(57)【要約】【課題】演算負荷を低減しつつ、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂の状態をより精度よく推定する。【解決手段】本開示の方法では、滴下口を出てからの経過時間と熱硬化性樹脂の温度との関係を規定する熱伝達関数と、当該経過時間と熱硬化性樹脂の粘度との関係を規定する粘度関数とを導入した流体解析により、経過時間をカウントしながら所定時間おきに各メッシュに存在する熱硬化性樹脂の体積、温度、および粘度を算出し、メッシュごとに、算出された熱硬化性樹脂の体積が増加した際に、メッシュ内の熱硬化性樹脂の温度および粘度が当該メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂の温度および粘度であるとみなす。【選択図】図４
2019148458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滴下口から滴下された熱硬化性樹脂が流動する加熱領域を多数のメッシュに分割し、前記メッシュごとに前記熱硬化性樹脂の状態を推定する熱硬化性樹脂の状態推定方法であって、
前記滴下口を出てからの経過時間と前記熱硬化性樹脂の温度との関係を規定する熱伝達関数と、前記経過時間と前記熱硬化性樹脂の粘度との関係を規定する粘度関数とを導入した流体解析により、前記経過時間をカウントしながら所定時間おきに前記メッシュのそれぞれに存在する前記熱硬化性樹脂の体積、温度、および粘度を算出し、
前記メッシュごとに、算出された前記熱硬化性樹脂の体積が増加した際に、前記メッシュ内の前記熱硬化性樹脂の温度および粘度が該メッシュに最初に到達した前記熱硬化性樹脂の温度および粘度であるとみなす、
熱硬化性樹脂の状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂の状態を推定する熱硬化性樹脂の状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱硬化性樹脂の流動予測方法として、金型内に注入される熱硬化性樹脂の成形温度における粘性率の剪断速度依存性を、成形温度より低い温度で求められた粘度スペクトルに対し、歪振幅を考慮しつつ時間−温度換算則を適用することにより求め、求めた粘性を用いて金型内での熱硬化性樹脂の挙動を予測するものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。この方法において、時間−温度換算則は、熱硬化性樹脂の硬化反応の進行に伴う粘性率の剪断速度依存性の変化を測定した結果に基づいて算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−０１５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、熱硬化性樹脂は、加熱されると一旦軟化し、その温度が架橋開始温度に達すると硬化していくものである。従って、加熱領域を流動する熱硬化性樹脂には、互いに異なる粘度を有するものが混在することになる。このため、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂の状態を正確に推定するためには、本来、加熱領域における熱硬化性樹脂を粘度ごとに多相流化して解析を行うことが必要となる。しかしながら、熱硬化性樹脂を粘度ごとに多相流化した場合、演算負荷が極めて過大になり、実用上解析不能となってしまう。
【０００５】
そこで、本開示は、演算負荷を低減しつつ、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂の状態をより精度よく推定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法は、滴下口から滴下された熱硬化性樹脂が流動する加熱領域を多数のメッシュに分割し、前記メッシュごとに前記熱硬化性樹脂の状態を推定する熱硬化性樹脂の状態推定方法であって、前記滴下口を出てからの経過時間と前記熱硬化性樹脂の温度との関係を規定する熱伝達関数と、前記経過時間と前記熱硬化性樹脂の粘度との関係を規定する粘度関数とを導入した流体解析により、前記経過時間をカウントしながら所定時間おきに前記メッシュのそれぞれに存在する前記熱硬化性樹脂の体積、温度、および粘度を算出し、前記メッシュごとに、算出された前記熱硬化性樹脂の体積が増加した際に、前記メッシュ内の前記熱硬化性樹脂の温度および粘度が該メッシュに最初に到達した前記熱硬化性樹脂の温度および粘度であるとみなすものである。
【０００７】
本開示の方法では、滴下口を出てからの経過時間と熱硬化性樹脂の温度との関係を規定する熱伝達関数と、当該経過時間と熱硬化性樹脂の粘度との関係を規定する粘度関数とを導入した流体解析により、経過時間をカウントしながら所定時間おきにメッシュのそれぞれに存在する熱硬化性樹脂の体積、温度、および粘度を算出する。これにより、熱解析を省略しつつ熱硬化性樹脂の粘度変化を流体解析に適正に反映させることが可能となり、演算負荷を低減すると共に解析時間を短縮化することができる。ここで、熱硬化性樹脂の温度は時間の経過と共に加熱領域の温度に収束し、かつ熱硬化性樹脂の硬化は不可逆反応である。従って、既に熱硬化性樹脂が存在しているメッシュに新たな熱硬化性樹脂が到達した際に例えば両者の温度および粘度を平均化すると、軟化が収まっていたり、既に硬化し始めていたりしている熱硬化性樹脂が再度軟化することになり、解析が却って実態にそぐわないものになってしまう。また、あるメッシュでそこに最初に到達した熱硬化性樹脂が高粘度化すれば、その後に当該メッシュに到達した熱硬化性樹脂も基本的にそこで高粘度化するとみなすことができる。これらを踏まえて、本開示の方法では、新たな熱硬化性樹脂の到達によりメッシュ内の熱硬化性樹脂の体積が増加した際に、メッシュ内の熱硬化性樹脂の温度および粘度を当該メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂の温度および粘度であるとみなす。これにより、各メッシュにおける熱硬化性樹脂の状態を実態に即してより精度よく推定することが可能となり、しかも加熱領域における熱硬化性樹脂を粘度ごとに多相流化する必要がなくなるので演算負荷を大幅に低減することが可能となる。そして、解析結果から、加熱領域における熱硬化性樹脂の到達位置や、熱硬化性樹脂が滴下され始めてから各メッシュで固化するまでの時間等をより適正に把握することが可能となる。従って、本開示の状態推定方法によれば、演算負荷を低減しつつ、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂の状態をより精度よく推定することができる。
【０００８】
また、前記滴下口から滴下されるタイミングの異なる前記熱硬化性樹脂ごとに、前記経過時間をカウントしながら前記所定時間おきに前記メッシュのそれぞれに存在する前記熱硬化性樹脂の体積、温度、および粘度を算出してもよい。
【０００９】
前記熱硬化性樹脂は、回転電機のステータコアと、前記ステータコアの複数のスロットに差し込まれると共に先端部同士の電気的接合によりコイルを形成する複数のセグメントコイルとを接着するワニスであってもよく、前記加熱領域は、互いに隣り合う前記セグメントコイル同士の隙間および前記セグメントコイルと前記ステータコアとの隙間であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法が適用される回転電機のステータを示す概略構成図である。
【図２】図１のステータを示す平面図である。
【図３】図１および図２に示すステータのセグメントコイルを熱硬化性樹脂により固定する様子を示す拡大図である。
【図４】本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
図１は、本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法が適用される回転電機のステータ１を示す概略構成図であり、図２は、ステータ１を示す平面図である。これらの図面に示すステータ１は、図示しないロータと共に、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源あるいは発電機として用いられる３相交流電動機を構成するものである。本実施形態のステータ１は、ステータコア２と、ステータコイル３ｕ（Ｕ相コイル）と、ステータコイル３ｖ（Ｖ相コイル）と、ステータコイル３ｗ（Ｗ相コイル）とを含む。
【００１３】
ステータコア２は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板２ｐ（図２参照）を複数積層することにより構成され、全体として円環状を呈する。ステータコア２は、環状の外周部から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する複数のティース部２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部の間に形成された複数のスロット２ｓとを含む（何れも図２参照）。複数のスロット２ｓは、それぞれステータコア２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいて周方向に並ぶ。なお、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより一体に形成されてもよい。
【００１４】
各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、ステータコア２の複数のスロット２ｓに差し込まれる複数のセグメントコイル４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４は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線（導電体）を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成され、それぞれ絶縁被膜が除去された先端部４１を有する一対の脚部４０（何れも図１参照）を含む。複数のセグメントコイル４は、脚部４０の長辺側の側面が互いに当接するように重ね合わされた状態で複数のスロット２ｓの各々から同数かつ偶数個（例えば、６−１０個）の脚部４０が突出するようにステータコア２に組み付けられる。各セグメントコイル４の一対の脚部４０は、それぞれステータコア２の互いに異なるスロット２ｓに挿通され、各脚部４０のステータコア２の一端面（図１における上端面）から突出した部分には、図示しない曲げ加工装置を用いた曲げ加工が施される。
【００１５】
曲げ加工により、ステータコア２の軸心側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における一側に倒され、偶数番目（偶数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における他側に倒される。更に、各脚部４０は、曲げ加工により先端部４１がステータコア２の軸方向に延在するように曲げられる。そして、各先端部４１は、対応する他のセグメントコイル４の先端部４１に電気的に接合（溶接）される。これにより、複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗがステータコア２に対して巻回され、各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれステータコア２の軸方向における端面から外側に突出する２つの環状のコイルエンド部３ａ，３ｂを有する。なお、ステータコア２の各スロット２ｓ内には、図示しないインシュレータ（絶縁紙）が配置される。
【００１６】
また、ステータコア２のスロット２ｓに挿通された多数のセグメントコイル４のうち、３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の端部は、他のセグメントコイル４に接合されず、図１および図２に示すように、図示しない曲げ加工装置によりステータコア２の外周に向けて折り曲げられると共に、図１中上方に向けて折り曲げられる。以下、このようにステータコア２の外周側に引き出される３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の脚部４０を、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗという。引出線Ｌｕは、Ｕ相のステータコイル３ｕに含まれるものであり、引出線Ｌｖは、Ｖ相のステータコイル３ｖに含まれるものであり、引出線Ｌｗは、Ｗ相のステータコイル３ｗに含まれるものである。
【００１７】
ステータコイル３ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相の端子６ｕに電気的に接合された動力線５ｕの先端部に溶接により電気的に接合される。また、ステータコイル３ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相の端子６ｖに電気的に接合された動力線５ｖの先端部に溶接により電気的に接合される。更に、ステータコイル３ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相の端子６ｗに電気的に接合された動力線５ｗの先端部に溶接により電気的に接合される。また、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−６ｗは、回転電機のハウジングにステータ１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】
そして、ステータコア２には、図１中下側のコイルエンド部３ｂ側から図１中上側のコイルエンド部３ａ側に向けて熱硬化性樹脂ＴＲ（本実施形態では、ワニス）が塗布され、その後、コイルエンド部３ａ側かコイルエンド部３ｂ側に向けて熱硬化性樹脂ＴＲ（本実施形態では、ワニス）が塗布される。熱硬化性樹脂ＴＲの塗布に際しては、直流電源から直流電流を印加してステータコア２に巻回された各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを所定温度（ワニスの場合、例えば、１６０℃）に加熱した後、熱硬化性樹脂ＴＲの塗布設備に設けられた回転テーブル（図示省略）上にステータコアを位置決めする。更に、図３に示すように、ステータコア２を軸心周りに回転させながら（図中矢印参照）、回転テーブルの上方に設置されたノズルＮの滴下口Ｎｏから熱硬化性樹脂ＴＲを連続的に滴下し、互いに隣り合うセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間や、セグメントコイル４とステータコア２との隙間に熱硬化性樹脂ＴＲを浸透させていく。
【００１９】
これにより、熱硬化性樹脂ＴＲが固化すると、当該熱硬化性樹脂ＴＲにより互いに隣り合うセグメントコイル４同士が固定されると共に、各セグメントコイル４や図示しないインシュレータがステータコア２に固定される。また、セグメントコイル４の先端部４１同士の接合部や引出線Ｌｕ−Ｌｗと動力線５ｕ−５ｗとの接合部といった導電体の露出部には、絶縁用の粉体が塗布される。ただし、導体の露出部に絶縁用の粉体を塗布する代わりに、ステータ１に対して、コイルエンド部３ａを覆う環状の樹脂モールド部が形成されてもよい。
【００２０】
さて、上述のようなステータ１を含む回転電機の性能や信頼性を向上させためには、熱硬化性樹脂ＴＲにより互いに隣り合うセグメントコイル４（脚部４０）同士や各セグメントコイル４（脚部４０）とステータコア２とを強固に固定する必要がある。その一方で、ステータ１（回転電機）の製造コストを低減するためには、ステータコア２に対する熱硬化性樹脂ＴＲの塗布量を削減したり、固化した余剰の熱硬化性樹脂ＴＲの除去工程を簡略化したりすることが求められる。これらの回転電機の性能や信頼性の向上と製造コストの削減とを両立させるためには、熱硬化性樹脂ＴＲの上記隙間への浸透状態や硬化状態を適正に把握する必要がある。このため、本発明者は、セグメントコイル４からの熱が伝達される加熱領域としての互いに隣り合うセグメントコイル４同士の隙間およびセグメントコイル４とステータコア２との隙間における熱硬化性樹脂ＴＲの状態を適正に推定可能とする状態推定方法を構築した。
【００２１】
本実施形態における熱硬化性樹脂ＴＲの状態推定手法は、ノズルＮの滴下口Ｎｏから滴下された熱硬化性樹脂ＴＲが流動する互いに隣り合うセグメントコイル４同士の隙間およびセグメントコイル４とステータコア２との隙間（加熱領域）を多数のメッシュに分割し、ナビエ・ストークス方程式を解くことでメッシュごとに熱硬化性樹脂ＴＲの状態を推定するものである。本実施形態では、スロット２ｓやステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗ（セグメントコイル４）がステータコア２の軸心に関して基本的に対称に配置されることを考慮して、４つのスロット２ｓに差し込まれた脚部４０の周辺における隙間をメッシュで分割した上で、当該４つのスロット２ｓのうち、中央の２つのスロット２ｓの周辺における隙間についての解析結果がステータ１の全体の状態を示すものとした。また、ステータコア２の外部すなわちコイルエンド部３ａ，３ｂについては、互いに隣り合うセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間の形状が複雑であることを考慮して、当該隙間を４面体メッシュで分割した。これに対して、ステータコア２の内部（各スロット２ｓの内部）については、隣り合うセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間やセグメントコイル４とステータコア２との隙間が狭い（例えば、０．１ｍｍ程度）ことを考慮して、当該隙間を６面体メッシュで２層に分割した。
【００２２】
更に、本発明者は、ナビエ・ストークス方程式の粘性項に、滴下口Ｎｏを出てからの経過時間ｔと熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔとの関係を規定する熱伝達関数Τ（ｔ）と、当該経過時間ｔと熱硬化性樹脂ＴＲの粘度ηとの関係を規定する粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）とを導入した。熱伝達関数Τ（ｔ）は、滴下口Ｎｏを出てからの経過時間ｔと、一定の温度（ワニスの場合、例えば、１６０℃）に加熱されたセグメントコイル４上に滴下されて流動する熱硬化性樹脂ＴＲの温度との関係を調べた実験の結果（実測値）に基づいて熱エネルギ保存則を用いて導出されたものであり、次式（１）のように表される。ただし、式（１）において、“Ｔ０”は、ノズルＮの滴下口Ｎｏから滴下された際の熱硬化性樹脂ＴＲの温度（常温）であり、“Ｔ∞”は、セグメントコイル４の温度（ワニスの場合、例えば１６０℃）である。また、式（１）における“ρ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの密度であり、“Ｖ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの体積であり、“Ｃ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの比熱であり、“ｓ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの接触断面積であり、“ｈ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの熱伝達係数であり、値ｓ・ｈ／（ρ・Ｖ・ｃ）は、実験・解析により熱硬化性樹脂ＴＲについて一定の値に定められる。
【００２３】
【数１】
2019148458.tif 000003
【００２４】
粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）は、日本機械学会論文集（Ｂ編）５６巻５２８号（１９９０−８）論文Ｎｏ．８９−０９４４Ａ「熱硬化性樹脂流動解析によるキャビティ多数個取り金型の流路設計」におけるモデル式をベースとしたものであり、架橋前の熱硬化性樹脂ＴＲについては、次式（２）のように表され、架橋後の熱硬化性樹脂ＴＲについては、次式（３）のように表される。式（２）における“ａ”および“ｂ”は、測定条件に左右されない熱硬化性樹脂ＴＲ（ワニス）に固有の材料定数であり、実測値に基づいて同定される。また、式（３）における“ｔ０”は、熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔに基づいて次式（４）のように表され、“ｃ”は、熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔに基づいて次式（５）のように表される。更に、式（５）における“ｆ”は、次式（６）のように表される熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔに基づく補正式である。また、式（４）における“ｄ”および“ｅ”、式（５）における“ｇ”、並びに式（６）における“ｉ”，“ｊ”および“ｋ”は、何れも測定条件に左右されない熱硬化性樹脂ＴＲ（ワニス）に固有の材料定数であり、実測値に基づいて同定される。
【００２５】
【数２】
2019148458.tif 000004
【００２６】
上述のような熱伝達関数Τ（ｔ）および粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）を導入して熱硬化性樹脂ＴＲの温度および粘度を時間関数として表現することで、熱解析を省略することができる。また、上述のような熱伝達関数Τ（ｔ）および粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）が導入されたナビエ・ストークス方程式を解くことで、熱硬化性樹脂ＴＲの粘度変化を流体解析に適正に反映させながら、ノズルＮの滴下口Ｎｏから滴下されてからある時間が経過した際に各メッシュ内に存在する熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖを得ることが可能となる。かかる伝達関数Τ（ｔ）および粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）が導入されたナビエ・ストークス方程式を解くためのプログラムは、周知の流体解析プログラムを改変することにより得ることができる。そして、当該プログラムをＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、記憶装置等を含むコンピュータ（図示省略）にインストールして実行させることで、演算負荷を低減すると共に解析時間を短縮化しながら、互いに隣り合うセグメントコイル４同士の隙間およびセグメントコイル４とステータコア２との隙間における熱硬化性樹脂ＴＲの状態を推定することが可能となる。
【００２７】
図４は、セグメントコイル４同士の隙間やセグメントコイル４とステータコア２との隙間における熱硬化性樹脂ＴＲの状態を推定するために上記プログラムがインストールされたコンピュータにより実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。図４に示すルーチンは、当該コンピュータのＣＰＵにより所定時間（微小時間）おきに繰り返し実行される。上記プログラムが起動されると、コンピュータのＣＰＵは、図４のルーチンが開始されるたびに、所定量の熱硬化性樹脂ＴＲがノズルＮの滴下口Ｎｏから流出したとみなして当該熱硬化性樹脂ＴＲが滴下口Ｎｏを出てからの経過時間のカウントを開始する。すなわち、当該ＣＰＵは、滴下口Ｎｏから滴下されるタイミングの異なる熱硬化性樹脂ＴＲごとに経過時間をカウントする。以下、本ルーチンのｎ回目の実行に際してカウントが開始される熱硬化性樹脂ＴＲの滴下口Ｎｏを出てからの経過時間をｔ（ｎ）”とし、当該熱硬化樹脂ＴＲの温度を“Ｔ（ｎ）”とし、粘度を“η（ｎ）”とする。
【００２８】
図４のルーチンのＮ回目の実行に際し（ただし、“Ｎ”は、１以上の整数である。）、コンピュータのＣＰＵは、ｎ＝１とした上で（ステップＳ１００）、１回目からＮ回目までの本ルーチンの実行に際してカウントが開始された経過時間ｔ（１），…，ｔ（ｎ），…，ｔ（Ｎ）に基づいて熱硬化樹脂ＴＲの温度Ｔ（１），…，Ｔ（ｎ），…，Ｔ（Ｎ）および粘度η（１），…，η（ｎ），…，η（Ｎ）を算出する（ステップＳ１１０−Ｓ１４０）。すなわち、ＣＰＵは、上記式（１）の熱伝達関数Τ（ｔ）と経過時間ｔ（ｎ）とから、ノズルＮの滴下口Ｎｏを出てから時間ｔ（ｎ）が経過した熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔ（ｎ）＝Τ（ｔ（ｎ）を算出する（ステップＳ１１０）。次いで、ＣＰＵは、ステップＳ１１０にて算出した温度Ｔ（ｎ）が熱硬化性樹脂ＴＲの架橋開始温度Ｔｒｅｆ（反応温度：ワニスの場合、例えば１００℃）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【００２９】
ステップＳ１２０にて温度Ｔ（ｎ）が架橋開始温度Ｔｒｅｆ未満であると判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、上記式（２）の粘度関数Η０（ｔ）と経過時間ｔ（ｎ）とから、ステップＳ１１０にて算出した温度Ｔ（ｎ）に対応した粘度η（ｎ）＝Η０（ｔ（ｎ）、すなわちノズルＮの滴下口Ｎｏを出てから時間ｔ（ｎ）が経過した熱硬化性樹脂ＴＲの粘度η（ｎ）を算出する（ステップＳ１３０）。また、ステップＳ１２０にて温度Ｔ（ｎ）が架橋開始温度Ｔｒｅｆ以上であると判定した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ＣＰＵは、上記式（３）のΗ（ｔ）と経過時間ｔ（ｎ）とから、ステップＳ１１０にて算出した温度Ｔ（ｎ）に対応した粘度η（ｎ）＝Η（ｔ（ｎ）、すなわちノズルＮの滴下口Ｎｏを出てから時間ｔ（ｎ）が経過した熱硬化性樹脂ＴＲの粘度η（ｎ）を算出する（ステップＳ１４０）。
【００３０】
ステップＳ１３０またはＳ１４０の処理の後、ＣＰＵは、ｎ＝Ｎであるか否を判定し（ステップＳ１５０）、ｎ≠Ｎであると判定した場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ｎをインクリメントした上で（ステップＳ１５５）、ステップＳ１００−Ｓ１５０の処理を再度実行する。これにより、ステップＳ１５０にてｎ＝Ｎであると判定された時点で、経過時間ｔ（１），…，ｔ（ｎ），…，ｔ（Ｎ）に対応した熱硬化樹脂ＴＲの温度Ｔ（１），…，Ｔ（ｎ），…，Ｔ（Ｎ）および粘度η（１），…，η（ｎ），…，η（Ｎ）が算出されることになる。そして、ＣＰＵは、温度Ｔ（１），…，Ｔ（Ｎ）および粘度η（１），…，η（Ｎ）を算出した後、熱伝達関数Τ（ｔ）および粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）が導入されたナビエ・ストークス方程式を解いて得られる各メッシュにおける熱硬化性樹脂ＴＲの流入速度および流出速度から各メッシュ内に存在する熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖを算出する（ステップＳ１６０）。また、ステップＳ１６０において、ＣＰＵは、各メッシュ内に存在する空気の密度および粘度も算出する。
【００３１】
続いて、ＣＰＵは、ｍ＝１とした上で（ステップＳ１７０）、複数のメッシュごとにステップＳ１８０−Ｓ２１０の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵは、対象メッシュ内に熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているか否かを判定し（ステップＳ１８０）、対象メッシュ内に熱硬化性樹脂ＴＲが存在していると判定した場合（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、当該対象メッシュについてステップＳ１６０にて算出された体積Ｖと本ルーチンの前回実行時に算出した体積Ｖ（前回値、初期値ゼロ）と比較し、対象メッシュにおける熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖが増加しているか否かを判定する（ステップＳ１９０）。
【００３２】
対象メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの体積が増加するケースには、当該対象メッシュに最初の熱硬化性樹脂ＴＲが到達するケースと、既に熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているメッシュに新たな熱硬化性樹脂ＴＲが到達するケースとが含まれる。また、既に熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているメッシュに新たな熱硬化性樹脂ＴＲが到達するケースには、既に到達している熱硬化性樹脂ＴＲと同じタイミングで滴下された熱硬化性樹脂ＴＲが時間をおいて（異なるルートを介して）対象メッシュに到達するケースと、既に到達している熱硬化性樹脂ＴＲと異なるタイミングで滴下された熱硬化性樹脂ＴＲが時間をおいて対象メッシュに到達するケースとが含まれる。
【００３３】
ステップＳ１９０にて対象メッシュにおける熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖが増加していると判定した場合（ステップＳ１９０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、当該対象メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔ（ｘ）（ただし、”ｘ”は、１からＮまでの何れかの整数である。）を対象メッシュにおける熱交換性樹脂ＴＲの温度Ｔに設定し、当該対象メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂ＴＲの粘度η（ｘ）を対象メッシュにおける熱交換性樹脂ＴＲの粘度ηに設定し、更に、当該対象メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂ＴＲの経過時間ｔ（ｘ）を対象メッシュにおける熱交換性樹脂ＴＲの経過時間ｔに設定する（ステップＳ２００）。更に、ＣＰＵは、ステップＳ１６０にて算出した対象メッシュの体積Ｖと、ステップＳ１９０にて設定した対象メッシュにおける温度Ｔ、粘度ηおよび経過時間ｔとをコンピュータの所定の記憶領域に記憶させる（ステップＳ２１０）。また、ステップＳ１９０にて対象メッシュにおける熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖが増加していないと判定した場合（ステップＳ１９０：ＮＯ）、ＣＰＵは、ステップＳ２００の処理をスキップして、体積Ｖ、温度Ｔ、粘度ηおよび経過時間ｔを本ルーチンの前回実行時の値（前回値）に保持する（ステップＳ２１０）。
【００３４】
ステップＳ２１０の処理の後、ＣＰＵは、ｍ＝Ｍ（ただし、“Ｍ”は、メッシュの総数である。）であるか否を判定し（ステップＳ２２０）、ｍ≠Ｍであると判定した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、ｎをインクリメントした上で（ステップＳ２２５）、ステップＳ１８０−Ｓ２２０の処理を実行する。また、ステップＳ１８０にて対象メッシュ内に熱硬化性樹脂ＴＲが存在していない（Ｖ＝０）と判定した場合も（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ＣＰＵは、ｍ＝Ｍであるか否を判定し（ステップＳ２２０）、ｍ≠Ｍであると判定した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、ｎをインクリメントした上で（ステップＳ２２５）、ステップＳ１８０−Ｓ２２０の処理を実行する。これにより、ステップＳ２２０にてｍ＝Ｍであると判定された時点で、熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているメッシュについて熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖ、温度Ｔ、粘度ηおよび経過時間ｔが記憶される。
【００３５】
ここで、熱硬化性樹脂ＴＲの温度は時間の経過と共に加熱領域の温度すなわちセグメントコイル４の温度に収束し、かつ熱硬化性樹脂ＴＲの硬化は不可逆反応である。従って、既に熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているメッシュに新たな熱硬化性樹脂ＴＲが到達した際に例えば両者の温度および粘度を平均化すると、軟化が収まっていたり、既に硬化し始めていたりしている熱硬化性樹脂ＴＲが再度軟化することになり、解析が却って実態にそぐわないものになってしまう。また、あるメッシュでそこに最初に到達した熱硬化性樹脂が高粘度化すれば、その後に当該メッシュに到達した熱硬化性樹脂も基本的にそこで高粘度化するとみなすことができる。これらを踏まえて、本実施形態では、ステップＳ１９０にて新たな熱硬化性樹脂ＴＲの到達により対象メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖが増加したと判定された際に、対象メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔ、粘度ηおよびノズルＮの滴下口Ｎｏを出てからの経過時間ｔが当該対象メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔ（ｘ）、粘度η（ｘ）および経過時間ｔ（ｘ）であるとみなされる。これにより、各メッシュにおける熱硬化性樹脂ＴＲの状態を実態に即してより精度よく推定することが可能となる。また、加熱領域としての上記隙間における熱硬化性樹脂ＴＲを粘度ごとに多相流化する必要がなくなり、空気と熱硬化性樹脂ＴＲの２相流を取り扱えばよいので、コンピュータの演算負荷を大幅に低減することができる。
【００３６】
ステップＳ２２０にてｍ＝Ｍであると判定した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、熱硬化性樹脂ＴＲが存在しているメッシュについて熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖや、温度Ｔ、粘度η等を視覚により把握可能な態様で、コンピュータに接続された表示装置の表示画面に表示させ（ステップＳ２３０）、本ルーチンを一旦終了させる。そして、ＣＰＵは、次の実行タイミングが到来すると、ステップＳ１００以降の処理を実行する。本ルーチンは、ユーザが上記プログラムを終了させるまで繰り返し実行される。
【００３７】
上述のような図４のルーチンが実行されることで、上記ステップＳ２１０にて記憶される各メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔが架橋開始温度Ｔｒｅｆに達してからステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗの温度に応じて定まる硬化時間（例えば、ワニスを１６０℃で加熱した場合、およそ６秒）が経過すると、ステップＳ２１０にて記憶される粘度ηが急激に大きくなり、コンピュータによる解析結果や表示装置への表示結果には、図５に示すように、メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの全体が高粘度化した旨が示されることになる。これにより、当該解析結果や表示結果から、加熱領域としての隙間における熱硬化性樹脂ＴＲの到達位置や、熱硬化性樹脂ＴＲが滴下され始めてから各メッシュで固化するまでの時間等をより適正に把握することが可能となる。従って、本開示の状態推定方法によれば、コンピュータの演算負荷を低減しつつ、滴下口Ｎｏから滴下されて加熱領域としてのセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間やセグメントコイル４とステータコア２との隙間で流動・固化する熱硬化性樹脂ＴＲの状態をより精度よく推定することができる。そして、コンピュータによる解析結果を利用することで、ステータコア２に対する熱硬化性樹脂ＴＲの塗布量を適正化すると共に、固化した余剰の熱硬化性樹脂ＴＲの除去工程を簡略化することが可能となる。
【００３８】
以上説明したように、本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法では、滴下口Ｎｏを出てからの経過時間ｔと熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔとの関係を規定する熱伝達関数Τ（ｔ）と、当該経過時間（ｔ）と熱硬化性樹脂ＲＴの粘度ηとの関係を規定する粘度関数Η０（ｔ），Η（ｔ）とを導入した流体解析により、経過時間ｔをカウントしながら所定時間おきにメッシュのそれぞれに存在する熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖ、温度Ｔ、および粘度Ηを算出する。そして、本開示の方法では、新たな熱硬化性樹脂ＴＲの到達によりメッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの体積Ｖが増加した際に、メッシュ内の熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔおよび粘度ηを当該メッシュに最初に到達した熱硬化性樹脂ＴＲの温度Ｔ（ｘ）および粘度η（ｘ）であるとみなす。これにより、コンピュータの演算負荷を低減しつつ、滴下口Ｎｏから滴下されて加熱領域としてのセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間やセグメントコイル４とステータコア２との隙間で流動・固化する熱硬化性樹脂ＴＲの状態をより精度よく推定することが可能となる。
【００３９】
ただし、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本開示の発明は、滴下口から滴下されて加熱領域で流動・固化する熱硬化性樹脂を取り扱う様々な製造分野において、当該加熱領域における熱硬化性樹脂の状態を推定するのに利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ステータ、２  ステータコア，２ｐ  電磁鋼板、２ｓ  スロット、２ｔ  ティース部、３ｕ，３ｖ，３ｗ  ステータコイル、３ａ，３ｂ  コイルエンド部、４，４ｕ，４ｖ，４ｗ  セグメントコイル、４０  脚部、４１  先端部、５ｕ，５ｖ，５ｗ  動力線、６ｕ，６ｖ，６ｗ  端子、７  保持部材、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  引出線、Ｎ  ノズル、Ｎｏ  滴下口、ＴＲ  熱硬化性樹脂。
【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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