JP6660546B2 - 磁石埋込型ロータ並びにその製造方法及び製造装置 - Google Patents
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例えば、特許文献1では、溶融状態の樹脂磁石材料が、金型内にセットされた円筒状のロータのスリット内へ、金型内の永久磁石により磁気配向されつつ注入される。
したがって、ゲートから射出されてスリット内で固化した樹脂磁石は、底部から一対の端部へ達して高い配向率や高い着磁率のもとで固化した高着磁部分と、底部付近に止まって低い配向率や低い着磁率のもとで固化した低着磁部分とを含む。
本発明の目的は、全体としての磁束密度が高い磁石埋込型ロータ並びにその製造方法及び製造装置を提供することである。
請求項2のように、前記樹脂磁石は、前記ロータコアの周方向に隣接する一対の線状部(7,7)と、これら一対の線状部のそれぞれの第1端部を互いに接続する底部(8)とを有するV字状、U字状または円弧状をなし、前記ゲート痕は、一対の線状部のそれぞれの第2端部に配置されていてもよい。
請求項3の発明の磁石埋込型ロータの製造方法によれば、流動状態の樹脂磁石材料が、軸方向孔の線状部の第2端部(ロータコアの外周側の端部)において強い磁界で強力に磁化された後、線状部の第1端部に移動してきて固化する。したがって、線状部の第1端部で固化した樹脂磁石部分は、線状部の第2端部で固化した樹脂磁石部分と同等の高い着磁率で着磁される。これにより、樹脂磁石全体としての着磁率を高くして、磁石埋込型ロータ全体としての磁束密度を高くすることができる。
請求項5の発明の磁石埋込型ロータの製造装置によれば、ゲートの出口通路の中心が、ゲートの入口通路の中心よりも、ロータコアの外周側にオフセットされる。このため、流動状態の樹脂磁石材料が、ゲートの出口通路を通過するときに、より強い磁界で強力に磁化された後、軸方向孔の線状部の第1端部に移動してきて固化する。したがって、線状部の第1端部で固化した樹脂磁石部分は、線状部の第2端部で固化した樹脂磁石部分と同等の高い着磁率で着磁される。これにより、製造される樹脂磁石全体としての着磁率を高くして、磁石埋込型ロータ全体としての磁束密度を高くすることができる。
(第1実施形態)
本発明に係る磁石埋込型ロータおよびその製造方法が具体化された第1実施形態を、図1〜図7に基づいて説明する。
図1(a)および(b)は本発明の第1実施形態の磁石埋込型ロータの平面図および断面図である。図2は、磁石埋込型ロータの底面図である。図1(a)、(b)を参照して、磁石埋込型ロータ1は、円筒状のロータコア2と、ロータコア2に埋め込まれた複数の樹脂磁石3とを含む。ここで、樹脂磁石とは、周知の強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含むものを意味する。
図1(a),(b)に示すように、ロータコア2は、外周面2aと、内周面2bと、第1軸方向端面21と、第2軸方向端面22と、周方向Zの等間隔に配置され軸方向Xに延びて各軸方向端面21,22を貫通する複数の軸方向孔4とを含む。
図1(a)に示すように、各樹脂磁石3は、ロータコア2の軸方向Xに垂直な断面(図示せず)が線状をなす一対の線状部7を備える。各樹脂磁石3の一対の線状部7は、ロータコア2の周方向Zに隣接している。各線状部7は、第1端部71と、第1端部71よりもロータコア2の外周側に配置された第2端部72とを有する。
各樹脂磁石3の第1軸方向端面5であって一対の線状部7のそれぞれの第2端部72には、ゲート痕9が形成されている。ゲート痕9は、射出成形後のゲート部分の樹脂から切り離された剪断痕であり、図2に示すように凸状をなしている。各樹脂磁石3の第2軸方向端面6には、ゲート痕が設けられていない。
各軸方向孔4は、ロータコア2の軸方向に垂直な断面(図示せず)が線状をなす一対の線状部10を含む。各軸方向孔4の一対の線状部10は、ロータコア2の周方向Zに隣接している。各線状部10は、第1端部11と、第1端部11よりもロータコア2の外周側に配置された第2端部12とを有する。
図3(a),(b)に示すロータコア2の軸方向孔4の各開口部41,42は、図1(a),(b)に示す樹脂磁石3の対応する軸方向端面5,6で塞がれる。
まず、図4に示すように、ロータコア2を、磁石埋込型ロータの製造装置Mの金型50内にセットする。金型50は、ロータコア2の第1軸方向端面21に対向する上型51と、ロータコア2の周囲を取り囲む中間型52と、ロータコア2の第2軸方向端面22に対向する下型53とを備える。
図6に示すように、ゲートGは、軸方向孔4の第1開口部41において、一対の線状部10のそれぞれの第2端部12(ロータコア2の外周側の端部)に対向する位置に配置されている。
図7に示すように、配向・着磁装置30は、周方向Zに離隔して配置された一対の永久磁石31,32と、これらの永久磁石31,32間に配置された鉄心33とを、各軸方向孔4に対して径方向外方に備える。
また、図7では、各永久磁石31,32からの磁束が、軸方向孔4の各部において、どのように分布しているかが概略的に示されている。軸方向孔4において、底部13および一対の線状部10の第1端部11での磁束密度は、一対の線状部10の第2端部12での磁束密度よりも低い。
金型50へのロータコア2のセット後に、図5に示すように、各ゲートGから樹脂磁石材料Jを軸方向孔4内に射出する射出工程が実施される。すなわち、ロータコア2の第1軸方向端面21の各軸方向孔4の第1開口部41において一対の線状部10の第2端部12(図6参照)に対向するゲートGから、流動状態の樹脂磁石材料Jが、図7に示される配向磁場を印加されつつ射出される。
本実施形態の磁石埋込型ロータ1によれば、図1(a)に示すように、各樹脂磁石3の第1軸方向端面5であって一対の線状部7のそれぞれの第2端部72(ロータコア2の外周側の端部)に、ゲート痕9が配置されている。線状部7の第1端部71で固化した樹脂磁石部分は、流動状態の樹脂磁石材料Jが、磁界の強い領域である、第2端部72の位置に相当する軸方向孔4の位置を通過するときに強力に着磁され、その強力な着磁による残留磁化を保持した状態で、第1端部71に相当する軸方向孔4の位置(図6の位置B1〜B4)に移動してきて固化したものである。
また、磁石埋込型ロータ1によれば、各樹脂磁石3が、周方向に隣接する一対の線状部7とこれら一対の線状部7のそれぞれの第1端部71を互いに接続する底部8とを有する例えばV字状(U字状、円弧状であってもよい)をなしている。また、ゲート痕9が、第1軸方向端面5であって一対の線状部7の第2端部72に配置されている。
(第2実施形態)
本発明に係る磁石埋込型ロータの製造装置を具体化した第2実施形態を、図8に基づいて説明する。
第2実施形態では、出口通路82の中心C2が、入口通路81の中心C1よりも、ロータコア2の外周側にオフセットして配置されている。このため、流動状態の樹脂磁石材料Jが、ゲートGPの出口通路82を通過するときに、より強い磁界で強力に磁化される。また、ゲートGPの出口通路82を通過した流動状態の樹脂磁石材料Jは、軸方向孔4を通過する際に配向・着磁装置30により近い部分、すなわち、磁界がより強い部分を通過することで、より強い磁界で強力に磁化される。その後、流動状態の樹脂磁石材料Jは、軸方向孔4の線状部10の第1端部11に移動してきて固化する。
また、ゲートGPを断面テーパ状に形成するという簡単な形状変更により、ゲートGPの出口通路82の中心C2を、ゲートGPの入口通路81の中心C1よりも、ロータコア2の外周側にオフセットして配置することができる。ゲートGPを断面テーパ状に形成することにより、ゲートGPの通路断面積が、ゲートGPの出口通路82に向かうにしたがって減少する。このため、ゲート痕を小さくすることができる。
(第3実施形態)
本発明に係る磁石埋込型ロータの製造装置を具体化した第3実施形態を、図9に基づいて説明する。
具体的には、ゲートGQの断面において、ロータコア2の外周側の外郭線L1およびロータコア2の内周側の外郭線L2が、ロータコア2の軸方向Xに対して、等しい角度で傾斜している。したがって、ゲートGQの通路断面積は一定である。
また、樹脂磁石3が一対の線状部7と底部8とを有してV字状、U字状または円弧状をなす場合において、ゲート痕9が配置される軸方向端面5ないし6では、一対の線状部7の少なくとも一方の第2端部72に、ゲート痕9が配置されていればよい。
また、図示していないが、各樹脂磁石が、単一の線状部で形成されていてもよい。その場合、複数の樹脂磁石の線状部が、ロータコアの径方向に延びるよう、放射状に配置されていてもよい。
また、第2、第3実施形態では、ゲートがピンゲートであるが、これに限らず、ゲートが、サブマリンゲートやディスクゲートであってもよい。
また、配向・着磁装置は、配向磁場および着磁磁場としてパルスを発生する構成(例えばコイル)を用いるものであってもよい。
その他、本発明は特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Claims (6)
- 軸方向孔が形成された円筒状のロータコアと、
前記軸方向孔に充填された磁場射出成形品であって一対の軸方向端面を含む樹脂磁石と、を備え、
前記樹脂磁石は、前記ロータコアの軸方向に垂直な断面が線状をなす線状部であって第1端部と前記第1端部よりも前記ロータコアの外周側に配置され、配向・着磁装置から前記ロータコアの径方向に印加される配向着磁磁場による磁界の強さに関して前記軸方向孔のうち他の部位よりも強い磁界下にある部位で固化した第2端部とを有する線状部を含み、
前記樹脂磁石の少なくとも一方の軸方向端面であって線状部の第2端部に、ゲート痕が配置されている磁石埋込型ロータ。 - 請求項1において、前記樹脂磁石は、前記ロータコアの周方向に隣接する一対の線状部と、これら一対の線状部のそれぞれの第1端部を互いに接続する底部とを有するV字状、U字状または円弧状をなし、
前記ゲート痕は、一対の線状部のそれぞれの第2端部に配置されている磁石埋込型ロータ。 - 軸方向孔が形成された円筒状のロータコアであって、前記軸方向孔は前記ロータコアの軸方向に垂直な断面において線状部を含み、前記線状部は前記ロータコアの軸方向に垂直な断面において第1端部と前記第1端部よりも前記ロータコアの外周側に配置され、配向・着磁装置から前記ロータコアの径方向に印加される配向着磁磁場による磁界の強さに関して前記軸方向孔のうち他の部位よりも強い磁界下にある部位である第2端部とを有するロータコアを金型内にセットする工程と、
前記ロータコアの軸方向孔へ、前記線状部の第2端部に対向するゲートから、流動状態の樹脂磁石材料を、前記配向・着磁装置から前記ロータの径方向に印加される前記配向着磁磁場による磁界の強さに関して前記第2端部に対して前記第1端部よりも強い磁界を印加しつつ射出する射出工程と、を含む磁石埋込型ロータの製造方法。 - 請求項3において、前記軸方向孔は、前記ロータコアの周方向に隣接する一対の線状部と、これら一対の線状部のそれぞれの第1端部を互いに接続する底部とを有するV字状、U字状または円弧状をなし、
前記樹脂磁石材料は、一対の線状部のそれぞれの第2端部にそれぞれ対向して配置されるゲートから軸方向孔に射出される磁石埋込型ロータの製造方法。 - 軸方向孔が形成された円筒状のロータコアであって、前記軸方向孔は前記ロータコアの軸方向に垂直な断面において線状部を含み、前記線状部は前記ロータコアの軸方向に垂直な断面において第1端部と前記第1端部よりも前記ロータコアの外周側に配置され、配向・着磁装置から前記ロータコアの径方向に印加される配向着磁磁場による磁界の強さに関して前記軸方向孔のうち他の部位よりも強い磁界下にある部位である第2端部とを有するロータコアが配置されるキャビティを含む金型を備え、
前記金型は、前記配向・着磁装置であって当該配向・着磁装置から印加される前記配向着磁磁場による磁界の強さに関して前記第2端部に対して前記第1端部よりも強い磁界が印加されるように前記ロータコアの径方向に前記配向着磁磁場を印加する配向・着磁装置と、入口通路と前記線状部の前記第2端部に対向する出口通路とを有し流動状態の樹脂磁石材料を前記ロータコアの軸方向孔へ流すゲートと、を含み、
前記出口通路の中心が、前記入口通路の中心よりも前記ロータコアの外周側にオフセットされている磁石埋込型ロータの製造装置。 - 請求項5において、前記ゲートは、前記出口通路の中心が前記入口通路の中心よりも前記ロータコアの外周側にオフセットされるように断面テーパ状に形成されている磁石埋込型ロータの製造装置。
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