JP2008278684A - 一体成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コアの鍔部の破損や歪みの発生を抑制しうる一体成形方法を提供する。
【解決手段】射出成形の金型は、下金型３２，側方金型３４および上部加圧金型３５とを有しており、これらの部材と分割コア１１とによって囲まれる空間に樹脂が射出されて、インシュレータ２０が分割コア１１と一体的に形成される（インサート成形）。金型に通常の型締め力が印加されるとともに、上部加圧金型３５から、樹脂の射出圧力に抗する圧力が印加され、鍔部１１ｃに作用する応力を緩和している。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータや発電機のステータの部品であるコアとインシュレータとの一体成形方法に係り、特に鍔部の破損抑制対策に関する。

近年、各種電気機器、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらに用いられる回転電機（モータや発電機）に要求される性能が高度化してきている。たとえば、産業用モータ、電気自動車やハイブリッド車などにおいては、省スペース化が求められている。

そこで、個々のコアのティース部の周囲に被覆されるインシュレータをインサート成形（一体成形）する技術が提案されている。一般に、インシュレータは分割された複数の部品として成形された後、コアの表面を覆うように組み立てられるが、インサート成形を利用する場合には、金型にコアをセットしてコアの周囲に樹脂を流し込むことにより、インシュレータを成形することになる。

たとえば、特許文献１の技術では、コアの外縁側に不連続な露出部を設け、インシュレータの射出成形時には、内縁側と外縁側とを型締め力により加圧し、一体成形の成形精度の向上を図っている。特許文献２の技術では、インシュレータの薄肉化により放熱性の向上を図る一方、鍔部の厚肉化によりインシュレータ強度の向上を図っている。

特開平５−３８０８４号公報 特開２００４−２０８３６６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術を用いると、コアの鍔部にひずみが生じて磁気性能が低下したり、鍔部の破損が生じることがあった。反面、特許文献２のごとく鍔部を厚肉化すると、高密度のコイル巻きができず、放熱性の低下やコイルの占積率低下を招くという不具合があった。

本発明の目的は、ステータのコアにインシュレータを一体的に成形する方法として、鍔部を厚肉化しなくても鍔部の破損を防止しうる一体成形方法を提供することにある。

本発明の一体成形方法は、ステータのコアに、インシュレータを一体的に成形する方法であって、コアを金型にセットして、金型に型締め力を加えるとともに、コアの鍔部にヨーク部方向への圧力を印加した状態で、インシュレータを形成する方法である。

これにより、コアの鍔部に型締め力や樹脂の流れによる応力が印加されても、鍔部にヨーク部方向への圧力が印加されているので、鍔部に対する応力が緩和され、鍔部の破損や歪みの発生が抑制されることになる。

鍔部に印加される合計圧力が１００MＰａ以下であることにより、鍔部に過大な圧力を印加するのを回避することができる。

コアとして、絶縁皮膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されている、いわゆる圧粉コアを用いることにより、比較的強度の弱い圧粉コアを用いた場合にも、鍔部の破損等を有効に抑制することができる。

本発明の一体成形方法によると、コアにインシュレータを一体的に成形する際におけるコアの鍔部の破損や歪みの発生を抑制することができる。

図１は、実施の形態における回転電機（モータや発電機）のステータ１０の概略的な構造を示す断面図である。図２は、本実施の形態における分割コア１１の構造を示す斜視図である。図１に示すように、ステータ１０は、複数の分割コア１１を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み立てられる。本実施形態では、コアとして分割コア１１を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。

ステータ１０の内方には、永久磁石を設けたロータ（図示せず）が配置される。また、図２に示すように、分割コア１１は、ヨーク部１１ａと、ヨーク部１１ａからロータ側に突出したティース部１１ｂと、ティース部１１ｂの先端から外方に拡大した鍔部１１ｃとを有している。分割コア１１は、本実施の形態では、絶縁被膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されている。ただし、多数の珪素鋼板を樹脂絶縁層を挟んで積層したものであってもよい。

そして、分割コア１１のヨーク部１１ａと、ティース部１１ｂと、鍔部１１ｃとによって囲まれるサイド側の領域（スロット領域Ｒsl）には、インシュレータ２０を挟んで、コイル１２が巻き付けられている。本実施の形態では、インシュレータ２０は、後述するように、インサート成形により分割コア１１と一体的に形成されたものである。

−一体成形の手順−
まず、図２に示す形状の分割コア１１を準備する。そして、分割コア１１を射出成形の金型にセットする。

図３は、本実施の形態におけるインサート成形時の構造を示す図である。同図に示すように、射出成形金型は、金型ベース３１と、下金型３２と、側方金型３４と、上部加圧金型３５と、押さえジグ３７とを備えている。

側方金型３４は、本件では二方ないし四方に分割されている。そして、分割コア１１と、下金型３２，側方金型３４および上部加圧金型３５とによって囲まれる空間に樹脂が射出されて、インシュレータ２０が形成される。つまり、分割コア１１のティース部１１ｂを包むようにインシュレータ２０が形成され、分割コア１１とインシュレータ２０とが一体的に形成される（インサート成形）。

その際、本実施の形態では、金型に通常の型締め力が印加されるとともに、上部加圧金型３５から、樹脂の射出圧力の５０〜１００％程度プラスした圧力が印加される。

インサート成形に使用される樹脂は、射出成形が可能な樹脂であればよいが、耐熱性とコイルを巻き付ける際の加重に耐えうる強度を必要とするので、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニルスルファイド樹脂），ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー樹脂）などのいわゆるエンジニアリングプラスチックが好ましい。

図４は、射出成形後における分割コア１１およびインシュレータ２０の形状を概略的に示す斜視図である。同図に示すように、インシュレータ２０は、分割コア１１のヨーク部１１ａの内側面およびコイルサイド側の端面と、ティース部１１ｂの外面と、鍔部１１ｃの内側面とを覆い、かつ、鍔部１１ｃよりもさらに外方に突出した形状を有している。つまり、インシュレータ２０は、スロット領域Ｒsl全体をカバーして、コイル１２（図１参照）と分割コア１１とを確実に絶縁している。そして、一体成形であるので、インシュレータ２０に継ぎ目は存在していない。

本実施の形態によると、インシュレータ２０を分割コア１１に一体的に成形（インサート成形）したので、以下のような一般的な効果を発揮することができる。第１に、組立構造ほどの強度が不要なので、全体的にインシュレータ２０の厚みを薄くすることができることから、放熱性が向上する。第２に、組み立て工程が不要になることで、製造工程が簡略化されて、生産性の向上、製造コストの向上を図ることができる。第３に、組立構造のようにインシュレータ２０の取付誤差が生じないので、分割コア１１とインシュレータ２０との相対的な位置精度が向上する。第４に、インシュレータ２０に継ぎ目がないので、湿気の侵入などに起因する絶縁性能の悪化を防ぐことができる。

さらに、本実施の形態では、以上のような一体成形（インサート成形）による一般的な効果に加えて、樹脂の射出成形圧力や金型の型締め力による分割コア１１の鍔部１１ｃの破損や歪みの発生を抑制することができる。すなわち、図３に示す状態で、鍔部１１ｃには、インシュレータ２０を構成する樹脂の射出圧力が鍔部１１ｃの下方から加わることで、鍔部１１ｃへの曲げ力などの応力が作用している。ところが、本実施の形態では、下金型３２および上部加圧金型３５から、通常の型締め力に加えて、樹脂の射出圧力の５０〜１００％程度プラスした圧力が印加されるので、鍔部１１ｃへの曲げ力を緩和することができる。よって、鍔部１１ｃの破損や歪みの発生を抑制することができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、分割コア１１は、絶縁被膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されている（いわゆる圧粉コア）が、多数の珪素鋼板を樹脂絶縁層を挟んで積層したもの（いわゆる鋼板コア）であってもよい。ただし、鋼板コアの場合には、鍔部に作用する型締め力や射出圧力は、各鋼板の側面方向から作用するので、圧粉コアに比べると比較的強度が高く、破損や歪みの発生のおそれは比較的小さい。一方、圧粉コアは、鋼板コアに比べると、形状の自由度が高いので、インシュレータのインサート成形に適した形状を容易に採ることできる。よって、本発明は、絶縁被膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されている分割コア（圧粉コア）に適用することにより、大きな効果を期待することができる。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明のステータは、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。

実施の形態におけるステータの概略的な構造を示す断面図である。 実施の形態における分割コアの構造を概略的に示す斜視図である。 実施の形態におけるインサート成形時の金型への分割コアのセット状態を示す断面図である。 一体成形された分割コアおよびインシュレータの構造を概略的に示す斜視図である。

符号の説明

１０ ステータ
１１ 分割コア
１１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１１ｃ 鍔部
１２ コイル
２０ インシュレータ
３１ 金型ベース
３２ 下金型
３４ 側方金型
３５ 上部加圧金型
３７ 押さえジグ

Claims (3)

1. ステータのコアにインシュレータを一体的に成形する方法であって、
   磁性材料を主成分とするコアを準備する工程（ａ）と、
   前記コアを金型にセットして、前記金型に型締め力を加えるとともに、前記コアの少なくとも鍔部にヨーク部方向への圧力を印加する工程（ｂ）と、
   前記コアと金型との間の空間に樹脂を流し込んで、インシュレータを成形する工程（ｃ）と、
   を含む一体成形方法。
2. 請求項１記載のコアの一体成形方法において、
   前記工程（ｂ）における鍔部に印加される合計圧力は、１００ＭＰａ以下である、一体成形方法。
3. 請求項１または２記載の一体成形方法において、
   前記工程（ａ）では、前記コアとして、絶縁皮膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成されているものを準備する、一体成形方法。

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