(57)【要約】【課題】モールド成型をする際の樹脂射出圧により、固定子の径が拡大することを防止すること【解決手段】  ステータ１の外周に熱膨張させた固定リング１０を挿入し、固定リング１０を冷却することにより嵌め合わせる第１工程と、ステータ１をモールド成型しモールドステータ５０を製造する第２工程と、固定リング１０を熱膨張させてモールドステータ５０から外す第３工程と、を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部材内に複数の分割固定子を有する固定子組立体をモールド成型して、固定子を製造する固定子製造方法において、
前記固定子組立体の外周に熱膨張させた固定リングを挿入し、前記固定リングを冷却することにより嵌め合わせる第１工程と、
前記固定子組立体をモールド成型し固定子を製造する第２工程と、
前記固定リングを熱膨張させて前記固定子から外す第３工程と、
を有することを特徴とする固定子製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する固定子製造方法において、
前記固定リングの熱膨張率が、前記円筒部材の熱膨張率よりも大きいこと、
を特徴とする固定子製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載する固定子製造方法において、
前記第２工程において、前記固定リングが固定子組立体を所定の力で押圧していること、
を特徴とする固定子製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載する固定子製造方法において、
前記固定リングが超々ジュラルミン素材であること、
を特徴とする固定子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子をモールド樹脂でモールド成型して形成されるモールドモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
固定子が発生する熱を放熱するため、モールド材でモールドする必要がある。固定子をモールド材でモールド成型する際、モールド材を高圧で注入することにより、空気の混入を防ぎ、空気の泡ができることを防ぐ。
しかし、モールド材を高圧で注入すると、モールド材の圧力あるいはモールド材の熱が固定子に加わることで、モールド成型した固定子が拡大変形する問題が発生する。固定子が拡大変形すると、固定子の真円度が悪くなり、ハイブリッドモータにおいては、コギングの原因となり運転精度が悪くなるため問題となる。
【０００３】
従来、この種の技術として、固定子の拡大変形を防止するものではないが、モールド材の圧力あるいはモールド材の熱が加わることによる、保護壁の傾き、倒れを抑制するものとして、下記の特許文献１に記載されるモールドモータ１００（固定子）がある。
図１７に、モールドモータ１００の断面図を示す。
モールドモータ１００は、固定子１０６のバックヨーク１１１上に、このバックヨーク１１１の面と垂直に設けられ、輪状に形成された保護壁１１２の内周面に隣接して、輪状に形成されたインサート座１０１が設けられている。さらに、その上からモールド樹脂１１４により固定されている。
モールド樹脂１１４により、固定子１０６を固定するときに、インサート座１０１が保護壁１１２の内周面に隣接して設けられていることにより、固定子１０６の内側方向へ掛かるモールド樹脂の圧力に耐えることができる。
【０００４】
上記モールドモータ１００のインサート座１０１は、保護壁１１２が内側に傾き、倒れることを防止するものであるが、保護壁１１２内側に取付けられているインサート座１０１を保護壁１１２の外周面に隣接させて設けることも考えられる。インサート座１０１を保護壁１１２の外側に設けることにより、モールド樹脂１１４の圧力あるいはモールド樹脂１１４の熱が加わることによる、モールドモータ１００の外径の拡大変形を防止することができるとも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５８１８６号公報
【特許文献２】特開２００３−０７９１１３号公報
【特許文献３】特開２００８−１６０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インサート座１０１を保護壁１１２の外側に設けるモールドモータ１００には、以下の問題が考えられる。
すなわち、モールドモータ１００には、モールドモータ１００の外径の拡大変形を防止するために、常に、インサート座１０１が必要とされるため、コスト高に繋がる。
また、自動車に使用されるハイブリッドモータに用いられるモールドモータは、燃費をよくするため軽量化が必要とされる。そのため、モータの作用に直接関係のないインサート座１０１を常に組み込まなければならないとなると、軽量化に反することになる。
さらに、ハイブリッドモータは、伝熱性をよくするため、モールド材にフィラを混ぜる。フィラは伝熱性が良くなる反面、流動性が悪いため、高圧にする必要がある。高圧にすると、モールド材の流動性が悪いため、従来よりさらに、高圧にする必要があるため、よりモールド材の圧力あるいはモールド材の熱が加わることになるので、固定子が拡大変形し真円度が悪くなりやすい問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はモールド成型をする際の樹脂射出圧により、固定子の径が拡大することを防止することができる固定子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る固定子製造方法は、以下の構成を有する。
（１）円筒部材内に複数の分割固定子を有する固定子組立体をモールド成型して、固定子を製造する固定子製造方法において、固定子組立体の外周に熱膨張させた固定リングを挿入し、固定リングを冷却することにより嵌め合わせる第１工程と、固定子組立体をモールド成型し固定子を製造する第２工程と、固定リングを熱膨張させて固定子から外す第３工程と、を含むことを特徴とすることにある。
（２）（１）に記載する固定子製造方法において、固定リングの熱膨張率が、円筒部材の熱膨張率よりも大きいこと、を特徴とすることにある。
（３）（１）に記載する固定子製造方法において、固定リングが固定子組立体を所定の力で押圧していること、を特徴とすることにある。
（４）（２）に記載する固定子製造方法において、固定リングが超々ジュラルミン素材であること、を特徴とすることにある。
【発明の効果】
【０００９】
上記の固定子製造方法の作用及び効果について説明する。
（１）固定子組立体の外周に熱膨張させた固定リングを挿入し、固定リングを冷却することにより嵌め合わせる第１工程と、固定子組立体をモールド成型し固定子を製造する第２工程と、固定リングを熱膨張させて固定子から外す第３工程と、を含むことにより、モールド成型をする際の樹脂射出圧により分割固定子間に隙間が発生することを防止し、固定子組立体の径が拡大することを防止し、高い真円度を維持することができる。
また、モールド成型後は、固定子から固定リングを取外すことができるため、固定子を軽量化することができる。
（２）固定リングの熱膨張率が、円筒部材の熱膨張率よりも大きいこと、を特徴とすることにより、固定リングを熱膨張させることにより固定子組立体から容易に取り外すことができる。
（３）固定リングが固定子組立体を所定の力で押圧していることにより、モールド成型をする際の樹脂射出圧により分割固定子間に隙間が発生することを防止し、固定子組立体の径が拡大することを防止し高い真円度を維持することができる。
（４）固定リングが超々ジュラルミン素材であることにより、固定リングの強度を増すことができ、さらに、熱膨張率が、円筒部材の熱膨張率よりも大きくなるため、固定子組立体から容易に取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の本実施例１に係る第１工程（１）におけるステータ１の正面図である。
【図２】本発明の本実施例１に係る第１工程（１）におけるステータ１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の本実施例１に係る第１工程（２）におけるステータ１等の正面図である。
【図４】本発明の本実施例１に係る第１工程（２）におけるステータ１等のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の本実施例１に係る第１工程（３）におけるステータ１等の正面図である。
【図６】本発明の本実施例１に係る第１工程（３）におけるステータ１等のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の本実施例１に係る第２工程（１）におけるモールドステータ５０等の断面図である。
【図８】本発明の本実施例１に係る第２工程（２）におけるモールドステータ５０等の正面図である。
【図９】本発明の本実施例１に係る第２工程（２）におけるモールドステータ５０等のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明の本実施例１に係る第３工程（１）におけるモールドステータ５０等の正面図である。
【図１１】本発明の本実施例１に係る第３工程（１）におけるモールドステータ５０等のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】本発明の本実施例１に係る第３工程（２）におけるモールドステータ５０の正面図である。
【図１３】本発明の本実施例１に係る第３工程（２）におけるモールドステータ５０のＦ−Ｆ断面図である。
【図１４】本発明の本実施例１に係るステータ１の外観斜視図である。
【図１５】本発明の本実施例１に係るモールドステータ５０の外観斜視図である。
【図１６】本発明の本実施例１に係るモールドステータ５０の製造工程のフローチャート図である。
【図１７】特許文献１に係る、モールドモータ１００の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係るモールドステータの製造方法の具体的な工程の一実施の形態について図を参照して詳細に説明する。
図１６に、モールドステータを製造するための全工程Ｓ１〜Ｓ１４をフローチャート図で示した。本実施例１においては、Ｓ７〜Ｓ１３に係る工程の製造工程に特有かつ顕著な効果を有する。
Ｓ７〜Ｓ１３までを、３つの工程で分解することができる。固定リングを加熱（Ｓ７）し、固定リングをステータに取付け（Ｓ８）するまでを第１工程とする。
成型前加熱（Ｓ９）し、モールド成型（Ｓ１０）を第２工程とする。
再加熱（Ｓ１１）、及び、固定リング撤去（Ｓ１２）を第３工程とする。
具体的には、図１４に示すステータ１に、モールド樹脂により成型し、図１５に示すモールドステータ５０とするまでの製造方法である。
図１〜図１３では、モールドステータの製造方法における第１工程〜第３工程までを、順に示したものである。
以下、図を参照して、第１工程〜第３工程（Ｓ７〜Ｓ１３）及び事前工程（Ｓ１〜Ｓ６）を説明する。
【００１２】
＜事前工程＞
事前工程において、導線である巻線をティースに係合できる形に巻く（Ｓ２）。ティースに図示しない、絶縁体であるインシュレータを取付ける（Ｓ３）。巻き線をティースに取り付け固定子コアを形成する。固定子コアを形成後、固定子コアを円形状に１８個並びつける（Ｓ４）。円形状に取付けられた固定子コアに対して、円筒状の円筒部材３をヤキバメし、図１４のステータ１の状態にする（Ｓ５）。次に、図示しない、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の端子を接続する（Ｓ６）。
図１４にステータ１の外観斜視図を示す。ステータ１は、円筒状の円筒部材３と、円筒部材３内部に取付けられた１８個の固定子コア２により構成されている。
以上により、事前工程が終了する。
【００１３】
＜第１工程＞
ステータ１の内周及び外周は、高い真円度を持つ。ステータ１の外径を、図１に示すステータ外径Ｄｓ（常温時）で示す。図１及び図２の状態における、ステータ外径Ｄｓは、常温時のものを示すため、ステータ外径Ｄｓ（常温時）と示す。本実施例では、ステータ外径Ｄｓ（常温時）は、例えば２１０ｍｍである。ステータ１に用いられる素材は、鉄である。鉄の線膨張係数は、１２．１×１０−６／℃である。
図３及び図４に示す、固定リング１０は、例えば、超々ジュラルミン（Ａ７０７５）素材を用いる。超々ジュラルミン（Ａ７０７５）の線膨張係数は、２３．６×１０−６／℃である。また、超々ジュラルミン（Ａ７０７５）の降伏点応力は、４９ｋｇ／ｍｍ２である。
固定リング１０の内周壁面１０Ａは、高い真円度を持つ。固定リング１０の内径を、図３及び図４に示すリング内径Ｄｒで示す。図３及び図４に示す固定リング１０は、加熱後のものであり、熱膨張した状態を示す。
【００１４】
図には示さないが、加熱する前の固定リング１０の内径Ｄｒ（常温時）は、本実施例では、例えば、２１０ｍｍ−αである。リング内径Ｄｒは、常温時のものを示すため、リング内径Ｄｒ（常温時）と示す。固定リング１０を加熱する前は、ステータ外径Ｄｓの２１０ｍｍのほうが大きく、固定リング１０をステータ１に挿入することはできない。
よって、ステータ外径Ｄｓ（常温時）＞リング内径Ｄｒ（常温時）となる。
αの大きさによって、ステータ１を固定リング１０が外周から押圧する力が決定される。すなわち、αの大きさは、第２工程のモールド時に、モールド樹脂６０が高圧で圧入された時に、その圧力によって、ステータ１が外側に拡大するのを防止することができる大きさである。その理由は、ステータ１の径が拡大するとステータ１の内周面の直径も同様に拡大し、ロータの外周面とステータ１の内周面の隙間が変化し、ハイブリッドモータのトルクが低下する問題があるからである。
【００１５】
固定リング１０の肉厚は、２ｍｍ〜２０ｍｍである。
図７に示す、第２工程の樹脂成型型３０のモールド時に掛かる上下からの型締め力Ｔは４０ｔｏｎであるため、４０ｔｏｎの力で座屈しない面積を確保できる肉厚は、２ｍｍは必要とされるからである。
また、肉厚を２ｍｍとした場合に、安全率を１０として、肉厚を２０ｍｍとしている。
また、肉厚を、２ｍｍ〜２０ｍｍとすることにより、第２工程における樹脂成型時の樹脂成型圧に対して、ステータ１が許容しうる変形量以下となるように、固定リング１０が押圧する強度を持つことができるからである。肉厚を２ｍｍ〜２０ｍｍと薄くできるのは、強度のある超々ジュラルミンを素材としているからである。
【００１６】
次に、固定リング１０を、約２６０℃に加熱し、固定リング１０を膨張させる（Ｓ７）。固定リング１０は、加熱されることにより熱膨張し、リング内径Ｄｒ（常温時）から拡径して、図３に示すリング内径Ｄｒ（約２６０℃時）になる。図３及び図４の状態における、リング内径Ｄｒは、約２６０℃に加熱された時のものを示すため、リング内径Ｄｒ（約２６０℃時）と示す。
ステータ１は、何ら温度変化はなく常温時のままである。
よって、ステータ外径Ｄｓ（常温時）＜リング内径Ｄｒ（約２６０℃時）となる。
【００１７】
次に、固定リング１０が加熱され熱膨張した状態で、図３及び図４に示すように、ステータ１の外周を囲むように固定リング１０を挿入し配置する。その後、固定リング１０を冷却し常温の状態にすることにより固定リング１０は収縮し、図５及び図６に示すように、ステータ１に取付けられる（Ｓ８）。固定リング１０及びステータ１は高い真円度を持つので、１ｍｍ以下という僅かな隙間であっても、ステータ１に固定リング１０を挿入できる。
固定リング１０が冷却され常温の状態となることにより、固定リング１０は収縮し熱膨張前の状態に戻る。したがって、リング内径Ｄｒ（約２６０℃時）は、冷却されることで、熱膨張前のリング内径Ｄｒ（常温時）と同じ大きさに戻る。
よって、ステータ外径Ｄｓ（常温時）＞リング内径Ｄｒ（常温時）となる。
固定リング１０がステータ１に固定されることにより、固定リング１０は、常温時においては、ステータ１よりも径が小さいため、固定リング１０がステータ１を所定の力で押圧することになる。そのため、ステータ１内の固定子コア２も押圧される。
【００１８】
＜第２工程＞
第２工程においては、ステータ１が固定リング１０に取付けられた図５及び図６に示す状態で、図７に示すように、上下に分かれた、樹脂成型型３０を取り付ける。樹脂成型型３０の上下からの型締め力Ｔは４０ｔｏｎである。樹脂成型型３０内に、モールド樹脂６０が流し込まれ、モールド樹脂を成型するためのモールド型３１Ａ、３１Ｂが形成されている。
図７に示す状態で、成型前過熱を行う（Ｓ９）。モールド成型をする前に、ステータ１を過熱することで、モールド樹脂６０が流れやすく、固定子コア２の隅々まで行渡るからである。モールド成型温度は、全体が約１４０℃になるように過熱する。
【００１９】
成型前加熱を行って、ステータ１と固定リング１０が約１４０℃になると、ステータ外径Ｄｓ（約１４０℃時）≧リング内径Ｄｒ（約１４０℃時）となる。
すなわち、ステータ外径Ｄｓ（常温時）が加熱されることにより拡径し、ステータ外径Ｄｓ（約１４０℃時）となる。また、リング内径Ｄｒ（常温時）も、加熱されることにより拡径し、リング内径Ｄｒ（約１４０℃時）となる。
ステータ外径Ｄｓの鉄の熱膨張率は、固定リング１０の超々ジュラルミンよりも低いため、約１４０℃になることによるステータ外径Ｄｓの拡径量は、固定リング１０のリング内径Ｄｒの拡径量よりも小さい。
よって、ステータ外径Ｄｓ（約１４０℃時）≧リング内径Ｄｒ（約１４０℃時）となる。
【００２０】
次に、ステータ１をモールド樹脂６０によりモールド成型する（Ｓ１０）。具体的には、モールド型３１Ａ及び３１Ｂ内に、熱せられ、液体状となったモールド樹脂６０を流し込む。モールド樹脂６０は、フィラ入り樹脂である。フィラ入り樹脂は、伝熱性を高めるものであるが、反面、流動性が悪いため、高圧にする必要がある。
ステータ１は、固定リング１０に取付けられ、ステータ外径Ｄｓ（約１４０℃時）≧リング内径Ｄｒ（約１４０℃時）となり、固定リング１０の径の方が小さいため、固定リング１０がステータ１を所定の力で押圧する。そのため、モールド樹脂６０が高圧な状態で、モールド型３１Ａ、３１Ｂに流れ込んできても、ステータ１は、所定の圧力で押圧されているため、ステータ１の外径が拡大変形することはなく、また、ステータ１の内周の真円度を高いままの状態で保つことができる。したがって、ステータ１の拡大変形を防止することができる。
また、固定リング１０がステータ１に取付けられていることにより、固定リング１０により、所定の力でステータ１が押圧され、固定子コア２は、隙間がない状態で固定される。そのため、モールドする際に、固定子コア２の間に隙間が発生することを防止しすることができる。
【００２１】
モールド樹脂６０が流し込まれ、モールド型３１Ａ、３１Ｂ内の隅々まで行き渡った後に、凝固させる。ステータ１にモールド樹脂６０が凝固することにより、モールドステータ５０となる。
モールド樹脂６０が凝固した後に、モールドステータ５０から取外す。樹脂成型型３０を取外し、モールド樹脂６０が凝固した状態を図８及び図９に示す。
樹脂成型後は、固定リング１０及びモールドステータ５０は、常温に戻るため、元の大きさに戻る。
よって、ステータ外径Ｄｓ（常温時）＞リング内径Ｄｒ（常温時）となる。
【００２２】
＜第３工程＞
第３工程においては、再び固定リング１０を約２６０℃以上に再加熱する（Ｓ１１）。再加熱することにより、図１０及び図１１に示すように、固定リング１０は、熱膨張する。固定リング１０は、再加熱された後は、ステータ外径Ｄｓ（約２６０℃時）＜リング内径Ｄｒ（約２６０℃時）となる。固定リング１０の、超々ジュラルミンの熱膨張率は、モールドステータ１の鉄の熱膨張率よりも高いからである。
よって、ステータ外径Ｄｓ（約２６０℃時）＜リング内径Ｄｒ（約２６０℃時）となる。
また、再加熱した場合には、モールドステータ５０も固定リング１０とともに熱加熱される。しかし、モールドステータ５０は、第２工程において、モールド成型され、モールド樹脂６０により覆われているため、モールドステータ５０が拡径することが押さえられ、モールドステータ５０の拡径幅は小さい。さらに、固定リング１０とモールドステータ５０の間には空気層が存在するため、熱抵抗があり、モールドステータ５０は、固定リング１０ほど熱せられない。したがって、約２６０℃に加熱されても、固定リング１０のように、モールドステータ５０は、約２６０℃に加熱されないため、モールドステータ５０の拡径幅が小さい。したがって、拡張幅の大きい固定リング１０に対して、モールドステータ５０の拡張幅は小さいため、固定リング１０をモールドステータ５０から容易に取外すことができる。
固定リング１０が熱膨張した状態で、固定リング１０をステータ１から取外し撤去する（Ｓ１２）。固定リング１０を取外すことにより、図１２及び図１３に示すように、完成したモールドステータ５０が残る。完成したモールドステータ５０の外観斜視図を、図１５に示す。
【００２３】
完成したモールドステータ５０を冷却すること（Ｓ１３）で、全工程が終了する（Ｓ１４）。
【００２４】
以上詳細に説明したように、固定子製造方法によれば、
（１）ステータ１の外周に熱膨張させた固定リング１０を挿入し、固定リング１０を冷却することにより嵌め合わせる第１工程と、ステータ１をモールド成型しモールドステータ５０を製造する第２工程と、固定リング１０を熱膨張させてモールドステータ５０から外す第３工程と、を含むことにより、モールド成型をする際の樹脂射出圧により固定子コア２間に隙間が発生することを防止し、ステータ１の径が拡大することを防止し、高い真円度を維持することができる。
また、モールド成型後は、固定リング１０をモールドステータ５０から取外すことができるため、モールドステータ５０を軽量化することができる。
（２）固定リング１０の熱膨張率が、円筒部材３の熱膨張率よりも大きいこと、を特徴とすることにより、固定リング１０を熱膨張させることによりステータ１から容易に取り外すことができる。
（３）固定リング１０がステータ１を所定の力で押圧していることにより、モールド成型をする際の樹脂射出圧により固定子コア２間に隙間が発生することを防止し、モールドステータ５０の径が拡大することを防止し、高い真円度を維持することができる。
（４）固定リング１０が超々ジュラルミン素材であることにより、固定リング１０の強度を増すことができ４０ｔｏｎの力にも座屈しない。さらに、熱膨張率が、円筒部材３の熱膨張率よりも大きくなるため、固定リング１０をステータ１から容易に取り外すことができる。
【００２５】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、実施例においては、固定リング１０に超々ジュラルミンを用いたが、固定リング１０の熱膨張率が、円筒部材３の熱膨張率よりも大きければ、固定リング１０の素材は何でもよい。
また、実施例においては、固定リング１０は円筒形状であり、その外周には、何ら溝などは形成されていなかったが、溝を設けることで、材料を減縮することができる。また、溝を形成したとしても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１      ステータ（請求項中の「固定子組立体」）
２      固定子コア（請求項中の「分割固定子」）
３      円筒部材
１０    固定リング
５０    モールドステータ（請求項中の「固定子」）
６０    モールド樹脂
Ｄｓ    ステータ外径
Ｄｒ    リング内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010259273.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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