用于制造旋轉電機的芯的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于制造諸如馬達等的旋轉電機的諸如轉子芯等的芯的方法。
【背景技術】
[0002]圖8示出了馬達用的轉子芯的已知結構。在該結構中，轉子芯體31包括沿著轉子芯體31的周緣部配置的收容部32。各收容部32均收納有永磁體33。錨固材料34被注入位于各收容部3 2的壁面與對應的永磁體3 3的外表面之間的間隙中，以將永磁體3 3錨固于收容部32。通常，將為熱固性樹脂的環氧樹脂用作錨固材料34。
[0003]在該現有技術中，通過圖9所示的步驟來制造轉子芯。
[0004]在第一步驟35中，堆疊由金屬板壓出的芯板以形成轉子芯體31。在第二步驟36中，將永磁體33插入且收納在轉子芯體31的各收容部32中。在第三步驟37中，利用加熱爐等將收納有永磁體33的轉子芯體31加熱至大約150°C。由于是將為熱固性樹脂的環氧樹脂用作錨固被收納的永磁體33的錨固材料34，所以在錨固材料34的注射之前，需要對轉子芯體31和永磁體33預熱。
[0005]當已經加熱了轉子芯體31和永磁體33時，在第四步驟38中，熔融錨固材料34并使用成型工具將錨固材料34注入位于各收容部32的壁面與對應的永磁體33的外表面之間的間隙中。使錨固材料34熱固化，以將各永磁體33錨固在對應的收容部32中。在第五步驟39，通過冷卻單元等將已經收納永磁體33并已經將永磁體33錨固在收容部32中的轉子芯冷卻至室溫O
[0006]第一至第五步驟制造了轉子芯。隨后，使轉子芯經歷諸如轉子軸與轉子芯的聯接等的各種步驟。
[0007]日本特開號公報和日本特開號公報公開了將諸如環氧樹脂等的熱固性樹脂用作將磁體固定在收容部中的錨固材料。
[0008]在日本特開號公報中，未使用熱固性樹脂。各收容部均收納有多個永磁體。樹脂發泡片配置在永磁體之間并膨脹，以使永磁體壓靠對應的收容部的壁面。這使永磁體錨固于轉子芯體。
[0009]在日本特開號公報中，未使用熱固性樹脂。作為代替，使由液晶聚合物(LCP(liquid crystal polymer))形成的熱塑性樹脂成型，以將永磁體銷固于磁體嵌入部。
[0010]常規的現有技術以及上述日本特開號公報和日本特開號公報將熱固性樹脂用作錨固材料。熱固性樹脂被注入加熱至150攝氏度的轉子芯體的收容部。因而，使用了大量的能量來對轉子芯體加熱，并且用于加熱和冷卻的時間會使周期延長。此外，熱固性樹脂的熱固化為化學反應。因而需要耗費時間以便完成固化。因此，將熱固性樹脂用作錨固材料會降低轉子芯的制造效率。
[0011]永磁體33的特性在于，當溫度降低時，各永磁體33均沿著與易磁化方向軸線正交的軸線膨脹，而當溫度升高時，各永磁體33均沿著與易磁化方向軸線正交的軸線收縮。因而，當對轉子芯體31加熱時，轉子芯體31會在永磁體33收縮的同時膨脹。這會使位于各收容部32的壁面與對應的永磁體33之間的間隙膨脹。熱固性樹脂被注入該膨脹的間隙中。當在將熱固性樹脂注入間隙之后冷卻轉子芯體31時，轉子芯體31收縮，而永磁體33如圖8中的箭頭所示地膨脹。因而，固化了的熱固性樹脂使轉子芯體31變形。特別地，轉子芯體31的薄部311可能會朝向轉子芯體31的外周大幅度地變形。這將使轉子芯體31與位于轉子芯體31外側的定子之間的空隙與預定尺寸不同，并且將會對旋轉電機的性能產生不利影響。
[0012]此外，形成錨固材料的環氧樹脂具有差的延性(ductility)。因而，當環氧樹脂由于轉子芯體31的收縮和永磁體33的膨脹而受到擠壓、并且當環氧樹脂在將轉子芯用作旋轉電機期間接收熱沖擊或物理應力時，在環氧樹脂或錨固材料中可能會形成破裂。為了防止破裂了的錨固材料飛散，需要在轉子芯體旁邊配置蓋。這會增大轉子的尺寸和重量，并且會降低旋轉電機的操作效率。
[0013]為了縮短用于將熱固性樹脂注入間隙中的時間，可以增大成型工具的注射噴嘴的直徑。然而，這會增大使成型了的產品在熱固性樹脂固化之后與噴嘴中的熱固性樹脂分離所需的扭矩。因而，難以在噴嘴處使熱固性樹脂脫離。另外，在噴嘴處使熱固性樹脂固化所需的時間隨著注射噴嘴的直徑的增加而增加。這會延長用于制造轉子芯的周期。這還會增加熱固性樹脂的被處理掉的剔除量，從而增加了材料損失率。
[0014]日本特開號公報未使用熱固性樹脂。因而，不會發生由使用熱固性樹脂引起的問題。然而，在日本特開號公報中，使用發泡樹脂的膨脹壓力來錨固永磁體。因而，永磁體會強烈地壓靠收容部的壁面。發泡樹脂的受發泡影響的膨脹量大于熱固性樹脂的膨脹量。因而，轉子芯體比將熱固性樹脂用作錨固材料時更容易變形。這可能會對旋轉電機的性能產生不利影響。
[0015]日本特開號公報公開了如下內容:代替熱固性樹脂，使用由LCP形成的熱塑性樹脂來錨固永磁體。然而，并未公開與LCP相關的條件。

【發明內容】

[0016]本發明的目的在于提供用于制造旋轉電機的芯的方法，該方法簡化了芯的制造過程，并且減輕了芯的變形。
[0017]為了實現以上目的，本發明提供一種用于制造旋轉電機的芯的方法。所述方法包括將永磁體配置在芯體的收容部中，以及將錨固材料注入位于所述收容部的壁面與所述永磁體的外表面之間的間隙中。將液晶聚合物用作所述錨固材料。在100毫米每秒至300毫米每秒的速度下注射所述液晶聚合物。
[0018]在上述制造方法中，在錨固材料的注射之前，無需將芯體和永磁體加熱至高溫，或者冷卻加熱了的芯體和永磁體。這簡化了芯的制造，并且減少了能量損失。此外，芯體和永磁體中的溫度變化小。因而，芯體和永磁體幾乎不會發生膨脹和收縮。這減小了芯的變形，從而以高的精度獲得芯。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出在制造方法的一個實施方式中制造的轉子芯的平面圖；
[0020]圖2是沿著圖1中的線2-2截取的截面圖；
[0021]圖3是示出制造方法的銷固材料(anchoringmaterial)注射步驟的截面圖；
[0022]圖4是示出成型工具的一部分的截面圖；
[0023]圖5是示出制造方法的平面圖；
[0024]圖6是示出用于圖4的成型工具的致動裝置的示意圖；
[0025]圖7是按順序示出轉子芯制造方法的步驟的方塊圖；
[0026]圖8是示出通過傳統制造方法制造的轉子芯的一部分的平面圖；
[0027]圖9是示出傳統制造方法的步驟的方塊圖；以及
[0028]圖10是示出實施方式的變型例的截面圖。
【具體實施方式】
[0029 ]現在將參照【附圖說明】本發明的一個實施方式。
[0030]轉子芯1的結構
[0031]參照圖1和圖2，轉子芯10包括通過堆疊芯板111而形成的轉子芯體(以下稱作芯體U)。芯體11的中央部包括接收轉子軸(未圖示出)的軸孔12。芯體11的周緣部包括在平面圖中為長形的收容部13。各收容部13均與相鄰的收容部13配成對。各收容部13均收納有板狀的永磁體14 ο永磁體14沿芯板111的堆疊方向延伸。
[0032]錨固材料15被注入位于各收容部13的壁與對應的永磁體14的外表面之間的間隙中。將液晶聚合物(LCP)、更具體地將液晶聚酯用作錨固材料15。液晶聚合物為能夠在室溫下凝固的熱塑性樹脂。液晶聚酯可以為例如屬于熱致液晶的全芳香族聚酯的已知芳香族聚酯。注入位于各收容部13的壁面與對應的永磁體14的外表面之間的間隙中的錨固材料15凝固并將永磁體14錨固在收容部13內。
[0033]成型工具20的結構
[0034]現在將說明用于將用作錨固材料15的液晶聚合物(液晶聚酯)注入芯體11的收容部13中的成型工具20的結構。
[0035]如圖3和圖4所示，成型工具20包括基部21、環狀的外框架22、上框架23和注射裝置30。基部21保持芯體11。外框架22包圍被基部21保持的芯體11。上框架23與芯體11的上表面接合。如圖5所示，外框架22包括多個區段221。為每個區段221均設置致動裝置24。致動裝置24使對應的區段221沿芯體11的徑向移動。
[0036]參照圖6，各致動裝置24均包括液壓缸25和止回閥26。
[0037]如圖3和圖4所示，上框架23包括:通道231，其供處于熔融狀態的錨固材料15流過；加熱器232;以及冷卻部233，其位于加熱器232的下方。通道231包括分別與收容部13對應的下游端。上框架23包括分別配置于通道231的下游端的噴嘴234。噴嘴234均包括與基部21上的芯體11的收容部13中的對應的一個收容部13對準的噴嘴孔235。各噴嘴孔235均具有被設定為0.5mm至2.0mm、優選地被設定為0.5mm至1.0mm的直徑α。
[0038]由液晶聚酯形成的錨固材料15從注射裝置30向通道231傳送。在通道231中由加熱器232維持熱的錨固材料15從噴嘴孔235注入收容部13。冷卻部233阻隔來自加熱器232的熱，使得大部分熱不會傳遞至芯體11。
[0039]用于制造轉子芯10的方法
[0040]現在將說明用于制造轉子芯10的方法。
[0041]參照圖7，通過執行第一至第三步驟來制造轉子芯10。在第一步驟17中，芯板111是由諸如磁鋼板等的磁體壓出的。堆疊芯板111，以形成芯體11。在第二步驟18中，將永磁體14插入芯體11的各收容部13中。在第三步驟19中，使用成型工具20將由液晶聚合物形成的錨固材料15注入位于各收容部13的壁面與對應的永磁體14的外表面之間的間隙中。錨固材料15在室溫下凝固，以將永磁體14錨固在收容部13中。
[0042]更具體地，在第三步驟中，將芯體11配置在成型工具20中、在基部21上并且被外框架22包圍。將成型工具20的溫度維持在40攝氏度至80攝氏度，優選地維持在40攝氏度至50攝氏度。將芯體11和永磁體14維持在與成型工具20相同的溫度。
[0043