粘结磁铁的注射成型装置以及粘结磁铁的注射成型方法与流程

本发明涉及粘结磁铁的注射成型装置以及粘结磁铁的注射成型方法。

背景技术

以往，作为旋转电机的转子，公知有将永久磁铁以嵌入转子铁芯的方式进行固定的所谓嵌入磁铁式的转子。在这样的嵌入磁铁式转子的永久磁铁中，从其形状自由度的高低等的观点来看，存在使用粘结磁铁的情况。粘结磁铁例如如日本特开2016－93091号公报所记载的那样，通过向形成于转子铁芯的磁铁插入孔射出在熔融了的树脂材料混合粉末的磁性材料后的粘结磁铁材料而被成型。

具体而言，日本特开2016－93091号公报的注射成型装置具备下模、中间模以及上模。下模支承转子铁芯。中间模具有磁化机构。上模连接于粘结磁铁材料的供给源。磁化机构形成为能够在其内周收容转子的圆环状。通过磁化机构从外周侧对转子铁芯赋予磁通，从而使射出至该转子铁芯的磁铁插入孔的粘结磁铁材料磁化。在上模的、与转子铁芯的外周部分对置的位置，即接近磁化机构的内周面的位置配置有射出从供给源被供给的熔融状态的粘结磁铁材料的浇口。由此，粘结磁铁材料在接近磁化机构的内周面的磁场较强的范围内被射出，而接受较强的磁通地被磁化。因此，能够提高成型的粘结磁铁的取向率以及磁化率。

然而，近年来，马达的输出扭矩提高的要求逐渐强烈，与此相伴，粘结磁铁的磁化率提高的要求也逐渐强烈。因此，要求能够以更高的水准实现粘结磁铁的磁化的新的技术的研究。粘结磁铁的磁化率提高的要求不限定于转子所使用的情况，即便在其他的用途中也相同地强烈。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种能够提高粘结磁铁的磁化率的粘结磁铁的注射成型装置以及粘结磁铁的注射成型方法。

本发明的一方式的粘结磁铁的注射成型装置的结构上的特征在于，具备形成有将熔融状态的粘结磁铁材料向对象物的空洞部射出的浇口的注射模具，在上述注射模具设置有向上述浇口内赋予磁通的磁通赋予部。

附图说明

图1是转子的俯视图。

图2是转子的剖视图(图1的ii－ii线剖视图)。

图3是表示粘结磁铁的注射成型装置的简要结构的剖视图。

图4是磁化机构的剖视图(图3的iv－iv线剖视图)。

图5是表示从磁化机构赋予转子铁芯的磁通的流动的示意图。

图6是粘结磁铁的注射成型装置中的注射模具附近的放大剖视图。

图7是注射模具的俯视图。

图8是表示从磁化机构赋予注射模具的磁通的流动的示意图(图6的viii－viii剖视图)。

具体实施方式

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。

以下，根据附图对粘结磁铁的注射成型装置以及粘结磁铁的注射成型方法的一个实施方式进行说明。图1以及图2所示的转子1配置为能够在未图示的定子的内周侧旋转。例如，转子1构成成为电动动力转向装置的驱动源的马达(旋转电机)。

转子1具备转子铁芯12与多个粘结磁铁(例如塑料磁铁、橡胶磁铁)13。转子铁芯12被固定为能够与旋转轴11一体旋转。多个粘结磁铁以嵌入转子铁芯12的方式被固定。换句话说，本实施方式的转子1构成为所谓嵌入磁铁式的转子。

详细而言，转子铁芯12通过将电磁钢板层叠多张而构成，并形成为圆柱状。在转子铁芯12的中央形成有沿轴向贯通的轴孔14。在轴孔14压入有旋转轴11，从而转子铁芯12与旋转轴11能够一体旋转。在转子铁芯12设置有在内部配置粘结磁铁13的作为空洞部的多个(在本实施方式中为10个)磁铁插入孔15。各磁铁插入孔15沿轴向贯通，并且其剖面形成为朝向径向内侧凸出的圆弧状。

各粘结磁铁13形成为其剖面成为仿照磁铁插入孔15的圆弧形的弯曲板状。在各粘结磁铁13的轴向一端面形成有在通过后述的注射成型装置21射出熔融状态的粘结磁铁材料后，使浇口77断开后的剪切痕迹亦即浇口痕16。在本实施方式中，浇口痕16在转子铁芯12的轴向一端面，位于在邻接的磁铁插入孔15之间设置的轮辐部17，并跨过邻接的两个粘结磁铁13的径向外侧端部。各粘结磁铁13以在转子1的外周呈现的极性沿着周向交替相反的方式沿着板厚方向被磁化(着磁)。

接下来，以粘结磁铁13的注射成型以及磁化为中心对转子的制造进行说明。

如图3所示，粘结磁铁13的注射成型装置21具备下模22、中间模24以及上模26。下模22支承转子铁芯12。中间模24具有圆环状的磁化机构23。上模26连接于向熔融了的树脂材料混合粉末的磁性材料后的粘结磁铁材料的供给源25。下模22以及中间模24构成为能够相对于上模26一体地移动的可动模。

下模22为组合具有厚度的多个金属板而成的块状的构造体。在下模22的上表面中央设置有圆柱状的台座部31，并且在台座部31设置有从其上表面中央突出的定位棒32。台座部31的外径设定为与转子铁芯12的外径大致相等。定位棒32的剖面形状形成为与转子铁芯12的轴孔14的剖面形状大致相同。转子铁芯12在粘结磁铁13的注射成型时，供定位棒32插入轴孔14。由此，以转子铁芯12的外周面与台座部31的外周面共面的方式载置于台座部31。

如图3以及图4所示，本实施方式的磁化机构23通过使多个(在本实施方式中为10个)轭部41与多对(在本实施方式中为10对)永久磁铁42沿周向交替地排列，而形成为圆环状。

详细而言，各轭部41由铁等强磁性材料构成，并形成为剖面细长的大致梯形的柱状。各轭部41的沿着轴向(在图3中，为上下方向)的长度被设定为长于转子铁芯12的轴向长度。各轭部41形成与成为其剖面的梯形的下边相当的磁路面41a和转子铁芯12的外周面的曲率半径大致相等的圆弧状的弯曲面。各轭部41以磁路面41a位于径向内侧并且与转子铁芯12的外周面接触或者隔开极微小的间隙对置的方式等角度间隔地排列为圆环状。

各永久磁铁42形成为与邻接的轭部41之间的间隙对应的剖面扇形的柱状，通过将在周向中央平分永久磁铁42所呈的扇形的形状的磁铁片组合而成。各永久磁铁42的沿着轴向的长度被设定为长于转子铁芯12的轴向长度。各永久磁铁42的内周面形成为平面状或者具有比轭部41的磁路面41a稍大的曲率半径的曲面状，并位于比磁路面41a更靠径向外侧。各永久磁铁42的外周面具有与轭部41的位于径向外侧的侧面大致相同的曲率半径，并形成与各轭部41一体且平滑的圆筒面。各永久磁铁42相对于与转子铁芯12的接触面大致正交，并且以从周向两侧以相同的极性夹持各轭部41的方式沿周向交替地被磁化。

因此，如图5所示，各永久磁铁42的磁通形成从轭部41的磁路面41a通过转子铁芯12(邻接的磁铁插入孔15)，返回与该轭部41邻接配置的轭部41的磁路面41a的磁路。

如图3所示，中间模24具备一对保持板51与配置于保持板51之间的连结部件52。在各保持板51的中央形成有贯通孔53，并且与贯通孔53在同心圆上形成有圆孔状的收容凹部54。各贯通孔53的内径设定为与下模22的台座部31的外径大致相等，并且各贯通孔53的轴向长度设定为短于下模22的台座部31的轴向长度。收容凹部54的外径设定为与磁化机构23的外径大致相等。连结部件52形成为其内径与收容凹部54的外径大致相等的圆环状。在使各保持板51的收容凹部54彼此对置，向收容凹部54插入磁化机构23的端部，并且夹持连结部件52的状态下，利用未图示的螺栓等在连结部件52连结各保持板51，从而保持磁化机构23。

中间模24以经由一方的保持板51的贯通孔53向磁化机构23的内周插入台座部31的前端部分的方式组装于下模22。对于磁化机构23而言，在如上将中间模24组装于下模22的状态下，轴向的下模22侧(在图3中，为下侧)的端部与台座部31在径向对置，并且轴向中央部与转子铁芯12的整体在径向对置，轴向的上模26侧(在图3中，为上侧)的端部与后述的注射模具63的突出部72在径向对置。

如图3以及图6所示，上模26具备第一上模61以及第二上模62与注射模具(灌咀)63。注射模具63组装于第一上模61并射出粘结磁铁材料。第一上模61以及注射模具63构成为能够相对于第二上模62一体地移动。

第一上模61形成为具有厚度的板状，并组装于中间模24。在第一上模61形成有沿板厚方向贯通，并供注射模具63嵌合的嵌合孔64。嵌合孔64形成为中间模24侧(在图3中，为下侧)的内径变小的带阶的圆孔状。本实施方式的嵌合孔64的第二上模62侧(在图3中，为上侧)的剖面形状形成以使圆的一部分成为相互平行的方式切开的形状。第二上模62形成为具有厚度的板状。第二上模62连接于供给源25。在第二上模62形成有向嵌合孔64内突出的圆柱状的流路形成凸部65，并且形成有向流路形成凸部65的端面中央开口，且成为熔融状态的粘结磁铁材料的流路的供给路66。供给路66呈直线状延伸，并且形成为内径伴随着接近流路形成凸部65的端面而增大的锥状。

如图6以及图7所示，注射模具63由不锈钢等非磁性材料构成。

注射模具63具备圆柱状的嵌合部71、圆柱状的突出部72、作为磁通赋予部的多个(在本实施方式中为10个)磁通赋予部件73。突出部72与嵌合部71在同一轴上配置。

在嵌合部71具有向径向外侧突出的凸缘部71a，嵌合部71的外周面形成仿照嵌合孔64的内周面的带阶形状。注射模具63在其嵌合部71从第二上模62侧(在图3中，为上侧)嵌合于嵌合孔64，且突出部72向中间模24侧(在图3中，为下侧)突出的状态下组装于第一上模61以及第二上模62。在嵌合部71形成有供流路形成凸部65嵌合的流路形成孔74。在流路形成孔74的底面的中央形成有圆孔状的流路凹部75，并且形成有从流路凹部75沿着径向延伸的多个(在本实施方式中，为10条)流路槽76。各流路槽76沿周向等角度间隔地形成。在各流路槽76的突出部72的外周附近的位置形成有沿轴向延伸并向突出部72的端面开口的浇口77。各浇口77呈直线状延伸，并且形成为内径伴随着接近突出部72的端面而变小的锥状。由此，在流路形成凸部65与流路形成孔74嵌合的状态下，形成从供给路66经由流路凹部75以及流路槽76与各浇口77连通的粘结磁铁材料的流路。

突出部72的外径设定为与转子铁芯12的外径，即保持板51的贯通孔53的内径大致相等。突出部72的沿着轴向的长度(从第一上模61突出的突出量)设定为长于保持板51的贯通孔53的轴向长度，并与转子铁芯12的轴向端面连接。由此，突出部72的前端部分在将上模26组装于中间模24的状态下插入磁化机构23内，突出部72的外周面与转子铁芯12的外周面成为共面，并且与各轭部41的磁路面41a接触或者隔开极微小的间隙沿径向对置。在突出部72的外周面的前端部分的浇口77之间形成有向径向开口的多个(在本实施方式中，为10个)固定孔78。各固定孔78形成为沿着径向的深度略深于从突出部72的外周面至浇口77的径向距离的扇形状。

如图8所示，各磁通赋予部件73由铁等强磁性材料构成，并形成为仿照固定孔78的孔形状的扇形状。各磁通赋予部件73通过压入、焊接等固定于固定孔78内。由此，各磁通赋予部件73以从周向两侧夹持各浇口77的方式埋设于突出部72。各磁通赋予部件73的向突出部72的外周露出的侧面73a与轭部41的磁路面41a在径向对置。

因此，各永久磁铁42的磁通形成从轭部41的磁路面41a进入注射模具63的磁通赋予部件73，经由浇口77通过与该磁通赋予部件73邻接的磁通赋予部件73，返回与该轭部41邻接的轭部的磁路面41a的磁路。

接下来，以基于注射成型装置21的粘结磁铁13的注射成型以及磁化为中心对转子的制造方法进行说明。将在其他的工序中制造出的转子铁芯12插入磁化机构23内，向轴孔14插入定位棒32，由此在台座部31上载置转子铁芯12。接着，如图3所示，使下模22以及中间模24移动并组装于上模26。由此，注射模具63的突出部72被插入磁化机构23内，磁通赋予部件73与轭部41在径向对置。在该状态下，如上述那样从磁通赋予部件73向浇口77内赋予磁通(参照图8)。

从供给源25供给粘结磁铁材料，并将粘结磁铁材料从浇口77向转子铁芯12的磁铁插入孔15内射出。在通过浇口77内时，粘结磁铁材料凭借通过该浇口77内的磁通而被取向/磁化。之后，粘结磁铁材料向磁铁插入孔15内被射出，在磁铁插入孔15内移动时，也被在磁化机构23生成并通过该磁铁插入孔15的磁通取向/磁化，并且逐渐固化。然后，成型成磁铁插入孔15的形状而形成粘结磁铁13(参照图5)。

在粘结磁铁13的成型后，使下模22以及中间模24从上模26分离并取出转子铁芯12，在该转子铁芯12组装旋转轴11等，从而能够制造转子1。在本实施方式中，在取出转子铁芯12时，使第一上模61与第二上模62分离，而一并除去残留于流路内并固化的粘结磁铁。

如上所述，根据本实施方式，能够起到以下的作用效果。

(1)在注射模具63设置向浇口77内赋予磁通的磁通赋予部件73，在对粘结磁铁13进行注射成型时，向浇口77内赋予磁通，并且将熔融状态的粘结磁铁材料向转子铁芯12的磁铁插入孔15射出。存在于射出至磁铁插入孔15前的浇口77内的粘结磁铁材料由于温度较高且流动性也较高，因此能够通过向浇口内赋予磁通而高效地将粘结磁铁磁化。由此，能够在转子铁芯12成型取向率以及磁化率较高的粘结磁铁13，因此能够实现马达的输出扭矩提高。

(2)在注射成型装置21设置能够收容转子铁芯12的磁化机构23，通过磁化机构23向转子铁芯12赋予磁通。因此，能够将射出至转子铁芯12的磁铁插入孔15后的粘结磁铁材料取向/磁化。

(3)磁通赋予部件73由强磁性材料构成，并以其侧面73a成为磁化机构23的磁通的磁路的方式与轭部41的磁路面41a对置。由此，将磁化机构23的磁通向浇口77内赋予。

此处，注射模具63在粘结磁铁材料的射出时因该粘结磁铁材料的热的影响而容易成为高温。因此，例如在通过永久磁铁向浇口77内赋予磁通的情况下，磁通赋予部件73的温度在射出时与注射模具63的温度一同增高，从而赋予浇口77内的磁通减少。另一方面，磁化机构23不与熔融状态的粘结磁铁材料直接接触，从而与注射模具63相比温度在粘结磁铁材料的射出时难以增高。因此，将在磁化机构23生成的磁通经由磁通赋予部件73向浇口77内赋予，从而例如与使用永久磁铁的情况相比，能够抑制向浇口77内赋予的磁通在射出时减少。

(4)在注射模具63设置供浇口77向端面开口的圆柱状的突出部72，并以侧面73a在突出部72的外周面露出的方式埋设了磁通赋予部件73。将磁化机构23形成为能够在内周侧收容转子铁芯12以及突出部72的前端部分的圆环状，并与侧面73a在径向对置。因此，能够抑制注射成型装置21的大型化，并且能够使磁通赋予部件73与轭部41对置。

(5)以浇口77向突出部72的端面的外周附近的位置开口的方式形成了注射模具63。因此，将粘结磁铁材料向接近磁化机构23的内周面的磁场较强的范围射出，接受较强的磁通并被磁化。由此，能够进一步提高所成型的粘结磁铁13的取向率以及磁化率。

(6)在转子1的一端面以横跨多个粘结磁铁13配置浇口痕16的方式注射成型了粘结磁铁13。因此，从一个浇口77向多个磁铁插入孔15射出粘结磁铁材料。由此，例如也可以不与邻接的浇口77的间隔对应地将邻接的磁铁插入孔15彼此分离来设置，从而能够提高转子1的设计自由度。

上述实施方式也能够以将其适当地变更了的以下的方式来实施。

在上述实施方式中，在上模26设置加热器，从而能够不用除去每当在一个转子铁芯12注射成型粘结磁铁13时残留于流路内的粘结磁铁。

在上述实施方式中，各磁通赋予部件73以从周向两侧夹持各浇口77的方式埋设于突出部72，但不限定于此，例如也可以从径向两侧夹持各浇口77的方式埋设于突出部72。若能够从磁通赋予部件73向浇口77内赋予磁通，则磁通赋予部件73的注射模具63内的配置能够适当地变更。也可以将磁通赋予部件73以及固定孔78例如形成为三角形状等，它们的个数以及形状也能够适当地变更。相同地，浇口77的个数、配置等也能够适当地变更。

在上述实施方式中，磁通赋予部件73的侧面73a与轭部41的磁路面41a在径向对置，但不限定于此。例如也可以以磁通赋予部件73向突出部72的端面露出，并且突出部72大于磁化机构23的内径的方式构成注射模具63，并使磁通赋予部件73在轴向与轭部41对置。

在上述实施方式中，将由强磁性材料构成的磁通赋予部件73构成为磁通赋予部，但不限定于此，例如也可以将永久磁铁42构成为磁通赋予部。在该情况下，磁通赋予部也可以不以成为磁化机构23的磁通的磁路的方式与磁化机构23的一部分对置。

另外，也可以将电磁线圈构成为磁通赋予部，将该电磁线圈设置于注射模具63。在该情况下，在粘结磁铁13的注射成型时，向电磁线圈供电，而向浇口77内赋予磁通，并且将熔融状态的粘结磁铁材料射出至磁铁插入孔。

在上述实施方式中，将多个轭部41以及永久磁铁42呈环状排列而构成磁化机构23，但不限定于此，例如也可以代替永久磁铁42而使用电磁线圈，其结构能够适当地变更。

在上述实施方式中，也可以不在注射成型装置21设置磁化机构23，而仅通过向浇口77内赋予的磁通将粘结磁铁13磁化。

在上述实施方式中，磁铁插入孔15的剖面形成朝向径向内侧凸出的圆弧状，但不限定于此，例如也可以为与径向正交的直线状、“ハ”字状等，其形状能够适当地变更。

在上述实施方式中，磁铁插入孔15只要向轴向的至少一侧开口即可。

在上述实施方式中，以浇口痕16横跨多个粘结磁铁13(磁铁插入孔15)的方式设计了注射模具63以及转子铁芯12，但不限定于此，也可以将浇口痕16设置于单一的粘结磁铁13。

在上述实施方式中，作为对粘结磁铁13进行注射成型的对象物，采用了转子铁芯12，但不限定于此，例如也可以为线性马达的可动件、磁铁传感器等，对粘结磁铁13进行注射成型的对象物能够适当地变更。

接下来，针对根据上述实施方式以及其他例能够掌握的技术思想，与它们的效果一同如下记述。

(一)一种浇口向突出部的端面的外周附近的位置开口的粘结磁铁的注射成型装置。根据上述构成，将粘结磁铁材料向接近磁化机构的内周面的磁场较强的范围射出，接受较强的磁通并被磁化。因此，能够适当地提高所成型的粘结磁铁的取向率以及磁化率。

(二)一种转子，其具备具有向轴向的至少一方开口的多个磁铁插入孔的柱状的转子铁芯以及设置于上述各磁铁插入孔的粘结磁铁，在上述转子铁芯的上述磁铁插入孔的开口侧的端面以横跨多个上述粘结磁铁的方式配置浇口痕。根据上述构成，浇口痕配置为横跨多个粘结磁铁。因此，从一个浇口向多个磁铁插入孔射出粘结磁铁材料。由此，例如也可以不与邻接的浇口的间隔对应地将邻接的磁铁插入孔彼此分离来设置，从而能够提高转子的设计自由度。

根据本发明，能够提高粘结磁铁的磁化率。