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JPWO2017179398A1 - 磁石埋込み型コアの製造装置及び製造方法 - Google Patents

磁石埋込み型コアの製造装置及び製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂による磁石片の固定において不要樹脂の発生を抑制すること。【解決手段】モータコアに軸線方向に沿って形成された磁石挿入孔に対し、樹脂の充填により磁石片が埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造装置であって、磁石挿入孔１０４に固形状態の樹脂１１４を投入する樹脂投入装置８０と、磁石挿入孔１０４に磁石片１１０を投入する磁石片投入装置９０と、モータコア１０１を加熱することにより磁石挿入孔１０４内の固形状態の樹脂１１４を溶融させる加熱装置７０とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、内部にマグネットが埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造装置及び製造方法に関する。
回転電機の磁石埋込み型コアの製造に関して、ロータコアに軸線方向に沿って形成された複数の磁石挿入孔の各々に磁石片を挿入した後に、その磁石挿入孔に液状の樹脂を充填し、充填した樹脂を硬化させることにより、ロータコアに磁石片を固定する技術が開発されている。このように磁石片が磁石挿入孔内に樹脂によって固定されることにより、ロータコアの磁気的性能が安定し、回転電機のステータ側に形成される回転磁界にロータコアを安定的に追従させることが可能となる。
この種の磁石埋込み型コアの製造方法に関しては、例えば、上型及び下型を備えたモールド金型において、ロータコアが中間型と共にモールド金型内に搬入され、下型には筒状のポットとそのポット内にプランジャが昇降可能に設けられ、プランジャの上動によってポット内で溶融したモールド樹脂を圧送し、モールド樹脂が中間型と下型との間に形成されたランナ及びゲートを通じてロータコアにおける磁石挿入孔内に充填された後に加熱硬化する樹脂モールド方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−７９０５６号公報
特許文献１に記載のような従来技術では、樹脂モールド後にモールド金型を型開きして、ロータコアを取り出す際に、ランナ等に硬化した樹脂が残留し、それらの不要な樹脂（以下、「不要樹脂」という。）は最終的にロータコアから分離されて廃棄される。したがって、磁石埋込み型コアの製造に際しては、樹脂材料コストの低減等の観点から、そのような不要樹脂の発生を抑制することが望ましい。
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、樹脂による磁石片の固定において不要樹脂の発生を抑制することを目的としている。
本発明の一つの実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置は、モータコアに軸線方向に沿って形成された磁石挿入孔に対し、樹脂の充填により磁石片が埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造装置であって、前記磁石挿入孔に固形状態の前記樹脂を投入する樹脂投入装置と、前記磁石挿入孔に前記磁石片を投入する磁石片投入装置と、前記モータコアを加熱することにより、前記磁石挿入孔内の固形状態の前記樹脂を溶融させる加熱装置とを有する。
この構成によれば、固形の樹脂が磁石挿入孔に投入され、磁石挿入孔内で固形の樹脂が溶融するので、射出成形のように金型に形成されたランナ及びゲートを通して溶融樹脂を磁石挿入孔に加圧充填する場合に比して、ランナ及びゲートに残留する樹脂分の樹脂が節約される。これにより、樹脂による磁石片の固定において不要樹脂の発生が抑制される。
上記製造装置は、好ましくは、更に、前記磁石挿入孔内の溶融状態の前記樹脂を加圧する加圧装置を有する。
この構成によれば、溶融状態の樹脂内に残留しているボイドの排出或いはボイドの収縮が行われ、ボイドが少ない樹脂によって磁石片の固定が確実に行われる。
上記製造装置は、好ましくは、更に、前記モータコアを挟持可能な上型及び下型を有する。
この構成によれば、上型及び下型によってモータコアを挟持することができる。
上記製造装置は、好ましくは、更に、前記上型及び前記下型を介して前記磁石挿入孔内の溶融状態の前記樹脂を加圧する加圧装置を有する。
この構成によれば、上型及び下型によってモータコアが挟持された状態で、磁石挿入孔内の溶融状態の樹脂が加圧されるから、当該加圧が確実に行われ、ボイドが少ない樹脂による磁石片の固定がより一層確実に行われる。
上記製造装置において、好ましくは、前記樹脂投入装置は前記下型上に載置された前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記樹脂を投入する。
この構成によれば、樹脂投入のための場所を別に設ける必要がない。
上記製造装置において、好ましくは、前記樹脂投入装置は前記上型及び前記下型外において前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記樹脂を投入する。
この構成によれば、上型及び下型の稼働率が向上し、製造コストが低減する。
上記製造装置において、好ましくは、前記磁石片投入装置は前記下型上に載置された前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記磁石片を投入する。
この構成によれば、磁石片投入のための場所を別に設ける必要がない。
上記製造装置においては、好ましくは、磁石片投入装置は前記上型及び前記下型外において前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記磁石片を投入する。
この構成によれば、上型及び下型の稼働率が向上し、製造コストが低減する。
上記製造装置は、好ましくは、更に、前記上型及び前記下型外において前記モータコアを加熱する加熱炉を有する。
この構成によれば、上型及び下型の稼働率が向上し、製造コストが低減する。
本発明の一つの実施形態による磁石埋込み型コアの製造方法は、モータコアに軸線方向に沿って形成された磁石挿入孔に対し、樹脂の充填により磁石片が埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造方法であって、前記磁石挿入孔に固形の樹脂を投入する樹脂投入工程と、前記樹脂投入工程前或いは前記樹脂投入工程後に前記磁石片を挿入する磁石片挿入工程と、前記磁石挿入孔内において前記固形の樹脂を溶融させる溶融工程と、溶融した前記樹脂を硬化させる硬化工程とを有する。
この方法によれば、固形の樹脂が磁石挿入孔に投入され、磁石挿入孔内で固形の樹脂が溶融するので、射出成形のように金型に形成されたランナ及びゲートを通して溶融樹脂を磁石挿入孔に加圧充填する場合に比して、ランナ及びゲートに残留する樹脂分の樹脂が節約される。これにより、樹脂による磁石片の固定において不要樹脂の発生が抑制される。
上記製造方法は、好ましくは、更に、溶融状態の前記樹脂を加圧する樹脂加圧工程を含む。
この方法によれば、溶融状態の樹脂内に残留しているボイドの排出或いはボイドの収縮が行われ、ボイドが少ない樹脂によって磁石片の固定が確実に行われる。
上記製造方法において、好ましくは、前記溶融工程は前記樹脂投入工程前に予め加熱された前記モータコアによって前記固形の樹脂の少なくとも一部を溶融させることを含む。
この方法によれば、溶融工程においてモータコアが固形の熱硬化性樹脂を溶融させるのに必要な温度になるまでの時間を短縮することができ、生産効率を改善することができる。
上記製造方法において、好ましくは、前記固形の樹脂は未硬化の粉末状或いは顆粒状の原料樹脂を所定形状に成形したものである。ここで云う所定形状に成形した固形の樹脂は、磁石挿入孔の形状に合わせて成形したものを含む。
この方法によれば、磁石挿入孔に投入すべき固形の樹脂の分量を過不足のない適正なものに予め設定できると共に、固形の樹脂の取扱性がよく、樹脂投入工程の作業効率を改善することができる。
上記製造方法において、好ましくは、前記固形の樹脂の少なくとも一つの外面が前記磁石挿入孔を画定する前記モータコアの内面に接触している。
この方法によれば、モータコアから固形の樹脂への熱伝達が効率よく行われ、溶融工程において固形の樹脂を溶融させるのに必要な時間を短縮することができ、生産効率を改善することができる。
上記製造方法において、好ましくは、前記固形の樹脂は未硬化の顆粒状のものである。ここで云う未硬化の顆粒状の樹脂はタブレットを含む。
この方法によれば、磁石挿入孔の形状や樹脂の必要量の大小に拘わらず、固形の樹脂を磁石挿入孔に適切且つ容易に投入することができる。
上記製造方法において、好ましくは、前記磁石片は磁石挿入孔に対する投入前に予熱されていてよい。この場合には、磁石挿入孔に投入された磁石片の熱が磁石挿入孔内の固形の樹脂の溶融に有効に寄与し、溶融工程において固形の樹脂を溶融させるのに必要な時間を短縮することができ、生産効率を改善することができる。
本発明による磁石埋込み型コアの装置及び製造方法によれば、樹脂による磁石片の固定において不要樹脂の発生を抑制することができる。
本発明による製造方法によって製造される磁石埋込み型コアの一例を示す斜視図 同磁石埋込み型コアの縦断面図 本発明による磁石埋込み型コアの製造装置の一つの実施形態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の樹脂投入工程時の状態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の磁石片投入工程時の状態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の磁石片投入完了時の状態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の樹脂溶融工程時の状態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の型締め完了寸前の状態を一部断面にして示す正面図 同製造装置の加圧工程時の状態を一部断面にして示す正面図 本発明による磁石埋込み型コアの製造装置の他の実施形態を一部断面にして示す正面図 本発明による磁石埋込み型コアの製造装置の他の実施形態を示す縦断面図 本発明による磁石埋込み型コアの製造装置の他の実施形態を示す縦断面図 本発明による磁石埋込み型コアの製造装置の他の実施形態を示す縦断面図
本発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。
先ず、図１及び図２を参照して本発明による製造方法によって製造される磁石埋込み型コアの一例を説明する。
磁石埋込み型コア１００は、複数の磁石挿入孔１０４を含むモータコア１０１と、各磁石挿入孔１０４に配置された磁石片１１０とを有している。モータコア１０１は打抜きプレス加工によって中心孔１０２及び複数の磁石挿入孔１０４を含む円盤状に形成された複数の鉄心用薄板１０６を積層したものである。
各磁石挿入孔１０４は、中心孔１０２の周りに設けられ、各々、平面形状（横断面形状）が略矩形で、モータコア１０１を積層方向（軸線方向）に貫通し、モータコア１０１の上端面１０８に上側開口１０５をもって開口した略直方体状の空間である。本実施形態では、磁石挿入孔１０４は、モータコア１０１を軸線方向に貫通しているが、これに限らず、モータコア１０１を構成する鉄心用薄板１０６のうち最下層の鉄心用薄板１０６には磁石挿入孔１０４を構成する孔が設けられないことにより、磁石挿入孔１０４を有底孔とすることも可能である。
各磁石片１１０は、直方体状をなし、磁石挿入孔１０４において樹脂１１２によってモータコア１０１に対して固定されている。樹脂１１２としては、所定の硬化温度以上による加熱によって硬化するエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
磁石片１１０は、例えば、フェライト系の焼結マグネットや、ネオジムマグネット等の永久磁石（着磁前のものを含む）によって構成することができる。磁石片１１０の軸方向長さは、磁石挿入孔１０４の軸方向長さよりも小さく設定されており、磁石片１１０の端面（ここでは、上面）は、樹脂１１２によって被覆される。
磁石片１１０の幅方向の長さ（モータコア１０１の接線方向に沿う方向の幅寸法及びモータコア１０１の径方向に平行な方向に沿う方向の幅寸法）は、磁石挿入孔１０４の幅方向長さ（モータコア１０１の接線方向に沿う方向の幅寸法及びモータコア１０１の径方向に平行な方向に沿う方向の幅寸法）よりも小さく設定されている。磁石片１１０は、磁石挿入孔１０４において内側（モータコア１０１の中心側）に偏倚して配置される。これにより、磁石片１１０の内側に位置する外面１１０Ａは磁石挿入孔１０４の内側に位置する内面１０４Ａに面接触（当接）した状態にある。なお、図においては、説明の便宜上、磁石挿入孔１０４を画定する各面（内面１０４Ａを除く）と磁石片１１０の対応する各面（外面１１０Ａを除く）との隙間は、実用上のサイズよりも大きく示されている。尚、磁石片１１０は、磁石挿入孔１０４において外側に偏倚して配置されてもよい。
次に、図３〜図９を参照して本実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置を説明する。
本実施形態の製造装置は装置本体１を含む。装置本体１は、複数のタイバー１４と、各タイバー１４の下端に固定された平板状の下部固定盤１０と、各タイバー１４の上端に固定された平板状の上部固定盤１２と、タイバー１４に軸線方向（上下方向）に摺動可能に係合して下部固定盤１０と上部固定盤１２との間を上下方向に移動可能な可動盤１６とを含む。下部固定盤１０と上部固定盤１２と可動盤１６とは各々互いに正対している。
下部固定盤１０の上面１１には固定金型をなす下型１８が取り付けられている。可動盤１６の下面１７には可動金型をなす上型２０が取り付けられている。
下型１８は平板状のものであり、下型１８の上面１９上にはロボットアーム等の搬送装置（不図示）によって搬送トレイ２１が搬入・搬出可能に載置される。搬送トレイ２１は、平板状のものであり、一つの装置本体１に対して複数準備されており、装置本体１外（下型１８及び上型２０の外部の別の場所）において各搬送トレイ２１上にモータコア１０１が載置（プリセット）される。このようにモータコア１０１を載置された搬送トレイ２１が下型１８上の所定位置に搬入されることにより、モータコア１０１を挟持可能な下型１８及び上型２０を含む装置本体１の稼働率が向上する。なお、搬送トレイ２１に対するモータコア１０１の載置は、搬送トレイ２１に設けられている位置決め部材（不図示）によって位置決めされた状態で行われる。
モータコア１０１の外周には円筒形状の加熱装置７０が取り外し可能に配置されている。加熱装置７０は、高周波誘導加熱装置等であってよく、モータコア１０１を加熱することにより、磁石挿入孔１０４に投入された固形状態の樹脂１１４（図５参照）を溶融させる。
上型２０は略平らな下面２２を有する。下面２２は、下型１８上のモータコア１０１の略平らな上端面１０８に正対し、可動盤１６の降下によってモータコア１０１を積層方向（下方）に加圧することができる。下面２２が各磁石挿入孔１０４に整合する位置には加圧用突部２４が形成されている。加圧用突部２４は、平面視で磁石挿入孔１０４の平面視の形状と同じ矩形をなし、図９に示されているように、可動盤１６の降下によって対応する磁石挿入孔１０４の上側開口１０５を閉じると共に磁石挿入孔１０４内の溶融状態の樹脂１１６（溶融樹脂１１６と呼ぶ）を加圧する。なお、加圧用突部２４は、上型２０とは別部品によって構成され、ばね弾発等によって上型２０とは別に上下動する構造になっていてもよい。
上部固定盤１２と可動盤１６との間にはトグルリンク機構４２を含む型締め装置（加圧装置）３０が設けられている。トグルリンク機構４２は、可動盤１６を下部固定盤１０に対して離接する方向（上下方向）に駆動するものであり、枢軸３２によって上部固定盤１２の下部に枢動可能に連結された一端を有する上側リンク３４と、枢軸３６によって可動盤１６の上部に枢動可能に連結された一端を有する下側リンク３８とを含み、上側リンク３４及び下側リンク３８の他端同士が枢軸４０によって互いに枢動可能に連結されている。
型締め装置３０は油圧シリンダ装置４６を含む。油圧シリンダ装置４６は、トグルリンク機構４２を駆動するものであり、装置本体１の固定フレーム３に枢軸４４によって枢動可能に連結された基端を有するシリンダチューブ４７と、シリンダチューブ４７の遊端から外方に突出したピストンロッド４８とを有する。ピストンロッド４８の先端は枢軸４０によって上側リンク３４及び下側リンク３８の他端に枢動可能に連結されている。
型締め装置３０は、図３に示されているように、ピストンロッド４８が後退してトグルリンク機構４２が最大折曲状態にある時には、可動盤１６を最上昇位置（型開き位置）に位置させ、図９に示されているように、ピストンロッド４８が前進してトグルリンク機構４２が真直に伸び切った最大伸長状態にある時には、可動盤１６を最降下位置（型閉め位置）に位置させる。最大折曲状態とは、図３に示されているように、上側リンク３４と下側リンク３８とがなす挟み角が最小になる折曲状態である。最大伸長状態とは、図９に示されているように、上側リンク３４と下側リンク３８とが上下方向に一直線上に延在する伸び切った伸長状態（挟み角＝１８０度の状態）である。なお、最大伸長状態は、可動盤１６の上下方向の位置をリニアセンサ（不図示）等によって計測することにより周知の手法によって検出することができる。
最大伸長状態では、上型２０は、図９に示されているように、可動盤１６と共に最降下位置に位置し、下面２２をもって下型１８上のモータコア１０１の上端面１０８に面接触してモータコア１０１を積層方向に加圧すると共に、各加圧用突部２４をもって磁石挿入孔１０４に係合して上側開口１０５を閉じ、各磁石挿入孔１０４内の溶融樹脂１１６を加圧する。この状態を型締め状態（加圧状態）と云う。
上型２０には上下方向を軸線方向として上型２０から下型１８の側に延出した有底円筒状の複数の筒体６０の上端が固定されている。各筒体６０は、搬送トレイ２１を介して下型１８上の所定位置に配置されたモータコア１０１の中心周りの径方向外方であって且つモータコア１０１の中心周りに配置され、各々、可動子６２を上下方向に移動可能に支持している。各可動子６２は筒体６０の底部（下端）に形成された貫通孔６４を貫通して筒体６０外に突出する先端部６６を一体に有している。各先端部６６の先端面６７は下型１８の上面１９に正対している。
各筒体６０内には上型２０と可動子６２との間に圧縮コイルばね６８が設けられている。各圧縮コイルばね６８は、対応する可動子６２を筒体６０の底部に向けて、換言すると、下型１８の側に向けて付勢している。なお、各筒体６０にセットされた各圧縮コイルばね６８による各可動子６２の付勢力は互いに同一であってよい。
各可動子６２の先端面６７は、上型２０が下型１８に接近する移動過程で、より詳細には、図８に示されているように、上型２０の下面２２がモータコア１０１の上端面１０８に面接触する降下位置にまで降下する少し手前の降下位置まで上型２０が降下した段階で、下型１８の上面１９に一斉に当接する配置（各部の寸法設定）になっている。
本実施形態の製造装置は樹脂投入装置８０（図４参照）及び磁石片投入装置９０（図５参照）を含む。
樹脂投入装置８０は、図４に示されているように、基板８２と、基板８２に設けられて各磁石挿入孔１０４に対応する樹脂保持孔８４を画定する樹脂保持体８６と、基板８２の下底面に回動可能に取り付けられて樹脂保持孔８４の下端開口を選択的に遮蔽するシャッタ板８８とを有し、ロボットアーム等の搬送装置（不図示）によって下型１８上のモータコア１０１の上端面１０８上に載置される。
樹脂保持孔８４は固形状態の樹脂１１４（以下、固形樹脂１１４）を保持する。固形樹脂（樹脂ブロック）１１４は、未硬化の粉末状或いは顆粒状の原料樹脂を打錠機等（不図示）によって磁石挿入孔１０４の形状に合致する略長方体形状に未硬化状態で一次成形したものである。
磁石片投入装置９０は、図５に示されているように、基板９２と、基板９２に設けられて各磁石挿入孔１０４に対応する磁石片保持孔９４を画定する磁石片保持体９６と、基板９２の下底面に回動可能に取り付けられて磁石片保持孔９４の下端開口を選択的に遮蔽するシャッタ板９８とを有し、ロボットアーム等の搬送装置（不図示）によって下型１８上のモータコアの上端面１０８上に載置される。
次に、各磁石挿入孔１０４に配置される磁石片１１０を樹脂１１２によって固定する工程を、図３〜図９を参照して説明する。
先ず、モータコア搬入工程として、図３に示されているように、可動盤１６が最上昇位置にあって上型２０が下型１８から最も大きく離れた型開き状態で、モータコア１０１を載置されている搬送トレイ２１が、ロボットアーム等の搬送装置（不図示）によって下型１８上の所定位置に配置（搬入）される。
次に、樹脂投入工程として、図４に示されているように、型開き状態で、各樹脂保持孔８４に固形樹脂１１４をセットされた樹脂投入装置８０が搬送装置（不図示）によって下型１８上のモータコアの上端面１０８上に載置される。その後、シャッタ板８８の回動によって各樹脂保持孔８４の下端開口が開かれ、各樹脂保持孔８４の固形樹脂１１４が落下によって対応する磁石挿入孔１０４に投入される。
各樹脂保持孔８４に対する固形樹脂１１４の投入が完了すると、樹脂投入装置８０は、搬送装置（不図示）によって下型１８上から取り除かれる（装置本体１外への搬出）。
次に、溶融工程として、各磁石挿入孔１０４に配置された固形樹脂１１４は加熱装置７０によって加熱されたモータコア１０１からの熱によって各磁石挿入孔１０４内において加熱される。これにより、各固形樹脂１１４は磁石挿入孔１０４内において溶融を開始する。
各固形樹脂１１４は、図５に示されているように、少なくとも一つの外面、本実施形態では外面１１４Ａ及び１１４Ｂが磁石挿入孔１０４の内面１０４Ａ及び１０４Ｂに各々面接触している。このことにより、モータコア１０１から各固形樹脂１１４への熱伝達が、両者間に空隙がある場合に比して効率よく行われ、各磁石挿入孔１０４内における固形樹脂１１４の加熱が熱効率よく迅速に行われる。
溶融工程に先だって或いは溶融工程と並行して、磁石片挿入工程として、図５に示されているように、型開き状態で、各磁石片保持孔９４に磁石片１１０をセットされた磁石片投入装置９０が搬送装置（不図示）によって下型１８上のモータコアの上端面１０８上に載置される。その後、シャッタ板９８の回動によって各磁石片保持孔９４の下端開口が開かれ、各磁石片保持孔９４の磁石片１１０が落下によって対応する磁石挿入孔１０４に投入される。各磁石片１１０の投入は、図６に示されているように、磁石片１１０の一つの外面１１０Ａがこれに対応する磁石挿入孔１０４の中心孔１０２の側の内面１０４Ａに当接する側に寄せた状態で、磁石片１１０の下端面が磁石挿入孔１０４内の固形樹脂１１４の上面に当接するまで行う。
各磁石片保持孔９４に対する磁石片１１０の投入が完了すると、磁石片投入装置９０は搬送装置（不図示）によって下型１８上から取り除かれる（装置本体１外への搬出）。
磁石挿入孔１０４に投入する磁石片１１０は加熱炉（不図示）等によって予め所定温度に加熱（予熱）されたものであってもよい。この場合には、磁石挿入孔１０４における固形樹脂１１４の加熱が、加熱装置７０によって加熱されたモータコア１０１からの熱に加えて磁石片１１０の熱によって直接的に行われる。これにより、溶融工程において固形樹脂１１４の溶融に要する時間が短縮され、磁石埋込み型コア１００の製造効率が向上する。固形樹脂１１４の溶融とは、固形樹脂１１４を構成する原料樹脂が液状乃至軟化して流動性を有する状態になることを意味する。
次に、固形樹脂１１４が溶融した状態で、磁石片１１０が磁石挿入孔１０４の底部に向けて押し込まれることにより、その押し込みの進行に従って溶融樹脂１１６（図７参照）の液位が磁石挿入孔１０４内で徐々に上昇する。
図７に示されているように、磁石片１１０が磁石挿入孔１０４の底部まで降下した正規の配置位置に押し込まれると、溶融樹脂１１６が磁石片１１０の外側面と磁石挿入孔１０４の中心孔１０２の反対側の内側面との間に充填されると共に、樹脂１１２の液位が磁石片１１０の上面より上方に上昇する。
次に、油圧シリンダ装置４６に油圧が供給されることにより、ピストンロッド４８が前進する。ピストンロッド４８の前進に伴って上側リンク３４と下側リンク３８とがなす挟み角が増大しつつトグルリンク機構４２が伸長し、この伸長に伴って可動盤１６と共に上型２０が降下移動する。
図８に示されているように、上型２０の下面２２がモータコア１０１の上端面１０８に面接触する降下位置にまで降下する少し手前の降下位置まで上型２０が降下すると、各可動子６２の先端面６７が下型１８の上面１９に当接する。
これより更にトグルリンク機構４２が伸長し、図９に示されているように、上側リンク３４と下側リンク３８とが一直線上に延在する状態、つまりトグルリンク機構４２が真直に伸び切った最大伸長状態になると、上型２０の下面２２がモータコア１０１の上端面１０８に面接触してモータコア１０１を積層方向に加圧すると共に、各加圧用突部２４が対応する磁石挿入孔１０４に係合して上側開口１０５を閉じると共に樹脂加圧工程として磁石挿入孔１０４内の溶融樹脂１１６を加圧する型締め・加圧状態になる。
この型締めによって隣り合う鉄心用薄板１０６間の隙間が減少或いは無くなることにより、隣り合う鉄心用薄板１０６間の隙間に溶融樹脂１１６が漏洩することが減少或いは回避される。そして、磁石挿入孔１０４内の溶融樹脂１１６が加圧されることにより、溶融樹脂１１６内に残留しているボイドの排出或いはボイドの収縮が良好に行われる。
この型締め状態で、硬化工程として、引き続き加熱装置７０によってモータコア１０１を溶融工程時により高い温度に加熱することが行われる。これにより、モータコア１０１からの熱によって溶融樹脂１１６が更に加熱され、溶融樹脂１１６が化学反応し、溶融樹脂１１６が不逆的に硬化する。硬化した樹脂１１２（図２参照）によって磁石挿入孔１０４内の磁石片１１０がモータコア１０１に対して固定され、磁石埋込み型コア１００が完成する。完成した磁石埋込み型コア１００は搬送装置（不図示）によって搬送トレイ２１と共に装置本体１外に搬出される。
溶融樹脂１１６の硬化工程は、モータコア１０１が上型２０によって加圧され、上側開口１０５が閉じられた型締め状態で行われるから、樹脂１１２による磁石片１１０の固定が、隣り合う鉄心用薄板１０６間の隙間に漏洩した樹脂１１２が少ない状態或いは存在しない状態で行われる。これにより、磁気性能がよい安定した品質の磁石埋込み型コア１００が得られる。
しかも、硬化工程は、樹脂加圧工程として、磁石挿入孔１０４内の樹脂１１２が加圧用突部２４によって加圧された状態で行われるから、溶融樹脂１１６が硬化する以前に、溶融樹脂１１６内に残留しているボイドの排出或いはボイドの収縮が良好に行われ、ボイドが少ない樹脂１１２によって磁石片１１０の固定が確実に行われる。
磁石片１１０の固定を行う樹脂１１２として、磁石挿入孔１０４に投入する固形樹脂１１４が用いられ、固形樹脂１１４が磁石挿入孔１０４内で溶融することにより、射出成形のように、金型に形成されたランナ及びゲートを通して溶融樹脂を磁石挿入孔１０４に加圧充填する場合に比して、ランナ及びゲートに残留する樹脂分の樹脂が節約され、材料コストが低減する。しかも、成形された固形樹脂１１４が用いられることにより、磁石挿入孔に投入すべき固形の樹脂の分量を過不足のない適正なものに予め設定できると共に、固形の樹脂の取扱性がよく、樹脂投入工程の作業効率が改善される。
上述した型締め状態では、可動子６２の先端面６７が下型１８の上面１９に当接した状態から型締め状態にまで上型２０が降下する過程で、筒体６０と共に上型２０が各可動子６２に対して降下変位することにより、各圧縮コイルばね６８が圧縮変形し、上型２０と下型１８との間に両金型が互いに離れる方向に付勢するばね力が作用する。
これにより、トグルリンク機構４２の最大伸長状態で、モータコア１０１に作用する加圧力が、各圧縮コイルばね６８の圧縮変形によるばね力の合計分、低減し、その分、トグルリンク機構４２の型締め力が相殺され、型締め状態時にモータコア１０１に積層方向に作用する加圧力がトグルリンク機構４２の最大伸長状態で得られる定格の型締め力より小さくなる。
これにより、定格の型締め力が数１０トンに及ぶ廉価にして繰り返し安定した型締め力（樹脂加圧力）が得られる汎用のトグル式の型締め装置３０が用いられても、適正な加圧力が安定して得られ、型締め時にモータコア１０１に過剰な加圧力が作用することがなく、モータコア１０１が過剰に積層方向に変形したり、溶融樹脂１１６が過剰に加圧されたりすることがない。このことにより、型締め状態で、溶融樹脂１１６の硬化が行われても、型締め解放後にモータコア１０１の平面性が大きく損なわれたり、溶融樹脂１１６が磁石挿入孔１０４から外部に漏洩したりするようなことがない。
また、型締め時にモータコア１０１が過剰に積層方向に変形しないことにより、型締め解放後に、モータコア１０１及び磁石挿入孔１０４内で硬化している樹脂１１２に大きい応力が生じることがなく、磁石挿入孔１０４内の樹脂１１２が剥離したり、樹脂１１２に亀裂が生じたりすることがない。
かくして、溶融樹脂１１６が磁石挿入孔１０４外に漏洩することの抑制とモータコア１０１の形状精度及び寸法精度が低下することの抑制とが両立し、安定した品質の磁石埋込み型コア１００が効率よく製造される。
トグルリンク機構４２が最大伸長状態になる型締め時にモータコア１０１に実際に作用する加圧力は、型締め装置３０の定格の型締め力と圧縮コイルばね６８のばね定数、圧縮変形量、予荷重等によるばね特性とによって決まるから、型締め時にモータコア１０１に実際に作用する加圧力を、圧縮コイルばね６８のばね特性の設定によって自由に加減できる。これにより、型締め装置３０の定格の型締め力が固定値であっても、圧縮コイルばね６８のばね特性の設定により、型締め完了時にモータコア１０１に実際に作用する加圧力を幅広く自由に設定することができる。
磁石埋込み型コア１００の樹脂封止における適正な加圧力は、モータコア１０１の大きさ、積層枚数等によって相違する。本実施形態では、これらの諸元が異なる多種多様の磁石埋込み型コア１００の樹脂封止においては、同一の装置本体１及び下型１８、上型２０の使用の下に、圧縮コイルばね６８のばね力特性の変更だけで、各種の磁石埋込み型コア１００の樹脂封止の各々において適正な加圧力が得られる。これにより、多種多様の磁石埋込み型コア１００の樹脂封止のための設備投資を削減することができ、少ない設備投資のもとに、容易に多種多様の磁石埋込み型コア１００の樹脂封止に対応することができる。
各圧縮コイルばね６８は、搬送トレイ２１を介して下型１８上に位置決め状態で配置されているモータコア１０１の中心孔１０２の中心周りの径方向外方に配置されているから、圧縮コイルばね６８のばね力によるトグルリンク機構４２の型締め力の相殺がモータコア１０１の中心周りに不均一になることがない。
これにより、型締め完了時にモータコア１０１に積層方向に作用する加圧力が圧縮コイルばね６８に起因してモータコア１０１の中心周りに不均一になることがなく、モータコア１０１に不要な歪が生じることがない。
また、圧縮コイルばね６８の圧縮変形が筒体６０に案内されて曲げ変形を生じることなく適正に行われ、しかも、可動子６２は上型２０が下型１８に接近する移動途中で下型１８に当接するから、型開き距離に関係なく軸長の短い圧縮コイルばね６８を使用することができる。
下型１８は下部固定盤１０に固定され、上型２０は可動盤１６に固定され、圧縮コイルばね６８は、このような下型１８と上型２０との間に並列に配置されていて、下型１８と上型２０との間に直接に作用し、下型１８や上型２０が圧縮コイルばね６８によって下部固定盤１０或いは可動盤１６からフローティング支持或いはサスペンド支持されるものではないので、下型１８や上型２０が圧縮コイルばね６８の存在によって傾く等の姿勢不良を生じることない。これにより、常に正確な型締めが行われる。
次に、図１０を参照して他の実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置を説明する。なお、図１０において、図４に対応する部分は、図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
この実施形態では、樹脂投入装置８０は、下型１８及び上型２０を含む装置本体１外の場所に、搬送トレイ２１と共に配置されたモータコア１０１上に載置され、当該モータコア１０１の磁石挿入孔１０４に対して固形樹脂１１４を投入する。
この実施形態では、樹脂投入工程による装置本体１の占有時間が無くなり、装置本体１の稼働率が向上すると共に、磁石埋込み型コア１００の製造に要する時間も短縮され、磁石埋込み型コア１００の製造効率が向上する。
次に、図１１を参照して他の実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置を説明する。なお、図１１において、図５に対応する部分は、図５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
この実施形態では、磁石片投入装置９０は、下型１８及び上型２０を含む装置本体１外の場所に、搬送トレイ２１と共に配置されたモータコア１０１上に載置され、当該モータコア１０１の磁石挿入孔１０４に対して磁石片１１０を投入する。
この実施形態では、磁石片投入工程による装置本体１の占有時間が無くなり、装置本体１の稼働率が向上すると共に、磁石埋込み型コア１００の製造に要する時間も短縮され、磁石埋込み型コア１００の製造効率が向上する。
次に、図１２を参照して他の実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置を説明する。
この実施形態では、下型１８及び上型２０を含む装置本体１とは別にモータコアを加熱する加熱炉１２０が設けられている。加熱炉１２０は炉内１２２を昇温するヒータ１２４を有する。
この実施形態では、モータコア１０１は装置本体１外において加熱炉１２０によって加熱される。これにより、モータコア１０１の予熱が行われ、装置本体１の下型１８上において固形樹脂１１４を溶融させるのに必要な温度にまでモータコア１０１を加熱するのに要する時間が短縮される。
このことにより、溶融工程における装置本体１の占有時間が短縮され、装置本体１の稼働率が向上すると共に、磁石埋込み型コア１００の製造に要する時間も短縮され、磁石埋込み型コア１００の製造効率が向上する。
次に、図１３を参照して他の実施形態による磁石埋込み型コアの製造装置を説明する。
この実施形態では、固形の樹脂として、未硬化の顆粒状の原料樹脂１１８が用いられる。
この実施形態での樹脂投入装置８０の樹脂保持体８６は顆粒状の原料樹脂１１８を入れ易いようにロート形状をしていて、各樹脂保持体８６が顆粒状の原料樹脂１１８の計量カップを兼ねていてよい。
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、磁石片挿入工程は樹脂投入工程前に行われてもよい。この場合は、磁石片１１０を投入されている磁石挿入孔１０４に対して固形の樹脂の投入が行われることになるから、磁石挿入孔１０４に投入する樹脂は、投入し易さの観点から、未硬化の顆粒状の原料樹脂１１８であることが好ましい。磁石挿入孔１０４及び磁石片１１０の形状は、略直方体に限られることはなく、要求される磁気特性等に応じた適宜の形状であってよい。
樹脂１１２は、熱硬化性樹脂に限られることはなく、熱可塑性樹脂であってもよい。樹脂１１２として熱可塑性樹脂が用いられる場合には、熱硬化性樹脂における熱硬化工程の代わりに、冷却による硬化工程が実施される。
磁石挿入孔１０４は必ずしも両端開口の貫通孔でなくてよく、モータコア１０１の一方の端面にのみ開口した有底孔であってもよい。磁石挿入孔１０４に対する樹脂の充填は、固形樹脂１１４や顆粒状の原料樹脂１１８によらずに、シート状等の固形の樹脂によって行われてもよい。固形の樹脂が用いられる場合は、樹脂投入工程時に、樹脂の射出圧による型開き方向の荷重が金型に作用することがないから、型締め力は小さくてよい。型締め時のモータコア１０１の加圧は必ずしも必要ではなく、ボイド排出のための磁石挿入孔１０４内の溶融樹脂１１６の加圧だけであってもよい。また、磁石挿入孔１０４内の溶融樹脂１１６の加圧は、上型２０の加圧用突部２４によらずに、別の加圧装置や加圧部材によって行われてもよい。
トグルリンク機構４２の駆動は、油圧シリンダ装置４６に代えてボールねじ及びサーボモータが用いられた電動式のものであってもよい。この場合の最大伸長状態の検出は、サーボモータの回転角を計測するロータリエンコーダによる周知の手法によって行うことができる。また、型締め装置３０は、並設される複数のトグルリンク機構によるものであってもよい。
型締め装置３０は、トグルリンク機構４２を含むものに限られることなく、油圧直動式や電動式のものであってもよい。
また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
１ ：装置本体
３ ：固定フレーム
１０ ：下部固定盤
１１ ：上面
１２ ：上部固定盤
１４ ：タイバー
１６ ：可動盤
１７ ：下面
１８ ：下型
１９ ：上面
２０ ：上型
２１ ：搬送トレイ
２２ ：下面
２４ ：加圧用突部
３０ ：型締め装置
３２ ：枢軸
３４ ：上側リンク
３６ ：枢軸
３８ ：下側リンク
４０ ：枢軸
４２ ：トグルリンク機構
４４ ：枢軸
４６ ：油圧シリンダ装置
４７ ：シリンダチューブ
４８ ：ピストンロッド
６０ ：筒体
６２ ：可動子
６４ ：貫通孔
６６ ：先端部
６７ ：先端面
６８ ：圧縮コイルばね
７０ ：加熱装置
８０ ：樹脂投入装置
８２ ：基板
８４ ：樹脂保持孔
８６ ：樹脂保持体
８８ ：シャッタ板
９０ ：磁石片投入装置
９２ ：基板
９４ ：磁石片保持孔
９６ ：磁石片保持体
９８ ：シャッタ板
１００ ：磁石埋込み型コア
１０１ ：モータコア
１０２ ：中心孔
１０４ ：磁石挿入孔
１０４Ａ ：内面
１０５ ：上側開口
１０６ ：鉄心用薄板
１０８ ：上端面
１１０ ：磁石片
１１０Ａ ：外面
１１２ ：樹脂
１１４ ：固形樹脂
１１４Ａ ：外面
１１６ ：溶融樹脂
１１８ ：原料樹脂
１２０ ：加熱炉
１２２ ：炉内
１２４ ：ヒータ

Claims (15)

  1. モータコアに軸線方向に沿って形成された磁石挿入孔に対し、樹脂の充填により磁石片が埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造装置であって、
    前記磁石挿入孔に固形状態の前記樹脂を投入する樹脂投入装置と、
    前記磁石挿入孔に前記磁石片を投入する磁石片投入装置と、
    前記モータコアを加熱することにより、前記磁石挿入孔内の固形状態の前記樹脂を溶融させる加熱装置とを有する磁石埋込み型コアの製造装置。
  2. 前記磁石挿入孔内の溶融状態の前記樹脂を加圧する加圧装置を有する請求項１に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  3. 前記モータコアを挟持可能な上型及び下型を有する請求項１に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  4. 前記上型及び前記下型を介して前記磁石挿入孔内の溶融状態の前記樹脂を加圧する加圧装置を有する請求項３に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  5. 前記樹脂投入装置は前記下型上に載置された前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記樹脂を投入する請求項３又は４に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  6. 前記樹脂投入装置は前記上型及び前記下型外において前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記樹脂を投入する請求項３又は４に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  7. 前記磁石片投入装置は前記下型上に載置された前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記磁石片を投入する請求項３から６の何れか一項に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  8. 前記磁石片投入装置は前記上型及び前記下型外において前記モータコアの磁石挿入孔に対して前記磁石片を投入する請求項３から６の何れか一項に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  9. 前記上型及び前記下型外において前記モータコアを加熱する加熱炉を有する請求項３から８の何れか一項に記載の磁石埋込み型コアの製造装置。
  10. モータコアに軸線方向に沿って形成された磁石挿入孔に対し、樹脂の充填により磁石片が埋め込まれた磁石埋込み型コアの製造方法であって、
    前記磁石挿入孔に固形の樹脂を投入する樹脂投入工程と、
    前記樹脂投入工程前或いは前記樹脂投入工程後に前記磁石片を挿入する磁石片挿入工程と、
    前記磁石挿入孔内において前記固形の樹脂を溶融させる溶融工程と、
    溶融した前記樹脂を硬化させる硬化工程とを有する磁石埋込み型コアの製造方法。
  11. 溶融状態の前記樹脂を加圧する樹脂加圧工程を含む請求項１０に記載の磁石埋込み型コアの製造方法。
  12. 前記溶融工程は前記樹脂投入工程前に予め加熱された前記モータコアによって前記固形の樹脂の少なくとも一部を溶融させることを含む請求項１０または１１に記載の磁石埋込み型コアの製造方法。
  13. 前記固形の樹脂は未硬化の粉末状或いは顆粒状の原料樹脂を所定形状に成形したものである請求項１０から１２の何れか一項に記載の磁石埋込み型コアの製造方法。
  14. 前記固形の樹脂の少なくとも一つの外面が前記磁石挿入孔を画定する前記モータコアの内面に接触している請求項１３に記載の磁石埋込み型コアの製造方法。
  15. 前記固形の樹脂は未硬化の顆粒状のものである請求項１０から１２の何れか一項に記載の磁石埋込み型コアの製造方法。
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