内置永磁体型内转子的制造方法及其制造设备与流程

本发明涉及一种用于其磁极为各向异性粘结磁体的内置永磁体型内转子的制造方法和设备。

背景技术：

存在多种类型的电发动机(简称为“发动机”，包括发电机)。近年来，随着逆变器控制的发展和具有高磁特性的稀土类磁体的普及，关注到能够预期节省电力、高效率、高转矩或高输出的同步发动机。

同步发动机是可以包括用于转子的多个永磁体和用于定子的电枢线圈的发动机，即AC发动机，其中将交流电(AC)供应至电枢线圈以围绕定子产生旋转磁场，由此驱动转子。同步发动机被分类为：永磁体被布置在转子表面上的表面式永磁同步发动机(简称为“SPM发动机”)，和永磁体被布置在转子内部的内置式永磁同步发动机(简称为“IPM发动机”)。如今，由于磁体转矩和依据凸极率的磁阻转矩而能够实现增强的转矩和电能节省，并由于防止了永磁体消磁还能够改善可靠性，因此IPM发动机正在成为主流。

对于常规IPM发动机，已经使用了通过将烧结的稀土磁体插入转子芯的狭槽来制备磁极的内置永磁体型内转子。例如通过将磁体切割并抛光至预定尺寸得到烧结的稀土磁体。然而，虽然形成烧结磁体的自由度小，但在考虑最佳设计的条件下磁体的横断面形状通常为大致圆弧状或椭圆形状。此外，内周侧面的曲率半径和外周侧面的半径可以不同，且磁体厚度可以在圆周方向上有所不同。这种磁体处理是困难的，并且由此烧结磁体的使用会导致高成本。此外，当将磁体插入到狭槽中时，易于发生缺陷等。因此，已经迫使将简单形状的、如板状形状的烧结磁体用于许多IPM发动机中。在这种情况下，下面的专利文献1提出了具有各向异性稀土粘结磁体的磁极的一种内置永磁体型内转子(其可以称为“IPM内转子”或简单地称为“内转子”)，其中通过在取向磁场中将各向异性稀土磁体粉末和粘合剂树脂的可流动混合物注入到狭槽中而将所述各向异性稀土粘结磁体成型。然而注意到，专利文献1仅描述了内转子的单个主体。

引用列表

专利文献

[专利文献1]：JP11-206075A

[专利文献2]：JP2000-92762A

[专利文献3]：JP2003-244903A

[专利文献4]：JP2003-299291A

技术实现要素：

技术问题

内转子通常可以通过热装被固定到转轴，如发动机的转轴或如装置的驱动轴。通过将内转子加热至高温(通常300℃～500℃)实施这种热装。在这种加热的影响下，嵌入内转子中的永磁体的磁力下降(即发生热退磁)。基于该原因，在预计热退磁的条件下设计常规永磁体，这因此导致永磁体的尺寸增大，并且因此导致IPM发动机的尺寸增大，以及稀缺的稀土元素的用量增大。

鉴于上述，提出了许多建议以抑制在将内转子热装到转轴时发生的永磁体的热退磁。例如在上述专利文献2和3中公开了相关说明。然而，在各种情况中，仍对嵌入了永磁体(烧结磁体或粘结磁体)的内转子加热以热装到转轴，并在热装期间发生较大或较小程度的永磁体热退磁。

此处，可以考虑在将转子芯热装到转轴之后将烧结磁体装入到狭槽中等。然而，在这种制造步骤中，在制造中会发生各种问题，例如在装填之后需要铆钉固定等的问题。

考虑到工作性和处理性能，通常将烧结磁体以未磁化状态装填入内转子的狭槽中，并且在将内转子热装到转轴之后实施磁化。有时通过将内转子布置在定子中并且之后使得瞬时大电流(脉冲电流)流过定子线圈来实施这种磁化(将这种磁化称为“内置磁化”)。然而，如果实施内置磁化，则磁化期间产生的强磁力将定子线圈吸引到内转子的外周侧，并会造成变形等。为了避免该问题，需要专用措施(参见专利文献4)。

鉴于这种情况而完成了本发明，且本发明的目的是提供一种内置永磁体型内转子(简称“内转子”)的制造方法，该内置永磁体型内转子即使在将转子芯通过热装而固定到转轴时仍不会造成内置永磁体的热退磁。本发明的另一目的是提供一种适用于制造内置永磁体型内转子的制造设备，其中附属旋转体与转子芯一起例如通过热装而固定到转轴。

解决问题的方案

根据为实现上述目的进行的深入研究以及不断试验和出错的结果，本发明人设想的构思是将转子芯热装到转轴，之后将要成为磁极的各向异性粘结磁体填充到狭槽中并成型。通过进一步具体化和发展这一构思，本发明人已经完成了本发明，这将在下文中描述。

<<内置永磁体型内转子的制造方法>>

(1)本发明的制造方法的特征在于包括：热装步骤，即对在中央设置有轴孔的转子芯进行加热并将转轴插入所述轴孔，以将转子芯热装到转轴，转子芯具有均匀布置在轴孔周围的多个狭槽；和在取向磁场中用可流动混合物对热装步骤之后处于余热状态的转子芯的狭槽进行填充的填充步骤，可流动混合物是加热至可流动状态的粘合剂树脂与各向异性磁体粒子的混合物，其中以通过将狭槽中的可流动混合物凝固得到的各向异性粘结磁体作为磁极的方式得到内置永磁体型内转子。

(2)在本发明的制造内置永磁体型内转子(其可称为“内转子”，或简称“转子”)的方法中，将转子芯热装到转轴，之后填充并成型要成为磁极的各向异性粘结磁体，之后在取向磁场中用可流动混合物同时利用余热填充转子芯的狭槽，由此将各向异性粘结磁体成型为磁极。因此，根据本发明的各向异性粘结磁体在热装期间不暴露于高温，并且避免了热退磁。而且，在本发明的制造方法中，可流动混合物被填充到因热装期间的余热而处于受热状态的转子芯的狭槽中。因此，在填充时不用对所述转子芯进行有意加热，也充分确保了狭槽中的可流动混合物的流动性，并且能够在狭槽中成型致密的各向异性粘结磁体。

由此，根据本发明的制造方法，依据各向异性磁体粒子的含量而展现磁力的各向异性粘结磁体在狭槽中形成，并且内转子且因此IPM发动机能够降低尺寸和成本。

在将烧结磁体装填入狭槽中的制造内转子的常规方法中，也实施热装。将这种常规制造方法与本发明的制造方法进行比较，它们的不同在于，永磁体布置在狭槽中的时间是在热装之前还是在热装之后，但两种制造方法都涉及类似的步骤。因此，本发明的制造方法可易于取代常规制造方法，或与其混合使用。

参考具体实例对该方面进行详细说明。假设将使用烧结磁体制造发动机的步骤改变为使用各向异性稀土粘结磁体制造发动机的步骤，根本的不同点仅是材料的品质和磁体的形状、转子中狭槽的形状、将磁体插入狭槽中的方法、以及插入时间。其它点，例如诸如定子和控制电路，在两种发动机之间不存在差别，且发动机的安装、工作等能够使用现有设施以类似方式实施。而且，通过将使用烧结磁体的发动机改变为使用各向异性粘结磁体的发动机，能够实现一些步骤的省略、能量节省等，如上所述。

因此，例如用于使用各向异性稀土粘结磁体制造发动机的空间被设置在与使用烧结磁体制造发动机的现有生产线相邻的空间中，并且如同在使用烧结磁体制造发动机的情况中那样，设置其他区域以从前一步骤接收元件等，并将它们加工并传递至后续步骤。该方案使得使用烧结磁体的现有发动机生产线和使用各向异性稀土粘结磁体的发动机生产线共存。

形成这种共存生产线所需要的设施投资不多于通用树脂填充成型机械以及用于产物形状的磁场成形模具的准备的投资。换言之，能够避免通常预期的情况，例如用于保留放置空间、建造建筑物、新建造用于全体步骤的制造设施等的巨大投资。由此，根据本发明的制造方法，即使当将使用烧结稀土磁体的发动机转变为使用各向异性稀土粘结磁体的发动机时，仍能够明显降低设施投资。

在根据本发明的内转子中，磁极由通过填充成型而形成的各向异性粘结磁体构成。因此，在狭槽形状方面的自由度大于其中磁极由烧结磁体构成的常规内转子的自由度，且能够在狭槽中不形成气隙等的情况下将磁极布置在正确位置处。同样根据此观点，根据本发明的内转子可易于促进IPM发动机的高性能化、小型化、低成本化等。

(3)在本发明的制造方法中，在热装步骤或填充步骤期间，转子芯的温度没有限制。转子芯在热装步骤期间通常加热至约200～500℃，但在填充步骤期间，转子芯的温度在一实施例中为约50～200℃，或在另一实施例中为100～150℃。在热装期间的温度根据转子芯与转轴之间的紧固余量(内转子与转轴之间产生的转矩)等来适当确定，且填充期间的温度根据粘合剂树脂的类型、可流动混合物的组成等来适当确定。因此优选的是，根据本发明的填充步骤包括温度调节步骤，即将转子芯的温度(可称为“芯温度”)调节至适合用可流动混合物对狭槽进行填充的温度，以便在狭槽中有效形成致密的各向异性粘结磁体。通常，在热装期间的温度明显高于在填充期间的温度，由此优选的是，该温度调节步骤是冷却步骤，即将在热装期间的转子芯温度冷却至适于填充的温度。

在根据本发明的填充步骤中，用各向异性磁体粒子和粘合剂树脂的可流动混合物对施加取向磁场的狭槽进行填充。在该操作期间，各向异性磁体粒子呈现易磁化轴沿着取向磁场方向对齐的状态以及根据取向磁场的强度基本实现磁化的状态。即，在填充步骤之后在狭槽中形成的各向异性粘结磁体是在树脂硬化之后已形成强磁力的永磁体。因此，根据本发明的制造方法，能够简化制造步骤，因为在填充步骤之后不需要对各向异性粘结磁体单独实施磁化步骤，这与将磁体插入狭槽中且之后单独实施磁化步骤的情况不同，如使用烧结磁体作为磁极的常规制造方法中那样。

然而，注意，本发明的制造方法不必然排除磁化步骤。特别地，当以各向异性粘结磁体作为磁极的内转子和以烧结磁体作为磁极的内转子共存在同一工厂或同一生产线时，即使在本发明的制造方法的情况中也实施磁化步骤可能是优选的，因为可减小两种内转子的步骤差别以及两种内转子的性能差别。

(4)根据内转子的规格适当选择实施根据本发明的热装步骤必需的具体加热方法(例如，在炉子中加热以及高频加热)和加热条件(例如，加热温度和加热时间)。类似地，在填充步骤中，根据可流动混合物的性质和内转子的规格来适当选择所使用的填充成型机械的类型(例如，注射成型机械、转印成型机械、竖式、水平型、专用机械、以及通用机械)、注射条件(例如，注射温度、注射压力和注射时间)和取向磁场条件(例如，取向强度、施加时间和施加方法)。

当使用永磁体而不是电磁体(磁线圈)作为取向磁场的磁势源以在填充步骤期间施加到狭槽中的可流动混合物时，能够容易地实施本发明的制造方法，因为永磁体不仅允许节能，而且还允许使用小型且简化的模具或成型设备，并且例如，能够容易地使用通用型注射成型机械和其他类似机械。

在这点上，根据本发明的填充步骤可以优选为以转子芯布置在取向模具中的方式实施的步骤，所述取向模具包括：收容部，所述收容部能够收容转子芯；多个取向磁轭，所述取向磁轭均匀布置在收容部周围并诱导施加到狭槽的取向磁场；以及多个永磁体，所述永磁体是布置在取向磁轭周围的取向磁场源。

根据IPM发动机的规格和预期用途，通常将内转子之外的附属材料固定(不限于热装固定)到转子芯与之热装的转轴。因此，根据本发明的填充步骤可以是在转子芯之外的附属旋转体固定到转轴的状态下实施的步骤。然而，由于附属旋转体等的布置和尺寸而可能难以实施填充步骤。即使在这种情况下，当使用本发明的下述制造设备时，仍能够用例如通用注射成型机械等制造内转子。

<<内置永磁体型内转子的制造设备>>

(1)本发明不仅能够设想为上述制造方法，还设想为适用于实施该制造方法的制造设备。即，本发明能够设想为用于制造内置永磁体型内转子的设备，所述设备的特征在于包含：保持模具，所述保持模具能够从一个端部处保持包含转轴、转子芯和附属旋转体的芯组件，并支撑位于该一个端部处的转子芯的端表面侧，至少附属旋转体位于该一个端部处，转子芯具有在嵌合有转轴的轴孔周围均匀布置的多个狭槽，附属旋转体具有突出至转子芯的外径之外的部分；取向模具，所述取向模具具有能够从芯组件的另一端部(例如，在转子芯侧)收容转子芯的收容部、均匀布置在收容部周围并诱导要施加到狭槽的取向磁场的多个取向磁轭、以及作为布置在取向磁轭周围的取向磁场源的多个永磁体；以及填充模具，填充模具从位于另一端部的转子芯的端表面侧将可流动混合物填充到狭槽中，转子芯被收容在收容部中，并向转子芯施加取向磁场，可流动混合物为加热至可流动状态的粘合剂树脂与各向异性磁体粒子的混合物，其中以将可流动混合物凝固成各向异性粘结磁体作为磁极、且将具有附属旋转体的转轴嵌合在内置永磁体型内转子中的状态得到内置永磁体型内转子。

本发明的这种制造设备可优选地还包含夹紧取向模具和填充模具或者取向模具和保持模具的模具夹紧装置。

(2)首先，当转轴不设有任何附属旋转体时，特别地当将内转子单独用作单个主体时，易于将物体收容(布置)在取向模具的收容部中，收容部也充当保持模具，并从狭槽的一端将可流动混合物注入被施加取向磁场的狭槽中。然而，在根据本发明的芯组件的情况中，因为附属旋转体妨碍模具，转子芯不能被收容和布置在常规取向模具中。此处，如同在使用热塑性树脂的普通注塑成型设备中所使用的，可以考虑使用通过将模具划分为在直径方向或半径方向上向前和向后可移动的部分而得到的拼合模具。然而，当取向磁场源是强的永磁体时，如果使用这种拼合模具，则每次在实施注射时，细铁粉、磁粉等易于附着到取向磁轭的外围，造成诸如由于取向磁场等变化引起各向异性粘结磁体的品质变化、清洁工时增加以及工作性变差的麻烦。另外，需要开闭式空间、用于向前和向后移动(开闭)的机构等，这会导致设备的大型化、复杂化以及高成本，由此可能是不优选的。

相反，根据本发明的制造设备，在将具有大直径的附属旋转体固定到保持模具之后，取向模具从相对侧(例如从上方)向保持模具移动，以将转子芯收容在位于取向模具内部的收容部中。然后，在此状态下，将可流动混合物从附属旋转体的相对侧(例如从上方)注入到狭槽中，以形成在转子芯内在取向磁场中填充并成型的各向异性粘结磁体。由此，根据本发明的制造设备，要成为磁极的各向异性粘结磁体可容易地填充到转子芯的狭槽中并在其中成型，即使对于包括内转子、嵌合在内转子中的转轴、以及固定到转轴且在外径方向上至少部分地大于内转子的附属旋转体的芯组件也是如此。

当使用本发明的制造设备时，通过由保持模具直接或间接支撑，位于附属旋转体侧(例如，位于下侧)的各狭槽的开口端表面侧呈现关闭状态。这能够防止填充的可流动混合物从开口端表面侧漏出。此处，通过保持模具间接支撑开口端表面侧的情况是其中保持模具通过布置在狭槽的在轴向上的端表面处的端板等来支撑转子芯的端表面侧的情况。

可以以多种方式考虑使用保持模具保持芯组件的保持方法(手段)、转子芯的端表面侧的支撑方法(手段)以及其驱动方法(手段)。例如，与模具的驱动装置(模具夹紧装置)分开地设置的致动器(例如，液压操作的、气动操作的和电操作的致动器)可用以操作保持模具，以保持芯组件。还可利用模具的驱动或模具夹紧装置。例如，保持模具可以设置有与布置在取向模具上的各个倾斜凸起部协作的一个或多个滑动器，且这些滑动器可在模具夹紧期间用于保持芯组件、支撑转子芯的端表面等。

本发明的制造设备和制造方法相互密切相关，但一方对另一方可以不是必需的。例如，本发明的制造方法不一定要求使用上述取向模具。而且，本发明的制造设备不仅仅针对其中将转子芯热装到转轴的那些设备。如本说明书中所使用的，“装配”及相关术语的含义是指不仅包括热装的情况，还包括加压装配而非热装的情况。

<<其他>>

(1)除非另有说明，否则本说明书中提到的术语“发动机”在电发动机之外还包括发电机。本说明书中提到的术语“内置永磁体型发动机”，除了其中旋转速度随供应至定子线圈(电枢线圈)的交流电流的频率而同步变化的基本同步发动机之外，还包括无电刷直流(DC)发动机等，其中基于由检测装置如霍尔元件、旋转编码器和解码器检测的转子的位置，在定子侧上产生旋转磁场。应注意，无电刷直流发动机如同普通直流发动机那样具有优异的可控制性，因为可通过改变供应至逆变器的直流电压来改变旋转速度。

(2)如同本说明书中所优选的，“布置均匀地”或“均匀布置地”是指在圆周方向上布置的狭槽等的间距是均匀的。在本说明书中，靠近转子的旋转中心侧可以称为“内周侧”，同时远离旋转中心侧可以称为“外周侧”。

(3)除非另有说明，否则本说明书中提到的数值范围“x～y”包括下限值x和上限值y。包含在本说明书中所述的数值范围内的各种数值或任何数值可被选择或提取为新的下限值或上限值，并且由此可以使用该新的下限值或上限值来重新提供诸如“a～b”的任意数值范围。

附图说明

[图1A]

图1A是转子总成的正视图。

[图1B]

图1B是整合到转子总成中的内转子的平面图。

[图2]

图2是在从下方观察时、用于填充和成型各向异性稀土粘结磁体的模具的透视图。

[图3]

图3是在从上方观察时、保持模具的透视图。

[图4]

图4是在从上方观察时、整合到取向模具中的取向磁场体的透视图。

[图5]

图5是显示在用可流动混合物对收容在取向模具中的转子芯的狭槽进行填充时的情形的透视图。

具体实施方式

可以将自由选自本说明书中所述主旨中的一项或多项特征添加到本发明的上述特征。实施例是否最佳依据目的、需要的性能和其他因素而不同。当按方法限定产品(product-by-process)的权利要求中的特征理解时，关于制造方法的特征也可以是关于产品的特征。

<<取向模具>>

取向模具包含收容转子芯的收容部、布置在收容部周围的取向磁轭、以及作为布置在取向磁轭周围的取向磁场源的多个永磁体。收容部可以与取向磁轭一体化，或者假使收容部呈能够收容转子芯的中空筒状，则收容部也可以与取向磁轭分开。

取向磁轭均匀布置在收容部的外周周围，并诱导取向磁场至转子芯的狭槽。取向磁轭的具体形状没有限制，但优选的是，取向磁轭布置成以渐缩方式径向伸长，从而在圆周方向上的宽度向外周侧(大直径侧)变小，因为在此情况中能够容易地确保永磁体具有一定的或更大的体积，同时实现小型化的取向模具。

当作为取向磁场源的永磁体是烧结稀土磁体时，能够将强的取向磁场施加到转子芯的狭槽而同时实现小型化的取向模具。当取向磁场源是磁线圈时，需要冷却或其他合适措施，而另一方面，当取向磁场源是如本发明中的永磁体时，不需要冷却等且由此能够简化取向模具。而且，在注射期间易于实施转子芯的温度管理，且特别地能够使用通用注射成型机械，由此易于构造生产线。为了增强取向磁场，优选以相同的极面对各个取向磁轭的相对侧面的方式布置这些永磁体。

<<转子芯>>

转子芯由软磁材料构成，并通常可以由通过对在两个表面上都各自涂布有绝缘层的磁钢片的层压物、或涂布有绝缘体的金属粒子进行加压成形而得到的粉末磁芯等构成。软磁材料的材料品质没有限制，但优选使用例如铁基材料，如纯铁、硅钢和合金钢。

围绕设置在转子芯的中间的轴孔均匀布置的狭槽的形状和数目没有限制，只要提供两个或更多个狭槽即可。狭槽可以为例如：从中心在径向上线性延伸的放射状形式，向内周侧凸起的凸起形式，或者包含在径向上的多个部分的多层形式。

<<各向异性粘结磁体>>

填充在转子芯的狭槽中并在其中成型的各向异性粘结磁体由各向异性磁体粒子(粉末)和粘合剂树脂构成。所使用的各向异性磁体粉末的类型没有限制，但优选使用高性能的各向异性稀土磁体粉末。例如，可以优选使用Nd-Fe-B基磁体粉末、Sm-Fe-N基磁体粉末、Sm-Co基磁体粉末、或其他适当的磁体粉末。各向异性磁体粉末不限于单一类型粉末，并且还可以使用通过混合两种或更多种粉末而得到的混合粉末。混合粉末不限于仅组分组成不同的混合粉末，并且还可以使用粒径分布不同的混合粉末。例如，Nd-Fe-B基磁体粉末的粗粉末和细粉末合并，或还可以将Nd-Fe-B基磁体粉末的粗粉末与Sm-Fe-N基磁体粉末的细粉末组合。通过使用如上所述的各向异性磁体粉末，磁体粒子能够高度致密，并因此能够得到高性能的内转子和IPM发动机。根据本发明的各向异性粘结磁体可以是将其它粒子如各向同性磁体粒子和铁氧体磁体粒子混合的磁体，前提是存在各向异性磁体粒子。

可以将包括橡胶的已知材料用作粘合剂树脂。考虑到性能，如可流动混合物的流动性和填充性，粘合剂树脂可以优选是热塑性树脂。特别地，当根据本发明的各向异性粘结磁体通过注射成型来形成时(当填充步骤是注射步骤)时，优选地粘合剂树脂是热塑性树脂。热塑性树脂的实例包括例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂、甲基丙烯酸树脂、氯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、甲基戊烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺酰亚胺和聚酰胺。也可以根据需要使用热固性树脂，如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂和聚氨酯。当根据本发明的各向异性粘结磁体由转印成型形成时，粘合剂树脂也可以是诸如环氧树脂的热固性树脂。

上述可流动混合物可以通过将各向异性磁体粒子和粘合剂树脂的原料粒料等加热至约280～310℃的温度来制备，这一温度低于各向异性磁性粒子的居里点(Curie point)，但不低于粘合剂树脂的熔点(例如，在聚苯硫醚的情况中)。将这种可流动混合物注入到狭槽中，然后冷却至例如约80～160℃，从而固化成填充在狭槽中的各向异性粘结磁体。

<<永磁体型发动机的用途>>

根据本发明的IPM发动机的用途没有限制，但根据本发明IPM发动机适用于例如在电动汽车、混动汽车、铁路车辆等中使用的车辆驱动发动机，或适用于在空调、冰箱、洗衣机等中使用的家用电器发动机。

实施例

将参考实例对本发明进行更具体说明。在本实施例中，将对制造用在空调压缩机的驱动发动机(IPM发动机)中的转子总成(转子组件或芯组件)的方法和设备进行说明。

<<转子总成>>

图1A是作为实例的、其中使用根据本发明的内转子的转子总成A的前视图。图1B是整合到转子总成A中的转子芯1的平面图。出于说明性目的，图1A中所示的箭头方向表示上下方向。

转子总成A包括内转子10、转轴20和负载体30(附属旋转体)。构成内转子10的转子芯1呈大致圆筒形式，如图1B中所示，并具有：设置在中央并具有键槽111的轴孔11；围绕轴孔11均匀布置的八个大致U形狭槽121～128(统称为“狭槽12”或“多个狭槽12”)；和在轴孔11与狭槽12之间均匀布置的四个铆钉孔131～134(统称为“铆钉孔13”或“多个铆钉孔13”)。转子芯1通过被冲切成如图1B中所示形状的硅钢板的堆叠而构造成。

端板41和42分别固定在转子芯1的上端面和下端面。端板41和42分别封闭内转子10的狭槽12的上开口和下开口。端板41形成有八个小填充孔4111～4118(统称为“填充孔411”或“多个填充孔411”，参见图5)，这些填充孔分别连通到狭槽121～128中。另外，将平衡块43和44分别固定在端板41和42上。使用穿过铆钉孔13的四个铆钉451～454(统称为“铆钉45”或“多个铆钉45”)将转子芯1、端板41和42、以及平衡块43和44紧固在一起。

用填充孔411通过注射成型在转子芯1的各个狭槽12中形成各向异性稀土粘结磁体b1～b8(统称为“各向异性稀土粘结磁体b”或“多个各向异性稀土粘结磁体b”)。在本实例中，内转子10不仅指转子芯1和各向异性稀土粘结磁体b，还指使用上述铆钉45固定到转子芯1的端板41和42以及平衡块43和44。

负载体30是驱动空调压缩机的驱动部，包括有凸缘31、32以及介于凸缘31、32之间的曲柄33。它们呈比内转子10在径向上突出的外形。

负载体30通过压入装配固定到转轴20(压入装配步骤)，内转子通过热装固定到转轴20(热装步骤)。在热装中，以将转子芯1加热到大约200～500℃并将转轴20插入轴孔11中的方式，将内转子10固定到转轴20。由此形成转子总成A(在被填充各向异性稀土粘结磁体b之前)。在热装转子芯1之后，用可流动混合物从各填充孔411填充狭槽12(注射步骤)，从而在内转子10内形成由各向异性稀土粘结磁体b构成的磁极。转印成型也可以作为注射成型的替代。如同通过冷却使用于注射成型的热塑性树脂固化，转印成型中使用的热固性树脂可以在转印成型之后通过在模具中的加热或通过硬化工艺(硬化热处理)而固化。

<<各向异性稀土粘结磁体的注射成型>>

然后，将对将各向异性稀土粘结磁体b成型到转子芯1的狭槽12中的过程进行说明，其中转子芯1被热装到转轴20。通过将如图2中所示的模具D设置到通用竖式注射成型机械中，能够实施各向异性稀土粘结磁体b的成型。出于说明性目的，图2中所示的箭头方向表示上下方向。

(1)模具

模具D具有保持模具5、取向模具6和注射模具7的三层结构。如图2和图3中所示，保持模具5由基座51、四个滑芯521～524(统称为“滑芯52”或“多个滑芯52”)以及导销531～534(统称为“导销53”或“多个导销53”)组成，每个滑芯以在基座51的各侧的中间与基座51的中心之间可来回移动的方式滑动，导销从基座51的上表面侧沿着竖直方向突出。

滑芯52呈大致矩形柱状形式，在各个滑芯52的中央而不是靠近外侧处形成装配孔5211～5241。支撑部5212～5242形成在各个滑芯52的中间侧(保持模具5的中心侧)。支撑部5212～5242位于转子总成A的内转子10与负载体30之间，以包围转轴20并从下面支撑端板42。基座51的中部和下部具有收容固定到转轴20的负载体30的空间(未示出)，并且还形成有轴孔(未示出)，转轴20的下端部插入该轴孔中。

如图2中所示，取向模具6具有基座61、从基座61的下表面侧在斜下方方向上凸起的四个倾斜凸起部621～624(统称为“倾斜凸起部62”或“多个倾斜凸起部62”)、布置在基座61中间的取向磁场体63、以及分别与设置在保持模具5的基座51的上表面侧上的导销531～534相配的导孔641～644(统称为“导孔64”或“多个导孔64”)。

取向磁场体63由如下构件构成：八个取向磁轭6311～6318(统称为“取向磁轭631”或“多个取向磁轭631”)，其向外周侧径向地且细长地凸起；圆筒形收容部632，其以圆弧方式桥接取向磁轭631，并具有在中间平滑连续的内周面；十六个永磁体6331a到6338a(统称为“永磁体633a”或“多个永磁体633a”)和永磁体6331b～6338b(统称为“永磁体6331”或“多个永磁体633b”)，其将成为以相同的极面对各取向磁轭631的沿圆周方向的相对侧面的方式布置的取向磁场源；以及收容上述元件的壳634。各个永磁体633a及633b由烧结稀土磁体形成。

另外，将更详细地说明取向磁轭631和永磁体633a和633b的布置。例如，永磁体6331a和6331b布置为使得各个S极接触取向磁轭6311的沿圆周方向的侧表面，而永磁体6332a和永磁体6332b布置成使得各个N极接触相邻取向磁轭6312的沿圆周方向的侧表面。这种布置允许将取向磁场沿着相反方向有效地施加到收容在收容部632中的转子芯1的那些狭槽12中的相邻狭槽。

如图2中所示，注射模具7构造为在基座71的中央内部形成用于各向异性稀土磁体粉末和粘合剂树脂(热塑性树脂)的可流动混合物的路径的流动通道(未示出)。如图5中所示，该流动通道包含浇道721、汇合到浇道721的八个流道7221～7228(统称为“流道722”或“多个流道722”)、以及与各个流道722连通的细针状浇口7231～7238(统称为“针状浇口723”或“多个针状浇口723”)。针状浇口723的端部连接到端板41的各个填充孔411，并通过针状浇口723用可流动混合物填充狭槽12。

(2)注射成型

接着，将描述在通用竖式注射成型机械中设置上述模具D以及用可流动混合物填充狭槽12的步骤。从保持模具5的上部到中间设置上述转子总成A(在用各向异性稀土粘结磁体b进行填充之前)，使得负载体30位于下侧。在该操作期间，转子芯1的温度为适用于注射的温度(例如130～160℃)。当在热装之后的即刻，转子芯1的温度异常地高时，可按需要实施温度调节，例如通过空气冷却进行(温度调节步骤)。

然后，滑芯52向保持模具5的中心移动，而同时取向模具朝保持模具5向下移动。在该操作期间，取向模具通过磁吸引力吸引负载体30。同时，负载体30的上端面与支撑部5212～5242的(内周)下端面接触，且支撑部5212～5242包围转轴20。该操作将转子总成A置于其中转子总成A在轴向方向上的移动被暂时约束的状态。由此，在取向模具6朝保持模具5向下移动时，防止转子总成A不期望地因磁性力而附接到取向磁场体63。

当取向模具6从转子芯1侧朝处于该状态的转子总成A向下移动时，保持模具5的上表面和取向模具6的下表面相互靠近，同时保持模具5的导销53嵌合到取向模具6的各个导孔64中。在该操作期间，倾斜凸起部62装配到滑芯52的各个装配孔5211～5241中，并且在倾斜凸起部62向下移动时，滑芯52向保持模具5的中心移动。这使得滑芯52的支撑部5212～5242位于内转子10与负载体30之间，且支撑部5212～5242包围在内转子10与负载体30之间的转轴20的外周，并从下侧支撑内转子10的端板42。由此，也保持了经由转轴20连接到内转子10的负载体30。

保持模具5和取向模具6的这种协作确保保持模具5保持转子总成A，且转子芯1被收容在取向磁场体63的收容部632中。由于取向磁场体63使用永磁体633a和633b(统称为“永磁体633”)作为取向磁场源，所以实现了如下状态：在转子芯1被收容在收容部632中的阶段，一定的取向磁场被施加到各狭槽12。

注射模具7也以与取向模具6协作的方式向下移动，且注射模具7的下表面与取向模具6的上表面相互紧密接触。该操作造成各个针状浇口723的端部与端板的相应填充孔411连接的状态。在此状态下，将由各向异性稀土磁体粒子和粘合剂树脂构成的可流动混合物通过压力从通用竖式注射成型机械进料至浇道721，然后经由各个流道722和针状浇口723从各个填充孔411填充到狭槽12中。在该操作期间，转子芯1的各个狭槽12的下端侧开口被端板42完全封闭，端板42由滑芯52的支撑部5212～5242的上端侧支撑，并由此可移动地支撑模具夹紧力。

在可流动混合物的填充完成之后，可流动混合物进料的压力进料停止，并将该状态维持几秒到几十秒。这使得可流动混合物凝固成各向异性稀土粘结磁体b。各各向异性稀土粘结磁体b是通过在对其施加强取向磁场的状态下进行注射成型而得到的永磁体，由此即使在未磁化的条件下也已经展示强磁力。

当取向模具6和注射模具7从保持模具5向上移动以打开模具时，获得具有被磁化而作为磁极的各向异性稀土粘结磁体b的转子总成A。IPM发动机能够通过将这种转子总成A整合到定子来获得。使用装配在通用竖式注射成型机械中的驱动装置(模具夹紧装置)，如液压致动器，实施取向模具6和注射模具7的移动。

附图标记列表：

1：转子芯

12：狭槽

10：内转子

5：保持模具

6：取向模具

7：注射模具

A：转子总成(芯组件)

b：各向异性稀土粘结磁体