JP4245112B2 - モータコアの絶縁部成形装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのコア(鉄心)に絶縁樹脂を一体成形するその成形装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、回転軸と該回転軸に固定されるコアとを備えた回転子において、コアに巻装する巻線が接触し得る部分であるコア端面やスロット内周面等に絶縁樹脂を一体成形して巻線の短絡を防止したものが提案されている。このような絶縁樹脂を成形する一般的な成形装置を図8に示す。
【0003】
図8に示すように、成形装置50は、下金型51と該下金型51に接離可能に対向配置された上金型52とを備えている。金型51,52は、モータの回転軸61に固定されたコア62を所定位置に保持する。尚、コア62は、複数枚のコア材62aを積層してなる積層型コアである。
【0004】
金型51,52には、コア62の軸方向両端面及びスロット内周面に対してそれぞれ端面及び内周面と略同形状のコア端面絶縁部63a,63b及びスロット内絶縁部63cを形成すべく、コア端面用成形部53a,53b及びスロット内周面用成形部53cが形成されている。又、一方のコア端面用成形部53aには、コンミテータのセグメント(整流子片)を取り付けるための絶縁基部63dをコア端面絶縁部63aに一体に形成する基部用成形部53dが備えられている。尚、金型51,52は、そのパーティング面Pとコア62の一方の端面とが面一となるように設定されている。
【0005】
又、金型51,52には、図9に示すように、パーティング面Pに沿って延び、コア端面用成形部53aと保持リング64を成形するための保持リング用成形部53eとを連通する連通通路53fが形成されている。尚、保持リング64は、絶縁基部63dに取り付けたセグメントを脱落不能に保持するために回転軸61に圧入するものである。この連通通路53fの軸方向の幅は、その起点S2をパーティング面P、即ちセットされたコア62の端面とし、例えば1枚のコア材62aの板厚の半分に設定されている。尚、これに対し、コア端面絶縁部63aは、設計上、1枚のコア材62aの板厚と等しくなるようにコア端面用成形部53aが形成されている。
【0006】
そして、図示しないゲートからコア62及び回転軸61と金型51,52のコア端面用成形部53a,53b及びスロット内周面用成形部53cとの間に形成された空間に絶縁樹脂が充填され、コア62に各絶縁部63a〜63cが一体成形される。このとき、コア端面用成形部53a内に流入してきた絶縁樹脂が連通通路53fを介して保持リング用成形部53e内に充填され、保持リング64が各絶縁部63a〜63cとともに成形されるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したコア62は複数枚のコア材62aを積層してなる積層型コアであるため、各コア材62aの寸法誤差が積算されることにより、コア62の軸方向の寸法が比較的大きく変動する。
【0008】
仮に、金型51,52にセットしたコア62の軸方向の寸法が該コア62の基準寸法(金型51,52を製作するにあたり使用したコア62の寸法)よりも短くなった場合(図示略)、コア62端面がパーティング面P(所望位置)から下がった位置になり、コア端面用成形部53aの絶縁樹脂の充填空間が軸方向に広くなる。そのため、コア端面絶縁部63aが厚く形成されることになるが、特段問題にはならない。
【0009】
しかしながら、図10に示すように、金型51,52にセットしたコア62の軸方向の寸法が該コア62の基準寸法よりも長くなった場合、コア62端面がパーティング面P(所望位置)から上昇し、該コア62が連通通路53fの入口(コア端面用成形部53a側開口)53gを狭くしたり、図示しないが完全に塞いだりすることがある。すると、成形時に連通通路53fに流入する絶縁樹脂が減少し、その樹脂が保持リング用成形部53e内に十分に回らず、保持リング64が成形されない場合がある。そのため、上記した成形装置50では、製品の不良率が高いものとなっていた。
【0010】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータコアに絶縁樹脂を一体成形するとともに、その成形樹脂の一部を使用してその他の樹脂部品を同時に成形する成形装置において、コアの寸法変動に左右されることなく製品の不良率を低く抑えることができるモータコアの絶縁部成形装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1に記載の発明は、巻線を収容するためのスロットを有するコアを、相対的に接離可能に配置される第1及び第2金型内に保持し、コアの軸方向端面及びスロット内周面を略覆うように絶縁樹脂を一体成形してコア端面絶縁部及びスロット内絶縁部を形成するコア端面用成形部及びスロット内周面用成形部と、前記コア端面用成形部におけるコア端面絶縁部の外周面を成形する部位から延びる連通通路を介して他の樹脂部品を同時に成形する樹脂部品用成形部とを備えたモータコアの絶縁部成形装置であって、前記連通通路における前記コア端面用成形部側開口の軸方向の幅の起点を、前記第1及び第2金型内に保持したコアの軸方向端面より最も離間した位置である前記コア端面用成形部の反コア側端部とした。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記コアの絶縁部の成形部分及び前記樹脂部品の成形部分における前記第1及び第2金型のパーティング面を同一平面とした。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記樹脂部品用成形部にて成形される樹脂部品は、前記コアに用いられるコンミテータの構成部品である。
【0014】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、金型にはコア端面用成形部におけるコア端面絶縁部の外周面を成形する部位から延びる連通通路を介して他の樹脂部品を同時に成形する樹脂部品用成形部が備えられ、その連通通路におけるコア端面用成形部側開口の軸方向の幅の起点が前記第1及び第2金型内に保持したコアの軸方向端面より最も離間した位置であるコア端面用成形部の反コア側端部としている。そのため、金型にセットしたコアの軸方向の寸法が該コアの基準寸法(金型を製作するにあたり使用したコアの寸法)よりも長くなった場合、コア端面が所望位置から上昇するが、上記のように連通通路の軸方向の幅の起点をセットしたコア端面より最も離間した位置であるコア端面用成形部の反コア側端部としたので、コアが連通通路のコア端面用成形部側開口(入口)を狭くしたり完全に塞いだりすることを防止できる。従って、成形樹脂が連通通路を介して確実に樹脂部品用成形部内に回り込み、確実に樹脂部品を成形することができる。つまり、コアの寸法変動に左右されることなく製品の不良率を低く抑えることができる。
【0015】
請求項2に記載の発明によれば、コアの絶縁部の成形部分及び樹脂部品の成形部分における第1及び第2金型のパーティング面を同一平面としたので、金型のパーティング面を簡単に形成することができる。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、樹脂部品用成形部にて成形される樹脂部品は、コアに用いられるコンミテータの構成部品である。従って、コンミテータの構成部品をコアの絶縁部と同時に成形することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、直流モータ1は、有底円筒状のヨークハウジング2と、該ハウジング2の開口部に固定されるエンドハウジング3とを備え、両ハウジング2,3にはそれぞれ軸受4,5が設けられている。両ハウジング2,3内には、回転子10が軸受4,5により回転可能に支持されている。この回転子10の外周面に対向するヨークハウジング2の内周面には、複数個のマグネット6がそれぞれ所定位置に固定されている。尚、ハウジング2,3内には、図示しないがブラシやブラシホルダ等、その他のモータ構成部品も収容されている。
【0018】
前記回転子10は、前記軸受4,5にて支持される回転軸11と、該回転軸11に圧入されるコア(鉄心)12と、該コア12に巻装される巻線13と、該回転軸11と一体回転するコンミテータ(整流子)14とを備えている。
【0019】
コア12は、板状のコア材12aが複数枚積層されて構成されており、図2及び図3に示すように、放射状に延びる3つのティース12b及び該ティース12bに巻装される巻線13を収容するスロット12cが形成されている。又、コア12における巻線13が接触し得る部分であるコア12の軸方向両端面やスロット12c内周面には、後述する成形装置20により絶縁樹脂を一体成形してなるコア端面絶縁部15a,15bやスロット内絶縁部15cが形成されている。コア端面絶縁部15a,15bやスロット内絶縁部15cは、それぞれコア12端面及びスロット12c内周面を覆うべく該端面及び内周面と略同形状をなしている。
【0020】
一方のコア端面絶縁部15aには、コンミテータ14の絶縁基部15dが一体に形成されている。絶縁基部15dには、3つのセグメント(整流子片)16の一端を差し込むための差込穴15eが形成されている。そして、差込穴15eに差し込まれたセグメント16は、その他端が回転軸11に圧入される保持リング17により保持されて絶縁基部15dから脱落不能に組み付けられ、コンミテータ14が構成されている。この保持リング17は、後述する成形装置20により絶縁部15a〜15cと同材料を用いて同時に成形される。
【0021】
尚、図3(c)に示すように、反コンミテータ14側のコア端面絶縁部15bには、ティース12bの外周縁、即ち巻線13が巻装されても露出する部位において金型21,22を特定するための型番18が成形時に付けられる。つまり、金型21,22はコア12に絶縁部15a〜15cを一体成形する複数の金型の内の1つであって、製品の不良が成形による場合、その金型を特定することが可能となる。そのため、金型を改善するといった対策を容易に立てることができ、生産性が向上する。しかも、型番18を付けた部位は巻線13が巻装されても露出する部位であるので、巻線13を解くことなく容易に型番18を発見することができる。
【0022】
次に、図4は、絶縁部15a〜15cをコア12に一体成形する成形装置20を示す。成形装置20は、下金型21と該下金型21に対しコア12の軸方向上下に接離可能に対向配置された上金型22とを備えている。金型21,22は、回転軸11に固定されたコア12を所定位置に保持するようになっている。尚、金型21,22のパーティング面Pは、セットされたコア12の軸線と直交する略平面状とされ、該コア12の軸方向の所定位置(図4においてコア材12aの上から3枚目)に設定されている。尚、後述する連通通路23fのコア12寄りのパーティング面Pは、その他のパーティング面Pよりも上方に突出させている。
【0023】
金型21,22には、コア12の軸方向両端面及びスロット12c内周面に対してコア端面絶縁部15a,15b及びスロット内絶縁部15cを形成すべく、コア端面用成形部23a,23b及びスロット内周面用成形部23cが形成されている。尚、コア端面用成形部23aには、絶縁基部15dを成形するための基部用成形部23dも含まれている。
【0024】
又、金型21,22には、外部(図4において紙面と交差する方向)から絶縁樹脂を供給するゲート24が配置したコア12のスロット12c内に向かってそれぞれ延びており、更にその先端が軸方向において2つに分岐し、その分岐したゲート24がそれぞれコア端面用成形部23a,23b近傍に連通している。
【0025】
又、金型21,22には、パーティング面Pに沿って延び、コア端面用成形部23aと保持リング17を成形するための保持リング用成形部23eとを連通する連通通路23fが形成されている。そして、本実施形態では、この連通通路23fの軸方向の幅は、その起点S1をセットしたコア12の端面より最も離間した位置であるコア端面用成形部23aの反コア12側端部とし、例えば1枚のコア材12aの板厚の半分に設定されている。尚、これに対し、コア端面絶縁部15aは、設計上、1枚のコア材12aの板厚と等しくなるようにコア端面用成形部23aが形成されている。
【0026】
このように構成された成形装置20において、コア12に各絶縁部15a〜15cを成形するにあたり、先ず、下金型21に回転軸11及びコア12が所定位置にセットされ、その後、上金型22が下金型21に密着される。
【0027】
次いで、図5に示すように、ゲート24からコア12及び回転軸11と金型21,22のコア端面用成形部23a,23b及びスロット内周面用成形部23cとの間に形成された空間に絶縁樹脂が充填され、コア12に各絶縁部15a〜15cが一体成形される。このとき、図6に示すように、コア端面用成形部23a内に流入してきた絶縁樹脂が連通通路23fを介して保持リング用成形部23e内に充填され、保持リング17が各絶縁部15a〜15cとともに成形される。尚、空間内の空気は、各コア材12a間の隙間等を介してパーティング面Pに逃げるため、絶縁樹脂の充填は良好である。
【0028】
やがて、供給した樹脂が固化すると、上金型22が下金型21から離され、回転軸11及びコア12が下金型21から取り出される。そして、各絶縁部15a〜15cに一体となっているゲート24内で固化した不要部分25や、連通通路23f内で固化した不要部分26を取り外して、各絶縁部15a〜15cが一体成形されたコア12及び保持リング17が完成される。
【0029】
このようなコア12は、複数枚のコア材12aを積層してなる積層型コアであるため、上記したように各コア材12aの寸法誤差が積算されることにより、コア12の軸方向の寸法が比較的大きく変動する。
【0030】
仮に、金型21,22にセットしたコア12の軸方向の寸法が該コア12の基準寸法(金型21,22を製作するにあたり使用したコア12の寸法)よりも短くなった場合(図示略)、コア12端面が所望位置から下がった位置になり、コア端面用成形部23aの絶縁樹脂の充填空間が軸方向に広くなる。そのため、コア端面絶縁部15aが厚く形成されることになるが、特段問題にはならない。
【0031】
一方、図7に示すように、金型21,22にセットしたコア12の軸方向の寸法が該コア12の基準寸法よりも長くなった場合、コア12端面が所望位置から上昇するが、本実施形態では、連通通路23fの軸方向の幅の起点S1をセットしたコア12の端面より最も離間した位置であるコア端面用成形部23aの反コア12側端部としたので、コア12が連通通路23fの入口(コア端面用成形部23a側開口)23gを狭くしたり完全に塞いだりすることを防止できる。そのため、成形樹脂が連通通路23fを介して確実に保持リング用成形部23e内に回り込み、確実に保持リング17を成形することができる。又、この場合、コア12の端面が所望位置から上昇することにより、コア端面用成形部23aの絶縁樹脂の充填空間が軸方向に狭くなりコア端面絶縁部15aが薄く形成されることになるが、この場合も、特段問題になることはない。
【0032】
尚、本実施形態の金型21,22のパーティング面Pはコア12の軸方向の所定位置に設定、即ちコア端面絶縁部15a,15bの外周面15f,15gを形成する部位以外に設定されているので、絶縁樹脂の成形圧力により仮にパーティング面Pの隙間に樹脂が漏れたとしても、この樹脂の漏れによるバリ(図示略)はスロット内絶縁部15cに発生する。つまり、本実施形態では、コア端面絶縁部15a,15bの外周面15f,15gにバリが発生することはなく、コア12をそのまま使用して回転子10を構成してモータ1を組み立てても、回転時にバリがマグネット6に衝突するといった不具合が発生しない。
【0033】
又、金型21,22は複数の入子21a,21b,22aを有する入子構造をなしている。従って、成形部23a〜23cを部分で個別に形成できるので、金型21,22を構成しやすく、また成形部23a〜23cの形状変更に容易に対応することができる。しかも、上記と同様に、入子21a,21bのパーティング面がコア端面絶縁部15a,15bの外周面15f,15gを形成する部位以外に設定されている。従って、コア端面絶縁部15a,15bの外周面15f,15gにバリ(図示略)が発生することはない。
【0034】
又、本実施形態では、ゲート24を各コア端面用成形部23a,23b近傍に連通させている。特に、コア端面用成形部23aはコンミテータ14の絶縁基部15dを含めたコア端面絶縁部15aを形成する部分であって、この絶縁基部15dの外周面は高い真円度が要求される。そのため、ゲート24を各コア端面用成形部23a,23b近傍に連通させることで、絶縁基部15dの樹脂密度を確実に高くすることができ、該基部15dの外周面の真円度を高くすることができる。
【0035】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態では、保持リング用成形部23eに延びる連通通路23fの軸方向の幅の起点S1をセットしたコア12の端面より最も離間した位置であるコア端面用成形部23aの反コア12側端部とした。そのため、金型21,22にセットしたコア12の軸方向の寸法が該コア12の基準寸法よりも長くなった場合、コア12端面が所望位置から上昇するが、コア12が連通通路23fの入口(コア端面用成形部23a側開口)23gを狭くしたり完全に塞いだりすることを防止できる。そのため、成形樹脂が連通通路23fを介して確実に保持リング用成形部23e内に回り込み、確実に保持リング17を成形することができる。従って、コア12の寸法変動に左右されることなく製品の不良率を低く抑えることができる。
【0036】
(2)本実施形態では、コア12の絶縁部15a〜15cの成形部分及び保持リング17の成形部分における金型21,22のパーティング面Pを同一平面とした。従って、金型21,22のパーティング面Pを簡単に形成することができる。
【0037】
(3)本実施形態では、金型21,22により、コア12の絶縁部15a〜15cと同時にコンミテータ14の構成部品である保持リング17が成形される。従って、保持リング17を成形するための金型を製作する必要がない。
【0038】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、連通通路23fの軸方向の幅を1枚のコア材12aの板厚の半分に設定したが、これに限定されるものではない。
【0039】
○上記実施形態では、コア端面絶縁部15aを1枚のコア材12aの板厚と等しくなるようにしたが、これに限定されるものではない。
○上記実施形態では、コア12の絶縁部15a〜15cと同時にコンミテータ14の構成部品である保持リング17を成形するようにしたが、その他の樹脂部品を構成してもよい。
【0040】
○上記実施形態では、図4及び図5に示すように、金型21,22のパーティング面Pを、セットされたコア12の軸線と直交する平面状とし、該コア12の所定位置(図4においてコア材12aの上から3枚目)に設定したが、パーティング面Pはこれに限定されるものではない。
【0041】
○上記実施形態では、図4及び図5に示すように、コア12の軸方向を上下方向として金型21,22内にセットする構成としたが、上下方向以外にセットする構成としてもよく、例えばコア12の軸方向を水平方向として金型21,22内にセットする構成としてもよい。
【0042】
○上記実施形態では、コア12に回転軸11を圧入した後に絶縁部15a〜15cを成形するようにしたが、コア12単体で絶縁部15a〜15cを成形するようにしてもよい。
【0043】
○上記実施形態では、絶縁部15a〜15cを図2に示すような形状としたが、この形状に限定されるものではない。又、コア端面絶縁部15aに絶縁基部15dを一体とした形状としたが、絶縁基部15dを別体として個別に成形して、後に組み付けるようにしてもよい。
【0044】
○上記実施形態では、直流モータ1のコア12に実施したが、その他のモータコアに実施してもよい。
上記各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想を以下に記載する。
【0045】
(イ) 請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記金型は、コンミテータの絶縁基部を一体に備えた前記コア端面絶縁部を成形すべく、前記コア端面用成形部に基部用成形部を一体に備えたことを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。
【0046】
(ロ) 上記(イ)に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記絶縁基部を成形する部位近傍に樹脂を供給するためのゲートを設けたことを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。
【0047】
(ハ) 請求項1〜3,上記(イ),(ロ)のいずれか1項に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記第1及び第2金型は複数の入子を有する入子構造よりなることを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。
【0048】
(ニ) 上記(ハ)に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、前記各入子のパーティング面を前記コア端面絶縁部の外周以外に設定したことを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。
【0049】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、モータコアに絶縁樹脂を一体成形するとともに、その成形樹脂の一部を使用してその他の樹脂部品を同時に成形する成形装置において、コアの寸法変動に左右されることなく製品の不良率を低く抑えることができるモータコアの絶縁部成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の直流モータの断面図である。
【図2】 回転子の斜視図である。
【図3】 (a)は回転子の軸方向断面図であり、(b)は(a)のX−X断面(パーティング面Pにおける回転子の断面)図であり、(c)は回転子の底面図である。
【図4】 成形前における成形装置の断面図である。
【図5】 成形後における成形装置の断面図である。
【図6】 成形後における成形装置の一部拡大断面図である。
【図7】 成形後における成形装置の一部拡大断面図である。
【図8】 従来の成形装置の断面図である。
【図9】 成形後における成形装置の一部拡大断面図である。
【図10】 成形後における成形装置の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
12…コア、12c…スロット、13…巻線、14…コンミテータ、15a…コア端面絶縁部、15c…スロット内絶縁部、15f…外周面、17…樹脂部品としての保持リング、21…第1金型としての下金型、22…第2金型としての上金型、23a…コア端面用成形部、23c…スロット内周面用成形部、23e…樹脂部品用成形部としての保持リング用成形部、23f…連通通路、23g…コア端面用成形部側開口としての入口、P…パーティング面、S1…起点。
Claims (3)
- 巻線を収容するためのスロットを有するコアを、相対的に接離可能に配置される第1及び第2金型内に保持し、コアの軸方向端面及びスロット内周面を略覆うように絶縁樹脂を一体成形してコア端面絶縁部及びスロット内絶縁部を形成するコア端面用成形部及びスロット内周面用成形部と、前記コア端面用成形部におけるコア端面絶縁部の外周面を成形する部位から延びる連通通路を介して他の樹脂部品を同時に成形する樹脂部品用成形部とを備えたモータコアの絶縁部成形装置であって、
前記連通通路における前記コア端面用成形部側開口の軸方向の幅の起点を、前記第1及び第2金型内に保持したコアの軸方向端面より最も離間した位置である前記コア端面用成形部の反コア側端部としたことを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。 - 請求項1に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、
前記コアの絶縁部の成形部分及び前記樹脂部品の成形部分における前記第1及び第2金型のパーティング面を同一平面としたことを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。 - 請求項1又は2に記載のモータコアの絶縁部成形装置において、
前記樹脂部品用成形部にて成形される樹脂部品は、前記コアに用いられるコンミテータの構成部品であることを特徴とするモータコアの絶縁部成形装置。
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