專利名稱：樹脂注射成型旋轉部件的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種樹脂注射成型的旋轉部件。
背景技術：
在各種各樣的裝置中布置有多種電機，這些電機各自作為電動旋轉執行機構。在各電機應用于車輛的情況下，利用電機來驅動油泵、水泵、動力轉向裝置、座椅、車門等。構成電機一部分的轉子裝置包括轉子和葉輪，葉輪布置于轉子中位于轉子中心旋轉軸方向的一端。轉子包括軛鐵和磁體，軛鐵形成為在中央具有軸插入孔的圓柱狀，以及， 磁體沿軸插入孔布置在軛鐵中。軸件插在轉子的軸插入孔中。在軸插入孔的內周面處，形成支撐軸件的軸支撐部。JP2007-120373A (下文稱為專利文獻1)披露了一種周知的離心泵，該離心泵包括轉子和軸支撐部，轉子和軸支撐部通過嵌件成型彼此成型為一體。另外， JP2003-056488A(下文稱為專利文獻2、披露了一種周知的軸流泵，該軸流泵包括轉子、軸件、以及支撐軸件的軸支撐部。至少軸支撐部由樹脂材料形成作為滑動件。根據專利文獻1和專利文獻2中所披露的各轉子，軸件插在軸支撐部中，從而，在軸支撐部內周面的基本全部區域與軸件的外周面處于接觸的狀態下，使軸件沿軸件的軸線方向穿過軸支撐部。因此，在軸支撐部的大致整個軸向長度中，由軸支撐部的內周面支撐軸件；從而，使轉子轉動時軸件的振動等減至最小。然而，例如，根據專利文獻1和專利文獻2，在轉子軸支撐部的內周面處形成具有凸部等非均勻形狀的情況下，凸部與軸件相接觸。據此，軸支撐部在軸件軸線方向的一端會無法適當地與軸件相接觸。結果，軸件的中心旋轉軸與軸件插入孔的中心軸線不在一條直線上，所以，劣化了轉子的轉動精度。另外，例如，在通過樹脂注射成型來形成細長透孔作為軸件插入孔的情況下，由于細長透孔各部分的不同冷卻條件等，會使細長透孔局部變形。此外，例如，為了除去變形對細長透孔進行加工，所以，增加了制造轉子的工時。結果，轉子的成本增加。因此，需要一種樹脂注射成型旋轉部件，這種旋轉部件能簡單地使軸件的中心旋轉軸與軸件插入孔的中心軸線成一直線。
發明內容
根據本發明的一個方面，一種樹脂注射成型旋轉部件，其具有插入軸件的插入孔， 該樹脂注射成型旋轉部件與插在插入孔中的軸件整體方式轉動、或者相對于軸件轉動，該樹脂注射成型旋轉部件包括中心旋轉軸；第一軸支撐部和第二軸支撐部，其位于在中心旋轉軸方向的各端部，以與軸件相接觸；以及，中間部，其布置在第一軸支撐部與第二軸支撐部之間。自中心旋轉軸，沿徑向向外方向之一，在外表面與內表面之間限定樹脂注射成型旋轉部件的厚度，樹脂注射成型旋轉部件的厚度構造成，使得中間部在與第一軸支撐部或第二軸支撐部相鄰的位置處的厚度最小。
例如，在利用熱固性樹脂材料通過注射成型來成型旋轉部件的情況下，在硬化過程中，熱固性樹脂材料的體積減小，也就是，熱固性樹脂材料內出現收縮。在第一軸支撐部與第二軸支撐部之間的中間部所出現的樹脂材料收縮量，大于在第一軸支撐部和第二軸支撐部各處所出現的樹脂材料收縮量。硬化過程中熱固性樹脂材料的收縮量取決于熱固性樹脂材料的體積。換而言之，為了增大中間部處熱固性樹脂材料的收縮量，需要將大量的熱固性樹脂材料注入中間部。為了使旋轉部件能適當或精確地與軸件成一條直線從而得到支撐，理想的是，軸件在整個軸向長度上與中間部都不會相接觸。據此，旋轉部件中在中心旋轉軸方向位于中間部中段處的半徑，大于旋轉部件中在中心旋轉軸方向位于中間部中段以外任意位置處的半徑。如上述方式構造的旋轉部件在整個軸向長度上允許中間部收縮。因此，由第一軸支撐部和第二軸支撐部可靠地相對于軸件支撐旋轉部件，并對其進行保持，以使旋轉部件與軸件共軸。由于樹脂材料的硬化特性，可以用樹脂材料來成型中間部，以使中間部具有大內徑。在將樹脂材料注入模具之后，樹脂材料中與模具相接觸的部分首先開始硬化。根據本發明的旋轉部件，注入模具的樹脂材料的外表面首先開始硬化。在硬化過程中，樹脂材料內出現一定量的收縮。據此，與已經硬化的樹脂材料外表面相比，樹脂材料的內表面緩慢硬化。 因此，樹脂材料的內表面受到樹脂材料外表面的約束，從而，使樹脂材料的內表面自中心旋轉軸徑向向外凹進。結果，旋轉部件構造成，與第一軸支撐部的內徑和第二軸支撐部的內徑相比，中間部具有大內徑。如上所述，對樹脂材料在模具預定區域中的注射量進行調整，從而，限制樹脂材料收縮的產生。結果，使旋轉部件的中心旋轉軸與軸件的中心軸線成一直線。另外，可以得到由第一軸支撐部和第二軸支撐部可靠支撐的旋轉部件。根據本發明的另一方面，中間部包括非接觸部，在軸件插在插入孔中的狀態下，非接觸部與軸件不相接觸。根據本發明的又一方面，中間部中厚度最大的部分布置在中間部中除中心旋轉軸方向端部以外的任意位置。因此，中間部成型為，使其具有的最大厚度限定于大致中段處；從而，可以使樹脂材料主要在旋轉部件中軸件軸向的大致中段附近收縮。據此，例如，在將軸件插在旋轉部件中以貫穿其中的狀態下，可靠地避免旋轉部件在第一軸支撐部與第二軸支撐部之間與軸件相接觸。因此，可以提高旋轉部件的轉動精度。根據本發明的又一方面，樹脂注射成型旋轉部件進一步包括轉子部，其用于電機；葉輪部，其與轉子部整體方式轉動；以及，軸部，其連接轉子部與葉輪部。其中，至少軸部構造成包括中間部。如上所述，根據本發明的旋轉部件，大量的樹脂材料需要注入模具的中間部成型部分，或者注入中間部的中段。軸部使葉輪部與包括磁體等的轉子部相連接。此外，可以根據需要形成軸部的外形；所以，軸部的外形能容易地成型為紡錘形等，因而，可以調整樹脂材料的收縮量。另外，軸部構造成包括中間部，該中間部與旋轉部件在軸向的中間部相對應。此外，在旋轉部件的中間部處可以產生樹脂材料的大幅收縮。結果，可以提高旋轉部件的轉動精度。
根據下文結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述特點以及其它的特點和特征將更為明了，其中圖1是根據本發明實施例的旋轉部件的示意性軸測圖；圖2是根據本發明實施例的旋轉部件的剖視圖；以及圖3是圖示根據本發明實施例的旋轉部件的制造過程的示意圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，說明本發明的實施例。根據本發明實施例的樹脂注射成型旋轉部件(旋轉部件)包括插入軸件的軸件插入孔。樹脂注射成型旋轉部件下文稱為旋轉部件。 旋轉部件與插進旋轉軸件插入孔的軸件整體方式轉動、或相對于該軸件轉動。在本實施例中，以舉例的方式，對車輛水泵中所使用的內轉子式電機的轉子裝置進行說明。轉子裝置作為隨軸件Y整體轉動的旋轉部件X。水泵的葉輪(本實施例中作為葉輪部20)與轉子裝置形成為一體。如圖1和圖2所示，根據本實施例的旋轉部件X包括轉子部10 ；葉輪部20，其與轉子部10整體方式轉動；軸部30 ；以及，軸件插入孔40，其作為插入孔。轉子部10包括軛鐵11和諸如永磁體的磁體12。由軸部30使轉子部10與葉輪部20互相連接。特別地，轉子部10、葉輪部20、以及軸部30利用樹脂材料一體成型。例如，將玻璃纖維(GF)與聚苯硫醚(PPQ相混合的材料應用于樹脂材料。聚苯硫醚(PPQ是具有高耐熱性及高剛度的阻燃樹脂。在PPS和GF的混合樹脂材料中，GF可以占到大約15%至40% ；然而，PPS和GF的混合樹脂材料可以采用不同的混合比。可以改變硬化過程中混合樹脂材料的混合比；從而， 混合樹脂材料的收縮量會不同(混合樹脂材料下文稱為樹脂材料)。環形板中形成有透孔，諸如中央透孔11a、磁體插入孔lib等，將環形板層疊起來而形成圓柱，以及，在中央透孔Ila徑向內側的位置處，形成在軸件Y軸向延伸的軸件插入孔40 ；從而，構成軛鐵11。平板形狀的磁體12分別插在磁體插入孔lib中。在軸件Y的軸向上將外徑小于轉子部10外徑的軸部30置于轉子部10與葉輪部 20之間，在此的狀態下，葉輪部20布置于轉子部10在軸件Y軸向的一端。葉輪部20隨轉子部10整體方式轉動，以及，葉輪部20包括作用于水泵中水的葉片21。在葉輪部20處布置壓力平衡孔22等。將樹脂材料注入模具M,從而，在中央透孔Ila徑向內側的位置處形成軸件插入孔 40。軸件插入孔40形成在旋轉部件X的中心旋轉軸Z上，以從轉子部10通過軸部30延伸至葉輪部20。軸件Y插在軸件插入孔40中。分別地，在軸件Y軸向中，在旋轉部件X的兩端部(各端部)(插入孔40的各端)處，形成第一軸支撐部41a和第二軸支撐部41b。在軸件Y插在軸件插入孔40中的狀態下，軸件Y只與第一軸支撐部41a和第二軸支撐部41b相接觸。也就是，在軸件Y插在軸件插入孔40中的上述狀態下，軸件Y與軸部30的內表面不相接觸，軸部30的內表面形成為中間部41c，中間部41c包括在旋轉部件X中，并且在軸件 Y的軸向上布置在第一軸支撐部41a與第二軸支撐部41b之間。在本實施例中，在軸件插入孔40中被轉子部10從軸件插入孔40徑向外側圍住的部分處，形成第一軸支撐部41a。在軸件插入孔40中被葉輪部20從軸件插入孔40徑向外側圍住的部分處，形成第二軸支撐部41b。在軸件Y軸向上，在第一軸支撐部41a與第二軸支撐部41b之間形成中間部41c。根據本實施例，自中心旋轉軸Z，沿徑向向外方向之一，在外表面與內表面之間限定旋轉部件X的壁厚。特別地，旋轉部件X的壁厚構造成，使得中間部41c包括位于第一軸支撐部41a與中間部41c之間交界部中的第一壁厚tl、位于第二軸支撐部41b與中間部41c 之間交界部中的第二壁厚t2、以及第三壁厚t3。第三壁厚t3限定在中間部41c中位于軸件Y軸向端部以外的任意部分處，以使第三厚度t3等于或大于第一壁厚tl和第二壁厚t2 中較小的一個。根據本實施例，第一壁厚tl和第二壁厚t2設計成使其彼此基本相等，但也可以彼此不等。根據本實施例，支撐軸件Y的第一軸支撐部41a和第二軸支撐部41b形成于旋轉部件X中位于軸件Y軸向的端部處，以使旋轉部件X的中心旋轉軸ζ與軸件插入孔40的中心軸線成一直線。另外，為了使樹脂材料在中間部41c處可靠地收縮，中間部41c的軸向中段形成為具有紡錘形狀，以及，中間部41c中段的壁厚設計成大于中間部41c軸向端部的壁厚。也就是，旋轉部件X在中心旋轉軸Z方向中位于中間部41c中段處的半徑，大于旋轉部件X在中心旋轉軸(Z)方向中位于中間部41c中段以外任意位置處的半徑。如圖3所示，樹脂材料中與注射成型旋轉部件X所用的多個注射模具Ml、M2、M3和 M4相接觸的部分傾向于首先開始硬化(注射模具M1、M2、M3和M4包括在模具M中)。與型芯M3a(構成注射模具M3的一部分)相接觸的軸件插入孔40相鄰部分相比，由樹脂材料成型的旋轉部件X的外表面傾向于更快地冷卻。也就是，旋轉部件X外表面的固化速度高于軸件插入孔40相鄰部分的固化速度。特別地，由注入模具M的樹脂材料成型的軸部30的外表面首先開始硬化。然后，在成型的軸部30中位置和軸件插入孔40相鄰的部分處，確保形成作為非接觸部的收縮部42，以及，與樹脂材料成型的軸部30的外表面相比，收縮部42 緩慢硬化。換而言之，在軸件插入孔40處形成收縮部42，使其朝軸件插入孔40的徑向外側方向凹進。因此，收縮部42形成為朝軸件插入孔40的徑向外側方向凹進；從而，可靠地避免在軸件插入孔40的內表面處形成凸部。據此，借助于旋轉部件X中位于軸件Y軸向各端部處的第一軸支撐部41a和第二軸支撐部41b，可以可靠地以與軸件插入孔40中心軸線同軸的方式支撐軸件Y。因此，軸件Y的中心旋轉軸Z和軸件插入孔40的中心軸線彼此可靠地成一直線，從而，使旋轉部件X轉動時軸件Y的振動等最小化。特別地，與注射在第一軸支撐部41a和中間部41c之間交界部中的樹脂材料量相比，以及，與注射在第二軸支撐部41b與中間部41c之間交界部中的樹脂材料量相比，大量樹脂材料注射在中間部41c中。中間部41c的注射量大，所以，減緩了中間部41c的樹脂材料的冷卻速度。結果，相比于上述交界部(此處的樹脂材料注射量小于中間部41c中的樹脂材料注射量)，位于中間部41c處的樹脂材料的收縮量增大。與注射在中間部41c各端處的第一軸支撐部41a和第二軸支撐部41b中的樹脂材料量相比，注射在中間部41c中的樹脂材料量越多，樹脂材料硬化之后位于中間部41c處的樹脂材料的收縮量增加更多。結果，可靠地防止軸件Y與中間部41c相接觸。根據本實施例，中間部41c布置于軸件插入孔40處，以使中間部41c與軸部30的形成位置相對應。如上所述，根據本實施例，大量樹脂材料需要注入模具M的中間部41c成型區域中；然而，軸部30的形狀可以根據需要進行設計。結果，樹脂材料的注射方式可以任意設定。<制造旋轉部件的方法>根據本實施例的樹脂注射成型旋轉部件X由例如模具M制造，模具M包括多個注射模具M1、M2、M3和M4，如圖3所示。模具M分成注射模具M1、M2、M3和M4。通過使注射模具M1、M2、M3和M4互相夾緊形成型腔，型腔的形狀形成為，使得位于第一軸支撐部41a與第二軸支撐部41b之間的中間部41c具有這樣的壁厚，其中，關于和第一軸支撐部41a相鄰的第一壁厚tl、以及和第二軸支撐部41b相鄰的第二壁厚t2，二者之中的任意一個壁厚為最小。可選擇地，根據本實施例的旋轉部件X，模具M構造成，使得第一壁厚tl和第二壁厚t2彼此可以基本相等。如上所述，模具M在圖3中的豎直方向和水平方向分成注射模具M1、M2、M3和M4。 在用于成型軸件插入孔40的型芯M3a置于注射模具M2與注射模具M3之間、以使型芯M3a 在圖3中的豎直方向朝注射模具Ml延伸的狀態下，將熔融的樹脂材料R(作為上述樹脂材料)從形成于模具M3的澆道G注入型腔中。結果，由熔融樹脂材料R成型旋轉部件X，其中，轉子部10、葉輪部20、以及軸部30彼此形成為一體(樹脂注射過程)。如上所述，軛鐵11由具有透孔的環形板形成。沿軸件Y軸向在軛鐵11的外周側中形成銷孔11c，以支撐軛鐵11的外周側(參見圖1)。嵌置于模具M中的軛鐵11由沿軸向插在各銷孔Ilc中的銷件bl進行支撐。此時，注射模具Ml與受壓部50(圖3中受壓部 50位于軛鐵11和磁體12的下側，以壓抵軛鐵11和磁體1 接觸，從而，支撐軛鐵11和磁體12。如圖3所示，受壓部50包括第一受壓部51、第二受壓部52和第三受壓部53。第一受壓部51由布置于注射模具Ml處的第一支撐部dl支撐。第一支撐部dl支撐插在磁體插入孔1 Ib中的磁體12 ；從而，當由熔融樹脂材料R注射成型旋轉部件X時，磁體12可以精確定位。第二受壓部52由銷件1^2支撐，銷件1^2插在注射模具Ml中所形成的各銷件透孔PH中。第三受壓部53具環狀并大致沿軛鐵11的外周側布置，第三受壓部53 與圖3中豎直方向的環狀支撐部d2相接觸，同時，由注射模具Ml的環狀支撐部d2支撐。使注射在模具M中的熔融樹脂材料R的外表面冷卻以優先硬化，以便在軸件插入孔40處形成收縮部42，如本實施例中所述(樹脂硬化過程)。例如，通過在熔融樹脂材料 R充填模具M的狀態下吹送預定溫度的空氣，以及通過其他方法，執行這種樹脂硬化過程。因此，例如，注入模具M用于成型軸部30的熔融樹脂材料R的外表面首先開始硬化。然后，在成型的軸部30中位置和軸件插入孔40相鄰的部分處可靠地形成收縮部42，以及，與成型軸部30的外表面相比，收縮部42緩慢硬化。借助于銷件bl、銷件1^2、支撐部dl、以及環形支撐部d2抵抗熔融樹脂材料R的壓力，使軛鐵11和磁體12維持于預定位置。據此，即使在熔融樹脂材料R硬化之后，也能使軛鐵11和磁體12不偏離預定位置。結果，旋轉部件X可以精確地成型，使得轉子部10、葉輪部20、和軸部30彼此一體成型。分別地，支撐各第二受壓部52的各銷件1^2作為擠出銷件(擠出部件)，其既可以從模具M伸出，也可以縮進模具M。在用熔融樹脂材料R成型旋轉部件X的狀態下，使銷件 b2處于各自縮進位置以支撐軛鐵11。在旋轉部件X成型之后，在模具M中使銷件1^2朝葉輪部20突出或伸出；從而，將樹脂注射成型旋轉部件X從模具M頂出(旋轉部件推出過程)。
根據本發明實施例的樹脂注射成型旋轉部件X可以適用于內轉子式電機等的轉
子裝置。
權利要求
1. 一種樹脂注射成型旋轉部件(X)，其包括用于插入軸件(Y)的插入孔(40)，所述樹脂注射成型旋轉部件(X)與插在所述插入孔GO)中的所述軸件(Y)整體方式轉動，或者相對于所述軸件(Y)轉動，所述樹脂注射成型旋轉部件(X)包括 中心旋轉軸(Z)；第一軸支撐部(41a)和第二軸支撐部Glb)，其位于在所述中心旋轉軸(Z)方向的各端部，以與所述軸件⑴相接觸；以及中間部Glc)，其布置在所述第一軸支撐部(41a)與所述第二軸支撐部(41b)之間， 自所述中心旋轉軸(Z)，沿徑向向外方向之一，在外表面與內表面之間限定所述樹脂注射成型旋轉部件(X)的厚度，所述樹脂注射成型旋轉部件(X)的厚度構造成，使得所述中間部(41c)在與所述第一軸支撐部(41a)或所述第二軸支撐部(41b)相鄰的位置處的厚度最
2.根據權利要求1所述的樹脂注射成型旋轉部件(X)，其中，所述中間部(41c)包括非接觸部(42)，在所述軸件(Y)插在所述插入孔GO)中的狀態下，所述非接觸部0 與所述軸件(Y)不相接觸。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的樹脂注射成型旋轉部件(X)，其中，所述中間部 (41c)中厚度最大的部分布置在所述中間部Glc)中除中心旋轉軸(Z)方向端部以外的任意位置處。
4.根據權利要求1至權利要求3中任一項權利要求所述的樹脂注射成型旋轉部件 (X)，進一步包括轉子部(10)，其用于電機；葉輪部(20)，其與所述轉子部(10)整體方式轉動；以及軸部(30)，其連接所述轉子部(10)與所述葉輪部(20)，其中，至少所述軸部(30)構造成包括中間部(41c)。
全文摘要
本發明公開了一種樹脂注射成型旋轉部件(X)，其具有插入軸件(Y)的插入孔(40)，樹脂注射成型旋轉部件(X)與插在插入孔(40)中的軸件(Y)整體方式轉動、或者相對于軸件(Y)轉動，旋轉部件(X)包括中心旋轉軸(Z)；第一軸支撐部(41a)和第二軸支撐部(41b)，其位于中心旋轉軸(Z)方向的各端部，以與軸件(Y)相接觸；以及，中間部(41c)，其布置在第一軸支撐部(41a)與第二軸支撐部(41b)之間。自中心旋轉軸(Z)，沿徑向向外方向之一，在外表面與內表面之間限定樹脂注射成型旋轉部件(X)的厚度，樹脂注射成型旋轉部件(X)的厚度構造成，使得中間部(41c)在與第一軸支撐部(41a)或第二軸支撐部(41b)相鄰的位置處的厚度最小。
文檔編號H02K1/27GK102280957SQ20111013764
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月25日 優先權日2010年5月28日
發明者石黑干久 申請人:愛信精機株式會社