JP6898370B2 - ロータコアの製造装置及びロータコアの製造方法 - Google Patents

ロータコアの製造装置及びロータコアの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ロータコアの製造装置及びロータコアの製造方法に関する。
ＩＰＭ型ロータコア（埋込磁石型ロータコア）１は、例えば、図１に示すように、電磁鋼板を打ち抜き加工して形成した複数のコア部材（薄板状部材）を積層した積層鉄心２と、積層鉄心２の軸線Ｏ１方向一端部２ａから他端部２ｂまで貫通形成された磁石挿入孔２ｃに挿入して収容される永久磁石３と、磁石挿入孔２ｃに注入して永久磁石３を埋設固定する樹脂材４とを備えて構成されている。
ＳＰＭ型ロータコア（表面磁石型ロータコア）５は、例えば、図２に示すように、積層鉄心２と、積層鉄心２の外周面側に周方向に等間隔で配設される永久磁石３と、永久磁石３とともに積層鉄心２を囲繞して被覆する円筒状の外装部材６と、外装部材６と積層鉄心２の間に注入して永久磁石３を埋設固定する樹脂材４とを備えて構成されている。
また、積層鉄心２には、その軸線Ｏ１上の一端部２ａから他端部２ｂに貫通形成され、ロータのシャフトを嵌め込むための中心孔（シャフト孔）２ｄが設けられている。
一方、ロータコア１、５の製造装置としては、例えば、図４に示すように、永久磁石３を磁石挿入孔２ｃに挿入して取り付けた積層鉄心２（又は永久磁石３と外装部材６を取り付けた積層鉄心５）を軸線Ｏ１方向に嵌合させて保持する嵌合凹部７ａを有する第１金型７と、第１金型７に係合し、第１金型７とともに金型キャビティ内に積層鉄心２を型締め／封止する第２金型８と、第２金型８（又は第１金型７）に設けられ、金型キャビティ内の積層鉄心２の磁石挿入孔２ｃ（又は外装部材６と積層鉄心２の間）に樹脂材４を注入するための樹脂注入部９とを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。第１金型７には、嵌合凹部７ａに積層鉄心２を嵌合させる際に、積層鉄心２の中心孔（シャフト孔）２ｄに嵌め込んで位置決め保持するための芯棒１０が一体に具備されている。
ロータコア１、５を製造する際には、図４、図５に示すように、第１金型７と第２金型８を型締めして積層鉄心２を封止した後、図６に示すように、射出成形機を用い、樹脂注入部９から磁石挿入孔２ｃ（又は外装部材６と積層鉄心２の間）に樹脂材４を注入する。図７に示すように、適宜タイミングで金型７、８を型開きし、ロータコア１（５）を脱型して取り外す。これにより、永久磁石３を樹脂材４によって埋設固定したロータコア１（５）が製造される。
再公表ＷＯ２０１６／１４７２１１号公報
しかしながら、従来のロータコア１、５の製造装置（及びロータコアの製造方法）においては、積層鉄心２を第１金型７の嵌合凹部７ａに嵌合設置する際に、円柱状の芯棒１０を、この芯棒１０と略同形の積層鉄心２の中心孔２ｄに嵌め込みにくく、場合によっては芯棒１０に積層鉄心２の一端部２ａが突き当たってしまい、製造不良が発生するおそれがあった（図４参照）。
本開示のロータコアの製造装置の一態様は、磁石挿入孔に磁石を挿入した積層鉄心、又は外周側に磁石と外装部材を取り付けた積層鉄心を嵌合させて保持する嵌合凹部、及び前記積層鉄心の軸線方向に貫通形成された中心孔に嵌合する円柱状の芯棒を有する第１金型と、前記第１金型に係合し、前記第１金型とともに前記積層鉄心を型締めして封止する第２金型と、前記第１金型又は前記第２金型に設けられ、成形機を用いて前記磁石挿入孔、又は前記外装部材と前記積層鉄心の間に樹脂材を注入する樹脂注入部と、軸線中心に前記芯棒を挿通する貫通孔を有し、前記積層鉄心の前記第１金型側の軸線方向一端部に前記貫通孔と前記中心孔とを連通させて着脱可能に取り付けられるガイド板とを備え、前記ガイド板は、前記貫通孔の前記積層鉄心の一端部側の一面側の開口径が前記中心孔と略同径とされ、前記貫通孔の前記第１金型側の他面側の開口径が前記一面側の開口径よりも大とされている。
本開示のロータコアの製造方法の一態様は、磁石挿入孔に磁石を挿入した積層鉄心、又は外周側に磁石と外装部材を取り付けた積層鉄心の軸線方向一端部に、軸線中心に貫通孔を備えたガイド板を、前記貫通孔と前記積層鉄心の軸線方向に貫通形成された中心孔とを連通させて着脱可能に取り付けるガイド板取付工程と、第１金型の嵌合凹部に、前記第１金型に設けられた円柱棒状の芯棒を前記ガイド板の貫通孔から前記積層鉄心の中心孔に挿通しつつ前記積層鉄心を嵌合して配設する第１金型取付工程と、第２金型を前記第１金型に係合させ、前記第１金型とともに前記積層鉄心を型締めして封止する第２金型取付工程と、前記第１金型又は前記第２金型に設けられた樹脂注入部を通じて前記磁石挿入孔、又は前記外装部材と前記積層鉄心の間に樹脂材を注入する樹脂注入工程とを備えており、前記ガイド板は、前記貫通孔の前記積層鉄心の一端部側の一面側の開口径が前記中心孔と略同径とされ、前記貫通孔の前記第１金型側の他面側の開口径が前記一面側の開口径よりも大とされ、前記第１金型取付工程では、前記貫通孔の内面の誘導面によって前記芯棒を案内させながら前記貫通孔に挿入する。
上記の一態様においては、貫通孔の積層鉄心の一端部側の一面側の開口径が中心孔と略同径とされ、貫通孔の第１金型側の他面側の開口径が一面側の開口径よりも大のガイド板を、積層鉄心の第１金型側の一端部に装着した状態で、第１金型の嵌合凹部に積層鉄心を嵌合させる。
これにより、ガイド板の開口径が大の貫通孔から第１金型の芯棒が挿入され、ガイド板の貫通孔の内面で芯棒を誘導しながら積層鉄心の中心孔に嵌め込むことができる。よって、積層鉄心を第１金型に嵌合させる際に、従来よりも積層鉄心の中心孔に芯棒を容易に且つ確実で精度よく挿通して嵌め込むことができ、ロータコアの製造歩掛りの向上、ロータコアの品質向上を図ることが可能になる。
一実施形態のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）を示す斜視図である。 一実施形態のロータコア（ＳＰＭ型ロータコア）を示す斜視図である。 一実施形態のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）の製造装置、製造方法を示す断面図である。 従来のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）の製造装置、製造方法を示す断面図である。 従来のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）の製造装置、製造方法を示す断面図である。 従来のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）の製造装置、製造方法を示す断面図である。 従来のロータコア（ＩＰＭ型ロータコア）の製造装置、製造方法を示す断面図である。
以下、図１から図３を参照し、一実施形態に係るロータコアの製造装置及びロータコアの製造方法について説明する。
ここで、本実施形態のロータコア１、５は、図１、図２に示すように、軸線Ｏ１中心に貫通形成された中心孔（シャフト孔）２ｄにシャフトを挿通し、シャフトに同軸上で一体に取り付けることによって、例えば、工作機械、産業用ロボット、その他の産業用機械のモータなどの電動回転機のロータを構成するものである。
本実施形態では、ロータコア１がＩＰＭ型ロータコア（埋込磁石型のロータコア）であるものとして説明を行う。
本実施形態のロータコア１は、例えば、図１、図３に示すように、電磁鋼板を打ち抜き加工して形成した複数のコア部材（薄板状部材）を積層してなる積層鉄心（コア）２と、積層鉄心２の軸線Ｏ１方向一端部２ａから他端部２ｂに貫通形成された複数の磁石挿入孔２ｃにそれぞれ挿入して配設される永久磁石（磁石）３と、磁石挿入孔２ｃに注入して永久磁石３を積層鉄心２に固定しつつ埋設する樹脂材４とを備えて構成されている。
上記構成からなる本実施形態のロータコア１を製造するための装置（ロータコアの製造装置）Ａは、図３に示すように、磁石挿入孔２ｃに永久磁石３を挿入した積層鉄心２を嵌合させて保持する嵌合凹部７ａ、及び積層鉄心２の軸線Ｏ１方向に貫通形成された中心孔２ｄに嵌合する円柱状の芯棒１０を有する第１金型７と、第１金型７に係合し、第１金型７とともに積層鉄心２を型締めして封止する第２金型８と、第２金型８に設けられ、射出成形機を用いて磁石挿入孔２ｃに樹脂材４を注入する樹脂注入部９と、軸線Ｏ１中心に芯棒１０を挿通する貫通孔１１を有し、積層鉄心２の第１金型７側の軸線Ｏ１方向一端部２ａに貫通孔１１と中心孔２ｄとを連通させて着脱可能に取り付けられるガイド板１２とを備えている。
ガイド板１２は、例えば、円板状でリング状に形成され、その中心に貫通形成された貫通孔１１の積層鉄心２の一端部２ａ側の一面１２ａ側の開口径ｄ１が中心孔２ｄと略同径とされ、貫通孔１１の第１金型７側の他面１２ｂ側の開口径ｄ２が一面１２ａ側の開口径ｄ１よりも大とされている。
また、本実施形態のガイド板１２は、貫通孔１１の内面に、軸線Ｏ１方向の一面１２ａ側から他面１２ｂ側に向かうに従い漸次径が大となる誘導面１１ａを備えて形成されている。この誘導面１１ａは、例えば、他面１２ｂ側の周縁部を面取りして形成したり、Ｒ加工を施したり、テーパー加工を施すなどして形成されている。
ガイド板１２には、その一面１２ａ側の所定位置に一面１２ａから軸線Ｏ１方向外側に突出するピン（不図示）が具備されている。そして、ガイド板１２は、予め積層鉄心２の一端部２ａ側の所定位置に軸線Ｏ１方向に凹んで形成された孔（不図示）にピンを嵌合させることにより、積層鉄心２の一端部２ａの所定位置に位置決めして着脱可能に取り付けられる。
第２金型８に設けられる樹脂注入部９は、射出成形機から樹脂材４が送られ、第１金型７と第２金型８で型締めした積層鉄心２の磁石挿入孔２ｃに樹脂材４を給送して注入するための樹脂流路を備えて構成されている。
次に、上記構成からなる本実施形態のロータコア１の製造装置Ａを用いてロータコア１を製造する方法（樹脂材４を注入して永久磁石３を積層鉄心２に一体に埋設固定する方法）について説明する。
まず、磁石挿入孔２ｃに永久磁石３を挿入した積層鉄心２の一端部２に、孔にピンを嵌合させ、貫通孔１１と中心孔２ｄとを連通させてガイド板１２を着脱可能に取り付ける（ガイド板取付工程）。
次に、第１金型７の嵌合凹部７ａに、第１金型７の芯棒１０をガイド板１２の貫通孔１１から積層鉄心２の中心孔２ｄに挿通しつつ積層鉄心２（及びガイド板１２）を嵌合して配設する（第１金型取付工程）。
次に、第２金型８を第１金型７に係合させ、第１金型７とともに積層鉄心２を型締めして封止する（第２金型取付工程）。
そして、第２金型８に設けられた樹脂注入部９を通じ、射出成形機で磁石挿入孔２ｃに樹脂材４を注入し（樹脂注入工程）、適宜タイミングで金型７、８を型開きし、ロータコア１を脱型する。これとともにロータコア１からガイド板１２を取り外す。これにより、磁石挿入孔２ｃに挿入された永久磁石３を樹脂材４によって埋設固定したロータコア１が製造される。なお、ガイド板１２は、他のロータコア１の製造に転用される。
一方、本実施形態のロータコア１の製造装置Ａ及びロータコア１の製造方法においては、一面１２ａ側の貫通孔１１の開口径ｄ１が中心孔２ｄと略同径とされ、他面１２ｂ側の開口径ｄ２が一面１２ａ側の開口径ｄ１よりも大とされたガイド板１１、また、貫通孔１１の内面に誘導面１１ａを備えたガイド板１１を、予め積層鉄心２の一端部２ａ側に取り付けるようにした。
これにより、開口径ｄ２が大の貫通孔１１のガイド板１２の一面１２ａ側から第１金型７の芯棒１０が挿入され、ガイド板１２の貫通孔１１の内面の誘導面１１ａで芯棒１０を誘導しながら積層鉄心２の中心孔２ｄに嵌め込むことができる。すなわち、第１金型７の嵌合凹部７ａに積層鉄心２を嵌合させる際に、ガイド板１２の貫通孔１１によって、さらに本実施形態では誘導面１１ａによって、積層鉄心２の中心孔２ｄと互いの軸線Ｏ１が同一軸上に配されるように芯棒１０を自動的に案内することができ、好適に積層鉄心２の中心孔２ｄに芯棒１０を嵌め込むことができる。
よって、本実施形態のロータコア１の製造装置Ａ及びロータコア１の製造方法によれば、積層鉄心２を第１金型７に嵌合させる際に、従来よりも積層鉄心２の中心孔２ｄに芯棒１０を容易に且つ確実で精度よく挿通して嵌め込むことができ、ロータコア１の製造歩掛りの向上、ロータコア１の品質向上を図ることが可能になる。
以上、ロータコアの製造装置及びロータコアの製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、樹脂注入部９が第２金型８に設けられているものとしたが第１金型７に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、ロータコアがＩＰＭ型ロータコア（埋込磁石型のロータコア）であるものとして説明を行ったが、ＳＰＭ型ロータコア（表面磁石型ロータコア）であっても構わない。
具体的に、ＳＰＭ型ロータコア５は、例えば、図２に示すように、積層鉄心２と、積層鉄心２の外周面側に周方向に等間隔で配設される永久磁石３と、永久磁石３とともに積層鉄心２を囲繞して被覆する円筒状の外装部材６と、外装部材６と積層鉄心２の間に注入して永久磁石３を埋設固定する樹脂材４とを備えて構成されている。
このＳＰＭ型ロータコア５を製造する際には、磁石３と外装部材６を取り付けた積層鉄心２に対してガイド板１２を取り付け、この状態で第１金型７の嵌合凹部７ａに嵌合させ、第２金型８を係合して型締めする。そして、成形機を用い、樹脂注入部９から外装部材６と積層鉄心２の間に注入して永久磁石３を埋設固定する。
この場合においても、本実施形態と同様のガイド板１２を用いることで、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
１ ＩＰＭ型ロータコア（ロータコア）
２ 積層鉄心
２ａ 一端部
２ｂ 他端部
２ｃ 磁石挿入孔
２ｄ 中心孔（シャフト孔）
３ 永久磁石（磁石）
４ 樹脂材
５ ＳＰＭ型ロータコア（ロータコア）
６ 外装部材
７ 第１金型
７ａ 嵌合凹部
８ 第２金型
９ 樹脂注入部
１０ 芯棒
１１ 貫通孔
１１ａ 誘導面
１２ ガイド板
Ａ ロータコアの製造装置
ｄ１ 貫通孔の開口径
ｄ２ 貫通孔の開口径
Ｏ１ 軸線

Claims (4)

  1. 磁石挿入孔に磁石を挿入した積層鉄心、又は外周側に磁石と外装部材を取り付けた積層鉄心を嵌合させて保持する嵌合凹部、及び前記積層鉄心の軸線方向に貫通形成された中心孔に嵌合する円柱状の芯棒を有する第１金型と、
    前記第１金型に係合し、前記第１金型とともに前記積層鉄心を型締めして封止する第２金型と、
    前記第１金型又は前記第２金型に設けられ、成形機を用いて前記磁石挿入孔、又は前記外装部材と前記積層鉄心の間に樹脂材を注入する樹脂注入部と、
    軸線中心に前記芯棒を挿通する貫通孔を有し、前記積層鉄心の前記第１金型側の軸線方向一端部に前記貫通孔と前記中心孔とを連通させて着脱可能に取り付けられるガイド板とを備え、
    前記ガイド板は、前記貫通孔の前記積層鉄心の一端部側の一面側の開口径が前記中心孔と略同径とされ、前記貫通孔の前記第１金型側の他面側の開口径が前記一面側の開口径よりも大とされている、ロータコアの製造装置。
  2. 前記ガイド板の貫通孔は、内面に、前記軸線方向の前記一面側から前記他面側に向かうに従い漸次径が大となる誘導面を備えて形成されている、請求項１に記載のロータコアの製造装置。
  3. 前記ガイド板の貫通孔は、前記他面側の周縁部を面取りして形成されている、請求項１または請求項２に記載のロータコアの製造装置。
  4. 磁石挿入孔に磁石を挿入した積層鉄心、又は外周側に磁石と外装部材を取り付けた積層鉄心の軸線方向一端部に、軸線中心に貫通孔を備えたガイド板を、前記貫通孔と前記積層鉄心の軸線方向に貫通形成された中心孔とを連通させて着脱可能に取り付けるガイド板取付工程と、
    第１金型の嵌合凹部に、前記第１金型に設けられた円柱棒状の芯棒を前記ガイド板の貫通孔から前記積層鉄心の中心孔に挿通しつつ前記積層鉄心を嵌合して配設する第１金型取付工程と、
    第２金型を前記第１金型に係合させ、前記第１金型とともに前記積層鉄心を型締めして封止する第２金型取付工程と、
    前記第１金型又は前記第２金型に設けられた樹脂注入部を通じて前記磁石挿入孔、又は前記外装部材と前記積層鉄心の間に樹脂材を注入する樹脂注入工程とを備えており、
    前記ガイド板は、前記貫通孔の前記積層鉄心の一端部側の一面側の開口径が前記中心孔と略同径とされ、前記貫通孔の前記第１金型側の他面側の開口径が前記一面側の開口径よりも大とされ、
    前記第１金型取付工程では、前記貫通孔の内面の誘導面によって前記芯棒を案内させながら前記貫通孔に挿入する、ロータコアの製造方法。
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