JP2015193168A - 樹脂モールド装置及び樹脂モールド方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアを樹脂モールドする際に、ステータコアの中空部への樹脂の流入を防止する。【解決手段】樹脂モールド装置は、環状のヨーク部２の内周から突出した複数のティース部３と、隣り合うティース部３の間に形成されるスロット部４と、を有しティース部３にコイル１２を巻き回したステータコア１を、金型１０内に配置して樹脂を注入することで樹脂モールドする。この樹脂モールド装置は、樹脂を注入する前にステータコア１の内周側中空部１Ａに挿入されるスライドコア１１を備え、スライドコア１１は、内周側中空部１Ａに挿入されたときにステータコア１の内周面に当接する外周面１１Ｂと、外周面１１Ｂから突出しステータコア１の内周面のスロット開口部４Ａに嵌る凸部１１Ａと、を有する。そして、凸部１１Ａは、スロット開口部４Ａに嵌った状態で、ティース部３の対向する面と当接する。【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータに用いるステータを樹脂モールドする装置に関する。

電動モータに用いる環状のステータに樹脂モールドを施す為の装置として、特許文献１には、樹脂を注入する前にステータの内周側の空洞部に挿入するスライドコアを、弾性体で形成し、かつ、その外形寸法をステータの内径寸法よりも大きくしたものが開示されている。スライドコアを上記のように構成することで、空洞部への挿入時に弾性変形したスライドコアがステータの内周壁に当接して、ステータコアの内周側への樹脂の流れ込みを防止している。

特開平５−５６６１１号公報

しかしながら、上記文献に記載の装置のように、弾性体で形成したスライドコアをステータの空洞部に圧入する構成では、圧入する度にスライドコアが摩耗するので、繰り返しの使用によりステータとスライドコアとの密着度が低下し、ステータの内周側に樹脂が流れ込むことになる。このため、上記文献に記載の装置を繰り返し使用する場合には、スライドコアの点検及び交換の頻度が高くなる。点検及び交換の頻度が高まるほど生産速度は低下し、また、スライドコアの交換頻度が高まる程コストが増加してしまう。すなわち、上記文献の装置はステータコアの量産には適さない。

そこで本発明では、ステータコアの内周側に樹脂が流れ込むことを防止し、かつ、ステータコアの量産に適した樹脂モールド装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、環状のヨーク部の内周から突出した複数のティース部と、隣り合うティース部の間に形成されるスロット部と、を有しティース部にコイルを巻き回したステータコアに樹脂モールド被膜を形成する樹脂モールド装置が提供される。この樹脂モールド装置は、樹脂を注入する前にステータコアの内周側中空部に挿入されるスライドコアを備え、スライドコアは、内周側中空部に挿入されたときにステータコアの内周面に当接する外周面と、外周面から突出しステータコアの内周面のスロット開口部に嵌る凸部と、を有する。そして、凸部がスロット開口部に嵌った状態で、凸部とティース部の互いに対向する面同士が当接する。

上記態様によれば、凸部がスロット開口部を塞ぐので、スロット開口部からステータコアの内周側中空部への樹脂の流入を防止できる。また、スライドコアの外周面がステータコアの内周面と当接することで、スロット開口部以外からのステータコアの内周側中空部への樹脂の流入も防止できる。すなわち、樹脂モールド被膜を形成する際に、ステータコアの内周側中空部への樹脂の流入を防止できる。

図１は、ステータコアの平面図である。 図２は、ステータコアを樹脂モールド装置に配置した状態の平面図である。 図３は、図２のＡ領域の拡大図である。 図４は、高温配管及び低温配管の位置を示す図である。 図５Ａは、スライドコア挿入時の状態を示す図である。 図５Ｂは挿入後にスライドコアが径方向に膨張した状態を示す図である。 図５Ｃは挿入後にスライドコアが周方向に膨張した状態を示す図である。 図６は、第２実施形態にかかるスライドコアを示す拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、樹脂モールド成形の対象となるステータコア１の概略構成を示す平面図である。ステータコア１は、環状のヨーク部２と、ヨーク部２の内周面から突出する複数のティース部３とを含んで構成されている。ティース部３は周方向に所定間隔をもって並んでおり、隣り合うティース部３の間にはスロット部４が形成されている。また、ステータコア１の内周側には中空部１Ａが形成されている。

上記のようなステータコア１の各ティース部３にコイルを巻き回してから、樹脂モールド成形を施す。なお、本実施形態の樹脂モールド成形で用いる樹脂は、一般的な樹脂モールド成形で用いられる熱硬化型樹脂である。

図２は、樹脂モールド成形について説明するための平面図であり、図３は、図２のＡ領域の拡大図である。なお、図２ではコイル１２を省略してある。

樹脂モールド成形は、ステータコア１を金型１０のキャビティ１０Ａに配置し、ステータコア１の中空部１Ａにスライドコア１１を挿入した状態で、キャビティ１０Ａに樹脂を注入することによって行う。

スライドコア１１は、ステータコア１の中空部１Ａに挿入した状態でティース部３の内周側端面と当接する外周面１１Ｂと、外周面１１Ｂから突出してスロット部４の内周側開口部（以下、単に「スロット開口部４Ａ」ともいう。）４Ａに嵌る凸部１１Ａと、を含む円筒状部材である。なお、スライドコア１はアルミニウム、鉄等の金属で形成されている。また、スライドコア１の表面に例えばＤＬＣ等の表面処理を施して、硬度を高めてもよい。

凸部１１Ａがスロット開口部４Ａに嵌った状態では、凸部１１Ａとティース部３とは互いに対向する面同士が当接している。これにより、スロット部４とステータコア１の中空部１Ａとの連通が遮断されるので、スロット部４に注入された樹脂が、スロット開口部４Ａからステータコア１の中空部１Ａへ流れ込むことを防止できる。すなわち、樹脂に対するスライドコア１１のシール性を確保することができる。

なお、凸部１１Ａを径方向外側になるほど幅が狭くなる楔形状にすれば、ステータコア１及びスライドコア１１に寸法のバラツキがある場合でも、凸部１１Ａとティース部３とが当接し易くなり、シール性がより向上する。

ところで、樹脂を注入する際のシール性をより高めるために、スライドコア１に温度調節機構を設けてもよい。例えば、高温配管３０を図４に示すようにスライドコア１１の内部に配置し、この高温配管３０に高温水や高温油等を循環させれば、スライドコア１１を加熱することができる。なお、高温配管３０に代えて、高周波加熱器等のヒータ類をスライドコア１１に内蔵する構成等であってもよい。また、低温配管３１を図４に示すようにスライドコア１１の内部に配置し、アルコール、水、ドライアイス、または液体窒素等の冷却媒体や冷風等を循環させれば、スライドコア１１を冷却することができる。

なお、図４では高温配管３０と低温配管３１とをそれぞれ一本だけ示しているが、実際にはスライドコア１１の全周にわたって所定間隔で配置する。

図５Ａ−図５Ｃは、上記の温度調節機構の作用効果について説明するための図であり、図３と同様に図２のＡ領域を拡大したものである。なお、図５Ａ−図５Ｃでは高温配管３０と低温配管３１とを省略している。

温度調整機構を用いる場合には、スライドコア１１をステータコア１の中空部１Ａに挿入した状態で、図５Ａに示すように凸部１１Ａとティース部３との間、及び外周面１１Ｂとティース部３の内周側端面との間に隙間があってもよい。このような隙間があれば、中空部１Ａへのスライドコア１１の挿入が容易になる。

スライドコア１を中空部１Ａに挿入したら、温度調節機構によりスライドコア１１を加熱する。これによりスライドコア１１は膨張して、図５Ｂに示すようにティース部３の内周側端面が前面にわたって外周面１１Ｂに接触する。また、凸部１１Ａも膨張して、図５Ｃに示すように、凸部１１Ａとティース部３との互いに対向する面同士が、少なくとも一部において当接する。

上記のように、スライドコア１１に温度調節機構を設け、樹脂を注入する前にスライドコア１１を膨張させることにより、スライドコア１１とステータコア１とがより当接しやすくなり、シール性が向上する。

ところで、注入した樹脂が硬化したら、スライドコア１１をステータコア１の中空部１Ａから引き抜くが、このとき、温度調節機構によりスライドコア１１を冷却する。これにより、スライドコア１１が収縮して、図５Ａに示すようなスライドコア１１とステータコア１との間に隙間がある状態になるので、スライドコア１１を引く抜く際にスライドコア１１がステータコア１に接触する、いわゆるカジリを防止できる。

また、温度調節機構は、スライドコア１１の外周縁部、つまり外周面１１Ｂにより近い位置に内蔵される。仮にスライドコア１１の中心部付近に温度調節機構が内蔵されていると、シール性に直接関係する凸部１１Ａや外周面１１Ｂを膨張、収縮させるためにスライドコア１１の全体を加熱、冷却しなければならない。これに対して本実施形態では、凸部１１Ａや外周面１１Ｂに近い位置を加熱、冷却するので、凸部１１Ａ及び外周面１１Ｂが膨張、収縮するまでに要する時間が、温度調節機構を中心部付近に内蔵する場合に比べて短くなる。すなわち、温度調節機構をスライドコア１１の外周縁部に内蔵すれば、樹脂注入前の加熱及び樹脂硬化後の冷却に要する時間を短縮して、量産する場合のサイクルタイムを短縮することができる。

なお、金型１０にヒータ等の加熱機構（ヒータコア加熱機構）１３を設けて、樹脂が硬化したら加熱機構１３を稼働させるようにしてもよい。金型１０の温度が上昇することで、キャビティ１０Ａ内のステータコア１が温度上昇して膨張する。すなわち、ステータコア１は加熱により膨張し、スライドコア１１は冷却により収縮することで、ステータコア１とスライドコア１１とのクリアランスはより大きくなるので、カジリがさらに発生し難くなる。

また、樹脂が硬化した後、加熱機構により金型１０の温度を上昇させることに加え、さらに、コイル１２に三相交流電流を流す構成にしてもよい。三相交流電流を流すことで、コイル１２はジュール熱と鉄損による熱とを発生するので、温度調節機構のみの場合に比べて、ステータコア１とスライドコア１１との温度差が大きくなって、さらにカジリが発生し難くなる。

次に、本実施形態の構成による作用効果についてまとめる。

本実施形態によれば、樹脂モールド装置はステータコア１の中空部１Ａに挿入されるスライドコア１１を備える。スライドコア１１は、中空部１Ａに挿入されたときにステータコア１の内周面に当接する外周面１１Ｂと、外周面１１Ｂから突出しステータコア１の内周面のスロット開口部４Ａに嵌る凸部１１Ａと、を有する。そして、凸部１１Ａがスロット開口部４Ａに嵌った状態で、凸部１１Ａとティース部３とは、互いに対向する面同士が当接する。

上記のように、凸部１１Ａとティース部３とが当接することで、スロット開口部４Ａから中空部１Ａへ樹脂が流入することを防止できる。また、外周面１１Ｂがステータコア１の内周面と当接することで、スロット開口部４Ａ以外の部位から中空部１Ａへ樹脂が流入することも防止できる。すなわち、樹脂に対するスライドコア１１のシール性が向上する。

なお、凸部１１Ａを、先端側に向かって徐々に幅が狭くなる楔形状にすると、寸法バラツキ等があった場合でも、凸部１１Ａとティース部３とが当接し易くなる。

本実施形態ではスライドコア１１が温度調節機構を備え、温度調節機構は、スライドコア１１がスライドコアの内周側中空部に挿入されたら、樹脂を注入する前にスライドコア１１の温度を上昇させる。これにより、仮にスライドコア１１とステータコア１との間に寸法ばらつき等による隙間があったとしても、スライドコア１が膨張することによって、これらの隙間は埋められる。すなわち、樹脂に対するスライドコア１１のシール性がより向上する。

本実施形態では、温度調節機構がスライドコア１１の外周縁部に設けられているので、シール性に直接影響するスライドコア１１の外周付近の熱膨張、熱収縮を短時間で制御することができる。

本実施形態の樹脂モールド装置は、金型１０内に配置したステータコア１を樹脂の硬化後に加熱する加熱機構を備える。これにより、樹脂の硬化後にスライドコア１１を引き抜く際にステータコア１とスライドコア１１との隙間をより大きくして、カジリの発生を抑制することができる。特に、ステータコア１を加熱し、かつスライドコア１１を冷却すれば、カジリの発生を抑制する効果がより大きくなる。

本実施形態の樹脂モールド装置は、ステータコア１を加熱し得る加熱機構をさらに備え、加熱機構が樹脂の注入後にステータコア１を加熱し、温度調節機構がスライドコア１１を冷却する。これにより、ステータコア１とスライドコア１１との隙間をより大きくして、スライドコア１１を引き抜く際のカジリの発生を抑制できる。

（第２実施形態）
本実施形態は、楔形状の凸部１１Ａがスロット開口部４Ａに嵌ることでスロット部４から中空部１Ａへの樹脂の流入を防止するという点では第１実施形態と同様であるが、凸部１１Ａの構造が第１実施形態と異なる。

図６は、第２実施形態の樹脂モールド装置にかかるスライドコア１１を、ステータコア１の中空部１Ａに挿入した状態を示す図である。

本実施形態では、凸部１１Ａがスライドコア１１の本体とは別部材となっている。スライドコア１１の本体は、第１実施形態と同様にアルミニウム、鉄等の金属で形成されており、スライドコア１の表面に例えばＤＬＣ等の表面処理を施して硬度を高めてもよい。凸部１１Ａも本体と同様である。

凸部１１Ａは、スライドコア１１の本体に設けられた径方向に延びるシリンダ２０に、径方向に移動可能に配置されている。凸部１１Ａを移動させる機構は、油圧、水圧または空気圧を利用する圧力機構であってもよいし、サーボモータ等を利用する機械的な機構であってもよい。例えば、油圧機構の場合には、シリンダ２０に油圧を供給すると凸部１１Ａが外周側へ移動し、油圧を低下させると凸部１１Ａを内周側へ移動するよう構成する。

上記のような構成のスライドコア１１を、外周面１１Ｂから凸部１１Ａがほとんど突出しない状態（図６の左端の凸部１１Ａ）で中空部１Ａに挿入する。挿入したら、凸部１１Ａの突出量を徐々に増大させ（図６の中央、右端の凸部１１Ａ）、凸部１１Ａとティース部３とを当接させる。

上記のように、可動式の凸部１１Ａを油圧等によってティース部３に押し付けることで、ティース部３の間隔やステータコア１の内径にバラツキがある場合でも、凸部１１Ａをティース部３に当接させることができ、シール性を高めることができる。

また、上述した温度調節機構の高温配管３０及び低温配管３１を凸部１１Ａに設けて、図６の右端の状態になった後、凸部１１Ａを加熱してもよい。これにより、凸部１１Ａとティース部３との間のシール性がより高まる。

次に、本実施形態の構成による作用効果についてまとめる。

本実施形態では、楔形状の凸部１１Ａが本体とは別部材で構成され、かつ凸部１１Ａが樹脂を注入する前に径方向外側へ移動してステータコア１の内周面のスロット開口部４Ａに嵌る。これにより、樹脂がスロット部４から中空部１Ａへ流入することを防止できる。

本実施形態では、凸部１１Ａがスロット開口部４Ａに嵌ったら、樹脂を注入する前に温度調節機構によって凸部１１Ａの温度を上昇させる。これにより、凸部１１Ａとティース部３との間のシール性をより高めることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ ステータコア
２ ヨーク部
３ ティース部
４ スロット部
１１ スライドコア
３０ 高温配管
３１ 低温配管

Claims (8)

1. 環状のヨーク部の内周から突出した複数のティース部と、隣り合う前記ティース部の間に形成されるスロット部と、を有し前記ティース部にコイルを巻き回したステータコアを金型内に配置し、前記金型内に樹脂を注入することで前記ステータコアに樹脂モールド被膜を形成する樹脂モールド装置において、
   樹脂を注入する前に前記ステータコアの内周側中空部に挿入されるスライドコアを備え、
   前記スライドコアは、前記内周側中空部に挿入されたときに前記ステータコアの内周面に当接する外周面と、前記外周面から突出し前記ステータコアの内周面のスロット開口部に嵌る凸部と、を有し、
   前記凸部が前記スロット開口部に嵌った状態で、前記凸部と前記ティース部の互いに対向する面同士が当接することを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 請求項１に記載の樹脂モールド装置において、
   前記凸部が、前記ステータコアの内周面に当接する外周面を有する本体は別部材で構成され、かつ前記本体部に対して径方向に移動可能であり、
   前記凸部は周方向の幅が外周側になるほど狭くなる楔形状であって、前記樹脂を注入する前に径方向外側へ移動して前記ステータコアの内周面のスロット開口部に嵌ることを特徴とする樹脂モールド装置。
3. 請求項２に記載の樹脂モールド装置において、
   前記凸部が温度調節機構をさらに備え、
   前記温度調節機構は、前記凸部が前記ステータコアの内周面のスロット開口部に嵌ったら、前記樹脂を注入する前に前記凸部の温度を上昇させることを特徴とする樹脂モールド装置。
4. 請求項１に記載の樹脂モールド装置において、
   前記スライドコアが温度調節機構をさらに備え、
   前記温度調節機構は、前記スライドコアが前記ステータコアの内周側中空部に挿入されたら、前記樹脂を注入する前に前記スライドコアの温度を上昇させることを特徴とする樹脂モールド装置。
5. 請求項４に記載の樹脂モールド装置において、
   前記温度調節機構が前記スライドコアの外周縁部に設けられていることを特徴とする樹脂モールド装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の樹脂モールド装置において、
   前記金型内に配置したステータコアを前記樹脂の硬化後に加熱するステータコア加熱機構をさらに備えることを特徴とする樹脂モールド装置。
7. 請求項３から５のいずれかに記載の樹脂モールド装置において、
   前記金型内に配置したステータコアを加熱し得るステータコア加熱機構をさらに備え、
   前記ステータコア加熱機構が、前記樹脂の注入後に前記ステータコアを加熱し、
   前記温度調節機構が、前記樹脂の注入後に前記凸部または前記スライドコアを冷却することを特徴とする樹脂モールド装置。
8. 環状のヨーク部の内周から突出した複数のティース部と、隣り合う前記ティース部により形成されるスロット部と、を有し前記ティース部にコイルを巻き回したステータコアを金型内に配置し、
   前記金型内に樹脂を注入することで前記ステータコアに樹脂モールド被膜を形成する樹脂モールド方法において、
   前記内周側中空部に挿入されたときに前記ステータコアの内周面に当接する外周面と、前記外周面から突出し前記ステータコアの内周面のスロット開口部に嵌る凸部と、を有するスライドコアを、樹脂を注入する前に前記ステータコアの内周側中空部に挿入し、前記凸部と前記ティース部の互いに対向する面同士を当接させてから樹脂を注入することを特徴とする樹脂モールド方法。

Images