JP4900294B2 - 分割固定子製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、コイル間の絶縁距離を精度よく確実に確保できるモータの分割固定子製造方法に関するものである。

プレス加工で打ち抜いた鋼板を積層して固定子コアを構成し、巻線を組み付けた状態で、巻線部等に樹脂を射出成形することにより、固定子を製造する方法が知られている。
一方、固定子コアを複数個に分割して、巻線を組み付けた分割固定子を用いる方法も、固定子の製造方法として知られている。分割固定子の場合には、焼きバメリングで複数の分割固定子を一体的に組み立てることが行われている。
分割コアに対して、成形済みコイルを装着することが、特許文献１に記載されている。記載されている図では、隣り合う成形済みコイル同士が接触しているが、コイル間の絶縁性を確保する点からは問題がある。
この問題を解決するために、成形済みコイル同士の間に相間絶縁紙を装着することが行われている。

特開2006-166610号公報

しかしながら、成形済みコイル同士の間に相間絶縁紙を装着する方法には、相間絶縁紙セット時の位置決めの問題、相間絶縁紙の取り付けによるコストアップの問題、及び後工程である樹脂モールド工程における相間絶縁紙の皺による不具合の問題があった。
一方、相間絶縁紙を用いなくても、コイル間の隙間が例えば、０．２ｍｍ以上確実に確保できれば、空間により絶縁性を確保できるのであるが、分割固定子コアに取り付けられたインシュレータの外周寸法と、成形済みコイルの内周寸法との間には、各々公差があるため、樹脂モールドしたときに、高い圧力で樹脂が注入され、樹脂の押圧力が直接成形済みコイルにかかるため、成形済みコイルの位置が固定子コアに対して円周方向（隣り合うコイルの方向）に、＋０．３ｍｍ〜−０．３ｍｍの幅でずれる。これにより、隣り合うコイル間の隙間を、確実に０．２ｍｍ以上確保することは、実際上困難であった。

この発明は上記問題点を解決するためのものであって、成形済みコイルを精度よく位置決めすることにより、成形済みコイル間の隙間を、例えば、０．２ｍｍ以上確実に確保できる分割固定子製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の分割固定子製造方法は、次の構成を有している。
（１）幾重かに巻かれた巻線を成形して形状を確定した成形済みコイルが、成形金型内にインサートされた、分割コアにインシュレータを介して装着され、前記成形済みコイルの周囲に、樹脂を成形する分割固定子製造方法において、前記成形済みコイルの外周面であって、製品状態で他の成形済みコイルと隣り合う面の一部を、前記成形金型に直線状に形成された凸条の先端部に、直接接触させることにより、前記巻線の各々を前記インシュレータを介して前記分割コアに近づく方向に押し付けて位置決めした状態で、樹脂成形する。
（２）（１）に記載する分割固定子製造方法において、前記分割コアは、前記成形済みコイルを装着されるティース部が、根本に向かって幅広に設けられていること、前記成形済みコイルは、前記製品状態で他の成形済みコイルと隣り合う面が、前記ティース部の根元に向かうほど外側に広がっており、台形形状に形成された前記凸条によって前記巻線の平行が確保された状態であることを特徴とする。

次に、上記構成を有する本発明の分割固定子の製造方法の作用・効果について説明する。
本発明の分割固定子製造方法の第１工程においては、第１成形金型（例えば、固定型）に分割コアをセットし、さらに分割コアのティース部にインシュレータをセットし、さらに成形済みコイル（例えば、成形済みエッジワイズコイル）をインシュレータの上にセットする。
次に、第２成形金型（例えば、可動型）を第１成形金型に当接させて、キャビティを構成する。

このとき、第２成形金型の、成形済みコイルの外周面に対応する位置に、凸条が形成されていて、第２成形金型と第１成形金型とが当接したときに、その凸条の先端部が成形済みコイルの外周部を、幾重かに巻かれている各々の巻線に対して、分割コアのティース部に向かって両側から当接して位置決めしているため、樹脂モールド用樹脂をキャビティに注入して、高い圧力の樹脂が流入して成形済みコイルを押圧したときに、樹脂の圧力により成形済みコイルの全ての巻線が移動せず、分割コアに対して成形済みコイルが精度よく位置決めされる。これにより、隣り合う成形済みコイルの外周間の隙間を、０．２ｍｍ以上確実に確保することができる。
また、成形済みコイルと接触する部分が、スロット側面の中央位置で凸条であるので、通常、樹脂注入口を、成形済みコイルの両端部に設けたときに、樹脂の流入経路が同じ条件となるため、樹脂モールド用樹脂を、キャビティ内に均一に流入させることができる。また、凸条であるので、成形済みコイルの外周で樹脂モールドが形成されない部分が所定幅のみであるため、成形済みコイルからの熱の放熱にほとんど影響を与えることがない。

以下、本発明における分割固定子、及び分割固定子製造方法を具体化した一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
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。ここで、インシュレータ１２ｂの側面の厚みは、０．２〜０．３ｍｍである。インシュレータは、本実施例では、ガラス繊維フィラを５０％程度含有する熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂を材質としている。

図１の（ｃ）に、成形済みのエッジワイズコイル１３をインシュレータ１２の筒部１２ｂを介して、ティース部１１に装着した図を示す。エッジワイズコイル１３は、断面が平角（矩形状）のコイル線をティース部１１の形状に内径を合わせて成形したものである。
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。

図１の（ｄ）に、樹脂モールドされた分割固定子１８を示す。（ｃ）のエッジワイズコイル１３部分が樹脂モールド１４されている。樹脂モールドの成形方法については、後で詳細に説明する。分割固定子１８の樹脂モールド１４からは、一対の長端末１３ａ，１３ｂが外部に突き出ている。樹脂モールド１４の円周方向の両面(他のコイルと隣り合う両面)の各々の面に、所定幅の凹溝１４ａが形成されている。この凹溝１４ａについては、後で詳細に説明する。
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。図３は、分割固定子コア１０の上にバスバー１７を保持する樹脂製のバスバーホルダ１６が取り付けられている状態を示している。バスバー１７に対して、長端末１３ａ，１３ｂが曲げられて、接続される。

図２に、分割固定子１８を１８個組み合わせた固定子１９を示す。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。

次に、分割固定子１８を製造するための本発明の分割固定子製造方法について説明する。図４から図７に、本発明の分割固定子製造方法の工程を示す。また、図８に、固定型２１に装着された、分割固定子コア１０のティース部１１と、インシュレータ１２と、エッジワイズコイル１３との位置関係を示す。
樹脂モールドを成形する成形金型構造について説明する。図４及び図８に示すように、第１金型である固定型２１は、固定型本体２１ｄ、分割固定子コア１０を左右から挟みこむ一対のスライド型２１ａ、固定型本体２１ｄから突出した一対のガイド部２１ｃ、一対のガイド部２１ｃにガイドされて摺動するスライド型２１ｂを備えている。
分割固定子コア１０は、両側から一対のスライド型２１ａにより挟まれ、かつスライド型２１ａが挟む方向と直交する方向でスライド型２１ｂにより固定されている。分割固定子コア１０のティース部１１には、インシュレータ１２が装着されている。インシュレータの厚みは、本実施例では、０．３ｍｍであるが、図中見やすくするため、厚く記載している。

一方、成形済みエッジワイズコイル１３の形状を図８に示す。図８は、コイル把持ブロック２０によるエッジワイズコイル１３を保持する構造を示す斜視図である。
図８に示すように、エッジワイズコイル１３は、２つの長端末１３ａ、１３ｂを備えている。略立方体形状のコイル把持ブロック２０には、エッジワイズコイル１３の長端末１３ａ、１３ｂの端部を挿入して嵌合する保持孔２０ａ、２０ｂが形成されている。また、コイル把持ブロック２０には、一辺に傾斜部が形成されている。
図８に、コイル把持ブロック２０の保持孔２０ａ、２０ｂに、エッジワイズコイル１３の長端末１３ａ、１３ｂの端部が挿入して嵌合されている状態を示す。製造工程においては、コイル把持ブロック２０は、多数個用意されており、予め、エッジワイズコイル１３を図８の状態にして準備しておく。そして、成形モールドが終了すると、コイル把持ブロック２０は回収され、何度でも治具として利用される。

本実施例の固定型２１及び可動型２２は、可動型が水平方向に移動する横締めタイプの金型である。
図４に示すように、固定型２１に分割固定子コア１０が固定された状態で、上型である可動型２２が全開した状態で、コイル把持ブロック２０を、固定型２１に装着する。これにより、コイル把持ブロック２０は固定型２１の一部を構成する。その状態を図９に斜視図で示す。
一方、可動型は、ガイド型２６及びスライド型２２より構成されている。スライド型２２には、固定型２１のスライド型２１ａの内周面に対応して、突状部２２ａが形成されている。

突状部２２ａのエッジワイズコイル１３に対応する面の中央位置には、図６及び図７に示すように、所定の幅を備える台形形状の凸条２２ｂが直線状に形成されている。突状部２２ａのエッジワイズコイル１３に対応する面は、エッジワイズコイル１３が、ティース部１１の根元に向かうほど外側に広がっていると合わせて、ティース部１１の根元に向かうほど外側に位置している。凸条２２ｂは突状部２２ａの面に平行に形成されている。
凸条２２ｂを台形形状として上辺に所定の幅を持たせているのは、当接するエッジワイズコイル１３の各々の巻線が可動型に対して平行を確保するためである。
図５に、ガイド型２６がティース部１１の上面に当接し、スライド型２２がスライド型２１ａに当接した、型が閉まった状態を示す。ティース部１１の外周に装着されたインシュレータ１２の外周面、固定型本体２１ｄ、突状部２２ａの内周面、スライド型２２により、キャビティ空間が形成されている。この状態では、未だ樹脂モールド用樹脂の注入を開始していない。

このとき、図７に示すように、エッジワイズコイル１３の上から第１巻線１３ｃ、第２巻線１３ｄ、第３巻線１３e、第４巻線１３ｆ（以下図示を省略）に対して、凸条２２ｂの台形の上辺部が当接することにより、エッジワイズコイル１３の全ての巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・が、他のエッジワイズコイルと隣り合う面の中央位置において、凸条２２ｂの上辺部により、ティース部１１に近づく方向に押圧され、位置決めされる。
次に、図１０に示すように、２箇所の樹脂モールド注入口２１ｅより５０ｋＰａの高圧の樹脂が注入される。図１０は、固定型２１と可動型２２とが型締めされたときの状態を示す部分断面図である。本実施例の金型は横締めタイプであるので、２箇所の樹脂モールド注入口２１ｅから注入された樹脂モールド材料２５は、エッジワイズコイル１３の外周に沿って、エッジワイズコイル１３の長手方向に流動する。エッジワイズコイル１３の各巻線間には、ほとんど隙間がなく、エッジワイズコイル１３の外周には、十分な空間があるため、樹脂モールド材料２５は、始めにエッジワイズコイル１３の内周部に回り込むことがなく、エッジワイズコイル１３の外周に形成されている空間を満たす。

この高圧の樹脂は、エッジワイズコイル１３の各巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・に対して、各々押圧力を与えるが、エッジワイズコイル１３の各巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・は、凸条２２ｂの所定幅の上辺部により位置決めされているため、凸条２２ｂの先端より、外側に移動することがない。また、各巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・の可動型に対する平行が確保されている。
この製造方法によると、図１（ｄ）に示すように,分割固定子１８の側面に、凸条２２ｂと同じ幅の凹溝１４ａが形成される。
これにより、図２に示すように、分割固定子１８を組み合わせたときに、図１１に示すように、隣り合うエッジワイズコイル１３Ａとエッジワイズコイル１３Ｂとの間の隙間を、図中Ｗで示すように、Ｗ＝０．２ｍｍ以上とすることができる。これにより、隣り合うエッジワイズコイル１３Ａとエッジワイズコイル１３Ｂとの間の絶縁性を確実に確保することができる。

以上詳細に説明したように、本実施例の分割固定子製造方法によれば、固定型２１と可動型２２内にインサートされた、分割固定子コア１０にインシュレータ１２を介して装着されたエッジワイズコイル１３の周囲に、樹脂モールドを成形する分割固定子製造方法において、エッジワイズコイル１３Ａの外周面であって、製品状態（図２に示す固定子１９の状態）で他のエッジワイズコイル１３Ｂと隣り合う面の一部を、可動型２２の突状部２２ａに形成された凸条２２ｂの上辺部と直接接触させた状態で、樹脂モールド成形するので、エッジワイズコイル１３の各巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・に対して、各々押圧力を与えるが、エッジワイズコイル１３の各巻線１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、・・・は、凸条２２ｂの上辺部により位置決めされているため、凸条２２ｂの上辺部より、外側に移動することがない。
これにより、図２に示すように、分割固定子１８を組み合わせて固定子１９を完成させたときに、図１１に示すように、隣り合うエッジワイズコイル１３Ａとエッジワイズコイル１３Ｂとの間の隙間を、図中Ｗで示すように、Ｗ＝０．２ｍｍ以上とすることができる。これにより、隣り合うエッジワイズコイル１３Ａとエッジワイズコイル１３Ｂとの間の絶縁性を確実に確保することができる。

また、本実施例の分割固定子製造方法によれば、エッジワイズコイル１３が可動型２２の凸条２２ｂと接触する部分が、スロット側面の中央位置で凸条であるので、本実施例のように、２箇所の樹脂モールド注入口２１ｅを、エッジワイズコイル１３の両端部に設けたときに、樹脂の流入経路が同じ条件となるため、樹脂モールド用樹脂を、キャビティ内に均一に流入させることができる。また、凸条２２ｂが断面台形であるので、エッジワイズコイル１３の外周で樹脂モールドが形成されない部分が所定幅のみであるため、エッジワイズコイル１３からの熱の放熱にほとんど影響を与えることがない。

次に、第２の実施例について説明する。第２の実施例は、概略は第１の実施例とほぼ同じであるので、相違する点のみ詳細に説明して、同じ部分については、説明を割愛する。
第１実施例では凸条２２ｂが、突状部２２ａの表面に形成されていたが、本実施例では、図１２から図１４に示すように、表面に凸条２２ｂが形成された２個の凸条スライド３０が、突状部２２ａに対して、スライド可能に保持されている。そして、図１３に示すように、可動型２２が閉じた状態では、凸条スライド３０は、未だ下降しておらず、可動型２２が閉じた後で、図１４に示すように、凸条スライド３０が下降して、エッジワイズコイル１３の側面と当接して、エッジワイズコイル１３を位置決めする。
第２の実施例によれば、凸条スライド３０によるエッジワイズコイル１３の位置決めのみを単独の作用として行うことができるため、エッジワイズコイル１３の位置決めを安定して確実に行うことができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
例えば、本実施例では、凸条２２ｂを一直線状としているが、少しずれた位置で２直線状としても良い。それにより、樹脂モールド用樹脂の流れを遮断しない効果を奏する。
また、本実施例では、隙間を０．２ｍｍ以上確保することを目的としたが、使用する電圧等により、必要な隙間に応じて、凸条２２ａの高さを決定すればよい。
また、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。
また、本実施例では、熱可塑性樹脂を使用する場合について説明したが、熱硬化性樹脂を用いた場合についても、本発明を利用することは可能である。

分割固定子１８の製造手順を示す図面である。 分割固定子１８を１８個組み合わせ、外筒１５により焼きバメされた固定子１９を示す図である。 分割固定子１８の断面図である。 本発明の分割固定子製造方法の実施例の第１工程を示す図である。 本発明の分割固定子製造方法の実施例の第２工程を示す図である。 突状部２２ａの一面に形成された凸条２２ｂの拡大図である。 凸条２２ｂがエッジワイズコイル１３と当接する状態を示す拡大図である。 固定型２１に装着された、分割固定子コア１０とインシュレータ１２と、エッジワイズコイル１３との関係を示す図である。 エッジワイズコイル１３が固定型２１に装着された状態を示す図である。 樹脂モールドの注入口を示す部分断面図である。 図２の状態における、ティース部１１とエッジワイズコイル１３との位置関係を示す図である。 第２実施例の第１工程を示す図である。 第２実施例の第２工程を示す図である。 第２実施例の第３工程を示す図である。

符号の説明

１０ 分割固定子コア
１１ ティース部
１２ インシュレータ
１３ エッジワイズコイル
１３ａ、１３ｂ 長端末
１４ 樹脂モールド
１４ａ 凹溝
１８ 分割固定子
２０ コイル把持ブロック
２１ 固定型
２１ａ、２１ｂ スライド型
２１ｄ 固定型本体
２２ 可動型
２２ａ 突状部
２２ｂ 凸条
３０ 凸条スライド

Claims (2)

1. 幾重かに巻かれた巻線を成形して形状を確定した成形済みコイルが、成形金型内にインサートされた、分割コアにインシュレータを介して装着され、前記成形済みコイルの周囲に、樹脂を成形する分割固定子製造方法において、
   前記成形済みコイルの外周面であって、製品状態で他の成形済みコイルと隣り合う面の一部を、前記成形金型に直線状に形成された凸条の先端部に、直接接触させることにより、前記巻線の各々を前記インシュレータを介して前記分割コアに近づく方向に押し付けて位置決めした状態で、樹脂成形することを特徴とする分割固定子製造方法。
2. 請求項１に記載する分割固定子製造方法において、
   前記分割コアは、前記成形済みコイルを装着されるティース部が、根本に向かって幅広に設けられていること、
   前記成形済みコイルは、前記製品状態で他の成形済みコイルと隣り合う面が、前記ティース部の根元に向かうほど外側に広がっており、台形形状に形成された前記凸条によって前記巻線の平行が確保された状態であること
   を特徴とする分割固定子製造方法。

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