において、
前記搬送トレイは、前記軸孔に装着する回転軸の直径に合わせたガイド孔を有するトレイ部と、前記トレイ部の下部に位置決め配置されたベース部とを有し、
しかも、前記ベース部には、前記トレイ部から下方に突出する前記回転軸を遊嵌する逃げ孔が設けられ、前記軸孔から下方に突出する前記回転軸を前記トレイ部のガイド孔に入れて前記回転子積層鉄心の位置決めを行う。

第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片が積層され、中央に軸孔が、周囲には磁石挿入孔がそれぞれ設けられた回転子積層鉄心を、搬送トレイを用いて樹脂送出型と対向型の間に搬送し、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂封止する回転子積層鉄心の製造方法において、
前記搬送トレイは、前記軸孔に装着する回転軸の直径に合わせたガイド孔を有するトレイ部と、前記トレイ部の下部に位置決め配置されたベース部とを有し、前記軸孔から下方に突出する前記回転軸を前記トレイ部のガイド孔に入れて前記回転子積層鉄心の位置決めを行い、
更に、前記トレイ部と前記ベース部との間には高さ調整用のサポートリングが設けられている。

第３の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、第１、第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記回転軸は前記回転子積層鉄心の軸孔に焼嵌めしている。

第４の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、第１〜第３の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記トレイ部は前記回転子積層鉄心の種類に応じて複数種用意され、前記ベース部は複数種の前記トレイ部に対して共通使用が可能である。

本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は以下の効果を有する。
（１）回転軸が装着された回転子積層鉄心を搬送トレイに載せた状態で、磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂封止できる。
（２）回転子積層鉄心を載置するトレイ部は、回転軸が取付けられた回転子積層鉄心に対して着脱可能であり、回転子積層鉄心の種類（品種）に応じて容易に交換できる。
（３）回転子積層鉄心の端面より突出する回転軸の突出長さが長い場合には、トレイ部とベース部との間にサポートリングを介装することによって、搬送トレイの高さを調整することができる。

なお、回転子積層鉄心に回転軸を装着する場合は、焼嵌めによって行い、そのまま回転軸の装着された回転子積層鉄心をトレイ部に固定して搬送できる。この場合、焼嵌め時に回転子積層鉄心は加熱されており、この熱を有効に利用して、樹脂送出型と対向型の間に回転子積層鉄心が押圧された状態で磁石挿入孔に永久磁石を樹脂封止できる。

本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。 同回転子積層鉄心の製造方法に適用する積層鉄心本体の平面図である。 同回転子積層鉄心の製造方法に使用する樹脂封止金型の正面図である。 同回転子積層鉄心の製造方法に使用する搬送トレイの説明図である。 同回転子積層鉄心の製造方法に使用する他の例に係る搬送トレイの説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る回転子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。まず、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法について説明する。
図１、図２、図３に示すように、パンチとダイを有する金型装置を用いて、磁性鋼板の帯板から鉄心片を順次打ち抜き金型装置内でかしめ積層して積層鉄心本体１１を形成する（ステップＳ１）。なお１１ｂはかしめ部を示す。

次に、この積層鉄心本体１１を２００〜２５０℃程度に加熱する。この場合の積層鉄心本体１１の加熱は予熱室（又は加熱室）で行ってもよいし、バンドヒータ、バーナー等を用いてもよい（ステップＳ２）。

この後、積層鉄心本体１１の周囲に設けられている複数の磁石挿入孔１３に永久磁石１３ａを挿入する。なお、永久磁石１３ａの挿入は樹脂封止の前であれば、後工程であってもよい（ステップＳ３）。永久磁石１３ａの挿入はどのタイミングで行ってもよいが、積層鉄心本体１１に回転軸１５を装着した後であった場合、磁石挿入孔１３が僅かに変形し、永久磁石１３ａが磁石挿入孔１３にスムーズに入らない可能性があるため、回転軸１５を装着する前に永久磁石１３ａを挿入するのが好ましい。
そして、中央の軸孔１４に回転軸（シャフト）１５を入れる。この場合、積層鉄心本体１１は加熱され、回転軸１５は常温であるので、回転軸１５を支障なく軸孔１４に入れることができる。
なお、ステップＳ２での積層鉄心本体１１の加熱温度は、回転軸１５を支障なく軸孔１４に挿入しうるまで軸孔１４を拡径可能な温度で、かつ永久磁石１３ａの特性が損なわれない温度であれば、特に限定されない。

この実施の形態においては、軸孔１４に対向する突出キー１７、１８を有し、回転軸１５にはこの突出キー１７、１８に符合するキー溝（図示せず）が設けられている。また、軸孔にキーが設けられておらず、焼嵌めによって回転軸を軸孔に固定する場合も本発明は適用される（ステップＳ４）。また、回転軸１５は積層鉄心本体１１の端部から突出し、ベアリング等が装着可能となっている。

この状態で、回転軸１５が装着され、かつ磁石挿入孔１３に必要な永久磁石１３ａが挿入された積層鉄心本体１１（以後、回転軸１５が装着された積層鉄心本体１１を、回転子積層鉄心１０ａと称する）を搬送トレイ２０に載せる。図４に示すように、搬送トレイ２０は、回転子積層鉄心１０ａを直接載せるトレイ部２１とトレイ部２１を位置決めして載せるベース部２２とを有している。トレイ部２１には回転子積層鉄心１０ａから下方に突出する回転軸１５が正確に位置決めされて嵌入するガイド孔２４を有し、ベース部２２には更にトレイ部２１から下方に突出する回転軸１５が遊嵌する逃げ孔２５が設けられている（ステップＳ５）。

回転子積層鉄心１０ａを搬送トレイ２０に載せた状態で、図３に示す樹脂封止金型２７の対向型（この実施の形態では下型）２８上に載せる。この場合、搬送トレイ２０と対向型２８とは複数のピン（図示せず）等で位置決めがなされているものとする（ステップＳ６）。図３を参照しながら、この回転子積層鉄心の製造方法に使用する樹脂封止金型２７について説明する。

図３に示すように、樹脂封止金型２７は平行配置された複数本のコラム３１で連結された下固定部材３２と上固定部材３３とを有し、コラム３１には昇降台３０が昇降手段３４（油圧シリンダ又はサーボモータ等からなる）によって昇降可能に設けられている。昇降台３０には対向型（下型）２８が設けられ、上固定部材３３には支持枠３５を介して樹脂送出型（上型）３６が設けられ、樹脂送出型３６には複数の樹脂溜めポット３７がそれぞれプランジャ３８によって樹脂を押し出し可能に設けられている。プランジャ３８は支持部材３９を介して油圧シリンダ４０に連結されて、昇降可能な構造となっている。なお、油圧シリンダ４０に変えてサーボモータ、エアシリンダを用いることもできる。

次に、対向型２８を上昇させて回転子積層鉄心１０ａを対向型２８と樹脂送出型３６で押圧した後、油圧シリンダ４０を伸ばしてプランジャ３８を押下げ、樹脂溜めポット３７内の樹脂を磁石挿入孔１３内に入れて永久磁石１３ａを樹脂封止する。この場合、回転子積層鉄心１０ａは予熱されているので、樹脂（熱硬化性樹脂）は硬化する。なお、回転子積層鉄心１０ａの温度が低い場合には、注入した樹脂が硬化しないので、補助的に回転子積層鉄心１０ａをヒータ等で加熱することもできる（ステップＳ７）。また、樹脂送出型３６、対向型２８内にヒータを設け、回転子積層鉄心１０ａの温度が下がらないようにすることが好ましい。

磁石挿入孔１３に注入した樹脂が硬化した後、昇降手段３４を下げて、対向型２８を下げ、樹脂封止された回転子積層鉄心１０ｂを樹脂封止金型２７から搬送トレイ２０ごと取り出す。なお、この状態でトレイ部２１とベース部２２は一体となっているのが好ましい（ステップＳ８）。次に、搬送トレイ２０を回転子積層鉄心１０ｂから取外し、回転軸１５が設けられ、永久磁石１３ａも樹脂封止された回転子積層鉄心１０（最終製品となる）が完成する（ステップＳ９）。

なお、図５に示すように、搬送トレイ４２において、トレイ部４３とベース部４４との間に高さ調整用のサポートリング４５を配置することもできる。これによって、回転軸１５の積層鉄心本体１１からの突出長が、搬送トレイ２０（図４参照）の厚みより大きい場合も対応できる。なお、トレイ部４３、サポートリング４５及びベース部４４は容易に分解及び組立ができるように構成されているが、強固にねじ等で連結してもよい。
また、ベース部４４にも、回転軸１５が遊嵌する逃げ孔を設けることも可能であり、これによって、サポートリング４５の高さを低くできる。

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、この実施の形態では、樹脂送出型を上型、対向型を下型としたが、樹脂送出型を下型、対向型を上型とすることもできる。
搬送トレイのガイド孔の寸法は回転軸の直径に正確に合わせるのが好ましいが、回転軸の先部をテーパー状に成形、又はテーパー型のキャップを被せ、ガイド孔にも同一のテーパーを形成してガイド孔と回転軸の軸心を合わせることもできる。
また、トレイ部は回転子積層鉄心の種類に応じて複数種用意され、ベース部は複数種のトレイ部に対して共通使用が可能である。
また、ステップＳ３（図１参照）の永久磁石の挿入時に積層鉄心本体を、ベース部と分離したトレイ部に載せるようにしてもよく、この場合、永久磁石の抜けを防止できる。トレイ部はそのまま回転軸の取付けにも使用してもよい。

図１に示す本発明の一実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法の他に、図６に示すような回転子積層鉄心の製造方法もある。即ち、金型装置によって積層鉄心本体１１を製造した（ステップＳ１）後、積層鉄心本体１１をトレイ部２１の載せ（ステップＳ２ａ）、永久磁石１３ａを磁石挿入孔１３に挿入（ステップＳ２ｂ）した後、トレイ部２１に載せた状態で加熱する（ステップＳ２ｃ）。ステップＳ４以降は図１と同じ工程を経る。

１０、１０ａ、１０ｂ：回転子積層鉄心、１１：積層鉄心本体、１１ｂ：かしめ部、１３：磁石挿入孔、１３ａ：永久磁石、１４：軸孔、１５：回転軸、１７、１８：突出キー、２０：搬送トレイ、２１：トレイ部、２２：ベース部、２４：ガイド孔、２５：逃げ孔、２７：樹脂封止金型、２８：対向型、３０：昇降台、３１：コラム、３２：下固定部材、３３：上固定部材、３４：昇降手段、３５：支持枠、３６：樹脂送出型、３７：樹脂溜めポット、３８：プランジャ、３９：支持部材、４０：油圧シリンダ、４２：搬送トレイ、４３：トレイ部、４４：ベース部、４５：サポートリング

Claims (4)

1. 複数の鉄心片が積層され、中央に軸孔が、周囲には磁石挿入孔がそれぞれ設けられた回転子積層鉄心を、搬送トレイを用いて樹脂送出型と対向型の間に搬送し、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂封止する回転子積層鉄心の製造方法において、
   前記搬送トレイは、前記軸孔に装着する回転軸の直径に合わせたガイド孔を有するトレイ部と、前記トレイ部の下部に位置決め配置されたベース部とを有し、
   しかも、前記ベース部には、前記トレイ部から下方に突出する前記回転軸を遊嵌する逃げ孔が設けられ、前記軸孔から下方に突出する前記回転軸を前記トレイ部のガイド孔に入れて前記回転子積層鉄心の位置決めを行うことを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
2. 複数の鉄心片が積層され、中央に軸孔が、周囲には磁石挿入孔がそれぞれ設けられた回転子積層鉄心を、搬送トレイを用いて樹脂送出型と対向型の間に搬送し、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂封止する回転子積層鉄心の製造方法において、
   前記搬送トレイは、前記軸孔に装着する回転軸の直径に合わせたガイド孔を有するトレイ部と、前記トレイ部の下部に位置決め配置されたベース部とを有し、前記軸孔から下方に突出する前記回転軸を前記トレイ部のガイド孔に入れて前記回転子積層鉄心の位置決めを行い、
   更に、前記トレイ部と前記ベース部との間には高さ調整用のサポートリングが設けられていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記回転軸は前記回転子積層鉄心の軸孔に焼嵌めすることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記トレイ部は前記回転子積層鉄心の種類に応じて複数種用意され、前記ベース部は複数種の前記トレイ部に対して共通使用が可能であることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。

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