KR20100103589A

KR20100103589A - 분할 고정자 제조 방법

Info

Publication number: KR20100103589A
Application number: KR1020107015639A
Authority: KR
Inventors: 다까아끼 기요노; 히데아끼 다까하시; 고지 나까니시; 다께오 하야시다
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-09-27
Also published as: JP4404145B2; WO2009090971A1; JP2009171740A; US20100275436A1; KR101062078B1; US8230580B2; EP2234248A1; EP2234248B1; CN101911442A; EP2234248A4; CN101911442B

Abstract

열가소성 수지를 몰드함으로써 생산 효율을 높이고, 또한 인슐레이터와 권선 사이에 수지를 확실하게 충전할 수 있는 분할 고정자 제조 방법이며, 고정형(21)에, 인슐레이터(12)와 분할 고정자 코어(10)를 세트하고, 엣지 와이즈 코일(13)을 가동형으로 세트하는 세트 공정과, 고정형(21)과 가동형(22)이 반개방의 상태로 캐비티 내에 수지를 사출하는 수지 사출 공정과, 고정형(21)과 가동형(22)을 형 체결하는 형 체결 공정을 갖는다.

Description

분할 고정자 제조 방법 {SPLIT STATOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 택트 타임이 짧은 제조에 적합한 모터의 분할 고정자 제조 방법에 관한 것이다.

프레스 가공으로 펀칭한 강판을 적층하여 고정자 코어를 구성하고, 권선을 세트한 상태로, 권선부 등에 수지를 사출 성형함으로써, 고정자를 제조하는 방법이 알려져 있다.

한편, 고정자 코어를 복수개로 분할하여, 권선을 세트한 분할 고정자를 사용하는 방법도, 고정자의 제조 방법으로서 알려져 있다. 분할 고정자의 경우에는, 수축 끼워 맞춤 링으로 복수의 분할 고정자를 일체적으로 조립하는 것이 행해지고 있다.

분할 코어에 대해, 수지를 몰드하여 분할 고정자를 제조하는 방법이, 특허문헌 1에 기재되어 있다.

1개의 티스를 구비하는 분할 코어에, 권선을 티스에 권취하고, 프레스형으로 권취한 코일을 티스의 중심축을 향해 압박 성형하는 동시에, 프레스형이 겸용하는 사출 성형 금형 내에 수지를 사출함으로써, 수지 몰드하는 것이 기재되어 있다.

이 기술은 코일의 점적률을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 코일의 주위에만 수지 몰드하면 되므로, 종래의 고정자와 비교하여, 사용하는 수지량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 제2007-143324호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 발명에서는, 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 특허문헌 1에는 인슐레이터에 관한 기재가 없지만, 분할 코어와 권선 사이에 인슐레이터가 장착되어 있었다고 가정하면, 권선이 프레스형에 의해 압박되어 있으므로, 인슐레이터와 권선 사이에는, 사출 성형 시에, 수지가 진입하는 것은 곤란해, 완성된 고정자는 인슐레이터와 권선이 직접 접촉하는 상태로 될 가능성이 높다.

한편, 하이브리드 자동차의 모터는 소형화가 진행되어, 사용 전류 영역을 증가시키는 경향에 있다. 그 경우, 권선의 발열량이 증가하므로, 방열의 중요성이 높아지고 있다. 그 이유는, 권선의 에나멜 피복에는 내열 온도가 있기 때문이다.

그것을 위해서는, 인슐레이터와 고정자 코어를 밀착시키는 동시에, 특히, 인슐레이터와 권선 사이에, 열전도성이 높은 수지를 몰드하는 것이 필수로 되어 있다. 수지 몰드 및 인슐레이터를 통해, 고정자 코어측으로 방열할 필요가 있기 때문이다.

수지 몰드재로서, 열경화성 수지를 사용하는 경우에는, 경화시키는 데 수분이 걸리므로, 사출하는 수지를 가압함으로써, 인슐레이터와 권선 사이에 수지를 진입시키는 것도 가능하다.

그러나, 택트 타임을 짧게 하여 생산 효율을 올리기 위해, 예를 들어 300℃로 가열 용융한 열가소성 수지를 사용하면, 150℃ 정도로 가열된 금형에 의해 냉각되어, 수십초만에 경화되어 버린다. 한편, 열가소성 수지는 점성이 100㎩ㆍsec로, 열경화성 수지의 20 내지 100배 높으므로, 수십초로는 좁은 간극까지 용융된 수지가 충분히 진입할 시간이 없으므로, 인슐레이터와 권선 사이에 수지의 충전 불량이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것이며, 열가소성 수지를 수지 몰드함으로써 생산 효율을 높이고, 또한 인슐레이터와 권선 사이에 수지를 확실하게 충전할 수 있는 분할 고정자 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 분할 고정자 제조 방법은, 제1 금형에 인슐레이터와 분할 코어를 세트하고, 성형이 완료된 코일을 제2 금형에 세트하는 세트 공정과, 제1 금형과 제2 금형이 반개방의 상태로 캐비티 내에 수지를 사출하는 수지 사출 공정과, 제1 금형과 제2 금형을 형 체결하는 형 체결 공정을 갖는다.

(2) (1)에 기재하는 분할 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 수지 사출 공정의 도중으로부터, 상기 형 체결 공정을 개시하는 것이 바람직하다.

(3) (1)에 기재하는 분할 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 수지 사출 공정과 상기 형 체결 공정 사이에, 상기 성형이 완료된 코일에 의해서만 상기 사출된 수지를 압축하는 코일 압축 공정을 갖는 것이 바람직하다.

(4) (3)에 기재하는 분할 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 수지 사출 공정의 도중으로부터, 상기 코일 압축 공정 및 상기 형 체결 공정을 개시하는 것이 바람직하다.

(5) (3) 또는 (4)에 기재하는 분할 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 성형이 완료된 코일을 직경 방향으로 진동시키는 것이 바람직하다.

(6) (1) 내지 (5)에 기재하는 분할 고정자 제조 방법 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지가 열가소성 수지인 것이 바람직하다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명의 분할 고정자의 제조 방법의 작용ㆍ효과에 대해 설명한다.

본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 공정에 있어서는, 제1 금형(예를 들어, 고정형)에 분할 코어를 세트하고, 또한 분할 코어에 인슐레이터를 세트한다. 한편, 성형이 완료된 코일(예를 들어, 성형이 완료된 엣지 와이즈 코일)을 제2 금형(예를 들어, 가동형)에 세트한다.

다음에, 제1 금형과 제2 금형을 반개방의 상태로 하여, 제1 금형과 제2 금형으로 형성되는 캐비티 내에, 수지 몰드용 용융 상태의 수지를 캐비티 내에 사출 주입한다. 이에 의해, 일시적으로 성형이 완료된 코일과 인슐레이터 사이에 공간을 갖게 할 수 있고, 그 타이밍에서 용융된 수지를 성형이 완료된 코일과 인슐레이터 사이의 공간으로 진입시킬 수 있다.

그리고, 분할 코어 상에 인슐레이터가 세트되고, 인슐레이터 상에 수지가 주입된 제1 금형과, 성형이 완료된 코일이 세트된 제2 금형을 형 체결한다.

제1 금형과 제2 금형이 근접하는 것에 따라서, 수지가 성형이 완료된 코일과 인슐레이터 사이의 공간을, 경사를 이용하여 들어 올려지도록 흐른다. 이에 의해, 성형이 완료된 코일이 인슐레이터 상의 용융된 수지 내에 진입하여, 용융된 수지가 인슐레이터와 코일 사이에 있는 상태로 형 체결할 수 있다.

따라서, 수지 몰드된 고정자에 있어서, 인슐레이터와 코일 사이에 확실하게 수지를 충전할 수 있다.

또한, 제1 금형과 제2 금형이 반개방의 상태로, 용융된 수지를 주입하고 있으므로, 수지 압력을 저감시킬 수 있고, 코일 등의 변형을 억제할 수 있다.

여기서, 수지 사출 공정의 도중으로부터, 형 체결 공정을 개시함으로써, 제1 금형과 제2 금형이 형 체결하면서 수지가 사출 주입되므로, 인슐레이터와 코일 사이에 수지를 보다 효율적으로 진입시킬 수 있다. 즉, 먼저 수지를 주입한 후, 나중에 형 체결 공정을 행하는 경우에는, 수지가 인슐레이터 상에 저류되어 있고, 그 속으로 코일이 진입하지만, 인슐레이터와 코일 사이는, 최종적으로 작은 간극밖에 없으므로, 그 간극에 수지가 올라오는 것은, 곤란한 경우가 있다. 그 점에서, 형 체결 공정 시에, 수지를 주입하면, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 확실하게 수지를 충전시킬 수 있다. 특히, 형 체결 공정의 마지막까지, 수지를 계속해서 주입하면 좋다.

또한, 수지 사출 공정과 형 체결 공정 사이에, 성형이 완료된 코일에 의해서만 사출된 수지를 압축하는 코일 압축 공정을 가짐으로써, 코일만을 인슐레이터 상에 저류되어 있는 용융된 수지 속으로 진입시킬 수 있으므로, 인슐레이터와 코일 사이의 작은 간극에 수지를 보다 확실하게 충전시킬 수 있다.

또한, 수지 사출 공정의 도중으로부터, 코일 압축 공정 및 형 체결 공정을 개시함으로써, 수지를 주입하면서 코일을 수지 속으로 진입시키기 때문에, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에, 보다 효율적이고 또한 확실하게 수지를 충전할 수 있다.

또한, 성형이 완료된 코일을 용융된 수지 속으로 진입시킬 때에, 성형이 완료된 코일을 직경 방향으로 진동시킴으로써, 수지의 유동성을 높게 할 수 있다. 일반적으로, 수지는 점착성이 높기 때문에, 엣지 와이즈 코일의 표면에 접착하면 유동하기 어려워진다.

그러나, 본 발명에서는, 첫째로, 인슐레이터와 성형이 완료된 코일의 간극을 변화시키고 있으므로, 수지가 흐르기 쉬워진다. 또한, 둘째로, 수지를 엣지 와이즈 코일의 표면으로부터 박리하는 방향으로 진동을 부여하고 있으므로, 수지가, 엣지 와이즈 코일의 표면에 접착하는 경우가 적어, 수지의 유동성이 높아진다.

이에 의해, 유동성이 낮은 수지라도, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 확실하게 충전시킬 수 있다. 여기서, 직경 방향의 진동은, 예를 들어 초음파 호른에 의해 발생된다.

특히, 수지가 열가소성 수지인 경우에는, 유동성이 나쁘기 때문에, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 수지를 확실하게 충전하는 것이 곤란하지만, 상기 발명에 따르면, 열가소성 수지를 재료로 해도, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 확실하게 수지를 충전할 수 있다.

즉, 열가소성 수지의 용융 점도는 100㎩ㆍsec 정도이고, 열경화성 수지의 용융 점도는 1 내지 5㎩ㆍsec 정도이다. 즉, 열가소성 수지는 열경화성 수지와 비교하여, 20배 이상 유동성이 나쁘다. 또한, 열경화성 수지는 150℃ 정도로 가열된 금형에 주입해도, 경화하는 데 가열이 필요하므로, 2 내지 3분 정도 걸린다. 그것에 대해, 300℃ 정도로 가열된 열가소성 수지는 150℃ 정도로 가열한 금형에 주입하면, 냉각되어 수십초만에 경화되어 버린다.

따라서, 열가소성 수지를 재료로 한 경우에, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 수지를 확실하게 충전하는 것은, 종래의 제조 방법으로는 불가능했다.

그것에 대해, 본 발명에 따르면, 열가소성 수지를 재료로서 사용해도, 인슐레이터와 코일의 작은 간극에 확실하게 열가소성 수지를 충전시킬 수 있다.

도 1은 분할 고정자의 제조 수순을 도시하는 도면이다.
도 2는 분할 고정자를 18개 조합하여, 외통에 의해 수축 끼워 맞춤된 고정자를 도시하는 도면이다.
도 3은 분할 고정자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 실시예의 제1 공정을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 실시예의 제2 공정을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 실시예의 제3 공정을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 실시예의 제4 공정을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제2 실시예의 공정을 도시하는 도면이다.
도 9는 엣지 와이즈 코일을 보유 지지하는 가동형의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 10a는 코일 파지 블록에 의한 엣지 와이즈 코일을 보유 지지하는 구조를 도시하는 사시도이다.
도 10b는 코일 파지 블록에 의한 엣지 와이즈 코일을 보유 지지한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 11은 고정형에 분할 고정자 코어와 인슐레이터가 장착된 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 고정형에 장착된, 분할 고정자 코어와 인슐레이터와, 엣지 와이즈 코일의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 엣지 와이즈 코일이 고정형에 장착된 상태를 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시하는 엣지 와이즈 코일이 수지 몰드된 상태를 도시하는 도면이다.
도 15는 고정형과 가동형이 형 체결되었을 때의 상태를 도시하는 부분 단면도이다.
도 16은 코일 파지 블록과 초음파 진동용 호른의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 제2 실시예의 타임챠트이다.
도 18은 제1 실시예의 다른 타임챠트이다.
도 19는 제1 실시예의 타임챠트이다.

이하, 본 발명에 있어서의 분할 고정자 및 분할 고정자 제조 방법을 구체화한 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에 분할 고정자의 제조 수순을 도시한다. 분할 고정자 코어(10)는 성형이 완료된 코일이 장착되는 티스부(11)를 구비하고 있다. 분할 고정자 코어(10)는 프레스 펀칭으로 제조된 강판을 적층하여 구성하고 있다. 여기서는, 분할 고정자 코어(10)는 18개 조합됨으로써, 환상의 완성된 고정자 코어로 되는 구조로 한다. 분할 고정자 코어(10)를 (a)에 도시한다. 다음에, 분할 고정자 코어(10)의 티스부(11)에, 인슐레이터(12)가 장착된 상태를 도 1의 (b)에 도시한다. 인슐레이터(12)는 티스부(11)를 덮는 통부(12b), 분할 고정자 코어(10)의 티스부(11)가 돌출된 것 이외의 내면 부분을 덮고, 상하 방향으로 연장 설치된 커버부(12a), 통부(12b)의 상하에 돌출시킨 2개소의 돌기부(12c)를 구비하고 있다. 여기서, 인슐레이터(12b)의 측면의 두께는 0.2 내지 0.3㎜이다.

도 1의 (c)에, 성형이 완료된 엣지 와이즈 코일(13)을 인슐레이터(12)의 통부(12b)를 통해, 티스부(11)에 장착한 도면을 도시한다. 엣지 와이즈 코일(13)은 단면이 평각(직사각 형상)인 코일선을 티스부(11)의 형상에 내경을 맞추어 성형한 것이다.

엣지 와이즈 코일(13)은 커버부(12a)를 통해, 분할 고정자 코어(10)에 밀착되어 있다. 또한, 엣지 와이즈 코일(13)은, 좌우 방향은 통부(12b)를 통해 티스부(11)에 의해 위치 결정되어 있다. 또한, 상하 방향은 인슐레이터(12)의 돌기부(12c)에 의해 위치 결정되어 있다. 이에 의해, 엣지 와이즈 코일(13)은 분할 고정자 코어(10)에 대해, 정위치에 위치 결정되어 있다. 엣지 와이즈 코일(13)에는 커버부(12a) 근처에서 위로 돌출되어 있는 긴 단말(13a)과, 티스부(11) 선단 부근에서 위로 돌출되어 있는 긴 단말(13b)이 구비되어 있다.

본 실시예에서는, 성형이 완료된 코일로서, 엣지 와이즈 코일(13)에 대해 설명하지만, 단면이 원형이라도, 각형이라도, 성형되어 형상이 확정되어 있는 것이면, 다른 종류의 코일이라도 동일하다.

도 1의 (d)에, 수지 몰드된 분할 고정자(18)를 도시한다. (c)의 엣지 와이즈 코일(13) 부분이 수지 몰드(14)로 되어 있다. 수지 몰드(14)의 성형 방법에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다. 분할 고정자(18)의 수지 몰드(14)로부터는, 한 쌍의 긴 단말(13a, 13b)이 외부로 돌출되어 있다. 수지 몰드된 분할 고정자(18)의 단면도를 도 3에 도시한다. 이 단면도는 엣지 와이즈 코일(13)과 수지 몰드(14)의 위치 관계를 나타내는 것이다.

분할 고정자 코어(10)에 인슐레이터(12)를 통해, 엣지 와이즈 코일(13)이 장착되고, 엣지 와이즈 코일(13)의 코일 부분을 둘러싸는 부분에만 수지 몰드(14)가 형성되어 있다. 도 3은 분할 고정자 코어(10) 상에 버스 바(17)를 보유 지지하는 수지제의 버스 바 홀더(16)가 설치되어 있는 상태를 도시하고 있다. 버스 바(17)에 대해, 긴 단말(13a, 13b)이 구부러져 접속된다.

도 2에 분할 고정자(18)를 18개 조합한 고정자(19)를 도시한다. 18개의 분할 고정자(18)가 환상으로 조합되고, 외측으로 가열되어, 팽창되어 내경이 커져 있는 외통(15)이 끼워 넣어진다. 그 후, 상온으로 냉각됨으로써, 외통(15)의 내경이 축소되어, 18개의 분할 고정자(18)가 억지 끼워 맞춤되어, 일체화되어 고정자(19)로 된다. 소위, 외통의 수축 끼워 맞춤이다.

다음의 공정에 있어서, 도시하고 있지 않지만, 분할 고정자(18)의 긴 단말(13a)은, 좌측으로 2개의 분할 고정자를 넘어 3번째의 분할 고정자(18)의 긴 단말(13b)과, 버스 바 홀더(16) 내의 버스 바(17)에 의해 접속된다. 이와 같이, 18개의 긴 단말은 순차적으로 버스 바 홀더(16) 내의 버스 바(17)에 의해 접속되어, U, V, W 상의 3개의 모터 코일을 구성한다.

다음에, 분할 고정자(18)를 제조하기 위한 본 발명의 분할 고정자 제조 방법에 대해 설명한다. 도 4로부터 도 7에, 본 발명의 분할 고정자 제조 방법의 제1 실시예의 공정을 도시한다. 또한, 도 12에, 고정형(21)에 장착된, 분할 고정자 코어(10)와 인슐레이터(12)와, 엣지 와이즈 코일(13)의 관계를 나타낸다.

수지 몰드를 성형하는 성형 금형 구조에 대해 설명한다. 도 4 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 금형인 고정형(21)은 고정형 본체(21d), 분할 고정자 코어(10)를 좌우로부터 끼워 넣는 한 쌍의 슬라이드형(21a), 고정형 본체(21d)로부터 돌출된 한 쌍의 가이드부(21c), 한 쌍의 가이드부(21c)에 가이드되어 미끄럼 이동하는 슬라이드형(21b)을 구비하고 있다.

분할 고정자 코어(10)는 양측으로부터 한 쌍의 슬라이드형(21a)에 의해 끼워지고, 또한 슬라이드형(21a)이 끼우는 방향과 직교하는 방향에서 슬라이드형(21b)에 의해 고정되어 있다. 분할 고정자 코어(10)의 티스부(11)에는 인슐레이터(12)가 장착되어 있다.

한편, 성형이 완료된 엣지 와이즈 코일(13)의 형상을 도 10a 및 도 10b에 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 코일 파지 블록(20)에 의한 엣지 와이즈 코일(13)을 보유 지지하는 구조를 도시하는 사시도이다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 엣지 와이즈 코일(13)은 2개의 긴 단말(13a, 13b)을 구비하고 있다. 대략 입방체 형상의 코일 파지 블록(20)에는 엣지 와이즈 코일(13)의 긴 단말(13a, 13b)의 단부를 삽입하여 끼워 맞추는 보유 지지 구멍(20a, 20b)이 형성되어 있다. 또한, 코일 파지 블록(20)에는 1변에 경사부(20c)가 형성되어 있다.

도 10b에 코일 파지 블록(20)의 보유 지지 구멍(20a, 20b)에 엣지 와이즈 코일(13)의 긴 단말(13a, 13b)의 단부가 삽입하여 끼워 맞추어져 있는 상태를 도시한다. 제조 공정에 있어서는, 코일 파지 블록(20)은 복수개 준비되어 있고, 미리, 엣지 와이즈 코일(13)을 도 10b의 상태로 하여 준비해 둔다. 그리고, 성형 몰드가 종료되면, 코일 파지 블록(20)은 회수되어, 몇 번이라도 지그로서 이용된다.

본 실시예의 고정형(21) 및 가동형(22)은 가동형이 수평 방향으로 이동하는 횡체결 타입의 금형이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 고정형(21)에 분할 고정자 코어(10)가 고정된 상태이고, 상형인 가동형(22)이 완전 개방된 상태에서, 코일 파지 블록(20)을 가동형(22)에 장착한다. 이에 의해, 코일 파지 블록(20)은 가동형(22)의 일부를 구성하고, 엣지 와이즈 코일(13)은 도 4에 도시하는 위치, 즉 가동형(22)으로부터 1.5㎜의 거리, 고정형(21)측으로 이동한 위치에 보유 지지되어 있다.

또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 가동형(22)의, 코일 파지 블록(20)의 측면에 대응하는 위치에 초음파 발신 호른(30)이 부설되어 있다.

가동형(22)에는 단면이 예각을 구비하는 삼각 형상의, 한 쌍의 돌출 형상부(22a)가 형성되어 있다. 한 쌍의 돌출 형상부(22a)의 내면이 엣지 와이즈 코일(13)의 외주에 근접하여, 약간의 간극을 유지하여 위치하고 있다.

다음에, 가동형(22)이 고정형(21)에 근접하여, 도 5에 도시하는 반개방의 상태로 된다. 반개방 상태일 때에, 고정형(21)과 가동형(22)의 거리는, 완전 폐쇄 위치보다 3㎜ 이격된 위치에 있다. 이때, 엣지 와이즈 코일(13)은 가동형(22)과 고정형(21)의 중간 위치에 있다.

도 5에 도시하는 가동형(22)이 반개방의 상태이고, 도시하지 않은 수지 사출 장치는 320℃에서 용융된 열가소성 수지인 PPS 수지(25)의 캐비티 내로의 사출 주입을 개시한다. 도 15에 도시한 바와 같이, PPS 수지(25)는 고정형 본체(21d)에 형성된 2개의 수지 주입구(21e)로부터, 캐비티 내로 사출되어 주입된다. 수지 주입구(21e)는 인슐레이터(12)의 외측에 위치하고 있고, 주입된 수지는 인슐레이터(12)를 넘어, 엣지 와이즈 코일(13)의 양단부의 중심 위치까지 유동한다. 도 15는 고정형(21)과 가동형(22)이 형 체결되었을 때의 상태를 도시하는 부분 단면도이다.

본 실시예의 금형은 횡체결 타입이므로, 주입된 수지는 엣지 와이즈 코일(13)의 길이 방향으로 유동한다. 도 5에서는 편의적으로 PPS 수지(25)를 도시하고 있지만, PPS 수지(25)가 유동하는 유로는 복잡하다.

도 13에, 엣지 와이즈 코일(13)이 고정형(21)에 장착된 상태를 가상도로서 도시한다. 또한, 도 14에, 도 13에 있어서, 수지 몰드(14)가 행해진 상태를 도시한다.

도 19에 제1 실시예의 사출 공정의 타임챠트를 도시한다. 사출 공정의 전체 시간은 0.2초로 극히 짧은 시간이다. 고정형(21) 및 가동형(22)은 150℃로 가열되어 있지만, 열가소성 수지인 PPS 수지(25)는 단시간에 경화되므로, 전체의 사출 시간을 극히 짧게 하고 있다.

PPS 수지(25)의 사출을 개시한 후, 0.05초 후로부터 0.12초 후에 걸쳐서, 도 6에 도시한 바와 같이 코일 파지 블록(20)을 1.5㎜, 고정형(21)측으로 이동한다. 이때, 초음파 발신 호른(30)에 의해, 코일 파지 블록(20)을 통해, 엣지 와이즈 코일(13)은 도 6의 화살표 A로 나타낸 바와 같이 횡방향으로 진동시키고 있다. 여기서는, 진동시키는 시간이 0.07초간으로 극히 짧으므로, 초음파 진동에 의해, 작은 진폭을 부여하는 것이 할 수 있는 최선이다.

이에 의해, 엣지 와이즈 코일(13)은, 도 6에 도시한 바와 같이 고정형(21)에 장착된 인슐레이터(12)에 접촉한다.

이 사이에도, PPS 수지(25)는 수지 주입구(21e)로부터 주입되고 있어, PPS 수지(25)는 횡방향으로 진동하고 있는 엣지 와이즈 코일(13)에 의해, 유동성이 높여져, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이의 간극으로 진입한다. 즉, PPS 수지(25)는 점착성이 높기 때문에 엣지 와이즈 코일(13)의 표면에 접착하면 유동하기 어려워진다. 그러나, 본 실시예에서는 횡방향, 즉 PPS 수지(25)를 엣지 와이즈 코일(13)의 표면으로부터 박리하는 방향으로 진동을 부여하고 있으므로, PPS 수지(25)가, 엣지 와이즈 코일(13)의 표면에 접착하는 경우가 적어, PPS 수지(25)의 유동성이 높아지는 것이다.

이에 의해, 열가소성 수지와 같은 유동성이 낮은 수지라도, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13)의 작은 간극에 확실하게 충전시킬 수 있다.

다음에, PPS 수지(25)의 사출을 개시한 후, 0.12초 후에, 엣지 와이즈 코일(13)을 고정형(21)에 근접시키는 것을 정지하는 동시에, 가동형(22)을 고정형(21)에 근접시켜 형 압축을 행한다. 형 압축은 0.27초 후에 종료한다. 이 사이, 0.20초 후에 PPS 수지(25)의 사출을 정지한다. 형 압축 종료 시에 800kN의 가압력을 5초간 유지한다.

0.12초 후로부터 0.27초 후까지의 시간, 0.20초 후까지 PPS 수지(25)가 주입되어 있다. 0.12초 후로부터 0.20초 후까지의 시간은 PPS 수지(25)를 주입하면서, 형 압축에 의해 엣지 와이즈 코일(13)과 가동형(22)의 돌출 형상부(22a)의 내면의 작은 간극에, PPS 수지(25)가 충분히 충전된다.

다음에, PPS 수지(25)가 고화되는 것을 기다린 후, 가동형(22)이 상승한다.

상기 실시예에서는 엣지 와이즈 코일(13)을 PPS 수지(25) 속으로 진입시킬 때에, 횡방향의 진동을 부여하고 있지만, 도 18의 타임챠트에 도시한 바와 같이, 횡방향의 진동을 부여하지 않고, 그대로 엣지 와이즈 코일(13)을 PPS 수지(25) 속으로 진입시켜도 좋다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시예의 분할 고정자 제조 방법에 따르면, 제1 공정에 있어서는, 고정형(21)에 분할 고정자 코어(10)를 세트하고, 분할 고정자 코어(10)에 인슐레이터(12)를 세트한다. 한편, 엣지 와이즈 코일(13)을 가동형(22)에 세트한다.

다음에, 고정형(21)과 가동형(22)이 반개방의 상태로 수지 몰드용 용융 상태의 수지를, 캐비티 내에 사출 주입을 개시한다. 다음에, 엣지 와이즈 코일(13)에 의해서만 사출된 수지를 압축하는 코일 압축 공정을 갖는다.

이 코일 압축 공정에 의해, 엣지 와이즈 코일(13)만을 캐비티 내에 저류되어 있는 용융된 수지 속으로 진입시킬 수 있으므로, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이의 작은 간극에 PPS 수지(25)를 보다 확실하게 충전시킬 수 있다.

특히, 엣지 와이즈 코일(13)을 용융된 PPS 수지(25) 속으로 진입시킬 때에, 엣지 와이즈 코일(13)을 직경 방향으로 진동시킴으로써, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13)의 간극을 변화시키므로, PPS 수지(25)의 흐름을 좋게 할 수 있다. 또한, PPS 수지(25)의 유동성을 높게 할 수 있으므로, 보다 확실하게 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이의 작은 간극에 PPS 수지(25)를 보다 확실하게 충전시킬 수 있다. 여기서, PPS 수지(25)를 엣지 와이즈 코일(13)의 표면으로부터 박리하는 방향으로 진동을 부여하고 있으므로, PPS 수지(25)가, 엣지 와이즈 코일(13)의 표면에 접착하는 경우가 적어, PPS 수지(25)의 유동성이 높아진다.

또한, 수지 사출 공정의 도중으로부터, 코일 압축 공정 및 형 체결 공정을 개시하고 있으므로, PPS 수지(25)를 주입하면서, 엣지 와이즈 코일(13)을 PPS 수지(25) 속으로 진입시키므로, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13)의 작은 간극에, 보다 효율적이고 또한 확실하게 수지를 충전할 수 있다.

다음에, 제2 실시예에 대해 설명한다. 제2 실시예는 대략 제1 실시예와 동일하므로, 서로 다른 점만을 설명하고, 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

제2 실시예는 엣지 와이즈 코일(13)만에 의한 PPS 수지(25)의 압축 공정을 생략하는 제조 방법이다. 즉, 코일 파지 블록(20)에 의해, 처음부터 엣지 와이즈 코일(13)을 가동형(22)에 대해 최종 위치에 보유 지지한 상태에서, 가동형(22)을 고정형(21)에 근접시켜 직접 형 압축을 행한다.

도 17에 사출 공정의 타임챠트를 도시한다. 사출 공정의 전체 시간은 0.2초로 극히 짧은 시간이다. 고정형(21) 및 가동형(22)은 150℃로 가열되어 있지만, 열가소성 수지인 PPS 수지(25)는 단시간에 경화되므로, 전체의 사출 시간을 극히 짧게 하고 있다.

PPS 수지(25)의 사출을 개시한 후, 0.05초 후로부터 0.20초 후에 걸쳐서, 도 8에 도시한 바와 같이 가동형(22)을 고정형(21)에 근접시켜 형 압축을 행한다. 0.20초 후에, 형압축과 PPS 수지(25)의 사출을 동시에 정지한다. 형 압축 종료 시에 800kN의 가압력을 5초간 유지한다.

0.05초 후로부터 0.20초 후까지의 시간은 PPS 수지(25)를 주입하면서, 형 압축에 의해, 엣지 와이즈 코일(13)을 캐비티 내에 사출하여 주입되어 체류하고 있는 PPS 수지(25)에 돌입시키므로, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이의 작은 간극에 PPS 수지(25)를 충전할 수 있다.

동시에, 엣지 와이즈 코일(13)과 가동형(22)의 돌출 형상부(22a)의 내면의 작은 간극에 PPS 수지(25)가 충분히 충전된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 엣지 와이즈 코일(13)을 먼저, 캐비티 내의 PPS 수지(25)에 진입시킨다고 하는, 복잡한 공정을 채용하지 않아도, 어느 정도 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이의 작은 간극에 PPS 수지(25)를 충전할 수 있다.

또한, 고정형(21)과 가동형(22)이 반개방의 상태로, 용융된 PPS 수지(25)를 주입하고 있으므로, 수지의 사출에 큰 압력을 필요로 하지 않으므로, 가압 장치를 없앨 수 있다.

또한, 수지 사출 공정의 도중으로부터, 형 체결 공정을 개시함으로써, 고정형(21)과 가동형(22)이 형 체결하면서, PPS 수지(25)가 사출 주입되므로, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13) 사이에 PPS 수지(25)를 보다 효율적으로 진입시킬 수 있다.

먼저, PPS 수지(25)를 주입한 후, 나중에 형 체결 공정을 행하는 경우에는, PPS 수지(25)가 캐비티 내에 저류되어 있고, 그 속으로 코일이 진입하지만, 인슐레이터와 코일 사이는 최종적으로 작은 간극밖에 없으므로, 그 간극에 수지가 올라오는 것은 곤란한 경우가 있다. 그 점에서, 형 체결 공정 시에도, PPS 수지(25)를 주입하고 있으면, 인슐레이터(12)와 엣지 와이즈 코일(13)의 작은 간극에 확실하게 수지를 충전시킬 수 있다. 특히, 형 체결 공정의 도중까지 수지를 계속해서 주입하면 좋다.

또한, 분할 고정자(18)의 단위로 성형하고 있으므로, 1회의 사출 성형에서 행하는 성형 캐비티의 크기가 작기 때문에, 열가소성 수지 등의 유동성이 나쁜 수지를 그대로 사용할 수 있다. 하이브리드 자동차 구동용 모터는 고토크를 필요로 하고, 비교적 고전압을 흘려 발열량도 크기 때문에, 수지 몰드의 전열성을 높일 필요가 있다. 그로 인해, 수지에 첨가물을 넣고 있고, 유동성이 저하되어 성형 캐비티 내의 구석구석에, 특히 코일의 권선부의 내부 공간에 수지를 간극 없이 충전하는 것이 기술적으로 곤란했다.

본 발명의 분할 고정자에 따르면, 성형 캐비티의 용적이 작아지므로, 코일의 권선부의 내부 공간의 구석구석까지 수지를 확실하게 충전할 수 있다. 이에 의해, 코일에서 발생한 열을, 수지 몰드를 통해 외부로 방열하는 효율을 높게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 일부를 적절하게 변경하여 실시할 수도 있다.

예를 들어, 본 실시예에서는 1개의 엣지 와이즈 코일(13)을 갖는 분할 고정자(10)에 대해 설명하였지만, 2개의 티스부(11)를 구비하는 분할 고정자 코어에 2개의 엣지 와이즈 코일(13)을 각각 장착하여 전체를 수지 몰드해도 좋다. 또한, 3개의 티스부(11)를 구비하는 분할 고정자 코어에 3개의 엣지 와이즈 코일(13)을 각각 장착하여 전체를 수지 몰드해도 좋다.

또한, 실시예의 설명에서도 기재하였지만, 본 실시예에서는 엣지 와이즈 코일에 대해 설명하였지만, 코일 권선의 단면이 원이나 정사각형 등이라도, 코일로서 성형되어 있으면, 본 발명을 적용할 수 있는 것은 명확하게 알 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 열가소성 수지를 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 열경화성 수지를 사용한 경우에 대해서도, 본 발명을 이용하는 것은 가능하다.

10 : 분할 고정자 코어
11 : 티스부
12 : 인슐레이터
13 : 엣지 와이즈 코일
13a, 13b : 긴 단말
18 : 분할 고정자
20 : 코일 파지 블록
21 : 고정형
21a, 21b : 슬라이드형
21c : 가이드형
21d : 고정형 본체
22 : 가동형
22a : 돌출 형상부

Claims

제1 금형에, 인슐레이터와 분할 코어를 세트하고, 성형이 완료된 코일을 제2 금형에 세트하는 세트 공정과,
상기 제1 금형과 상기 제2 금형이 반개방의 상태로 캐비티 내에 수지를 사출하는 수지 사출 공정과,
상기 제1 금형과 상기 제2 금형을 형 체결하는 형 체결 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 사출 공정의 도중으로부터 상기 형 체결 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 사출 공정과 상기 형 체결 공정 사이에, 상기 성형이 완료된 코일에 의해서만 상기 사출된 수지를 압축하는 코일 압축 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 수지 사출 공정의 도중으로부터 상기 코일 압축 공정 및 상기 형 체결 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 성형이 완료된 코일을 직경 방향으로 진동시키는 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지가 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 분할 고정자 제조 방법.