JP6459869B2 - 樹脂注入方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂注入方法に関するものであり、例えば、モーターのロータに対して磁石を固定するための樹脂注入方法に関する。

磁石をロータのスロットに固定するために樹脂を注入する方法であって、ロータのスロットに磁石が挿入された状態で、スロットにおける磁石の側面の空間に樹脂を注入する方法が特許文献１に開示されている。

特開２０１５−１０４１６７号公報

スロットの一方の端面を下型で塞ぎ、スロットに磁石が挿入された状態で、スロットにおける磁石の側面の空間に樹脂を注入する場合、磁石が浮き上がって磁石と下型との間に樹脂が入り込む可能性がある。これによって、磁石と下型との間に樹脂の薄い部分が形成され、この部分に樹脂ワレが生じる可能性がある。

また、磁石と下型との間に樹脂が入り込み、磁石の端面が樹脂に覆われると、磁石の角部に発生する応力によって、樹脂ワレが生じる可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、スロットにおける磁石の側面の空間に樹脂を注入する際に、磁石が浮き上がって磁石と下型との間に樹脂が入り込むことを抑え、これにより、樹脂の薄い部分の形成を防ぎ、樹脂ワレの発生を抑制することができる樹脂注入方法を提供する。

本発明の一態様に係る樹脂注入方法は、
磁石をロータのスロットに固定するために樹脂を注入する樹脂注入方法であって、
前記ロータの軸方向における一方の端面に配置された固定金型に前記磁石が押し当てられた状態にて、
樹脂注入穴が設けられたモールド金型を前記軸方向における他方の端面に配置し、
前記軸方向から見て、前記樹脂注入穴の中心と、前記磁石の前記軸方向における端面の中心とが一致している状態にて前記樹脂を注入する。

このような構成とすることにより、樹脂の注入圧により、磁石が固定金具に押し当てられるので、磁石と固定金具との間に樹脂が入り込むことを抑えることができる。よって、磁石と固定金具との間に樹脂の薄い部分が形成されることを防ぎ、樹脂ワレの発生を抑制することができる。また、磁石、ロータ、樹脂の端面を面一にすることができる。これにより、磁石の角部に発生する応力を緩和することができるので、樹脂ワレの発生を抑制することができる。

本発明により、磁石と固定金具との間に樹脂が入り込むことを抑え、樹脂の薄い部分の形成を防ぐので、樹脂ワレの発生を抑制することができる樹脂注入方法を提供する。

実施形態に係る樹脂注入方法において、ロータのスロット、固定金具、磁石及びモールド金型を例示する断面図である。 実施形態に係る樹脂注入方法において、磁石と樹脂注入穴との位置関係を例示する図である。 （ａ）は、実施形態に係る樹脂注入方法において、注入した樹脂及び磁石の冷却時に、磁石に発生する変形の方向を例示する図であり、（ｂ）は、磁石と固定金具との間に樹脂が入り込んだ場合に磁石に発生する応力を例示する図であり、（ｃ）は、実施形態に係る樹脂注入方法により磁石を固定した場合に、上方から見たときのロータ、磁石及び樹脂の端面の面一構造を例示する図である。 （ａ）は、比較例に係る樹脂注入方法を例示する断面図であり、（ｂ）は、磁石と下型との間への樹脂の入り込みを例示する図である。 （ａ）は、実施例に係る樹脂注入方法において、ロータのスロット、固定金具、磁石及びモールド金型を例示する断面図であり、（ｂ）は、実施例に係るコアプレートを例示する上面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施形態）
実施形態に係る樹脂注入方法を説明する。本実施形態は、磁石をロータのスロットに固定するために樹脂を注入する樹脂注入方法である。まず、ロータのスロット、固定金型、磁石、及び、モールド金型を説明する。その後で、樹脂注入方法を説明する。

図１は、実施形態に係る樹脂注入方法において、ロータのスロット、固定金具、磁石及びモールド金型を例示する断面図である。
図１に示すように、モーターに使用されるロータ１０は、上面１１及び下面１２を有している。ロータの軸方向Ａは、下面１２から上面１１に向かう方向である。ロータ１０にはスロット２０が形成されている。スロット２０は、ロータ１０の軸方向Ａに延びている。スロット２０は、軸方向Ａに沿ってロータ１０を貫通している。ロータ１０は、例えば積層鋼板を含んでいる。したがって、積層鋼板に、スロット２０が形成されている。

固定金型３０は、ロータ１０の軸方向Ａにおける一方の端面に配置される。例えば、固定金型３０は、下面３２をロータ１０の上面１１に接触させて配置されている。ロータ１０の上面１１に固定金型３０が載置された状態において、スロット２０の上方は塞がっている。固定金型３０の下面３２におけるスロット２０を覆う部分は平らである。

磁石４０は、スロット２０内に配置される。磁石４０の形状は、例えば、軸方向Ａに延びた四角柱である。磁石４０は、例えば、軸方向Ａに沿った面で左右に分割されている。磁石４０は、複数個、例えば２個、スロット２０内に配置される。磁石４０の上面４１及び下面４２は平らである。例えば、２個の磁石４０は、相互の側面４３を接触させて配置されている。磁石４０は、上面４１を、固定金型３０の下面３２に接触させて配置されている。

モールド金型５０は、ロータ１０の軸方向Ａにおける他方の端面に配置される。例えば、モールド金型５０は、ロータ１０の下面１２にスロット２０を塞ぐように配置されている。モールド金型５０は、コアプレート６０、ランナープレート７０、下型８０を有している。

コアプレート６０の形状は板状である。コアプレート６０の上面６１は、ロータ１０の下面１２に接している。コアプレート６０には、樹脂注入穴６３が複数、例えば２個、形成されている。樹脂注入穴６３はコアプレート６０の上面６１から下面６２まで貫通している。樹脂注入穴６３は、上方へいくほど細くなっている。上面６１における樹脂注入穴６３の形状は、例えば、円形である。樹脂注入穴６３は、例えば、φ1.0〜1.5mmである。樹脂注入穴６３は、例えば、ピンゲートである。ロータ１０の下面１２にコアプレート６０が載置された状態において、スロット２０の下方は、樹脂注入穴６３以外は塞がっている。

ランナープレート７０の形状は板状である。ランナープレート７０は、コアプレート６０の下面６２に配置されている。ランナープレート７０には、樹脂通路７３が形成されている。樹脂通路７３は、ランナープレート７０の下面７２に注入口７４を有する。また、樹脂通路７３は、ランナープレート７０の上面７１に注出口７５を有する。樹脂通路７３は、注入口７４から注入された樹脂８６を注出口７５まで導く。ランナープレート７０は、樹脂注入穴６３の下方に注出口７５が位置するように配置されている。コアプレート６０の下面６２にランナープレート７０が配置された状態において、注出口７５の上方は、樹脂注入穴６３以外は塞がっている。

下型８０は、ランナープレート７０の下面７２に配置されている。下型８０には樹脂８６が充填される樹脂充填容器８４と、樹脂８６を押し出すプランジャー部８５が設けられている。下型８０は、注入口７４の下方に樹脂充填容器８４が位置するように配置されている。ランナープレート７０の注入口７４と、下型８０の樹脂充填容器８４の出口は連通している。したがって、プランジャー部８５を押し出すと、樹脂充填容器８４内に充填された樹脂８６は、注入口７４に注入される。

樹脂充填容器８４内に充填される樹脂８６は、例えば、BMC（Bulk Molding Compound）及びエポキシ樹脂である。樹脂８６の種類は問わない。注入口７４に注入された樹脂８６は、樹脂注入穴６３から噴出する。このように、モールド金型５０には樹脂８６を注入する樹脂注入穴６３が設けられている。

なお、モールド金型５０は、このような構造に限らない。トランスフアー成形機、射出成形機など、樹脂注入穴６３において、所望の圧力で樹脂８６を注入できれば、機種や構造を問わない。

また、ロータ１０の下面１２に、固定金型３０の下面３２を接触させるように、固定金型３０の上下を逆にして、ロータ１０の下面１２に配置し、ロータ１０の上面１１に、コアプレート６０の上面６１が接触するように、モールド金型５０の上下を逆にして、ロータ１０の上面１１に配置してもよい。その場合には、磁石４０は、下面４２を、固定金型３０の下面３２に接触させて固定する。

次に、樹脂注入方法を説明する。
まず、軸方向Ａにおけるロータ１０の一方の端面に固定金型３０を配置する。例えば、ロータ１０の上面１１に、固定金型３０の下面３２が接触するように、固定金型３０を配置する。

次に、磁石４０をスロット２０内に配置する。スロット２０内において、固定金型３０の下面３２に磁石４０の上面４１が押し当てられた状態で磁石４０を固定する。磁石４０を固定金型３０に押し当てる方法は、例えば、後述する樹脂８６の注入圧による方法である。

次に、樹脂注入穴６３が設けられたモールド金型５０を、軸方向Ａにおけるロータ１０の他方の端面に配置する。例えば、モールド金型５０を、ロータ１０の下面１２にスロット２０を塞ぐように配置する。そして、軸方向Ａから見て、モールド金型５０の樹脂注入穴６３の中心と、磁石４０の軸方向Ａにおける端面の中心とが一致している状態にする。

図２は、実施形態に係る樹脂注入方法において、磁石と樹脂注入穴との位置関係を例示する図である。
図２に示すように、ロータ１０の軸方向Ａからスロット２０の内部の断面を見たとき、モールド金型５０の樹脂注入穴６３が、磁石４０の軸方向Ａにおける端面内に含まれる状態となっている。例えば、磁石４０の軸方向Ａにおける端面は、7.0mm×3.5mmである。樹脂注入穴６３は、例えば、φ1.0〜1.5mmである。

次に、図１に示すように、プランジャー部８５を押し出す。これにより、樹脂充填容器８４に充填された樹脂８６が注入口７４、樹脂通路７３、注出口７５及び樹脂注入穴６３を通ってスロット２０内に注入される。このとき、軸方向Ａから見て、樹脂注入穴６３の中心と、磁石４０の軸方向Ａにおける端面の中心とが一致している状態にて樹脂を注入する。そうすると、樹脂８６の注入圧により、磁石４０が固定金型３０に押し当てられた状態となる。このように、樹脂８６の注入圧により、固定金型３０に磁石４０が押し当てられた状態でスロット２０内に樹脂８６を注入する。例えば、樹脂８６の注入圧は、3〜6MPa程度である。

スロット２０内への樹脂８６の注入後、樹脂８６を固化させる。また、固定金型３０及びモールド金型５０を、ロータ１０から取り外す。そうすると、ロータ１０の一方の端面、すなわち、ロータ１０の上面１１において、磁石４０、ロータ１０、樹脂８６の端面は、面一となっている。このようにして、スロット２０内に樹脂８６が注入されたロータ１０が製造される。

なお、上述したように、ロータ１０の下面１２に、上下を逆にした固定金型３０を配置し、ロータ１０の上面１１に、上下を逆にしたモールド金型５０を配置した場合には、磁石４０は、下面４２を、固定金型３０の下面３２に接触させて固定する。その場合には、磁石４０は、樹脂８６の注入圧に加えて、重力により、固定金型３０に押し付けられる。

次に、本実施形態に係る樹脂注入方法の効果を説明する。
本実施形態においては、軸方向Ａから見て、モールド金型５０の樹脂注入穴６３の中心と、磁石４０のロータ１０の軸方向Ａにおける端面の中心とが一致している状態にて樹脂８６を注入している。これにより、樹脂８６の注入圧により、磁石４０が固定金型３０に押し当てられた状態となる。よって、磁石４０と固定金具３０との間に樹脂８６が入り込むことを抑えることができる。これにより、樹脂８６の薄い部分の形成を防ぐので、樹脂ワレの発生を抑制することができる。

また、固定金型３０に押し当てられた磁石４０の端面、ロータ１０の端面及びその間で固化した樹脂８６の端面が面一の位置関係になる。これにより、磁石４０の角部に発生する応力集中を緩和することができる。

図３（ａ）は、実施形態に係る樹脂注入方法において、注入した樹脂及び磁石の冷却時に、磁石に発生する伸び変形の方向を例示する図であり、（ｂ）は、磁石と固定金具との間に樹脂が入り込んだ場合に磁石に発生する応力を例示する図であり、（ｃ）は、実施形態に係る樹脂注入方法により磁石を固定した場合に、上方から見たときのロータ、磁石及び樹脂の端面の面一構造を例示する図である。

図３（ａ）に示すように、注入した樹脂８６及び磁石４０の冷却時において、磁石４０には、例えば、ロータ１０の軸方向Ａ及び磁石４０が隣り合う方向には磁石４０に対して伸び変形９１が発生する。一方、ロータ１０の軸方向Ａ及び磁石４０が隣り合う方向に直交する方向には磁石４０に対して収縮変形９２が発生する。

図３（ｂ）に示すように、磁石４０と固定金具３０との間に樹脂８６が入り込んだ場合には、軸方向Ａに沿った伸び変形９１により、磁石４０の角部には、角部の角の二等分線に直交する方向に応力９３が発生する。

図３（ｃ）に示すように、ロータ１０の一方の端面において、ロータ１０、磁石４０及び樹脂８６の端面を面一構造とすることにより、磁石４０の端面に発生する応力９３を緩和することができる。

このように、本実施形態では、磁石４０の端面、樹脂８６の端面及びロータ１０の端面が面一の位置関係になっている。すなわち、応力が集中する磁石４０の角部の上面を、樹脂８６で覆っていない。これにより、磁石４０の角部に発生する応力集中を緩和することができる。また、角部に発生する応力を緩和しているので、角部近傍の樹脂８６に作用する応力が緩和される。よって、角部近傍の樹脂ワレの発生を抑制することができる。これにより、樹脂ワレ発生時に樹脂８６の飛散を防止する目的で、ロータ１０の一端を金属製、例えばステンレス製（SUS）のプレートで覆う必要がない。

また、樹脂８６の注入方向は、上方からの注入及び下方からの注入のどちらでもよい。図１に示すように、重力に逆らう下方からの樹脂８６の注入でも面一構造にすることができる。このように、本実施形態は、固定金型３０及びモールド金型５０の配置を上下逆にすることができる。金型の仕様や構造に対する制約を低減することができる。

また、磁石４０を固定する際には、樹脂８６の注入圧により、磁石４０が、樹脂注入穴６３と反対側の固定金型３０に押し付けられる。このため、スロット２０内における磁石４０の位置はおのずと決定されるので、予め位置を決定する必要がない。したがって、スロット２０の長さよりも小さく形成された磁石４０を用いる場合でも、スロット２０と磁石４０との長さの差（公差）を考慮するまでもなく、磁石４０の一端をロータ１０の端面に合わせた位置に決定される。

さらに、使用する樹脂は、BMC、エポキンなど樹脂の種類は問わない。成形機についても、トランスフアー成形機、射出成形機など、ゲートでの指定圧が出せれば成形機の機種も問わない。

図４（ａ）は、比較例に係る樹脂注入方法を例示する断面図であり、（ｂ）は、磁石と下型との間への樹脂の入り込みを例示する図である。
図４（ａ）に示すように、比較例においても、スロット２０の一方の端面を下型８０で塞ぎ、スロット２０に磁石４０が挿入された状態で、スロット２０における磁石４０の側面の空間に樹脂８６を注入している。しかしながら、比較例においては、上方に配置したモールド金型５０からの樹脂８６の注入に限定している。そして、樹脂注入穴６３は、磁石４０の角部に位置している。このように、軸方向Ａから見て、樹脂注入穴６３の中心と、磁石４０の軸方向Ａにおける端面の中心とが一致していない状態で樹脂８６を注入すると、磁石４０を下型８０に押し当てる樹脂８６の注入力が弱まる。

図４（ｂ）に示すように、磁石４０を下型８０に押し当てる樹脂８６の注入力が弱まると、樹脂８６が下型８０と磁石４０との隙間に入り込む。これにより、下型８０に接する磁石４０の端面は、樹脂８６によって浮き上がった状態で固定される。したがって、磁石４０の端面、ロータ１０の端面及び樹脂８６の端面は、面一にならない。そうすると、磁石４０と下型８０との間に樹脂８６の薄い部分が形成される。よって、樹脂ワレが発生する。また、磁石４０、ロータ１０、樹脂８６の端面を面一にすることができないので、磁石４０の角部に発生する応力を緩和することができない。よって、樹脂ワレが発生する。

また、比較例では、上方に配置したモールド金具５０からの樹脂８６の注入に限定しているので、金型の仕様や構造的な制約が大きく、モールド金型５０を下方に配置し、下方から樹脂を注入するということができない。

（実施例）
次に、実施例を説明する。
図５（ａ）は、実施例に係る樹脂注入方法において、ロータのスロット、固定金具、磁石及びモールド金型を例示する断面図であり、（ｂ）は、実施例に係るコアプレートを例示する上面図である。

図５（ａ）に示すように、実施例では、コアプレート６０ａ及びコアプレート６０ｂを有している。コアプレート６０ａの上面６１は、ロータ１０の下面１２に接している。コアプレート６０ｂは、コアプレート６０ａの下面に配置されている。コアプレート６０ｂの下面６２には、ランナープレート７０が配置されている。コアプレート６０ａ及びコアプレート６０ｂには、上面６１から下面６２まで貫通する樹脂注入穴６３が複数、例えば２個以上、形成されている。その他の構成は、実施形態と同様であるので説明を省略する。

次に、実施例に係る樹脂注入方法を説明する。
図５（ｂ）に示すように、モールド金型配置領域５５は、ロータ１０の下面に相当する部分を８等分した領域のうち、１つの領域に相当する部分である。モールド金型配置領域５５に６つの樹脂注入穴６３を形成する。２つの樹脂注入穴６３が組になって、１つのスロット２０に対応している。よって、１つのモールド金型配置領域５５には、３つのスロット２０が対応している。１つのモールド金型配置領域５５に対して、１つのモールド金型５０を用いて樹脂の注入を行う。

モールド金型５０におけるプランジャー部８５を押し出して、樹脂８６を注入する。ランナープレート７０により、３つのスロット２０の下方に樹脂８６を供給する。これにより、コアプレート６０ａ及びコアプレート６０ｂに形成された樹脂注入穴６３から、磁石４０の端面の中央に樹脂８６を注入する。軸方向Ａから見て、樹脂注入穴６３の中心と、磁石４０の軸方向Ａにおける端面の中心とが一致している状態にて、樹脂８６を注入する。これにより、固定金型３０に磁石が押し当てられた状態で、樹脂８６を注入することができる。樹脂注入穴６３はφ1.5mmであり、プランジャー部８５の圧力は3MPaである。このようにして、ロータ１０、磁石４０及び樹脂８６の端面を面一構造とすることができる。

以上、本発明にかかる樹脂注入方法の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

例えば、本実施形態では、ロータ１０のスロット２０に磁石４０が挿入された状態で、スロット２０内に樹脂を注入する方法を説明した。このように、実施形態における樹脂注入方法を用いた樹脂注入工程、及び、固定金型３０及びモールド金型５０を取り外す工程を備えたロータ１０の製造方法も、本発明の技術的思想の範囲である。さらに、このような製造方法で製造したロータ１０をステータに組み合わせる工程を備えたモーターの製造方法も、本発明の技術的思想の範囲である。

１０ ロータ
１１ 上面
１２ 下面
２０ スロット
３０ 固定金具
３２ 下面
４０ 磁石
４１ 上面
４２ 下面
４３ 側面
５０ モールド金型
５５ モールド金型配置領域
６０ コアプレート
６１ 上面
６２ 下面
６３ 樹脂注入穴
７０ ランナープレート
７１ 上面
７２ 下面
７３ 樹脂通路
７４ 注入口
７５ 注出口
８０ 下型
８４ 樹脂充填容器
８５ プランジャー部
８６ 樹脂
９１ 伸び変形
９２ 収縮変形
９３ 応力
Ａ 軸方向

Claims (1)

1. 磁石をロータのスロットに固定するために樹脂を注入する樹脂注入方法であって、
   前記ロータの軸方向における一方の端面に配置された固定金型に、前記軸方向に沿った面で分割され、相互の側面を接触させた複数の前記磁石が押し当てられた状態にて、
   樹脂注入穴が設けられたモールド金型を前記軸方向における他方の端面に配置し、
   前記軸方向から見て、複数の前記樹脂注入穴の中心と、複数の前記磁石の前記軸方向における端面の中心とがそれぞれ一致している状態にて前記樹脂を注入する、
   樹脂注入方法。

Images