JP2005210832A - 回転電機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 相の異なるコイル６間にモールド樹脂を充填し、前記コイル６間を電気絶縁してなる固定子を備えた回転電機において、高線積率の回転電機であっても、モールド樹脂によって相の異なるコイル間の電気絶縁を確実に行うことができるようにする。
【解決手段】 相の異なるコイル６間にモールド樹脂を充填し、前記コイル６間を電気絶縁してなる固定子を備えた回転電機において、前記固定子の一方の軸方向端部に、この固定子の一方の軸方向端部に存在するモールド樹脂注入経路を塞ぐ部材（例えばブラケット７）を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は回転電機及びその製造方法に係り、特に整列巻きサーボモータコアなどを樹脂でモールドする際、モールド樹脂で相の異なるコイル間を絶縁する構成の回転電機及びその製造方法に関するものである。

モールドされるサーボモータの固定子は、図８に示すように、コイル鉄心４を構成するブロック状のコイル鉄心片の溝に、インシュレータ５を挿入するとともにマグネットワイヤを巻回してコイル６を構成し、このコイル鉄心片を環状に組み合わせることにより構成されている。なお、図８(ａ)は固定子全体を示す斜視図、図８（ｂ）は図８(ａ)の中央横断面図である。
そしてこのように構成された固定子は、図９に示すように、金型心棒３を固定子内に貫通させた状態で金型１，２内に設置され、圧力を加えたモールド樹脂を、ライナ及び金型上側部に設けられたゲート１-１から上金型１及び下金型２で構成される金型内に充填することにより、隣り合うコイル鉄心片に夫々巻回された相の異なるコイル６間（ターン間）、及び固定子外周部がモールドされる。
なお、このモールド時、モールド樹脂は溶融トルクが１．５Ｊ程度でチューブ式歯磨き粉位の粘度があり金型１，２内で圧力差が生じるので、負荷が少なくても先ず金型１，２内の広い空間部分（固定子の外周部分）へ充填され、次第に前記空間よりも狭い空間部分（ターン間）へ充填される。

また、他の従来技術として、内壁に均等間隔に凸部を配したインシュレータをコイルエンドに被せたステータを、モールド金型に設置し樹脂でモールドする構成とすることにより、コイルエンドの位置を規制してブラケット圧入部の樹脂の肉厚を均等にし、もって耐圧不良を防止するとともにブラケットの抜け強度を充分確保するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１４５０４号公報（第３頁、第１図）

ところで、図９に示すように金型１，２内に固定子を設置しモールドする場合、図１０に示すように、モールド樹脂は異なるターン間８の両端部から中心側に流れ、充填される。前述のようにモールド樹脂は広い空間から充填されて行くので、前記ターン間８の空間が最初に充填される。固定子両端部から注入してきたモールド樹脂は前記ターン間８の長手方向の中央付近で衝突する。前記モールド樹脂は圧力を掛けて注入するため、固定子の各部分が圧力を受けるが、特にモールド樹脂の進行を妨げる方向での圧力が強くなり、コイル６に衝突した場合、コイル６はモールド樹脂の進行方向への圧力（図１０（ｂ）、（ｃ）の矢印方向の圧力）を受けて移動する。

前記モールド樹脂が中央付近で衝突するよりも以前では、前記モールド樹脂の充填する進行方向とコイル６が衝突しないため、コイル６の受ける圧力は弱く、移動も極僅かである。前記衝突後は、モールド樹脂の進行方向が変化してコイル６に衝突するのでコイル６は大きな力を受け、大きく移動する。コイル６の位置は巻線時の張力によって支えられているため、前記中央部では張力の支点たるコーナーから距離があるため特に力が弱くなっている。そのため、他の部分よりも巻線方向と横方向の力に対してコイル６が移動し易くなっている。従って、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すようにコイル６が移動して、異なるターン間でコイル６が衝突する。
このため、相の異なるターン間を絶縁することができなかった。

なお、この異なる相のターン間におけるコイル６の衝突は、モータの高性能化に伴い、コイルの線積率が非常に高くなって、前記ターン間が非常に狭くなったモータの場合に生じやすい。

また、前記コイルエンドの位置を規制することによりブラケット圧入部の樹脂の肉厚を均等にして、耐圧不良を防止するとともにブラケットの抜け強度を充分確保するため、内壁に均等間隔に凸部を配したインシュレータをコイルエンドに被せた固定子を、モールド金型に設置し樹脂でモールドする構成のものにあっても、モールド樹脂がコイルの両端から注入するため、図８〜図１０に示すものと同様に、異なる相のターン間でコイルが接触し、相の異なるターン間を絶縁することができない。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、樹脂の流れを制御して注入圧力によるコイルの移動を小さく抑制し、異なるターン間をモールド樹脂で絶縁することができる回転電機及びその製造方法を得ることを目的としている。

この発明に係る回転電機は、相の異なるコイル間にモールド樹脂を充填し、前記コイル間を電気絶縁してなる固定子を備えた回転電機において、前記固定子の一方の軸方向端部に、この固定子の一方の軸方向端部に存在するモールド樹脂注入経路を塞ぐ部材を設けたものである。

またこの発明に係る回転電機の製造方法は、相の異なるコイル間にモールド樹脂を充填し、前記コイル間を電気絶縁する固定子を備えた回転電機の製造方法において、前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂注入経路の一方を塞ぎ、この状態で前記固定子のモールド樹脂注入経路を閉塞しない軸方向端部からモールド樹脂を前記コイル間に充填するようにしたものである。

またこの発明に係る回転電機の製造方法は、前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂注入経路の一方を、前記コイル間に対応する凸部が設けられたブラケットにて塞ぐようにしたものである。

またこの発明に係る回転電機の製造方法は、前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂注入経路の一方を、前記固定子を設置する金型に設けられ、前記コイル間に対応する凸部にて塞ぐようにしたものである。

またこの発明に係る回転電機の製造方法は、前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂注入経路の一方を、前記コイル間に対応する樹脂または小片にて塞ぐようにしたものである。

この発明によれば、ターン間の中心付近でのコイルの移動を小さくすることができるので、高線積率のモータコアでもモールド樹脂によって異なるコイル間を絶縁することができる。

実施例１．
以下この発明の実施例１を、図１〜図４を用いて説明する。なお、図１（ａ）はこの発明の実施例１に係るブラケットを取り付けた固定子の斜視図、図１（ｂ）はブラケットの斜視図、図２はブラケットを取り付けた固定子の中央縦断面図、図３は固定子を金型内に設置した状態を示す中央縦断面図、図４はモールド時のモールド樹脂の流れを説明するための図である。

即ち、図１、図２に示すように、この発明の実施例１に係るモールドモータは、一側面に、固定子の一端に取り付けたとき固定子の異なる相のターン間（図８（ｂ）のＡ部）に位置するとともに各相のコイル６に密接する複数の凸部７Ａを有し、且つ固定子の内径と同一の内径を有するとともに、固定子の外径より若干小さい外径を有する扁平状の環状ブラケット７が、従来と同様構成の固定子の一端（コイル６の端部部分）に、その凸部７Ａが固定子の異なる相のターン間に位置するとともに各相のコイル６に密接するように接着剤などを用いて設けられている。なお、ブラケット７とコイル６との密接は、モールド樹脂の流れを制御できれば初期の目的を達成できるため、完全にモールド樹脂の流れを塞き止める必要はなく、モールド樹脂が若干洩れ出る程度の密接度でもよい。また、ブラケット７は、耐熱性樹脂成形品などにより構成されており、また固定子は図８で説明したものと同様のものである。

そしてこのように、一端にブラケット７が固定された固定子は、図３に示すように、金型心棒３を固定子内に貫通させた状態で、且つブラケット７が金型１，２の下側に位置するよう、金型１，２内に設置され、圧力を加えたモールド樹脂を、ライナ及び金型上側部に設けられたゲート１-１から金型１，２内に充填することにより、隣り合うコイル鉄心片に夫々巻回された相の異なるコイル６間（ターン間）、及び固定子外周部がモールドされる。
なお、このモールド時、モールド樹脂は溶融トルクが１．５Ｊ程度でチューブ式歯磨き粉位の粘度があり金型１，２内で圧力差が生じるので、負荷が少なくても先ず金型１，２内の広い空間部分（固定子の外周部分）へ充填され、次第に前記空間よりも狭い空間部分（ターン間）へ充填される。

このときのモールド樹脂のコイル６間への流れを、図４を用いて説明する。なお、図４の下方の図は、固定子の横断面の一部を示す図である。
即ち、コイル６間に対応した凸部７Ａを持つブラケット７をコイル６に密接させているため、ブラケット７の接続している側からモールド樹脂がコイル６間に充填されることはない。モールド樹脂はブラケット７の接続されていない側から前記コイル６間に充填される(図４（ａ）、（ｂ）参照)。モールド樹脂は前記ブラケット７側で衝突するため(図４（ｃ）参照)、前記コイル６間の中央付近でコイル６の受ける力は小さい。ブラケット７側でのコイル６の受ける力が強くなるが、ブラケット７側では張力の支点位置に近く、コイル６に働く張力が大きいので、中央付近と同程度の力を受けてもコイル６の移動量は小さくなる。従って、図４（ｄ）に示すように、モールド完了前後でコイル６の移動はほとんどなく、よって異なる相間の隙間が狭くても、その異なる相間をモールド樹脂で絶縁することができる。
なお、モールド後は、モールド樹脂の流れを制御するブラケット７と固定子とがモールド樹脂にて強固に一体化されるので、このブラケット７に、回転子の軸受を支承するブラケットが固定され、また他方側にも回転子の軸受を支承するブラケットが固定されてサーボモータとして供される。

実施例２.
次にこの発明の実施例２を、図５を用いて説明する。
即ち、この発明の実施例２は、下金型２−１の底に、コイル６間に対応した実施例１で説明した凸部７Ａと同等の作用を行う凸部２Ａが設けられている。なお、その他は実施例１と同様の構成となっている。
このため、図８に示すような固定子を、金型１，２−１内に設置する際、凸部２Ａがコイル６間に位置するように設置すれば、この凸部２Ａにより、実施例１で説明したものと同様に、モールド樹脂が凸部２Ａの無い側から充填されるように流れを制御できる。
従って、異なる相間の隙間が狭くても、その異なる相間をモールド樹脂で絶縁することができる。

実施例３.
次にこの発明の実施例３を、図６を用いて説明する。
即ち、この発明の実施例３は、外周側インシュレータ５−１の長さを、金型に接する長さにしてある。なお、その他は実施例１と同様の構成となっている。
このため、この固定子を、金型１，２内に設置する際、外周側インシュレータ５−１の端部が下金型２の底部に接地するように設置すれば、モールド樹脂が前記固定子の外周側から充填されてきても、前記インシュレータ５−１がその流れを堰止めるため、内周側にモールド樹脂が流れることは無く、実施例１で説明したものと同様に、モールド樹脂が図６の上側から充填されるように流れを制御できる。
従って、異なる相間の隙間が狭くても、その異なる相間をモールド樹脂で絶縁することができる。

実施例４.
次にこの発明の実施例４を、図７を用いて説明する。
即ち、この発明の実施例４は、それぞれのコイル間の片端に樹脂７−１（またはバルク）を挿入している。なお、その他は実施例１と同様の構成となっている。
このため、図８に示すような固定子を、金型１，２内に設置する際、樹脂７−１（またはバルク）を挿入した側が下方に位置するよう設置すれば、この樹脂７−１（またはバルク）により、実施例１で説明したものと同様に、モールド樹脂が樹脂７−１（またはバルク）の無い側から充填されるように流れを制御できる。
従って、異なる相間の隙間が狭くても、その異なる相間をモールド樹脂で絶縁することができる。

この発明に係る回転電機及びその製造方法は、高線積率の回転電機においてモールド樹脂により異なる相間を絶縁する場合に適している。

この発明の実施例１に係る固定子とブラケットの配置を説明する図である。 この発明の実施例１に係る固定子とブラケットとを組み合わせたものの中央縦断面図である。 この発明の実施例１に係る固定子を金型に入れてモールドする様子を説明するための図である。 この発明の実施例１に係るモールド樹脂が時間と共に充填されて行く様子及びモールド前後のコイルの状態を説明するための図である。 この発明の実施例２に係る固定子を金型に入れてモールドする様子を説明するための図である。 この発明の実施例３に係る固定子を金型に入れてモールドする様子を説明するための図である。 この発明の実施例４に係る固定子を金型に入れてモールドする様子を説明するための図である。 固定子の外観概略構成を示す図である。 従来の固定子を金型に入れてモールドする様子を説明するための図である。 従来のモールド前後のコイルの状態を説明するための図である。

符号の説明

１ 上金型、１−１ ゲート、２ 下金型、２−１ 凸部付き下金型、３ 心棒（ロータ部分の型）、４ コイル鉄心、５ インシュレータ、５−１ 片端長インシュレータ、６ コイル、７ ブラケット、８ ターン間。

Claims (5)

1. 相の異なるコイル間にモールド樹脂を充填し、前記コイル間を電気絶縁してなる固定子を備えた回転電機において、前記固定子の一方の軸方向端部に、この固定子の一方の軸方向端部に存在するモールド樹脂注入経路を塞ぐ部材を設けたことを特徴とする回転電機。
2. 相の異なるコイル間にモールド樹脂を充填し、前記コイル間を電気絶縁する固定子を備えた回転電機の製造方法において、前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂注入経路の一方を塞ぎ、この状態で前記固定子の注入経路を閉塞しない軸方向端部からモールド樹脂を前記コイル間に充填することを特徴とする回転電機の製造方法。
3. 前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂の注入経路の一方を、前記コイル間に対応する凸部が設けられたブラケットにて塞ぐことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の製造方法。
4. 前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂の注入経路の一方を、前記固定子を設置する金型に設けられ、前記コイル間に対応する凸部にて塞ぐことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の製造方法。
5. 前記固定子の軸方向両端部に存在するモールド樹脂の注入経路の一方を、前記コイル間に対応する樹脂または小片にて塞ぐことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の製造方法。

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