(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の鉄心に巻線が巻回された固定子組立体を樹脂モールドする方法であって、
前記鉄心は、外周面及び内周面に開口し径方向に延びる複数のスロットと、第１の面に前記スロットと連通する隙間とを有し、
前記隙間を塞ぐ環状部材を有する治具を前記固定子組立体に取付ける工程と、
真空状態下において、前記固定子組立体の前記鉄心の径方向の外側及び内側の少なくとも一方に溶融樹脂を垂らす工程と、
真空状態下で溶融樹脂が垂らされた前記固定子組立体を大気状態に戻す工程と、を含む樹脂モールド方法。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂モールド方法に用いられる治具であって、
前記環状部材は、前記鉄心の第１の面に対応する大きさを有し、前記隙間を密閉するように前記鉄心の第１の面に当接する当接面を備える、治具。
【請求項３】
前記当接面に、位置決め用の突条を有する請求項２に記載の治具。
【請求項４】
前記当接面は前記隙間を密閉する密閉手段を有する請求項２または３に記載の治具。
【請求項５】
環状の鉄心に巻線が巻回された固定子組立体を樹脂モールドするための樹脂モールド装置であって、
前記鉄心は、外周面及び内周面に開口し径方向に延びる複数のスロットと、第１の面に前記スロットと連通する隙間とを有し、
前記鉄心に取付けられ、前記隙間を塞ぐ環状部材を有する治具と、
前記治具により前記鉄心の隙間が塞がれた前記固定子組立体を真空状態下に置いて、前記固定子組立体の鉄心の径方向の内側と外側の少なくとも一方に溶融樹脂を垂らす処理を行う真空処理室と、
前記真空処理室内に設置され、前記溶融樹脂を前記固定子組立体に垂らすためのノズルと、
前記真空処理室の内部を大気状態に戻すためのバルブとを備える樹脂モールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心に巻線が巻回された固定子組立体を樹脂モールドする方法、その方法に用いられる治具、及び樹脂モールド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータ等の回転電機は、固定子と、固定子内に設けられる回転子とにより構成されている。固定子は環状の鉄心に巻線が巻回されたものであり、巻線に電流が流れると、磁力が発生して固定子と回転子とが互いに誘引または反発することにより、固定子内に設けられた回転子が回転する。
【０００３】
固定子は、一般に、鉄心に巻線が巻回された固定子組立体に樹脂モールドを施したものであり、樹脂モールドにより固定子の絶縁性や放熱性、強度等を確保している。固定子組立体に樹脂モールドを行うための装置として、例えば特許文献１に記載の装置が提供されている。この装置は、真空槽と、真空槽内で回転する回転台と、回転台に支持され、固定子組立体が挿入される二重筒と、固定子組立体に上方から溶融樹脂からなるモールド液を供給する供給器とを備えている。
【０００４】
特許文献１に記載の装置を用いて樹脂モールドを行う際には、固定子組立体は軸線方向が上下方向となるように二重筒に挿入される。このとき、鉄心の巻線が巻装されているスロットは軸線方向に沿って延びている。そして、真空槽内を真空とし、回転台を回転させながら固定子組立体の軸直角上面に対して供給器からモールド液を鉛直下方に垂下させる。モールド液の重力により固定子組立体の上面からスロット内を下面に向かってモールド液が浸透し、樹脂モールドが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１８２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、例えば電気自動車やハイブリット自動車に用いられるモータとして、インホイールモータやトラクションモータと呼ばれるものが開発されている。このようなモータの鉄心は、スロットが軸線方向に沿って延びるのではなく、径方向、すなわち軸線方向に対して直交する方向に延びるものがある。
【０００７】
一方、特許文献１に記載の装置においては、固定子組立体の軸線方向が上下方向となるように二重筒に挿入され、溶融樹脂は重力の作用により上下方向に延びるスロット内を浸透するものであり、スロットが上下方向に延びていない上記のようなモータの固定子組立体に対しては、溶融樹脂をスロットに浸透させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、スロットが径方向に延びる鉄心を有する固定子組立体に対して樹脂モールドを施す方法、治具及び樹脂モールド装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による樹脂モールド方法は、環環状の鉄心に巻線が巻回された固定子組立体を樹脂モールドする方法であって、前記鉄心は、外周面及び内周面に開口し径方向に延びる複数のスロットと、第１の面に前記スロットと連通する隙間とを有し、前記隙間を塞ぐ治具を前記固定子組立体に取付ける工程と、真空状態下において、前記固定子組立体の前記鉄心の径方向の外側及び内側の少なくとも一方に溶融樹脂を垂らす工程と、真空状態下で溶融樹脂が垂らされた前記固定子組立体を大気状態に戻す工程と、を含む。
【００１０】
固定子組立体の環状の鉄心は、複数のスロットが径方向に放射線状に延びており、スロットには巻線が巻回され、スロットの外周面及び内周面の開口から巻線が突出している。また、環状の鉄心は第１の面にスロットと連通する隙間している。このような固定子組立体に樹脂モールドを施すには、まず、鉄心に治具を取付けてこの隙間を密閉するように塞ぎ、次に、真空状態下において鉄心の径方向の外周縁より外側の巻線及び内周縁より内側の巻線の少なくとも一方に、上方から溶融樹脂を垂らす。そして、溶融樹脂が垂らされた固定子組立体を大気状態に戻す。すると、真空状態であるスロット内部と大気との圧力差により径方向の内側及び外側に設けられた開口からスロット内部に溶融樹脂が引き込まれて含浸する。このとき、スロットと連通する隙間は治具により密封されているため、隙間から溶融樹脂より先にスロット内部に空気が入り込むことがなく確実に溶融樹脂がスロット内部に含浸する。
【００１１】
本発明の方法によれば、スロットが径方向に延びる鉄心を有する固定子組立体に対して樹脂モールドを施すことができる。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記の樹脂モールド方法に用いられる治具は、前記環状の鉄心の第１の面に対応する大きさを有し、前記隙間を密閉するように前記鉄心の第１の面に当接する当接面を備える。
【００１３】
上記の実施形態の治具は、前記当接面に、位置決め用の突条を有することが好ましい。
【００１４】
上記の実施形態の治具は、前記隙間を密閉する密閉手段を有するものであってもよい。
【００１５】
密閉手段は、例えば治具に取付けられたゴム素材である。
【００１６】
本発明の他の実施形態は、環状の鉄心に巻線が巻回された固定子組立体を樹脂モールドするための樹脂モールド装置であって、前記鉄心は、外周面及び内周面に開口し径方向に延びる複数のスロットと、第１の面に前記スロットと連通する隙間とを有し、前記鉄心に取付けられ前記隙間を塞ぐ治具と、前記治具により前記鉄心の隙間が塞がれた前記固定子組立体を真空状態下に置いて、前記固定子組立体の鉄心の径方向の内側と外側の少なくとも一方に溶融樹脂を垂らす処理を行う真空処理室と、前記真空処理室内に設置され、前記溶融樹脂を前記固定子組立体に垂らすためのノズルと、前記真空処理室の内部を大気状態に戻すためのバルブとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スロットが径方向に延びる鉄心を有する固定子組立体に対して樹脂モールドを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂モールド装置の概略構成を示す正面図であり、固定子組立体を断面で表した図である。
【図２】本発明の樹脂モールド方法によりモールドを施す固定子組立体の平面図である。
【図３】本発明の樹脂モールド方法によりモールドを施す固定子組立体の鉄心の斜視図である。
【図４】本発明の治具の（Ａ）平面図、（Ｂ）底面図、（Ｃ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本発明の樹脂モールド方法は、図４に示される治具４０を用いて実施されるもので、環状の鉄心１１に巻線２３が巻回された固定子組立体１０を樹脂モールドするものである。
【００２０】
まず、本発明の樹脂モールド方法が実施される固定子組立体１０について説明する。固定子組立体１０は、例えばインホイールモータに用いられるもので、環状の鉄心１１と、鉄心１１に巻回される巻線２３とを備えている。鉄心１１には、図３に示すように複数のスロット１２が形成されている。スロット１２は周方向に沿って複数設けられ、各スロット１２は径方向に延び、環状の鉄心１１の外周面２０及び内周面２１にスロット１２の開口１２ａ、１２ｂが形成されている。
【００２１】
各スロット１２は、円盤状のヨーク１３及びティース部１４によって囲まれた空間である。ティース部１４は、ヨーク１３の一方の面に周方向に沿って複数設けられ、各ティース部１４は径方向に延びている。ティース部１４は断面Ｔ字形状であり、本体部１５と、本体部１５の先端に設けられ本体部１５よりも周方向の幅が広い先端部１６とを有している。隣り合うティース部１４の先端部１６の間には隙間１７が形成されており、隙間１７とスロット１２は連通している。ティース部１４の本体部１５及び先端部１６は、径方向内側ほど径方向外側に比べて周方向の幅が狭くなっており、これによりスロット１２及び隙間１７の周方向の幅は一定となっている。ティース部１４の先端部１６と隙間１７とにより形成される面を鉄心１１の第１の面１８といい、ヨーク１３のティース部１４が設けられる面と反対側の面を鉄心１１の第２の面１９という。
【００２２】
巻線２３はティース部１４及びスロット１２に巻装されており、スロット１２の径方向の外側及び内側の開口１２ａ、１２ｂから突出している。外側の開口１２ａから突出した巻線２３を外側の巻線２３ａといい、内側の開口１２ｂから突出した巻線２３を内側の巻線２３ｂという。
【００２３】
固定子組立体１０は、中空部３１を有する環状のケーシング３０に収容されて、本発明の樹脂モールド方法が実施される。ケーシング３０は有底で上面が開口しており、固定子組立体１０は、鉄心１１の第２の面１９がケーシング３０の底面に当接し、鉄心１１の第１の面１８に設けられた隙間１７がケーシング３０の開口３０ａに向くようにケーシング３０に収容される。
【００２４】
治具４０は、図４に示すように、ゴム部材から構成される環状部材４１を有する。環状部材４１は、鉄心１１の第１の面１８に対応する大きさに設定された当接面４２を有し、当接面４２は鉄心１１の第１の面１８と当接してスロット１２と連通する隙間１７を塞いで密閉する。環状部材４１の当接面４２の外周縁及び内周縁には治具４０の位置決めのための突条４３Ａ，４３Ｂが１周に亘って突設されており、突条４３Ａ，４３Ｂの各内壁の間の距離Ｌ１は、鉄心１１の外周縁と内周縁との間の距離Ｌ２と略同じに設定されている。このため、環状部材４１の当接面４２を鉄心１１の第１の面１８と当接させる際に、環状部材４１の各突条４３Ａ、４３Ｂの各内壁が鉄心１１の外周面２０、内周面２１と当接し、治具４０が鉄心１１に対して位置ずれするのを防いでいる。なお、突条４３Ａ，４３Ｂは、当接面４２の外周縁、内周縁のいずれか一方にのみ設けられていてもよく、外周縁または内周縁の１周に亘って突設されるのではなく、その一部にのみ突設されていてもよい。
【００２５】
環状部材４１は密閉手段であるゴム素材から構成されている。これにより、鉄心１１に治具４０を密着させることができ、鉄心１１の第１の面１８の隙間１７を確実に塞いで密閉することができる。なお、治具４０の環状部材４１は少なくとも当接面４２がゴム部材から形成されていればよく、例えば金属や合成樹脂からなる環状の基材に密閉手段としてゴムシートが貼付けられたものであってもよい。さらに、環状部材４１は、金属や合成樹脂からなる環状の基材から構成され、密閉手段として合成樹脂からなるゲル状の粘着剤を有し、基材の当接面４２に粘着剤が塗布されているものであってもよい。この場合、粘着剤は樹脂モールドが行われた後に、治具４０を固定子組立体１０から取り外すことができる程度の粘着性を有するものである。
【００２６】
環状部材４１の当接面４２と反対側の面には、取っ手部材４５が取付けられている。取っ手部材４５は、環状の金属板４５ａに取っ手４５ｂが取付けられたものであり、金属板４５ａが環状部材４１の当接面４２と反対側の面に接着剤等の接着手段により取付けられている。
【００２７】
次に、本発明の樹脂モールド方法を実施するための樹脂モールド装置５０について説明する。図１に示すように、樹脂モールド装置５０は、固定子組立体１０に取付けられる図４に示す治具４０と、治具４０により鉄心１１の隙間１７が密閉された固定子組立体１０を隙間１７が上方に向く状態で真空状態下に置いて、固定子組立体１０を樹脂モールドするための溶融樹脂を固定子組立体１０に垂らす処理を行う真空処理室５１と、真空処理室５１内に設置され溶融樹脂を治具４０に垂らすためのノズル５２と、を備えている。
【００２８】
真空処理室５１は真空チャンバから構成されている。真空処理室５１の壁には、バルブ５３を介して真空ポンプなどの減圧装置５４が取り付けられており、この減圧装置を作動させることで、真空処理室５１内を減圧している。また、真空処理室５１には、大気開放バルブ５５が取り付けられており、この大気開放バルブ５５を開くことで、真空処理室５１内を大気開放する。なお、本明細書においては、「真空」とは、絶対真空状態を意味するものではなく、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態を意味するものである。
【００２９】
真空処理室５１は、内部に、固定子組立体１０が載置される支持台５６と、ノズル５２と、ノズル５２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させるノズル移動機構５７とを備えている。支持台５６の上面には円柱形状の支持部材５６ａが設けられている。支持部材５６ａは、固定子組立体１０を支持台５６に載置する際に、固定子組立体１０を収容したケーシング３０の中空部３１に挿入されて固定子組立体１０を位置決めする。ノズル移動機構５７は、真空処理室５１の上方に設けられており、ノズル５２を固定子組立体１０の鉄心１１の内側又は外側に位置する巻線２３の上方に移動させるとともに、巻線２３に対して昇降させる。ノズル移動機構５７はノズル５２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができれば構成は限定されず、例えば、リニアモータで構成されていてもよく、ボールネジ、ナット部材及び駆動モータ等により構成されていてもよい。また、真空処理室５１は、ノズル移動機構５７によりノズル５２を移動させる構成に限定されず、支持台移動機構を設けて支持台５６をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる構成であってもよく、支持台５６を回転させる回転機構が設けられていてもよい。
【００３０】
ノズル５２、ノズル移動機構５７、減圧装置５４等は図示しない制御装置に接続され、その動作が制御される。
【００３１】
次に、本発明の固定子組立体１０を樹脂モールドする方法について説明する。まず、治具４０を鉄心１１に取付ける工程を行う。固定子組立体１０は鉄心１１の第１の面１８がケーシング３０の開口３０ａ側に向いた状態でケーシング３０に収容されている。作業者は、ケーシング３０の開口３０ａから治具４０の当接面４２を固定子組立体１０の鉄心１１の第１の面１８に当接させ、鉄心１１の第１の面１８に形成された隙間１７を密封する。この際、治具４０の環状部材４１の突条４３Ａの内壁が鉄心１１の外周面２０に当接し、突条４３Ｂの内壁が内周面２１に当接するように治具４０を鉄心１１に被せることで、治具４０の取付位置が定められるとともに、作業中に治具４０が位置ずれするのが防がれる。なお、治具４０を鉄心１１に取付ける工程は、固定子組立体１０を真空処理室５１の支持台５６に載置する前又は後のいずれのタイミングで行ってもよい。
【００３２】
次に、作業者は、ケーシング３０の中空部３１に真空処理室５１の支持台５６の支持部材５６ａを挿入して、固定子組立体１０を、固定子組立体１０の鉄心１１の隙間１７が上方に向く状態、すなわち、治具４０が上方に位置する状態となるように真空処理室５１の支持台５６に載置する。
【００３３】
そして、減圧装置５４を動作させて真空処理室５１を真空状態とした後、真空状態下において、固定子組立体１０を樹脂モールドするための溶融樹脂を固定子組立体１０の鉄心１１の径方向の内側及び外側の少なくとも一方に垂らす工程を行う。詳細には、制御装置によりノズル移動機構５７を制御することで、ノズル５２は予め設定された初期動作位置から鉄心１１の外周面２０のスロット１２の開口１２ａから突出した外側の巻線２３ａの上方位置に移動し、ノズル５２の先端が外側の巻線２３ａの直上に位置するように降下した後、溶融樹脂の吐出を開始する。ノズル５２は溶融樹脂を垂らしつつ、外側の巻線２３ａに沿って周方向に移動する。
【００３４】
ノズル５２が外側の巻線２３ａ上を一周し、所定の量の溶融樹脂を垂らし終わった後、ノズル５２は上昇し、内周面２１のスロット１２の開口１２ｂから突出した内側の巻線２３ｂの上方に移動する。そして、ノズル５２の先端が内側の巻線２３ｂの直上に位置するように降下した後、溶融樹脂の吐出を開始する。ノズル５２は溶融樹脂を垂らしつつ、内側の巻線２３ｂに沿って周方向に移動する。ノズル５２が内側の巻線２３ｂ上を一周し、所定の量の溶融樹脂を垂らし終わった後、ノズル５２は上昇し、初期動作位置に戻る。溶融樹脂は、スロット１２内部の空間と、鉄心１１の外周面２０とケーシング３０との間の空間であって外側の巻線２３ａが位置する空間と、鉄心１１の内周面２１とケーシング３０との間の空間であって内側の巻線２３ｂが位置する空間に充填されるのに適した量が、ノズル５２からケーシング３０内に供給される。なお、先に内側の巻線２３ｂに対して溶融樹脂を垂らしてもよく、外側または内側の巻線２３ａ、２３ｂのいずれかにのみ溶融樹脂を垂らしてもよい。また、ノズル５２は各巻線２３ａ、２３ｂ上を１周以上移動して溶融樹脂を垂らしてもよい。
【００３５】
次に、真空状態下で溶融樹脂が垂らされた固定子組立体１０を大気状態に戻す工程を行う。真空処理室５１の大気開放バルブ５５を開き、一気に大気圧に戻す。真空状態であるスロット１２内部と大気との圧力差により固定子組立体１０のスロット１２の開口１２ａ、１２ｂから溶融樹脂が引き込まれ、スロット１２内部に溶融樹脂が含浸する。このとき、スロット１２と連通する隙間１７は治具４０により密閉されているので、溶融樹脂よりも先に空気がスロット１２の内部に引き込まれることがなく、溶融樹脂を確実にスロット１２の内部に含浸することができる。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３７】
例えば、治具４０の環状部材４１の当接面４２の固定子組立体１０の鉄心１１の隙間１７に対応した位置に、鉄心１１の隙間１７に対応した長さと幅の突条が設けられていてもよい。治具４０を固定子組立体１０に取付けた時に、突条が鉄心１１の隙間１７に嵌まって隙間１７をより確実に密閉することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  固定子組立体
１１  鉄心
１２  スロット
１７  隙間
１８  第１の面
２３  巻線
３０  ケーシング
４０  治具
４２  当接面
４３Ａ，４３Ｂ  突条
５０  樹脂モールド装置
５１  真空処理室
５２  ノズル
５５  大気開放バルブ
【要約】
【課題】スロットが径方向に延びる鉄心を有する固定子組立体に対して樹脂モールドを施す。
【解決手段】環状の鉄心１１に巻線２３が巻回された固定子組立体１０を樹脂モールドする方法であって、鉄心１１は、外周面２０及び内周面２１に開口１２ａ、１２ｂを有し径方向に延びる複数のスロット１２と、第１の面１８にスロット１２と連通する隙間１７とを有し、スロット１２と連通する隙間１７を塞ぐ治具４０を鉄心に取付ける工程と、真空状態下において、固定子組立体１０の鉄心１１の径方向の内側及び外側の少なくとも一方に溶融樹脂を垂らす工程と、溶融樹脂が垂らされた固定子組立体１０を大気状態に戻す工程と、を含む。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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