積層鉄心の製造方法

【課題】ダミー板を用いて樹脂封止する場合、ダミー板の除去が容易であると共に、磁石挿入孔に充填された樹脂の抉れを極力少なくした積層鉄心の製造方法を提供する。
【解決手段】鉄心本体１３の各磁石挿入孔１２、１２ａに永久磁石１４を挿入した後、鉄心本体１３を上型１５と下型１６で挟んだ状態で、これらのいずれかに設けられた樹脂溜めポット１７から、磁石挿入孔１２、１２ａに樹脂１８を充填して永久磁石１４を固定する積層鉄心の製造方法において、樹脂溜めポット１７が形成された金型１５と、鉄心本体１３との間に、樹脂溜めポット１７からの樹脂１８を磁石挿入孔１２、１２ａに導き、磁石挿入孔１２、１２ａの一部と鉄心本体１３の表面の双方に重なるゲート孔３５、３５ａを有するダミー板１９を配置し、ゲート孔３５、３５ａを介して磁石挿入孔１２、１２ａに樹脂１８を注入し硬化させた後、ダミー板１９を鉄心本体１３から外して、磁石挿入孔１２、１２ａから溢れた樹脂１８を除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心本体に形成された磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石を入れて、樹脂封止する積層鉄心の製造方法、具体的には鉄心本体の磁石挿入孔に鉄心本体の表面に被着したダミー板を介して樹脂を流し、永久磁石を樹脂封止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車又は家電等に使用するモータの回転子の製造にあっては、環状の鉄心本体に磁極数に対応して形成された複数の磁石挿入孔に、未磁化の永久磁石を入れて樹脂封止することが行われていた。この永久磁石の樹脂封止にあっては、磁石挿入孔に永久磁石が挿入された鉄心本体を上型と下型の間で挟持し、上型又は下型に設けられた樹脂溜めポットからランナーを介して熱硬化樹脂が充填されていた。
【０００３】
ところが、樹脂封止後、上型及び下型の間から樹脂封止された積層鉄心を取り出して、磁石挿入孔の入口部分に付着して硬化した樹脂を除去して表面を掃除する必要があり、作業性が悪かったので、例えば、特許文献１に記載のように、永久磁石の挿入された鉄心本体と、樹脂溜めポットを有する上型又は下型の間にダミー板を配置し、樹脂封止を終えた後、積層鉄心から、樹脂滓をダミー板と共に除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように積層鉄心６０からダミー板６１を樹脂滓６２と共に除去するときに、磁石挿入孔６３に充填されて硬化していた樹脂の表面に抉れ（凹部）６４が発生することがあるという問題があった。そこで、樹脂溜めポットと磁石挿入孔との間に形成されるランナー（樹脂流路）の端部に形成するゲート孔の孔径を従来より小さくすることにより、ゲート孔と磁石挿入孔の接触部位を狭め、抉れ６４の発生を防止しようとしたところ、今度は樹脂の流入速度が低下してしまい、予め規定された樹脂注入時間で、磁石挿入孔内に樹脂を充填できず、未充填の部分が発生するという問題が起こった。
【０００６】
そして、ゲート孔の径を小さくすると、ダミー板からの残留樹脂及びゲート孔内に詰まった樹脂の清掃も困難となり、ダミー板を繰り返して積層鉄心の製造に使用できないという問題も発生した。なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）において、６６は下型、６７は永久磁石を示す。
【０００７】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、ダミー板を用いて樹脂封止する場合、ダミー板の除去が容易であると共に、磁石挿入孔に充填された樹脂の抉れを極力少なくした積層鉄心の製造方法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】
【０００８】
前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、該鉄心本体を上型と下型で挟んだ状態で、該上型及び該下型のいずれか１の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記鉄心本体との間に、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂を前記磁石挿入孔に導き、前記磁石挿入孔の一部と前記鉄心本体の表面の双方に重なるゲート孔を有するダミー板を配置し、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、前記ダミー板を前記鉄心本体から外して、前記磁石挿入孔から溢れた前記樹脂を除去する。
【０００９】
ここで、積層鉄心は回転子積層鉄心であるが、通常のモータのインナーロータ型と、中央に固定子を配置し、外側が回転するアウターロータ型のいずれであっても本発明は適用される。
ダミー板は、ステンレス製、鋼製、アルミ製等の金属板を使用するのが好ましいが、硬質のセラミックス板であってもよい。
更にダミー板は、例えば、フッ素やシリコンによるコーティングの他、ニッケルめっきやクロムめっきによる樹脂との剥離性の高い表面処理を予め施しておくことが好ましい
また、ダミー板のゲート孔の形状は、平面視して円形や矩形の他、種々の形状を採用することができる。更に、ゲート孔の断面を鉄心本体から樹脂溜めポットが存在する金型に向けてテーパ状に形成してもよく、このテーパにより、樹脂注入後にゲート孔に残った樹脂滓の除去が容易となる。
【００１０】
第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂は、前記樹脂溜めポットが形成された金型の前記鉄心本体に接する面に形成されたランナーを介して前記ゲート孔に流れる。
【００１１】
第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットの樹脂吐出領域の一部が前記ゲート孔に重なり、前記樹脂溜めポットから直接前記ゲート孔に前記樹脂が押し込まれる。
【００１２】
第４の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットから排出された前記樹脂は、前記ダミー板に形成された溝状のランナーを介して前記ゲート孔に押し出される。
【００１３】
第５の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記ダミー板は、第１、第２の板材から形成され、前記金型に接する前記第１の板材には前記樹脂溜めポットから押し出された前記樹脂を前記ゲート孔に導くランナーを形成する抜き孔が、前記鉄心本体に接する前記第２の板材には、前記ゲート孔が形成されている。
【００１４】
第６の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１〜第５の発明に係る積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はインナーロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向内側から前記磁石挿入孔に重なっている。
【００１５】
第７の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１〜第５の発明に係る積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はアウターロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向外側から前記磁石挿入孔に重なっている。
【００１６】
そして、第８の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１〜第７の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記鉄心本体は中央に貫通孔を有し、前記鉄心本体は前記貫通孔に設けられた突出部又はキー溝からなる位置決め手段Ａを有し、前記貫通孔に嵌入して前記位置決め手段Ａに符合する位置決め手段Ｂが設けられた支持軸と、該支持軸が立設された平板材とを有する治具に装着された状態で、前記鉄心本体は前記上型及び前記下型の間に配置され、前記ダミー板には前記位置決め手段Ｂに符合する位置決め手段Ｃが設けられて、前記鉄心本体に対して所定位置に配置される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る積層鉄心の製造方法においては、ダミー板のゲート孔が、鉄心本体の表面と磁石挿入孔の双方に重なるように配置されて樹脂を充填するので、樹脂硬化後に鉄心本体の表面からダミー板を取り外す際、磁石挿入孔の端部（角部）が起点となって樹脂が破断され易くなるため、ゲート孔付近の樹脂がダミー板と一緒に引き剥がされることがなくなり、樹脂の抉れを防止できる。
【００１８】
ゲート孔の領域内で樹脂充填に必要な（最適な）領域を磁石挿入孔に重ねて樹脂を注入すればよいので、樹脂の流入速度と流入量の低下による磁石挿入孔内の樹脂未充填が発生することがない。また、ゲート孔と磁石挿入孔との重なり領域を、樹脂の種類や磁石挿入孔の容積に応じて変更することで、樹脂の流入速度や流入量を最適化することができる。
【００１９】
ダミー板に設けたゲート孔（径）のうち、樹脂充填に必要な（最適な）領域を磁石挿入孔に重ねて樹脂を充填すればよいので、ゲート孔の開口面積を小さくしなくて済み、その結果、ダミー板からの残留樹脂の除去及びゲート孔内の清掃も容易となり、ダミー板を繰り返して生産に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用する金型装置の一部断面にした正面図である。
【図２】同積層鉄心の製造方法を示す要部断面の拡大図である。
【図３】同積層鉄心の製造方法を示す要部の平面図である。
【図４】同積層鉄心の製造方法の工程説明図である。
【図５】同積層鉄心の製造方法の工程説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【図７】同積層鉄心の製造方法の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）はダミー板を用いた従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心片１０を積層して形成され中央の貫通孔１１の周囲に複数の対となる磁石挿入孔１２、１２ａを有する鉄心本体１３のそれぞれの磁石挿入孔１２、１２ａに永久磁石１４を挿入した後、鉄心本体１３を上型１５と下型１６（いずれも金型の一例）で挟んだ状態で、上型１５（又は下型１６）に設けられた断面円形の樹脂溜めポット１７から、磁石挿入孔１２、１２ａに樹脂（通常、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂）１８を充填して永久磁石１４を固定する際に、ダミー板１９を使用して積層鉄心（例えば、モータのロータとして使用する回転子積層鉄心）２０を製造する方法である。以下、詳しく説明する。
【００２２】
まず、上型１５、下型１６を有する金型装置２１について説明する。
この金型装置は２１は、４本のガイドポスト２２の両側に配置された上下の固定プレート２３、２４と、中間部に設けられ、昇降手段の一例であるシリンダ２５によって上下する昇降プレート２６と、上の固定プレート２３によって支持される上型１５と、昇降プレート２６の上に固定された下型１６とを有している。上型１５には複数の樹脂溜めポット１７が設けられ、上からシリンダ２８によって駆動されるプランジャ２９によって、樹脂溜めポット１７内の樹脂１８を鉄心本体１３に向けて押し出している。
【００２３】
鉄心本体１３は、平板材からなる載置台３１及びその中央に立設された支持軸３２を有する搬送治具３３（治具の一例）に載置された状態で、上型１５及び下型１６の間に挟持され、この実施の形態では、鉄心本体１３の上側から樹脂１８を充填するようになっている。鉄心本体１３を逆にし（この場合は、搬送治具３３を使用しない場合もある）下型に形成された樹脂溜めポットから樹脂を予め永久磁石１４が配置された磁石挿入孔１２、１２ａ内に封入することもできる。
【００２４】
ダミー板１９はステンレス等の硬くて耐久性を有する板材からなって、樹脂溜めポット１７が形成されている上型１５と鉄心本体１３との間に設けられ、図２、図３に示すように、対となる磁石挿入孔１２、１２ａの半径方向内側の一部と該磁石挿入孔１２、１２ａの内側にある鉄心本体１３の表面の双方に重なるようにゲート孔３５、３５ａが設けられている。即ち、平面視して磁石挿入孔１２、１２ａの半径方向内側にある輪郭線３６、３６ａがゲート孔３５、３５ａを２分割するように、ゲート孔３５、３５ａがダミー板１９に形成されている。上型１５が鉄心本体１３に接する面側にはランナー３７、３７ａが形成されて、樹脂溜めポット１７からランナー３７、３７ａを介してゲート孔３５、３５ａに樹脂１８を導き、磁石挿入孔１２、１２ａに樹脂１８を充填できる構造となっている。
【００２５】
なお、鉄心本体１３は中央に貫通孔１１を有し、鉄心本体１３は貫通孔１１に設けられた図示しない突出部又はキー溝からなる位置決め手段Ａを有し、貫通孔１１に嵌入して位置決め手段Ａに符合する位置決め手段Ｂが設けられた支持軸３２と、支持軸３２が立設された載置台３１とを有する搬送治具３３に装着された状態で、鉄心本体１３は上型１５及び下型１６の間に配置される。ダミー板１９には位置決め手段Ｂに符合する位置決め手段Ｃが設けられて、鉄心本体１３に対して所定位置に配置される。なお、この実施の形態においては、上型１５にも支持軸３２の上部が嵌入する穴が設けられている。
【００２６】
磁石挿入孔１２、１２ａを樹脂封止して樹脂１８が硬化した後、鉄心本体１３を上型１５から離して、図４に示すようにダミー板１９を鉄心本体１３（正確にはこの状態では磁石挿入孔１２、１２ａに永久磁石１４が封止された積層鉄心２０となっている）から除去すると、樹脂滓３８がダミー板１９の上に載った状態となる。これは、ダミー板１９のゲート孔３５、３５ａに充填されている樹脂１８と、磁石挿入孔１２、１２ａに充填されている樹脂１８との境界部分の断面積が急変するので、ダミー板１９を除去するように荷重を加えると、角の境界部分（即ち、括れ部分）に応力集中が発生し、そこで樹脂割れが発生し、その割れが磁石挿入孔１２、１２ａの入口面に沿うように伝搬して樹脂１８の破断が生じる。これによって、従来のように樹脂１８に抉れが発生しないという利点がある。
この後、図５に示すように、ダミー板１９を裏返し、ゲート孔３５、３５ａに詰まっている樹脂滓３８の一部を突出金具３９で押すと、樹脂滓３８はダミー板１９から外れて落下し、ダミー板１９の清掃が完了し、繰り返し使用できる。
【００２７】
続いて、図６、図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。図１〜図５に示した第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と同一の構成要素については、同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
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積層鉄心の製造方法においては、第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と相違して、上型４０にランナーが形成されていない。そして、平面視してダミー板１９に形成されたゲート孔３５、３５ａの一部にラップして樹脂溜めポット４１が設けられ、即ち、樹脂溜めポット４１の樹脂吐出領域の一部がゲート孔３５、３５ａに重なって設けられ、樹脂溜めポット４１から直接ゲート孔３５、３５ａに樹脂１８が流れ込む構造となっている。
【００２８】
ゲート孔３５、３５ａは、平面視してそれぞれ対応する磁石挿入孔１２、１２ａの半径方向内側領域と、その半径方向内側にある鉄心本体１３の表面の双方に被さるようになっている。従って、樹脂溜めポット４１からゲート孔３５、３５ａを通過して磁石挿入孔１２、１２ａ内に樹脂１８は流入するが、硬化後は磁石挿入孔１２、１２ａから上に出た樹脂１８は段（括れ）を作り、ダミー板１９の取外し時に、この部分に応力集中を発生させ、磁石挿入孔１２、１２ａの端部の樹脂１８が抉れのない平滑を保った平面となる。また、ランナーが形成されていないため、ランナーでの樹脂滓の残りがなく、樹脂の使用量を削減することができる。ダミー板１９から硬化した樹脂１８を取り外す方法は、図５に示す方法と同様である。
【００２９】
次に、図８を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。この実施の形態においては、ダミー板４３に形成されているゲート孔３５、３５ａとは平面視して別位置に樹脂溜めポット４４が上型４２に設けられている。ダミー板４３には、樹脂溜めポット４４からの樹脂１８をゲート孔３５、３５ａに導くランナー４５、４５ａが設けられている。ランナー４５、４５ａは断面が溝形（例えば、矩形溝）となっている。なお、このランナー４５、４５ａの端部は樹脂溜めポット４４に完全にラップする必要はなく、ランナー４５、４５ａの断面積以上の領域が樹脂溜めポット４４に露出していれば十分である。
【００３０】
この第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法において、ダミー板４３を鉄心本体１３から取り外すと、磁石挿入孔１２、１２ａの入口側の面は平面状となり、ダミー板４３に付着した樹脂１８を突出金具で除去する点は図４、図５の説明と同様である。この実施の形態では、ダミー板４３にランナー４５、４５ａを形成しているので、樹脂溜めポット４４が形成された上型４２（又は下型）を使用して、異なる種類（即ち、磁石挿入孔の位置が異なった）の鉄心本体の樹脂封止ができる。
【００３１】
図９を参照しながら、本発明の第４の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。
この実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用するダミー板４７は２枚の板材４８、４９からなって、鉄心本体１３に近い側の板材４９（第２の板材）にはゲート孔５０のみが、樹脂溜めポット４４を有する金型（例えば、上型４２）に接する板材４８（第１の板材）にはランナー５１を形成する抜き孔が形成されている。ゲート孔５０が磁石挿入孔１２、１２ａの一部にラップしていることは、前記実施の形態と同様である。この実施の形態においては、樹脂溜めポット４４からの樹脂１８はランナー５１を通じてゲート孔５０に入り、磁石挿入孔１２、１２ａに導入される。
【００３２】
ダミー板４７を鉄心本体１３から取り外すと、磁石挿入孔１２、１２ａの端部が平坦となっていることは前記実施の形態と同様である。ダミー板４７を板材４８と板材４９に分解することによって、樹脂滓は除去できる。この実施の形態においては、一対の金型を用いて、磁石挿入孔の位置が異なる鉄心本体の樹脂封止を、このダミー板４７を変えて行うことができる。
【００３３】
前記実施の形態においては、永久磁石が磁石挿入孔の半径方向外側にあった方が好ましいインナーロータ型の積層鉄心の例について説明したが、永久磁石が半径方向内側にあった方が好ましいアウターロータ型の積層鉄心の場合は、ゲート孔の位置は磁石挿入孔の半径方向外側の輪郭線に重なるように配置するのが好ましい。
また、前記実施の形態は磁石挿入孔が複数組の対となる場合について説明したが、各磁石挿入孔が対とならない場合であっても本発明は適用される。
【符号の説明】
【００３４】
１０：鉄心片、１１：貫通孔、１２、１２ａ：磁石挿入孔、１３：鉄心本体、１４：永久磁石、１５：上型、１６：下型、１７：樹脂溜めポット、１８：樹脂、１９：ダミー板、２０：積層鉄心、２１：金型装置、２２：ガイドポスト、２３、２４：固定プレート、２５：シリンダ、２６：昇降プレート、２８：シリンダ、２９：プランジャ、３１：載置台、３２：支持軸、３３：搬送治具、３５、３５ａ：ゲート孔、３６、３６ａ：輪郭線、３７、３７ａ：ランナー、３８：樹脂滓、３９：突出金具、４０：上型、４１：樹脂溜めポット、４２：上型、４３：ダミー板、４４：樹脂溜めポット、４５、４５ａ：ランナー、４７：ダミー板、４８、４９：板材、５０：ゲート孔、５１：ランナー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄心片を積層して形成され、円周方向に複数の磁石挿入孔を有する鉄心本体のそれぞれの前記磁石挿入孔に永久磁石を挿入した後、該鉄心本体を上型と下型で挟んだ状態で、該上型及び該下型のいずれか１の金型に設けられた樹脂溜めポットから、前記磁石挿入孔に樹脂を充填して前記永久磁石を固定する積層鉄心の製造方法において、
前記樹脂溜めポットが形成された金型と、前記鉄心本体との間に、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂を前記磁石挿入孔に導き、前記磁石挿入孔の一部と前記鉄心本体の表面の双方に重なるゲート孔を有するダミー板を配置し、前記ゲート孔を介して前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入し硬化させた後、前記ダミー板を前記鉄心本体から外して、前記磁石挿入孔から溢れた前記樹脂を除去することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットからの前記樹脂は、前記樹脂溜めポットが形成された金型の前記鉄心本体に接する面に形成されたランナーを介して前記ゲート孔に流れることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットの樹脂吐出領域の一部が前記ゲート孔に重なり、前記樹脂溜めポットから直接前記ゲート孔に前記樹脂が押し込まれることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記樹脂溜めポットから排出された前記樹脂は、前記ダミー板に形成された溝状のランナーを介して前記ゲート孔に押し出されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記ダミー板は、第１、第２の板材から形成され、前記金型に接する前記第１の板材には前記樹脂溜めポットから押し出された前記樹脂を前記ゲート孔に導くランナーを形成する抜き孔が、前記鉄心本体に接する前記第２の板材には、前記ゲート孔が形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１記載の積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はインナーロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向内側から前記磁石挿入孔に重なることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１記載の積層鉄心の製造方法において、該積層鉄心はアウターロータであって、前記ゲート孔は、前記磁石挿入孔の半径方向外側から前記磁石挿入孔に重なることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１記載の積層鉄心の製造方法において、前記鉄心本体は中央に貫通孔を有し、前記鉄心本体は前記貫通孔に設けられた突出部又はキー溝からなる位置決め手段Ａを有し、前記貫通孔に嵌入して前記位置決め手段Ａに符合する位置決め手段Ｂが設けられた支持軸と、該支持軸が立設された平板材とを有する治具に装着された状態で、前記鉄心本体は前記上型及び前記下型の間に配置され、前記ダミー板には前記位置決め手段Ｂに符合する位置決め手段Ｃが設けられて、前記鉄心本体に対して所定位置に配置されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。

【図１】