JPS6333379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、異方性円筒状磁石に回転軸を一体
的に取付けてなる回転電機用ロータを製造するに
際し、該ロータ回転軸の軸方向位置規制を行う方
法およびこれを実施するための装置に関するもの
である。

一般に回転電機用のロータ、例えば円筒状磁石
に回転軸を挿通固定してなる自転車発電機用のロ
ータを製造するには、Baフエライト磁石粉末ま
たはSrフエライト磁石粉末の如き等方性フエラ
イトの強磁性粉末に少量のバインダーを添加し、
約１〜2t／cm²の圧力でプレス成形して中心に貫通
孔を有する円筒状の成形体を得、この成形体を
1150℃〜1250℃の高温で焼結し、外周をセンター
レス加工により研摩してロータ本体１０を製造し
た後、第１図に示すように回転軸１２をロータ本
体１０の中心貫通孔１４に挿通し、熱硬化性接着
剤１６を充填塗布し加熱硬化させ、次いで着磁ヨ
ークによりＮ極、Ｓ極が交互になるよう多極着磁
する工程を経ている。

しかしながら、前述した従来技術に係る回転電
機用ロータの製造方法は、多くの工程数を要する
と共に、プレス成形後の焼結時における熱影響に
より貫通孔１４の内径が変動するため、ロータ回
転軸１２の芯出し精度が低く、芯振れが生じ易い
難点がある。また、等方性フエライト磁石粉末で
は、前記のように焼結後に着磁するが、粉末粒子
の配列は既に固定しているため、該粒子の磁化容
易軸を磁化方向に揃えて配向度を高めることはで
きず、従つて磁気特性の向上にも限界があつた。

そこで本願の発明者は、複雑な製造工程を簡略
化すると共に回転軸の芯出し精度を向上させて芯
振れをなくし、併せて磁気特性を大幅に向上させ
た回転電機用ロータの製造方法およびその装置を
案出し、本願と同日付で別途特許出願を行つた。

前記特許出願に係る回転電機用ロータの製造方
法は、金型の円筒状キヤビテイ中に軸心を一致さ
せてロータ回転軸を臨ませ、前記円筒状キヤビテ
イの半径方向外側から等分割された複数極の磁界
を印加しつつ強磁性粉末と合成樹脂との溶融混合
物を該キヤビテイ中に射出し、次いで前記混合物
を冷却固化させることにより回転軸が挿通固着さ
れた円筒状異方性磁石を成形することを特徴とす
るものである。

ところで、前記製造方法を使用して回転電機用
ロータを製造するに際しては、ロータ回転軸を金
型の円筒状キヤビテイ中に軸心を一致させてセツ
トする必要がある。このため第２図に示すよう
に、ロータ回転軸１２は円筒状キヤビテイ１８の
底部中央に穿設した貫通孔２０に挿通されて正確
な芯出しがなされるようになつているが、射出成
形後の金型からの脱型を容易にするため、該貫通
孔２０の内径は回転軸外径よりも若干大きめに設
定してあるので、回転軸１２は貫通孔２０中を軸
方向に摺動偏倚し易く、従つてキヤビテイ１８中
で回転軸１２が所定位置に常に臨むよう軸方向の
位置規制をするのが困難であつた。殊に射出成形
型の金型分割面が垂直になる左右開放タイプの金
型では、回転軸１２は貫通孔２０に対し水平に挿
通されることになるので、軸底端部を当板２２に
より規制するようにしても、金型の振動等により
該回転軸１２の頂部方向にずれ易くなり、その有
効な対応策が要請されている。この場合、射出成
形後のロータ脱型の容易化を図り、かつ成形時に
おけるキヤビテイ中のエアー抜きを行うために、
回転軸挿通用の貫通孔２０は前述した如く回転軸
１２に対し若干の環状細隙を有している必要があ
ると共に、軸方向に回転軸１２がずれることなく
所定位置に規制されている必要がある、という背
反した要請の何れをも同時に満足しなければなら
ない。

本発明は、このような要請に応えるため新たに
提案されたものであつて、強磁性粉末と合成樹脂
との溶融混合物を射出成形する際に、円筒状キヤ
ビテイ中に臨んでいる回転軸を軸方向へ規制して
常に定位置にセツトし、しかもキヤビテイへの回
転軸の挿通および金型からのロータ脱型に支障を
来たすことのない回転軸の軸方向規制方法を提供
することを目的とする。

この目的を達成するため本発明に係るロータ回
転軸の軸方向位置規制方法は、金型の円筒状キヤ
ビテイ中に軸心を一致させてロータ回転軸を臨ま
せ、前記円筒状キヤビテイの半径方向外側から等
分割された複数極の磁界を印加しつつ強磁性粉末
と合成樹脂との溶融混合物を該キヤビテイ中に射
出して回転電機用ロータを製造するに際し、円筒
状キヤビテイの底部中央に挿通支持された前記ロ
ータ回転軸の頂部に向けて垂直方向から前記溶融
混合物を射出し、当該溶融混合物射出時の流体圧
によりロータ回転軸を軸方向に押圧して円筒状キ
ヤビテイ中の所定位置まで移動させることを特徴
とする。

また前記方法を実施するために好適に使用され
る本願の別の発明に係るロータ回転軸の軸方向位
置規制装置は、円筒状キヤビテイを画成する非磁
性体からなる金型と、着磁コイルに接続しかつ前
記円筒状キヤビテイの半径方向外周に等中心角で
臨む強磁性体からなる複数極の着磁ヨークと、円
筒状キヤビテイの底部中央に穿設したロータ回転
軸挿通用の貫通孔と、円筒状キヤビテイ内に臨ん
で開口するピンポイントゲートと、円筒状キヤビ
テイの開口部を開閉自在に閉塞する非磁性体から
なる金型とからなり、円筒状キヤビテイ開口部に
臨む開閉自在な前記非磁性体金型の中央部に前記
ピンポイントゲートを前記貫通孔と対向的に穿設
したことを特徴とする。

次に、本発明に係るロータ回転軸の軸方向位置
規制方法およびこれを実施するための装置につ
き、好適な実施例を挙げて添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

先ず、第３図に示すロータ回転軸の軸方向位置
規制装置（これは回転電機用ロータ製造装置その
ものでもある）の一実施例において、参照符号１
８は金型中に形成される円筒状キヤビテイを示
し、このキヤビテイ１８は非磁性体からなる固定
側金型２４により、底部２６および円筒状内周壁
面が画成されている。また、第３図のＡ−Ａ線断
面をなす第４図に示すように、キヤビテイ１８の
半径方向外周には等中心角で複数極の強磁性体か
らなる着磁ヨーク２８が配設され、各着磁ヨーク
２８の先端が直接キヤビテイ１８内に臨んで、該
キヤビテイ１８の内周壁面の一部を形成するよう
になつている。前記着磁ヨーク２８は、４極以上
の偶数個で構成され、Ｓ極およびＮ極が交互にな
るよう所定の中心角で配設されるものであつて、
本実施例では４極構造となつている。また、着磁
ヨーク２８は図示しない着磁コイルに接続され、
この着磁コイルを励起することにより前記円筒状
キヤビテイ１８中に強磁界が印加されることにな
る。

前記円筒状キヤビテイ１８の底部２６を形成す
る固定金型２４には、その底部中央において、後
述する如くロータ回転軸３０を挿通するための貫
通孔３２が、その軸線をキヤビテイ１８の中心軸
線と一致させて垂直に穿設されている。この場
合、貫通孔３２の内径は、回転軸３０の外径に対
し2/100乃至3/100程度の環状細隙が形成されるよ
う予め寸法設定してあり、更に貫通孔３２の略中
間から下方には大径の段付孔部３４が一体的に形
成してある。これは射出成形後にロータを脱型す
るに際し、回転軸３０が貫通孔３２内壁に接触す
る摩擦抵抗を軽減させるためである。また、前記
中心貫通孔３２の周囲に隣接して複数の貫通孔３
６が穿設され（第４図）、この貫通孔３６にノツ
クアウトピン３８が昇降自在に挿通され、キヤビ
テイ１８中に突出可能となつている。

なお、中心貫通孔３２の外部開放端には、当板
２２を着脱自在に位置させ、この当板２２により
回転軸３０のキヤビテイ中での位置規制をさせる
のが好ましい。

また円筒状キヤビテイ１８の開口部上方には、
該開口部を開閉自在に閉塞する非磁性体からなる
可動金型４０が昇降自在に配設されている。この
可動金型４０がキヤビテイ１８の開口部に臨む部
分には、キヤビテイ内方に向けて若干突出する円
錐台形の隆起部４２が一体的に形成され、この隆
起部４２の中心部に溶融混合物射出用ピンポイン
トゲート４４が垂直に穿設されている。すなわち
このピンポイントゲート４４は、前記ロータ回転
軸挿通用の貫通孔３２に対し中心軸線を一致させ
て、キヤビテイ１８中の空間を介して対向的に配
設されているものである。

更に、可動金型４０の上方には非磁性体からな
る別の可動金型４６が昇降自在に配設され、前記
可動金型４０の頂部および前記別の可動金型４６
の合わせ境界面には、図示の如くランナ４８が形
成されると共に、このランナ４８は可動金型４６
に穿設したスプルー５０およびノズル口５２に連
通接続している。なお、各金型２４，４０および
４６を構成する非磁性体としては、例えばオース
テナイト系ステンレスが好適に使用される。

このように構成した本発明に係る位置規制装置
を使用して、ロータ回転軸の軸方向位置を規制す
る方法につき、次に説明する。先ず、第３図に示
す如く円筒状キヤビテイ１８の底部に穿設した貫
通孔３２中に回転軸３０を挿通して、該回転軸３
０の軸心をキヤビテイ１８の軸心と一致させる。
この場合、中心貫通孔３２の下部開口を当板２２
により閉塞することにより、回転軸３０の下端部
はこの当板２２に当接して所定の位置規制がなさ
れ、従つて回転軸３０は常に所定寸法長だけ該キ
ヤビテイ１８中に臨むようセツトされることにな
る。

ところで貫通孔３２には前述したように若干の
環状細隙が形成されていて、回転軸３０はこの貫
通孔３２に対して緩く挿通されているだけであ
る。このため、金型に加わる外部振動その他によ
つて、該回転軸３０は第５図ａに示す如く軸方向
に移動し、キヤビテイ１８中における所定位置Ａ
からずれる惧れがある。このように回転軸３０が
キヤビテイ１８中で軸方向にずれた状態のまま射
出成形がなされると、製品としてのロータは寸法
規格に適合しない不良品として排除され、歩留り
が低下することになる。そこで、このような事態
に対処するため、本発明に係る装置では、前述し
たようにキヤビテイ１８開口部に臨んでいる開閉
自在な非磁性体金型４０の中央部に、溶融混合物
射出用ピンポイントゲート４４が前記貫通孔３２
と対向的に軸心を一致させて穿設してある。そし
てこのピンポイントゲート４４からの溶融混合物
射出時の流体圧により、回転軸３０を軸方向に強
制的に押下げて、常に所定の位置規制をなしうる
ようになつている。

すなわち、磁気異方性定数の大きい強磁性粉末
と合成樹脂とからなる混合物を加熱溶融し、この
溶融混合物を前記可動金型４６のノズル口５２か
ら注入し、スプルー５０およびピンポイントゲー
ト４４を介して円筒状キヤビテイ１８中に射出す
る。このとき、第５図ｂに示すようにキヤビテイ
１８中に射出された溶融混合物５４は、回転軸３
０の頂部に相当の流体圧をもつて衝突し、この圧
力により回転軸３０を軸方向に押下げて（軸端部
が当板２２に当接する所定位置まで）位置規制を
行う。

また、これと同期して図示しない着磁コイルを
励磁し、前記着磁ヨーク２８を介してキヤビテイ
１８に半径方向外方から強磁界を印加する。この
ように磁石粉末と合成樹脂との混合物が溶融状態
にあり、粒子配列が固まつていない間に複数極の
磁界を印加することによつて、磁石粉末粒子の磁
化容易軸を半径方向に配向させることができ、磁
気特性の優れた円筒状異方性磁石がキヤビテイ１
８中に成形される。

なお、キヤビテイ中に射出される溶融混合物の
成分について説明すると、磁気異方性定数の大き
い強磁性粉末としては、例えばBaフエライト磁
石粉末またはSrフエライト磁石粉末、または希
土類磁石粉末（RCo₅型またはR₂Co₁₇型。ここに
Ｒは希土類元素の一種以上を示す）その他異方性
マンガンアルミ（Mn−Al−Ｃ）磁石粉末等が好
適に使用される。なお、これらの強磁性粉末の粒
子径は、単磁区粒子径付近にあるものとするのが
望ましい。

合成樹脂は有機バインダーとして使用され、例
えば熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ナイロ
ン、ポリプロピレン、ポリフエニールサイフアイ
ドが、また熱硬化性樹脂としてフエノール、エポ
キシなどが使用可能である。また、強磁性粉末と
合成樹脂との望ましい配合割合は、磁石粉末体積
率で約50〜65％である。更に、射出成形時の溶融
混合物の成形温度は150〜350℃の範囲が望まし
く、また印加される磁界は3000Oe以上とする必
要がある。

このようにして溶融混合物がキヤビテイ１８中
に射出され、磁化した後冷却固化する結果とし
て、キヤビテイ１８中に臨むよう予めセツトされ
ていた回転軸３０はキヤビテイ中で成形された円
筒状樹脂磁石５６の中心部に挿通された状態で一
体的に固定され、第６図に示す如き回転電機用ロ
ータが得られる。本発明によれば、この溶融混合
物の射出成形時に、前記回転電機用ロータの回転
軸３０は円筒状キヤビテイ１８中において軸方向
所定位置に常に規制されることになるので、得ら
れる製品は全て規格寸法に適合し、製造上の歩留
りも大幅に向上させることができる。しかも回転
軸を軸方向の所定位置に規制するための特別な治
具やその他複雑な特殊構造を必要とせず、また貫
通孔３２に回転軸３０を挿通するセツテイングお
よび金型からのロータ脱型に全く支障を来すこと
がない等、多くの利点を有するものである。

本発明の実施例では、自転車用発電機のロータ
を製造する際の軸方向位置規制について説明した
が、その他直流電動機のロータ等、回転電機一般
の磁石ロータの製造に際しても広く好適に使用さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る回転電機用ロータの縦
断面図、第２図はキヤビテイ中に回転軸を挿通し
た状態を示す概略断面図、第３図は本発明に係る
軸方向位置規制装置の縦断面図、第４図は第３図
のＡ−Ａ線横断面図、第５図ａおよびｂはキヤビ
テイ中において回転軸が軸方向に摺動偏倚する状
態を示す断面図、第６図は本発明方法により製造
した回転電機用ロータの縦断面図である。 １８……円筒状キヤビテイ、２４……固定側金
型、２８……着磁ヨーク、３０……ロータ回転
軸、３２……貫通孔、４０……可動金型、４４…
…ピンポイントゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金型の円筒状キヤビテイ中に軸心を一致させ
   てロータ回転軸を臨ませ、前記円筒状キヤビテイ
   の半径方向外側から等分割された複数極の磁界を
   印加しつつ強磁性粉末と合成樹脂との溶融混合物
   を該キヤビテイ中に射出して回転電機用ロータを
   製造するに際し、円筒状キヤビテイの底部中央に
   挿通支持された前記ロータ回転軸の頂部に向けて
   垂直方向から前記溶融混合物を射出し、当該溶融
   混合物射出時の流体圧によりロータ回転軸を軸方
   向に押圧して円筒状キヤビテイ中の所定位置まで
   移動させることを特徴とするロータ回転軸の軸方
   向位置規制方法。 ２ 円筒状キヤビテイを画成する非磁性体からな
   る金型と、着磁コイルに接続しかつ前記円筒状キ
   ヤビテイの半径方向外周に等中心角で臨む強磁性
   体からなる複数極の着磁ヨークと、円筒状キヤビ
   テイの底部中央に穿設したロータ回転軸挿通用の
   貫通孔と、円筒状キヤビテイ内に臨んで開口する
   ピンポイントゲートと、円筒状キヤビテイの開口
   部を開閉自在に閉塞する非磁性体からなる金型と
   からなり、円筒状キヤビテイ開口部に臨む開閉自
   在な前記非磁性体金型の中央部に前記ピンポイン
   トゲートを前記貫通孔と対向的に穿設したことを
   特徴とするロータ回転軸の軸方向位置規制装置。