JP6509558B2 - モータ回転子モールディング用金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ回転子モールディング用金型装置に係り、より詳しくは、永久磁石同期モータにおいてロータコアの内部に磁石を固定するモールディング金型装置に関する。

一般的に、ハイブリッド自動車や電気自動車のような環境車には、動力源として駆動モータが使われている。

前記駆動モータは、通常のモータと同様に、ステータコアにコイルが巻き取られて構成される固定子と、前記固定子の内側に配置され、かつロータコアに永久磁石が挿入されて構成される回転子とを含む。

通常、回転子のロータコアに永久磁石を固定するためには、ロータコアの永久磁石挿入穴にボンドを塗布した後、永久磁石を永久磁石挿入穴に挿入して硬化させる方式や、永久磁石を挿入したロータコアの永久磁石挿入穴に樹脂を注入して硬化させるインサート射出方式が主に使われている。

例えば、永久磁石が挿入されているロータコアを上金型と下金型の内部に配置し、永久磁石が挿入されている永久磁石挿入穴内の空間に樹脂を注入して永久磁石を固定させる方式が主に使われている。

しかし、このようなインサート射出方式は、下記のような前提条件を有さなければならない。

すなわち、金型が有する寸法及び形状公差レベルよりも、製品が有する寸法及び形状公差が低い場合、製品は金型内で流動しなければならない。

逆に、精密なインサート射出を要する場合、製品は固定されなければならず、寸法及び形状公差は、金型と同等レベル以上でなければならない。

そうでなければ、射出過程においてフラッシュ（オーバーフロー）が必然的に発生する。

環境車用駆動モータの回転子のように高速／高トルク／高耐久の条件を要する場合、精密なモールディング成形性を有するために後者の条件を満たさなければならない。

しかし、薄板を積層して作られたロータコアは、コア一枚一枚の厚み偏差、積層締結のためのエンボスによる不完全密着などにより、平面度及び平行度が精密加工品に比べて寸法及び形状公差レベルが大幅に低下する。

したがって、理論的にはフラッシュが非常に頻繁に発生する。

ロータコアの場合、プログレッシブ金型においてエンボスによる締結により、一枚一枚間組み立てられて製品が抽出される。

締結は、金型内でプレスにより行われ、厚み寸法は、加圧された状態で測定される。

しかし、製品が抽出された直後、エンボスによる不完全密着などの原因によって、コアは再び膨らむ（スプリングバック）。

このような特性を有するコアの積層厚みは、金型が閉じた時に上下板間の距離よりも厚くなる。

金型が閉じる時にコアの厚みが縮まり、この過程においてコアの最上枚と最下枚は精密かつ剛性の強い金型により精度が改善される。

そして、中間部のコア一枚一枚は、軟性の強い材質のように自然な状態に変形される。

このようなメカニズムにより、一般的なインサート射出方式の前提条件を満たしていない積層コアもモールディングが可能である。

しかし、近年、コアの積層方法は、エンボスではなく、ボンドを用いた締結方法を使用している。

これにより、エンボスコアに比べてスプリングバック現象が減少して、フラッシュの発生頻度が高くなるという問題がある。

本発明の背景技術は、特許文献１ないし４に開示されている。

韓国登録特許第２０−０４５９３９５号公報 韓国登録特許第１０−１１２７５２７号公報 特開２００２−０１４２４１８号公報 特開２０００−０２３３４２６号公報

本発明の目的は、上記のような点に鑑みて案出されたものであって、回転子モールディングのためのインサート射出時に金型の内部に可変的に動くリフトコアを適用して、投入された製品の寸法及び公差レベルが金型に比べて低下したとしても、射出過程においてフラッシュなどを発生させない新たな形態の永久磁石同期モータの回転子モールディング方式を具現することで、投入される製品の公差緩和及び射出完成品の不良率低減により、コスト低減を図ることが可能なモータ回転子モールディング用金型装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明において提供するモータ回転子モールディング用金型装置は、下記のような特徴がある。

前記モータ回転子モールディング用金型装置は、インサート射出方式によりロータコアに対するモールディング工程を行うものであって、ロータコアを挟んで上下に配置される上コア及び下コア、並びに側面に配置されるスライドコアと、前記下コアの周囲でロータコアの底部に配置されて上下流動されつつ、ロータコアを加圧するリフトコアと、前後の直線運動により前記リフトコアを上下に動かす油圧スライド機構とを含む構造からなる。

したがって、前記モータ回転子モールディング用金型装置は、金型締結時にリフトコアの動きを用いて、射出成形過程において発生するフラッシュなどの問題を解決できる。

特に、前記リフトコアは、ロータコア側に接するリフトコアアッパー、油圧スライド機構側に接するリフトコアロワー、及び前記リフトコアアッパーと前記リフトコアロワーとの間に組み立てられるリフトコアミドルの組み合わせで構成され、前記リフトコアアッパーと前記リフトコアミドルは、球面を介して互いに接触し、前記リフトコアアッパーが前後方向及び左右方向に回転摺動可能な可変的な動きが見られる。

ここで、前記リフトコアアッパーと前記リフトコアミドルの球面には、嵌合されるストッパ溝とストッパ突起とが形成され、リフトコアアッパーの回転摺動が制御される。

この時、前記ストッパ溝と前記ストッパ突起の組み合わせは、リフトコアの円周方向に沿って９０°間隔で４箇所に配置されることが望ましい。

そして、前記油圧スライド機構の場合、油圧シリンダと、前記油圧シリンダのロッドに連結され、前後に直線運動すると共に、リフトコアと接触するスライダとを含む構造からなり、この時、スライダとリフトコアとをテーパを介して接触させることで、スライダの直線運動時にリフトコアを上下に動かすことができる。

本発明において提供するモータ回転子モールディング用金型装置は、下記のような効果がある。

第一に、ボールジョイントタイプの適用により、ボンドコアモールディングが可能である。

すなわち、エンボスコアに対してボンドコアの場合、同じ積層厚みの適用時、積層枚数が増大し、積層間ギャップが縮小し、締結力を向上させ、鉄損（Ｉｒｏｎ ｌｏｓｓ）が減少し、機械的剛性を向上させることができる。

そして、コア単品の既存のエンボスコアに対して、ボンドコアの内外径寸法及び形状公差が優勢である。

第二に、単品コアの性能改善により、モールディング後のコアの変形量を改善することができる。

すなわち、内外径及び形状公差の変形量がエンボスコアに比べて少ないので、コアの残留応力減少により耐久性能を改善することができ、外径形状公差の改善により空隙が均一化され、トルクリップルなどのＮＶＨを改善することができ、電磁気解析設計と実製品との性能差の減少により設計安定化が可能であり、圧入量管理及び空隙管理により組立品質を確保することができる。

本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置において、リフトコアを示す結合斜視図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置において、リフトコアを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置において、リフトコアを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置の作動状態を示す正面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明を詳細に説明すれば、下記の通りである。

図１ないし図３は、本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置を示す斜視図、正面図及び断面図である。

図１ないし図３に示すように、前記モータ回転子モールディング用金型装置は、永久磁石同期モータのロータコアの内部に磁石を固定するために、インサート射出方式によりモールディングする金型装置であって、特に金型が可変的に動く構造を適用して、射出過程においてフラッシュ（オーバーフロー）などを発生させないものである。

このために、前記モータ回転子モールディング用金型装置は、基本的に金型内にインサートされるロータコア１００を挟んで上下に配置される上コア１０及び下コア１１、並びにロータコア１００の側面に配置されるスライドコア１２を含む。

ここで、前記上コア１０及び下コア１１、並びにスライドコア１２の配置構造及び動作関係などは、通常の金型装置と同様であるので、具体的な説明は省略する。

特に、前記モータ回転子モールディング用金型装置は、フラッシュの発生を防止するために、一枚一枚積層構造のロータコア１００を密着（圧着）させる手段としてリフトコア１３を含む。

前記リフトコア１３は、ロータコア１００の底部に配置されて上下に流動可能な構造で設けられることで、リフトコア１３の上昇時、ロータコア１００は、上方の上コア１０と下方のリフトコア１３との間で密着される。

そして、前記リフトコア１３の中心軸線には下コア１１が貫通配置されることで、ロータコア１００の上面は上コア１０が、下面はリフトコア１３が、周囲内面は下コア１１が、周囲外面はスライドコア１２がそれぞれ密着されつつ、ロータコア１００の全周が取り囲まれ、結局、この状態で樹脂の注入が行われる。

前記リフトコア１００は、図４ないし図６に示すように、上下に順次に積層されるリフトコアアッパー１５、リフトコアミドル１７及びリフトコアロワー１６の組み合わせからなる。

前記リフトコアアッパー１５は、段差構造を有し、かつリング状をなす円形ブロックからなり、中心穴を介して下コア１１の周囲を取り囲むと共に、上面を介してロータコア１００の底面と接する構造で設けられる。

特に、前記リフトコアアッパー１５の底面は、凹状の球面１８ａ、例えば、リフトコアアッパー１５の中心軸線上に位置する球心を持つ凹状の球面１８ａからなり、この時、球面１８ａを介してリフトコアミドル１７にある凸状の球面１８ｂ上に密着組み合わせられる。

これによって、前記リフトコアアッパー１５は、球面１８ａ、１８ｂ間の摺動接触構造を用いて、リフトコアミドル１７上で前後方向及び左右方向に回転摺動運動が可能になる。

そして、前記リフトコアアッパー１５の底面にある球面１８ａ上には、多数個のストッパ溝１９が形成されており、この時、ストッパ溝１９には、リフトコアミドル１７にある各ストッパ突起２０が嵌合される。

これによって、前記リフトコアアッパー１５は、リフトコアミドル１７上で回転摺動する時、ストッパ溝１９とストッパ突起２０の規制作用により、その回転摺動程度が拘束される。

ここで、前記ストッパ突起２０と前記ストッパ溝１９の嵌合構造において相互間には間隔を有するが、前記リフトコアアッパー１５の場合、上下方向に約０．２ｍｍの範囲内で回転摺動されるように設定され、このような流動可能な範囲を考慮して、ストッパ突起２０とストッパ溝１９との間隔を適切に設定することが望ましい。

前記ストッパ溝１９と前記ストッパ突起２０の組み合わせは、リフトコア１３の円周方向に沿って９０°間隔の位置にそれぞれ配置される４箇所が備えられ、これによって、前記リフトコアアッパー１５は、円周方向への回転が制限（ストッパ突起とストッパ溝との間隔ほど若干の流動はあるが）されると共に、ストッパ溝１９とストッパ突起２０による規制を受けつつ、前後方向及び左右方向に回転摺動運動が可能になる。

前記リフトコアミドル１７は、下コア１１の貫通のための中心穴を持つ四角ブロックからなり、リフトコアアッパー１５とリフトコアロワー１６との間に介在され、リフトコアアッパー１５側とは球面を介して接すると共に、リフトコアロワー１６側とはボルト締結構造によって上下積層された状態で一体式により結合される。

特に、前記リフトコアミドル１７の上面には、中心穴の周囲に上向きに凸状の球面１８ｂが形成され、この時、球面１８ｂは、リフトコアアッパー１５にある球面１８ａと同じ曲率を有しつつ型合される。

そして、前記リフトコアミドル１７の球面１８ｂ上には、リフトコアアッパー１５にある各ストッパ溝１９に一対一対応する位置にそれぞれのストッパ突起２０が形成されており、リフトコアアッパー側のストッパ溝１９に嵌合される。

また、前記リフトコアロワー１６も、下コア１１の貫通のための中心穴を持つ四角ブロックからなり、油圧スライド機構側に接する構造で設けられる。

このために、前記リフトコアロワー１６の底面には、一方向に貫通される直線の溝が形成され、この時、溝の底面は、テーパ２３ｂからなる。

この時、テーパ２３ｂは、溝の長手方向に沿って約１°傾いた傾斜を有する。

また、一枚一枚積層構造になっているロータコア１００の密着のためのリフトコア１３の上下運動時、この時の動きのための動力を提供する手段として油圧スライド機構１４が設けられる。

前記油圧スライド機構１４は、前後の直線動作を用いてリフトコア１３の全体を上下に動かす役割を行い、駆動源である油圧シリンダ２１と、実質的にリフトコア１３を動かすスライダ２２とで構成される。

前記油圧シリンダ２１は、金型本体の側面にシリンダブラケット２４により支持される構造で設けられ、前記スライダ２２は、油圧シリンダ２１のロッドに結合されつつ、前方に水平延長され、垂直姿勢であるリフトコア１３の底部、すなわち、リフトコアロワー１６の底部に配置される。

そして、前記スライダ２２は、その上面を介してリフトコアロワー１６の底面と接触し、油圧シリンダ２１の作動時に前後に動作しつつ、リフトコアロワー１６を含むリフトコア１３の全体を上下に動かす。

このために、前記スライダ２２の上面は、スライドの長手方向に沿って約１°傾いた傾斜を持つテーパ２３ａからなり、この時、テーパ２３ａは、リフトコアロワー１６の底面にあるテーパ２３ｂと同じ傾斜方向に接する。

これによって、油圧シリンダ２１の前進作動によりスライダ２２が前方に移動すれば、テーパ２３ａ、２３ｂ間の摺動により、順次に積層されているリフトコアロワー１６、リフトコアミドル１７及びリフトコアアッパー１５が上昇する。

逆に、油圧シリンダ２１の後進作動によりスライダ２２が後方に移動すれば、テーパ２３ａ、２３ｂ間の摺動により、順次に積層されているリフトコアロワー１６、リフトコアミドル１７及びリフトコアアッパー１５が下降する。

したがって、このように構成されるモータ回転子モールディング用金型装置の使用状態について説明すれば、次の通りである。

図７は、本発明の一実施形態によるモータ回転子モールディング用金型装置の作動状態を示す正面図である。

図７に示すように、ロータコアの一枚一枚当たり締結方式がエンボス方式からボンディング方式に変更されることで、スプリングバック現象が不足して、モールディング工程においてリサイジングの補正が困難になるので、本発明では更なる可変型コア密着方式を適用する。

金型内にインサートされるロータコア１００の平行度が０．０２ｍｍを超える場合、モールディング工程においてフラッシュが発生するので、ロータコア１００の左側と右側が密着されていない場合、先に密着される部分（例えば、図面の左側部分）を基準としてリフトコアアッパー１５が球面を回転摺動しつつ右側面が正確に密着される。

この時、摺動面が球面であるので、方向性に制限がない。

そして、リフトコアアッパー１５の回転摺動時、ストッパ突起とストッパ溝の規制機能によってリフトコアアッパー１５の作動値を制限でき、金型の安全性を確保することができる（スライドコアとの衝突防止）。

前記リフトコアアッパー１５の動きにより、ロータコアの下端不一致、上端不一致、上端及び下端の不一致のような平行度不良、平面度不良、直角度不良などを補正することができる。

したがって、金型可動によって上コア１０の底面とロータコア１００の上面との型閉（(1)）後または型閉（(1)）終了段階において油圧スライド機構１４のスライダ２２が０〜５０ｍｍ前進し（(2)）、続いてリフトコア１３が垂直に０〜１．０ｍｍ作動（(3)）しつつ、ロータコア１００の底面とリフトコアアッパー１５の上面とが密着される。

そして、ロータコア１００の一枚一枚当たり厚み偏差による全厚の公差（−０．２〜＋０．６ｍｍ）部分を回転摺動するリフトコアアッパー１５によって可変させ、すなわち、球面を用いたリフトコアアッパー１５の回転摺動によってロータコア１００の底面とリフトコアアッパー１５の上面とを密着させ、モールディング工程においてフラッシュの発生を防止することができる（モールディング工程において０．０２ｍｍ以上の間隙が生じる時にフラッシュが発生する）。

このように、本発明では、油圧スライド機構とリフトコアとの連係的な作動を用いたリフトコアの上下移動構造と、リフトコアアッパーとリフトコアミドルとのボールジョイントタイプ（球面接触タイプ）を用いたリフトコアアッパーの回転摺動構造とを適用することにより、ロータコアの平面度／平行度レベルが低くても、製品が変形されることなく、油圧スライドの力が垂直に伝達され、結局、モールディング時にフラッシュの発生を防止することができる。

１０ 上コア
１１ 下コア
１２ スライドコア
１３ リフトコア
１４ 油圧スライド機構
１５ リフトコアアッパー
１６ リフトコアロワー
１７ リフトコアミドル
１８ａ、１８ｂ 球面
１９ ストッパ溝
２０ ストッパ突起
２１ 油圧シリンダ
２２ スライダ
２３ａ、２３ｂ テーパ
２４ シリンダブラケット

Claims (4)

1. インサート射出方式によりロータコアに対するモールディング工程を行うものであって、
   ロータコアを挟んで上下に配置される上コア及び下コア、並びに側面に配置されるスライドコアを含み、
   前記下コアの周囲でロータコアの底部に配置されて上下流動されつつ、ロータコアを加圧するリフトコアと、前後の直線運動により前記リフトコアを上下に動かす油圧スライド機構とをさらに含み、
   前記リフトコアは、ロータコア側に接するリフトコアアッパー、油圧スライド機構側に接するリフトコアロワー、及び前記リフトコアアッパーと前記リフトコアロワーとの間に組み立てられるリフトコアミドルの組み合わせで構成され、前記リフトコアアッパーと前記リフトコアミドルは、球面を介して互いに接触し、前記リフトコアアッパーが前後方向及び左右方向に回転摺動可能になっていることを特徴とするモータ回転子モールディング用金型装置。
2. 前記リフトコアアッパーと前記リフトコアミドルの球面には、嵌合されるストッパ溝とストッパ突起とが形成され、リフトコアアッパーの回転摺動が制御されることを特徴とする請求項１に記載のモータ回転子モールディング用金型装置。
3. 前記ストッパ溝と前記ストッパ突起の組み合わせは、リフトコアの円周方向に沿って９０°間隔で４箇所に配置されることを特徴とする請求項２に記載のモータ回転子モールディング用金型装置。
4. 前記油圧スライド機構は、油圧シリンダと、前記油圧シリンダのロッドに連結され、前後に直線運動すると共に、リフトコアと接触するスライダとを含み、前記スライダと前記リフトコアは、テーパを介して接触し、スライダの直線運動時にリフトコアが上下に動くようになったことを特徴とする請求項１に記載のモータ回転子モールディング用金型装置。