JP2008178163A

JP2008178163A - ステータの製造方法、モールド装置、およびステータ構造体

Info

Publication number: JP2008178163A
Application number: JP2007006826A
Authority: JP
Inventors: Katsunari Matsumoto; 克成松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】ウエルド部分の強度の向上が可能なステータの製造方法を提供する。
【解決手段】ステータコア２１と当該ステータコア２１に装着されたコイル２２とをモールド型のキャビティ１１内にセットし、当該キャビティ１１内に複数のゲート１２からモールド材３０を注入し、ステータコア２１とコイル２２とを一体にモールド成形してステータ２５を製造する製造方法において、複数のゲート１２から注入されるモールド材３０が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように、モールド成形を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータの製造方法、モールド装置、およびステータ構造体に関する。

ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを一体にモールド成形してなるモールドモータのステータがある（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開２０００−１２５５２４号公報特開平９−１２１５１５号公報特開平５−２０７７１１号公報特開平６−１１３５０８号公報

ところで、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとをモールド型のキャビティ内にセットし、当該キャビティ内に複数のゲートから樹脂（モールド材）を注入してモールド成形する場合、複数のゲートから注入されるモールド材が合流することによりウエルドが形成される。このウエルドが直線状であると、ステータの強度が弱くなってしまう。例えば、図８に示されるように、ウエルド部８１では樹脂材補強用の繊維状フィラー８２がウエルド線の方向に並び、ウエルド線に垂直な方向（図８の矢印Ｘ方向）の引っ張り力に対して繊維状フィラー８２が効力を発揮しにくいため、他の部位に比べて強度が弱くなる。

そこで、本発明は、ウエルド部分の強度の向上が可能なステータの製造方法、モールド装置、およびステータ構造体を提供する。

本発明に係るステータの製造方法は、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとをモールド型のキャビティ内にセットし、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材を注入し、前記ステータコアと前記コイルとを一体にモールド成形してステータを製造するステータの製造方法であって、前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように、前記モールド成形を行うことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記キャビティ内におけるモールド材の流れに、前記ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせる。

上記の一態様における第１の態様では、前記キャビティの形状が、前記流動速度分布を生じさせる形状に設定される。

上記第１の態様における一例では、前記ステータコアは、環状であり、前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、前記各ゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、前記モールド型には、前記各ゲートに対向する位置に、前記キャビティ内に突出する突起が設けられ、前記各突起は、前記ステータコアの半径方向について互いに異なる位置に配置される。

上記の一態様における第２の態様では、前記各ゲートの配置および前記各ゲートからのモールド材の射出量が、前記流動速度分布を生じさせるように設定される。

上記第２の態様における一例では、前記ステータコアは、環状であり、前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、前記複数のゲートは、複数の第１のゲートと、当該第１のゲートよりもモールド材の射出量が少ない複数の第２のゲートとを含み、前記各第１のゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、前記各第２のゲートは、互いに隣接する第１のゲートの各中間位置に配置される。

上記の一態様における第３の態様では、前記ステータコアまたは前記コイルの形状が、前記流動速度分布を生じさせる形状に設定される。

上記第３の態様における一例では、前記ステータコアは、環状であり、前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、前記各ゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、前記各隙間は、互いに異なる大きさに設定される。

上記一例では、例えば、前記各コイルの形状を互いに異ならせることで、前記各隙間の大きさを互いに異ならせる。

本発明に係るモールド装置は、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを一体にモールド成形するモールド装置であって、前記ステータコアと前記コイルとがセットされるキャビティと、当該キャビティ内にモールド材を注入するための複数のゲートとが設けられたモールド型を含み、前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るステータ構造体は、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを含み、モールド型のキャビティ内にセットされ、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材が注入されることにより一体にモールド成形されるステータ構造体であって、前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように構成されていることを特徴とする。

本発明の一態様では、前記ステータコアまたは前記コイルの形状が、前記キャビティ内におけるモールド材の流れに、前記ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせる形状である。

上記の一態様における一例では、前記ステータコアは、環状であり、前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、互いに隣接するコイル間の各隙間は、互いに異なる大きさである。

上記一例では、例えば、前記各コイルの形状が互いに異なることで、前記各隙間の大きさが互いに異なる。

本発明によれば、ウエルド部分の強度の向上が可能なステータの製造方法、モールド装置、およびステータ構造体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、ステータの製造方法およびモールド装置１０の一例を示す概略図である。

まず、図１を参照して、モールド装置１０の構成を説明する。モールド装置１０は、ステータコア２１と当該ステータコア２１に装着されたコイル（具体的には集中巻コイル）２２とを一体にモールド成形する装置であって、ステータコア２１とコイル２２とがセットされるキャビティ１１と、当該キャビティ１１内にモールド材を注入するための複数のゲート１２とが設けられたモールド型を含む。具体的には、モールド装置１０は上型１３および下型１４を含み、上型１３と下型１４との間にキャビティ１１が形成され、上型１３または下型１４（図１では上型１３）に複数のゲート１２が設けられる。

次に、図１を参照して、ステータの製造方法の手順について説明する。

まず、ステータコア２１と当該ステータコア２１に装着されたコイル２２とをモールド型のキャビティ１１内にセットする（Ｓ１）。

ついで、上型１３に設けられた、複数のゲート１２に連通するポット１５内にモールド材である樹脂３０を投入する（Ｓ２）。好適な態様では、樹脂３０は、ガラス繊維やカーボン繊維等の樹脂材補強用の繊維状フィラーを含む。

ついで、ポット１５内の樹脂３０を高温で溶かしながらプランジャ１６で加圧し、これにより溶融状態の樹脂３０を複数のゲート１２からキャビティ１１内に注入する（Ｓ３，Ｓ４）。

ついで、キャビティ１１内の樹脂３０が硬化した後に、上型１３と下型１４とを分離させて、モールド成形物２３を取り出す（Ｓ５）。

ついで、モールド成形物２３からゲート１２により形成された不要部分２４を除去し、ステータコア２１とコイル２２とがモールド成形されてなるステータ２５を得る（Ｓ６）。

図２は、図１に示される製造方法によりモールド成形されたステータの一例を示す平面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図２，３において、ステータ２５は、ステータコア２１とコイル２２とモールド部２６とを含む。ステータコア２１は、環状であり、略円筒形状のヨーク２１ａと、当該ヨーク２１ａの内側に所定間隔ごとに中心軸に向けて延設された複数個（ここでは１２個）のティース２１ｂとで構成されている。複数個のティース２１ｂには、絶縁性のボビンを介して、それぞれコイル２２が巻回されている。そして、ステータコア２１と複数のコイル２２とは、モールド部２６により被覆されている。

先述したとおり、複数のゲート１２から注入される樹脂３０が合流することによりウエルドが形成されるが、このウエルドが直線状であると、ステータの強度が非常に弱くなってしまう。

図４には、直線状のウエルドが形成される様子が示されている。なお、図４において、矢印の向きは樹脂の流れの向きを示し、矢印の長さは樹脂の流れのスピードを示している。また、図４では図１と異なり、ゲート１２は、下型１４に設けられており、キャビティ１１の下端に接続されている。なお、これらは、後に示される図５〜図７についても同様である。

図４において、コイル２２は、環状のステータコア２１の周方向に均等に複数配置されている。そして、互いに隣接するコイル２２間の各隙間に対向する位置にゲート１２が配置され、各ゲート１２から均等に樹脂３０が注入される。この場合、樹脂３０は、コイル間の均等な断面積の隙間を通る。また、ボイドの発生を回避する観点や、コイル２２の位置ずれを防ぐ観点より、樹脂３０の流入スピードは低めに設定される。これらの理由から樹脂３０の流れに乱れが生じにくく、ステータ２５の半径方向に直線状のウエルド２７が生じる。

そこで、本実施の形態では、ステータ２５のモールド部２６の強度を向上させる観点より、複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるようにモールド成形を行う。ここで、「ウエルドが曲線状となる」ことには、ステータ２５の表面または断面におけるウエルド線が曲線状となること、およびモールド材の接合面（ウエルド面）が曲面形状となることが含まれる。好適な態様では、ステータ２５の軸線方向から見た表面または断面におけるウエルド線が曲線状となるようにモールド成形を行う。ウエルド線は、少なくとも一部が曲線状であればよいが、好ましくは全体的に曲線状である。好適な態様では、ウエルド線は、Ｓ字状等の波形状である。

より具体的には、本実施の形態では、キャビティ１１内におけるモールド材の流れに、ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせる。

以下、ウエルドが曲線状となるようにモールド成形を行う２つの態様を示す。

（第１の態様）
第１の態様では、モールド装置が、ウエルドが曲線状となるように構成される。例えば、モールド装置は、キャビティ内におけるモールド材の流れに、ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせるように構成される。

図５は、第１の態様に係る製造方法の一例を示す図である。本例では、キャビティの形状が、上記流動速度分布を生じさせる形状に設定される。具体的には、図５において、コイル２２は、環状のステータコア２１の周方向に略均等に複数配置される。そして、互いに隣接するコイル２２間の各隙間に対向する位置にゲート１２が配置される。さらに、モールド型には、各ゲート１２に対向する位置に、キャビティ１１内に突出する突起１７が設けられる。各突起１７は、上記流動速度分布が生じるように、ステータコア２１の半径方向について互いに異なる位置に配置される。具体的には、突起１７のゲート１２に対する位置として、ゲート１２に近いゲート側と、ゲート１２から遠い反ゲート側との２種類の位置が設定され、突起１７は、ゲート１２毎に１個ずつ、ゲート側、反ゲート側に交互に設けられる。

上記構成では、隣接コイル間を進入してきた樹脂３０の流れが突起１７により妨げられて、樹脂３０の流動スピードが落ちる。これにより、ウエルド位置に樹脂３０が到達する時間が遅れる。この現象が隣接コイル間でゲート側、反ゲート側で交互に起こるため、ウエルド２７が曲線になる。

図６は、第１の態様に係る製造方法の別の一例を示す図である。本例では、各ゲートの配置および各ゲートからのモールド材の射出量が、上記流動速度分布を生じさせるように設定される。具体的には、図６において、コイル２２は、環状のステータコア２１の周方向に略均等に複数配置される。そして、互いに隣接するコイル２２間の各隙間に対向する位置に第１のゲート（メインゲート）１２ａが配置される。さらに、第１のゲートよりも樹脂３０の射出量が少ない第２のゲート（サブゲート）１２ｂが、互いに隣接する第１のゲート１２ａの各中間位置（すなわち、ウエルドの発生位置）に配置される。図６では、第２のゲート１２ｂは、上端および下端の両方に配置されている。

上記構成では、第２のゲート１２ｂから射出される樹脂３０により、ウエルド２７の一部が分断され、ウエルド２７が直線状になることが防がれる。

（第２の態様）
第２の態様では、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを含み、モールド型のキャビティ内にセットされ、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材が注入されることにより一体にモールド成形されるステータ構造体が、ウエルドが曲線状となるように構成される。すなわち、モールド成形の対象（被モールド物）であるステータ構造体が、ウエルドが曲線状となるように構成される。例えば、ステータ構造体は、キャビティ内におけるモールド材の流れに、ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせるように構成される。

図７は、第２の態様に係る製造方法の一例を示す図である。図７において、上図は樹脂注入前の様子を示し、下図は樹脂注入中の様子を示す。本例では、ステータコアまたはコイルの形状が、上記流動速度分布を生じさせる形状に設定される。具体的には、図７において、コイル２２は、環状のステータコア２１の周方向に略均等に複数配置される。そして、互いに隣接するコイル２２間の各隙間に対向する位置にゲート１２が配置される。さらに、上記各隙間の大きさ（例えばスロット内のモールド材流入体積）は、互いに異なる大きさに設定される。図７の例では、各コイル２２の形状を互いに異ならせることで、各隙間の大きさを異ならせている。具体的には、ゲート側の外径を他のコイル２２ａよりも縮小したコイル２２ｂ、すなわち外径縮小部２２ｃが設けられたコイル２２ｂを、２つおきに配置している。なお、外径縮小部２２ｃは、反ゲート側に設けられてもよいし、複数設けられてもよい。

上記構成では、隣接コイル間を樹脂が流動するスピードに差が生じ、ウエルド２７が曲線になる。

以上のとおり、本実施の形態では、ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとをモールド型のキャビティ内にセットし、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材を注入し、ステータコアとコイルとを一体にモールド成形する場合において、複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるようにモールド成形を行う。このため、本実施の形態によれば、ウエルドが直線状に形成される場合と比較して、ウエルド部分の強度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、キャビティ内におけるモールド材の流れに流動速度分布を生じさせることによりウエルドを曲線状に形成する。このため、簡易な構成でウエルドを曲線状に形成することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。

ステータの製造方法およびモールド装置の一例を示す概略図である。図１に示される製造方法によりモールド成形されたステータの一例を示す平面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。直線状のウエルドが形成される様子を示す図である。第１の態様に係る製造方法の一例を示す図である。第１の態様に係る製造方法の別の一例を示す図である。第２の態様に係る製造方法の一例を示す図である。直線状のウエルドの近傍を示す模式図である。

符号の説明

１０モールド装置、１１キャビティ、１２ゲート、１２ａ第１のゲート、１２ｂ第２のゲート、１３上型、１４下型、１５ポット、１６プランジャ、２１ステータコア、２１ａヨーク、２１ｂティース、２２コイル、２３モールド成形物、２４不要部分、２５ステータ、２６モールド部、２７ウエルド、３０樹脂（モールド材）。

Claims

ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとをモールド型のキャビティ内にセットし、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材を注入し、前記ステータコアと前記コイルとを一体にモールド成形してステータを製造するステータの製造方法であって、
前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように、前記モールド成形を行うことを特徴とするステータの製造方法。
請求項１に記載のステータの製造方法であって、
前記キャビティ内におけるモールド材の流れに、前記ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせることを特徴とするステータの製造方法。
請求項２に記載のステータの製造方法であって、
前記キャビティの形状が、前記流動速度分布を生じさせる形状に設定されることを特徴とするステータの製造方法。
請求項３に記載のステータの製造方法であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
前記各ゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、
前記モールド型には、前記各ゲートに対向する位置に、前記キャビティ内に突出する突起が設けられ、
前記各突起は、前記ステータコアの半径方向について互いに異なる位置に配置される、
ことを特徴とするステータの製造方法。
請求項２に記載のステータの製造方法であって、
前記各ゲートの配置および前記各ゲートからのモールド材の射出量が、前記流動速度分布を生じさせるように設定されることを特徴とするステータの製造方法。
請求項５に記載のステータの製造方法であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
前記複数のゲートは、複数の第１のゲートと、当該第１のゲートよりもモールド材の射出量が少ない複数の第２のゲートとを含み、
前記各第１のゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、
前記各第２のゲートは、互いに隣接する第１のゲートの各中間位置に配置される、
ことを特徴とするステータの製造方法。
請求項２に記載のステータの製造方法であって、
前記ステータコアまたは前記コイルの形状が、前記流動速度分布を生じさせる形状に設定されることを特徴とするステータの製造方法。
請求項７に記載のステータの製造方法であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
前記各ゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、
前記各隙間は、互いに異なる大きさに設定される、
ことを特徴とするステータの製造方法。
請求項８に記載のステータの製造方法であって、
前記各コイルの形状を互いに異ならせることで、前記各隙間の大きさを互いに異ならせることを特徴とするステータの製造方法。
ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを一体にモールド成形するモールド装置であって、
前記ステータコアと前記コイルとがセットされるキャビティと、当該キャビティ内にモールド材を注入するための複数のゲートとが設けられたモールド型を含み、
前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように構成されていることを特徴とするモールド装置。
請求項１０に記載のモールド装置であって、
前記キャビティ内におけるモールド材の流れに、前記ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせることを特徴とするモールド装置。
請求項１１に記載のモールド装置であって、
前記キャビティの形状が、前記流動速度分布を生じさせる形状に設定されることを特徴とするモールド装置。
請求項１２に記載のモールド装置であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
前記各ゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、
前記モールド型には、前記各ゲートに対向する位置に、前記キャビティ内に突出する突起が設けられ、
前記各突起は、前記ステータコアの半径方向について互いに異なる位置に配置される、
ことを特徴とするモールド装置。
請求項１１に記載のモールド装置であって、
前記各ゲートの配置および前記各ゲートからのモールド材の射出量が、前記流動速度分布を生じさせるように設定されることを特徴とするモールド装置。
請求項１４に記載のモールド装置であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
前記複数のゲートは、複数の第１のゲートと、当該第１のゲートよりもモールド材の射出量が少ない複数の第２のゲートとを含み、
前記各第１のゲートは、互いに隣接するコイル間の各隙間に対向する位置に配置され、
前記各第２のゲートは、互いに隣接する第１のゲートの各中間位置に配置される、
ことを特徴とするモールド装置。
ステータコアと当該ステータコアに装着されたコイルとを含み、モールド型のキャビティ内にセットされ、当該キャビティ内に複数のゲートからモールド材が注入されることにより一体にモールド成形されるステータ構造体であって、
前記複数のゲートから注入されるモールド材が合流することにより形成されるウエルドが曲線状となるように構成されていることを特徴とするステータ構造体。
請求項１６に記載のステータ構造体であって、
前記ステータコアまたは前記コイルの形状が、前記キャビティ内におけるモールド材の流れに、前記ウエルドが曲線状となる流動速度分布を生じさせる形状であることを特徴とするステータ構造体。
請求項１７に記載のステータ構造体であって、
前記ステータコアは、環状であり、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向に略均等に複数配置され、
互いに隣接するコイル間の各隙間は、互いに異なる大きさである、
ことを特徴とするステータ構造体。
請求項１８に記載のステータ構造体であって、
前記各コイルの形状が互いに異なることで、前記各隙間の大きさが互いに異なることを特徴とするステータ構造体。