JP7442957B2 - ロータコアの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁石埋込型モータのロータコアの製造装置及び製造方法に関する。

磁石埋込型モータのロータコアは、複数の鉄心片を積層して構成され、中心孔及び磁石収容孔を有する積層体からなるコア本体と、各磁石収容孔に収容され、樹脂材を介してコア本体に対して固定された磁石とを備えている。

こうしたロータコアの製造装置としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の製造装置は、ベース部、及びベース部から突出するとともにコア本体の中心孔に挿入されるポスト部を有する第１の型と、コア本体を挟んで第１の型と対向して配置された第２の型とを備えている。第２の型には、コア本体の各磁石収容孔に対して樹脂材を注入する注入口が設けられている。

特開２０１７－２２８８６号公報

ところで、各磁石収容孔に樹脂材を注入して磁石を固定した後に、第１の型からコア本体を取り外す際には、以下の不都合が生じるおそれがある。すなわち、例えば第１の型のベース部を貫通する操作孔を通じて押圧部材によりコア本体の一端面を押圧して取り外す場合には、コア本体の一端面に押圧痕が生じるなどコア本体が変形するおそれがある。

本発明の目的は、第１の型から取り外す際の変形を抑制できるロータコアの製造装置及び製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのロータコアの製造装置は、中心孔及び複数の磁石収容孔を有するコア本体を、対向して配置された第１の型と第２の型との間に配置し、前記磁石収容孔の各々に樹脂材を充填して磁石を固定することによりロータコアを製造するものであり、前記第１の型は、ベース部と、前記ベース部から突出するとともに前記コア本体の前記中心孔に挿入されるポスト部と、を有しており、前記ベース部と前記コア本体との間には、前記ポスト部が挿通される貫通孔を有するスペーサが前記ベース部に対して分離可能に設けられている。

コア本体の各磁石収容孔に樹脂材を充填した後、製造装置からコア本体を取り出す際には、まず、コア本体から第２の型を離間させる。
ここで、上記構成によれば、ポスト部の軸線方向に沿ってスペーサを変位させてベース部からスペーサを離間させることで、スペーサと共にコア本体が第１の型から取り外される。そして、スペーサからコア本体を取り外す。

このとき、上記構成によれば、スペーサを押圧するなどしてスペーサを変位させることができるため、コア本体を押圧しなくて済む。このため、コア本体の変形を抑制できる。
また、上記目的を達成するためのロータコアの製造方法は、中心孔及び複数の磁石収容孔を有するコア本体を、対向して配置された第１の型と第２の型との間に配置し、前記磁石収容孔の各々に樹脂材を充填して磁石を固定することによりロータコアを製造する方法であり、前記第１の型と前記コア本体との間に前記第１の型に対して分離可能なスペーサを介在させた状態で前記第２の型を前記コア本体に当接させて型閉めを行う型閉め工程と、前記磁石収容孔の各々に前記樹脂材を充填する充填工程と、前記第２の型を前記コア本体から離間させるとともに、前記第１の型から前記スペーサを離間させる型開き工程と、を備える。

同方法によれば、上記ロータコアの製造装置による作用効果に準じた作用効果を奏することができる。

本発明によれば、第１の型から取り外す際のコア本体の変形を抑制できる。

ロータコアの製造装置の一実施形態について、同製造装置により製造されるロータコアを示す斜視図。 同実施形態のロータコアを示す断面図。 同実施形態のロータコアの製造装置をロータコアと共に示す断面図。 同実施形態のロータコアの製造装置の各構成を互いに離間して示す分解断面図。 同実施形態のロータコアの製造装置について、支持部材にスペーサが載置された状態を示す平面図。 コア本体の突条及びスペーサの係合突部がポスト部の係合溝に係合された状態を示す拡大平面図。 同実施形態のロータコアの製造装置について、第２の型を示す平面図。 同実施形態のロータコアの製造装置について、押圧部材によりスペーサを押圧している状態を示す断面図。

以下、図１～図８を参照して、ロータコアの製造装置の一実施形態について説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態のローコアの製造装置（以下、製造装置）により製造されるロータコア１０について説明する。

図１及び図２に示すように、ロータコア１０は、電磁鋼板からなる複数枚の鉄心片１２が積層された積層体からなるコア本体１１を備えている。
コア本体１１は、中心孔１１ａと、中心孔１１ａの外周側に位置するとともに周方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の磁石収容孔１３とを有している。中心孔１１ａ及び各磁石収容孔１３は、コア本体１１の軸線Ｃに沿って貫通している。

図１に示すように、中心孔１１ａの内周面には、コア本体１１の径方向において互いに対向する一対の突条１１ｂが突設されている。
図２に示すように、各磁石収容孔１３には、コア本体１１の軸線Ｃに沿って延在する板状の磁石１４が挿入されている。各磁石収容孔１３の内部には、磁石１４を固定するための樹脂材１６が充填されている。なお、樹脂材１６としてはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。

図１及び図２に示すように、コア本体１１における磁石収容孔１３よりも内周側の部分には、磁石１４を冷却するための冷却媒体が流通される複数の冷却孔１５が周方向に互いに間隔をおいて設けられている。各冷却孔１５は、コア本体１１の周方向に沿って湾曲した円弧状をなしており、周方向において互いに隣り合う一対の磁石収容孔１３の間に設けられている。各冷却孔１５は、軸線Ｃに沿ってコア本体１１を貫通している。また、各冷却孔１５は、コア本体１１の内部において分岐して中心孔１１ａと連通する連通部（図示略）を有している。

なお、本実施形態のコア本体１１は、複数枚の鉄心片１２が積層された複数のブロックからなる。各ブロックを構成する鉄心片１２には、所謂ダボ加工により積層方向（軸線Ｃ方向）の一方に向けて突出形成された周知の結合部（図示略）が設けられており、互いに隣り合う鉄心片１２は、それらの結合部同士が凹凸の関係によりかしめられることで互いに結合されている。また各ブロックの一端には、上記結合部が打ち抜かれた孔（図示略）を有するダミーの鉄心片１２が含まれている。このため、ダミーの鉄心片１２は、隣り合う一対の鉄心片１２のうち当該ダミーの鉄心片１２と同一のブロックを構成する鉄心片１２とは結合される一方、当該ダミーの鉄心片１２とは別のブロックを構成する鉄心片１２に対しては結合されない。したがって、コア本体１１を構成する各ブロックは、各磁石収容孔１３の内部に樹脂材１６が設けられていない状態において互いに分離されている。

次に、製造装置の各構成について説明する。
図３に示すように、製造装置は、第１の型２０と第２の型４０との間にコア本体１１を配置し、コア本体１１の磁石収容孔１３に対して磁石１４を固定する装置である。第１の型２０とコア本体１１の下端面１１ｃとの間には、スペーサ３０が設けられている。

＜第１の型２０＞
図３及び図４に示すように、第１の型２０は、型本体２０Ａと、型本体２０Ａに載置される支持部材２０Ｂとを備えている。支持部材２０Ｂは、略長方形板状のベース部２１と、ベース部２１の中央部から上方に突出する円筒状のポスト部２２とを備えている。

ベース部２１には、ポスト部２２の軸線Ｃを中心とする平面視円形状の貫通孔２１ａが設けられている。また、ベース部２１の貫通孔２１ａよりも外周側の部分には、ベース部２１を厚さ方向に貫通する４つの操作孔２１ｂが、軸線Ｃを中心とする周方向において互いに等間隔にて設けられている（図５参照）。

ポスト部２２は、ベース部２１の貫通孔２１ａよりも内径が僅かに大きくされた中心孔２２ａを有している。中心孔２２ａの先端部は、その他の部分よりも縮径された縮径部２２ｃとされている。

図５及び図６に示すように、ポスト部２２の外周面には、コア本体１１の各突条１１ｂが係合される一対の係合溝２２ｂが軸線Ｃに沿って設けられている。ポスト部２２の各係合溝２２ｂに対してコア本体１１の各突条１１ｂが挿入されることで、ポスト部２２に対するコア本体１１の周方向の位置決め、より詳しくはコア本体１１を構成する各ブロックの周方向の位置決めがなされる。なお、本実施形態における係合溝２２ｂが本発明に係る第２の位置決め部に相当する。

図３～図５に示すように、ポスト部２２の先端部（図３の上端部）には、先端側に向かって突出する円柱状をなす４つの嵌合ピン２３が周方向に等間隔にて設けられている。
＜スペーサ３０＞
図３～図５に示すように、第１の型２０のベース部２１上には、ベース部２１よりも小さい略長方形板状のスペーサ３０が設けられている。スペーサ３０には、ポスト部２２が挿通される平面視略円形状の貫通孔３０ａが設けられている。図３に示すように、コア本体１１の下端面１１ｃがスペーサ３０の上面３０ｃに当接される。

図５及び図６に示すように、スペーサ３０の貫通孔３０ａの内周面には、ポスト部２２の各係合溝２２ｂに係合される一対の係合突部３０ｂが軸線Ｃに沿って設けられている。ポスト部２２の係合溝２２ｂに対してスペーサ３０の係合突部３０ｂが挿入されることで、ポスト部２２に対するスペーサ３０の周方向の位置決めがなされる。なお、本実施形態における係合突部３０ｂが本発明に係る第１の位置決め部に相当する。

また、図６に示すように、スペーサ３０の各係合突部３０ｂは、コア本体１１の各突条１１ｂよりもポスト部２２の係合溝２２ｂの内側に突出しており、各突条１１ｂを下方から支持している。

図３に示すように、スペーサ３０におけるコア本体１１の各磁石収容孔１３に対応する位置には、挿通孔３０ｄが設けられている。各挿通孔３０ｄには、下方から保持ピン３１が挿通されて固定されている。各保持ピン３１の上端部には、スペーサ３０の上面３０ｃよりも上方に突出する突出部３１ａが設けられている。スペーサ３０の上面３０ｃ上にコア本体１１の下端面１１ｃが当接されている状態において、各保持ピン３１の突出部３１ａが各磁石収容孔１３内に突出する。このため、各磁石収容孔１３内において、各磁石１４の下面がコア本体１１の下端面１１ｃよりも上方において各保持ピン３１の突出部３１ａに当接されることとなる。このことにより、各磁石収容孔１３内における各磁石１４の姿勢が保持される。

＜第２の型４０＞
図７に示すように、第２の型４０は、型本体４０Ａと、型本体４０Ａとコア本体１１との間に介在される略長方形板状のカルプレート４０Ｂとを備えている。

図３、図４及び図７に示すように、カルプレート４０Ｂは、軸線Ｃを中心とする平面視円形状の貫通孔４０ａを有している。貫通孔４０ａの内径は、ポスト部２２の縮径部２２ｃよりも大きくされている。カルプレート４０Ｂの下面４０ｃは、コア本体１１の上端面１１ｄに当接される。

カルプレート４０Ｂには、ポスト部２２の嵌合ピン２３に対応する複数の嵌合孔４０ｄが設けられている。
図３及び図７に示すように、カルプレート４０Ｂにおけるコア本体１１の各磁石収容孔１３に対応する位置には、各磁石収容孔１３に対して樹脂材１６を充填するための複数の充填ポット４１が設けられている。各充填ポット４１は、周方向において互いに隣り合う一対の磁石収容孔１３に対して１つずつ設けられている。各充填ポット４１は、カルプレート４０Ｂの上面における上記一対の磁石収容孔１３の間の部分に凹設され、型本体４０Ａの樹脂供給通路（図示略）に接続される平面視円形状の接続部４１ａと、カルプレート４０Ｂを厚さ方向に貫通するとともに接続部４１ａに連通され、上記一対の磁石収容孔１３に接続する一対のノズル部４１ｂとを備えている。

ここで、本実施形態では、図８に示すように、ベース部２１の各操作孔２１ｂにスペーサ３０の下面を軸線Ｃに沿って押圧する押圧部材５０が出没可能に設けられている。押圧部材５０は、アクチュエータ（図示略）によって変位される。なお、本実施形態における押圧部材５０が本発明に係る変位機構に相当する。

次に、本実施形態の製造装置を用いてロータコア１０を製造する手順について説明する。
まず、図３及び図４に示すように、スペーサ３０の貫通孔３０ａに第１の型２０のポスト部２２を挿通する。このとき、ポスト部２２の係合溝２２ｂにスペーサ３０の係合突部３０ｂが挿入されることで、係合溝２２ｂと係合突部３０ｂとが互いに係合される。またこのとき、支持部材２０Ｂのベース部２１の上面とスペーサ３０の下面とが当接される。

続いて、コア本体１１の中心孔１１ａに支持部材２０Ｂのポスト部２２を挿入する。このとき、ポスト部２２の係合溝２２ｂにコア本体１１の突条１１ｂが挿入されることで、係合溝２２ｂと突条１１ｂとが互いに係合される。またこのとき、コア本体１１の下端面１１ｃはスペーサ３０の上面３０ｃに当接される。

続いて、コア本体１１の各磁石収容孔１３に磁石１４を挿入する。このとき、スペーサ３０に設けられた保持ピン３１により、各磁石１４がスペーサ３０の上面３０ｃから上方に離間した位置で保持される。

続いて、カルプレート４０Ｂの各嵌合孔４０ｄにポスト部２２の各嵌合ピン２３を嵌合させることにより、カルプレート４０Ｂの下面４０ｃをコア本体１１の上端面１１ｄに当接させて型閉めを行う（型閉め工程）。このとき、支持部材２０Ｂのポスト部２２がコア本体１１の上端面１１ｄよりも下方に位置している。このため、カルプレート４０Ｂの下面４０ｃとポスト部２２の先端部との間には隙間が存在することとなる。

続いて、型本体４０Ａの樹脂供給通路（図示略）及びカルプレート４０Ｂの各充填ポット４１を介して、コア本体１１の各磁石収容孔１３内に樹脂材１６を充填する（充填工程）。

続いて、加熱装置（図示略）により製造装置全体を加熱することにより、熱硬化性の樹脂材１６を熱硬化させることでコア本体１１に対して磁石１４が固定される。
続いて、第２の型４０をコア本体１１の上端面１１ｄから離間させるとともに、押圧部材５０を上方に向けて変位させることによりスペーサ３０の下面を押圧することで支持部材２０Ｂからコア本体１１及びスペーサ３０を離間させる（型開き工程）。

その後、スペーサ３０からコア本体１１を取り外すことで、磁石１４が固定されたコア本体１１がロータコア１０として製造される。
本実施形態の作用及び効果について説明する。

（１）ロータコアの製造装置は、中心孔１１ａ及び複数の磁石収容孔１３を有するコア本体１１を、対向して配置された第１の型２０と第２の型４０との間に配置し、磁石収容孔１３の各々に樹脂材１６を充填して磁石１４を固定する。第１の型２０は、ベース部２１と、ベース部２１から突出するとともにコア本体１１の中心孔１１ａに挿入されるポスト部２２とを有しており、ベース部２１とコア本体１１との間には、ポスト部２２が挿通される貫通孔３０ａを有するスペーサ３０がベース部２１に対して分離可能に設けられている。

こうした構成によれば、ポスト部２２の軸線Ｃに沿ってスペーサ３０を変位させてベース部２１からスペーサ３０を離間させることで、スペーサ３０と共にコア本体１１が第１の型２０から取り外される。このとき、スペーサ３０を押圧するなどしてスペーサ３０を変位させることができるため、コア本体１１を押圧しなくて済む。このため、コア本体１１の変形を抑制できる。

ところで、ロータコア１０の製造時において、製造装置のうちコア本体１１の下端面１１ｃ及び上端面１１ｄに当接する部分には、磁石収容孔１３に充填された樹脂材１６がはみ出して残留することがある。製造装置に残留した樹脂材１６は、ロータコア１０の製造ラインにおける次のコア本体１１が搬入される前に除去する必要がある。しかしながら、このような樹脂材１６の除去に時間を要することはロータコア１０の生産性の低下に繋がる。

この点、上記構成によれば、支持部材２０Ｂのベース部２１とコア本体１１の下端面１１ｃとの間にスペーサ３０が設けられている。このため、コア本体１１を支持部材２０Ｂから離間させた後にスペーサ３０を交換することで、製造ラインにおける次のコア本体１１を製造装置に迅速に搬入することができる。したがって、ロータコア１０の生産性の低下を抑制することができる。

（２）ベース部２１を厚さ方向に貫通する操作孔２１ｂに挿通され、ポスト部２２の軸線Ｃに沿って変位することでスペーサ３０を押圧する押圧部材５０が設けられている。
こうした構成によれば、ベース部２１の操作孔２１ｂに挿通された押圧部材５０によってスペーサ３０を押圧することでポスト部２２の軸線Ｃに沿ってスペーサ３０が変位される。したがって、本発明に係る変位機構を簡単な構成により具現化することができる。

（３）操作孔２１ｂは、ポスト部２２の軸線Ｃを中心とする周方向において互いに間隔をおいて複数設けられており、押圧部材５０は、操作孔２１ｂの各々に対応して複数設けられている。

こうした構成によれば、ポスト部２２の軸線Ｃを中心とする周方向において互いに間隔をおいて設けられた複数の押圧部材５０によってスペーサ３０が押圧される。このため、ポスト部２２の軸線Ｃに沿ってスペーサ３０を安定して変位させることができる。

（４）ポスト部２２の外周面において軸線Ｃに沿って延在する係合溝２２ｂと、コア本体１１の内周面から突出する突条１１ｂとが係合されることにより、ポスト部２２に対するコア本体１１の周方向の位置決めがなされる。スペーサ３０の貫通孔３０ａの内周面において軸線Ｃに沿って延在する係合突部３０ｂと、ポスト部２２の係合溝２２ｂとが係合されることにより、ポスト部２２に対するスペーサ３０の周方向の位置決めがなされる。スペーサ３０には、磁石収容孔１３内に突出して磁石１４の姿勢を保持する保持ピン３１が設けられている。

こうした構成によれば、第１の型２０のポスト部２２の外周面に設けられた係合溝２２ｂに対して、スペーサ３０の貫通孔３０ａの内周面に設けられた係合突部３０ｂと、コア本体１１の内周面に設けられた突条１１ｂとがそれぞれ係合することにより、ポスト部２２に対するスペーサ３０及びコア本体１１の周方向の位置決めがなされる。したがって、簡易な構成により、ポスト部２２に対するスペーサ３０及びコア本体１１の位置決めを行うことができる。

ここで、スペーサ３０には、コア本体１１の磁石収容孔１３内に突出して磁石１４の姿勢を保持する保持ピン３１が設けられている。上記態様にてコア本体１１とスペーサ３０との位置決めが行われることで、コア本体１１の磁石収容孔１３内の所定の位置にスペーサ３０の保持ピン３１を的確に配置することができる。

また、上記構成によれば、スペーサ３０の係合突部３０ｂとコア本体１１の突条１１ｂとが軸線Ｃ方向において隣り合うこととなる。これにより、スペーサ３０によりコア本体１１のより広い範囲が支持されることとなる。このため、軸線Ｃに沿ってスペーサ３０を変位させてベース部２１からスペーサ３０を離間させる際に、コア本体１１の突条１１ｂがポスト部２２の係合溝２２ｂに引っかかってコア本体１１を構成する鉄心片１２が変形することを抑制できる。したがって、コア本体１１の突条１１ｂの変形を抑制することができる。

（５）ロータコアの製造方法は、第１の型２０とコア本体１１との間に第１の型２０に対して分離可能なスペーサ３０を介在させた状態で第２の型４０をコア本体１１に当接させて型閉めを行う型閉め工程と、磁石収容孔１３の各々に樹脂材１６を充填する充填工程を備える。さらに、第２の型４０をコア本体１１から離間させるとともに、第１の型２０のベース部２１からスペーサ３０を離間させる型開き工程とを備える。

こうした方法によれば、上記効果（１）と同様な効果を奏することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・本実施形態では、一つの磁石収容孔１３に対して一つの保持ピン３１が設けられているが、一つの磁石収容孔１３に対して複数の保持ピンを設けるようにしてもよい。
・保持ピン３１に代えて、スペーサ３０の上面３０ｃに凸部を一体形成することもできる。

・保持ピン３１は省略することもできる。
・スペーサ３０とポスト部２２との位置決めに代えて、スペーサ３０とベース部２１とを位置決めすることで、スペーサ３０の第１の型２０に対する位置決めを行ってもよい。この場合、例えば、ベース部２１の上面から突出する嵌合ピンと、スペーサ３０に設けられた嵌合凹部とを嵌合させることが好ましい。

・操作孔２１ｂ及び押圧部材５０の数、形状、及び位置は適宜変更することもできる。
・操作孔２１ｂを省略して、スペーサにベース部２１よりも外周側に延びる延在部を設け、同延在部を押圧部材５０により押圧することで、スペーサを変位させるようにしてもよい。

・本発明に係る変位機構は、押圧部材５０によりスペーサ３０の下面を押圧することでスペーサ３０を変位させるものに限定されない。他に例えば、スペーサ３０を把持して第１の型２０から離間させるものであってもよい。

１０…ロータコア、１１…コア本体、１１ａ…中心孔、１１ｂ…突条、１１ｃ…下端面、１１ｄ…上端面、１２…鉄心片、１３…磁石収容孔、１４…磁石、１５…冷却孔、１６…樹脂材、２０…第１の型、２０Ａ…型本体、２０Ｂ…支持部材、２１…ベース部、２１ａ…貫通孔、２１ｂ…操作孔、２２…ポスト部、２２ａ…中心孔、２２ｂ…係合溝、２２ｃ…縮径部、２３…嵌合ピン、３０…スペーサ、３０ａ…貫通孔、３０ｂ…係合突部、３０ｃ…上面、３０ｄ…挿通孔、３１…保持ピン、３１ａ…突出部、４０…第２の型、４０Ａ…型本体、４０Ｂ…カルプレート、４０ａ…貫通孔、４０ｃ…下面、４０ｄ…嵌合孔、４１…充填ポット、４１ａ…接続部、４１ｂ…ノズル部、５０…押圧部材。

Claims (5)

1. 中心孔及び複数の磁石収容孔を有するコア本体を、対向して配置された第１の型と第２の型との間に配置し、前記磁石収容孔の各々に樹脂材を充填して磁石を固定することによりロータコアを製造する装置において、
   前記第１の型は、ベース部と、前記ベース部から突出するとともに前記コア本体の前記中心孔に挿入されるポスト部と、を有しており、
   前記ベース部と前記コア本体との間には、前記ポスト部が挿通される貫通孔を有するスペーサが前記ベース部に対して分離可能に設けられており、
   前記スペーサには、前記磁石収容孔内に突出して前記磁石の姿勢を保持する保持部が設けられており、
   前記ポスト部の軸線方向に沿って前記スペーサを変位させる変位機構を備える、
   ロータコアの製造装置。
2. 前記ベース部は、厚さ方向に貫通する操作孔を有しており、
   前記変位機構は、前記操作孔に挿通され、前記軸線方向に沿って変位することで前記スペーサを押圧する押圧部材を有する、
   請求項１に記載のロータコアの製造装置。
3. 前記操作孔は、前記ポスト部の軸線を中心とする周方向において互いに間隔をおいて複数設けられており、
   前記押圧部材は、前記操作孔の各々に対応して複数設けられている、
   請求項２に記載のロータコアの製造装置。
4. 前記スペーサには、前記第１の型の前記ポスト部に対する前記スペーサの周方向の位置決めをする第１の位置決め部が設けられており、
   前記ポスト部には、前記ポスト部に対する前記コア本体の周方向の位置決めを行う第２の位置決め部が設けられている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のロータコアの製造装置。
5. 前記第２の位置決め部は、前記ポスト部の外周面に設けられ、前記ポスト部の軸線方向に沿って延在して前記コア本体の内周面から突出する突条が係合される係合溝であり、
   前記第１の位置決め部は、前記スペーサの前記貫通孔の内周面に設けられ、前記軸線方向に沿って延在して前記ポスト部の前記係合溝に係合する係合突部である、
   請求項４に記載のロータコアの製造装置。