JP5663643B2 - 永久磁石の樹脂封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層鉄心に永久磁石を樹脂によって固定する（マグネットモールドによる）永久磁石の樹脂封止方法に関する。

従来、樹脂封止により永久磁石を積層鉄心（複数の鉄心片を積層して形成した積層体）に固定して回転子積層鉄心を製造する方法として、例えば、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された発明では、先ず、複数の貫通孔が形成された鉄心片をプレス加工により製造し、この鉄心片をかしめ又は溶接等の固着手段により積層一体化して、貫通孔の連通により形成される磁石挿入孔を複数備えた積層体（積層鉄心）を形成している。次いで、積層体の各磁石挿入孔に永久磁石をそれぞれ挿入し、磁石挿入孔と挿入された永久磁石との間に形成される樹脂注入部に液状の樹脂材を注入し、硬化させて磁石挿入孔内に永久磁石を固定することで回転子積層鉄心を製造している。

特開２００２−３４１８７号公報

しかしながら、特許文献１の樹脂封止方法においては、樹脂注入を行う樹脂注入部が閉鎖空間であることが前提であり、図１１（Ａ）に示すように、回転子積層鉄心１００に形成された永久磁石１０１を挿入する磁石挿入孔１０２が閉鎖されておらず開口部１０３を介して外側空間に連通する場合、磁石挿入孔１０２が閉鎖空間になるように、回転子積層鉄心１００を外側から覆って磁石挿入孔１０２に形成された開口部１０３を塞ぐための閉塞部材（図示せず）を樹脂注入封止設備（図示せず）に設ける等の周辺設備を新たに設置しなければならないという問題や、場合によっては回転子積層鉄心１００の形状を変更しなければならないという問題が生じる。更に、磁石挿入孔１０２の開口部１０３を閉塞部材で塞ぐことができても、図１１（Ｂ）に示すように、開口部１０３の外側領域まで樹脂１０７を充填することになって、樹脂１０７の注入量が増加し、回転子積層鉄心１００の重量アップ及びコストアップの問題が生じる。

また、樹脂注入部が閉鎖空間であっても、図１２（Ａ）に示すように、回転子積層鉄心１０９に形成された永久磁石１１０を挿入する磁石挿入孔１１１の容積に占める樹脂注入部１１２の容積の割合が大きいと、図１２（Ｂ）に示すように、永久磁石１１０と磁石挿入孔１１１との隙間（樹脂注入部１１２）を樹脂１１３で満たす場合、樹脂を余分に注入することによる回転子積層鉄心の重量アップとコストアップの問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、設備の大がかりな改造や導入を伴わず、本来不必要な部分への樹脂注入を行わずに、永久磁石を積層鉄心に樹脂によって固定することが可能な永久磁石の樹脂封止方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法は、複数の鉄心片を積層して形成され、中央の軸孔の周囲に複数の磁石挿入部と、該磁石挿入部に開口部を介して連通する内側空間部が形成された積層鉄心の前記磁石挿入部に入れた永久磁石を樹脂封止する方法であって、
上型及び下型を備える樹脂封止装置に設けられ、前記開口部を前記内側空間部側から閉じる閉塞部材を配置する第１工程と、
前記永久磁石が予め挿入された前記積層鉄心を前記上型及び前記下型によって軸方向両側から挟持して前記磁石挿入部を塞ぎ、前記閉塞部材で前記開口部が閉塞された前記磁石挿入部に前記上型又は前記下型のいずれか一方に設けた樹脂溜め部から押し出した樹脂を充填する第２工程とを有する。

前記目的に沿う第２の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法は、複数の鉄心片を積層して形成され、中央の軸孔の周囲に複数の磁石挿入部と、該磁石挿入部に開口部を介して連通し一部が外側に露出する外側空間部が形成された積層鉄心の前記磁石挿入部に入れた永久磁石を樹脂封止する方法であって、
前記永久磁石が予め挿入された前記積層鉄心を上型及び下型によって軸方向両側から挟持して前記磁石挿入部を塞ぎ、前記上型及び前記下型を備えた樹脂封止装置に設けられた閉塞部材で前記開口部が閉塞された前記磁石挿入部に前記上型又は前記下型のいずれか一方に設けた樹脂溜め部から押し出した樹脂を充填する。

第１及び第２の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法において、前記閉塞部材は前記下型に立設されると共に、該閉塞部材の先端は前記上型に設けられた掛止部に嵌入していることが好ましい。
第１及び第２の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法において、前記閉塞部材による前記開口部の閉塞時には、前記開口部に前記閉塞部材が当接又は近接していることが好ましい。

第１の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法においては、内側空間部を挿通して磁石挿入部と内側空間部とを連通する開口部を内側空間部側から閉じる閉塞部材を配置するので、第２の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法においては、各磁石挿入部と外側空間部とを連通する開口部を外側空間部側から閉じる閉塞部材を配置するので、磁石挿入部が閉鎖空間となって、本来不必要な部分への樹脂の注入を防止することができ、樹脂使用量が削減できる。その結果、積層鉄心の軽量化が図れると共に、製造コストの低減が可能になる。

第１及び第２の発明に係る永久磁石の樹脂封止方法において、閉塞部材による開口部の閉塞時に、開口部に閉塞部材が当接している場合、開口部を確実に閉塞させて樹脂漏れを起こすことがなく、永久磁石の外側に形成される樹脂注入部に必要量の樹脂を充填することができる。また、閉塞部材による開口部の閉塞時に、開口部に閉塞部材が近接している場合、閉塞部材と開口部が互いに接触することにより生じる磨耗損傷を回避すると共に、樹脂漏れを起こすことがなく、永久磁石の外側に形成される樹脂注入部に必要量の樹脂を充填することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法で製造された積層鉄心の平面図である。 同永久磁石の樹脂封止方法で製造された積層鉄心の一部を切欠いた部分斜視図である。 同永久磁石の樹脂封止方法で使用する樹脂封止装置の側断面図である。 図３のＰ−Ｐ矢視断面図である。 図３のＱ−Ｑ矢視断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法で製造された積層鉄心の部分斜視図である。 同永久磁石の樹脂封止方法で製造された積層鉄心の部分平面図である。 同永久磁石の樹脂封止方法で使用する樹脂封止装置の側断面図である。 図８のＲ−Ｒ矢視断面図である。 図８のＳ−Ｓ矢視断面図である。 従来例に係る回転子積層鉄心において、（Ａ）は磁石挿入孔に永久磁石を挿入したときの説明図、（Ｂ）は磁石挿入孔に挿入した永久磁石を樹脂封止した際の説明図である。 従来例に係る回転子積層鉄心において、（Ａ）は磁石挿入孔に永久磁石を挿入したときの説明図、（Ｂ）は磁石挿入孔に挿入した永久磁石を樹脂封止した際の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法により製造された積層鉄心の一例である回転子積層鉄心１０は、複数の鉄心片１１を積層して形成され、中央の軸孔１２の周囲に永久磁石１３を挿入する複数の磁石挿入部１４が形成され、磁石挿入部１４の一方には、開口部１５を介して内側空間部１６が形成されている。そして、磁石挿入部１４に永久磁石１３を封入するために使用した樹脂１７が、開口部１５の位置で内側空間部１６に向けて露出している。回転子積層鉄心１０内に、内側空間部１６を形成することにより、回転子積層鉄心１０の重量を軽くでき、回転子積層鉄心１０の回転、停止の応答性を高めることができると同時に、突極比の向上によりリラクタンストルクを高めることができる。また、磁石挿入部１４に永久磁石１３を封入するために使用した樹脂１７が、開口部１５の位置で内側空間部１６に向けて露出し、内側空間部１６内への樹脂１７の注入が防止されているので、樹脂使用量が削減されて、回転子積層鉄心１０の軽量化及び製造コストの低減が可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、図３〜図５に示すように、複数の鉄心片１１を積層して形成され、中央の軸孔１２の周囲に複数の磁石挿入部１４が形成され、しかも、近接して配置された対となる磁石挿入部１４の間には内側空間部１６が設けられ、磁石挿入部１４の一方側（内側空間部１６側）にそれぞれ設けられた開口部１５を介して、磁石挿入部１４が内側空間部１６に連通している回転子積層鉄心１０において、各磁石挿入部１４に入れた永久磁石１３を、樹脂封止装置１８を用いて樹脂封止する方法である。そして、第１の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、樹脂封止装置１８に設けられた昇降プレート１９に取付けられた下型２０に回転子積層鉄心１０を載置して、回転子積層鉄心１０の内側空間部１６に、下型２０に立設されている閉塞部材の一例であるピン部材２１をそれぞれ挿通させ、開口部１５が内側空間部１６側から閉じられるようにピン部材２１を配置する第１工程を有している。

なお、下型２０の中央部には、回転子積層鉄心１０の軸孔１２に嵌入して、下型２０に載置された回転子積層鉄心１０の下型２０に対する位置決め（下型２０の軸心位置と回転子積層鉄心１０の軸心位置の一致、及び下型２０の軸心回りにおける回転子積層鉄心１０の周方向角度位置の設定）を行うガイド軸２２が設けられている。これによって、ピン部材２１が内側空間部１６を挿通した際に、ピン部材２１の側部が開口部１５に当接もしくは僅少の隙間を有して近接し、開口部１５がピン部材２１により閉じられる（閉塞される）。

更に、第１の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、図３〜図５に示すように、下型２０に載置された回転子積層鉄心１０の磁石挿入部１４に永久磁石１３を挿入する処理１と、昇降プレート１９を上昇させて、昇降プレート１９の上方に昇降プレート１９と対向して樹脂封止装置１８に設けられた上固定プレート（図示せず）に固定部材２３を介して取付けられた上型２４と下型２０とで回転子積層鉄心１０を軸方向（上下方向）両側から挟持する処理２と、ピン部材２１で開口部１５が閉塞されると共に、上型２４と下型２０で上下がそれぞれ閉塞された状態の磁石挿入部１４に、上型２４に設けた樹脂溜め部２５内に充填した樹脂１７をプランジャー２５ａを用いて押し出し、樹脂流路２６を介して磁石挿入部１４に（すなわち、永久磁石１３と磁石挿入部１４との間の隙間）に樹脂１７を充填する処理３とを備えた第２工程を有する。
なお、下型２０に立設されたピン部材２１の突出寸法は、回転子積層鉄心１０の最大積層厚より大きく形成されている。そして、開口部１５を閉じた状態のピン部材２１の先端は、上型２４に貫通して設けられた掛止部（貫通孔）２８に嵌入している。

図６、図７に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法により製造された積層鉄心の一例である回転子積層鉄心２９は、複数の鉄心片３０を積層して形成され、中央の軸孔３１の周囲に永久磁石３２を挿入する複数の磁石挿入部３３が形成され、磁石挿入部３３は、開口部３４を介して一部が外側に露出する外側空間部３５に連通している。そして、磁石挿入部３３に永久磁石３２を封入するために使用した樹脂１７が、開口部３４の位置で外側空間部３５に向けて露出している。回転子積層鉄心２９の外周側に、外側空間部３５を形成することにより、回転子積層鉄心２９の重量を軽くでき、回転子積層鉄心２９の回転、停止の応答性を高めることができると同時に、突極比の向上によりリラクタンストルクを高めることができる。また、磁石挿入部３３に永久磁石３２を封入するために使用した樹脂１７が、開口部３４の位置で外側空間部３５に向けて露出し、外側空間部３５への樹脂１７の流出が防止されているので、樹脂使用量が削減されて、回転子積層鉄心２９の軽量化及び製造コストの低減が可能になる。

本発明の第２の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、図８〜図１０に示すように、 複数の鉄心片３０を積層して形成され、中央の軸孔３１の周囲に複数の磁石挿入部３３が形成された回転子積層鉄心２９において、各磁石挿入部３３に入れた永久磁石３２を、樹脂封止装置３６を用いて樹脂封止する方法である。ここで、各磁石挿入部３３の一方側（回転子積層鉄心２９の外周側）には開口部３４が設けられ、各磁石挿入部３３は、開口部３４を介して、回転子積層鉄心２９の外側の外部空間に開口するように回転子積層鉄心２９の外周部に設けられた外側空間部３５と連通している。そして、第２の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、樹脂封止装置３６に設けられた昇降プレート３７に取付けられた下型３８に回転子積層鉄心２９を載置して、回転子積層鉄心２９の外側空間部３５の外側に隙間を設けて立設されている閉塞部材の一例であるピン部材３９を、下型３８に形成された長孔からなるガイド部４０内を図示しない駆動機構を介して移動させて、開口部３４が外側空間部３５側から閉じられるようにピン部材３９を配置する第１工程を有している。

なお、下型３８の中央部には、回転子積層鉄心２９の軸孔３１に嵌入して、下型３８に載置された回転子積層鉄心２９の下型３８に対する位置決め（下型３８の軸心位置と回転子積層鉄心２９の軸心位置の一致、及び下型３８の軸心回りにおける回転子積層鉄心２９の周方向角度位置の設定）を行うガイド軸４１が設けられている。これによって、ピン部材３９がガイド部４０内を移動することにより、ピン部材３９の側部が開口部３４に当接もしくは僅少の隙間を有して近接し、開口部３４がピン部材３９により閉じられる（閉塞される）。

更に、第２の実施の形態に係る永久磁石の樹脂封止方法は、図８〜図１０に示すように、下型３８に載置された回転子積層鉄心２９の磁石挿入部３３に永久磁石３２を挿入する処理１と、昇降プレート３７を上昇させて、昇降プレート３７の上方に昇降プレート３７と対向して樹脂封止装置３６に設けられた上固定プレート（図示せず）に固定部材４２を介して取付けられた上型４３と下型３８とで回転子積層鉄心２９を軸方向（上下方向）両側から挟持する処理２と、ピン部材３９で開口部３４が閉塞されると共に、上型４３と下型３８で上下がそれぞれ閉塞された状態の磁石挿入部３３に、上型４３に設けた樹脂溜め部４４内に充填した樹脂１７をプランジャー４５を用いて押し出し、樹脂流路４６を介して磁石挿入部３３（すなわち、永久磁石３２と磁石挿入部３３との間の隙間）に樹脂１７を充填する処理３とを備えた第２工程を有する。
なお、下型３８に立設されたピン部材３９の突出寸法は、回転子積層鉄心２９の最大積層厚より大きく形成されている。そして、開口部３４を閉じた状態のピン部材３９の先端は、上型４３に貫通して設けられた掛止部（貫通孔）４８に嵌入している。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１、第２の実施の形態では、下型に閉塞部材（ピン部材）を立設させたが、上型に閉塞部材を立設させてもよいし、また、必ずしも上型又は下型に直接立設させる必要はなく、樹脂封止装置に予め内蔵させておき、樹脂封止時のみ突出して上型又は下型に立設された状態となる可動式にしてもよい。更にまた、樹脂溜め部を下型に設けてもよい。
なお、閉塞部材（ピン部材）の突出寸法は、積層鉄心(回転子積層鉄心）の最大積層厚と同じでもよい。

１０：回転子積層鉄心、１１：鉄心片、１２：軸孔、１３：永久磁石、１４：磁石挿入部、１５：開口部、１６：内側空間部、１７：樹脂、１８：樹脂封止装置、１９：昇降プレート、２０：下型、２１：ピン部材、２２：ガイド軸、２３：固定部材、２４：上型、２５：樹脂溜め部、２５ａ：プランジャー、２６：樹脂流路、２８：掛止部、２９：回転子積層鉄心、３０：鉄心片、３１：軸孔、３２：永久磁石、３３：磁石挿入部、３４：開口部、３５：外側空間部、３６：樹脂封止装置、３７：昇降プレート、３８：下型、３９：ピン部材、４０：ガイド部、４１：ガイド軸、４２：固定部材、４３：上型、４４：樹脂溜め部、４５：プランジャー、４６：樹脂流路、４８：掛止部

Claims (4)

1. 複数の鉄心片を積層して形成され、中央の軸孔の周囲に複数の磁石挿入部と、該磁石挿入部に開口部を介して連通する内側空間部が形成された積層鉄心の前記磁石挿入部に入れた永久磁石を樹脂封止する方法であって、
   上型及び下型を備える樹脂封止装置に設けられ、前記開口部を前記内側空間部側から閉じる閉塞部材を配置する第１工程と、
   前記永久磁石が予め挿入された前記積層鉄心を前記上型及び前記下型によって軸方向両側から挟持して前記磁石挿入部を塞ぎ、前記閉塞部材で前記開口部が閉塞された前記磁石挿入部に前記上型又は前記下型のいずれか一方に設けた樹脂溜め部から押し出した樹脂を充填する第２工程とを有することを特徴とする永久磁石の樹脂封止方法。
2. 複数の鉄心片を積層して形成され、中央の軸孔の周囲に複数の磁石挿入部と、該磁石挿入部に開口部を介して連通し一部が外側に露出する外側空間部が形成された積層鉄心の前記磁石挿入部に入れた永久磁石を樹脂封止する方法であって、
   前記永久磁石が予め挿入された前記積層鉄心を上型及び下型によって軸方向両側から挟持して前記磁石挿入部を塞ぎ、前記上型及び前記下型を備えた樹脂封止装置に設けられた閉塞部材で前記開口部が閉塞された前記磁石挿入部に前記上型又は前記下型のいずれか一方に設けた樹脂溜め部から押し出した樹脂を充填することを特徴とする永久磁石の樹脂封止方法。
3. 請求項１又は２記載の永久磁石の樹脂封止方法において、前記閉塞部材は前記下型に立設されると共に、該閉塞部材の先端は前記上型に設けられた掛止部に嵌入していることを特徴とする永久磁石の樹脂封止方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の永久磁石の樹脂封止方法において、前記閉塞部材による前記開口部の閉塞時には、前記開口部に前記閉塞部材が当接又は近接していることを特徴とする永久磁石の樹脂封止方法。

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