JP2009100538A - 温度検出素子固定構造、及びその製造方法、並びに金型 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の鋼板が積層して形成されるステータコア13と、ステータコア13に配置される平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12と、ステータコア13のコイルエンド部を樹脂でモールドする樹脂モールド部20と、を備える回転電機に用いられる固定子10のコイルエンド部を測温するためのサーミスタ50を固定する回転電機の温度検出素子固定構造において、平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12をモールドした樹脂モールド部20に、サーミスタ50を挿入する温度検出素子挿入穴17が形成され、ステータコア13上面に延長された延長部19が形成され、延長部19にサーミスタ50を位置決め系止する系止部19aが、樹脂モールド部20と一体に樹脂成形される。
【選択図】図10
Description
しかし、冷却手段を施しても温度上昇してしまった場合に備え、安全回路を組み込んでおく必要がある。
その手段の一つが、固定子に温度計測手段を組み込むという方法である。
固定子に温度計測手段を組み込んでおき、オーバーヒートを検出した段階で電流を制御する。こうすることで、固定子のダメージを最小限に抑えることが可能となる。
巻き線コイルのコイルエンド部の巻き線で形成されるトンネル状の隙間に、温度検出素子を固定するガイドと、温度検出素子を挿入する技術であり、電動機の固定子が組み立てられた後に挿入することが可能である。
この方法によれば、コイルエンドの巻き線に温度検出素子が接触するように取り付けることが可能であり、メンテナンス時には固定子から温度検出素子を取り外すことが可能であるというメリットがある。
近年の回転電機に用いられる固定子には、回転電機を小型化かつ高出力化したいという要求があり、巻き線ではなく平角導体を用いる方法の導入が検討されている。また、回転電機の小型化の要請に伴い、コイルエンド部を極力小型化し、巻き線とステータコアとの隙間も極力小さくすることが理想的である。
つまり、特許文献1に示すように温度検出素子とそれを固定するガイドを挿入する為の隙間を設ける余裕がないのが実情である。
図13に、サーミスタ50を挿入する穴を形成する工程を説明する断面図を示す。
この図13に示されるように、ステータコアとは別部品である固定部材101を用いて温度検出素子であるサーミスタ50を固定する方法であれば、比較的自由度の高い取付構造が実現できる。特許文献1のように巻き線とステータコアとの間に温度検出素子を挿入する隙間を設ける必要もない。
ただし、この方法では、サーミスタ50と樹脂モールド部20との間に隙間102を生じる虞がある。固定部材101と樹脂モールド部20及びステータコア13が別部品であるため、固定子製造時に固定部材101とステータコア13の相対位置にズレが生じ、その結果、樹脂モールド部20とサーミスタ50との間に隙間102を生じるのである。このような隙間102は、サーミスタ50での温度測定精度を低下させる虞がある。
(1)複数の鋼板が積層して形成されるステータコアと、前記ステータコアに配置されるコイルと、前記ステータコアのコイルエンド部を樹脂でモールドする樹脂モールド部と、を備える回転電機に用いられる固定子の前記コイルエンド部に、前記固定子を測温するための温度検出素子を固定する温度検出素子固定構造において、
前記コイルエンド部をモールドした前記樹脂モールド部に、前記温度検出素子を挿入する温度検出素子挿入穴が形成され、前記ステータコア端面に延長された延長部が形成され、前記延長部に前記温度検出素子を位置決め系止する系止部を備え、前記延長部が前記樹脂モールド部と一体に樹脂成形されたことを特徴とする。
前記樹脂モールド部と一体的に形成される前記延長部が左右非対称の形状であることを特徴とする。
(3)回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、前記固定型と前記可動型とでステータコアを挟み、前記キャビティに樹脂を流し込み、前記固定子の前記コイルエンド部を樹脂モールドする樹脂モールド成形方法において、
前記固定型に、温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、前記系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、が形成され、前記固定型と前記可動型とで前記ステータコアを挟み、前記スライド型挿通孔に、前記キャビティ内に突出する前記スライド型を挿通することで、前記コイルエンド部と前記温度検出素子の前記系止部と前記延長部と前記温度検出素子挿入穴とを一体的に形成する前記キャビティをなし、前記キャビティ内に前記樹脂を注入することを特徴とする。
(4)回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、前記固定型と前記可動型とでステータコアを挟み、前記固定子の前記コイルエンド部を樹脂モールドする金型において、
前記固定型に、温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、前記系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、が形成され、前記スライド型挿通孔に、前記キャビティ内に突出する前記スライド型が挿通されることで、前記コイルエンド部と前記温度検出素子の前記系止部と前記延長部と前記温度検出素子挿入穴とを一体的に形成する前記キャビティをなすことを特徴とする。
まず、(1)に記載される発明は、複数の鋼板が積層して形成されるステータコアと、ステータコアに配置されるコイルと、ステータコアのコイルエンド部を樹脂でモールドする樹脂モールド部と、を備える回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部に、固定子を測温するための温度検出素子を固定する温度検出素子固定構造において、コイルエンド部をモールドした樹脂モールド部に、温度検出素子を挿入する温度検出素子挿入穴が形成され、ステータコア端面に延長された延長部が形成され、延長部に温度検出素子を位置決め系止する系止部を備え、延長部が樹脂モールド部と一体に樹脂成形されるものである。
また、ヒートサイクルがかかった際にも同じ樹脂で一体に形成されていることで、熱膨張率が同一であり、温度検出素子と温度検出素子挿入穴との接触面積の変化が少なくなり、測定精度の安定化を図ることが可能となる。
ウェルドは、樹脂モールド部を形成する場合に樹脂と樹脂がぶつかり空気を巻き込むことで形成され易い。したがって、系止部を左右対称の形状とすると、中央部分にウェルドを生成し、系止部の形状に不良を生じることで、温度検出素子の位置決め精度を悪化させる虞がある。
このため、系止部を左右非対称の形状とし、ウェルドが生成する虞のある位置を中央部分から外すことができるので、温度検出素子の位置決め精度が悪化することを抑えることが可能となる。
まず、(3)に記載される発明は、回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、固定型と可動型とでステータコアを挟み、キャビティに樹脂を流し込み、固定子のコイルエンド部を樹脂モールドする樹脂モールド成形方法において、固定型に、温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、が形成され、固定型と可動型とでステータコアを挟み、スライド型挿通孔に、キャビティ内に突出するスライド型を挿通することで、コイルエンド部と温度検出素子の系止部と延長部と温度検出素子挿入穴とを一体的に形成するキャビティをなし、キャビティ内に樹脂を注入するものである。
この結果、固定子の樹脂モールド部に備えられる温度検出素子の位置精度を高めることが可能で、更に同じ樹脂で一体的に生成されていることでヒートサイクルがかかっても温度検出素子と樹脂モールド部の接触面に変化を少なくでき、測定精度の安定化を図ることが可能となる。
まず、(4)に記載される発明は、回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、固定型と可動型とでステータコアを挟み、固定子のコイルエンド部を樹脂モールドする金型において、固定型に、温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、が形成され、スライド型挿通孔に、キャビティ内に突出するスライド型が挿通されることで、コイルエンド部と温度検出素子の系止部と延長部と温度検出素子挿入穴とを一体的に形成するキャビティをなすものである。
この結果、固定子の樹脂モールド部に備えられる温度検出素子の位置精度を高めることが可能で、更に同じ樹脂で一体的に生成されていることでヒートサイクルがかかっても温度検出素子と樹脂モールド部の接触面に変化を少なくでき、測定精度の安定化を図ることが可能となる。
図1に、回転電機に用いる固定子10の斜視図を示す。また、図2に、樹脂モールドする前の固定子10の平面図を示す。また、図3に、図2に示される固定子10のABC断面図を示す。
固定子10は、ステータコア13と樹脂モールド部20とコネクタ部16からなる。
ステータコア13は電磁鋼板を積層して形成されており、ステータコア13には平行巻きコイル11又は傾斜巻きコイル12が交互に配置されている。傾斜巻きコイル12は、導線がインシュレータ15に巻回されたものである。
ステータコア13の中央には内周孔13Aが形成されている。また、ステータコア13の周囲には3カ所に位置決め孔13Bが形成されている。
このステータコア13の両面には樹脂モールド部20が形成されている。樹脂モールド部20は、ステータコア13の端面からコイルを覆うように形成されており、絶縁性がある熱可塑性樹脂を用いている。
図4に、固定子10の反リード側の拡大平面図を示す。また、図5に、サーミスタ50の側面図を示す。また、図6に、図5のD−D断面である固定子10の部分断面図を示す。また、図7に、図6の矢視E−Eにおける平面図を示す。また、図8に、図6の矢視F−Fにおける断面図を示す。
固定子10には、コネクタ部16の備えられる面と対向する面に樹脂モールド部20を延長した延長部19が形成されており、この延長部19には窪みが系止部19aとして形成されている。延長部19は、図4に示すように、左右非対称の形状に形成されている。
また、固定子10には、延長部19が形成される側の樹脂モールド部20の一部に温度検出素子挿入穴17が形成されている。
サーミスタ50は、挿入部50aとストッパ50bとストッパ突起50c及びリード線50dからなる。サーミスタ50は、温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体であり、NTC或いはPCTのいずれの方式でも良い。
挿入部50aは、先端が円錐形となっており中央部分は円形、根本部分は矩形の断面を備えており、樹脂モールド部20に形成される温度検出素子挿入穴17とほぼ同じ形状をしている。温度検出素子挿入穴17の形状は、図7及び図8に示される形状である。
ストッパ50bは、L字形に形成された薄い板でできており、バネ性を発揮できるように設計されている。ストッパ50bの先端にはストッパ突起50cが形成されており、系止部19aと係合する。これら、挿入部50a、ストッパ50b、ストッパ突起50cは樹脂で形成されている。ただし、サーミスタ50の機能を阻害しないように熱伝導性の良い樹脂であることが好ましい。
リード線50dは、サーミスタ50と接続されており、車載される制御装置に接続される。
そして、サーミスタ50が固定子10に備えられる際には、図6に示す温度検出素子挿入穴17にサーミスタ50の挿入部50aが挿入され、延長部19の系止部19aにストッパ突起50cが系止することで、サーミスタ50は固定子10に固定される。
サーミスタ50が固定子10に固定された際には、温度検出素子挿入穴17の内面に挿入部50aの表面の間に極力空気層が無い状態で取り付けられることが望ましい。この点、サーミスタ50に備えられるストッパ50bが弾力性を備えることで、挿入部50aの先端方向に付勢力を得て、位置決め性を高めている。
図9は、固定型21及び可動型22等で固定子10を形成する際の断面図を示す。また、図10は、温度検出素子挿入穴17を形成するためのスライド型31部分の部分拡大図を示す。
固定子10のコイルエンドに形成される樹脂モールド部20は、固定型21と可動型22とでステータコア13を挟み込んだ状態で形成されるキャビティに樹脂を流し込んで作られる。
固定型21には、ステータコア13の内周孔13Aを保持するための中心柱23が中央に設けられている下型であり、中心柱23の外周面に、内周孔13Aの内周面が嵌合される。
固定型21には、中央に形成される中心柱23の中心に貫通するピン24とその周囲に設けられるパイプ25が設けられている。ピン24の先端には凸状リング24Aが形成されている。パイプ25は固定型21に対して上下に摺動可能である。
また、固定型21の中心柱23の外周にはステータコア13の位置決め孔13Bの位置決めが可能なように位置決めピン37が備えられている。
また、固定型21には、延長部形成凹部21a及び系止部形成突起21bが形成されている。
固定型21の中心柱23の周囲には、固定子10のステータコア13外周を支えるステータコア支持部21Aが形成されており、ステータコア13の平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12の配設される部分より外側と当接して固定子10を支持する。
一方、可動型22にも、固定子10のステータコア13の上面と当接するステータコア当接部22Aが形成されている。このステータコア当接部22Aは、ステータコア13に備えられる平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12の外側に設けられている接続線14の更に外周の、ステータコア13の上面と、スライド型31の部分を除いて当接する。
可動型22の中央には、円錐流路28が形成され、一端には注入口29と接続されている。注入口29からはモールド樹脂が注入される。円錐流路28の他端には、導入路27が接続される。導入路27は円盤状に固定型21の中心柱23上面と、可動型22の下面に挟まれて形成される。
スライド型31を可動型22に保持するために、可動型22にはガイド部溝38が形成される。そして、ガイド部溝38に摺動可能にスライド型31は可動型22に保持されている。
スライド型31にはスライドベース32が設けられ、油圧シリンダ34のロッドと接続している。スライドベース32には2本のコネクタ位置決めピン33が取り付けられている。
スライドピン41は、ガイド部42を介してシリンダ43に取り付けられ、シリンダ43よって前進後退する。スライドピン41の先端は、サーミスタ50の挿入部50aと同様の形状をしている。スライドピン41は、固定型21に形成された、スライドピン挿通孔21cにガイドされている。固定型21は、例えばSKD61などの熱間金型鋼が用いられているが、これに対して、スライドピン41はSKD61にチタンコーティングなどを施すことが望ましい。同一材料で構成するとかじり易くなるためである。チタン系のコーティングは耐摺動性を向上させる点でも望ましい。
固定子10のコイルエンドに樹脂モールド部20を形成する手順としては、まず、固定型21にステータコア13を勘合させる必要がある。
固定型21の中心柱23に、ステータコア13の内周孔13Aを勘合させ、位置決め孔13Bに固定型21に固定された位置決めピン37を挿入することで、固定型21に対してステータコア13は固定される。
なおこの際には、ステータコア13には平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12が配置されており、接続線14で接合されているものとする。
そして、次に可動型22を固定型21に対して降下させ、固定型21と可動型22でステータコア13を挟み込み、仮締めを行う。
そして、スライドピン41もスライドピン挿通孔21c内をシリンダ43によってスライドさせて、スライドピン41を前進端に移動させる。最終的に固定型21に対して可動型22を増し締めして、型締めを行う。
こうして、キャビティ26を形成し、注入口29から樹脂を流し込むことで、固定子10のコイルエンドに樹脂モールド部20を形成する。
樹脂を流し込んだ後、スライド型31及びスライドピン41を後退端までスライドさせ、可動型22を上昇させて、固定子10を取り出す。
こうして、固定子10には樹脂モールド部20が形成される。
まず第1に、固定子10に対してサーミスタ50を精度良く固定することが可能になる点が挙げられる。
複数の鋼板が積層して形成されるステータコア13と、ステータコア13に配置される平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12と、ステータコア13のコイルエンド部を樹脂でモールドする樹脂モールド部20と、を備える回転電機に用いられる固定子10のコイルエンド部を測温するためのサーミスタ50を固定する回転電機の温度検出素子固定構造において、平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12をモールドした樹脂モールド部20に、サーミスタ50を挿入する温度検出素子挿入穴17が形成され、ステータコア13上面に延長された延長部19が形成され、延長部19にサーミスタ50を位置決め系止する系止部19aが、樹脂モールド部20と一体に樹脂成形される。
課題部分でも述べたように、図13に示すように、サーミスタ50を位置決めする固定部材101を別部品として構成した場合、どうしても固定部材101の製作精度、及び位置決め精度によってバラツキが生じやすい。部品点数が増えると、公差の影響を受けやすい為である。また、樹脂モールド部20の形成とは別工程で固定部材101を組み立てることになるため、位置決めにズレが生じやすいことも原因としてあげられる。
このような問題は、温度検出素子挿入穴17及び延長部19に備える系止部19aが一体的に樹脂モールド部20に形成されることで、解決しうる。
一般的に金属に比べて樹脂のほうが熱膨張率は高い。したがって、ステータコア13に比べて樹脂モールド部20の方が熱膨張し易い。構造上、別部品に系止部19aが形成されている場合、ステータコア13に取りつけ穴を設けて別途ボルトで固定する必要があり、どうしても熱膨張の差の影響を受けることになる。
この結果、例えば挿入部50aの先端と温度検出素子挿入穴17の内面に空気層が出来れば、サーミスタ50の温度検出精度が悪化し、製品毎に測温能力にバラツキが出るなどの問題が考えられる。
しかし本実施形態によれば、固定子10に対してサーミスタ50が精度良く位置決めされるので、サーミスタ50と樹脂モールド部20の間の空気層を極力低減し、サーミスタ50の測定精度の誤差要因を低減しうる。
すなわち、本実施形態の固定子10は、サーミスタ50による温度検出精度を高めることができる。
例えば、図13に示すように系止部19aを備える別部品を取り付ける必要がある場合、樹脂モールド部20が形成された後に別工程でその部品を取り付ける必要が出てくる。樹脂モールド部20は型内で形成されるためである。
したがって、樹脂モールド部20に一体的に温度検出素子挿入穴17及び系止部19aを形成されることで、工程を削減でき、固定子10のコストダウンに貢献することが可能である。
樹脂モールド部20と一体的に形成される延長部19が左右非対称の形状であるので、サーミスタ50を系止する系止部19aとサーミスタ50との接触部分にウェルドを形成せず、位置決め精度を向上させることが可能である。
固定子10の樹脂モールド部20は、樹脂を固定型21及び可動型22等が形成するキャビティ内に樹脂を流し込むことで形成される。
したがって、部分的にウェルドと呼ばれる継ぎ目が発生することになる。このウェルドは、回り込んだ樹脂が左右からぶつかり合う部分に形成されやすく、ウェルドに空気を巻き込むことになれば、欠陥を生じる虞がある。
したがって、延長部19を左右非対称として、延長部19の側面部分にウェルドが出来やすくすれば、系止部19aとストッパ突起50cが当接する部分にウェルドが形成されずに、位置決め精度を悪化させることがない。
例えば、本実施形態で例示した材質などは適宜変更することを妨げない。
また、固定子10に用いるコイルが平行巻きコイル11及び傾斜巻きコイル12としているが、巻き線方式でなく例えば平角導体を用いたタイプのコイルに、本発明を適用しても良い。
11 平行巻きコイル
12 傾斜巻きコイル
13 ステータコア
13A 内周孔
13B 位置決め孔
14 接続線
15 インシュレータ
16 コネクタ部
17 温度検出素子挿入穴
18 端子
19 延長部
19a 系止部
20 樹脂モールド部
21 固定型
21a 延長部形成凹部
21b 系止部形成突起
21c スライドピン挿通孔
22 可動型
23 中心柱
25 パイプ
26 キャビティ
27 導入路
28 円錐流路
29 注入口
31 スライド型
41 スライドピン
42 ガイド部
43 シリンダ
50 サーミスタ
Claims (4)
- 複数の鋼板が積層して形成されるステータコアと、前記ステータコアに配置されるコイルと、前記ステータコアのコイルエンド部を樹脂でモールドする樹脂モールド部と、を備える回転電機に用いられる固定子の前記コイルエンド部に、前記固定子を測温するための温度検出素子を固定する温度検出素子固定構造において、
前記コイルエンド部をモールドした前記樹脂モールド部に、前記温度検出素子を挿入する温度検出素子挿入穴が形成され、
前記ステータコア端面に延長された延長部が形成され、
前記延長部に前記温度検出素子を位置決め系止する系止部を備え、
前記延長部が前記樹脂モールド部と一体に樹脂成形されたことを特徴とする温度検出素子固定構造。 - 請求項1に記載の温度検出素子固定構造において、
前記樹脂モールド部と一体的に形成される前記延長部が左右非対称の形状であることを特徴とする温度検出素子固定構造。 - 回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、前記固定型と前記可動型とでステータコアを挟み、前記キャビティに樹脂を流し込み、前記固定子の前記コイルエンド部を樹脂モールドする樹脂モールド成形方法において、
前記固定型に、
温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、
前記系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、
温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、
が形成され、
前記固定型と前記可動型とで前記ステータコアを挟み、
前記スライド型挿通孔に、前記キャビティ内に突出する前記スライド型を挿通することで、前記コイルエンド部と前記温度検出素子の前記系止部と前記延長部と前記温度検出素子挿入穴とを一体的に形成する前記キャビティをなし、
前記キャビティ内に前記樹脂を注入することを特徴とする樹脂モールド成形方法。 - 回転電機に用いられる固定子のコイルエンド部の外形を画定するキャビティを有した固定型と可動型を備え、前記固定型と前記可動型とでステータコアを挟み、前記固定子の前記コイルエンド部を樹脂モールドする金型において、
前記固定型に、
温度検出素子を位置決め系止する系止部を形成する系止部形成突起と、
前記系止部が形成される延長部を形成する延長部形成凹部と、
温度検出素子挿入穴を形成するスライド型が挿入されるスライド型挿通孔と、
が形成され、
前記スライド型挿通孔に、前記キャビティ内に突出する前記スライド型が挿通されることで、前記コイルエンド部と前記温度検出素子の前記系止部と前記延長部と前記温度検出素子挿入穴とを一体的に形成する前記キャビティをなすことを特徴とする金型。
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