JP6152065B2 - Rotor manufacturing method - Google Patents
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Description
この発明は、ロータ製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rotor manufacturing method.
近年、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機(モータ)を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、コイルが配されたステータと、ステータの内周側において軸線周りに回転自在に支持され、磁石が配設されたロータと、を備えたものが一般的である。ロータとしては、ロータコアにスロットを形成し、スロットに磁石を挿入してロータに磁石を埋め込む、いわゆるIPM(Interior Permanent Magnet)ロータが広く知られている。 In recent years, vehicles equipped with electric motors (motors) for driving vehicles such as fuel cell vehicles, hybrid vehicles, and electric vehicles have been developed one after another. An electric motor generally includes a stator in which a coil is disposed, and a rotor that is rotatably supported around an axis on the inner peripheral side of the stator and in which a magnet is disposed. As the rotor, a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) rotor is widely known in which a slot is formed in a rotor core, a magnet is inserted into the slot, and the magnet is embedded in the rotor.
通常、ロータコアのスロットに挿入された磁石は、スロットの内壁と磁石の外面との間に樹脂材料を充填した後、固化することにより固定される。
ここで、樹脂材料は、熱硬化性樹脂材料と熱可塑性樹脂材料とに大別されるが、一般に熱硬化性樹脂材料のほうが熱可塑性樹脂材料よりも粘性が低い。したがって、IPMロータの磁石の固定には、粘性が低く、スロットの内壁と磁石の外面との間に浸透しやすい熱硬化性樹脂材料が広く採用されている。
しかしながら、熱硬化性樹脂材料を固化させるためには、スロットに樹脂材料を充填した後、ロータを例えば恒温槽等の加熱器に投入して、所定温度になるまで所定時間加熱する必要がある。したがって、製造工程の時間の短縮という点で改善の余地があった。
Usually, the magnet inserted into the slot of the rotor core is fixed by solidifying after filling a resin material between the inner wall of the slot and the outer surface of the magnet.
Here, the resin material is roughly classified into a thermosetting resin material and a thermoplastic resin material. Generally, the thermosetting resin material has a lower viscosity than the thermoplastic resin material. Therefore, a thermosetting resin material having a low viscosity and easily penetrating between the inner wall of the slot and the outer surface of the magnet is widely used for fixing the magnet of the IPM rotor.
However, in order to solidify the thermosetting resin material, after filling the slot with the resin material, it is necessary to put the rotor into a heater such as a thermostatic bath and to heat it for a predetermined time until it reaches a predetermined temperature. Therefore, there is room for improvement in terms of shortening the manufacturing process time.
これに対して、熱可塑性樹脂材料は、自然冷却により固化することができる。したがって、IPMロータの磁石の固定に熱可塑性樹脂材料を採用した場合、スロットに樹脂材料を充填した後に加熱する必要がないため、製造工程の時間の短縮という点では優位性がある。しかしながら、熱可塑性樹脂材料は、粘性が高くかつ固化しやすいため、高い射出速度および高い射出圧力で充填する必要がある。したがって、スロットに充填された樹脂材料の圧力によりロータコアが変形し、製造不良が発生するおそれがあった。 On the other hand, the thermoplastic resin material can be solidified by natural cooling. Therefore, when a thermoplastic resin material is used for fixing the magnet of the IPM rotor, it is not necessary to heat the slot after filling the resin material in the slot, which is advantageous in terms of shortening the manufacturing process time. However, since the thermoplastic resin material has high viscosity and is easily solidified, it needs to be filled at a high injection speed and high injection pressure. Therefore, the rotor core may be deformed by the pressure of the resin material filled in the slot, which may cause manufacturing defects.
このような問題を解決するため、例えば特許文献1には、積層鉄心(ロータコア)の外周の一部または全部と当接する当接部材を備え、上型および下型により当接部材を挟持し固定した状態で穴部(スロット)と磁石の間に樹脂部材(熱可塑性樹脂材料)を充填させる射出成型用金型装置が記載されている。特許文献1に記載の技術によれば、磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に樹脂の成型圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることができるとされている。
In order to solve such a problem, for example,
しかしながら、従来技術にあっては、ロータコアを囲繞するように金型が必要となるため、製造装置の大型化や製造装置の高コスト化という点で改善の余地がある。 However, in the prior art, since a mold is required to surround the rotor core, there is room for improvement in terms of increasing the size of the manufacturing apparatus and increasing the cost of the manufacturing apparatus.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、製造時間を短縮できるとともに、製造装置の大型化や高コスト化をすることなくロータコアの変形を防止して熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができるロータ製造方法の提供を課題とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can shorten the manufacturing time and prevent the rotor core from being deformed without increasing the size and cost of the manufacturing apparatus and quickly filling the thermoplastic resin material. It is an object of the present invention to provide a rotor manufacturing method that can be used.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明に係るロータ製造方法は、磁石挿入用のスロット(例えば、後述の実施形態における第一スロット31、第二スロット32、第三スロット33)を備えたロータコア(例えば、後述の実施形態におけるロータコア30)を有するロータ(例えば、後述の実施形態におけるロータ3)を製造するためのロータ製造方法であって、前記ロータコアの前記スロットに磁石(例えば、後述の実施形態における磁石36)を挿入する磁石挿入工程(例えば、後述の実施形態における磁石挿入工程S11)と、前記ロータコアの径方向から型締めすることなく、前記ロータコアの軸方向からのみ型締めを行い、前記スロットの内壁と前記磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を射出して充填する充填工程(例えば、後述の実施形態における充填工程S13)と、を含み、前記充填工程は、前記熱可塑性樹脂材料の射出速度が所定の一定値となるように制御しつつ前記熱可塑性樹脂材料を充填する第一充填工程(例えば、後述の実施形態における第一充填工程S13A)と、前記第一充填工程の後、前記熱可塑性樹脂材料の内部圧力を制御しつつ前記熱可塑性樹脂材料を充填する第二充填工程(例えば、後述の実施形態における第二充填工程S13B)と、を含み、前記充填工程において、前記第一充填工程と前記第二充填工程との切替は、前記内部圧力が、前記ロータコアが変形する所定上限圧力(例えば、後述の実施形態における所定値P)よりも低く設定された所定値となったときに行われることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, a rotor manufacturing method according to the first aspect of the present invention provides a slot for inserting a magnet (for example, a
本発明によれば、充填工程では、スロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填するので、加熱することなく固化することができる。したがって、熱硬化性樹脂材料をスロット内に充填した後、加熱して固化する場合と比較して、ロータの製造時間を大幅に短縮できる。
また、充填工程は、熱可塑性樹脂材料の射出速度を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第一充填工程と、第一充填工程の後、熱可塑性樹脂材料の内部圧力を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第二充填工程と、を含むので、第一充填工程により所定の充填量となるまで熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができるとともに、第二充填工程により所定の内部圧力となるように制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填して、ロータコアの変形を防止できる。したがって、製造装置の大型化や高コスト化をすることなくロータコアの変形を防止して熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができる。
According to the present invention, in the filling step, since the thermoplastic resin material is filled between the inner wall of the slot and the outer surface of the magnet, it can be solidified without being heated. Therefore, the rotor manufacturing time can be greatly shortened as compared with the case where the thermosetting resin material is filled in the slot and then heated and solidified.
The filling process includes a first filling process for filling the thermoplastic resin material while controlling the injection speed of the thermoplastic resin material, and a thermoplastic resin while controlling the internal pressure of the thermoplastic resin material after the first filling process. A second filling step of filling the resin material, so that the thermoplastic resin material can be quickly filled up to a predetermined filling amount by the first filling step, and a predetermined internal pressure can be obtained by the second filling step. It is possible to prevent deformation of the rotor core by filling the thermoplastic resin material while being controlled. Therefore, the deformation of the rotor core can be prevented and the thermoplastic resin material can be quickly filled without increasing the size and cost of the manufacturing apparatus.
本発明によれば、第一充填工程と第二充填工程との切替は、熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値となったときに行われるので、第一充填工程の時間を極力長く確保して素早く熱可塑性樹脂材料をスロットに充填するとともに、ロータコアの変形を確実に防止できる。 According to the present invention, since the switching between the first filling step and the second filling step is performed when the internal pressure of the thermoplastic resin material reaches a predetermined value, the time of the first filling step is ensured as long as possible. The slot can be filled with the thermoplastic resin material quickly and the rotor core can be reliably prevented from being deformed.
また、請求項2に記載の発明に係るロータ製造方法は、前記充填工程で充填される前記熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーであることを特徴としている。 In the rotor manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the thermoplastic resin material filled in the filling step is a liquid crystal polymer.
本発明によれば、充填工程でスロットに充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマーを好適に採用できる。 According to the present invention, a liquid crystal polymer can be suitably used as the thermoplastic resin material filled in the slot in the filling step.
本発明によれば、充填工程では、スロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填するので、加熱することなく固化することができる。したがって、熱硬化性樹脂材料をスロット内に充填した後、加熱して固化する場合と比較して、ロータの製造時間を大幅に短縮できる。
また、充填工程は、熱可塑性樹脂材料の射出速度を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第一充填工程と、第一充填工程の後、熱可塑性樹脂材料の内部圧力を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第二充填工程と、を含むので、第一充填工程により所定の充填量となるまで熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができるとともに、第二充填工程により所定の内部圧力となるように制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填して、ロータコアの変形を防止できる。したがって、製造装置の大型化や高コスト化をすることなくロータコアの変形を防止して熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができる。
According to the present invention, in the filling step, since the thermoplastic resin material is filled between the inner wall of the slot and the outer surface of the magnet, it can be solidified without being heated. Therefore, the rotor manufacturing time can be greatly shortened as compared with the case where the thermosetting resin material is filled in the slot and then heated and solidified.
The filling process includes a first filling process for filling the thermoplastic resin material while controlling the injection speed of the thermoplastic resin material, and a thermoplastic resin while controlling the internal pressure of the thermoplastic resin material after the first filling process. A second filling step of filling the resin material, so that the thermoplastic resin material can be quickly filled up to a predetermined filling amount by the first filling step, and a predetermined internal pressure can be obtained by the second filling step. It is possible to prevent deformation of the rotor core by filling the thermoplastic resin material while being controlled. Therefore, the deformation of the rotor core can be prevented and the thermoplastic resin material can be quickly filled without increasing the size and cost of the manufacturing apparatus.
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、モータユニット1の概略断面図である。
図1に示すように、モータユニット1は、モータ4と、モータ4を収容するハウジング5と、を備えている。なお、以下の説明では、モータ4の中心軸Oに沿う方向を軸方向といい、中心軸Oと直交する方向を径方向といい、中心軸O周りに周回する方向を周方向という。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIG. 1, the
モータ4は、いわゆるインナーロータ型のモータであって、筒状のステータ2と、ステータ2の内側に配置されたロータ3と、ロータ3と同軸に圧入固定され回転可能に支持されたシャフト6と、を備えている。
ステータ2は、電磁鋼板が軸方向に沿って複数積層されることにより形成されたステータコア20を有している。ステータコア20は、径方向の内側に向かって延びるティース21を備えている。ティース21には、インシュレータ22を介してコイル23が巻装されている。
The motor 4 is a so-called inner rotor type motor, and includes a
The
図2は、ロータ3の斜視図である。
図2に示すように、ロータ3は、電磁鋼板が軸方向に沿って複数積層されることにより形成されたロータコア30を有している。
ロータコア30の中央部には、貫通孔30aが形成されている。ロータコア30の中央部には、貫通孔30aにシャフト6(図1参照)が挿入されて圧入固定される。また、ロータコア30は、貫通孔30aの周囲に複数の肉抜き部30bを有している。
FIG. 2 is a perspective view of the
As shown in FIG. 2, the
A through
ロータコア30は、周方向にわたって等間隔に配される複数のスロット群35を有している。スロット群35は、肉抜き部30bよりも径方向の外側において、周方向に約45°ピッチとなるように8か所に設けられている。
スロット群35は、第一スロット31、第二スロット32および第三スロット33(いずれも請求項における「スロット」に相当。)により構成されている。第一スロット31、第二スロット32および第三スロット33には、それぞれ後述の磁石36が挿入される。
The
The
ロータコア30には、スロット群35の周辺部分が磁石36により磁化されることにより磁極部37が形成されている。本実施形態のロータ3は、スロット群35が8か所に設けられており、8極(4極対)の磁極部37を有している。周方向に隣り合う磁極部37は、磁石36によりそれぞれ異なる極に磁化されている。すなわち、ロータ3の磁極部37は、周方向にN極37AとS極37Bとが交互に並ぶように形成される。
In the
図3は、ロータ3の平面図であって、磁極部37の拡大図である。
図3に示すように、スロット群35は、第一スロット31と、第一スロット31を挟んで周方向の両側に形成された第二スロット32および第三スロット33と、により形成されている。
第一スロット31は、平面視で等脚台形状をしており、長手方向が径方向と直交するように設けられている。
第一スロット31の径方向の外側における内壁(以下、「外側壁31a」という。)には、長手方向の中間部において径方向の外側に窪むとともに、軸方向に沿うように充填溝31Aが形成されている。充填溝31Aに対応する位置には、後述のロータ3の製造工程において第一スロット31に熱可塑性樹脂材料を充填するときに、充填用金型53の充填孔53a(図6参照)が配置される。
FIG. 3 is a plan view of the
As shown in FIG. 3, the
The
An inner wall (hereinafter, referred to as “
第一スロット31の内部には、磁石36が挿入配置されている。磁石36は、例えばネオジム磁石等の永久磁石であって、矩形板状に形成されている。なお、磁石36は、後述の第二スロット32および第三スロット33にも挿入される。
磁石36の径方向に沿う厚さは、第一スロット31の径方向に沿う幅よりも薄くなっている。磁石36は、第一スロット31の径方向における内側の内壁(以下、「内側壁31b」という。)に当接した状態で配されている。これにより、磁石36の径方向の外側面と第一スロット31の外側壁31aとの間には、間隙31cが形成される。
A
The thickness of the
また、磁石36の周方向の両側には、対称形状の空洞部31d,31eが形成される。空洞部31d,31eの体積は、略同一となっている。空洞部31d,31eは、第一スロット31に挿入された磁石36の磁束が漏洩するのを防止する、いわゆるフラックスバリアとして機能している。
In addition,
間隙31cおよび空洞部31d,31eを含む第一スロット31の内壁と磁石36の外面との間には、熱可塑性樹脂材料が充填されて第一モールド部38Aが形成されている。第一モールド部38Aは、後述のロータ3の製造工程において、熱可塑性樹脂材料が充填されて固化することにより形成される。第一モールド部38Aは、第一スロット31に対して磁石36を保持している。なお、第一モールド部38Aを形成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)が好適である。
Between the inner wall of the
第二スロット32および第三スロット33は、それぞれ平面視で台形状をしており、径方向の内側から外側に向かって、互いに漸次広がるように配置されている。第二スロット32と第三スロット33とは、第一スロット31を挟んで互いに対称形状に形成されている。
The
第二スロット32の外側壁32aには、長手方向の中間部よりも第一スロット31側において、径方向の外側に窪むとともに、軸方向に沿うように充填溝32Aが形成されている。充填溝32Aに対応する位置には、後述のロータ3の製造工程において第二スロット32に熱可塑性樹脂材料を充填するときに、充填用金型53の充填孔53a(図6参照)が配置される。
The
第二スロット32の内部には磁石36が挿入配置されている。磁石36は、第二スロット32の内側壁32bに当接した状態で配されている。これにより、磁石36の径方向の外側面と第二スロット32の外側壁32aとの間には、間隙32cが形成される。
A
また、磁石36の周方向の両側には、非対称形状の空洞部32d,32eが形成される。本実施形態では、磁石36を挟んで第一スロット31側(図3における右側)の空洞部32dの体積は、磁石36を挟んで第一スロット31とは反対側(図3における左側)の空洞部32eの体積よりも小さくなっている。空洞部32d,32eは、第二スロット32に挿入された磁石36の磁束が漏洩するのを防止する、いわゆるフラックスバリアとして機能している。
In addition,
間隙32cおよび空洞部32d,32eを含む第二スロット32の内壁と磁石36の外面との間には、熱可塑性樹脂材料が充填されて第二モールド部38Bが形成されている。第二モールド部38Bは、後述のロータ3の製造工程において、熱可塑性樹脂材料が充填されて固化することにより形成される。第二モールド部38Bは、第二スロット32に対して磁石36を保持している。なお、第二モールド部38Bを形成する熱可塑性樹脂としては、第一モールド部38Aと同様に、液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)が好適である。
A space between the inner wall of the
第三スロット33は、第二スロット32と対称形状に形成されている。したがって、第三スロット33の充填溝33Aや、外側壁33a、内側壁33b、間隙33c、空洞部33d,33e、第三モールド部38Cの構成は、上述した第二スロット32の充填溝32Aや、外側壁32a、内側壁32b、間隙32c、空洞部32d,32e、第二モールド部38Bと同様であるため、詳細な説明を省略する。
The
図1に示すように、ハウジング5は、略筒状に形成されてモータ4を覆うモータハウジング5Aと、モータハウジング5Aの軸方向の一端側に設けられた不図示のセンサハウジングと、を備えている。
モータハウジング5Aには、ステータ2のステータコア20が例えば不図示のボルト等により固定されている。
センサハウジングには、ロータ3の回転角度を検出可能な例えばレゾルバ等の不図示の回転センサが、ロータ3と同軸となるように取り付けられている。また、センサハウジングには、ロータ3のシャフト6の一端を回転自在に支持する不図示のベアリングが設けられている。なお、ロータ3のシャフト6の他端は、不図示のミッションハウジング等に設けられたベアリングにより回転自在に支持されている。これにより、ロータ3は、ステータ2の内側において回転可能となっている。
As shown in FIG. 1, the
A
A rotation sensor (not shown) such as a resolver capable of detecting the rotation angle of the
(ロータの製造工程)
続いて、上述したロータ3の製造工程(請求項の「ロータ製造方法」に相当。)について説明する。なお、以下の説明において、各部品の符号については、必要に応じて図1から図3を参照されたい。
図4は、ロータ3の製造工程S10のフローチャートである。
図4に示すように、本実施形態のロータ3の製造工程S10は、主に、磁石挿入工程S11と、充填工程S13と、固化工程S15と、を含む。以下に、各工程の詳細について、図面を用いて説明をする。なお、以下で述べる工程は、ロータコア30の第一スロット31から第三スロット33の各スロットに対して、それぞれ同様に同一のタイミングで行われる。したがって、以下では、ロータコア30の第一スロット31に対して磁石36を挿入して固定するまでの工程について説明をし、第二スロット32および第三スロット33に対して磁石36を挿入して固定するまでの工程については説明を省略する。
(Rotor manufacturing process)
Next, the manufacturing process of the
FIG. 4 is a flowchart of the manufacturing process S10 of the
As shown in FIG. 4, the manufacturing process S10 of the
(磁石挿入工程S11)
図5は、磁石挿入工程S11の説明図であって、ロータコア30の第一スロット31を含む側面断面模式図である。
図5に示すように、本実施形態のロータ3の製造工程では、まず磁石挿入工程S11を行う。
磁石挿入工程S11では、ロータコア30の貫通孔30aに台座治具51の位置決め部51aを挿通し、台座治具51の台座部51bにロータコア30の軸方向端面を当接させることにより、ロータコア30を軸方向および径方向に位置決めした状態でセットする。続いて、ロータコア30の第一スロット31に対して、磁石36を軸方向に沿って挿入して配置する。以上で、磁石挿入工程S11が終了する。
(Magnet insertion step S11)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the magnet insertion step S <b> 11 and is a schematic side sectional view including the
As shown in FIG. 5, in the manufacturing process of the
In the magnet insertion step S11, the
(充填工程S13)
図6は、充填工程S13の説明図であって、ロータコア30の第一スロット31を含む側面断面模式図である。
続いて、図6に示すように、充填工程S13を行う。以下では、充填工程S13で使用されるインジェクション装置50の概要について説明をした後、充填工程S13について説明をする。
充填工程S13は、主に前述の台座治具51と、充填孔53aが形成された充填用金型53と、シリンダ61およびピストン62を有するインジェクションノズル60と、内部圧力測定用圧力センサ65と、を備えたインジェクション装置50を用いて行われる。
(Filling step S13)
FIG. 6 is an explanatory diagram of the filling step S <b> 13 and is a schematic side sectional view including the
Subsequently, as shown in FIG. 6, a filling step S13 is performed. Below, after explaining the outline | summary of the
The filling step S13 mainly includes the
充填用金型53は、台座治具51の台座部51bとは反対側において、例えば不図示の油圧アクチュエータによりロータコア30の軸方向に沿って移動可能となっている。充填用金型53は、熱可塑性樹脂材料の充填時において、ロータコア30の軸方向端面と当接するとともに、ロータコア30から離反しないように、ロータコア30の軸方向端面に向かって所定の押圧力により押圧する(いわゆる型締め)。
充填用金型53の充填孔53aは、ロータコア30の第一スロット31に形成された充填溝31Aに対応する位置に形成されている。
また、充填用金型53の外面における中央には、インジェクションノズル60が接続される接続孔53bが設けられている。接続孔53bと充填孔53aとは、熱可塑性樹脂材料が通流する通流路53cを通じて連通している。
The filling
The filling
Further, a
インジェクションノズル60は、熱可塑性樹脂材料を射出してロータコア30の第一スロット31内に充填するためのものである。インジェクションノズル60は、ロータコア30の軸方向に沿って移動可能となっており、熱可塑性樹脂材料の充填時において、先端の射出口60aが充填用金型53の接続孔53bに挿入配置される。
シリンダ61は、筒状の形状を成して所定の容積を有しており、不図示の供給路を通じて内部に熱可塑性樹脂材料が供給される。
ピストン62は、例えば不図示の油圧アクチュエータ等によりシリンダ61の内部をシリンダ61の軸方向に沿ってスライド移動可能とされる。
インジェクションノズル60は、ピストン62がシリンダ61内をロータコア30側に向かってスライド移動することにより、熱可塑性樹脂材料の射出速度が所定の速度となるように、または第一スロット31から第三スロット33の各スロット内の熱可塑性樹脂材料の圧力(以下、「内部圧力」という。)が所定の圧力となるように熱可塑性樹脂材料を射出する。
ピストン62には、射出時における熱可塑性樹脂材料のシリンダ61内の圧力を検出可能なシリンダ用圧力センサ63が設けられている。
The
The
The
The
The
台座治具51の台座部51b上には、第一スロット31に対応する位置に、内部圧力測定用圧力センサ65が設けられている。内部圧力測定用圧力センサ65は、充填工程S13において、第一スロット31に充填される熱可塑性樹脂材料の内部圧力を測定している。なお、本実施形態における内部圧力測定用圧力センサ65の取付位置は一例であって、第一スロット31に充填される熱可塑性樹脂材料の内部圧力を測定できれば、内部圧力測定用圧力センサ65の取付位置は特に限定されない。
On the
本実施形態の充填工程S13は、上述のように構成されたインジェクション装置50により行われる工程である。充填工程S13は、第一スロット31の内壁と磁石36の外面との間に熱可塑性樹脂材料である液晶ポリマーを射出して充填する工程であって、第一充填工程S13Aと、第二充填工程S13Bと、を含む。
The filling step S13 of the present embodiment is a step performed by the
図7は、第一充填工程S13Aおよび第二充填工程S13Bを説明するための説明図であって、ロータコア30の第一スロット31を含む側面断面模式図である。
図8は、縦軸を熱可塑性樹脂材料の射出速度または内部圧力とし、横軸を熱可塑性樹脂材料の射出量としたときの、第一充填工程S13Aおよび第二充填工程S13Bにおける熱可塑性樹脂材料の射出速度および内部圧力の推移を表すグラフである。なお、図8における実線は、熱可塑性樹脂材料の射出速度を示すグラフであり、一点鎖線は内部圧力測定用圧力センサ65により測定された熱可塑性樹脂材料の内部圧力を示すグラフである。また、後述の切替ポイントD以降におけるシリンダ61内の熱可塑性樹脂材料の圧力(以下、「シリンダ内圧力Ps」という。)を二点鎖線で図示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the first filling step S13A and the second filling step S13B, and is a schematic side sectional view including the
FIG. 8 shows the thermoplastic resin material in the first filling step S13A and the second filling step S13B, where the vertical axis is the injection speed or internal pressure of the thermoplastic resin material and the horizontal axis is the injection amount of the thermoplastic resin material. It is a graph showing transition of the injection speed of and internal pressure. 8 is a graph showing the injection speed of the thermoplastic resin material, and the alternate long and short dash line is a graph showing the internal pressure of the thermoplastic resin material measured by the
図7に示すように、充填工程S13では、まず、充填用金型53を移動させて、ロータコア30の軸方向端面に向かって所定の押圧力により押圧(型締め)する。続いて、インジェクションノズル60の先端の射出口60aを充填用金型53の接続孔53bに挿入する。
続いて、図7および図8に示すように、第一充填工程S13Aにより、熱可塑性樹脂材料の射出速度が所定の一定値となるように熱可塑性樹脂材料の射出速度を制御しつつ、第一スロット31に対して熱可塑性樹脂材料を充填する。ここで、ロータコア30の第一スロット31に形成された充填溝31Aに対応した位置には、充填用金型53の充填孔53aが配置される。したがって、第一スロット31内に配置された磁石36は、第一スロット31の充填溝31Aに充填された熱可塑性樹脂材料の内部圧力により径方向の内側に押圧されて、第一スロット31の内側壁31bに当接する。
As shown in FIG. 7, in the filling step S <b> 13, first, the filling
Subsequently, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, the first filling step S13A controls the injection speed of the thermoplastic resin material so that the injection speed of the thermoplastic resin material becomes a predetermined constant value. The
このとき、熱可塑性樹脂材料は、ピストン62がシリンダ61の内部をロータコア30側に向かってスライド移動することにより、内部圧力が漸次上昇しながら第一スロット31内に充填される(図8参照)。
さらに、第一充填工程S13Aにより熱可塑性樹脂材料を第一スロット31内に充填すると、第一スロット31内における熱可塑性樹脂材料の内部圧力が急激に上昇し始める(図8参照)。そして、内部圧力測定用圧力センサ65により検出された熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値Pに達したときに、第一充填工程S13Aから第二充填工程S13Bに工程を切り替える。ここで、所定値Pは、例えばロータコア30が変形する所定上限圧力(図8における所定上限圧力P1、破線で図示)よりも十分低くなるように設定されている。所定値Pおよび所定上限圧力P1は、ロータコア30の大きさや、ロータコア30を形成する電磁鋼板の強度等に応じて設定される。なお、以下、第一充填工程S13Aから第二充填工程S13Bに工程を切り替えるポイントを切替ポイントDという(図7参照)。
At this time, the thermoplastic resin material is filled in the
Further, when the
続いて、第二充填工程S13Bにより、第一スロット31内における熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値Pを維持するように制御しつつ、第一スロット31に対して熱可塑性樹脂材料を充填する。このとき、例えばシリンダ用圧力センサ63により測定されたシリンダ内圧力Psが一定となるようにピストン62のストロークを制御することで、熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値Pを維持するように制御することができる。
第二充填工程S13Bにより、第一スロット31内に熱可塑性樹脂材料を充填した時点で、充填工程S13が終了する。
Subsequently, in the second filling step S13B, the
When the thermoplastic resin material is filled in the
続いて、固化工程S15を行う。固化工程S15では、第一スロット31内に充填された熱可塑性樹脂材料を自然冷却により固化させる。ここで、従来技術において第一スロット31内に熱硬化性樹脂材料を充填していた場合には、例えば恒温槽等の加熱器にロータ3を投入して所定温度になるまで所定時間加熱する必要があった。これに対して、本実施形態では、第一スロット31内に熱可塑性樹脂材料を充填しているので、所定時間加熱することなく自然冷却にて素早く固化することができる。したがって、ロータ3を製造する際の製造工程の簡素化および製造時間の短縮化をすることができる。
第一スロット31から第三スロット33の各スロット内に充填された熱可塑性樹脂材料が固化した時点で固化工程S15が終了するとともに、ロータ3の製造工程S10が終了する。
Then, solidification process S15 is performed. In the solidification step S15, the thermoplastic resin material filled in the
When the thermoplastic resin material filled in each slot from the
本実施形態によれば、充填工程S13では、第一スロット31から第三スロット33の各スロットの内壁と磁石36の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填するので、加熱することなく固化することができる。したがって、熱硬化性樹脂材料を第一スロット31から第三スロット33の各スロット内に充填した後、加熱して固化する場合と比較して、ロータ3の製造時間を大幅に短縮できる。
また、充填工程S13は、熱可塑性樹脂材料の射出速度を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第一充填工程S13Aと、第一充填工程S13Aの後、熱可塑性樹脂材料の内部圧力を制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填する第二充填工程S13Bと、を含むので、第一充填工程S13Aにより所定の充填量となるまで熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができるとともに、第二充填工程S13Bにより所定の内部圧力となるように制御しつつ熱可塑性樹脂材料を充填して、ロータコア30の変形を防止できる。したがって、インジェクション装置50の大型化や高コスト化をすることなくロータコア30の変形を防止して熱可塑性樹脂材料を素早く充填することができる。
According to the present embodiment, in the filling step S13, since the thermoplastic resin material is filled between the inner wall of each slot from the
In addition, the filling step S13 controls the internal pressure of the thermoplastic resin material after the first filling step S13A for filling the thermoplastic resin material while controlling the injection speed of the thermoplastic resin material, and after the first filling step S13A. And the second filling step S13B for filling the thermoplastic resin material, the first filling step S13A can quickly fill the thermoplastic resin material until a predetermined filling amount is obtained, and the second filling step S13B. Thus, it is possible to prevent deformation of the
また、第一充填工程S13Aと第二充填工程S13Bとの切替は、内部圧力測定用圧力センサ65により検出された内部圧力が所定値Pとなったときに行われるので、第一充填工程S13Aの時間を極力長く確保して素早く熱可塑性樹脂材料を第一スロット31から第三スロット33の各スロットに充填するとともに、ロータコア30の変形を確実に防止できる。
The switching between the first filling step S13A and the second filling step S13B is performed when the internal pressure detected by the internal pressure measuring
また、充填工程S13で第一スロット31から第三スロット33の各スロットに充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマーを好適に採用できる。
In addition, a liquid crystal polymer can be suitably used as the thermoplastic resin material filled in each slot from the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
例えば、実施形態では、第一スロット31、第二スロット32および第三スロット33により構成されたスロット群35を有するロータ3を製造するためのロータ製造方法について説明をしたが、スロットの個数や形状等は実施形態に限定されない。
For example, in the embodiment, the rotor manufacturing method for manufacturing the
例えば、実施形態では、第一スロット31、第二スロット32および第三スロット33の各スロットに挿入される磁石36として、ネオジムを主成分とするいわゆるネオジム磁石を採用していたが、磁石36の種類は実施形態に限定されない。したがって、磁石36は、例えば、サマリウム(Sm)やコバルト(Co)等を主原料とするいわゆるサマリウムコバルト磁石や、アルミニウム(Al)やニッケル(Ni)、コバルト(Co)等を主原料とするいわゆるアルニコ磁石であってもよい。
For example, in the embodiment, a so-called neodymium magnet mainly composed of neodymium is used as the
また、実施形態では、第一スロット31から第三スロット33の各スロットに対して充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマーを採用した場合について説明をしたが、各スロットに対して充填される熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーに限定されない。したがって、例えば、ポリブチレンテレフタレート(Polybutylene Terephthalate:PBT)やポリフェニレンサルファイド(Poly Phenylene Sulfide Resin:PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(Polyetheretherketone:PEEK)等、液晶ポリマー以外の熱可塑性樹脂材料であってもよい。
In the embodiment, the case where the liquid crystal polymer is used as the thermoplastic resin material filled in each slot from the
実施形態では、インジェクション装置50が内部圧力測定用圧力センサ65を備え、この内部圧力測定用圧力センサ65により検出された熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値Pに達したときに、第一充填工程S13Aから第二充填工程S13Bに工程を切り替えていたが、インジェクション装置50が内部圧力測定用圧力センサ65を備えていなくてもよい。例えば、熱可塑性樹脂材料の第一スロット31に対する充填量(すなわち、ピストン62のストローク量)と、第一スロット31内の熱可塑性樹脂材料の内部圧力との相関を予め取得してマップ化し、ピストン62のストローク量が所定量となった時に熱可塑性樹脂材料の内部圧力が所定値Pに達したと判断して、第一充填工程S13Aから第二充填工程S13Bに工程を切り替えてもよい。
In the embodiment, the
(他の実施形態)
上述の実施形態におけるロータ3の製造工程S10では、第一スロット31内に熱可塑性樹脂材料を充填する場合について説明をしたが、第二スロット32および第三スロット33内に熱可塑性樹脂材料を充填する場合についても同様に行うことができる。ここで、インジェクション装置50を構成するインジェクションノズル60や充填用金型53等の形状は、上述の実施形態に限定されない。
(Other embodiments)
In the manufacturing step S10 of the
例えば、図3に示す第二スロット32のように、空洞部32d,32eが形成されて非対称形状となっている場合には、次のような課題が残されている。すなわち、充填溝32Aに対応する位置において、インジェクションノズル60(図7参照)から熱可塑性樹脂材料を充填した場合には、第二スロット32が非対称形状であるため、例えば空洞部32dと空洞部32eとにおいて熱可塑性樹脂材料の流動量が異なることになる。したがって、非対称形状の第二スロット32において、第二スロット32の内壁と磁石36の外面との間に熱可塑性樹脂材料を確実に充填するという点で改善の余地があった。
For example, when the
図9は、他の実施形態に係る充填用金型53の説明図であって、ロータコア30の第二スロット32を含む側面断面模式図である。
そこで、図9に示すように、第二スロット32の内壁と磁石36の外面との間における熱可塑性樹脂材料を充填し難い部分に対して、熱可塑性樹脂材料を容易に導入するための連通路(以下、「フローリーダ55」という。)を設けてもよい。
FIG. 9 is an explanatory view of a filling
Therefore, as shown in FIG. 9, the communication path for easily introducing the thermoplastic resin material into the portion that is difficult to fill with the thermoplastic resin material between the inner wall of the
例えば、本実施形態では、空洞部32dと空洞部32eとを比較した場合、空洞部32dよりも空洞部32eのほうが充填溝32Aから離間している。
インジェクションノズル60から充填溝32Aに向かって射出された熱可塑性樹脂材料は、磁石36の径方向の外側面と第二スロット32の外側壁32aとの間隙32cが流路となり、空洞部32dおよび空洞部32eに充填される。ここで、間隙32cのうち、充填溝32Aと空洞部32eとの間の領域は、充填溝32Aと空洞部32dとの間の領域よりも離間距離が長くなるため、熱可塑性樹脂材料の流動抵抗が高くなっている。すなわち、本実施形態においては、空洞部32eが、熱可塑性樹脂材料を充填し難い部分となっている。
For example, in this embodiment, when the
In the thermoplastic resin material injected from the
フローリーダ55は、充填用金型53のロータコア30との当接面53dにおいて、充填溝32Aと空洞部32eとを接続するように溝状に凹み形成されている。インジェクションノズル60から射出された熱可塑性樹脂材料は、一部がフローリーダ55を通じて第二スロット32の空洞部32eに導入される。したがって、フローリーダ55を備えた充填用金型53によれば、空洞部32eに対して確実に熱可塑性樹脂材料を充填することができる。
The
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
3 ロータ
30 ロータコア
31 第一スロット(スロット)
32 第二スロット(スロット)
33 第三スロット(スロット)
36 磁石
S11 磁石挿入工程
S13 充填工程
S13A 第一充填工程
S13B 第二充填工程
3
32 Second slot (slot)
33 Third slot (slot)
36 Magnet S11 Magnet insertion step S13 Filling step S13A First filling step S13B Second filling step
Claims (2)
前記ロータコアの前記スロットに磁石を挿入する磁石挿入工程と、
前記ロータコアの径方向から型締めすることなく、前記ロータコアの軸方向からのみ型締めを行い、前記スロットの内壁と前記磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を射出して充填する充填工程と、
を含み、
前記充填工程は、
前記熱可塑性樹脂材料の射出速度が所定の一定値となるように制御しつつ前記熱可塑性樹脂材料を充填する第一充填工程と、
前記第一充填工程の後、前記熱可塑性樹脂材料の内部圧力を制御しつつ前記熱可塑性樹脂材料を充填する第二充填工程と、
を含み、
前記充填工程において、前記第一充填工程と前記第二充填工程との切替は、前記内部圧力が、前記ロータコアが変形する所定上限圧力よりも低く設定された所定値となったときに行われることを特徴とするロータ製造方法。 A rotor manufacturing method for manufacturing a rotor having a rotor core with slots for inserting magnets,
A magnet insertion step of inserting a magnet into the slot of the rotor core;
A filling step of performing mold clamping only from the axial direction of the rotor core without clamping from the radial direction of the rotor core, and injecting and filling a thermoplastic resin material between the inner wall of the slot and the outer surface of the magnet; ,
Including
The filling step includes
A first filling step of filling the thermoplastic resin material while controlling the injection speed of the thermoplastic resin material to be a predetermined constant value;
After the first filling step, a second filling step of filling the thermoplastic resin material while controlling the internal pressure of the thermoplastic resin material;
It includes,
In the filling step, switching between the first filling step and the second filling step is performed when the internal pressure becomes a predetermined value set lower than a predetermined upper limit pressure at which the rotor core is deformed. The rotor manufacturing method characterized by these.
前記充填工程で充填される前記熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーであることを特徴とするロータ製造方法。 The rotor manufacturing method according to claim 1 ,
The rotor manufacturing method, wherein the thermoplastic resin material filled in the filling step is a liquid crystal polymer.
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