JP6325272B2 - 樹脂ケーシングの成型方法およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータのステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングの成型方法およびモータに関する。

従来、ステータが内部に埋め込まれた樹脂製のハウジングを有し、当該ハウジングの内側にロータを配置した、いわゆるモールドモータが知られている。モールドモータは、ステータの防水性や、モータ駆動時の防振性・防音性に優れている。

従来のモールドモータについては、例えば、特開２００１−２６８８６２号公報に記載されている。特開２００１−２６８８６２号公報には、モールド金型中芯に段差を設けることによりコアを保持して、モールド成型を行うことが記載されている（段落０００４，図３）。
特開２００１−２６８８６２号公報

特開２００１−２６８８６２号公報の図３では、ティースの内端面が、インシュレータよりも内側に突き出している。そして、ティースのインシュレータよりも内側に突き出した部分を、金型中芯の段差面に載置している。また、金型に対するステータの挿入を容易とするために、金型中芯の段差よりも下側の外周面とインシュレータとの間に、僅かな隙間が設けられている。

しかしながら、このような構造では、金型中芯とインシュレータとの間に形成される樹脂の厚みが薄くなる。特に、モールド成型時において、流動状態の樹脂の圧力でインシュレータが金型中芯側へ傾くと、金型中芯とインシュレータとの間の樹脂はさらに薄肉状となる。薄肉状となった樹脂は、インシュレータから剥離しやすくなる。また、インシュレータから樹脂が剥離すると、剥離した樹脂がロータに接触し、騒音や故障の原因となり得る。

本発明の目的は、樹脂ケーシングの成型時に、インシュレータの壁部が、径方向内側への傾くことを制限できる成型方法およびモータの構造を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、モータのステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングの成型方法であって、ａ）互いに組み合わせることで内部に空洞が生じる第１金型および第２金型を用意する工程と、ｂ）前記第１金型内に前記ステータを配置する工程と、ｃ）前記第１金型と前記第２金型とを組み合わせ、前記空洞内に前記ステータが収容された状態とする工程と、ｄ）前記空洞内に流動状態の樹脂を流し込む工程と、ｅ）前記流動状態の樹脂を硬化させて前記樹脂ケーシングを得る工程と、ｆ）前記第１金型と前記第２金型とを分離する工程と、ｇ）前記第１金型から、前記ステータおよび前記樹脂ケーシングを取り出す工程と、を有し、前記ステータは、中心軸を取り囲む環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、少なくとも前記ティースに取り付けられたインシュレータと、前記インシュレータに巻かれた導線からなるコイルと、を有し、前記インシュレータは、前記コイルよりも径方向内側に位置する壁部を有し、前記壁部は、前記ティースの周囲において少なくとも軸方向一方側へ延び、前記ティースの径方向内側の端部は、前記壁部の径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出し、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一方は、前記ティースの径方向内側の端面に接触する筒状面を有し、前記第１金型は、前記壁部の周方向中央を含む位置において、径方向内側の面と接触または径方向に対向する壁支持面を有し、前記壁支持面は、前記筒状面よりも径方向外側に位置する、成型方法である。

本願の例示的な第１発明は、モータのステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングの成型方法であって、ａ）互いに組み合わせることで内部に空洞が生じる第１金型および第２金型を用意する工程と、ｂ）前記第１金型内に前記ステータを配置する工程と、ｃ）前記第１金型と前記第２金型とを組み合わせ、前記空洞内に前記ステータが収容された状態とする工程と、ｄ）前記空洞内に流動状態の樹脂を流し込む工程と、ｅ）前記流動状態の樹脂を硬化させて前記樹脂ケーシングを得る工程と、ｆ）前記第１金型と前記第２金型とを分離する工程と、ｇ）前記第１金型から、前記ステータおよび前記樹脂ケーシングを取り出す工程と、を有し、前記ステータは、中心軸を取り囲む環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、少なくとも前記ティースに取り付けられたインシュレータと、前記インシュレータに巻かれた導線からなるコイルと、を有し、前記インシュレータは、前記コイルよりも径方向内側に位置する壁部を有し、前記壁部は、前記ティースの周囲において少なくとも軸方向一方側へ延び、前記ティースの径方向内側の端部は、前記壁部の径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出し、前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一方は、前記ティースの径方向内側の端面に接触する筒状面を有し、前記第１金型は、前記壁部の周方向中央を含む位置において、径方向内側の面と接触または径方向に対向する壁支持面を有し、前記壁支持面は、前記筒状面よりも径方向外側に位置し、前記壁支持面は、軸方向一方側へ向かうにつれて前記中心軸から離れる方向に傾斜する、成型方法である。

本願の例示的な第１発明によれば、流動状態の樹脂の圧力により、インシュレータの壁部が径方向内側へ倒れようとしても、壁支持面に壁部が接触することで、壁部の径方向内側への傾きが制限される。

本願の例示的な第２発明によれば、樹脂ケーシングの成型時に、壁部の径方向内側への傾きを制限できる。

図１は、第１実施形態に係る樹脂ケーシングの成型時の様子を示す部分断面図である。 図２は、第２実施形態に係るモータの側面図である。 図３は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。 図４は、第２実施形態に係るステータの一部分を、径方向内側かつ軸方向下側から視た斜視図である。 図５は、第２実施形態に係る樹脂ケーシングの下面図である。 図６は、第２実施形態に係る樹脂ケーシングを斜め下側から見た斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る樹脂ケーシングの内周面の一部分を、径方向内側から見た図である。 図８は、第２実施形態に係る樹脂ケーシングの成型手順を示したフローチャートである。 図９は、第２実施形態に係るインサート成型時の様子を示した断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る中心金型、複数の第１補助金型、および複数の第２補助金型の下面図である。 図１１は、第２実施形態に係るインサート成型時の様子を示した断面図である。 図１２は、第２実施形態に係るインサート成型時の様子を示した断面図である。 図１３は、第２実施形態に係るインサート成型時の様子を示した断面図である。 図１４は、変形例に係る第１金型、ステータ、および樹脂ケーシングの、成型時における部分断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。

＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る樹脂ケーシング２３Ａの成型時の様子を示す部分断面図である。図１に示すように、このモータは、ステータ２１Ａと、ステータ２１Ａを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシング２３Ａと、を有する。

ステータ２１Ａは、ステータコア２１１Ａと、インシュレータ２１２Ａと、コイル２１３Ａとを有する。ステータコア２１１Ａは、中心軸９Ａを取り囲む環状のコアバック４１Ａと、複数のティース４２Ａとを有する。複数のティース４２Ａは、それぞれ、コアバック４１Ａから径方向内側へ向けて延びる。インシュレータ２１２Ａは、ステータコア２１１Ａのうち少なくとも複数のティース４２Ａに取り付けられる。コイル２１３Ａは、インシュレータ２１２Ａに巻かれた導線からなる。

図１に示すように、インシュレータ２１２Ａは、壁部５２Ａを有する。壁部５２Ａは、コイル２１３Ａよりも径方向内側に位置する。また、壁部５２Ａは、ティース４２Ａの周囲において、軸方向一方側および軸方向他方側へ延びる。ティース４２Ａの径方向内側の端部は、壁部５２Ａの径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出する。

樹脂ケーシング２３Ａを成型するときには、まず、射出成型用の第１金型８１Ａおよび第２金型８２Ａを用意する。そして、第１金型８１Ａ内にステータ２１Ａを配置する。続いて、第１金型８１Ａと第２金型８２Ａとを組み合わせる。第１金型８１Ａと第２金型８２Ａとを互いに組み合わせると、内部に空洞８３Ａが生じる。ステータ２１Ａは、当該空洞８３Ａ内に収容された状態となる。

次に、空洞８３Ａ内に流動状態の樹脂を流し込む。そして、流動状態の樹脂を空洞８３Ａ内に行き渡らせた後、加熱または冷却により、樹脂を硬化させる。これにより、樹脂ケーシング２３Ａが得られる。その後、第１金型８１Ａと第２金型８２Ａとを分離する。そして、第１金型８１Ａから、ステータ２１Ａおよび樹脂ケーシング２３Ａを取り出す。

図１に示すように、本実施形態では、第１金型８１Ａおよび第２金型８２Ａが、筒状面９１Ａを有する。ティース４２Ａの径方向内側の端面は、筒状面９１Ａに接触する。ただし、ティース４２Ａの径方向内側の端面と筒状面９１Ａとの間に、樹脂が流入できない程度の空隙が介在していてもよい。また、第１金型８１Ａは、筒状面９１Ａの軸方向一方側に、壁支持面９５１Ａを有する。また、第２金型８２Ａは、筒状面９１Ａの軸方向他方側に、壁支持面９５２Ａを有する。これらの壁支持面９５１Ａ，９５２Ａは、筒状面９１Ａよりも径方向外側に位置する。空洞８３Ａ内にステータ２１Ａが配置されると、壁部５２Ａの径方向内側の面と、壁支持面９５１Ａ，９５２Ａとが、接触または径方向に対向する。

成型後の樹脂ケーシング２３Ａは、壁部５２Ａの径方向内側の面を覆う壁被覆部６４Ａを有する。壁被覆部６４Ａには、その径方向内側の面から径方向外側へ向けて凹む金型跡６３Ａが残る。この金型跡６３Ａは、上述した壁支持面９５１Ａの痕跡である。したがって、金型跡６３Ａは、少なくともティース４２Ａの径方向内側の端面よりも、径方向外側に達する。

空洞８３Ａ内に流動状態の樹脂を流し込む工程では、インシュレータ２１２Ａの壁部５２Ａに、樹脂の流れによる圧力がかかる。しかしながら、当該圧力により、壁部５２Ａが径方向内側へ倒れようとしても、壁支持面９５１Ａに壁部５２Ａが接触することで、壁部５２Ａの径方向内側への傾きが制限される。このため、壁被覆部６４Ａの厚みが薄くなり過ぎることが防止される。したがって、成型後の壁被覆部６４Ａにおいて、樹脂の剥離が生じることを抑制できる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。以下では、軸方向を上下方向とし、ロータ３２に対して樹脂ケーシング２３の天板部２３２側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、以下の説明における「軸方向下側」は、本発明における「軸方向一方側」に相当する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

図２は、第２実施形態に係るモータ１の側面図である。図３は、当該モータ１の縦断面図である。本実施形態のモータ１は、空調機等の家電製品に使用される。ただし、本発明のモータは、家電製品以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車や鉄道等の輸送機器、ＯＡ機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて、種々の駆動力を発生させるものであってもよい。

図２および図３に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、家電製品の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、ステータ２１、回路基板２２、樹脂ケーシング２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を有する。

ステータ２１は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ２１は、ステータコア２１１、インシュレータ２１２、および複数のコイル２１３を有する。ステータコア２１１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア２１１は、円環状のコアバック４１と、複数のティース４２とを有する。コアバック４１は、中心軸９を取り囲み、中心軸９と略同軸に配置される。

本実施形態のステータコア２１１は、いわゆる分割コアである。すなわち、ステータコア２１１のコアバック４１は、周方向に配列された複数のコアピースを含む。複数のティース４２は、各コアピースから径方向内側へ向けて延びる。また、複数のティース４２は、周方向に略等間隔に配列される。ただし、分割コアに代えて、単一の環状のステータコアが使用されていてもよい。

インシュレータ２１２は、ステータコア２１１に取り付けられる。インシュレータ２１２の材料には、絶縁体である樹脂が用いられる。インシュレータ２１２は、少なくとも、各ティース４２の軸方向の両端面および周方向の両面を覆うティース絶縁部５１を有する。コイル２１３は、ティース絶縁部５１に巻かれた導線により構成される。

図４は、ステータ２１の一部分を、径方向内側かつ軸方向下側から視た斜視図である。図４では、樹脂ケーシング２３の図示が省略されている。図３および図４に示すように、インシュレータ２１２は、コイル２１３の径方向内側に、壁部５２を有する。壁部５２は、ティース絶縁部５１の径方向内側の端部から、軸方向下側および軸方向上側へ向けて広がる。壁部５２は、コイル２１３の巻き崩れを抑制し、コイル２１３を構成する導線が径方向内側へはみ出すことを防止する。

また、図３および図４に示すように、ティース４２の径方向内側の端部は、壁部５２の径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出する。したがって、ティース４２の軸方向下側の面のうち、径方向内側の一部分は、壁部５２の径方向内側の面よりも、径方向内側に位置する。

回路基板２２は、ステータ２１の軸方向上側に位置し、中心軸９に対して略垂直に配置される。回路基板２２は、インシュレータ２１２の壁部５２の上端部に、例えば溶着により固定される。回路基板２２には、コイル２１３に駆動電流を供給するための電気回路が搭載される。コイル２１３を構成する導線の端部は、回路基板２２上の電気回路と電気的に接続される。外部電源から供給される電流は、回路基板２２を介してコイル２１３へ流れる。

樹脂ケーシング２３は、ステータ２１および回路基板２２を保持する樹脂製の部材である。樹脂ケーシング２３は、ステータ２１および回路基板２２が収容された金型内の空洞に、樹脂を流し込むことにより得られる。すなわち、樹脂ケーシング２３は、ステータ２１および回路基板２２をインサート部品とする樹脂成型品である。したがって、ステータ２１および回路基板２２は、少なくとも部分的に、樹脂ケーシング２３に覆われる。

本実施形態の樹脂ケーシング２３は、円筒部２３１および天板部２３２を有する。円筒部２３１は、軸方向に略円筒状に延びる。ステータ２１の少なくともコアバック４１は、円筒部２３１を構成する樹脂に覆われる。また、円筒部２３１の径方向内側には、後述するロータ３２が配置される。天板部２３２は、ステータコア２１１およびロータ３２よりも軸方向上側において、円筒部２３１から径方向内側へ広がる。天板部２３２の中央には、後述するシャフト３１を通すための円孔２３３が設けられている。

下軸受部２４は、ロータ３２よりも軸方向下側において、シャフト３１を回転可能に支持する。上軸受部２５は、ロータ３２よりも軸方向上側において、シャフト３１を回転可能に支持する。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して内輪を回転させるボールベアリングが、使用される。下軸受部２４の外輪は、金属製の下カバー部材２４１を介して、樹脂ケーシング２３の円筒部２３１に固定される。上軸受部２５の外輪は、金属製の上カバー部材２５１を介して、樹脂ケーシング２３の天板部２３２に固定される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１およびロータ３２を有する。

シャフト３１は、軸方向に延びる円柱状の部材である。シャフト３１は、下軸受部２４および上軸受部２５に支持され、中心軸９を中心として回転する。シャフト３１の上端部は、樹脂ケーシング２３の上面よりも軸方向上側へ突出する。シャフト３１の上端部には、例えば、空調機用のファンが取り付けられる。ただし、シャフト３１は、ギア等の動力伝達機構を介して、ファン以外の駆動部に連結されるものであってもよい。

なお、本実施形態のシャフト３１は、樹脂ケーシング２３の軸方向上側へ突出しているが、本発明はこの限りではない。シャフト３１は、樹脂ケーシング２３の軸方向下側へ突出し、その下端部が駆動部と連結されるようになっていてもよい。また、シャフト３１は、樹脂ケーシング２３の軸方向上側および軸方向下側の双方に突出し、その上端部および下端部の双方が、それぞれ駆動部に連結されるようになっていてもよい。

ロータ３２は、シャフト３１に固定されて、シャフト３１とともに回転する。ロータ３２は、ロータコア３２１および複数のマグネット３２２を有する。ロータコア３２１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。複数のマグネット３２２は、ロータコア３２１の外周面に配置される。各マグネット３２２の径方向外側の面は、ティース４２の径方向内側の端面と径方向に対向する磁極面となる。複数のマグネット３２２は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが交互に並ぶように、周方向に等間隔に配列される。

なお、複数のマグネット３２２に代えて、単一の円環状のマグネットが使用されていてもよい。円環状のマグネットを使用する場合には、マグネットの外周面に、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネットは、ロータコアの内部に埋め込まれていてもよい。また、マグネットは、磁性体粉を配合した樹脂で成型され、シャフト３１に連結されていてもよい。

モータ１の駆動時には、回路基板２２を介してコイル４３に駆動電流が供給される。そうすると、ステータコア２１１の複数のティース４２に、磁束が生じる。そして、ティース４２とマグネット３２２との間の磁束が及ぼす作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、中心軸９を中心として回転部３が回転する。

＜２−２．壁部付近における樹脂ケーシングの形状について＞
続いて、壁部５２付近における樹脂ケーシング２３の形状について、より詳細に説明する。図５は、樹脂ケーシング２３の下面図である。図６は、樹脂ケーシング２３を斜め下側から見た斜視図である。図７は、樹脂ケーシング２３の内周面の一部分を、径方向内側から見た図である。なお、図３中の樹脂ケーシング２３の断面は、図５におけるＡ−Ａ断面に相当する。

図３および図５〜図７に示すように、樹脂ケーシング２３は、内側樹脂部６０と外側樹脂部７０とを有する。内側樹脂部６０は、樹脂ケーシング２３のうち、壁部５２よりも径方向内側に位置する環状の部分を指す。外側樹脂部７０は、樹脂ケーシング２３のうち、壁部５２よりも径方向外側に位置する部分全体を指す。内側樹脂部６０と外側樹脂部７０とは、互いに繋がっている。これにより、内側樹脂部６０および外側樹脂部７０の全体としての強度が高められ、内側樹脂部６０の剥離が抑制されている。

内側樹脂部６０は、ティース４２よりも軸方向下側に、複数の凸部６１と、各凸部６１に隣接する複数の凹部６２とを有する。凹部６２の径方向内側の面は、凸部６１の径方向内側の面よりも、径方向外側に位置する。本実施形態では、凸部６１と凹部６２とが、周方向に交互に配列されている。また、複数の凸部６１と、複数の凹部６２とは、それぞれ、周方向に略等角度間隔で配置されている。

ティース４２の数と、凸部６１の数と、凹部６２の数とは、互いに同数（本実施形態ではそれぞれ１２個）である。複数の凸部６１は、それぞれ、インシュレータ２１２の壁部５２と、一対一に対応する。各凸部６１の少なくとも一部分は、壁部５２と径方向に重なる。ただし、図７に示すように、凸部６１の周方向の幅ｗ１は、壁部５２の周方向の最大幅ｗ２よりも、小さい。本実施形態では、各壁部５２の周方向中央の位置と、各凸部６１の周方向中央の位置とが一致する。凸部６１と、凸部６１の周方向両側に位置する凹部６２の一部分とは、壁部５２の径方向内側の面を覆う壁被覆部となる。

このように、本実施形態では、各壁部５２の径方向内側に、凸部６１が配置される。これにより、壁部５２の径方向内側における内側樹脂部６０の径方向の厚みが増す。その結果、壁部５２の径方向内側において、経年劣化等による樹脂の剥離が抑制される。

樹脂の剥離を抑制する観点においては、凸部６１の径方向の厚みは、厚いほど好ましい。ただし、凸部６１が、ティース４２の径方向内側の端面よりも径方向内側へはみ出すと、凸部６１とロータ３２との接触が懸念される。本実施形態では、図３中の右側の拡大図に示すように、ティース４２の径方向内側の端面の径方向位置と、凸部６１のティース４２に接する上端部における径方向内側の面の径方向位置とを、略同一としている。すなわち、ティース４２の径方向内側の端面と、凸部６１の径方向内側の端面とは、滑らかに繋がる。これにより、凸部６１を径方向に厚くしながら、凸部６１とロータ３２との接触を防止している。

また、凸部６１の周方向中央には、凸部６１の径方向内側の面から径方向外側へ向けて凹む金型跡６３が設けられている。この金型跡６３は、後述する樹脂ケーシング２３の成型工程において、第１金型８１の支持突起９５により形成される。したがって、金型跡６３は、樹脂ケーシング２３の成型時に、支持突起９５を用いて壁部５２の径方向内側への傾きを制限していたことを示す証拠となる。本実施形態の金型跡６３は、ティース４２の後述する露出面４２１の径方向外側の端縁よりも、径方向外側まで達する。ただし、金型跡６３は、少なくともティース４２の径方向内側の端面よりも、径方向外側に達していればよい。

複数の凹部６２は、それぞれ、隣り合うティース４２に跨がる周方向の範囲に配置される。すなわち、図７に示すように、各凹部６２の周方向の幅ｗ３は、隣り合うティース４２の隙間の周方向の幅ｗ４よりも広い。また、図３および図５〜図７に示すように、ティース４２の軸方向下側の端面は、壁部５２よりも径方向内側に位置し、かつ、内側樹脂部６０から露出した露出面４２１を含む。露出面４２１は、周方向に隣り合う凸部６１の間、かつ、凹部６２の径方向内側の空間に露出する。後述する樹脂ケーシング２３の射出成型時には、第１金型８１の段差面９２が、ティース４２の露出面４２１に接触する。これにより、第１金型８１に対するステータ２１の軸方向の位置が定められる。

また、樹脂ケーシング２３は、上述した内側樹脂部６０および外側樹脂部７０に加えて、スロット樹脂部７１および下端面樹脂部７２を有する。スロット樹脂部７１は、樹脂ケーシング２３のうち、周方向に隣り合う壁部５２の間に介在する部分を指す。下端面樹脂部７２は、樹脂ケーシング２３のうち、壁部５２の軸方向下側に位置する環状の部分を指す。内側樹脂部６０と外側樹脂部７０とは、これらのスロット樹脂部７１および下端面樹脂部７２を介して繋がる。

特に、本実施形態では、複数の凹部６２の各々の径方向外側に、スロット樹脂部７１が位置する。したがって、凹部６２の一部分と、スロット樹脂部７１の一部分と、外側樹脂部７０の一部分とが、径方向に繋がる。これにより、凹部６２の孤立性が低下し、凹部６２における樹脂の剥離が、より抑制される。

また、本実施形態では、複数の凸部６１および複数の凹部６２の軸方向下側の一部分と、下端面樹脂部７２と、外側樹脂部７０の軸方向下側の一部分とが、径方向に繋がる。これにより、凸部６１および凹部６２の孤立性がさらに低下し、凸部６１および凹部６２における樹脂の剥離が、さらに抑制される。

また、本実施形態の壁部５２は、ティース４２よりも軸方向下側に、収束部５２１を有する。収束部５２１は、図７において破線のハッチングで示した部分である。本実施形態の収束部５２１は、径方向に視て略台形状となっている。収束部５２１の周方向の幅は、軸方向下側へ向かうにつれて、徐々に狭まる。このため、ティース４２の下面付近から壁部５２の下端部まで壁部５２の周方向の幅が一定の場合と比べて、壁部５２の表面積が狭くなる。また、壁部５２のうち、径方向に視て、コイル２１３からはみ出す部分の面積が狭くなる。したがって、後述するインサート成型時に、壁部５２にかかる樹脂の圧力が低減される。また、収束部５２１を設けることにより、壁部５２を形成するための樹脂材料を減らせる。

図７に示すように、本実施形態では、径方向に視て、凸部６１の周方向の両端辺と、収束部５２１の周方向の両端辺とが、互いに交差する。そして、凸部６１は、スロット樹脂部７１のうち、収束部５２１の周方向両側に位置する部分を介して、外側樹脂部７０と繋がる。これにより、凸部６１における樹脂の剥離が、さらに抑制される。

また、図７に示すように、本実施形態では、径方向に視て、凹部６２の周方向の両端辺と、収束部５２１の周方向の両端辺とが、互いに交差する。そして、凹部６２は、スロット樹脂部７１のうち、収束部５２１の周方向両側に位置する部分を介して、外側樹脂部７０と繋がる。これにより、凹部６２における樹脂の剥離が、さらに抑制される。

＜２−３．樹脂ケーシングの成型方法について＞
続いて、樹脂ケーシング２３の成型方法について説明する。図８は、樹脂ケーシング２３の成型手順を示したフローチャートである。図９および図１１〜図１３は、インサート成型時の様子を示した断面図である。

樹脂ケーシング２３を成型するときには、まず、射出成型用の第１金型８１および第２金型８２を用意する（ステップＳ１）。第１金型８１および第２金型８２は、互いに組み合わせることで、それらの内部に、樹脂ケーシング２３の形状に対応する空洞８３が生じるものを用いる。図９に示すように、本実施形態では、第１金型８１および第２金型８２を、上下に対向するように配置する。ただし、第１金型８１および第２金型８２は、水平方向に対向するように、配置してもよい。

次に、第１金型８１の内部に、ステータ２１および回路基板２２を配置する（ステップＳ２）。回路基板２２は、予めインシュレータ２１２の上側に固定されている。ステップＳ２では、ステータ２１および回路基板２２からなるユニットを、第１金型８１の内部に挿入する。

ここで、第１金型８１の構造について、詳細に説明する。図９に示すように、第１金型８１は、ベース金型８１１と、中心金型８１２と、複数の第１補助金型８１３と、複数の第２補助金型８１４と、を有する。ベース金型８１１は、軸方向上側へ向けて開いた有底略円筒状の金型である。樹脂ケーシング２３の軸方向下側の端面および外周面の少なくとも一部は、ベース金型８１１によって成型される。中心金型８１２は、ベース金型８１１の底部の上面側において、中心軸９と略同軸に配置される略円柱状の金型である。複数の第１補助金型８１３および複数の第２補助金型８１４は、中心金型８１２よりも小さい金型であり、中心金型８１２に取り付けられる。なお、ベース金型８１１と中心金型８１２とは、一繋がりの金型であってもよい。

図１０は、中心金型８１２、複数の第１補助金型８１３、および複数の第２補助金型８１４の下面図である。図９および図１１〜図１３中の中心金型８１２、複数の第１補助金型８１３、および複数の第２補助金型８１４の断面は、図１０におけるＢ−Ｂ断面に相当する。図１０に示すように、第１補助金型８１３および第２補助金型８１４は、それぞれ、中心金型８１２の外周面に設けられた溝に嵌る。本実施形態では、第１補助金型８１３と第２補助金型８１４とが、中心金型８１２の外周面に沿って、周方向に交互に配列される。また、複数の第１補助金型８１３と、複数の第２補助金型８１４とは、それぞれ、周方向に略等角度間隔で配置される。

中心金型８１２、複数の第１補助金型８１３、および複数の第２補助金型８１４を組み合わせると、これらの金型群の外周面に、筒状面９１、複数の段差面９２、複数の第１対向面９３、複数の第２対向面９４、および支持突起９５が生じる。

筒状面９１は、ステップＳ２の完了後に、ティース４２の径方向内側の端面に対向する、略円筒状の面である。ステップＳ２では、複数のティース４２の径方向内側の端面が、筒状面９１に接触する。これにより、第１金型８１の内部において、ステータ２１が、中心軸９と略同軸に位置決めされる。本実施形態では、中心金型８１２、複数の第１補助金型８１３、および複数の第２補助金型８１４により、周方向に連続する筒状面９１が形成される。

複数の段差面９２は、筒状面９１の下端部から径方向外側へ向けて僅かに突出する面である。複数の段差面９２は、周方向に略等角度間隔で配置される。ステップＳ２では、各ティース４２の壁部５２よりも径方向内側へ突出した部分の軸方向下側の端面が、複数の段差面９２の各々に接触する。これにより、第１金型８１に対してステータ２１が、軸方向に位置決めされる。

特に、本実施形態では、複数の段差面９２が、中心軸９の周囲において均等に配置される。このため、複数の段差面９２が中心軸９の周囲のどこかに偏在する場合と比べて、ステータ２１の傾きが抑制される。したがって、成型後の内側樹脂部６０の厚みが、部分的に薄くなり過ぎることを、より抑制できる。

複数の第１対向面９３は、それぞれ、段差面９２の径方向外側の端縁から、軸方向下側へ向けて延びる。したがって、第１対向面９３は、筒状面９１よりも径方向外側に位置する。複数の第１対向面９３は、周方向に略等角度間隔で配置される。ステップＳ２では、壁部５２の径方向内側の面と、第１対向面９３とが、部分的に径方向に対向する。ステップＳ２の完了後には、隣り合うティース４２に跨がる周方向の範囲に、第１対向面９３が配置される。すなわち、各第１対向面９３の周方向の幅は、隣り合うティース４２の隙間の周方向の幅よりも広い。

複数の第２対向面９４は、第１対向面９３の周方向両側に、隣接配置される。本実施形態では、第１対向面９３と第２対向面９４とが、周方向に交互に配列される。各第２対向面９４は、第１対向面９３よりも径方向内側に位置する。本実施形態では、筒状面９１と第２対向面９４とが、同一の径方向位置に配置される。ステップＳ２の完了後には、壁部５２の径方向内側の面と、第２対向面９４とが、部分的に径方向に重なる。ただし、第２対向面９４の周方向の幅は、壁部５２の周方向の最大幅よりも、小さい。

支持突起９５は、第２対向面９４から径方向外側へ突出する。支持突起９５は、径方向外側に壁支持面９５１を有する。壁支持面９５１は、筒状面９１よりも径方向外側に位置する。ステップＳ２では、壁部５２の径方向内側の面と、壁支持面９５１とを、接触または径方向に対向させる。

図９中の右側の拡大図に示したように、本実施形態では、壁支持面９５１が、軸方向下側へ向かうにつれて中心軸から離れる方向に傾斜する。このようにすれば、第１金型８１にステータ２１を挿入するときに、壁支持面９５１が挿入抵抗の要因となりにくい。また、一部の壁部５２の下端部を壁支持面９５１に沿って下降させることで、壁支持面９５１と壁部５２とを、同軸に位置決めできる。すなわち、第１金型８１へのステータ２１の挿入作業が、容易となる。また、壁支持面９５１が傾斜していることにより、後述するステップＳ７における離型作業も、容易となる。

特に、本実施形態では、壁部５２の径方向内側の面にも、傾斜面５２２が設けられている。壁部５２の傾斜面５２２は、軸方向下側へ向かうにつれて、中心軸９から離れる方向に傾斜する。ステップＳ２では、支持突起９５の壁支持面９５１と、壁部５２の傾斜面５２２とを、互いに接触または対向させる。このように、壁部５２側にも傾斜面５２２があることによって、ステップＳ２におけるステータ２１の挿入作業およびステップＳ７における離型作業が、さらに容易となる。

本実施形態では、段差面９２および第１対向面９３は、中心金型８１２ではなく、中心金型８１２よりも小さい第１補助金型８１３に属する。このため、中心金型８１２自体に段差面９２および第１対向面９３を形成する場合よりも、各段差面９２および各第１対向面９３を、精度よく形成しやすい。また、本実施形態では、壁支持面９５１を含む支持突起９５が、第２補助金型８１４に属する。このため、中心金型８１２自体に支持突起９５を形成する場合よりも、各支持突起９５を精度よく形成しやすい。したがって、これらの部位によって成型される箇所を、より精度よく成型できる。

第１金型８１へのステータ２１および回路基板２２の配置が完了すると、次に、第１金型８１と第２金型８２とを組み合わせる（ステップＳ３）。すなわち、第１金型８１の軸方向上側から第２金型８２を接近させ、第１金型８１の上部を第２金型８２で閉鎖する。これにより、図９のように、第１金型８１と第２金型８２との間に空洞８３が形成され、当該空洞８３内にステータ２１および回路基板２２が収容された状態となる。

このとき、図９中の右側の拡大図のように、ティース４２の軸方向下側の端面と、支持突起９５の軸方向上側の端部とは、軸方向に離れている。すなわち、支持突起９５がティース４２に接触しない。したがって、ティース４２の壁部５２よりも径方向内側へ突出した部分の軸方向下側の端面は、段差面９２のみに接触する。このため、支持突起９５との接触によるステータ２１の位置ずれは生じない。

続いて、空洞８３内に、流動状態の樹脂２３０を流し込む（ステップＳ４）。ここでは、図１１のように、第１金型８１と第２金型８２との接触面付近に設けられたゲート８４から空洞８３内へ、流動状態の樹脂２３０が流し込まれる。流し込まれた樹脂２３０は、空洞８３内の全体に行き渡る。このとき、壁部５２は、樹脂２３０が流れる勢いにより、径方向内側への圧力を受ける。しかしながら、壁部５２のうち、ティース４２よりも軸方向下側の部分が、径方向内側へ倒れようとすると、壁部５２の傾斜面５２２が、第１金型８１の壁支持面９５１に接触する。これにより、壁部５２の径方向内側への傾斜が抑制される。

ティース４２よりも軸方向下側においては、壁部５２のうち、樹脂２３０からの圧力を受けたときに、最も変位の大きい部分は、収束部５２１の軸方向下側の端縁である。本実施形態では、上述したステップＳ２の完了後、少なくとも収束部５２１の軸方向下側の端縁が、壁支持面９５１と径方向に重なる。これにより、当該端縁の径方向内側への変位が、壁支持面９５１との接触によって制限される。これにより、壁部５２の径方向内側への傾きが、より抑制される。

また、本実施形態では、上面視または下面視において、支持突起９５が略矩形状に突出している。このため、壁支持面９５１と、壁部５２の傾斜面５２２との接触部位は、周方向に広がりをもつ。すなわち、壁支持面９５１と傾斜面５２２とが、面接触する。したがって、壁支持面９５１と傾斜面５２２との接触面積が大きくなる。これにより、壁部５２の径方向内側への傾きが、より抑制される。

図１２のように、空洞８３内に流動状態の樹脂２３０が行き渡ると、続いて、空洞８３内の樹脂２３０を硬化させる（ステップＳ５）。例えば、熱硬化性の樹脂を用いている場合には、空洞８３内の当該樹脂を加熱することにより、樹脂を硬化させる。また、熱可塑性の樹脂を用いている場合には、空洞８３内の当該樹脂を冷却することにより、樹脂を硬化させる。空洞８３内の樹脂２３０は、硬化することにより樹脂ケーシング２３となる。

ティース４２の軸方向下側の端面のうち、第１金型８１の段差面９２と接触した部分は、樹脂２３０の硬化後に、露出面４２１となる。また、第１金型８１の第１対向面９３、第２対向面９４、および支持突起９５は、それぞれ、樹脂ケーシング２３の凹部６２、凸部６１、および金型跡６３を成型する。

このように、本実施形態の成型方法では、第１金型８１の壁支持面９５１が、壁部５２の径方向内側への傾斜を抑制する。壁部５２の径方向内側への傾斜を抑制すれば、壁部５２の内側における樹脂の径方向の厚みを、確保することができる。すなわち、成型後の内側樹脂部６０の径方向の厚みが、薄くなることを抑制できる。特に、第１対向面９３と壁部５２との間に成型される凹部６２は、もともと凸部６１よりも径方向の厚みが薄いが、当該凹部６２の径方向の厚みが、薄くなり過ぎることを抑制できる。その結果、壁部５２の径方向内側の面からの成型後の樹脂が剥離することを、より抑制できる。

また、壁部５２と第２対向面９４との間には、凹部６２よりも径方向の厚みが厚い凸部６１が成型される。これにより、壁部５２の径方向内側の面から成型後の樹脂が剥離することを、さらに抑制できる。

樹脂２３０の硬化が完了すると、次に、第１金型８１と第２金型８２とを分離させる（ステップＳ６）。具体的には、第２金型８２を上昇させることによって、第１金型８１から第２金型８２を引き離し、第１金型８１の上部を開放する。その後、図１３のように、第１金型８１から、ステータ２１および回路基板２２を覆う樹脂ケーシング２３を取り出す（ステップＳ７）。

なお、ステップＳ６では、第２金型８２から下向きにピンを突出させることによって、第２金型８２からの樹脂ケーシング２３の離型を促進させてもよい。また、ステップＳ７では、第１金型８１から上向きにピンを突出させることによって、第１金型８１からの樹脂ケーシング２３の離型を促進させてもよい。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

図１４は、一変形例に係る第１金型８１Ｂ、ステータ２１Ｂ、および樹脂ケーシング２３Ｂの、成型時における部分断面図である。図１４の例では、第１金型８１Ｂの第２対向面９４Ｂが、軸方向下側へ向かうにつれて、中心軸から離れる方向に傾斜する。したがって、成型後の樹脂ケーシング２３Ｂにおいて、凸部６１Ｂの径方向内側の面は、軸方向下側へ向かうにつれて、中心軸から離れる方向に傾斜する。このように、第２対向面９４をテーパ形状とすれば、樹脂の硬化後に、第１金型８１Ｂから樹脂ケーシング２３Ｂを、容易に離型できる。なお、第１対向面も、同様にテーパ形状としてもよい。

また、上記の第２実施形態では、ステータおよび回路基板の双方を、樹脂ケーシングで覆っていた。しかしながら、回路基板は、樹脂ケーシングの外部に配置されていてもよい。例えば、樹脂ケーシングの成型後に、樹脂ケーシングの軸方向上側に、回路基板を固定してもよい。

また、上記の第２実施形態では、第１金型側に筒状面が設けられていた。しかしながら、筒状面は、第２金型側に設けられていてもよく、第１金型および第２金型の双方に設けられていてもよい。すなわち、ティースの径方向内側の端面に接触する筒状面は、第１金型および第２金型の少なくとも一方に設けられていればよい。

また、上記の第２実施形態では、第１金型の位置が固定され、それに対して、第２金型を移動させることにより、金型の開閉を行っていた。しかしながら、第２金型の位置を固定し、それに対して、第１金型を移動させるようにしてもよい。

また、上記の第２実施形態では、内側樹脂部のうち、ティースよりも軸方向下側の部分のみに、複数の凸部、複数の凹部、および金型跡が設けられていた。しかしながら、内側樹脂部のうち、ティースよりも軸方向上側の部分にも、同様の複数の凸部、複数の凹部、および金型跡が設けられていてもよい。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータのステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングの成型方法およびモータに利用できる。

１ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９ 中心軸
２１，２１Ａ，２１Ｂ ステータ
２２ 回路基板
２３，２３Ａ，２３Ｂ 樹脂ケーシング
２４ 下軸受部
２５ 上軸受部
３１ シャフト
３２ ロータ
４１，４１Ａ コアバック
４２，４２Ａ ティース
４３ コイル
５１ ティース絶縁部
５２，５２Ａ 壁部
６０ 内側樹脂部
６１，６１Ｂ 凸部
６２ 凹部
６３，６３Ａ 金型跡
６４Ａ 壁被覆部
７０ 外側樹脂部
７１ スロット樹脂部
７２ 下端面樹脂部
８１，８１Ａ，８１Ｂ 第１金型
８２，８２Ａ 第２金型
８３，８３Ａ 空洞
９１，９１Ａ 筒状面
９２ 段差面
９３，９３Ａ 第１対向面
９４，９４Ｂ 第２対向面
９５ 支持突起
２１１，２１１Ａ ステータコア
２１２，２１２Ａ インシュレータ
２１３，２１３Ａ コイル
２３０ 流動状態の樹脂
３２１ ロータコア
３２２ マグネット
４２１ 露出面
５２１ 収束部
５２２ 傾斜面
８１１ ベース金型
８１２ 中心金型
８１３ 第１補助金型
８１４ 第２補助金型
９５１，９５１Ａ，９５２Ａ 壁支持面

Claims (9)

1. モータのステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングの成型方法であって、
   ａ）互いに組み合わせることで内部に空洞が生じる第１金型および第２金型を用意する工程と、
   ｂ）前記第１金型内に前記ステータを配置する工程と、
   ｃ）前記第１金型と前記第２金型とを組み合わせ、前記空洞内に前記ステータが収容された状態とする工程と、
   ｄ）前記空洞内に流動状態の樹脂を流し込む工程と、
   ｅ）前記流動状態の樹脂を硬化させて前記樹脂ケーシングを得る工程と、
   ｆ）前記第１金型と前記第２金型とを分離する工程と、
   ｇ）前記第１金型から、前記ステータおよび前記樹脂ケーシングを取り出す工程と、
   を有し、
   前記ステータは、
   中心軸を取り囲む環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、
   少なくとも前記ティースに取り付けられたインシュレータと、
   前記インシュレータに巻かれた導線からなるコイルと、
   を有し、
   前記インシュレータは、前記コイルよりも径方向内側に位置する壁部を有し、
   前記壁部は、前記ティースの周囲において少なくとも軸方向一方側へ延び、
   前記ティースの径方向内側の端部は、前記壁部の径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出し、
   前記第１金型および前記第２金型の少なくとも一方は、前記ティースの径方向内側の端面に接触する筒状面を有し、
   前記第１金型は、前記壁部の周方向中央を含む位置において、径方向内側の面と接触または径方向に対向する壁支持面を有し、
   前記壁支持面は、前記筒状面よりも径方向外側に位置し、
   前記壁支持面は、軸方向一方側へ向かうにつれて前記中心軸から離れる方向に傾斜する
   成型方法。
2. 請求項１に記載の成型方法において、
   前記第１金型は、
   前記ティースの前記壁部よりも径方向内側へ突出した部分の軸方向一方側の端面に接触する段差面と、
   前記段差面の径方向外側の端縁から軸方向一方側へ延び、前記壁部の径方向内側の面と部分的に対向する第１対向面と、
   をさらに有する、成型方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の成型方法において、
   前記第１金型は、前記筒状面よりも径方向外側に突出する支持突起を有し、
   前記支持突起は、前記壁支持面を有し、
   前記工程ｃ）において、前記ティースの軸方向一方側の端面と、前記支持突起の軸方向他方側の端部とが、軸方向に離れている、成型方法。
4. 請求項１に記載の成型方法において、
   前記壁部の径方向内側の面は、軸方向一方側へ向かうにつれて前記中心軸から離れる方向に傾斜する傾斜面を含み、前記壁支持面と前記傾斜面とが、接触または対向する、成型方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の成型方法において、
   前記壁部は、軸方向一方側へ向かうにつれて周方向の幅が狭まる収束部を有し、
   前記工程ｃ）において、前記壁支持面と、前記収束部の軸方向一方側の端縁とが、径方向に重なる、成型方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の成型方法において、
   前記工程ｅ）において、少なくとも１つの前記壁部の径方向内側の面が、前記壁支持面に接触し、
   前記壁部の径方向内側の面と前記壁支持面との接触部位は、周方向に広がりをもつ、成型方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の成型方法において、
   前記第１金型は、
   前記中心軸と重なる中心金型と、
   前記中心金型に取り付けられる複数の補助金型と、
   を有し、
   前記壁支持面は、前記補助金型に属する、成型方法。
8. ステータと、
   前記ステータを少なくとも部分的に覆う樹脂ケーシングと、
   を有し、
   前記ステータは、
   中心軸を取り囲む環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、
   少なくとも前記ティースに取り付けられたインシュレータと、
   前記インシュレータに巻かれた導線からなるコイルと、
   を有し、
   前記インシュレータは、前記コイルよりも径方向内側に位置する壁部を有し、
   前記壁部は、前記ティースの周囲において少なくとも軸方向一方側へ延び、
   前記ティースの径方向内側の端部は、前記壁部の径方向内側の面よりも、径方向内側へ突出し、
   前記樹脂ケーシングは、前記壁部の径方向内側の面を覆う壁被覆部を有し、
   前記壁被覆部は、前記壁部の周方向中央を含む位置において、その径方向内側の面から径方向外側へ向けて凹む金型跡を有し、
   前記金型跡は、少なくとも前記ティースの径方向内側の端面よりも、径方向外側に達する、モータ。
9. 請求項８に記載のモータにおいて、
   前記ティースの軸方向一方側の端面は、前記壁部よりも径方向内側に位置し、かつ、前記壁被覆部から露出した露出面を含み、
   前記金型跡は、前記露出面の径方向外側の端縁よりも、径方向外側に達する、モータ。
   
   

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