(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層板材からなるステータコアを、上下金型で挟み込んで成形キャビティを形成し、該成形キャビティ内に樹脂を注入して射出成形するステータコア成形方法において、
前記成形キャビティへの樹脂注入通路を形成する上下型間の間隙に該上下型間距離の最小部を設け、
前記最小部を前記成形キャビティに至る前記樹脂注入通路の全周にわたって延在せしめ、
前記ステータコアの厚みが基準以下の場合に、前記上下金型が、前記最小部で当接することを特徴とするステータコア成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載するステータコアの成形方法において、
前記樹脂の注入が完了しないときに、異常検出することを特徴とするステータコア成形方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するステータコア成形方法において、
前記最小部が、前記成形キャビティ直前に形成されていることを特徴とするステータコア成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ用のステータを樹脂封止するための樹脂成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス加工で打ち抜いた鋼板を積層してステータコアを構成し、巻線を組み付けた状態で樹脂を射出成形することにより、ステータコアを製造する方法が知られている。
例えば、特許文献１に記載される「成形金型」を挙げることができる。
図７に示すように、積層板製のステータコア１０１に巻線１０２を施したステータ全体を、成形キャビティ１０３内にインサートして、ステータ全体を囲む成形空間を形成して樹脂モールドしている。その場合は、金型とステータコアとで巻線部を囲む成形空間を形成するため、金型を適切な位置で停止させるために、ストッパ等の規制手段が設けられる。      
【０００３】
【特許文献１】特開平05-236713号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された発明では、ステータコア全体を樹脂で覆うため、全体が大きくなる問題があった。ハイブリッド自動車の駆動用モータは、小型化の要求が強いため、特に問題であった。本出願人は、積層板材からなるステータコアを上下金型で挟んで、積層板材を金型の一部として利用して、成形キャビティを構成することにより、モータ全体を小型化する方法を、特願2007-003675号において提案している。
この出願明細書には、明確に記載していないが、上下金型は高価であるので、積層しているステータコアが基準値以下となった場合に、図８に示すように、金型１０５，１０６が当接して、金型１０５，１０６が傷つくことを防止するため、可動型である上型１０５の最下降位置を制限するためのストッパ１０７，１０８が設置されていた。
【０００５】
しかしながら、積層しているステータコアの厚みが基準値以下の場合に、上型１０５をストッパで１０７，１０８停止させると、図８に示すように、上型１０５とステータコア１０１との間に間隙Ｃが形成され、その間隙から樹脂漏れが生じる恐れがあった。そして、上型１０５とステータコア１０１との間の間隙に樹脂が漏れて、樹脂の薄皮が形成される。そして、その樹脂薄皮挟んでボルトを締結した場合、十分な締め付けトルクが得られない恐れがあった。
後工程で、目視検査等により樹脂の薄皮が形成されていないか、検査する方法も考えられるが、コストアップする問題があった。
一方、積層板材の厚みは、射出成形機にインサートされる前に、十分チェックされており、ほとんどステータコア１０１の厚みが基準値以下の状態は考えられない。
【０００６】
しかし、安全性を追求するメーカーの観点から考えると、万が一でも、チェック漏れ等が発生したときに、十分な締め付けトルクのないモータが出荷される懸念があった。本出願人は、そのような万が一の事態を回避するための本発明をなした。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、積層板材からなるステータコアの厚みが万が一基準値以下の場合に、射出成形機を異常停止させて不良品を後工程に出すことのないステータコア成形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、本発明のステータコア成形方法は、次の構成を有している。
（１）積層板材からなるステータコアを、上下金型で挟み込んで成形キャビティを形成し、該成形キャビティ内に樹脂を射出成形するステータコア成形方法において、成形キャビティへの樹脂注入通路を形成する上下型間の間隙に該上下型間距離の最小部を設け、最小部を成形キャビティに至る樹脂注入通路の全周にわたって延在せしめ、ステータコアの厚みが基準以下の場合に、上下金型が、最小部で当接する。
【０００９】
（２）（１）に記載するステータコアの成形方法において、樹脂の注入が完了しないときに、異常検出することを特徴とする。
ここで、樹脂の注入が完了しないことは、樹脂の注入を開始してから所定時間内に樹脂が所定量注入されない場合、樹脂の注入を開始してから所定時間より短い時間で樹脂の注入が終了してしまった場合等により検出できる。
（３）（１）または（２）に記載するステータコア成形方法において、前記最小部が、前記成形キャビティ直前に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
次に、上記構成を有する本発明のステータコア成形方法の作用及び効果について説明する。
（１）に記載するステータコア成形方法によれば、積層板材からなるステータコアを、上下金型で挟み込んで成形キャビティを形成し、該成形キャビティ内に樹脂を射出成形するステータコア成形方法において、成形キャビティへの樹脂注入通路を形成する上下型間の間隙に該上下型間距離の最小部を設け、最小部を成形キャビティに至る樹脂注入通路の全周にわたって延在せしめ、ステータコアの厚みが基準以下の場合に、上下金型が、最小部で当接するので、万が一、ステータコアの厚みが基準値以下のものがインサートされて成形されたときに、上下金型が最小部で当接するため、樹脂の流れが遮断されるため、樹脂不足による成形不良が生じ、ステータコアに樹脂の薄皮が発生しても、その製品自体を不良品として排除することができる。最小部を成形キャビティに至る樹脂注入通路の全周にわたって延在せしめているので、樹脂の流れを完全に遮断することができる。
【００１１】
（２）に記載するステータコア成形方法によれば、樹脂の注入が完了しないときに、異常検出するので、成形不良をチェックしなくても、射出成形機が異常検出してくれるので、ステータコアの厚みが基準値以下のものを確実に排除することができる。
積層板材からなるステータコアの厚みが基準値内にあれば、上下金型の最小部の間隙距離は、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとして設計している。一方、最小部の間隙は、０．２ｍｍ以下になると、樹脂の流動が悪くなり、所定時間内に成形キャビティ内の樹脂圧力が所定値まで上昇しない。成形キャビティ内の樹脂圧力は、圧力計で計測しているので、所定時間経過しても、圧力計で計測した圧力が所定値に達しないときには、異常を検出して、射出成形機の制御装置に異常を報知している。この方法によれば、上下金型の最小部を当接させずに異常を検出できるため、高価な金型の損傷を減らすことができる。
別の異常検出方法としては、最小部が当接した場合、樹脂の注入が途中で停止するので、所定時間経過前に樹脂の注入が停止した場合にも異常と判断できる。また、所定時間経過したときに、樹脂の注入が終了していない場合、及び樹脂の注入を開始してから所定時間内に樹脂が所定量注入されない場合にも、異常を検出することができる。
【００１２】
（３）に記載するステータコア成形方法によれば、前記最小部が、前記成形キャビティ直前に形成されているので、巻線のモールド部と製品から除去する不要部との境界に最小部が位置するため、不要部の除去が容易となる。すなわち、型を開いて製品を取り出すときに、最小部で容易に破断できるため、不要部の除去を簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明におけるステータ成形方法を具体化した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、この実施形態における樹脂成形装置１の主要構成を断面図により示す。この樹脂成形装置１は、モータのステータ２をワークとして樹脂封止するために互いに型閉め及び型開きする上型３及び下型４（図１は型閉じ状態を示す。）と、下型４に対応して設けられたベース５及び上下二枚のエジェクト板６，７とを備える。ステータ２は、予めステータコア８に巻線９を装着することで作製されている。
【００１５】
上型３は、所定のアクチュエータ（図示略）により上下方向に移動可能に設けられる。アクチュエータとして、例えば、油圧シリンダやエアシリンダ等が使用される。上型３は、厚板状の基枠１０と、基枠１０に組み付けられた型部材１１とを備える。基枠１０は、互いに組み合わされた二つの金属ブロック１２，１３より構成される。型部材１１の下側には、キャビティＫ（図２，３参照）を構成する凹部１４が形成される。型部材１１の中心には、キャビティＫに樹脂を注入するための樹脂注入口１５がステータ２の軸芯位置に対応して形成される。樹脂注入口１５は、凹部１４に開口し、凹部１４に対して垂直に形成され、略円錐形をなしている。基枠１０には、樹脂注入口１５に通じる樹脂通路１６が設けられる。樹脂通路１６には、外部から樹脂が高圧で供給されるようになっている。樹脂通路１６に供給された樹脂は樹脂注入口１５からキャビティＫに注入される。
【００１６】
図２に、上型３と下型４を型閉めした状態における型部材１１及びセンターポスト３０の部分を断面図により示す。スプールロックピン３１の先端部には、センターポスト３０の上面から突出するロック部３１ｂが設けられる。このロック部３１ｂは、複数の膨らみを連ねた形状をなしている。ロック部３１ｂは、型閉めされときに型部材１１の樹脂注入口１５の中に突出して配置される。ロック部３１ｂは、樹脂成形後に樹脂注入口１５にて固化した樹脂を食い付かせてロック（締結）するためのものであり、本発明の締結手段に相当する。図２に示すように、待機状態における円筒形スプールエジェクトピン２７Ａの先端面は、センターポスト３０の上面と面一をなす。また、図２に示すように、待機状態におけるスプールエジェクトピン２７の上端面は、センターポスト３０の上面より若干ピン孔２５ｄの中に没して配置される。
【００１７】
図２に示すように、型閉め状態において、センターポスト３０と型部材１１の凹部１４の型面との間には、樹脂注入口１５からキャビティＫに供給される樹脂の通路となる間隙部３３が形成される。センターポスト３０の上面外周端に対応して、凹部１４の型面にはセンターポスト３０の外周に沿って凸条１４ａが環状に形成される。センターポスト３０の上面外周端と凸条１４ａとの間が間隙部３３が最も狭くなる最小部３３ａとなっている。
【００１８】
従って、樹脂注入口１５からキャビティＫに樹脂Ｚが注入されるとき、その樹脂Ｚは樹脂注入口１５を中心に全方向へ向かって間隙部３３を流れ、キャビティＫに供給される。このとき、センターポスト３０の上面外周端にて間隙部３３が最小部３３ａにて最も狭くなるので、キャビティＫへの樹脂の流入が最小部３３ａにて適度に律せられる。また、スプールエジェクトピン２７のピン孔２５ｄの落込部３０ａにも樹脂が入り込む。その後、キャビティＫに流入した樹脂が固化する過程で、樹脂注入口１５から間隙部３３に注入された樹脂Ｚも不要樹脂として固化してスプールＦが形成される。このスプールＦには、間隙部３３の最小部３３にて最も薄い最薄部Ｆａが形成される。また、ピン孔２５ｄの落込部３０ａに入り込んだ樹脂が固化することで、スプールＦがセンターポスト３０の上面に係止する。また、樹脂注入口１５の中で固化した樹脂Ｚは、スプールロックピン３１のロック部３１ｂに食い付いて締結される。
【００１９】
次に、射出成形に関係する制御手段をブロック図で図４に示す。射出成形機本体内に、射出成形機を制御するための制御装置４１が組み込まれている。金型内のキャビティＫ内の圧力を検出するための成形キャビティ内圧力計４２が、制御装置４１に接続されている。また、上型移動シリンダ４３が、制御装置４１に接続されている。また、成形異常を警告するための異常警報ランプ４４が、制御装置４１に接続されている。
【００２０】
次に、上記した樹脂成形装置１を使用して実施する樹脂成形方法を説明する。図５に制御手順をフローチャートで示す。樹脂成形装置１を使用してステータ２を樹脂封止するには、上型３が上に移動された型開き状態において、下型４の凹部２９にステータ２をインサートする。
その後、図１に示すように、上型移動シリンダにより上型３を下降させることにより（図５のＳ１）、上型３と下型４を型閉め、上型３と下型４との間にキャビティＫを形成し、そのキャビティＫの中にステータ２を密閉状態で収容する。すなわち、積層板材からなるステータコア８をキャビティＫを形成するための壁として利用している。
【００２１】
その後、上型３の樹脂通路６に溶融した樹脂Ｚを高圧で供給する（Ｓ２）。これにより、樹脂注入口１５及び間隙部３３を通じてキャビティＫに樹脂Ｚを注入し、キャビティＫに収容された巻線９に樹脂を供給する。この実施形態では、樹脂Ｚとして熱硬化性樹脂が使用される。溶融した樹脂Ｚは４０〜５０℃の温度に加熱され、型部材１１，２４は１５０〜１６０℃の温度に加熱されている。このとき、樹脂注入口１５から供給される樹脂Ｚは、センターポスト３０の上面と型部材１１との間の間隙部３３を、樹脂注入口１５を中心に外側全方向へと流れ、巻線９を収容したキャビティＫの中に注入される。このとき、間隙部３３が最狭部３３ａで最も狭くなるので、キャビティＫへの樹脂の流入が最狭部３３ａにて適度に律せられる。これにより、ステータ２の全ての巻線９に対して樹脂を満遍なく行き渡らせて樹脂封止することができる。
【００２２】
ここで、本発明の主要部である成形異常検出について説明する。上型３の樹脂通路６に溶融した樹脂Ｚを高圧で供給開始（Ｓ２）した後、所定時間経過しても（Ｓ３；ＹＥＳ）、成形キャビティＫ内の圧力を計測している成形キャビティ内圧力計４２が計測している圧力が所定値を越えない場合（Ｓ４；ＮＯ）、異常検出する（Ｓ５）。
積層板材からなるステータコア８の厚みが基準値内にあれば、上下金型の最小部３３ａの間隙距離は、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとして設計している。一方、最小部の間隙３３ａは、０．２ｍｍ以下になると、樹脂の流動が悪くなり、所定時間内に成形キャビティ内の樹脂圧力が所定値まで上昇しない。成形キャビティ内の樹脂圧力は、成形キャビティ内圧力計４２で計測しているので、所定時間経過しても、圧力計で計測した圧力が所定値に達しないときには、異常を検出して（Ｓ５）、射出成形機の制御装置に異常警報ランプ４４を点灯して異常を報知している（Ｓ６）。
この方法によれば、上下金型の最小部を当接させずに異常を検出できるため、高価な金型の損傷を減らすことができる。
【００２３】
積層板材からなるステータコア８の厚みは、通常事前に検査しているため、それ以上小さくなることは考えにくいが、万が一ステータコア８の厚みがさらに小さくなった場合には、センターポスト３０の上面外周端が、凸条１４ａと当接する。すなわち、図３に示すように、間隙部３３の最小部３３ａの距離がゼロとなる。これにより、樹脂Ｚは、センターポスト３０の上面外周端と凸条１４ａとの当接部で遮断され、キャビティＫ内に流入しなくなる。
この場合にも、所定時間内に成形キャビティ内の樹脂圧力が所定値まで上昇しない。成形キャビティ内の樹脂圧力は、成形キャビティ内圧力計４２で計測しているので、所定時間経過しても、圧力計で計測した圧力が所定値に達しないときには、異常を検出して（Ｓ５）、射出成形機の制御装置に異常警報ランプ４４を点灯して異常を報知している（Ｓ６）。
【００２４】
今までの射出成形技術者の常識から言うと、金型が高価であるため、技術者は、金型を当接させることを徹底して回避しようとする。そのため、金型の外部に上型３の下降位置限度を設定するストッパを設けて、ステータコア８の厚みが万が一小さい場合にも、上型３を下型４に当接させないようにしていた。
しかし、本出願人は、そのようにすると、上型３とステータコア８との間に間隙が形成され、その間隙に樹脂の薄皮が形成されてとき、その薄皮位置にボルトが締結されると、ボルトの緩みの原因となる恐れに気がついた。
それを回避するために、高価な金型を犠牲にしても、製品品質の確実性を得ることを目的としている。その場合に、金型の上型３と下型４との間の注入流路上に最小部３３ａを形成し、最小部３３ａが当接することにより、樹脂の流れを遮断して、ステータコア８の厚みが万が一小さかったときに、樹脂の流入スピードで異常を検出している。
【００２５】
本実施例では、キャビティＫ内の圧力上昇により成形不良を検出しているが、別の異常検出方法としては、最小部が当接した場合、樹脂Ｚの注入が途中で停止するので、所定時間経過前に樹脂の注入が停止した場合にも異常と判断できる。また、所定時間経過したときに、樹脂の注入が終了していない場合、及び樹脂の注入を開始してから所定時間内に樹脂が所定量注入されない場合にも、異常を検出することができる。
【００２６】
一方、成形キャビティ内圧力が所定値以上に上昇したときには（Ｓ４；ＹＥＳ）、正常であると判断して、成形を完了し（Ｓ７）、上型移動シリンダにより上型を上昇させる（Ｓ８）。
図６に、間隙部３３付近の拡大断面図を示す。この型開き状態では、樹脂封止したステータ２の上部中央にて、センターポスト３０の上面に対応して円板状の不要なスプールＦがステータ２と一体に残存する。このスプールＦは、その中央に樹脂注入口１５で成形された円錐形の突起部Ｆ１を含む。この突起部Ｆ１では、ロック部３１ｂに樹脂が食い付いて締結している。また、スプールＦの下面では、樹脂Ｚの一部がピン孔２５ｄの落込部３０ａに係合している。従って、上型３を型開きするときには、スプールＦと突起部Ｆ１が、ロック部３１ｂ及び落込部３０ａに係止され、センターポスト３０に引き留められることとなる。このため、上型３を型開きするときには、スプールＦを上型３の型部材１１から容易に離すことができる。
【００２７】
その後、樹脂封止したステータ２を下型４から離し、スプールＦをセンターポスト３０から離すために、突出ピン２８を徐々に上方へ突き出し、脚７ａを介して二枚のエジェクト板６，７を徐々に上方へ移動させる。これにより、ステータエジェクトピン２６、スプールエジェクトピン２７，２７Ａを順次一斉に上方へ移動させる。
すなわち、突出ピン２８を全ストローク突き出すうち、その三分の一程度突き出すまでの間は、二枚のエジェクト板６，７が上方へ移動することでステータエジェクトピン２６だけが上方へ移動し、樹脂封止したステータ２だけが型部材２４の凹部２９から押し出されることとなる。このとき、スプールエジェクトピン２７，２７Ａは停止したままとなるので、不要なスプールＦはセンターポスト３０の上面に留まったままとなる。
このとき、ステータ２が凹部２９から押し出されてスプールＦに対し相対移動するので、スプールＦがその最薄部Ｆａにて容易に破断されることとなる。このため、スプールＦを不用意に割ることなく円形状の定形を保ちながら確実にステータ２から分離させることができる。
【００２８】
以上説明したように、この実施形態のステータコア成形方法によれば、積層板材からなるステータコア８を、上下金型３，４で挟み込んで成形キャビティＫを形成し、成形キャビティＫ内に樹脂を射出成形するステータコア成形方法において、成形キャビティＫへの樹脂Ｚ注入間隙部通路を形成する上下型間の間隙部３３に上下型間距離の最小部３３ａを設け、最小部３３ａを成形キャビティＫに至る樹脂注入通路の全周にわたって延在せしめ、ステータコア８の厚みが基準以下の場合に、上下金型３，４が、最小部３３ａで当接するので、万が一、ステータコア８の厚みが基準値以下のものがインサートされて成形されたときに、上下金型３，４が最小部３３ａで当接するため、樹脂Ｚの流れが遮断されるため、樹脂不足による成形不良が生じ、ステータコア８に樹脂の薄皮が発生しても、その製品自体を不良品として排除することができる。最小部３３ａを成形キャビティＫに至る間隙部３３の全周にわたって延在せしめているので、樹脂Ｚの流れを完全に遮断することができる。
【００２９】
また、樹脂Ｚの注入が完了しないときに、異常検出するので、成形不良をチェックしなくても、射出成形機が異常検出してくれるので、ステータコアの厚みが基準値以下のものを確実に排除することができる。この方法によれば、上下金型の最小部を当接させずに異常を検出できるため、高価な金型の損傷を減らすことができる。
また、最小部３３ａが、成形キャビティＫの直前に形成されているので、巻線のモールド部と製品から除去する不要部との境界に最小部３３ａが位置するため、不要部であるスプールＦの除去が容易となる。すなわち、型を開いて製品を取り出すときに、最小部３３ａで容易に破断できるため、スプールＦの除去を簡単に行うことができる。
【００３０】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
例えば、本実施の形態では、所定時間経過しても、圧力計で計測した圧力が所定値に達しないときに異常を検出しているが、最小部が当接した場合、樹脂の注入が途中で停止するので、所定時間経過前に樹脂の注入が停止した場合に異常と判断しても良い。また、所定時間経過したときに、樹脂の注入が終了していない場合、及び樹脂の注入を開始してから所定時間内に樹脂が所定量注入されない場合にも、異常を検出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】樹脂成形装置の主要構成（型閉め状態）を示す断面図である。
【図２】型閉め状態における上型の型部材及びセンターポストの部分を示す断面図である。
【図３】樹脂注入時において上型の型部材がセンターポストに当接した状態を示す断面図である。
【図４】成形異常検出の構成を示すブロック図である。
【図５】成形異常検出のフローチャートである。
【図６】間隙部３３付近の拡大断面図である。
【図７】従来の樹脂成形装置の金型構成を示す断面図である。
【図８】従来の金型のストッパを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      樹脂成形装置
２      ステータ
３      上型
４      下型
８      ステータコア
９      巻線
１５    樹脂注入口
３０    センターポスト（中央凸部）
３３    間隙部
３３ａ  最狭部
Ｚ      樹脂
Ｆ      スプール（不要樹脂）
Ｋ      キャビティ
【図１】
0004900097.tif 000002
【図２】
0004900097.tif 000003
【図３】
0004900097.tif 000004
【図４】
0004900097.tif 000005
【図５】
0004900097.tif 000006
【図６】
0004900097.tif 000007
【図７】
0004900097.tif 000008
【図８】
0004900097.tif 000009