CN110165850A - 树脂模制方法、夹具及树脂模制装置 - Google Patents

树脂模制方法、夹具及树脂模制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种树脂模制方法、夹具及树脂模制装置。一种树脂模制方法，对铁芯(102)上卷绕有绕组(103)的定子组装体(100)进行树脂模制，其中，所述方法包括：将圆柱状的主体部(12)的前端部具有前端为尖细形状的导向部(17)的夹具(10)插入由铁芯(102)包围的空间(S1)，使导向部(17)从铁芯(102)的一端侧突出的工序；使夹具(10)的主体部(12)径向热膨胀，使主体部(12)的外周面与铁芯(102)紧密接触，通过夹具(10)填堵由铁芯(102)包围的空间(S1)的工序；在真空状态下将熔融树脂滴落在导向部(17)朝上的夹具(10)，并使熔融树脂沿导向部(17)流下而浸渍定子组装体(100)的工序；以及使浸渍铁芯(102)的树脂固化的工序。

Description

树脂模制方法、夹具及树脂模制装置
技术领域
本发明涉及树脂模制方法、夹具及树脂模制装置，详细而言，涉及对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制的树脂模制方法、用于该方法的实施的夹具及树脂模制装置。
背景技术
通常，电动机等旋转电极由定子和设置在定子内的转子构成。在定子中，绕组卷绕在环状的铁芯上，当电流流过绕组时，产生磁力，定子和转子相互吸引或排斥，从而设置在定子内的转子旋转。
在定子中，为了确保绝缘性或散热性、强度等，对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制。作为用于进行树脂模制的装置，提供例如专利文献1所记载的装置。该装置具备真空槽、在真空槽内旋转的旋转台、由旋转台支撑且树脂模制前的定子组装体插入其中的二重筒、从上方对定子组装体供给模制液的供给器。通过在真空槽内旋转定子组装体，模制液从供给器滴落到旋转中的定子组装体，使得模制液被供给到定子组装体的全周。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-218292号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1所记载的装置中，为了在环状的定子组装体的全周上均匀地供给由熔融树脂构成的模制液，通过使用旋转台使定子组装体旋转，装置变大，装置的结构复杂。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种树脂模制方法、夹具及树脂模制装置，其能够以简单的结构向环状的定子组装体的全周供给熔融树脂。
用于解决问题的技术方案
本发明提供一种树脂模制方法，对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制，其中，所述方法包含：将圆柱状的主体部的前端部具有前端为尖细形状的导向部的夹具插入由所述铁芯包围的空间，使所述导向部从所述铁芯的一端侧突出的工序；使所述夹具的主体部径向热膨胀，使所述主体部的外周面与所述铁芯紧密接触，通过所述夹具填堵由所述铁芯包围的空间的工序；在真空状态下将熔融树脂滴落在所述导向部朝上的所述夹具，使熔融树脂沿所述导向部流下而浸渍所述定子组装体的工序；使浸渍所述定子组装体的树脂固化的工序。
夹具的导向部其圆柱状的前端为尖细形状，当从夹具的导向部的上方位置向导向部的前端滴落熔融树脂时，熔融树脂在导向部的整个外周面上大致均等地扩散并同时流下。由定子组装体的铁芯包围的内侧的空间因夹具的主体部的热膨胀而被填堵，因此熔融树脂到达定子组装体的上端面，树脂从上端面浸渍定子组装体。这样，通过仅将夹具的导向部的前端设置为尖细形状的简单的构造，能够在定子组装体的全周供给熔融树脂。
本发明的上述目的也通过用于对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制的夹具实现。夹具具备圆柱状的主体部，所述主体部以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料，具有相对于由所述铁芯包围的空间可插脱的直径和与由所述铁芯包围的空间嵌合的长度，在所述主体部的前端部一体形成有当所述主体部插入由所述铁芯包围的空间时，从所述空间突出的前端为尖细形状的导向部。
根据上述结构，夹具的导向部的前端为尖细形状，因此当从夹具的导向部的上方位置向导向部的前端滴落熔融树脂时，熔融树脂在导向部的整个外周面大致均等地扩散并同时流下，到达定子组装体的上端面并浸渍。这样，通过仅将夹具的导向部的前端设置为尖细形状的简单的构造，能够在定子组装体的全周上供给熔融树脂。
在一实施方式中，在所述主体部的另一端部具备基台部，在所述基台部一体地具备嵌入所述铁芯的壳体的端部的内周面且以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料的环状的突条。
在优选的实施方式中，还具备设置在所述铁芯的壳体的一端侧的环状部件，所述环状部件以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料且一体地具备沿着所述壳体的内周面的筒壁部以及覆盖所述壳体的端面的凸缘部。
本发明的上述目的也通过用于对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制的装置实现。所述装置具备：夹具，其具备圆柱状的主体部，所述主体部以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料，具有相对于由所述铁芯包围的空间可插脱的直径和与由所述铁芯包围的空间嵌合的长度，在所述主体部的前端部一体形成有当所述主体部插入由所述铁芯包围的空间时，从所述空间突出的前端为尖细形状的导向部；预热单元，其具有对由所述铁芯包围的空间插入有所述夹具的所述定子组装体进行加热的加热装置，并使所述夹具热膨胀；真空处理单元，其具备：真空处理室，在所述铁芯包围的空间内插入有所述夹具的定子组装体被置于真空状态下，进行使所述定子组装体浸渍在熔融树脂中的处理，所述熔融树脂用于对所述定子组装体进行树脂模制；和喷嘴，其设置于所述真空处理室内且用于使所述熔融树脂滴落到所述夹具；以及固化单元，其具有对浸渍所述定子组装体的树脂进行加热的加热装置，并使树脂固化。
根据上述结构，夹具的导向部其圆柱状的前端成为尖细形状，当通过喷嘴向导向部的前端滴落熔融树脂时，熔融树脂在导向部的整个外周面大致均等地扩散并同时流下，到达定子组装体的上端面并浸渍。这样，通过仅将夹具的导向部的前端设置为尖细形状的简单的构造，能够在定子组装体的全周上供给熔融树脂。
发明效果
根据本发明，通过仅将夹具的导向部的前端设为尖细形状的简单的构造，能够在定子组装体的全周上供给熔融树脂。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施方式的夹具插入定子组装体中的状态的剖视图；
图2是示出夹具插入定子组装体的状态中的俯视图；
图3是示出根据本发明一实施方式的树脂模制装置的示意性整体结构的主视图；
图4是工作板的俯视图；
图5是示出真空单元的示意性整体结构的说明图；
图6是示出对定子组装体进行树脂模制过程的流程图。
符号的说明
100 定子组装体
101 壳体
102 铁芯
103 绕组
10 夹具
11 基台部
12 主体部
13 环状部件
16 突条
17 导向部
18 筒壁部
19 凸缘部
30 树脂模制装置
31 预热单元
32 真空处理单元
33 固化单元
34 真空处理室
36 喷嘴
S1 铁芯包围的空间
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。
在本发明一实施方式中，使用图1、图2所示的夹具10实施树脂模制方法，对定子组装体100进行树脂模制，其中，定子组装体100中的绕组103卷绕在由壳体101包围的环状的铁芯102上。夹具10具备：基台部11，安装在工作板110上；圆柱状的主体部12，安装于基台部11且插入到由定子组装体100的铁芯102包围的内侧的空间S1；以及环状部件13，设置在定子组装体100的壳体101的上端。定子组装体100由夹具10的主体部12支撑，以使轴芯朝向垂直方向。
夹具10的基台部11、主体部12、环状部件13分别以通过加热而热膨胀的合成树脂作为原材料，例如使用高密度聚乙烯(也表示为“HDPE”或“PE-HD”)。
基台部11是平面形状为矩形状的板状部件，在中央部形成有主体部12嵌入的凹部14。在凹部14的底面的两处形成有供螺丝15穿过且用于支承螺丝头部的贯通孔14a，该螺丝15用于将主体部12螺丝固定到基台部11。在基台部11的上表面一体形成有环状的突条16。在定子组装体100插入到主体部12的状态下，突条16嵌合到壳体101的下端部的内周面101a。基台部11的四角通过螺丝22螺丝固定到工作板110。
主体部12具有相对于由定子组装体100的铁芯102包围的内侧的空间S1可插脱的直径以及与空间S1嵌合的长度。在主体部12的上端部(前端部)一体形成有当主体部12插入由铁芯102包围的内侧的空间S1时，相比空间S1朝上方突出的前端为尖细形状的导向部17。在本实施方式中，导向部17为前端呈圆的向上方凸起的圆锥形状，但前端也可以为尖状，前端还可以为平面形状。另外，如果熔融树脂沿定子组装体100的周向大致均匀地流下，则也可以为棱锥形状。
在主体部12的底部，在与基台部11的贯通孔14a对应的位置的两处形成有螺丝孔12a。通过将螺丝15拧入螺丝孔12a，将主体部12螺丝固定到主体部12。
此外，在上述的实施方式中，将主体部12和基台部11分体形成，但也可以通过注塑成型等一体地形成。
通过中间具有六边形状的间隔套管20a的三个螺丝部件20及三个螺母21，环状部件13被固定到基端部11的上方位置。如图2所示，环状部件13为与基台部11大致相同外形的矩形状的板状部件，具有经倒角的角部13a。环状部件13一体地包括沿着壳体101的上端部的内周面101b的筒壁部18和覆盖壳体101的端面的凸缘部19。由筒壁部18包围的中空部13b的平面形状为圆形。环状部件13通过螺丝部件20的间隔套管20a支承在筒壁部18的下端比绕组103更靠上方的高度位置、且主体部12的导向部17贯通中空部13b相比环状部件13向上方突出的位置。在凸缘部19的三处形成有供螺丝部件20的上端部贯通的凸缘部贯通孔19a，通过从凸缘部19的上表面突出的螺丝部件20螺合连接螺母21，将环状部件13的凸缘部19的下表面按压固定到间隔套管20a的上端面。此外，也可以在夹具10上不设置环状部件13。
在主体部12紧密嵌合在由定子组装体100的铁芯102包围的内侧的空间S1的状态下，熔融树脂被引导并浸渍到定子组装体100的上端面，从而在由基台部11、铁芯102、主体部12、壳体101、突条16包围的环状的下侧空间S2形成树脂层R。另外，虽然在图中未图示，但在绕组103和绕组103之间、绕组103和铁芯102之间、铁芯102和铁芯102之间也形成树脂层。进而，在相比铁芯102的上端更靠上方、且相比环状部件13的筒壁部18更靠下方的环状的上侧空间S3中形成树脂层R。
图3示出了本发明的树脂模制装置30，该树脂模制装置30包括：载置于工作板110上的上述实施方式中的夹具10、预热单元31、真空处理单元32、以及固化单元33。
如图4所示，在工作板110上安装有多个夹具10。在本实施方式中，夹具10以3行3列安装在工作板110上，但夹具10的个数不受限制。
工作板110按以下的顺序进行组装。首先，在夹具10的基台部11上安装主体部12。接着，将夹具10的基台部11螺丝固定到工作板110。然后，向夹具10插入定子组装体100。此时，夹具10的主体部12被插入到由铁芯102包围的内侧的空间S1，以使突条16嵌入定子组装体100的壳体101的端部的内周面101a。接着，以筒壁部18沿着壳体101的内周面101b的方式，将环状部件13安装在基台部11的上方位置。
预热单元31将插入有定子组装体100的夹具10加热使夹具10热膨胀，在其内部包含加热器或温风器等加热装置以及用于搬运工作板110的由链式带等构成的搬运机构(未图示)。定子组装体100和夹具10通过搬运机构在预热单元31内沿箭头A的方向被搬运的期间，由加热装置加热至适宜的温度(例如80度)。
真空处理单元32配置在预热单元31的下游侧，通过了预热单元31的工作板110被搬入。如图5所示，真空处理单元32具备真空处理室34，在插入有夹具10的定子组装体100被放置于真空状态下，进行使定子组装体100浸渍在用于树脂模制定子组装体100的熔融树脂中的处理。真空处理室34通过未图示的真空泵等减压装置减压。此外，在本说明书中，“真空”并不意味着绝对真空状态，而是指填充有压力低于大气压的气体的空间内的状态。
在真空处理室34的内部具备：搬运机构35，例如由环状带等构成且沿箭头B所示的搬运方向(X方向)搬运工作板110；喷嘴36，用于使熔融树脂滴落到夹具10；以及喷嘴移动机构37，使喷嘴36沿着与搬运方向X正交的Y方向和Z方向移动。喷嘴移动机构37例如可以由线性电机构成，也可以由滚珠丝杠、螺母部件及驱动电机等构成。
通过喷嘴移动机构37及搬运机构35，喷嘴36依次移动到安装有工作板110上的多个定子组装体100的夹具10的上方位置并停止，将熔融树脂滴落到夹具10的主体部12的导向部17。
固化单元33配置在真空处理单元32的下游侧，通过了真空处理单元32的工作板110被搬入。固化单元33用于将滴落到工作板110上的定子组装体100上的熔融树脂加热使其固化，在内部包含加热器或温风器等加热装置和用于搬运工作板110的由链式带等构成的搬运机构(未图示)。从搬入口搬入的工作板110在通过搬运机构在固化单元33内沿箭头C方向被搬运的期间，由加热装置加热至适宜的温度(例如120度)，由此树脂固化。
树脂模制装置30的预热单元31、真空处理单元32及固化单元33的操作，由控制装置(未图示)进行。
图6示出了本发明的树脂模制方法，依次执行以下的步骤ST10～步骤ST13的各过程。
步骤ST10是将定子组装体100安装于工作板110的夹具10的安装工序。详细而言，将安装于工作板110的夹具10的主体部12插入由定子组装体100的铁芯102包围的内侧的空间S1，将定子组装体100安装于工作板110的夹具10，进而将夹具10的环状部件13安装于基台部11上。由此，夹具10的主体部12的导向部17从环状部件13突出，夹具10的基台部11的突条16嵌入壳体101的下端部的内周面101a，环状部件13的筒壁部18成为沿着壳体101的内周面101b的状态。
步骤ST11是在预热单元31内对包含夹具10的工作板110进行加热的预热工序，其中，该夹具10中安装有定子组装体100。通过预热工序，夹具10的主体部12径向热膨胀，主体部12的外周面与铁芯102紧密接触，从而填堵由铁芯102包围的内侧的空间S1。另外，夹具10的基台部11的突条16径向热膨胀，与壳体101的下端部的内周面101a紧密接触，环状部件13的筒壁部18径向热膨胀，与壳体101的上端部的内周面101b紧密接触。
步骤ST12是在真空处理单元32内，在真空状态下从喷嘴36朝向夹具10的导向部17的顶点滴落熔融树脂，使熔融树脂沿着导向部17流下并浸渍于定子组装体100的浸渍工序。详细而言，利用搬运机构35和喷嘴移动机构37使喷嘴36位于载置在工作板110上的夹具10的导向部17的尖细形状的前端部分的上方。而且，当从喷嘴36滴落熔融树脂时，熔融树脂沿着导向部17的外周面大致均等地扩展并同时流下，到达定子组装体100的上端面，并从上端面逐渐向下方移动，从而使树脂浸渍定子组装体100浸渍树脂。此时，因为夹具10的主体部12填堵由铁芯102包围的内侧的空间S1，所以熔融树脂不会进入由铁芯102包围的内侧的空间S1，防止树脂附着于铁芯102的内周壁。
在真空状态下，熔融树脂缓慢渗透并落下定子组装体100的绕组103和绕组103之间、绕组103和铁芯102之间以及铁芯102和铁芯102之间的空间，并填充定子组装体100的下侧空间S2。接着，熔融树脂填充绕组103和绕组103之间、绕组103和铁芯102之间以及铁芯102和铁芯102之间，并填充定子组装体100的上侧空间S3。此时，熔融树脂一边将滞留在定子组装体100内的空气向上方挤出一边流下。另外，夹具10的基台部11的突条16与壳体101的下端部的内周面101a紧密接触，环状部件13的筒壁部18与壳体101的上端部的内周面101b紧密接触，因此，防止树脂附着于壳体101的内周面。当熔融树脂填充在定子组装体100的上侧空间S3时，停止从喷嘴36供给熔融树脂。
安装在夹具10上的多个定子组装体100载置在工作板110上，喷嘴36通过搬运机构35和喷嘴移动机构37依次移动到夹具10的上方位置并停止，使熔融树脂浸渍定子组装体100。
步骤ST13是在固化单元33内固化浸渍在定子组装体100中的树脂的固化工序，在环状的下侧空间S2和环状的上侧空间S3形成树脂层R，在绕组103和绕组103之间、绕组103和铁芯102之间以及铁芯102和铁芯102之间也形成树脂层。
对于每一工作板110执行步骤ST10～步骤ST13，对定子组装体100进行树脂模制。
此外，也可以在固化工序后设置冷却夹具10的冷却工序。通过冷却夹具10，夹具10收缩，使得夹具10更容易从由铁芯102包围的内侧的空间S1中拔出。
这样，通过仅将夹具10的导向部17的前端设为尖细形状的简单的构造，熔融树脂沿着导向部17的外周面在均等地扩散的同时向下流动，因此能够遍布定子组装体100的全周供给熔融树脂。
以上说明了本发明的一实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的情况下可以进行各种变更。

Claims (5)

1.一种树脂模制方法，对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制，其中，所述方法包括：
将圆柱状的主体部的前端部具有前端为尖细形状的导向部的夹具插入由所述铁芯包围的空间，使所述导向部从所述铁芯的一端侧突出的工序；
使所述夹具的主体部径向热膨胀，使所述主体部的外周面与所述铁芯紧密接触，通过所述夹具填堵由所述铁芯包围的空间的工序；
在真空状态下将熔融树脂滴落在所述导向部朝上的所述夹具，并使熔融树脂沿所述导向部流下而浸渍所述定子组装体的工序；以及
使浸渍所述定子组装体的树脂固化的工序。
2.一种夹具，用于对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制，其中，
具备圆柱状的主体部，其以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料，具有相对于由所述铁芯包围的空间可插脱的直径和与由所述铁芯包围的空间嵌合的长度，在所述主体部的前端部一体形成有当所述主体部插入由所述铁芯包围的空间时，从所述空间突出的前端为尖细形状的导向部。
3.根据权利要求2所述的夹具，其中，
在所述主体部的另一端部具备基台部，在所述基台部一体地具备嵌入所述铁芯的壳体的端部的内周面且以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料的环状的突条。
4.根据权利要求2或3所述的夹具，其中，
还具备设置在所述铁芯的壳体的一端侧的环状部件，
所述环状部件以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料且一体地具备沿着所述壳体的内周面的筒壁部以及覆盖所述壳体的端面的凸缘部。
5.一种树脂模制装置，用于对铁芯上卷绕有绕组的定子组装体进行树脂模制，其中，所述装置具备：
夹具，其具备圆柱状的主体部，所述主体部以通过加热而热膨胀的合成树脂为原材料，具有相对于由所述铁芯包围的空间可插脱的直径和与由所述铁芯包围的空间嵌合的长度，在所述主体部的前端部一体形成有当所述主体部插入由所述铁芯包围的空间时，从所述空间突出的前端为尖细形状的导向部；
预热单元，其具有对由所述铁芯包围的空间插入有所述夹具的所述定子组装体进行加热的加热装置，并使所述夹具热膨胀；
真空处理单元，其具备：真空处理室，在所述铁芯包围的空间内插入有所述夹具的定子组装体被置于真空状态下，进行使所述定子组装体浸渍在熔融树脂中的处理，所述熔融树脂用于对所述定子组装体进行树脂模制；和喷嘴，其设置于所述真空处理室内且用于使所述熔融树脂滴落到所述夹具；以及
固化单元，其具有对浸渍所述定子组装体的树脂进行加热的加热装置，并使树脂固化。
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