JP7395916B2 - ロータコアの製造方法およびロータコアの製造装置 - Google Patents
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Description
図1および図2を参照して、本実施形態によるロータコア4(ロータ1)の構成について説明する。
次に、図3~図10を参照して、本実施形態のロータコア4の製造装置200の構成について説明する。
次に、図3~図6を参照して、本実施形態の治具20の構造について説明する。なお、以下の説明では、治具20に積層コア4dが配置された状態についての治具20の構造について説明する。治具20は、ロータコア4を製造する際に、積層コア4dを積層方向に押圧する治具である。また、治具20は、ロータコア4を製造する際に、積層コア4dの積層方向の長さL1(高さ寸法)を規制する治具である。具体的には、図3に示すように、治具20は、積層コア4dの積層方向が上下方向に略一致するように、常温T0の状態の積層コア4dが配置されるように構成されている。
図8に示すように、組立装置201は、治具20に積層コア4dを組み付けるように構成されている。具体的には、組立装置201は、治具20の下方プレート24の上面に積層コア4dを載置するとともに、永久磁石5を磁石収容部10に配置するように構成されている。そして、組立装置201は、積層コア4dの上端面4bに押圧プレート23を配置するとともに、押圧プレート23の上方に上方プレート21と押圧ばね22とを配置するように構成されている。そして、組立装置201は、クランプ部材27を上方プレート21と下方プレート24とに取り付けるように構成されている。熱膨張係数K1を有する治具20に、熱膨張係数K1よりも大きい熱膨張係数K2を有する積層コア4dが組み付けられる。
図5に示すように、検査装置202は、上方接触式センサ221と下方接触式センサ222と、制御部223とを含む。上方接触式センサ221は、検査用孔部21cおよび23cを貫通するように配置されるとともに、上方接触式センサ221の先端部が常温T0の状態の積層コア4dの上端面4bに接触するように配置される。また、下方接触式センサ222は、検査用孔部24e、25bおよび26aを貫通するように配置されるとともに、下方接触式センサ222の先端部が常温T0の状態の積層コア4dの下端面4cに接触するように配置される。
図9に示すように、予熱用加熱装置203は、積層コア4dを加熱することにより予備加熱(予熱)するように構成されている。具体的には、予熱用加熱装置203は、加熱部材231と、加熱部材移動部232とを含む。加熱部材231は、たとえば、導体線が、らせん状または円状に巻回された誘導加熱コイルとして構成されている。
図4に示すように、樹脂注入装置204は、磁石収容部10に樹脂材6を注入するように構成されている。具体的には、樹脂注入装置204は、治具20に積層コア4dが配置された状態で、かつ、磁石収容部10に永久磁石5が挿入された状態で、磁石収容部10に、第1温度T1以上で溶融した樹脂材6を注入するように構成されている。すなわち、樹脂注入装置204は、樹脂注入装置204内において固体状態で保持されている樹脂材6を、加熱ヒータ等により溶融して液体状態に変化させるように構成されている。
図4に示すように、硬化用加熱装置205は、積層コア4dを加熱することによって、磁石収容部10内の樹脂材6を硬化させるように構成されている。たとえば、硬化用加熱装置205は、加熱部材231と加熱部材移動部232とを含む。詳細には、硬化用加熱装置205は、治具20に組み付けられた状態で、かつ、磁石収容部10に樹脂材6が注入された状態の積層コア4dを、樹脂材6が硬化する温度である第2温度T2以上の温度に加熱することによって、磁石収容部10内の樹脂材6を硬化させるように構成されている。
搬送用コンベア206は、治具20に組み付けられた状態の積層コア4dを、組立装置201、検査装置202、予熱用加熱装置203、樹脂注入装置204および硬化用加熱装置205の順で搬送するように構成されている。搬送用コンベア206は、各装置において製造工程が実行されている間は停止するとともに、各装置において製造工程が完了した場合は稼働を再開し、次の工程の装置に積層コア4dを搬送するように構成されている。
次に、図4~図11を参照して、本実施形態におけるロータコア4(回転電機100)の製造方法について説明する。図11には、ロータコア4の製造工程を示すフロー図が示されている。
図8に示すように、ステップS1において、積層コア4dを準備する工程が行われる。複数の電磁鋼板4aがプレス加工装置(図示せず)により形成される。そして、複数の電磁鋼板4aが積層され、電磁鋼板4aの積層方向に延びる磁石収容部10を有する積層コア4dが形成される。また、積層コア4dのうちの外周面43に寄った位置に磁石収容部10が設けられている。
次に、ステップS2において、組立装置201において、積層コア4dの積層方向の長さL1を規制するように押圧する治具20に、常温T0の状態の積層コア4dを組み付ける工程が行われる。そして、治具20に積層コア4dを配置する工程において、磁石収容部10に永久磁石5を配置する工程が併せて行われる。
次に、ステップS3において、図5に示すように、治具20に組み付けられた常温T0の状態の積層コア4dの積層方向の長さL1を検査する工程が行われる。具体的には、検査装置202において、上方接触式センサ221が上方から下方に向かって移動されることにより、上方接触式センサ221が、検査用孔部21cおよび23cを貫通するとともに、検査用孔部21cおよび23cを介して上方接触式センサ221の先端部が常温T0の状態の積層コア4dの上端面4bに接触する。また、下方接触式センサ222が下方から上方に向かって移動されることにより、下方接触式センサ222が検査用孔部24e、25bおよび26aを貫通するとともに、検査用孔部24e、25bおよび26aを介して下方接触式センサ222の先端部が常温T0の状態の積層コア4dの下端面4cに接触する。そして、上方接触式センサ221および下方接触式センサ222から、制御部223により検査結果が取得される。そして、上方接触式センサ221および下方接触式センサ222が積層コア4dから退避する。
次に、ステップS4において、図9および図10に示すように、積層コア4dを加熱により予熱(予備加熱)する工程が行われる。すなわち、本実施形態では、常温T0の状態の積層コア4dの積層方向の長さL1が所定の長さ範囲R内の場合に、積層コア4dへの加熱(予熱)が行われる。具体的には、予熱用加熱装置203において、治具20に組み付けられた状態の積層コア4dの温度が、常温T0から第1温度T1以上に上昇するように、積層コア4dが加熱される。加熱された積層コア4dの積層方向の長さは、L1よりも大きいL2となる。
次に、ステップS5において、磁石収容部10に樹脂材6が注入される工程が行われる。具体的には、図4に示すように、治具20に積層コア4dが配置された状態(押圧が維持されたまま)で、かつ、磁石収容部10に永久磁石5が挿入された状態で、樹脂注入装置204において、磁石収容部10に樹脂材6が注入される。また、常温T0よりも高い第1温度T1において溶融するとともに第2温度T2において硬化する樹脂材6の温度が、第1温度T1以上でかつ第2温度T2未満の状態で、樹脂材6が磁石収容部10に注入される。すなわち、固体状態(タブレットの状態)から液体状態に溶融された樹脂材6が、樹脂注入装置204のノズル240によって磁石収容部10に注入される。ここで、積層コア4dは、ステップS3において第1温度T1以上に予熱されているので、樹脂材6は、第1温度T1以上でかつ第2温度T2未満の状態が維持される。そして、治具20に配置された積層コア4dが、搬送用コンベア206により、樹脂注入装置204から硬化用加熱装置205に搬送される。
次に、ステップS6において、積層コア4dを加熱することによって、磁石収容部10の樹脂材6を熱硬化する工程が行われる。本実施形態では、硬化用加熱装置205(図4および図7参照)において、樹脂材6の温度を第2温度T2以上に上昇させるように、積層コア4dが加熱部材231により加熱される。これにより、永久磁石5が硬化した樹脂材6により積層コア4d(磁石収容部10)に固定される。その後、ロータコア4が完成された状態(常温T0の状態)において、積層コア4dの積層方向の長さがL1となる。また、ロータコア4とシャフト3とが組み合わされ、ロータ1が完成し、ロータ1とステータ2とが組み合わされることにより、図1に示すように、回転電機100が製造される。
本実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態の製造装置では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
4a 電磁鋼板 5 永久磁石
6 樹脂材(熱硬化性樹脂) 10 磁石収容部
20 治具 21 上方プレート(上方治具部)
23 押圧プレート(押圧治具) 24 下方プレート(下方治具部)
27 クランプ部材(連結部材) 200、300 製造装置
202、302 検査装置(検査部) 203 予熱用加熱装置(加熱部)
205 硬化用加熱装置(加熱部) 208 搬送用コンベア(移動機構部)
221 上方接触式センサ(検査部材) 222 下方接触式センサ(検査部材)
231 加熱部材 T0 常温
T1 第1温度 T2 第2温度
Claims (11)
- 複数の電磁鋼板が積層され、前記電磁鋼板の積層方向に延びる磁石収容部を有する積層コアを準備する工程と、
前記磁石収容部に永久磁石を配置する工程と、
前記積層コアの前記積層方向の長さを規制するように押圧する治具に、常温の状態の前記積層コアを組み付ける工程と、
前記治具に組み付けられた前記常温の状態の積層コアの前記積層方向の長さを検査部において検査する工程と、
前記検査する工程の後に、前記治具に組み付けられた前記積層コアを加熱部において加熱する工程と、
前記積層コアが組み付けられた前記治具を前記検査部から前記加熱部まで移動機構部により移動させる工程とを備える、ロータコアの製造方法。 - 前記積層コアを加熱する工程は、前記常温の状態の積層コアの前記積層方向の長さが所定の長さ範囲内の場合に、前記積層コアへの加熱を行う工程である、請求項1に記載のロータコアの製造方法。
- 前記磁石収容部に前記永久磁石を配置する工程よりも後に、前記治具に組み付けられた前記積層コアの前記磁石収容部に、前記常温よりも高い第1温度において溶融するとともに、前記第1温度よりも高い第2温度において硬化する熱硬化性樹脂を注入する工程と、
前記積層コアを加熱する工程は、前記熱硬化性樹脂を注入する工程の前に、前記積層コアの温度が前記第1温度以上になるように、前記積層コアを予備加熱する工程を含み、
前記熱硬化性樹脂を注入する工程よりも後に、前記積層コアの温度が前記第2温度以上になるように、前記積層コアを加熱することにより、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程をさらに備える、請求項1または2に記載のロータコアの製造方法。 - 前記治具に前記積層コアを組み付ける工程は、組付装置内で、前記治具に前記積層コアを組み付ける工程であり、
前記積層コアを予備加熱する工程は、前記組付装置とは別個に設けられた予備加熱装置内で、前記積層コアを予備加熱する工程である、請求項3に記載のロータコアの製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂を注入する工程は、樹脂注入装置内で、前記熱硬化性樹脂を注入する工程であり、
前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程は、前記樹脂注入装置とは別個に設けられた硬化加熱装置内で、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程である、請求項3または4に記載のロータコアの製造方法。 - 前記治具に前記積層コアを組み付ける工程よりも後で、かつ、前記積層コアを予備加熱する工程よりも前において、前記治具に設けられた貫通孔を加熱部材が上下方向に通過するように、環状の前記積層コアと前記加熱部材とを上下方向に相対移動させることにより、前記治具に組み付けられた前記環状の積層コアの径方向内側に前記加熱部材を配置する工程をさらに備え、
前記積層コアを予備加熱する工程は、前記加熱部材を用いて、前記治具に組み付けられた前記積層コアを加熱する工程を含む、請求項3~5のいずれか1項に記載のロータコアの製造方法。 - 前記検査する工程は、前記治具に設けられた検査部材用配置部を介して、検査部材を前記常温の状態の前記積層コアに接触させることにより、前記常温の状態の積層コアの前記積層方向の長さを検査する工程である、請求項1~6のいずれか1項に記載のロータコアの製造方法。
- 前記治具に前記積層コアを組み付ける工程は、前記積層コアを前記積層方向に押圧する押圧治具が設けられた前記治具に、前記積層コアを組み付ける工程である、請求項1~7のいずれか1項に記載のロータコアの製造方法。
- 前記治具に前記積層コアを組み付ける工程は、第1熱膨張係数を有する前記治具に、前記第1熱膨張係数よりも大きい第2熱膨張係数を有する前記積層コアを組み付ける工程である、請求項1~8のいずれか1項に記載のロータコアの製造方法。
- 前記治具に前記積層コアを組み付ける工程は、上方治具部と下方治具部とを連結するとともに、前記積層コアの前記積層方向の長さを規制する連結部材が設けられた前記治具に、前記常温の状態で、前記積層コアを組み付ける工程である、請求項1~9のいずれか1項に記載のロータコアの製造方法。
- 複数の電磁鋼板が積層され、前記電磁鋼板の積層方向に延びる磁石収容部を有する積層コアを備える、ロータコアの製造装置であって、
前記積層コアの前記積層方向の長さを規制するように押圧する治具と、
前記治具に組み付けられた常温の状態の前記積層コアの前記積層方向の長さを検査する検査部と、
前記治具に組み付けられた前記積層コアを加熱する加熱部と、
前記検査部から前記加熱部に、前記積層コアが組み付けられた前記治具を移動させる移動機構部とを備える、ロータコアの製造装置。
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