JP2016046832A - モータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの製造において、ステータのコイル端部とケースの間において部分的に樹脂を充填する。【解決手段】ステータ３のコイル端部５ａにおいて、ケース６と対向する面の間にモールド樹脂を配置して、コイル端部５ａからの熱を、モールド樹脂７を介してケース６に放熱するモータ１の製造方法であって、コイル端部５ａの周囲とケース６との間に、モールド樹脂７の逃げを規制する規制部材たる外側規制部材１１と内側規制部材１２を設け、コイル端部５ａとケース６の間に、シート状のモールド樹脂７を配置して、コイル端部５ａとケース６でシート状のモールド樹脂７を圧縮しつつ、加熱硬化させるとともに、シート状のモールド樹脂７を加熱硬化させて、その後外側規制部材１１と内側規制部材１２を除去する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータの製造方法の技術に関する。

従来、モータの放熱性と絶縁性を確保するために、ステータを構成するコイルの銅線の隙間に樹脂を充填した（樹脂モールドした）モータが知られている。
例えば、このような構成のモータとしては、以下の特許文献１に示すものがあり、公知となっている。

特開平６−２４５４１５号公報

特許文献１に示されたような従来のモータでは、多くの樹脂量が必要であり、モータの重量の増大やコストの増大という問題があった。また、斯かるモータでは、ステータのコイル端部とケースの間において部分的に樹脂を充填しようとすると、樹脂が拡散して、樹脂内部に空洞ができてしまい、絶縁性が悪化するという問題もあった。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、ステータのコイル端部とケースの間において部分的に樹脂を充填することができるモータの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ステータのコイル端部において、ケースと対向する面の間にモールド樹脂を配置して、前記コイル端部からの熱を、モールド樹脂を介してケースに放熱するモータの製造方法であって、前記コイル端部の周囲と前記ケースとの間に、前記モールド樹脂の逃げを規制する規制部材を設け、前記コイル端部と前記ケースの間に、シート状の前記モールド樹脂を配置して、前記コイル端部と前記ケースでシート状の前記モールド樹脂を圧縮しつつ、加熱硬化させ、その後、前記規制部材を除去するものである。

請求項２においては、前記規制部材は、前記コイル端部の挿入方向において、前記コイル端部の挿入部位が先細りとなる傾斜を有する壁部を備えるものである。

請求項３においては、前記モールド樹脂の材質は、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、の何れかである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に係る発明によれば、コイル端部からシート状のモールド樹脂を介して、ケースに伝熱させることができ、ステータのコイルからの放熱を効果的に行うことができる。
また、モールド樹脂が外部に逃げないように、規制部材で規制しつつ圧縮することによって、モールド樹脂内に空洞が生じることを抑制して、絶縁性能を確保することができる。

請求項２に係る発明によれば、コイル端部の挿入を容易にすることができる。

請求項３に係る発明によれば、モータのコスト低減を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る製造方法の適用対象たるモータを示す模式図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法を示す模式図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法において使用する外側規制部材を示す模式図、（ａ）第一の形態を示す図、（ｂ）第二の形態を示す図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法において使用する内側規制部材を示す模式図、（ａ）第一の形態を示す図、（ｂ）第二の形態を示す図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法における（ＳＴＥＰ−１−２）の状況を示す模式図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法における（ＳＴＥＰ−１−３）の状況を示す模式図。 本発明の第一の実施形態に係るモータの製造方法における（ＳＴＥＰ−１−４）の状況を示す模式図。 本発明の第二の実施形態に係るモータの製造方法を示す模式図。 本発明の第二の実施形態に係るモータの製造方法において使用するリング部材を示す模式図、（ａ）平面図、（ｂ）図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るモータの製造方法を適用するモータの構成について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るモータの製造方法の適用対象たるモータ１は、ロータ（回転子）２とステータ(固定子）３を備えている。

ステータ３は、該ステータ３を構成する略円筒状のステータコア４の内周部において、コイル５を巻きつけるための部位である複数のティース４ａ・４ａ・・・を備えている。
ティース４ａに対して巻き付けられるコイル５は、ステータコア４の軸線Ｘの方向における両端部において、ステータコア４の内部から外部に露出している。そして、ステータコア４の軸線Ｘの方向におけるコイル５の両端部を、コイル端部５ａ・５ｂと呼ぶ。
尚、以下では、各コイル端部５ａ・５ｂのうち、一側のコイル端部５ａ側を被装するケース６と、ステータ３との関係を例示して説明をする。

モータ１は、ステータ３のコイル端部５ａ側の端部を、ケース６によって被装している。
そして、モータ１では、コイル端部５ａとケース６の間の空間にモールド樹脂７を充填することによって、コイル５の絶縁性を確保し、かつ、ケース６内で生じた熱を、モールド樹脂７を介してケース６に熱伝導させることによって、外部に放熱する構成としている。

モータ１で使用しているモールド樹脂７は、粘土状の熱硬化性樹脂をシート状に成形した部材を使用しており、コイル端部５ａの形状に合わせて変形し、コイル端部５ａの全面を隙間なく覆うことができるように構成している。
本実施形態では、モールド樹脂７に使用する熱硬化性樹脂の材質として不飽和ポリエステルを使用している。
尚、不飽和ポリエステルは、ステータのコイルを樹脂モールドする場合において従来使用されているシリコンゴムに比して安価である。
また、本実施形態では、モールド樹脂７の材質として、不飽和ポリエステルを選択しているが、モールド樹脂７の材質は、不飽和ポリエステルだけでなく、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、の何れかを採用することができる。

次に、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法について、図２〜図７を用いて説明をする。
本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図２に示すように、まず始めにコイル端部５ａをケース６の凹部６ａに挿入するに際し、予め凹部６ａに外側規制部材１１と内側規制部材１２を配置しておく（ＳＴＥＰ−１−１）。

外側規制部材１１と内側規制部材１２は一対で用いるものであり、コイル端部５ａ、凹部６ａの底面、外側規制部材１１および内側規制部材１２によって、モールド樹脂７を充填するための空間Ａを形成する。

外側規制部材１１は、略リング状の凹部６ａにおける半径方向外側に配置される部材であり、円形のリング状体を半円となる箇所２分割した形態を有しており、鍔部１１ａと壁部１１ｂを備えている。
壁部１１ｂは、モールド樹脂７を堰き止めるための部位であり、外側規制部材１１は、壁部１１ｂをコイル端部５ａに挿入して用いられる。
また壁部１１ｂは、コイル端部５ａを該壁部１１ｂに沿わせることで挿入しやすくなるように、挿入方向に向けて凹部６ａが狭められ、先細りとなるような傾斜を設けておくことが好ましい。

尚、本実施形態では、円形のリング状体を半円で２分割した形態を有する外側規制部材１１を例示しているが、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、さらに細かく（３分割以上に）分割した形態を有する外側規制部材を用いてもよい。

外側規制部材１１としては、例えば、図３（ａ）に示すような第一の形態を採用し得る。
図３（ａ）に示す第一の形態の外側規制部材１１は、壁部１１ｂを弾性体たる発泡ウレタンによって構成し、図中に示すような傾斜を設ける構成としている。
発泡ウレタン製の壁部１１ｂは、コイル端部５ａが押圧されることによって弾性変形し、また変形することによって、コイル端部５ａの形状バラツキを吸収して隙間を埋め、流動するモールド樹脂７を堰き止めることができるように構成されている。
そして、壁部１１ｂの表面には、離型用のフィルム（図示せず）を張設している。

また、外側規制部材１１としては、例えば、図３（ｂ）に示すような第二の形態を採用し得る。
図３（ｂ）に示す第二の形態の外側規制部材１１は、壁部１１ｂにおいて、複数のスリット１１ｃを形成することで壁部１１ｂに弾性を付与するとともに、壁部１１ｂに図中に示すような傾斜を設ける構成としている。
スリット１１ｃを設けた壁部１１ｂは、コイル端部５ａが押圧されることによって弾性変形するとともに、流動するモールド樹脂７を堰き止めることができるように構成されている。スリット１１ｃは、モールド樹脂７の粘性を考慮して、スリット１１ｃからモールド樹脂７が漏れ出ることが無い幅で形成している。尚、本実施形態で使用するモールド樹脂７は粘土状であり、粘性が非常に高いため、スリット１１ｃからの漏れが生じにくいように構成されている。
そして、壁部１１ｂの表面には、離型用のフィルム（図示せず）を張設している。

また、壁部１１ｂにスリット１１ｃを設ける場合、一つのスリット１１ｃを挟んだ二つの部位が重なり合う形態を採用することが有効であり、この場合、スリット１１ｃによって、壁部１１ｂの柔軟性を確保しつつ、スリット１１ｃからモールド樹脂７が漏れ出ることをより確実に抑制することができる。

本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法においては、モールド樹脂７の材質は、不飽和ポリエステルであり、このような構成によって、モータ１のコスト低減を実現している。

内側規制部材１２は、略リング状の凹部６ａにおける半径方向内側に配置される部材であり、モールド樹脂７を堰き止めるための部位である壁部１２ａを備えている。壁部１２ａは、凹部６ａに対してコイル端部５ａを挿入する際に、コイル端部５ａが挿入しやすいように、傾斜を設けておくことが好ましい。

内側規制部材１２としては、例えば、図４（ａ）に示すような第一の形態を採用し得る。
図４（ａ）に示す第一の形態の内側規制部材１２は、壁部１２ａを弾性体たる発泡ウレタンを用いて構成し、図中に示すような傾斜を設ける構成としている。
発泡ウレタン製の壁部１２ａは、コイル端部５ａが押圧されることによって弾性変形し、また弾性変形することによって、コイル端部５ａの形状バラツキを吸収して隙間を埋め、流動するモールド樹脂７を堰き止めることができるように構成されている。
そして、壁部１２ａの表面には、離型用のフィルム（図示せず）を張設している。

また、内側規制部材１２としては、例えば、図４（ｂ）に示すような第二の形態を採用し得る。
図４（ｂ）に示す第二の形態の内側規制部材１２は、壁部１２ａにおいて、複数のスリット１２ｂを形成することで壁部１２ａに弾性を付与するとともに、壁部１２ａに図中に示すような傾斜を設けている。
スリット１２ｂを設けた壁部１２ａは、コイル端部５ａが押圧されることによって弾性変形するとともに、流動するモールド樹脂７を堰き止めることができるように構成されている。スリット１２ｂは、モールド樹脂７の粘性を考慮して、スリット１２ｂからモールド樹脂７が漏れ出ることが無い幅で形成している。
そして、壁部１２ａの表面には、離型用のフィルム（図示せず）を張設している。

また、壁部１２ａにスリット１２ｂを設ける場合、一つのスリット１２ｂを挟んだ二つの部位が重なり合う形態を採用することが有効であり、この場合、スリット１２ｂによって、壁部１２ａの柔軟性を確保しつつ、スリット１２ｂからモールド樹脂７が漏れ出ることをより確実に抑制することができる。

即ち、第一の実施形態に係るモータ１の製造方法において、空間Ａは、弾性のある外側規制部材１１の壁部１１ｂと内側規制部材１２の壁部１１ｂによって囲まれた、凹部６ａに比して狭い密閉空間であり、コイル端部５ａを樹脂モールドするために必要な最小限の空間として設定されている。換言すれば、空間Ａは、該空間Ａにモールド樹脂７を充填することによって、コイル端部５ａを隙間なく樹脂モールドすることができ、コイル５における絶縁性と放熱性を確保することができる空間として設定されている。
また、空間Ａを、凹部６ａに比して狭い空間として設定することにより、樹脂モールドに使用する樹脂量を削減することを可能にしている。

次に、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図２に示すように、コイル端部５ａをケース６の略リング状の凹部６ａに挿入する前に、予め空間Ａにシート状のモールド樹脂７を配置しておく（ＳＴＥＰ−１−２）。

次に、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図２および図５に示すように、コイル端部５ａをケース６の略リング状の凹部６ａに向けて挿入する（ＳＴＥＰ−１−３）。
このとき、外側規制部材１１と内側規制部材１２は、図５に示すように、コイル端部５ａの挿入方向に対して先細りとなるように傾斜しているため、傾斜に沿ってコイル端部５ａを滑り込ませることで、挿入を容易に行うことができる。

即ち、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法においては、規制部材たる外側規制部材１１と内側規制部材１２は、コイル端部５ａの挿入方向において、コイル端部５ａの挿入部位が先細りとなる傾斜を有する壁部１１ｂおよび壁部１２ａを備えるものである。
このような構成により、コイル端部５ａの挿入を容易にしている。

そして、外側規制部材１１と内側規制部材１２は、図６に示すように、コイル端部５ａが所定の深さまで挿入されると、コイル端部５ａによって押されて、コイル端部５ａの挿入方向に対して略平行となるように変形する。
また、このとき同時に、外側規制部材１１と内側規制部材１２によって逃げ場をなくしたモールド樹脂７は、コイル端部５ａによって押しつぶされて変形し、コイル端部５ａを構成する銅線の隙間に入り込むとともに、空間Ａに隙間なく充填される。

そして、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図６に示すように、（空間Ａにおいて）隙間なくモールド樹脂７が充填された状態において、モールド樹脂７を加熱して硬化させる。

さらに、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図２および図７に示すように、モールド樹脂７を加熱硬化させた後で、最終的に、外側規制部材１１と内側規制部材１２を凹部６ａから引き抜いて、コイル端部５ａの樹脂モールドを完了する（ＳＴＥＰ−１−４）。

即ち、本発明の第一の実施形態に係るモータ１の製造方法においては、ステータ３のコイル端部５ａにおいて、ケース６と対向する面の間にモールド樹脂を配置して、コイル端部５ａからの熱を、モールド樹脂７を介してケース６に放熱するモータ１の製造方法であって、コイル端部５ａの周囲とケース６との間に、モールド樹脂７の逃げを規制する規制部材たる外側規制部材１１と内側規制部材１２を設け、コイル端部５ａとケース６の間に、シート状のモールド樹脂７を配置して、コイル端部５ａとケース６でシート状のモールド樹脂７を圧縮しつつ、加熱硬化させるとともに、シート状のモールド樹脂７を加熱硬化させて、その後外側規制部材１１と内側規制部材１２を除去するものである。
このような構成により、コイル端部５ａからモールド樹脂７を介して、ケース６に伝熱させることができ、ステータ３のコイル５からの放熱を効果的に行うことができる。
また、モールド樹脂７が外部に逃げないように、外側規制部材１１と内側規制部材１２で規制しつつ圧縮することによって、モールド樹脂７内に空洞が生じることを抑制して、モータ１の絶縁性能を確保することができる。

次に、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法について、図８および図９を用いて説明をする。
また、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図８に示すように、コイル端部５ａをケース６の凹部６ａに挿入するに際し、予めコイル端部５ａに対してリング部材２０を嵌めておく（ＳＴＥＰ−２−１）。

図９に示す如く、リング部材２０は、外側リング２１と内側リング２２からなる部材であり、コイル端部５ａ、凹部６ａの底面、外側リング２１および内側リング２２によって、モールド樹脂７を充填するための空間Ａ（図２参照）を形成する。

外側リング２１は、複数のコイル端部５ａ・５ａ・・・に対して、その外側に嵌められる部材であり、その内周面でモールド樹脂７を堰き止めることができる。外側リング２１の内周面には、図９（ａ）に示すように、コイル端部５ａを挿入する際に、コイル端部５ａが挿入しやすいように、挿入方向に沿ってスリット２１ａを形成しており、コイル端部５ａに対する接触面積を低減させる構成としている。

内側リング２２は、複数のコイル端部５ａ・５ａ・・・に対して、その内側に嵌められる部材であり、その外周面でモールド樹脂７を堰き止めることができる。内側リング２２の外周面には、図９（ａ）に示すように、コイル端部５ａを挿入する際に、コイル端部５ａが挿入しやすいように、挿入方向に沿ってスリット２２ａを形成しており、コイル端部５ａに対する接触面積を低減させる構成としている。

尚、外側リング２１および内側リング２２の材質としては、柔軟性のあるＰＰＳ等の熱可塑性樹脂を採用し得る。

即ち、第二の実施形態に係るモータ１の製造方法において、空間Ａは、柔軟性のある外側リング２１と内側リング２２によって囲まれた、凹部６ａに比して狭い密閉空間であり、コイル端部５ａを樹脂モールドするために必要な最小限の空間として設定されている。

次に、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図８に示すように、コイル端部５ａを凹部６ａに挿入する前に、予めコイル端部５ａに対して、シート状のモールド樹脂７を配置しておく（ＳＴＥＰ−２−２）。

本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法においては、モールド樹脂７は、不飽和ポリエステル製であり、このような構成によって、モータ１のコスト低減を実現している。

次に、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図８に示すように、モールド樹脂７を配置したコイル端部５ａとリング部材２０を凹部６ａに向けて挿入する（ＳＴＥＰ−２−３）。
本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法において、凹部６ａの解放側端部には、面取りが施されており、コイル端部５ａの挿入方向に対して先細りとなるように傾斜しているため、リング部材２０（外側リング２１と内側リング２２）は、傾斜に沿って容易に挿入することができる。

そして、凹部６ａに対して、コイル端部５ａおよびリング部材２０が挿入されると、凹部６ａ、コイル端部５ａおよびリング部材２０によって密閉空間（空間Ａ）が形成され、モールド樹脂７は、空間Ａにおいてコイル端部５ａによって押しつぶされて変形し、コイル端部５ａにおける銅線の隙間に入り込むとともに、（空間Ａに）隙間なく充填される。

そして、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図８の（ＳＴＥＰ−２−３）に示すような状態において、モールド樹脂７を加熱して硬化させる。

さらに、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法では、図８の（ＳＴＥＰ−２−３）に示すような状態において、モールド樹脂７を加熱硬化させた後で、最終的に、外側リング２１と内側リング２２を凹部６ａから引き抜いて、コイル端部５ａの樹脂モールドを完了する（ＳＴＥＰ−２−４）。

尚、外側リング２１と内側リング２２は、熱可塑性樹脂を用いて構成しているため、モールド樹脂７を硬化させる際の加熱によって軟化するため、（ＳＴＥＰ−２−４）のタイミングにおいて、容易に除去することができる。

即ち、本発明の第二の実施形態に係るモータ１の製造方法においては、ステータ３のコイル端部５ａにおいて、ケース６と対向する面の間にモールド樹脂７を配置して、コイル端部５ａからの熱を、モールド樹脂７を介してケース６に放熱するモータ１の製造方法であって、コイル端部５ａの周囲とケース６との間に、モールド樹脂７の逃げを規制する規制部材たるリング部材２０（外側リング２１と内側リング２２）を設け、コイル端部５ａとケース６の間に、シート状のモールド樹脂７を配置して、コイル端部５ａとケース６でシート状のモールド樹脂７を圧縮しつつ、加熱硬化させて、その後リング部材２０を除去するものである。
このような構成により、コイル端部５ａからモールド樹脂７を介して、ケース６に伝熱させることができ、ステータ３のコイル５からの放熱を効果的に行うことができる。
また、モールド樹脂７が外部に逃げないように、リング部材２０（外側リング２１と内側リング２２）で規制しつつ圧縮することによって、モールド樹脂７内に空洞が生じることを抑制して、モータ１の絶縁性能を確保することができる。

尚、本実施形態では、樹脂モールド完了後にリング部材２０を引き抜く構成としているが、例えば、リング部材２０の素材として熱硬化性樹脂を使用すれば、樹脂モールドの完了後にリング部材２０をそのまま残しておいてもかまわない。

１ モータ
３ ステータ
４ ステータコア
５ コイル
５ａ コイル端部
６ ケース
６ａ 凹部
７ モールド樹脂
１１ 外側規制部材
１２ 内側規制部材
２０ リング部材
２１ 外側リング
２２ 内側リング

Claims (3)

1. ステータのコイル端部において、ケースと対向する面の間にモールド樹脂を配置して、前記コイル端部からの熱を、モールド樹脂を介してケースに放熱するモータの製造方法であって、
   前記コイル端部の周囲と前記ケースとの間に、前記モールド樹脂の逃げを規制する規制部材を設け、
   前記コイル端部と前記ケースの間に、シート状の前記モールド樹脂を配置して、前記コイル端部と前記ケースでシート状の前記モールド樹脂を圧縮しつつ、加熱硬化させ、
   その後、前記規制部材を除去する、
   ことを特徴とするモータの製造方法。
2. 前記規制部材は、
   前記コイル端部の挿入方向において、前記コイル端部の挿入部位が先細りとなる傾斜を有する壁部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータの製造方法。
3. 前記モールド樹脂の材質は、
   不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、の何れかである、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータの製造方法。

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