JP2012120261A - モールド成型治具、モールド成型方法及びステータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータのステータのコイル部をモールド成型するときに、ステータの外周面へのモールド樹脂漏れ、モールド樹脂のボイド発生及びステータの変形を抑えることができるモールド成型治具、モールド成型方法及びステータを得ること。
【解決手段】ステータ１の一方のコイルエンド２を収納するコイル穴を有し、該コイル穴の外縁部で前記ステータ１の一端を保持する下金型１０と、前記下金型１０に締結され、円筒を中心軸に沿って複数個に分割した形状の分割円筒２１、２２を、前記複数個、互いにネジで締結して内部にステータ収納孔を有する円筒状に形成して成り、前記ステータ１の外周面と前記ステータ収納孔との間に介在させた弾性部材２５により前記ステータ１を締め付ける円筒状金型２０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータのステータのモールド成型治具、モールド成型方法及びステータに関する。

従来、モータのステータのコイル部のモールド成型方法として、ステータコア端面を上金型と下金型で押え込むことにより、金型とステータコア外周の隙間からモールド樹脂が漏れないようにし、モールド樹脂を下金型に流し込んだ状態で中芯を押し込んで、樹脂をスロット溝部から上金型へ押し上げるモールド成型方法がある。

また、ステータコア端面に段部を設け、円筒状のエンドカバーを段部に取付けた状態でモールドする方法、ガス抜き穴を設けるかステータ外周に溝を設けてフレームとの間に樹脂を流し込む空間を設ける方法などが開示されている（例えば、特許文献１〜７参照）。

特開２０１０−０６８６９９号公報 特開平０１−１９８２５５号公報 特開平０６−１２１４９９号公報 特開昭６４−００１４４８号公報 特開２００９−２１３２７６号公報 特開平１１−３３２１３６号公報 特開平０５−０５６６１１号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、エンドカバーでモールド部を覆うことにより、ステータコア端面付近のボイドを隠すことができるが、製品毎にエンドカバーが必要となる上、エンドカバーとステータ外周面を合せるための加工が必要となる、という問題がある。

フレーム付モータの場合には、フレームとステータとの間に溝を設けることにより、ボイドを抑制することができるが、フレームを必要としないビルトインタイプのモータには、この技術は適用することができない。

また、ステータコア端面の径方向の位置ずれを防止する方法として、上金型及び下金型に凹型形状のステータコア嵌め込み溝を設ける方法があるが、この方法では、下金型とステータコア設置位置の周方向位置ずれを防止することができない。

また、従来の方法では、治具の上金型と下金型によりステータコア端面を挟み込み、ネジの締付け力によって治具とステータコア端面からの樹脂漏れ防止を図っていたが、締付力が大きすぎると、ステータコア外周部に加わる力により、ステータコアが変形を起こしてしまう、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータのステータのコイル部をモールド成型するときに、高価な加圧注形装置や金型を必要とせず、ステータの外周面へのモールド樹脂漏れ、モールド樹脂のボイド発生及びステータの変形を抑えることができるモールド成型治具、モールド成型方法及びステータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステータの一方のコイルエンドを収納するコイル穴を有し、該コイル穴の外縁部で前記ステータの一端を保持する下金型と、前記下金型に締結され、円筒を中心軸に沿って複数個に分割した形状の分割円筒を、前記複数個、互いにネジで締結して内部にステータ収納孔を有する円筒状に形成して成り、前記ステータの外周面と前記ステータ収納孔との間に介在させた弾性部材により前記ステータを締め付ける円筒状金型と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、弾性部材によりステータを締め付けるので、ステータの外周面へのモールド樹脂漏れを防止することができ、ステータ外周面に付着するモールド樹脂の除去作業が不要となる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明に係るモールド成型治具の実施の形態の下金型を示す平面図である。 図１−２は、実施の形態の下金型の縦断面図である。 図２−１は、本発明に係るモールド成型治具の実施の形態の円筒状金型を示す平面図である。 図２−２は、実施の形態の円筒状金型の縦断面図である。 図３−１は、弾性部材を内嵌した実施の形態の円筒状金型を示す平面図である。 図３−２は、弾性部材を内嵌した実施の形態の円筒状金型の縦断面図である。 図４は、本発明に係るモールド成型方法の実施の形態を示すモールド成型治具の縦断面図である。 図５は、本発明に係るモールド成型方法の実施の形態を示すフローチャートである。 図６−１は、本発明に係るステータの実施の形態を示す側面図である。 図６−２は、実施の形態のステータの部分平面図である。 図６−３は、実施の形態のステータの他の例を示す部分平面図である。

以下に、本発明に係るモータのステータのモールド成型治具、モールド成型方法及びモールドステータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１−１は、本発明に係るモールド成型治具の実施の形態の下金型を示す平面図であり、図１−２は、実施の形態の下金型の縦断面図であり、図２−１は、本発明に係るモールド成型治具の実施の形態の円筒状金型を示す平面図であり、図２−２は、実施の形態の円筒状金型の縦断面図であり、図３−１は、弾性部材を内嵌した実施の形態の円筒状金型の平面図であり、図３−２は、弾性部材を内嵌した実施の形態の円筒状金型の縦断面図であり、図４は、本発明に係るモールド成型方法の実施の形態を示すモールド成型治具の縦断面図であり、図５は、本発明に係るモールド成型方法の実施の形態を示すフローチャートである。

図１−１〜図４に示すように、実施の形態の下金型１０は、全体として短円柱状に形成され、中央に、ステータコア１ａ（図４参照）の端面から突出するコイルエンド２を収納するコイル穴１１が形成されている。コイル穴１１の内径は、ステータコア１ａの外径より小さくされている。下金型１０は、コイル穴１１の外縁部でステータコア１ａとコイルから成るステータ１の一端を保持する。

コイル穴１１の外縁部には、ステータ１の一端を嵌め込んで位置決めするリング状の段部１２が形成されている。リング状の段部１２の軸対称位置の２ヶ所には、ステータ１を周方向に位置決めする係止突起１３が設けられている。ステータ１の外周部に形成された複数の軸方向の外周溝１ｂ（図４、６−１参照）に係止突起１３を嵌合し、ステータ１を段部１２に嵌め込んで下金型１０上に設置すれば、ステータ１を下金型１０上に位置決めすることができる。また、段部１２（コイル穴１１の外縁部）には、コイル穴１１からステータ１の外周溝１ｂへモールド樹脂を流入させる複数のゲート１４が設けられている。

図２−１〜図３−２に示すように、実施の形態の円筒状金型２０は、円筒を中心軸に沿って二つに分割した形状の第１の分割円筒２１と、第１の分割円筒２１と軸対称に形成された第２の分割円筒２２と、を備えている。

第１、第２の分割円筒２１、２２は、両側端部にフランジ２１ａ、２２ａを有している。フランジ２１ａには、ネジ２４を通す、複数のストレート孔が設けられ、フランジ２２ａには、ネジ２４をネジ込む、複数のネジ孔が設けられている。第１、第２の分割円筒２１、２２は、フランジ２１ａと２２ａとを突合せ、ネジ２４で締結することにより、円筒状金型２０となる。

円筒状金型２０を分割ネジ締結式にしたことにより、ステータ１を円筒状金型２０で締め付けることができる。なお、円筒状金型２０の分割数は、２分割に限られず、３分割以上であってもよい。図２−２に示すように、円筒状金型２０の内部は、小径孔２０ｃと大径孔２０ｂとから成るステータ収納孔としての段付き孔２０ａとなっている。段付き孔２０ａの段部２０ｄで、ステータ１の他端を押える。また、下金型１０の係止突起１３に替えて、ステータ１を周方向に位置決めするために、ステータ１の外周溝１ｂに嵌合する係止突起２０ｅを、大径孔２０ｂの内壁に配置してもよい。

図３−２に示すように、円筒状金型２０の大径孔２０ｂに、２つの半円筒状の弾性部材（ゴムやプラスチック等）２５を配置し保持させる。大径孔２０ｂに弾性部材２５を配置することにより、ステータ１を挟み込むとき、ステータ１外周面と弾性部材２５の内周面とが密着し、樹脂モールド時に、モールド樹脂がステータ１外周部に漏れ出て、ステータ１外周部に付着するのを防ぐことができる。

次に、図４及び図５を参照して実施の形態のモールド成型方法について説明する。外周部に複数の軸方向の外周溝１１（図６−１、６−２参照）を有するステータコア１ａにコイルが巻回されたステータ１を、下金型１０のコイル穴１１に一方のコイルエンド２を収納させて下金型１０上に設置する（図５のステップＳ１）。このとき、ステータ１の外周溝１ｂに係止突起１３を嵌合し、ステータ１を段部１２に嵌め込み、ステータ１を下金型１０上に位置決めする。

次に、第１、第２の分割円筒２１、２２の大径孔２０ｂに、夫々、半円筒状の弾性部材２５を配置し、固定する（図５のステップＳ２、Ｓ３）。弾性部材２５を、第１、第２の分割円筒２１、２２に固定せずに、ステータ１の外周面に固定してもよい。なお、弾性部材２５を用いずに樹脂モールドを行なう場合は、図５のステップＳ３をスキップする。

次に、弾性部材２５を装着した第１、第２の分割円筒２１、２２により、ステータ１を側方から挟み込み、フランジ２１ａと２２ａとを突合せ、ネジ２４で締結し、円筒状金型２０を組立てる。また、円筒状金型２０と下金型１０とをボルト等により締結し、円筒状金型２０と下金型１０とから成るモールド成型治具９０でステータ１を型組みする（図５のステップＳ４）。このとき、他方のコイルエンド２は、小径孔２０ｃ内に配置される。また、段付き孔２０ａの段部２０ｄで、ステータ１の他端外周部を押えるだけなので、ステータ１に過大な圧縮力が加わることはなく、ステータ１が変形することはない。

次に、型組みされたステータ１を、恒温炉等により加熱する（図５のステップＳ５）。加熱温度や時間は、モールド樹脂材料の熱硬化特性等により決定する。次に、恒温炉から、型組みされたステータ１を取出し、溶融したモールド樹脂５を、ステータ１の中央空間から下金型１０内へ所定量注入する（図５のステップＳ６）。

次に、ステータ１の中央空間へ中芯３を押し込む（図５のステップＳ７）。中芯３を押し込むことにより、その圧力で、溶融したモールド樹脂５が、ステータ１のスロット及び外周溝１ｂからステータ１他端のコイルエンド２の周囲まで押出される。

モールド樹脂５の注入時及び中芯３の押込み時に、モールド樹脂５とともに押出されたボイド（気泡）が、下金型１０のコイル穴１１の内周面付近に集まるが、ボイドは、ステータ１の外周溝１ｂから、モールド樹脂５とともに上方（他端）のモールド部（他方のコイルエンド２の周囲）の外まで押出され、モールド部に発生するボイドを抑制することができる。

型組みされたステータ１を再び恒温炉に入れ、モールド樹脂５が硬化するまで乾燥する（図５のステップＳ８）。次に、恒温炉から型組みされたステータ１を取出し、型組時と逆の手順で型バラシ（図５のステップＳ９）を行なえば、モールド成型が完了する。

図６−１は、本発明に係るステータ１の実施の形態を示す側面図である。上下のコイルエンド２（図４参照）が樹脂モールドされており、樹脂モールド上部よりリード線１ｄが引き出されている。また、ステータ１の外周溝１ｂを、モールド樹脂５の流路とするとともに、ボイド逃がし道として利用しており、外周溝１ｂにはモールド樹脂５が充填され、固化している。

図６−２は、実施の形態のステータ１の部分平面図であり、図６−３は、実施の形態のステータ１の他の例を示す部分平面図である。図６−２に示すように、外周溝１ｂは、中央部に突条１ｃを設けている。弾性部材２５でステータ１の外周面を締め付けた場合、ステータ１の外周溝１ｂへ、弾性部材２５の１部が押込まれてモールド樹脂５の流路を塞いでしまうおそれがあるが、突条１ｃを設けることにより、弾性部材２５の入り込みが抑えられ、モールド樹脂５の流路を確保することができる。また、突条１ｃは、モールド樹脂硬化後の樹脂剥がれを防止する。図６−３に示す外周溝１ｅには、突条が無いが、外周溝１ｅの幅が広い形状となっているので、樹脂硬化後の樹脂剥がれを防止することができる。

以上のように、本発明に係るモールド成型治具、モールド成型方法及びステータは、ステータの樹脂モールドに有用である。

１ ステータ
１ａ ステータコア
１ｂ、１ｅ 外周溝
１ｄ リード線
２ コイルエンド
３ 中芯
５ モールド樹脂
１０ 下金型
１１ コイル穴
１２ 段部
１３、２０ｅ 係止突起
１４ ゲート
２０ 円筒状金型
２０ａ 段付き孔
２０ｂ 大径孔
２０ｃ 小径孔
２０ｄ 段部
２１ 第１の分割円筒
２２ 第２の分割円筒
２１ａ、２２ａ フランジ
２４ ネジ
２５ 弾性部材

Claims (9)

1. ステータの一方のコイルエンドを収納するコイル穴を有し、該コイル穴の外縁部で前記ステータの一端を保持する下金型と、
   前記下金型に締結され、円筒を中心軸に沿って複数個に分割した形状の分割円筒を、前記複数個、互いにネジで締結して内部にステータ収納孔を有する円筒状に形成して成り、前記ステータの外周面と前記ステータ収納孔との間に介在させた弾性部材により前記ステータを締め付ける円筒状金型と、
   を備えることを特徴とするモールド成型治具。
2. 前記ステータ収納孔は、大径孔と小径孔とから成る段付孔であり、前記弾性部材は、前記大径孔に保持され、前記段付孔の段部が、前記ステータの他端を押え、前記小径孔には、前記ステータの他方のコイルエンドが収納されることを特徴とする請求項１に記載のモールド成型治具。
3. 前記ステータの外周部には、複数の軸方向の外周溝が形成され、前記下金型のコイル穴の外縁部には、前記コイル穴から前記ステータの外周溝へモールド樹脂を流入させるゲートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモールド成型治具。
4. 前記下金型のコイル穴の外縁部には、前記外周溝に嵌合して前記ステータを前記下金型上に位置決めする係止突起を設けたことを特徴とする請求項３に記載のモールド成型治具。
5. 前記円筒状金型のステータ収納孔の内壁には、前記外周溝に嵌合して前記ステータを前記円筒状金型内で位置決めする係止突起を設けたことを特徴とする請求項３に記載のモールド成型治具。
6. 前記下金型のコイル穴の外縁部には、前記ステータの一端を嵌め込んで位置決めするリング状の段部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド成型治具。
7. 外周部に複数の軸方向の外周溝を有するステータを、下金型のコイル穴にコイルエンドを収納させて前記下金型上に設置するステップと、
   前記ステータを内部に収納するように、複数個の分割円筒を互いにネジで締結して円筒状金型を形成し、前記ネジの締結力により、前記ステータを弾性部材を介して締め付けるとともに、前記円筒状金型を前記下金型に締結してモールド成型治具を組立てるステップと、
   前記ステータを内部に収納したモールド成型治具を加熱するステップと、
   溶融したモールド樹脂を、下金型内へ所定量注入するステップと、
   前期ステータの中央空間へ円柱状の中芯を押し込んで、溶融したモールド樹脂を、前記ステータのスロット及び前記外周溝から前記ステータ他端のコイルエンドの周囲まで押出すステップと、
   前記ステータを内部に収納したモールド成型治具を乾燥し、前記モールド樹脂を硬化させるステップと、
   前記モールド成型治具を分解するステップと、
   を含むことを特徴とするモールド成型方法。
8. 外周部に、モールド樹脂の流路となる複数の軸方向の外周溝を有することを特徴とするステータ。
9. 前記外周溝内には、軸方向の凸条が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のステータ。

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