(57)【要約】【課題】永久磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に樹脂の成形圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供する。【解決手段】板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心３の複数の穴部に永久磁石６を嵌挿し、樹脂部材８を注入穴部を介して注入する磁石埋込型回転子を製造する装置において、積層鉄心３の外周の一部または全部と当接するスライド部材１１ｃを備え、上型１０及び下型１１によりスライド部材１１ｃを挟持し固定した状態で上記穴部と上記永久磁石の間に樹脂部材を充填させるようにした。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、上記積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、上記各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、上記各穴部の上記積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し上記永久磁石と対応する位置で上記穴部と連通して形成される注入穴部と、上記注入穴部を介して注入され上記穴部と上記永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子を製造するための射出成形用金型装置において、
上記射出成形用金型装置は上型及び下型から構成されると共に、上記積層鉄心の外周の一部または全部と当接する当接部材を備え、上記上型及び下型により上記当接部材を挟持し固定した状態で上記穴部と上記永久磁石の間に樹脂部材を充填させることを特徴とする磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項２】
上記当接部材は、全ての永久磁石の磁極と対応する上記積層鉄心の外周部の一部または全部と当接することを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項３】
上記当接部材は複数個備えられていることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項４】
上記当接部材の高さは、上記積層鉄心の実質高さ（上記板状磁性部材の厚さ×積層枚数）よりも大きいを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項５】
上記当接部材は、上記上型と下型が閉じていない状態では、上記上型または上記下型に固定されておらず、上記積層鉄心の径方向に移動が可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項６】
上記当接部材は、少なくとも上記永久磁石の周方向両端部分と対応する上記積層鉄心の外周部及び上記永久磁石の周方向中央部分と対応する上記積層鉄心の外周部と当接することを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項７】
上記上型又は上記下型の上記当接部材と当接する面に摩擦部材を配置することを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項８】
上記当接部材には上記上型に設けられたテーパブロックのテーパ面と同じ角度を有するテーパ面が形成され、上記テーパブロックにはバネ部材が取り付けられ、上記当接部材には上記上型に取り付けられた傾斜ピンが嵌り込む傾斜穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置。
【請求項９】
板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、上記積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、上記各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、上記各穴部の上記積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し上記永久磁石と対応する位置で上記穴部と連通して形成される注入穴部と、上記注入穴部を介して注入され上記穴部と上記永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子を製造する方法であって、
上記積層鉄心の外周の一部または全部を当接部材により当接した状態で、上記穴部と上記永久磁石の間に樹脂部材を充填させることを特徴とする磁石埋込型回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層鉄心の外周部に設けられた穴部に複数の永久磁石が装着され、回転電機の回転子として機能する磁石埋込型回転子に係り、特に永久磁石を穴部内に固定する製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の磁石埋込型回転子として、例えば、特許文献１に示されるように、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配することにより、永久磁石を積層鉄心に設けられた打抜き穴内に固定することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、上記のような磁石埋込型回転子は、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配置しているので、各打抜き穴内における永久磁石の位置が一定せず、磁気特性および重量バランスが悪くなり、性能の低下を招くという問題点があった。
【０００４】
そこで、この出願と同一出願人によって出願された特許文献２、特許文献３によれば、永久磁石が嵌挿される穴部の積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で穴部と連通する注入用穴部を形成し、この注入用穴部を介して穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填することにより、永久磁石をバランス良く確実に固定することを提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７３９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献２、特許文献３のように、永久磁石が嵌挿される穴部の積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で穴部と連通する注入用穴部を形成し、この注入用穴部を介して穴部と永久磁石の間に熱可塑性樹脂部材を充填する場合、樹脂を流動させて穴部と永久磁石の間に充填するため、樹脂には大きな圧力（５０ＭＰａ程度）を加える必要がある。積層鉄心の穴部にこのような圧力が加わった場合、積層鉄心の薄肉部が樹脂の圧力で破損する等のおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、永久磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に樹脂の成形圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子の成層装置及び製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の磁石埋込型回転子の射出成形用金型装置は、板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、各穴部の積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し永久磁石と対応する位置で穴部と連通して形成される注入穴部と、注入穴部を介して注入され穴部と永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子を製造するための射出成形用金型装置において、射出成形用金型装置は上型及び下型から構成されると共に、積層鉄心の外周の一部または全部と当接する当接部材（発明の詳細な説明におけるスライド部材）を備え、上型及び下型により当接部材を挟持し固定した状態で穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填させるものである。
【０００９】
この発明の磁石埋込型回転子の製造方法は、板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、各穴部の積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し永久磁石と対応する位置で穴部と連通して形成される注入穴部と、注入穴部を介して注入され穴部と永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子を製造する方法であって、積層鉄心の外周の一部または全部を当接部材により当接した状態で、穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、当接部材を積層鉄心の外周の一部または全部と接した状態で上型と下型により挟み込みこんで固定し、穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填するようにしたので、積層鉄心に樹脂部材を充填するための成形圧力が加わっても、積層鉄心の薄肉部が破損する恐れがなく、信頼性が高い磁石埋込型回転子を生産性よく提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子の回転中心軸を通る平面で切断した断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す図、図５は図１のＤ−Ｄ線に沿う断面を示す図、図６は図１のＥ−Ｅ線に沿う断面を示す図である。図７は図１の磁石埋込型回転子を構成する第１の板状磁性部材を示す平面図、図８は図１の磁石埋込型回転子を構成する第２の板状磁性部材を示す平面図である。図９は本実施の形態の磁石埋込型回転子を構成する積層鉄心を示す平面図、図１０及び図１１は図９の積層鉄心のＦＦ線及びＧＧ線の断面図であり、積層鉄心の回転中心軸を通る平面で切断した断面図である。図１２及び図１３は本実施の形態の永久磁石の平面図及び正面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態の磁石埋込型回転子は、第１の板状磁性部材１及び第２の板状磁性部材２を積層して成る積層鉄心３に永久磁石６及び回転子軸７を装着することにより構成される。そして、図７に示すように、第１の板状磁性部材１には、外周近傍の周方向に所定の間隔を介して配置される複数の穴部１ａ、これら各穴部１ａの積層鉄心３の中心側の周方向中央部に配置される注入用穴部１ｂ、積層鉄心３の中心部に配置される軸用穴部１ｃ、注入用穴部１ｂと軸用穴部１ｃの間の領域に配置されている抜きカシメ部１ｅ、および後述する成形金型との位置決め用穴部１ｆが、それぞれ形成されている。また、図８に示すように、第２の板状磁性部材２には、第１の板状磁性部材１の各部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｅ、１ｆと同様の、穴部２ａ、注入用穴部２ｂ、軸用穴部２ｃ、カシメ部２ｅ、位置決め用穴部２ｆとが形成され、さらに、穴部２ａと注入用穴部２ｂの間を連通するスリット部２ｄが形成されている。
【００１４】
また、図１〜図１１に示すように、本実施の形態の積層鉄心３は、その軸方向両端部および永久磁石６の軸方向略中心部に対応する位置に、第２の板状磁性部材２を例えば３〜４枚程度、残りの位置に第１の板状磁性部材１をそれぞれ配置した組み合わせで積層して、各穴部１ａと２ａ、１ｂと２ｂ、１ｃと２ｃ、１ｆと２ｆをそれぞれ一致させ、抜きカシメ１ｅ、２ｅで固着一体化することにより構成される。そして、第２の板状磁性部材２が配置された部分には、各スリット部２ｄにより、板状磁性部材の板厚の例えば３〜４倍分の深さおよびスリットと同じ幅を有する連通溝部４および連通穴部５が形成される。また、第１及び第２の板状磁性部材１及び２の位置決め用穴部１ｆ及び２ｆは一致させて積層されているので、図９〜図１１に示すように積層鉄心３には成形金型との位置決め穴１２が形成される。
【００１５】
また、図１〜図１３に示すように、複数の永久磁石６は、第１及び第２の板状磁性部材１及び２の両穴部１ａ及び２ａにそれぞれ挿入される。回転子軸７は、第１及び第２の板状磁性部材１及び２の軸用穴部１ｃ及び２ｃに嵌合される。樹脂部材８は、第１及び第２の板状磁性部材１及び２の注入用穴部１ｂ及び２ｂから注入され、連通溝部４および連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａに注入され、各永久磁石６の軸中心側に一部空間を残して装填される。
【００１６】
本実施の形態の磁石埋込型回転子は、図示の通り、６個の永久磁石６で構成される６つの磁極を有する回転子であり、積層鉄心３のそれぞれの磁極の中心部が外径方向に凸となる形状を有している。なお、本発明は６極の磁石埋込型回転子に限るものではなく、例えば４極、８極、１０極、１２極等、極数に限定されず適用可能である。
【００１７】
図１４は本実施の形態の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図であり、積層鉄心３が嵌挿された状態で表されている。図１５は図１４と同じ状態における成形金型の異なる断面を示しており、積層鉄心３の位置決め穴１２が示されている。図１６は積層鉄心３が嵌挿され、さらに成形金型の移動可能なスライド部材が積層鉄心外周部に接するように移動・配置された状態を示す断面図である。図１７は積層鉄心３が嵌挿され、スライド部材が積層鉄心の外周部と接した状態で型締め（上型と下型で挟み込まれる）された状態を示す断面図である。図１８は図１４に示した積層鉄心３が嵌挿された成形金型の平面図である。図１９は図１６に示した積層鉄心３が嵌挿されさらに成形金型の移動可能なスライド部材が積層鉄心外周部に接するように移動・配置された状態の成形金型の平面図である。
【００１８】
図に示すように、成形金型９は積層鉄心３に樹脂部材８を注入するための金型であり、上型１０と下型１１から構成される。上型１０は、樹脂供給穴部１０ａ、この樹脂供給穴部１０ａから分岐する分岐穴部１０ｂ、この分岐穴部１０ｂから積層鉄心３の各注入用穴部１ｂ、２ｂと対応する位置でそれぞれ開口される複数の注入穴部１０ｃ、および積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａ内に配置される永久磁石６の上端面に当接可能な突起部１０ｄを備えている。下型１１は、積層鉄心３の軸用穴部１ｃ、２ｃに嵌挿可能な軸部１１ａ、積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａと対応する位置にそれぞれ突設され、各穴部１ａ、２ａ内の永久磁石６の下端面に当接可能な突起部１１ｂ、積層鉄心３の外周部と接する同形状の部分を有し、積層鉄心３の径方向に移動可能なスライド部材１１ｃ、移動可能なスライド部材１１ｃを径方向に移動させるためのエアシリンダ１１ｄ、及び積層鉄心３の位置決め穴１２と対応する位置に設けられた位置決め用の突起（位置決めピン）１１ｅを備えている。なお、図１８及び図１９に示すように、上型１０と下型１１はガイドピン１１ｆによって位置合わせが可能な構成となっている。
【００１９】
ここで、スライド部材１１ｃの高さＨｓは、積層鉄心３の実質高さＨｔよりも大きくなるように設定されている。積層鉄心の実質高さとは、第１及び第２の板状磁性部材の厚さをｔ、積層枚数をｎとすると
Ｈｔ＝ｎｔ
で現される寸法である。通常、積層鉄心３は板状磁性部材を複数枚積層して形成されるが、板状磁性部材と板状磁性部材の間には、図２０に示すように積層隙間（空間）Ｇ１が存在する。この積層隙間の寸法を除いた高さを積層鉄心３の実質高さとする。ここで、図２０は本実施の形態による圧縮（型締め）前の積層鉄心間の積層隙間Ｇ１を示し、図２１は本実施の形態による圧縮（型締め）後の積層鉄心間の積層隙間Ｇ２を示す。
【００２０】
本実施の形態の場合には、板状磁性部材の厚みｔ＝０．３５ｍｍ、積層枚数ｎ＝１１４枚であるので、実質高さはＨｔ＝３９．９ｍｍである。スライド部材１１ｃの高さはＨｓ＝４０ｍｍに設定されている。
【００２１】
スライド部材１１ｃは、図１８及び図１９に示す通り、磁石埋込型回転子の２個分の磁極の外周部と接する形状を有し、スライド部材１１ｃの外側にエアシリンダ１１ｄが連結され、エアシリンダ１１ｄの駆動力により径方向に移動するよう構成されている。図示はしないが、スライド部材１１ｃのスライド方向には直線ガイド機構が備えられており、スライド部材１１ｃと積層鉄心３の外周部は隙間なく接することができる。また、図１９のように、エアシリンダ１１ｄによってスライド部材１１ｃが積層鉄心３に押し付けられた場合、エアシリンダ１１ｄの加圧力は約２００Ｎに調整されており、エアシリンダ１１ｄの加圧力によって積層鉄心３の外周部が変形することはない。
【００２２】
次に、実施の形態１による磁石埋込型回転子の製造方法について説明する。まず、図７に示すように、第１の板状磁性部材１に、打ち抜き加工により穴部１ａ、注入用穴部１ｂ、軸用穴部１ｃ、位置決め用穴部１ｆを形成する。また、図８に示すように、第２の板状磁性部材２に、打ち抜き加工により穴部２ａ、注入用穴部２ｂ、軸用穴部２ｃ、スリット部２ｄ、位置決め用穴部２ｆを形成する。次に、図１０及び図１１に示すように、第２の板状磁性部材２を積層鉄心３の軸方向両端部に相当する位置、および各永久磁石６の軸方向略中心部と対応する位置にそれぞれ例えば３〜４枚ずつ配置するとともに、残りの部分には第１の板状磁性部材１を配置し、それぞれの穴部１ａ、２ａ、注入用穴部１ｂ、２ｂ、軸用穴部１ｃ、２ｃ、および位置決め用穴部１ｆ、２ｆがそれぞれ一致するように積層する。そして、積層した第１及び第２の板状磁性部材１、２を、抜きカシメ１ｅ、２ｅにより固着一体化して積層鉄心３を形成する。
【００２３】
上記のようにして形成された積層鉄心３を、図１４及び図１５に示すように、各穴部２ａが各突起部１１ｂと一致するようにして、下型１１の軸部１１ａに積層鉄心３の軸用穴部１ｃ、２ｃを嵌挿するとともに、位置決め用穴部１ｆ、２ｆにより形成された位置決め用穴１２を下型１１の位置決め用突起１１ｅに嵌挿する。この場合、スライド部材１１ｃが成形金型９の中心側へ移動した際に、スライド部材１１ｃの積層鉄心３と接する部分が積層鉄心３の外周部と隙間なく接することができるように、積層鉄心３と下型１１の角度を合わせる。
【００２４】
なお、積層鉄心３が下型１１に嵌挿される時、下型１１に装備されているスライド部材１１ｃは、エアシリンダ１１ｄの駆動部が後退することで成形金型９の中心から外側に移動した状態になっているため、容易に積層鉄心３を下型１１に嵌挿することができる。
【００２５】
次に、積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａ内にそれぞれ永久磁石６を所定の個数ずつ挿入する。本実施の形態では各穴部１ａ、２ａに挿入される永久磁石６の数は１個ずつであるが、磁石埋込型回転子の軸長が長い場合には、永久磁石６を複数個挿入する。例えば、本実施形態と同じ永久磁石６と軸長８０ｍｍの積層鉄心を用いて磁石埋込型回転子を製造する場合には、図３７のように各穴部には２個ずつの永久磁石を挿入する。この場合、永久磁石６と対応する位置に形成される積層鉄心３の連通穴部５は永久磁石の数と同数の２個がそれぞれ形成される。
【００２６】
次に、下型１１に装備されたスライド部材１１ｃはエアシリンダ１１ｄの駆動部の前進により、成形金型９の中心側へ移動し、積層鉄心３の外周部と隙間なく接触した状態に押し付けられる。ただし、エアシリンダ１１ｄの加圧力は前述のように２００Ｎ程度に調整されているので、押し付け力によって積層鉄心３が変形、破損することはない。
【００２７】
そして、上型１０を各注入穴部１０ｃが積層鉄心３の各注入用穴部２ｂの位置と、各突起部１０ｄが積層鉄心３の各穴部２ａの位置とそれぞれ一致するように下型１１の上部に載置する。
【００２８】
次に、射出成形機の型締め機構（図示せず）により上型１０および下型１１を所要の力で型締めし、積層鉄心３およびスライド部材１１ｃが上型１０と下型１１によって圧縮され固定される。前述のようにスライド部材１１ｃの高さは積層鉄心３の実質高さよりも大きく設定されているので、スライド部材１１ｃの方が積層鉄心３よりも大きな力で圧縮される。
【００２９】
本実施の形態では、板厚ｔ＝０．３５ｍｍの板状磁性部材を１１４枚枚積層して積層鉄心３が形成されている。スライド部材１１ｃの高さＨｓは４０ｍｍであるので、型締めによって積層鉄心３の高さは４０ｍｍにまで圧縮される。圧縮された後の平均の積層隙間Ｇは０．９μｍである。平均積層隙間Ｇとは積層積層鉄心の圧縮時の高さをＨｃとすると
Ｇ＝（Ｈｃ−ｔ×ｎ）／（ｎ−１）
で示される数値であり、積層隙間の平均値を示す。
【００３０】
積層鉄心３を圧縮する力と平均積層隙間の関係は本願の発明者の実験により、図３６のようになることがわかった。従って、積層鉄心の平均積層隙間Ｇが０．９μｍになるまで圧縮するには２００ＫＮの加圧力が必要であり、型締め力から２００ＫＮの力を差し引いた力でスライド部材１１ｃが圧縮されることになる。
【００３１】
型締め力を８００ＫＮに設定するとスライド部材全部が６００ＫＮの力で圧縮されることになるので、スライド部材１個が受ける圧縮力は２００ＫＮとなる。スライド部材１１ｃ、下型１１、上型１０ともに鋼材であるとして、摩擦係数を０．０７とすると型締め力によって上型１０と下型１１によりスライド部材１１ｃが加圧されることで、スライド部材１１ｃは１４ＫＮの摩擦力で剛体である上型１０と下型１１により保持されることになる。
【００３２】
このようにしてスライド部材１１ｃが上型１０と下型１１に固定された後、所定の圧力により上型１０の樹脂供給穴部１０ａから樹脂部材８を注入する。
【００３３】
注入された樹脂部材８は、分岐穴部１０ｂ、各注入穴部１０ｃおよび積層鉄心３の各注入用穴部１ｂ、２ｂ内を順に流れて、スリット部２ｄによって形成される各連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａ内に導かれ、各永久磁石６を外周側に押圧し軸中心側に一部空間を残した状態で、また、積層鉄心３の両端部にスリット部２ｄによって形成される各連通溝部４を介して各穴部１ａ、２ａ内に導かれ、永久磁石６を積層鉄心３の上下端面側からおよび永久磁石６の両側面から押圧した状態でそれぞれ充填される。
【００３４】
このとき、積層鉄心３には樹脂充填のために加えられた圧力が、図２３の矢印の様に作用する。図２３（ａ）は本実施の形態における積層鉄心３の穴部１ａ、２ａ付近を示す詳細部分平面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＪＪ線断面図である。積層鉄心３の穴部１ａ、２ａの内径側は寸法（穴部１ａ、２ａから軸用穴部１ｃ、２ｃまでの肉厚）が大きく剛性が高いため、内径方向に樹脂成形圧力１３ａが作用しても、積層鉄心３が破損する心配はない。また、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに充填される樹脂がそれぞれ隣の穴部に充填される樹脂から成形圧力を受け合い、両者の力が釣り合うため、周方向に作用する樹脂成形圧力１３ｂ、１３ｃによっても積層鉄心３が破損する心配はない。
【００３５】
積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに充填する樹脂の成形圧力の内、外径側への樹脂成形圧力１３ｄが作用すると積層鉄心３の薄肉部１ｇ、１ｈ、２ｇ、２ｈに大きな応力が発生し、積層鉄心３が破損する可能性がある。
【００３６】
しかしながら、本実施の形態の成形金型９にはスライド部材１１ｃが装備され、樹脂充填時には積層鉄心３の外周部と接した状態で上型１０と下型１１により保持・固定されており、さらにスライド部材１１ｃにより積層鉄心３の外周部は外径方向に対して支持されているので、積層鉄心３の薄肉部１ｇ、１ｈ、２ｇ、２ｈは樹脂充填時の成形圧力によって破損することはない。
【００３７】
板状磁性部材の厚さをｔ、穴部１ａ、２ａの周方向幅寸法をＬ（図２４参照）、樹脂の成形圧力をＰ（ＭＰａ）として射出成形した場合、穴部１ａ、２ａに充填される樹脂による成形圧力によって積層鉄心３の穴部１ａ、２ａから外径側に作用する力は、ＰＬｔである。この力が薄肉部１ｇ、１ｈ、２ｇ、２ｈに作用するのであるが、上述のように樹脂充填時にはスライド部材１１ｃが積層鉄心３の外周部と接した状態で型締め力より発生する摩擦力によって上型１０と下型１１に保持・固定されているので樹脂の成形圧力が作用しても変形することがない。
【００３８】
ここで、樹脂充填の際の成形圧力により積層鉄心３の外周部が受ける力について試算する。図２４に示す圧力範囲Ａの部分では、積層鉄心３の各穴部全体に樹脂８が充填されるが、圧力範囲Ｂの部分では樹脂充填部分は永久磁石６の両端部と各穴部の隙間部１３だけである。ただし、正確には、連通穴部５およびその周辺の永久磁石６と各穴部の隙間にも樹脂が充填されるが、面積が小さいため、積層鉄心３の外周部が受ける力に及ぼす影響は小さく、この試算では無視する。
【００３９】
本実施例の磁石埋込型回転子の各部寸法は、図２４を参照して、穴部１ａ、２ａの周方向幅寸法Ｌ＝５０ｍｍ、板状磁性部材の厚さｔ＝０．３５ｍｍ、永久磁石の周方向幅Ｌｍ＝４５ｍｍ、永久磁石の軸方向長さＨｍ＝３８．６ｍｍ、積層鉄心３の最大外径＝７５ｍｍ、積層鉄心の高さＨ＝４０ｍｍ、軸の直径＝φ２５ｍｍである。樹脂としてＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）を用いた。ここで穴部２ａの樹脂の成形圧力をＰ＝４０ＭＰａとした場合、穴部２ａ（成形圧力範囲Ａ）に充填する樹脂の成形圧力によって作用する外径側への力Ｆ１は
Ｆ１＝Ｐ×Ｌ×（Ｈ−Ｈｍ）
＝４０×１０６×５０×１０−３×（４０−３８．６）×１０−３
＝１４００Ｎ
となる。
【００４０】
また、成形圧力範囲Ｂに掛かる平均の樹脂成形圧力をＰ２＝１０ＭＰａとすると、積層鉄心外周部に掛かる力Ｆ２は
Ｆ２＝（Ｌ−Ｌｍ）×Ｈｍ×Ｐ２
＝（５０−４５）×１０−３×３８．６×１０−３×１０×１０６
＝１９３０Ｎ
となる。
【００４１】
樹脂の成形圧力により積層鉄心３に作用する力Ｆは両者の合計であるので
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＝３．３３ＫＮ
となる。なお、上述のＰ１およびＰ２は樹脂流動解析を用いて算出した。
【００４２】
前述のように、型締め力を８００ＫＮとした場合、スライド部材１１ｃは上型１０と下型１１により１４ＫＮの摩擦力で保持される。したがって、樹脂の成形圧力により積層鉄心３に作用する力Ｆの２極分の力６．６６ＫＮ（正確には、１極分の力のスライド部材１１ｃがスライドする方向に作用する分力の合計であるので、６．６６ＫＮよりは小さくなり、３．３３ＫＮ×ＣＯＳ３０°×２＝約５．７７ＫＮの力が作用する）がスライド部材１１ｃに掛かっても、スライド部材１１ｃは摩擦力によって保持されるので、移動することはない。従って、スライド部材１１ｃと接している積層鉄心３の外周部は変形することがなく、積層鉄心３の損傷なしに積層鉄心３の穴部と永久磁石６の隙間に樹脂を充填し、永久磁石６を積層鉄心３に安定して定位置に確実に固定することができる。
【００４３】
仮にスライド部材１１ｃがなかった場合、圧力範囲Ａでは積層鉄心３の外周部に掛かる応力σは
σ＝Ｒｃ×Ｐ１／Ｔｃ
で近似できる。Ｔｃは積層鉄心３の外周部の肉厚、Ｒｃは積層鉄心３の外周部内側の曲率半径であり、Ｒｃ＝３５ｍｍ、Ｔｃ＝１ｍｍであるので、
σ＝３５×１０−３×３０×１０６／１×１０−３
＝１０５０×１０６Ｐａ＝１０５０ＭＰａ
となる。板状磁性部材の降伏応力はおよそ３００ＭＰａであるので、スライド部材１１ｃがなかった場合、樹脂の成形圧力が掛かると積層鉄心３の外周部は塑性変形し、破損、樹脂漏れ不良が発生することとなる。
【００４４】
次に、成形金型９の型締め機構（図示せず）を緩めて上型１０を外し、スライド部材１１ｃを後退させた後、積層鉄心３を下型１１から取り出して軸用穴部１ｃ、２ｃに、回転子軸７を嵌合させて固着することにより磁石埋込型回転子が完成する。
【００４５】
このように上記実施の形態１によれば、樹脂部材８をスリット部２ｄによって形成される各連通溝部４および連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａ内に導き、永久磁石６を外周側に押圧し軸中心側に一部空間を残した状態および永久磁石６の両側面から押圧した状態および永久磁石６を積層鉄心３の上限端面側から押圧下状態でそれぞれ充填するようにしているので、永久磁石６をバランス良く確実に固定することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００４６】
さらに、樹脂部材８を充填する際に下型１１に装備されたスライド部材１１ｃを積層鉄心外周部に接触させた状態で型締め機構により上型１０と下型１１で挟み込んで両者の摩擦力によって固定し、スライド部材１１ｃにより積層鉄心３の外周部を支持した状態で樹脂部材８を充填するようにしているので、樹脂充填時の成形圧力によって積層鉄心３が破損することがなく、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００４７】
また、スライド部材１１ｃの高さＨｓに対して積層鉄心３の実質高さＨｔが規定値よりも小さかった場合には、型締め後の平均積層隙間が４μｍ以上になり、樹脂充填時の成形圧力により、板状磁性部材と板状磁性部材の積層隙間に樹脂が入り込み、後述するようにバリとなって不具合を起こすことがある。例えば、本実施の形態と同じ設定で、積層枚数が１１３枚であった場合、平均積層隙間は４μｍとなり、バリが発生してしまうことになる。
【００４８】
すなわち、積層隙間が４μｍ以上であると、平均積層隙間寸法だけの厚み（隙間）では樹脂は入り込まないが、図２２に示すように、複数の積層隙間の空間（隙間）が１箇所に偏ることによって大きな隙間が生まれる。そして、この大きな隙間に樹脂が侵入して樹脂の成形圧によりさらにその隙間が拡大し、おおきなバリとなって不良が発生することを我々は、実験によって発見した。積層鉄心３の実質高さＨｔを一定とし、スライド部材１１ｃの高さＨｓを変化させて樹脂充填を行い、バリの発生状況を調査した実験結果を表１に示す。積層隙間を４μｍ未満、好ましくは３μｍ以下にすることがバリ防止のために必要である。
【００４９】
【表１】
2007318942.tif 000003
【００５０】
積層鉄心３の実質高さＨｔは板状磁性部材の厚みバラツキによっても変動するので、積層鉄心３を製造する鋼板ロールのロットが変わった場合には、積層枚数の調整が必要である。例えば、板状磁性部材の板厚が０．３５２ｍｍであった場合、１１４枚積層すると積層鉄心の実質高さは４０．１２８となり、スライド部材１１ｃの高さよりも大きくなってしまい、スライド部材１１ｃを上型１０と下型１１ではさ挟み込んで固定することができず、その状態で樹脂部材８を充填すると積層鉄心３の外周部の破損、樹脂漏れといった不良が発生してしまう。この場合、積層枚数を１１３枚とすると積層鉄心３の実質高さＨｔは３９．９７７６ｍｍ、平均積層隙間は２μｍとなり、適正な平均積層隙間を形成することができ、積層鉄心の外周部の破損、樹脂漏れといった不良なく、磁石埋込型回転子を得ることができる。
【００５１】
以上のように、積層鉄心３の実質高さＨｔをスライド部材１０ｃの高さよりも小さく、かつ、平均積層隙間が４μｍ以下になるように積層鉄心３を製造する（積層枚数を調整する）ことにより、積層鉄心３の外周部の破損、樹脂漏れといった不良を起こすことなく、積層鉄心３の穴部と永久磁石６の隙間に樹脂を充填し、永久磁石６を積層鉄心３に安定して定位置に確実に固定することができる。
【００５２】
図２５〜図２７はこの発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図であり、図２５は積層鉄心３を下型１１に装着した状態、図２６はスライド部材１１ｃを積層鉄心３の外周部に当接した状態、図２７は上型１０と下型１１で型締めした状態を示す。図２５〜図２７に示すように、積層鉄心３を搭載する台座の部分が下型本体よりも突出している場合があり、また、型締め時に積層鉄心３の上端面と接する上型１０の一部が上型本体よりも突出している場合がある。このような場合には、スライド部材１１ｃの高さの設定にあたって、上型１０の突出寸法、下型１１の突出寸法を考慮すればよい。すなわち、実質のスライド部材の高さをスライド部材の高さから上型１０の突出寸法と下型１１の突出寸法を差し引いた寸法として、実質のスライド部材の高さを上述の範囲に設定すれば良い。本実施の形態の場合には、表１の結果から、実質のスライド部材の高さを４０〜４０．２５ｍｍに設定すれば良い。そうすれば、積層鉄心３の外周部の破損、樹脂漏れといった不良を起こすことなく、積層鉄心３の穴部と永久磁石６の隙間に樹脂を充填し永久磁石を積層鉄心に安定して定位置に確実に固定することができる。
【００５３】
また、図２８及び図２９はこの発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図であり、図２８は積層鉄心３を下型１１に装着した状態、図２９はスライド部材１１ｃを積層鉄心３の外周部に当接した状態を示す。図２８及び図２９において、スライド部材１１ｃの数量が６個で、永久磁石６の各磁極に対応した位置に配置されている成形金型９の例が記載されている。スライド部材１１ｃの数量が異なる以外は実施の形態１の磁石埋込型回転子の成形金型およびそれを用いた磁石埋込型回転子の製造方法と同じであり、積層鉄心３の外周部の破損、樹脂漏れといった不良を起こすことなく、積層鉄心の穴部と永久磁石の隙間に樹脂を充填し、永久磁石を積層鉄心に安定して定位置に確実に固定することができ、品質のより磁石埋込型回転子を生産性よく得ることができる。
【００５４】
さらに、図３０〜図３３はこの発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。図３０及び図３１はスライド部材１１ｃが２個の永久磁石６に対応して配置された例であり、図３０は積層鉄心３を下型１１に装着した状態、図３１はスライド部材１１ｃを積層鉄心３の外周部に当接した状態を示す。また、図３２及び図３３はスライド部材１１ｃが各永久磁石６に対応して配置された例であり、図３２は積層鉄心３を下型１１に装着した状態、図３３はスライド部材１１ｃを積層鉄心３の外周部に当接した状態を示す。図３０〜図３３において、スライド部材１１ｃの積層鉄心３の外周に面する部分に、凸部５０及び凸部６０を設ける。そして、凸部５０は積層鉄心３の永久磁石６の周方向両端部分に当たる位置に当接し、凸部６０は積層鉄心３の永久磁石６の周方向中央部分に当たる位置に当接するようにする。スライド部材１１ｃを積層鉄心３の外周全周に当接する構成の場合（図１８、図１９、図２８、図２９）は、スライド部材１１ｃの接触面を全周にわたって精度よく仕上げなければ片当たりするおそれがあるが、図３０〜図３３に示す構成であれば、スライド部材１１ｃの接触面を全周にわたって精度よく仕上げる必要がなく、積層鉄心３の外周部が破損する恐れのある部分のみに当接させることにより、永久磁石を積層鉄心に安定して定位置に確実に固定することができ、品質のより磁石埋込型回転子を生産性よく得ることができる。
【００５５】
また、図３４及び図３５はこの発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図であり、図３４は成形金型９に積層鉄心３が嵌挿された状態を示し、図３５はスライド部材１１ｃが積層鉄心３の外周部と接した状態で型締めされた状態を示す断面図である。図３４及び図３５において、上型１０又は下型１１のスライド部材１１ｃと当接する面に摩擦部材７０を配置することにより、上型１０及び下型１１によりスライド部材１１ｃをより強固に型締めすることができる。摩擦部材７０として、例えば自動車用ロースチール材が高摩擦係数（約０．４）を有し好適である。当該自動車用ロースチール材は、スチールウール２５％、チタン酸カリウム２５％、アルミナ１０％、炭酸カルシウム２５％、フェノール樹脂１５％の組成である。その他に、セミメタリック材、ＮＡＯ材（ノンアスベストオーガニック材）などを用いても良い。
【００５６】
また、軸長の長い磁石埋込型回転子を製造する場合には、既に示した図３７のように軸長の長い積層鉄心３を製造し、その長さに合わせて永久磁石６を複数枚、各穴部に挿入し、樹脂部材８を充填して永久磁石６を固定する方法の他に次に方法がある。すなわち、図３８のように実施の形態１で示した成形金型９から取り出された積層鉄心３（積層鉄心３の各穴部には永久磁石６が挿入され、永久磁石６を固定するための樹脂部材８が充填された後の積層鉄心３）を必要個数軸方向に各積層鉄心３の穴部、軸用穴部、樹脂注入用穴部の位置がそれぞれ一致するように積み重ね、その状態で回転子軸７を嵌合させて固着することによって軸長の長い磁石埋込型回転子が得られる。
また、成形金型９から取り出された積層鉄心３を必要個数軸方向に一定角度ずらしながら積み重ね、その状態で回転子軸７を嵌合させて固着することによって磁極が段階的にスキューした磁石埋込型回転子が得られる。
【００５７】
実施の形態２．
図３９及び図４０は、この発明の実施の形態２の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態２の成形金型、製造方法により得られる磁石埋込型回転子は、実施の形態１と同じ構成である。
【００５８】
本実施の形態の成形金型９は、実施の形態１と同様、下型１１に移動可能なスライド部材１４が装備されている。スライド部材１４には上型１０に取り付けられたテーパブロック１５のテーパ面と擦り合わせられる同じ角度を有するテーパ面が形成されている。またスライド部材１４には上型１０に取り付けられた傾斜ピン１６が嵌り込む傾斜穴１７が形成されている。傾斜ピン１６の角度と傾斜穴１７の角度も同一に設定されている。
【００５９】
上型１０に装備されたテーパブロック１５の上部にはバネ部材１８が取り付けられており、テーパブロック１５の当たり面２０は型開き状態ではバネ部材１８に押されて上型１０に設けられた上型の当たり面１９に押し付けられている。
【００６０】
型開き時には、スライド部材１４は実施の形態１と同様に外側に後退した位置にあり、その状態では積層鉄心３の挿入が容易に行えるようになっている。
【００６１】
下型１１に積層鉄心３をセットした後、射出成形機の型締め機構（図示せず）により、上型１０と下型１１が閉じられるが、型締め途中に上型１０のテーパブロック１５のテーパ面が下型１１のスライド部材１４のテーパ面に突き当たると、テーパ面に沿ってスライド部材１４は積層鉄心３の中心方向に移動し、積層鉄心３の外周部とスライド部材１４は接触する。実施の形態１と同様、スライド部材１４が積層鉄心３の外周部と接触する面は積層鉄心３の外周部と同形状になっている。
【００６２】
スライド部材１４が積層鉄心３の外周部と接すると、スライド部材１４は移動できなくなるので、その後は型締めとともにテーパ面に沿ってテーパブロック１５が上方に移動し、バネ部材１８が圧縮され、型締めが完了する。
【００６３】
型締めが完了した時点で、積層鉄心３の外周面はスライド部材１４のテーパ面およびテーパブロック１５を経由して、バネ部材１８による圧縮力を受けるが、実施の形態１と同様に積層鉄心３の外周部を押さえつける力が２００Ｎ程度になるように、テーパ面の角度、バネのバネ係数、バネの圧縮量が調整されているので、型締めによって過大な力が積層鉄心３の外周部に掛かり、積層鉄心３が破損するといった不具合が発生することはない。
【００６４】
実施の形態１と同様に型締めによってスライド部材１４を上型１０と下型１１で挟みこんで、固定した状態で積層鉄心３の穴部と永久磁石６の隙間に樹脂を充填することができるので、積層鉄心３の外周部の破損、樹脂漏れといった不良を起こすことなく、積層鉄心３の穴部と永久磁石６の隙間に樹脂を充填し、永久磁石６を積層鉄心に安定して定位置に確実に固定することができ、品質のより磁石埋込型回転子を生産性よく得ることができる。
【００６５】
樹脂充填完了後に、射出成形機の型開き機構（図示せず）により上型１０と下型１１が開かれると、上型１０のテーパブロック１５はバネ部材１８の力を受けて下降し（上型の位置を基準とした場合は下降し、下型の位置を基準とすると停止している）、上型１０の当たり面で停止する。
【００６６】
型開き開始後、上型１０が少し上昇した後に、上型１０の傾斜ピン１６が、下型１１の傾斜穴１７の外側部分に接触する。この状態から、上型１０がさらに上昇すると傾斜ピン１６および傾斜穴１７の傾斜角度に沿って、スライド部材１４が後退し（外側に移動し）、その後、傾斜ピン１６が傾斜穴１７から完全に抜け出る。
【００６７】
このようにスライド部材１４が後退し、積層鉄心３の外周部との間に隙間ができると、樹脂充填後の積層鉄心３を容易に成形金型９から取り出すことができるとともに、次に樹脂部材を充填する積層鉄心３を成形金型に容易に嵌挿することができ、成形プロセスをスムーズに繰り返すことができる。
【００６８】
その後、成形金型９から取り出された積層鉄心３の軸用穴部に、回転子軸７を嵌合させて固着することにより磁石埋込型回転子が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子の回転中心軸を通る平面で切断した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ線に沿う断面を示す図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ線に沿う断面を示す図である。
【図７】図１の磁石埋込型回転子を構成する第１の板状磁性部材を示す平面図である。
【図８】図１の磁石埋込型回転子を構成する第２の板状磁性部材を示す平面図である。
【図９】図１の磁石埋込型回転子を構成する積層鉄心を示す平面図である。
【図１０】図９の積層鉄心のＦＦ線に沿う断面図であり、積層鉄心の回転中心軸を通る平面で切断した断面図である。
【図１１】図９の積層鉄心のＧＧ線に沿う断面図であり、積層鉄心の回転中心軸を通る平面で切断した断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態に使用される永久磁石を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態に使用される永久磁石を示す正面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図である。
【図１５】図１４と同じ状態における成形金型の異なる断面を示す図である。
【図１６】成形金型に積層鉄心が嵌挿され、スライド部材が積層鉄心の外周部に接するように移動・配置された状態を示す断面図である。
【図１７】成形金型に積層鉄心が嵌挿され、スライド部材が積層鉄心の外周部と接した状態で型締めされた状態を示す断面図である。
【図１８】図１４の積層鉄心が嵌挿された成形金型を示す平面図である。
【図１９】図１６の積層鉄心が嵌挿され、スライド部材が積層鉄心外周部に接するように移動・配置された状態の成形金型の平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１による圧縮（型締め）前の積層鉄心間の積層隙間を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態１による圧縮（型締め）後の積層鉄心間の積層隙間を示す図である。
【図２２】圧縮（型締め）後の積層鉄心間の積層隙間の偏りを示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態１の積層鉄心の穴部付近を示す詳細部分平面図及びＪ線断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態１の積層鉄心の穴部付近を示す詳細部分平面図及びＪ線断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図である。
【図２７】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図２９】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図３０】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図３１】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図３２】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図３３】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す平面図である。
【図３４】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図である。
【図３５】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の成形金型の構成を示す断面図である。
【図３６】成形金型の型締め力と積層隙間の関係を示す図である。
【図３７】この発明の実施の形態１における他の磁石埋込型回転子を示す断面図である。
【図３８】この発明の実施の形態１における他の磁石埋込型回転子を示す断面図である。
【図３９】この発明の実施の形態２の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図である。
【図４０】この発明の実施の形態２の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  第１の板状磁性部材、２  第２の板状磁性部材、３  積層鉄心、４  連通溝部、
５  連通穴部、６  永久磁石、７  回転子軸、８  樹脂部材、９  金型、１０  上型、
１１  下型、１１ｃ  スライド部材、１４  スライド部材、１５  テーパブロック、
１６  傾斜ピン、１７  傾斜穴、１８  バネ部材、５０，６０  凸部、
７０  摩擦部材。
【図１】
2007318942.tif 000004
【図２】
2007318942.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007318942.tif 000007
【図５】
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【図６】
2007318942.tif 000009
【図７】
2007318942.tif 000010
【図８】
2007318942.tif 000011
【図９】
2007318942.tif 000012
【図１０】
2007318942.tif 000013
【図１１】
2007318942.tif 000014
【図１２】
2007318942.tif 000015
【図１３】
2007318942.tif 000016
【図１４】
2007318942.tif 000017
【図１５】
2007318942.tif 000018
【図１６】
2007318942.tif 000019
【図１７】
2007318942.tif 000020
【図１８】
2007318942.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2007318942.tif 000037
【図３５】
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【図３６】
2007318942.tif 000039
【図３７】
2007318942.tif 000040
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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