(57)【要約】      （修正有）【課題】金型の加熱ムラを抑制する。【解決手段】導電性の線材を巻回して形成され、略一定の幅の定幅部２２ａと定幅部より幅広の幅広部２２ｂとを有する金型を加熱するコイル、を備える金型加熱装置であって、コイルは、金型の幅広部に対応する幅広対応部の巻数が、金型の定幅部に対応する定幅対応部における巻数より１巻多くなるように巻回されている。これにより、幅広対応部のコイルの巻数が定幅対応部に比して多くなるから、金型の幅広部を貫く磁束の数を定幅部に比して多くすることができ、幅広部の発熱量を定幅部に比して高くすることができる。したがって、幅広部と定幅部との間に加熱ムラが生じることを抑制でき、すなわち、金型の加熱ムラを抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の線材を巻回して形成され、略一定の幅の定幅部と少なくとも一部が前記定幅部より幅広の幅広部とを有する金型を加熱するコイル、を備える金型加熱装置であって、
前記コイルは、前記金型の前記幅広部に対応する幅広対応部の巻数が、前記金型の前記定幅部に対応する定幅対応部における巻数より１巻多くなるように巻回されている、
金型加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型加熱装置に関し、詳しくは、コイルを備える金型加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の金型加熱装置としては、コイルを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。コイルは、渦巻き状に巻回されており、表面が凹凸形状の金型の裏面側に配置されている。この装置では、コイルに高周波電流を流すことにより、金型に渦電流を誘起し、金型を自己発熱により加熱する。これにより、金型を加熱炉に入れて加熱するものに比して、効率良く金型を加熱できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７８１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の金型加熱装置では、幅が一定ではない金型を加熱する場合、幅広の部分が幅狭の部分に比して温まりづらいことから、幅広の部分の加熱が十分にできず、金型に加熱ムラが生じる場合がある。金型に加熱ムラが生じると、金型で成形される材料の加熱の程度にバラツキが生じて、製品の品質を十分に確保できない場合がある。
【０００５】
本発明の金型加熱装置は、金型の加熱ムラを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金型加熱装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の金型加熱装置は、
導電性の線材を巻回して形成され、略一定の幅の定幅部と少なくとも一部が前記定幅部より幅広の幅広部とを有する金型を加熱するコイル、を備える金型加熱装置であって、
前記コイルは、前記金型の前記幅広部に対応する幅広対応部の巻数が、前記金型の前記定幅部に対応する定幅対応部における巻数より１巻多くなるように巻回されている、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の金型加熱装置では、略一定の幅の定幅部と少なくとも一部が定幅部より幅広の幅広部とを有する金型を加熱するコイルを備える。コイルは、金型の幅広部に対応する幅広対応部の巻数が、金型の定幅部に対応する定幅対応部における巻数より１巻多くなるように巻回されている。幅広対応部のコイルの巻数が定幅対応部に比して多いから、金型の幅広部を貫く磁束の数を定幅部に比して多くすることができ、幅広部の発熱量を定幅部に比して高くすることができる。これにより、幅広部と定幅部との間に加熱ムラが生じることを抑制することができ、すなわち、金型の加熱ムラを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の金型加熱装置において、前記金型は、全体として略円環状で、周方向の一部は径方向の幅が略一定の前記定幅部をなし、周方向の前記一部を除く残部は径方向の幅が前記定幅部より広い前記幅広部をなしていてもよい。この場合において、前記金型は、径方向の断面視において凹部を形成し、前記コイルは、前記凹部の底面側に配置されていてもよい。こうすれば、凹部の底面側から金型を加熱することができる。この場合において、前記金型加熱装置は、モータのステータに含まれるステータコイルのコイルエンド部を被覆する熱硬化樹脂からなる絶縁皮膜を形成するコイル皮膜形成装置の一部をなし、前記金型は、前記凹部に前記熱硬化樹脂が充填して前記コイルエンド部を前記熱硬化樹脂に浸漬した状態で前記コイルにより加熱されてもよい。こうすれば、熱硬化樹脂の硬化のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０により製造されるモータのステータ１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ステータ１０を図１の下方向から眺めた様子の概略を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例としての金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】コイル皮膜形成装置２０を図３の上方向から視たときの外観の概略を示す概略図である。
【図５】図４におけるＡＡ線での断面の概略を示す断面概略図である。
【図６】ＩＨヒータ２６の構成の概略を示す平面概略図である。
【図７】変形例のコイル皮膜形成装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０により製造されるモータのステータ１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ステータ１０を図１の下方向から眺めた様子の概略を示す概略図である。図２では、説明の便宜のため、絶縁皮膜１７の記載を省略している。
【００１３】
ステータ１０は、図示しないロータと組み合わされて３相交流発電電動機を構成し、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの走行用の電動機や発電機に用いられる。ステータ１０は、図１，図２に示すように、ステータコア１２と、ステータコイル（Ｕ相コイル）１４ｕと、ステータコイル（Ｖ相コイル）１４ｖと、ステータコイル（Ｗ相コイル）１４ｗと、を備えている。
【００１４】
ステータコア１２は、例えばプレス加工により円環状に形成された無方向性電磁鋼板を複数積層して構成されている。ステータコア１２は、周方向に間隔をもって径方向内側に突出する図示しない複数のティース部１２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部１２ｔの間に形成された複数のコアスロット１２ｓとを備える。
【００１５】
ステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、ステータコア１２の複数のコアスロット１２ｓに差し込まれる複数のセグメントコイル１６を電気的に接合することにより形成される。セグメントコイル１６は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁皮膜が表面に成膜された略Ｕ字状の電気導体であり、略Ｕ字の２つの先端に対応する２つの遊端部１６ａの絶縁皮膜が除去されている。各セグメントコイル１６の２つの遊端部１６ａは、それそれステータコア１２の対応するコアスロット１２ｓに挿通され、対応する他のセグメントコイル１６の遊端部１６ａに溶接される。これにより、セグメントコイル１６同士が電気的に接続され、ステータコア１２の軸方向における端面から２つのコイルエンド部１６ｅａ，１６ｅｂが外側に突出するようにステータコア１２に巻回されたステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを形成する。
【００１６】
ステータコイル１４ｕに含まれる複数のセグメントコイル１６のうち１つのセグメントコイル１６ｕは、２つの遊端部１６ａのうちの一方の遊端部１６ａが他のセグメントコイル１６に接続されずに、ステータコア１２の外周側に引き出されている。ステータコイル１４ｖ，１４ｗに含まれる複数のセグメントコイル１６のうち１つのセグメントコイル１６ｖ，１６ｗについても、セグメントコイル１６ｕと同様に、２つの遊端部１６ａのうちの一方の遊端部１６ａが他のセグメントコイル１６に接続されずに、ステータコア１２の外周側に引き出されている。以下、ステータコア１２の外周側に引き出されるセグメントコイル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの遊端部１６ａを引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗという。
【００１７】
セグメントコイル１６ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相の端子６ｕに電気的に接続された動力線５ｕの先端部に溶接により電気的に接続される。セグメントコイル１６ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相の端子６ｖに電気的に接続された動力線５ｖの先端部に溶接により電気的に接続される。セグメントコイル１６ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相の端子６ｗに電気的に接続された動力線５ｗの先端部に溶接により電気的に接続される。動力線５ｕ，５ｖ，５ｗは、それぞれ樹脂製の保持部材７に固定される。端子６ｕ，６ｖ、６ｗは、モータのハウジングにステータ１０が組み付けられた際に当該ハウジングに設置（固定）された図示しない端子台に固定され、図示しない電力線を介してインバータ（図示省略）に接続される。
【００１８】
コイルエンド部１６ｅｂと引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに溶接された動力線５ｕ，５ｖ，５ｗの先端部は、絶縁のため、熱硬化樹脂により形成される絶縁皮膜１７で被覆されている。コイルエンド部１６ｅｂへの絶縁皮膜１７の形成は、本発明の一実施例としての金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０を用いて行なう。
【００１９】
図３は、本発明の一実施例としての金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０の構成の概略を示す構成図である。図４は、コイル皮膜形成装置２０を図３の上方向から視たときの外観の概略を示す概略図である。図５は、図４におけるＡＡ線での断面の概略を示す断面概略図である。図６は、ＩＨヒータ２６の構成の概略を示す平面概略図である。
【００２０】
実施例のコイル皮膜形成装置２０は、図３〜図５に示すように、金型２２と、ＩＨヒータ２６と、を備える。コイルエンド部１６ｅｂへの絶縁皮膜１７の形成は、図３に示すように、全体として円環状に形成された金型２２の凹部２４に熱硬化樹脂を充填し、ステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのコイルエンド部１６ｅｂを凹部２４に挿入して熱硬化樹脂に浸漬し、ＩＨヒータ２６を用いて金型２２を加熱して凹部２４内の熱硬化樹脂を加熱硬化させることにより行なう。
【００２１】
金型２２は、プラスチック金型用鋼などの金属（磁性体）により形成されている。金型２２の凹部２４は、コイルエンド部１６ｅｂと引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに接続された動力線５ｕ，５ｖ，５ｗの先端部とを囲む形状となるように、径方向の断面において凹状に形成されている。引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、ステータコア１２の外周面より外側に引き出されており、動力線５ｕ，５ｖ，５ｗの先端部は、ステータコア１２の外周面より外側で引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに接続されている。金型２２の凹部２４は、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと動力線５ｕ，５ｖ，５ｗの先端部を絶縁皮膜１７で被覆するために、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと動力線５ｕ，５ｖ，５ｗとに対応する位置を含む所定範囲の径方向の幅Ｗ１を、そのほかの部分の幅Ｗ２に比して広くなるように形成されている。幅広部２２ｂは、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと動力線５ｕ，５ｖ，５ｗとをステータコア１２の外周面より外側に引き出すために、凹部２４の外周側の側壁の高さが内周側の側壁に比して高さが低くなるように形成されている。なお、実施例では、幅Ｗ２は一定値としている。したがって、金型２２は、径方向の幅が周方向において略一定の定幅部２２ａと、定幅部２２ａより全体として径方向の幅が幅広の幅広部２２ｂと、を備えている。
【００２２】
ＩＨヒータ２６は、金型２２のステータ１０側とは反対側の面に配置されている。図６は、図４における紙面表側からＩＨヒータ２６を視たときの平面概略図である。ＩＨヒータ２６は、図示するように、樹脂材料（非磁性体）により形成された板状部材２７と、板状部材２７に埋め込まれたＩＨコイル２８と、を備えている。ＩＨコイル２８は、針金など紐状部材（導体）が渦巻き状に巻回されて全体として扁平に形成されている。ＩＨコイル２８では、金型２２の幅広部２２ｂに対応する幅広対応部２８ｂでのＩＨコイル２８の巻数が定幅部２２ａに対応する定幅対応部２８ａでの巻数より１巻多くなるよう、幅広対応部２８ｂについては定幅対応部２８ａより外周側に１巻多く紐状部材（導体）が巻回されている。ＩＨコイル２８に高周交流電流を印加すると、ＩＨコイル２８の周囲に発生する磁界により金型２２に渦電流が発生する。この渦電流によるジュール熱で、金型２２は加熱される。
【００２３】
次式（１）は、ＩＨコイル２８に発生する熱量Ｐを計算するための計算式である。式（１）中、「α」は、ＩＨコイル２８を構成する紐状部材を円筒と仮定したときの円筒の半径を示している。「ｎ」は、ＩＨコイル２８の巻数を示している。「μｒ」は、金型２２の透磁率を示している。「ρ」は、金型２２の抵抗率を示している。「ｆ」は、ＩＨコイル２８に印加する高周交流電流の周波数である。「Ｉ」は、ＩＨコイル２８に印加する高周交流電流の実効値である。式（１）より、熱量Ｐは、巻数ｎの二乗に比例する。金型２２の幅広部２２ｂは、定幅部２２ａに比して温まりづらいため、金型２２の定幅部２２ａと幅広部２２ｂとにおいてＩＨコイル２８の巻数を同一とすると、金型２２に加熱ムラが生じてしまう。実施例では、幅広対応部２８ｂでのＩＨコイル２８の巻数を定幅対応部２８ａでの巻数より１巻多くすることにより、金型２２の幅広部２２ｂで発生する熱量Ｐを定幅部２２ａに比して大きくすることができる。これにより、金型２２に加熱ムラが発生することを抑制できる。したがって、金型２２の凹部２４に充填された熱硬化樹脂の加熱の程度にバラツキが生じることを抑制でき、絶縁皮膜１７の品質、すなわち、ステータ１０の品質、ひいては、ステータ１０を備えるモータの品質を十分に確保することができる。
【００２４】
P=4π2・a・n2・I2・(μr・f・ρ)0.5・10-8 ・・・(1)
【００２５】
以上説明した実施例の金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０によれば、幅広対応部２８ｂでのＩＨコイル２８の巻数を定幅対応部２８ａでの巻数より１巻多くすることにより、金型２２に加熱ムラが発生することを抑制できる。
【００２６】
実施例の金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０では、ＩＨコイル２８の幅広部２２ｂに対応する幅広対応部２８ｂについては定幅部２２ａに対応する定幅対応部２８ａより外周側に１巻多く巻回することにより、金型２２の幅広部２２ｂでのＩＨコイル２８の巻数を定幅部２２ａでの巻数より１巻多くしている。しかしながら、図７に例示する変形例のコイル皮膜形成装置１２０に例示するように、ＩＨコイル２８の幅広対応部２８ｂの最外周を二層とすることにより、金型２２の幅広部２２ｂでのＩＨコイル２８の巻数を定幅部２２ａでの巻数より１巻多くしてもよい。
【００２７】
実施例の金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０では、金型２２は、幅広部２２ｂの径方向の幅が定幅部２２ａに比して全体として広い形状となっている。しかしながら、金型２２は、幅広部２２ｂの径方向の幅が定幅部２２ａに比して全体として径方向の幅が広い形状に限定したわけではなく、少なくとも一部の径方向の幅が定幅部２２ａの径方向の幅に比して広い形状であれば如何なる形状としてもよい。
【００２８】
実施例の金型加熱装置を搭載したコイル皮膜形成装置２０では、金型２２の凹部２４に熱硬化樹脂を充填し、金型２２をＩＨヒータ２６で加熱することにより熱硬化樹脂を硬化させている。しかしながら、金型２２に充填する材料は、熱硬化樹脂に限定したものはなく、加熱することにより成形可能な材料であれば如何なるものに用いても構わない。
【００２９】
実施例では、本発明の金型加熱装置をコイル皮膜形成装置２０に適用する場合について例示している。しかしながら、本発明の金型加熱装置は、こうしたステータコイルに用いられる絶縁皮膜を形成する装置に限定されるものではなく、他の部材を形成する装置に適用しても構わない。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。金型２２が「金型」に相当し、ＩＨコイル２８が「ＩＨコイル」に相当する。
【００３１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、金型加熱装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
５ｕ，５ｖ、５ｗ  動力線、６ｕ，６ｖ，６ｗ  端子、７  保持部材、１０  ステータ、１２  ステータコア、１２ｓ  コアスロット、１２ｔ  ティース部、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ  ステータコイル、１６  セグメントコイル、１６ａ  遊端部、１６ｅａ，１６ｅｂ  コイルエンド部、１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ  セグメントコイル、１７  絶縁皮膜、２０，１２０  コイル皮膜形成装置、２２  金型、２２ａ  定幅部、２２ｂ  幅広部、２４  凹部、２６  ＩＨヒータ、２７  板状部材、２８  ＩＨコイル、２８ａ  定幅対応部、２８ｂ  幅広対応部。
【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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