JPH027856A - 回転電機用ロータの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、異方性円筒状磁石に回転軸を一体的に取付
けた回転電機用ロータを製造するに際し、金型から該ロ
ータを脱型した後に、煩雑なパリ取り作業を不要とし得
る回転電機用ロータの製造装置に関する。

従来技術 回転電機用のロータ、例えば自転車の発電機に使用され
る円筒状磁石に回転軸を挿通固定してなるロータは、従
来より以下に説明する工程を経て製造されている。すな
わち、Ｂａフェライト磁石粉末またはＳｒフェライト磁
石粉末の如き、等方性フェ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／ａｄ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る
。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磨して口−タ本体
１ｏを製造する（第１図）。次いで１回転軸１２をロー
タ本体１０の中心貫通孔１４に挿通し、第２図に示す如
く、熱硬化性接着剤１６を充填塗布して加熱固化させた
後、着磁ヨークを使用して、Ｎｔ！、Ｓ極が交互になる
よう多極着磁することにより磁石ロータを完成するもの
である。第３図に、この一連の製造工程の概略を示す。

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、該方法により得られた
ロータ回転軸は、その芯出し精度が低く、芯振れを生じ
易い難点がある。これは。

プレス成形後の焼結時における熱影響により、貫通孔１
４の内径が変動することに起因するが、コスト上の制約
から、内径研磨までは出来ないのが現状である。また１
等方性フェ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、従って磁気特性の向上にも限界があった
。

そこで、特公昭４７−３５７２１号公報に開示される「
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
融混合物をキャビティ中に射出し、該混合物を冷却固化
させて異方性磁石を成形する製造方法」並びに特公昭３
５−８８５７号公報に開示される「キャビティ中に細心
を一致させてロータ回転軸を臨ませることにより磁石を
成形する製法」等の技術を前提として、以下の如き回転
電機用ロータの製造方法が提案される。すなわち、金型
の円筒状キャビティ中に軸心を一致させてロータ回転軸
を臨ませ、前記円筒状キャビティ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ャビティ中に射出し、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
固定された円筒状異方性磁石からなる回転電機用ロータ
を得るというものである。この方法によれば、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が製造される。

発明が解決しようとするｉ題 前記磁場射出成型に用いられる金型は、キャビティ中に
溶融混合物を射出する導入路としてスプルーおよびこれ
に連通ずるゲートを備えるが、後者のゲートとしては、
その直径が極めて小さい所謂ピンポイントゲートが使用
される。しかしこのピンポイントゲートでは、射出終了
時に溶融混合物が該ゲート中に残留固化するので、キャ
ビティからロータを脱型した際に、第４図に示す如く、
樹脂磁石の固化したパリ１５が痕跡として残留し該ロー
タ１ｏの開放端部から突出することになる。

このためロータ成形後に、パリ取りを別途行なう煩雑な
作業が必要となるが、これは作業効率を低下させる大き
な要因となっている。

発明の目的 本発明は、回転電機用ロータの製造装置に内在している
前記欠点を、好適に解決するべく案出されたものであっ
て、円筒状磁石に回転軸を挿通したロータを製造するに
際し、射出成型後のロータからパリを除去する必要をな
くし得る回転電機用ロータの製造装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 先の課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明は
１円筒状キャビティ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ャビティの半径
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、円筒状キャビティの底部中央に穿設したロ
ータ回転軸挿通用の貫通孔と、前記貫通孔に隣接して穿
設した貫通孔から昇降自在に突出可能なノックアウトピ
ンと、円筒状キャビティ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、前記開閉自在な非磁性体金型
に穿設したピンポイントゲートとからなる回転電機用ロ
ータの製造装置において、前記円筒状キャビティの開口
部を開閉自在に閉塞する非磁性体金型に、該キャビティ
の内方に向けて突出する隆起部を設け、この隆起部に前
記ピンポイントゲートを開口させるよう構成したことを
特徴とする。

実施例 次に、本願発明に係る回転電機用ロータの製造装置につ
き、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以
下説明する。先ず、第５図に示す回転電機用ロータ製造
装置の一実施例において、参照符号１８は金型中に形成
される円筒状キャビティを示し、このキャビティ１８は
非磁性体からなる固定側金型２０により、底部２２およ
び円筒状内周壁面が画成されている。また第６図に示す
ように、キャビティ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２４が配設され
、各着磁ヨーク２４の先端がキャビティ１８内に直接臨
んで、該キャビティ１８の内周壁面の一部を形成するよ
うになっている。

前記着磁ヨーク２４は、４極以上の偶数個で構成され、
Ｓ＠およびＮｉ２が交互になるよう所定の中心角で配設
されるものであって、本実施例では４極構造となってい
る。また、着磁ヨーク２４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
筒状キャビティ１８中に強磁界が印加される。

円筒状キャビティ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２６が昇降
自在に配設されている。この可動金型２６がキャビティ
１８の開口部に臨む部分には、キャビティ内方に向けて
若干突出する円錐台形の隆起部２８が一体的に形成され
、この隆起部２８に、後述する溶融混合物射出用のピン
ポイントゲート３０が垂直に穿設されている。また、可
動金型２６の上方に、非磁性体からなる更に別の可動金
型３２が昇降自在に配設され、可動金型２６の頂部と可
動金型３２との合わせ境界面には。

図示の如くランナ３４が形成されると共に、このランナ
３４は、可動金型３２に穿設したスプルー３６およびノ
ズル口３８に連通接続している。なお、各金型２０，２
６および３２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。

また円筒状キャビティ１８の底部２２を形成する固定金
型２０には、その底部中央において、後述する如く、ロ
ータ回転軸４０を挿通するための貫通孔４２が垂直に穿
設されている。この場合、貫通孔４２の内径は、回転軸
４０の外径に対し２／１００〜３／１００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
４２の略中間から下方には、大径の段付孔部４４が一体
的に形成しである。これは射出成形後にロータを脱型す
るに際し１回転軸４０が貫通孔４２の内壁と接触する摩
擦抵抗を軽減させるためである。

また、前記中心貫通孔４２の周囲に隣接して複数の貫通
孔４６が穿設され（第５図）、この貫通孔４６にノック
アウトピン４８が昇降自在に挿通され、キャビティ１８
中に突出可能となっている。

なお、中心貫通孔４２の外部開放端には、当板５０を着
脱自在に位置させ、この当板５０により回転軸４０のキ
ャビティ中での位置規制をさせるのが好ましい。

実施例の作用 このように構成した実施例に係る製造装置の使用の実際
につき１次に説明する。先ず、第５図に示す如く、円筒
状キャビティ１８の底部に穿設した貫通孔４２中に回転
軸４０を挿通して、該回転軸４０の軸心をキャビティ１
８の軸心と一致させる。この場合、中心貫通孔４２の下
部開口を当板５ｏで閉塞することにより１回転軸４０の
端部はこの当板５０に当接して所定の位置規制がなされ
、従って回転軸４ｏは常に所定寸法長だけ該キャビティ
１８中に臨むようセットされることになる。

次いで、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３２のノズル口３８から注入し、スプルー３４
およびピンポイントゲート３０を介して円筒状キャビテ
ィ１８中に射出する。

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２４を介してキャビティ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５粒子配列が固まって
いない間に複数極の磁界を印加することによって、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ャビティ１
８中に成形される。この円筒状異方性磁石の粒子の磁化
容易軸が、磁化方向に配向された状態の概略を第８図に
示す。

実施例に使用される磁気異方性定数の大きい強磁性粉末
としては、例えばＢａフェライト磁石粉末またはＳｒフ
ェライト磁石粉末、または希土類磁石粉末（ＲＣｏｓ型
またはＲ２Ｏ，，１７型。ここにＲは希土類元素の一種
以上を示す）、その地異方性マンガンアルミ（Ｍｎ−Ａ
Ｉ−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、ポリフェニールサイファイドが、また
熱硬化性樹脂として、フェノール、エポキシ等が使用可
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１５０〜３５
０℃の範囲が望ましく、また印加される磁界は３０００
０ｓ以上とする必要がある。

このようにして溶融混合物がキャビティ１８中に射出さ
れ、磁化した後冷却固化する結果として、キャビティ１
８中に臨むよう予めセットされていた回転軸４０は、キ
ャビティ１８中で成形された円筒状樹脂磁石５２の中心
部に挿通された状態で一体的に固定され、第７図に示す
如き回転電機用ロータが得られる。この場合に、射出終
了時のピンポイントゲート３０には、固化した樹脂磁石
が残留するため、キャビティ１８からロータを脱型した
際に該ロータ端面には、パリ１５が突出的に残留するこ
とになる。しかし先に述べた如く、金型２０にはキャビ
ティ１８の内方に向は突出する隆起部２８が設けられて
いるので、成型されたロータの前記一端面には、前記隆
起部２８に対応する陥凹部３９が同時に成形される。そ
して前記パリ１５は、この陥凹部３９の中央に突出する
ことになるので、特にこれを除去するパリ取り作業はす
る必要がなく、このまま残しておいて差支えがない。な
お本実施例では、自転車用発電機のロータについて説明
したが、その他面流電動機のロータ等の如く、回転電機
一般の磁石ロータの製造に広く好適に使用される。

発明の効果 以上に説明した如く、本発明に係る回転電機用ロータの
製造装置によれば、円筒状キャビティの開口部を開閉自
在に閉塞する非磁性体金型に、該キャビティの内方に向
は突出する隆起部を設け。

この隆起部にピンポイントゲートを開口させるよう構成
しである。従って、磁場中に射出成型されて得られたロ
ータの一端面には、前記隆起部に対応する陥凹部が同時
に成形されることになる。しかも、ピンポイントゲート
中で残留固化する樹脂磁石は、この陥凹部の中央におい
てパリとして突出するだけであるので、これを残してお
いても何等差支えがない。従って、煩雑なパリ取り作業
が不要になると共に、要求される品質基準も低下させる
懸念がない、等の有益な効果が得られるものである。

【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への回転軸取
付状態を示す斜視図、第２図は従来技術に係るロータの
縦断面図、第３図は従来技術に係るロータの製造手順の
概略を示す工程図、第４図は磁場射出成型により製造し
た回転電機用ロータにおいて、その開放端部にパリが突
出的に残留している状態を示す縦断面図、第５図は本発
明の実施例に係る製造装置の縦断面図、第６図は第５図
のＡ−Ａ線横断面図、第７図は本発明により製造した回
転電機用ロータの縦断面図、第８図は第７図に示す円筒
状磁石の粒子配向を示す説明図である。 １８・・・円筒状キャビティ ２０・・・固定側金型　　　２４・・・着磁ヨーク２６
・・・可動側金型　　　２８・・・隆起部３０・・・ピ
ンポイントゲート ４０・・・ロータ回転軸　　４２・・・貫通孔４８・・
・ノソクアウトビン ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、４ ］４ ５フ ＦｒＧ、３ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ （後図面なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒状キャビティ（１８）を画成する非磁性体からなる
   金型（２０）と、着磁コイルに接続しかつ前記円筒状キ
   ャビティ（１８）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（２４）と、円筒状キ
   ャビティ（１８）の底部中央に穿設したロータ回転軸挿
   通用の貫通孔（４２）と、前記貫通孔（４２）に隣接し
   て穿設した貫通孔（４６）から昇降自在に突出可能なノ
   ックアウトピン（４８）と、円筒状キャビティ（１８）
   の開口部を開閉自在に閉塞する非磁性体からなる金型（
   ２６）と、前記開閉自在な非磁性体金型（２６）に穿設
   したピンポイントゲート（３０）とからなる回転電機用
   ロータの製造装置において、前記円筒状キャビティ（１
   ８）の開口部を開閉自在に閉塞する非磁性体金型（２０
   ）に、該キャビティ（１８）の内方に向けて突出する隆
   起部（２８）を設け、この隆起部（２８）に前記ピンポ
   イントゲート（３０）を開口させるよう構成した ことを特徴とする回転電機用ロータの製造装置。