JP2009089456A - 固定子構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エッジワイズコイル13の長端部13a,13bを突出させた状態で樹脂モールドされたコイルの端部にバスバー17を結線し、バスバー17を直接冷却するポンプ34と噴射孔37を備えている。
【選択図】 図9
Description
特許文献1に記載された技術は、コイルの上に熱伝導性絶縁部材を介してリング状のバスバーを露出させて空気流により直接冷却する方法が開示されている。
(1)端部を突出させた状態で樹脂モールドされたコイルの端部にバスバーを結線し、前記バスバーを直接冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする。
(2)(1)に記載する固定子構造において、前記樹脂モールドに、前記バスバーをその両端に結線する前記コイル端子に向けてガイドする凹凸を形成したことを特徴とする。
(3)(2)に記載する固定子構造において、分割形成された分割コアにコイルを装着した状態で樹脂モールドされていることを特徴とする。
(4)(1)に記載する固定子構造において、前記コイルよりも外周側に位置するコア上面に、バスバーの少なくとも一部を保持するバスバーホルダを配置し、コイル端部を曲げて前記バスバーホルダのバスバーに結線させていることを特徴とする。
本発明の固定子構造は、端部を突出させた状態で樹脂モールドされたコイルの端部にバスバーを結線し、前記バスバーを直接冷却する冷却手段を備えているので、露出しているバスバーに直接、例えば、空気や冷却油を吹き付けているため、バスバーを効率よく冷却することができる。一方、樹脂モールド内のコイルで発生した熱は、コイルの高い熱伝導性のためバスバーに伝達されており、バスバーとコイルとは、ほとんど同じ温度とされている。したがって、バスバーを直接冷却することにより、樹脂モールド内部のコイルを直接冷却できる効果を奏し、内部のコイルの温度上昇を低く抑えることができる。
また、バスバー部を樹脂モールドしていないので、樹脂量を大幅に低減することができる。
また、コイル端部を突出させた状態で樹脂モールドしているので、既に巻かれているカセットコイル部への傷付き防止の役目となって、後工程において、コイル端部にバスバーを結線する作業が容易となり、生産性を向上させることができる。ここで、結線端子部は、別保護キャップ等を装着させたりして処理している。
また、本発明の固定子構造は、分割形成された分割コアにコイルを装着した状態で樹脂モールドされているので、コイル端部を突出させて樹脂モールドすることが容易であり、さらに低コスト化することができる。
また、本発明の固定子構造は、コイルよりも外周側に位置するコア上面に、バスバーの少なくとも一部を保持するバスバーホルダを配置し、コイル端部を曲げて前記バスバーホルダのバスバーに結線させている構造にも適用でき、その時は、(2)に記載のガイド用凹凸が不要となるため、樹脂モールド形状は容易となる。
図1に、分割固定子の製造手順を示す。分割固定子コア10は、成形済みのコイルが装着されるティース部11を備えている。分割固定子コア10は、プレス打ち抜きで製造された鋼板を積層して構成している。ここでは、分割固定子コア10は、18個組み合わさることにより、環状の完成した固定子コアになる構造とする。分割固定子コア10を(a)に示す。次に、分割固定子コア10のティース部11に、インシュレータ12が装着された状態を図1の(b)に示す。インシュレータ12は、ティース部11を覆う筒部12b、分割固定子コア10のティース部11が突き出した以外の内面部分を覆い、上下方向に延設されたカバー部12a、筒部12bの上下に突き出した2箇所の突起部12cを備えている。特に、インシュレータ12bの側面の厚みは、絶縁上、0.2〜0.3mmである。
エッジワイズコイル13は、カバー部12aを介して、分割固定子コア10に密着している。また、エッジワイズコイル13は、左右方向は筒部12bを介してティース部11により位置決めされている。また、上下方向は、インシュレータ12の突起部12cにより位置決めされている。これにより、エッジワイズコイル13は、分割固定子コア10に対して、定位置に位置決めされている。エッジワイズコイル13には、カバー部12a近くで上に突き出ている長端末13aと、ティース部11先端付近で上に突き出ている長端末13bが備えられている。
本実施例では、成形済みコイルとして、エッジワイズコイル13について説明するが、断面が丸形でも、角形でも、成形されて形状が確定しているものであれば、他の種類のコイルでも同じである。
樹脂モールドされた分割固定子18の断面図を図3に示す。この断面図は、エッジワイズコイル13と樹脂モールド14との位置関係を示すものである。
分割固定子コア10にインシュレータ12を介して、エッジワイズコイル13が装着され、エッジワイズコイル13のコイル部分を囲む部分にのみ樹脂モールド14が形成されている。
18個の分割固定子18が環状に組み合わされ、外側に加熱され、膨張して内径が大きくなっている外筒15が嵌め込まれる。その後、常温に冷却されることにより、外筒15の内径が縮小して、18個の分割固定子18が締りバメされ、一体化され固定子19となる。いわゆる外筒の焼きバメである。
次の工程において、図4に示すように、分割固定子18Dの長端末18D13aは、右側に2つの分割固定子18C,18Bを越えた3つ目の分割固定子18Aの長端末18A13bと、バスバー17により接続される。このように、18個の長端末は、順次バスバー17により接続され、U,V,W相の3つのモータコイルを構成される。
ここで、バスバー17は、分割固定子18Cのガイド部14aの溝14c、及び分割固定子18Bのガイド部14aの溝14bに嵌合されて位置決めされた状態で、両端部が、長端末18D13a及び長端末18A13bとTig溶接される。
図5に示すように、分割固定子コア10が、下型21に4方向で保持され、2面、3面、あるいは4面でスライド移動するものの内、この図では、一対の下型スライドコア21a,21bに挟まれて固定される。その状態で、上型22が下降する。上型は、ガイド型22aによりガイドされ上下方向にスライド移動する上型スライドコア22bを備えている。下型21と上型22との間には、退避可能な注入装置24が保持されている。
(1)下型スライドコア21a,21bが左右に開いた状態で、分割固定子コア10が置かれ、下型スライドコア21a,21bが内側に閉じて分割固定子コア10を位置決め保持する。ここで、分割固定子コア10は、事前に加熱されている。
(2)上型22が、開いた状態で注入装置24がティース部11の周りを1周することにより、インシュレータ用材料25であるエポキシ高熱伝導材をキャビティK1内に必要量を注入する。図5は、インシュレータ用材料25を注入した状態を示している。注入が終了すると、注入装置24は、退避する。
(4)その後、ガイド型22aがさらに下降して、インシュレータ12を形成するためのキャビティKを形成する。これにより、インシュレータ用材料25は、図1の(b)のインシュレータ12の形状に成形される。
(5)インシュレータ用材料25が固化するのを待って、上型22が上昇する。
下型21のキャビティK2から、エッジワイズコイル13の長端末13aが突き出ている位置に対応して、下型21に深い溝21dが形成され、上型26に長い凸部26eが形成されている。深い溝21dと長い凸部26eとで、長端末13aの外周をシールしている。
図8に、シール構造の別の例を示す。図8では、図7の一点鎖線で示した部分についてのみ、図示している。この方法は、上型26と下型21とを分離するパーティングライン29を平面とせずに、段差付のパーティングライン29とすることにより、長い凸部26eを形成しないで、長端末13a,13bの外周をシールすることができる。
(1)下型スライドコア21a,21bが左右に開いた状態で、インシュレータ12が成形された分割固定子コア10が置かれ、下型スライドコア21a,21bが内側に閉じて分割固定子コア10を左右から保持する。ここで、分割固定子コア10は、事前に加熱されている。
(2)上型26が、開いた状態で注入装置27がティース部11の周りを1周することにより、樹脂モールド材料28をキャビティK2内に必要量を注入する。図6は、樹脂モールド材料28を注入した状態を示している。注入が終了すると、注入装置27は、退避する。この状態で、成形済みのエッジワイズコイル13がインサートされる。
(4)その後、ガイド型26aがさらに下降して、樹脂モールド14を形成するためのキャビティK2を形成する。キャビティK2は、エッジワイズコイル13を含むものであり、キャビティK1と比較して、大きなキャビティである。樹脂モールド材料28をキャビティK2内に注入することにより、樹脂モールド材料28は、図1の(d)の樹脂モールド14の形状に成形される。
(5)が固化するのを待って、上型26が上昇する。
本体31の壁内には、冷却油32をポンプ34に導くための導入通路35と、ポンプから冷却油32を出力するための出力通路36が形成されている。出力通路36は、長端末13及びバスバー17が形成する円周に対向して複数の噴射孔37に連通している。冷却油32は、複数の噴射孔37から、長端末13及びバスバー17に向かって直接噴射され、長端末13及びバスバーを直接冷却している。冷却油32は、その後下に落下し、冷却油溜りに落ちる。
Aが図13に示す従来の樹脂モールド状態の固定子を図9の冷却構造で実験した結果であり、Bが本実施例の結果である。本実施例によれば、冷却効果が大きいため、登坂パターンでの同じ条件化で、数10℃の温度上昇防止効果を得ることができる。
したがって、バスバー17を直接冷却することにより、樹脂モールド内部のコイルを直接冷却できる効果を奏し、内部のコイルの温度上昇を低く抑えることができる。
ここで、冷却媒体としては、液体だけでなく、エア、ガス等の媒体でも良い。
また、バスバー17部を樹脂モールドしていないので、樹脂量を大幅に低減することができる。
また、コイル端部を突出させた状態で樹脂モールドしているので、既に巻かれているカセットコイル部への傷付き防止の役目となって、後工程において、コイル端部にバスバーを結線する作業が容易となり、生産性を向上させることができる。ここで、結線端子部は、別保護キャップ等を装着させたりして処理している。
また、本発明の固定子構造は、ティース部毎に分割形成された分割コアにコイルを装着した状態で樹脂モールドされているので、コイル端部を突出させて樹脂モールドすることが容易であり、さらに低コスト化することができる。ここで、ティース部毎に分割する時に、1つ、あるいは2つ以上のティース部毎に分割形成すると良い。
また、コイルの巻線部の空間のみに樹脂を成形することができるため、射出成形に使用する樹脂量を減少させることができる。バスバーコイル線は、十分な距離を取ることにより絶縁性を確保していれば、バスバーコイル線は、元々樹脂モールドを必要としていなかった。従来の工法で上述の構成になるようにモールドしようとすると、固定子コア全体に対して、特に、18箇所のコイル部を同時にすべて、成形用金型に当接させ、成形キャビティを形成していたため、36箇所のコイル端子のシールを同時に行わなければ成らず、成形用金型を極めて複雑な形状にしなければならず、技術的に困難であった。
すなわち、図12に従来の樹脂モールドの状態を断面図で示す。従来の樹脂モールド14は、エッジワイズコイル13の巻線空間のみならず、バスバーコイル線17まで取り囲んでまとめて樹脂モールドしていたのである。図13と図3とを比較すると、樹脂モールド材料を40%低減できたことが示している。
本実施例の分割固定子によれば、成形キャビティの容積が小さくなるため、コイルの巻線部の内部空間の隅々まで樹脂を確実に充填することができる。これにより、コイルで発生した熱を、樹脂モールドを介して外部に放熱する効率を高くすることができる。
また、インシュレータ12が、分割固定子コア10に樹脂成形により固着されているので、分割固定子コア10にインシュレータ12を樹脂成形した後、エッジワイズコイル13をティース11に嵌め込んで、樹脂モールドすることにより、下型21に分割固定子コア10を装着した後、一連の工程により、連続的に分割固定子18を製造することができる。
18個の分割固定子18が環状に組み合わされ、外側に加熱され、膨張して内径が大きくなっている外筒15が嵌め込まれる。その後、常温に冷却されることにより、外筒15の内径が縮小して、18個の分割固定子18が締りバメされ、一体化され固定子19となる。いわゆる外筒の焼きバメである。
次の工程において、図示していないが、分割固定子18の長端末13aは、左側に2つの分割固定子を越えた3つ目の分割固定子18の長端末13bと、バスバーホルダ16内のバスバー17により接続される。このように、18個の長端末は、順次バスバーホルダ16内のバスバー17により接続され、U,V,W相の3つのモータコイルを構成される。
第2の実施例の固定子構造は、図11に示す固定子19を図9に示すものに置き換えただけであるので、説明を割愛する。
例えば、本実施例では、冷却油32を用いてコイルの冷却を行っているが、空冷を用いる場合でも同様である。
また、本実施例では、1つのエッジワイズコイル13を有する分割固定子18について説明したが、2つのティース部11を備える分割固定子コアに、2つのエッジワイズコイル13を各々装着して、全体を樹脂モールドしても良い。また、3つのティース部11を備える分割固定子コアに、3つのエッジワイズコイル13を各々装着して、全体を樹脂モールドしても良い。
また、実施例の説明でも記載したが、本実施例では、エッジワイズコイルについて説明したが、コイル巻線の断面が丸や正方形等であっても、コイルとして成形されておれば、本発明が適用できることは、明解である。
11 ティース部
12 インシュレータ
13 エッジワイズコイル
15 外筒
18 分割固定子
21 下型
21a,21b,21c,21d 下型スライドコア
22 インシュレータ成形用の上型
22a ガイド型
22b インシュレータ用上型スライドコア
26 樹脂モールド成型用の上型
26a ガイド型
26b 樹脂モールド用上型スライドコア
31 本体
32 冷却油
34 ポンプ
35 導入通路
36 出力通路
37 噴射孔
Claims (4)
- 端部を突出させた状態で樹脂モールドされたコイルの端部にバスバーを結線し、前記バスバーを直接冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする固定子構造。
- 請求項1に記載する固定子構造において、
前記樹脂モールドに、前記バスバーをその両端に結線する前記コイル端子に向けてガイドする凹凸を形成したことを特徴とする固定子構造。 - 請求項2に記載する固定子構造において、
分割形成された分割コアにコイルを装着した状態で樹脂モールドされていることを特徴とする固定子構造。 - 請求項1に記載する固定子構造において、
前記コイルよりも外周側に位置するコア上面に、バスバーの少なくとも一部を保持するバスバーホルダを配置し、コイル端部を曲げて前記バスバーホルダのバスバーに結線させていることを特徴とする固定子構造。
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