JP2020099187A - 電気機器の鋳造ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度特性が改善された電気機器用のステータを製造する方法および装置を提供する。【解決手段】ノズル（１５）を備える型ユニット（１１）をステータ部（３）の第１の側からステータ部（３）内に挿入するステップと、対向型ユニット（１２）をステータ部（３）の第２の反対の側からステータ部（３）内に挿入するステップと、ノズル（１５）を介して熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂により前記ステータ（３）を成形するステップと、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を硬化させるステップとを有し、硬化ステップ後に、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の鋳造片を型ユニット（１１）または対向型ユニット（１２）の回転動作（２３）により除去することを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、電気機器（特に電動機）用の鋳造ステータ、製造方法、およびステータを有する電気機器（特に電動機）を備える車両に関する。

電動機は一般的に知られており、車両の駆動にますます使用されるようになっている。電動機は、ステータとロータにより構成されている。

本発明の目的は、温度特性が改善されたステータを提供することである。

この目的は主クレームによる方法を用いること並びに対応クレームによる装置によって実現される。有利な実施形態は、従属クレームの主題である。

本発明によれば、電気機器用のステータを製造する方法は、ノズルを備える型ユニットをステータ部の第１の側からステータ部内に挿入するステップと、対向型ユニットをステータ部の第２の反対の側からステータ部内に挿入するステップと、ノズルを介して熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂によりステータを成形するステップと、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を硬化させるステップとを有し、硬化ステップ後に、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の鋳造片を型ユニットまたは前記対向型ユニットの回転動作により除去することを特徴とする。

除去動作によって滑らかな切断縁が可能となり、よってステータの内部、すなわちステータのロータとの間の空隙領域に配置することも可能となる。このため、鋳造をステータ部内で開始することがさらに可能となる。鋳造がステータ部の外縁ではなくステータ部の内部から開始されるとステータ部の一端から他端までの距離が短くなるため、鋳造をステータ部の内部で開始することは硬化の改善につながる。

コイルによってステータ内で生成される熱は、鋳造によって、すなわち熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂によってより冷却回路へ除去され得る。

好ましくは、型ユニットまたは対向型ユニットの少なくともいずれかは複数の歯を有し、回転動作は少なくとも１つの歯を用いてなされてよい。

型ユニットまたは対向型ユニットの少なくともいずれかの歯によって、鋳造片の除去が補助され、切り落としの継ぎ目がより滑らかとなり得る。さらに、このためには少なくとも１つの歯を介した回転で十分である。２つまたは３つの歯を介した回転も滑らかな継ぎ目をもたらすが、長すぎる回転は鋳物への損傷のリスクおよび処理時間の増加につながる。

さらに好ましくは、鋳造の前に、ステータ部の中央３分の１の領域で型ユニットと対向型ユニットとが接触してよい。さらに、ステータ部のほぼ中央で型ユニットと対向型ユニットとが接触してもよい。

このように中央３分の１の領域またはほぼ中央に鋳造片が生じ、よって、ステータ部の端まで覆われる距離が両方向においてほぼ同じであるため、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の硬化および分布はステータ部の両方向において実質的に同じ特性を有する。これは、ステータ部の入り口に鋳造片が生じる場合と比べて特性を改善する。

本発明の他の実施形態では、型ユニットまたは対向型ユニットによって鋳造片がステータ部から取り除かれる。

そして、ステータ部が完全に鋳造されるように、鋳造片は型ユニット、対向型ユニット、またはその両方によってステータ部から押し出される。硬化の後、型ユニットと対向型ユニットはステータから取り除かれなければならない。そして、この取り除きの間に鋳造片はステータから押し出される。

本発明の他の好ましい実施形態では、冷却剤を冷却剤通路に追加的に導入しながら硬化を行ってよい。

ステータのコイルに電流を供給することで硬化がさらに進められてもよい。コイルに電流を供給する際には、コイルの抵抗はステータおよび鋳造物の加熱に使用される。

冷却剤および／または電流の供給によって、より迅速な硬化が可能となり、よって処理時間が短縮される。

本発明によれば、電気機器用のステータを製造する装置は、ステータ部の第１の側から挿入されるように構成された型ユニットと、型ユニットに設けられたノズルと、ステータ部の第２の反対の側から挿入されるように構成された対向型ユニットと、ステータ保持部と、ノズルに接続された供給通路とを備え、型ユニットまたは対向型ユニットの少なくともいずれかが回転可能である。

ステータ保持装置はハウジングによってステータ部を保持し、型ユニットと対向型ユニットとによってステータをハウジング内で鋳造する。

溶融した熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂が供給通路によって導入されてよい。

型ユニットまたは対向型ユニットの少なくともいずれかは好ましくは複数の歯を有してよい。

鋳造片が分離される時の滑らかな切断縁が歯によって可能となり、ロータとステータとの間の空隙における滑らかなステータの内部空間が確保される。

さらに、ツールが閉じられるときに鋳造片が分離されてよく、よって分離の全サイクル時間への影響はより限定的になる。

さらに好ましくは、型ユニットと対向型ユニットはステータの中央３分の１の領域で互いに接触するように構成されてよい。

本発明の他の実施形態では、型ユニットまたは対向型ユニットの少なくともいずれかは少なくとも１つの温度制御通路を有する。

たとえば空気または流体を用いて、この温度制御通路を用いることで加熱と冷却の両方がなされてよい。

型ユニットまたは前記対向型ユニットの少なくともいずれかは排出装置を有する。

本発明によれば、車両は、好ましい実施形態によるステータまたは好ましい方法によって製造されたステータを備えた電気機器、特に電動機、を備える。

型ユニットを示す。 対向型ユニットを示す。 ステータ部の内部における型ユニットと対向型ユニットの断面を示す。 ステータ部の内部における対向型ユニットを示す。 ステータ部の内部における型ユニットと対向型ユニットの破断図を示す。 ステータ部用の２部材の保持装置を有するステータ部の内部における型ユニットと対向型ユニットの断面を示す。 車両における電動機のロータを示す。

図１に示す型ユニット１１は、ステータ部に熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を充填するためのノズル１５を有する。ノズル１５は、型ユニット１１を貫通し、ステータの外部の熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の供給部と接続されてよい。底部体２９はノズル体１３よりも大きい直径を有し、これによって型ユニット１１が一度挿入されると周縁２１によってステータ部が封止される。さらに、型ユニット１１は熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を冷却するための冷却通路２５を有する。

さらに、底部体２９には型ユニット１１の回転動作２３を容易にする凹部３１が設けられている。複数の歯１７と各歯１７の間の空間１９とによって、回転動作２３を用いた鋳造片の切り落としが可能となる。鋳造片は、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂がステータ部に流入する位置で形成される。

図２に示す対向型ユニット１２は平らな端面１８を有する。底部体２８は端面１８よりも大きい直径を有する。これによって形成される周縁２２は、保持装置と接続されることでステータ部を封止することができる。底部体２８は、対向型ユニット１２の取り付けを容易にする凹部３２をさらに有する。

図３は、ステータ部３に挿入される型ユニット１１と対抗型ユニット１２を示す。ステータ部３にはステータ歯に巻かれる巻線５が配置されている。ステータ部３は、冷却ライン通路９を有するハウジング７内に配置されている。ハウジング７の外側にさらに外側ハウジングが、冷却ライン通路９がハウジング７と外側ハウジングとの間に冷却通路を形成するように設けられてもよい。

型ユニット１１の歯１７は、ステータ部３の中央３分の１の領域において対向型ユニット１２の端面１８と接触する。熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂は、ノズル１５を介してステータ部３の中央に注入され、型ユニット１１と対向型ユニット１２の周りからステータ部３に流れる。除去が必要となる鋳造片は、ノズル１５の出力とステータ３の内部周辺との間に生成される。この除去は、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の硬化の後に、型ユニット１１または対向型ユニット１２の少なくとも１つの回転動作により行われる。

温度制御通路２５を用いることで、一方では加熱によって熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を流体に維持し、他方では冷却によって熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂をより迅速に固めることができる。

底部体２９はステータ３を封止するように閉じる。駆動されて回転動作を補助する凹部３１が型ユニット１１の端部に設けられている。

図４は挿入された対向型ユニット１２を示す。周縁２２はステータ３上に位置し、ステータ３を封止する。ステータ３の温度は冷却通路によって制御されてよい。

底部体２８に設けられている凹部３２も、対向型ユニット１２の回転を可能とし、挿入および取り除きを容易とする。

図５は装置１の破断図である。型ユニット１１と対向型ユニット１２はステータ部３の内側で接触する。熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂は、ノズル１５のノズル体１３を介してステータ部３に注入される。硬化の後、回転動作が行われてステータ３から型ユニット１１と対向型ユニット１２が取り除かれ、同時にステータ３から鋳造片が除去される。

図６はステータ保持部４０を有する装置１を示す。ステータ保持部４０は、それぞれが型ユニット１１または対向型ユニット１２のガイドとして機能する保持部材４１、４３を備える。ステータ３は、一方の保持部材４１の保持鍔４５により、他方の保持部材４１の凹部の中でハウジング内に保持される。保持部材４１、４３間には、２つの保持部材４１、４３の位置合わせを確実にし、型ユニット１１と対向型ユニット１２とが保持部材４１、４３間に正確にガイドされることを可能とするガイドロッド４７が設けられる。このため、型ユニット１１と対向型ユニット１２とがステータ３の内部において正確に互いに接触する。

図７は車両１０３（たとえばハイブリッド車または電気自動車）の例示的な実施形態の原理を示す。車両１０３は、車両１０３を駆動するための１つの例示的な実施形態のステータ３を有する電気機器１００（特に電動機）を備える。

Claims (10)

1. 電気機器（１００）用のステータ（３）を製造する方法であって、
   ノズル（１５）を備える型ユニット（１１）を前記ステータ部（３）の第１の側から前記ステータ部（３）内に挿入するステップと、
   対向型ユニット（１２）を前記ステータ部（３）の第２の反対の側から前記ステータ部（３）内に挿入するステップと、
   前記ノズル（１５）を介して熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂により前記ステータ（３）を成形するステップと、
   前記熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂を硬化させるステップとを有し、
   前記硬化ステップ後に、前記熱可塑性物質、熱硬化性プラスチック、または樹脂の鋳造片を前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の回転動作（２３）により除去することを特徴とする、方法。
2. 前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の少なくともいずれかは複数の歯（１７）を有し、前記回転動作（２３）は少なくとも１つの前記歯（１７）を使用してなされる請求項１に記載の方法。
3. 前記型ユニット（１１）および前記対向型ユニット（１２）は、鋳造前に前記ステータ部（３）の中央３分の１の領域において接触している、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記鋳造片は、前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）により前記ステータ（３）から除去される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 電気機器（１００）用のステータ（３）を製造する装置（１）であって、
   ステータ部（３）の第１の側から挿入されるように構成された型ユニット（１１）と、
   前記型ユニット（１１）に設けられたノズル（１５）と、
   前記ステータ部（３）の第２の反対の側から挿入されるように構成された対向型ユニット（１２）と、
   ステータ保持部（４０）と、
   前記ノズル（１５）に接続された供給通路とを備え、
   前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の少なくともいずれかが回転可能である、装置（１）。
6. 前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の少なくともいずれかは複数の歯（１７）を有する、請求項５に記載の装置（１）。
7. 前記型ユニット（１１）および前記対向型ユニット（１２）は、前記ステータ部（３）の中央３分の１の領域において接触するように構成されている、請求項５または６に記載の装置（１）。
8. 前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の少なくともいずれかは少なくとも１つの温度制御通路（２５）を有する、請求項５から７のいずれか１つに記載の装置（１）。
9. 前記型ユニット（１１）または前記対向型ユニット（１２）の少なくともいずれかは排出装置を有する、請求項５から８のいずれか１つに記載の装置（１）。
10. 請求項５から８のいずれか１つに記載の装置によるステータ（３）、または請求項１から４のいずれか１つに記載の方法により製造されたステータ（３）を備えた電気機器（１００）、特に電動機、を備えた車両（１０３）。

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