JP2015167457A - ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを係止するインシュレータの固定片を上下いずれか一方のみとすることでインシュレータの製作効率を向上させながら、樹脂注入の際にコイルを構成する巻線のばらけを効果的に抑制して高性能なステータを製造できるステータの製造方法を提供する。【解決手段】筒部２ａと、その一端に設けられた鍔２ｂと、その端辺であってインシュレータ２がティース１ａに遊嵌された際にティース１ａの上下の端面のいずれかに対応する端辺からティース１ａの径方向に延びてコイルを係止する爪２ｃ’を備えた固定片２ｃとを備えたインシュレータ２の周りにコイル３を配設し、コイル３を備えたインシュレータ２をティース１ａに遊嵌して中間体１０を製作するステップ、成形型Ｍ内に中間体１０を収容し、固定片２ｃでコイル３が係止されている領域の近傍から樹脂を成形型Ｍ内に注入し、封止樹脂体４を形成してステータ２０を製造するステップからなる。【選択図】図２

Description

本発明は、コイルを備えたインシュレータをステータのティース周りに配設し、ステータとコイルを封止樹脂体で一体封止するステータの製造方法に関するものである。

モータの低騒音化を図るべく、ステータコアのティースにコイルを具備するインシュレータを配設し、ティースとコイルの周りに樹脂をモールドし、封止樹脂体で一体封止する方法が適用されている。

この封止樹脂体の成形においては、コイルを備えたインシュレータがティース周りに配設されたステータコアを成形型に収容し、成形型に樹脂を注入した際に、樹脂による圧力にてコイルやインシュレータが移動したり変形することが懸念される。この課題は、ティース周りに巻線を直接巻装してコイルを形成する方法ではなく、インシュレータ（もしくは絶縁紙）を介して巻線が予め巻装されてなるコイルをティース周りに配設する方法の場合において顕著である。

ここで、従来のステータの製造方法（従来の製造方法の実施の形態１）を図５〜７を参照して説明する。なお、図５においては、ステータコアの一部のみを取り出して説明しているが、ステータコアには周方向に複数のティースが径方向に延設する形態で設けられており、図５で示す方法にて全てのティースにコイルを備えたインシュレータが遊嵌され、成形型に収容されるものである。

図５で示す方法は、コイルとティースの間の絶縁をインシュレータにておこなうものである。図示するインシュレータＩは、電磁鋼板が積層して形成されたステータコアＳＣのティースＴに遊嵌される筒部Ｉａと、筒部Ｉａの一端に設けられた鍔Ｉｂと、鍔Ｉｂの端辺であってインシュレータＩがティースＴに遊嵌された（Ｘ２方向）際にティースＴの上下の端面に対応する二つの端辺からティースＴの径方向に延びて先端にコイルＣを係止する爪Ｉｃ’を備えた固定片Ｉｃ、および爪Ｉｄ’を備えた固定片Ｉｄと、から構成されている。

このように、上下二つの固定片Ｉｃ,Ｉｄで筒部Ｉａに遊嵌された（Ｘ１方向）コイルＣを係止し、コイルＣを具備するインシュレータＩをティースＴに遊嵌し、これをステータコアＳＣの具備する全てのティースＴにて実行する。

全てのティースＴにコイルＣを具備するインシュレータＩが遊嵌されることで、図６ａで示すように最終製品のステータの前駆体である中間体ＳＭが製作される。

次に、図６ｂで示すように、この中間体ＳＭを成形型Ｍに収容して型閉めし（図６ｂは型閉めした状態を示す）、成形型Ｍに設けられている注入ゲートＭａから樹脂を注入する（Ｙ方向）。

ティースＴ、インシュレータＩおよびコイルＣの周囲に樹脂が注入され、樹脂の硬化を待って脱型することにより、図７で示すように、ステータコアＳＣのティースＴの周囲に配設されているインシュレータおよびコイルが封止樹脂体Ｆにて一体封止されてなるステータＳが製造される。

この製造方法において、図６ｂで示す成形型内における樹脂注入の際に、コイルＣはインシュレータＩの具備する上下２つの固定片Ｉｃ,Ｉｄで係止状態が維持されていることから、注入された樹脂の圧力にてコイルＣがインシュレータＩに対して移動するのは抑制される。そして、注入された樹脂圧によるインシュレータＩのティースＴに対する移動の抑制に関しては、インシュレータＩの内側（固定片の爪側）から樹脂が注入され、樹脂の圧力によってインシュレータＩがティースＴの根本側（ヨーク側）に押圧されることでインシュレータＩの移動も抑制されることになる。そして、このようにインシュレータＩがティースＴの根本側（ステータコアの外側）に押圧されることで、コイルＣがステータコアの内側（ロータ側）に配設された際に問題となる銅損失の増加に起因したステータ性能悪化の問題を解消することができる。

しかしながら、インシュレータＩがその上下に２つの固定片Ｉｃ,Ｉｄを備えていることから、インシュレータＩの製作手間や製作コストがかかるという課題がある。

この課題に対し、固定片を一つのみとしたインシュレータが特許文献１に開示されている。このインシュレータを使用するステータの製造方法（従来の製造方法の実施の形態２）を図８，９を用いて説明する。

図８で示すように、インシュレータＩＡは、ティースＴに遊嵌される筒部Ｉａと、筒部Ｉａの一端に設けられた鍔Ｉｂと、鍔Ｉｂの端辺であってインシュレータＩがティースＴに遊嵌された（Ｘ２方向）際にティースＴの上側の端面に対応する一つの端辺からティースＴの径方向に延びて先端にコイルＣを係止する爪Ｉｃ’を備えた固定片Ｉｃと、から構成されている。

上方の一つの固定片Ｉｃのみで筒部Ｉａに遊嵌された（Ｘ１方向）コイルＣを係止し、コイルＣを具備するインシュレータＩＡをティースＴに遊嵌し、これをステータコアＳＣの具備する全てのティースＴに実行して、図９ａで示す中間体ＳＭ’を製作する。

次に、図９ｂで示すようにこの中間体ＳＭ’を成形型Ｍに収容し、注入ゲートＭａから樹脂を注入する（Ｙ方向）。

しかしながら、図９ｃで示すように、この樹脂の注入の際に、固定片Ｉｃにて直接係止されていない他方側のコイルＣを構成する巻線が樹脂の圧力によってばらけてしまうといったあらたな課題が生じ得る（Ｚ方向）。

特開２０１０−１４１９６２号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、コイルを備えたインシュレータをティースに遊嵌し、封止樹脂体にて一体封止してステータを製造する方法に関し、コイルを係止するインシュレータの固定片を上下いずれか一方のみとすることでインシュレータの製作効率を向上させながら、樹脂注入の際にコイルを構成する巻線のばらけを効果的に抑制することができ、もって高性能なステータを製造することのできるステータの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるステータの製造方法は、ステータコアのティースの周りに遊嵌されるインシュレータであって、ティースに遊嵌される筒部と、該筒部の一端に設けられた鍔と、鍔の端辺であってインシュレータがティースに遊嵌された際にティースの上下の端面のいずれかに対応する端辺からティースの径方向に延びて、先端にコイルを係止する爪を備えた固定片と、を備えたインシュレータの周りにコイルを配設して前記爪にコイルを係止させ、このコイルを備えたインシュレータをティースに遊嵌して中間体を製作する第１のステップ、成形型内に中間体を収容し、前記固定片でコイルが係止されている領域の近傍から樹脂を成形型内に注入し、ティースおよびコイルの周りに封止樹脂体を形成してステータを製造する第２のステップからなるものである。

本発明のステータの製造方法は、インシュレータの具備する一つの固定片のみでコイルを係止させ、このインシュレータをティースに遊嵌させて中間体を製作した後、固定片でコイルが係止されている領域の近傍から樹脂を成形型内に注入することにより、注入された樹脂によるコイルを構成する巻線のばらけを固定片によって抑制することができるものである。

注入された樹脂は、インシュレータの固定片側から流れ込み、固定片近傍ではコイルが固定片にて係止されていることから巻線のばらけは生じない。そして、樹脂はインシュレータの固定片近傍から固定片の取り付けられていない他方側へ流れるが、この際には、コイルの内側（ティースの径方向内側）の面に沿って樹脂が流れることから、コイルは樹脂の圧力によって外側（ティースの根本側）に押圧されることになる。したがって、コイルはその全領域においてばらけることなく、しかも銅損失の少ないティースの外側への配置姿勢とされた状態で樹脂にて包囲される。

したがって、インシュレータの具備する固定片を一つとし、その製作効率を高めながら、成形型に注入された樹脂にてコイルを構成する巻線のばらけを防止し、かつインシュレータおよびコイルをステータコアの外側へ位置決めすることにより、銅損失が少なく、性能に優れたステータを製造することができる。

ここで、前記インシュレータには、前記端辺からティースの径方向に延びる固定片と、この固定片の近傍に別途の固定片が設けてあり、固定片で一層巻きのコイルを係止し、別途の固定片で他の一層巻きのコイルを係止することで二層巻きのコイルをインシュレータにて係止するようになっている形態であってもよい。

このように二層巻き形態のインシュレータであっても、インシュレータの上下いずれか一方側にのみ二つの固定片を設けておくだけで、樹脂注入の際に二層のコイルをともにばらけさせることなく、インシュレータおよびコイルの周囲に封止樹脂体を一体に成形することが可能になる。また、インシュレータの具備する固定片の数が低減されていることから、その製作コストを削減することができる。なお、前記第１のステップでは、ステータの具備する全てのティースにコイルを具備するインシュレータを遊嵌して前記中間体を製作し、この中間体を成形型に収容して樹脂を注入することで封止樹脂体を備えたステータを製造するのが好ましい。

また、その他、本発明の製造方法は分割ステータにも適用が可能であり、この場合は、前記第１のステップにおいて、各分割コアのティースにコイルを具備するインシュレータを遊嵌し、コイルを具備する分割コアを周方向に組み付けて前記中間体を製作する方法となる。

以上の説明から理解できるように、本発明のステータの製造方法によれば、インシュレータの具備する一つの固定片のみでコイルを係止させ、このインシュレータをティースに遊嵌させて中間体を製作した後、固定片でコイルが係止されている領域の近傍から樹脂を成形型内に注入することにより、注入された樹脂によるコイルを構成する巻線のばらけをこの固定片によって抑制することができる。さらに、流れる樹脂によってコイルの内側から樹脂圧を付与してインシュレータおよびコイルをステータコアの外側に押圧することができる。したがって、コイルを係止するインシュレータの固定片を上下いずれか一方のみとすることでインシュレータの製作効率を向上させながら、銅損失が少なく、高性能なステータを製造することができる。

本発明のステータの製造方法の第１のステップを説明した模式図である。 （ａ）は第１のステップで製作された中間体の縦断面図であり、（ｂ）は製造方法の第２のステップを説明した模式図である。 本発明の製造方法にて製造されたステータを説明した斜視図である。 二層巻きに対応したインシュレータに二層のコイルを配設している状態を示した模式図である。 従来のステータの製造方法の実施の形態１のうち、中間体を製作するまでを説明した模式図である。 （ａ）は製作された中間体の縦断面図であり、（ｂ）は中間体を成形型に収容して樹脂を注入している状況を説明した模式図である。 従来のステータの製造方法の実施の形態１にて製造されたステータを示した斜視図である。 従来のステータの製造方法の実施の形態２のうち、中間体を製作するまでを説明した模式図である。 （ａ）は製作された中間体の縦断面図であり、（ｂ）は中間体を成形型に収容して樹脂を注入している状況を説明した模式図であり、（ｃ）は樹脂の圧力にてコイルを構成する巻線がばらけることを説明した模式図である。

以下、図面を参照して本発明のステータの製造方法の実施の形態を説明する。

（ステータの製造方法の実施の形態）
図１は本発明のステータの製造方法の第１のステップを説明した模式図であり、図２ａは第１のステップで製作された中間体の縦断面図であり、図２ｂは製造方法の第２のステップを説明した模式図である。

図１で示すように、インシュレータ２は、一層巻きに対応したものであり、ステータコア１のティース１ａに遊嵌される筒部２ａと、筒部２ａの一端に設けられた鍔２ｂと、鍔２ｂの端辺であってインシュレータ２がティース１ａに遊嵌された（Ｘ２方向）際にティース１ａの上側の端面に対応する一つの端辺からティース１ａの径方向に延びて先端にコイル３を係止する爪２ｃ’を備えた固定片２ｃと、から構成されている。なお、ステータコア１は、ヨークと該ヨークから径方向に延びる複数のティース１ａとを備えた複数の電磁鋼板が所定高さに積層され、相互にかしめられてその全体が構成されている。

上方の一つの固定片２ｃのみで筒部２ａに遊嵌された（Ｘ１方向）コイル３を係止する。具体的には、筒部２ａの周囲にコイル３を遊嵌することで固定片２ｃの先端の爪２ｃ’にてコイル３の端部を係止し、インシュレータ２へのコイル３の係止姿勢を形成する。

コイル３を具備するインシュレータ２をティース１ａに遊嵌し、これをステータコア１の具備する全てのティース１ａに実行して、図２ａで示す中間体１０を製作する（第１のステップ）。

なお、図示するステータコア１が分割コアの場合には、ティース１ａを具備する分割コアに図１で示すようにコイル３を備えたインシュレータ２を遊嵌し、分割コアを周方向に組み付けて分割ステータの中間体を製作する。

次に、中間体１０を図２ｂで示すように成形型Ｍに収容する。
この際に、成形型Ｍの注入ゲートＭａ側にインシュレータ２の固定片２ｃが配設されるようにして中間体１０を成形型Ｍに収容する。

次に、成形型Ｍの注入ゲートＭａを介して樹脂を成形型内に注入する（Ｙ方向）。
成形型Ｍ内に注入された樹脂は、インシュレータ２の固定片２ｃ側から流れ込むが、固定片２ｃの近傍では、コイル３が固定片２ｃにて係止されていることから巻線のばらけは生じない。

そして、流れ込んだ樹脂はインシュレータ２の固定片２ｃの近傍から固定片２ｃの取り付けられていない他方側へ流れる（Ｙ’方向）。なお、この樹脂の流れ（Ｙ’方向）を良好にするべく、ティース１ａの径方向の長さとコイル３の径方向の長さ（厚み）を調整し、樹脂の流路を形成するのが好ましい。

樹脂が固定片２ｃの取り付けられていない他方側へ流れる過程において、コイル３の内側（ティース１ａの径方向内側）の面には、コイル３をステータコア１の外側（ティース１ａの根本側）に押圧する圧力ｑが作用することになる。

このように外側に押圧する圧力ｑにより、コイル３はその全領域においてばらけることなく、インシュレータ２とともにティース１ａの根本側に押し込まれた状態で注入された樹脂に包囲される。

成形型Ｍ内に樹脂が十分に注入され、全てのティース１ａとその周囲にあるコイル３を備えたインシュレータ２を樹脂が包囲し、この樹脂の硬化を待って成形型Ｍを脱型することにより、図３で示すように、ステータコア１のティース１ａの周囲のコイルおよびインシュレータが封止樹脂体４で一体封止されてなるステータ２０が製造される。

このステータ２０は、その構成要素であるインシュレータ２とコイル３がティース１ａの根本側（ステータコア１の外側）に配設され、かつコイル３を構成する巻線のばらけがないことから、銅損失が少なく、性能に優れたステータである。

また、インシュレータ２が一つの固定片２ｃのみを具備するものであることから、その製作手間が低減され、製作コストが削減されている。

さらに、図示する製造方法は、インシュレータ２の具備する一つの固定片２ｃを成形型Ｍの注入ゲートＭａ側に配した状態で成形型Ｍ内に収容し、樹脂を注入するといった簡易な製法改良に基づくものであることから、製造コストを何ら高騰させるものではない。

また、図４には、二層巻きのコイルを係止するインシュレータ２Ａを示している。
従来の二層巻きコイル用のインシュレータは、筒部の上下にそれぞれ内側のコイルと外側のコイルをそれぞれ係止する二つの固定片（したがって合計四つの固定片）を備えたものが使用されているが、ここでは筒部２ａの上方に内側および外側のコイルのそれぞれを係止する２つの固定片２ｃ、２ｄのみを備えている。

インシュレータ２Ａに配設される（Ｘ１方向）大小交互に巻装されてできた二層巻きコイル３’のうち、外側のコイルは外側の固定片２ｃの爪２ｃ’にて係止され、内側のコイルは内側の固定片２ｄの爪２ｄ’にて係止される。

図示を省略するが、ステータコアの各ティースに対して二層巻きコイル３’を備えたインシュレータ２Ａを遊嵌させて不図示の中間体を製作し、成形型の注入ゲート側に二つの固定片２ｃ、２ｄが配されるようにして中間体を収容し、樹脂の注入をおこなうことにより、図２ｂと同様に、二層巻きコイル３’のばらけを防止しながら、それらの内側から樹脂圧を作用させることができる。

このように二層巻きコイル用のインシュレータ２Ａにおいても、固定片の基数を低減できることからインシュレータ２Ａの製作コストを削減できる。そして、二層巻きコイル３’のばらけが防止され、かつインシュレータ２Ａと二層巻きコイル３’がステータコアの外側に位置決めされることから、銅損失が少なく、高性能なステータを製造することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…ステータコア、１ａ…ティース、２，２Ａ…インシュレータ、２ａ…筒部、２ｂ…鍔、２ｃ、２ｄ…固定片、２ｃ’、２ｄ’…爪、３…コイル、３’…二層巻きコイル、４…封止樹脂体、１０…中間体、２０…ステータ、Ｍ…成形型、Ｍａ…注入ゲート

Claims (4)

1. ステータコアのティースの周りに遊嵌されるインシュレータであって、ティースに遊嵌される筒部と、該筒部の一端に設けられた鍔と、鍔の端辺であってインシュレータがティースに遊嵌された際にティースの上下の端面のいずれかに対応する端辺からティースの径方向に延びて、先端にコイルを係止する爪を備えた固定片と、を備えたインシュレータの周りにコイルを配設して前記爪にコイルを係止させ、このコイルを備えたインシュレータをティースに遊嵌して中間体を製作する第１のステップ、
   成形型内に中間体を収容し、前記固定片でコイルが係止されている領域の近傍から樹脂を成形型内に注入し、ティースおよびコイルの周りに封止樹脂体を形成してステータを製造する第２のステップからなるステータの製造方法。
2. 前記インシュレータには、前記端辺からティースの径方向に延びる固定片と、この固定片の近傍に別途の固定片が設けてあり、
   固定片で一層巻きのコイルを係止し、別途の固定片で他の一層巻きのコイルを係止することで二層巻きのコイルをインシュレータにて係止するようになっている請求項１に記載のステータの製造方法。
3. 前記第１のステップでは、ステータコアの具備する全てのティースにコイルを具備するインシュレータを遊嵌して前記中間体を製作する請求項１または２に記載のステータの製造方法。
4. 前記ステータは分割ステータであり、
   前記第１のステップでは、各分割コアのティースにコイルを具備するインシュレータを遊嵌し、コイルを具備する分割コアを周方向に組み付けて前記中間体を製作する請求項１または２に記載のステータの製造方法。

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